EP3606687A1 - Verfahren und vorrichtung zum schneiden eines werkstücks - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schneiden eines werkstücks

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Publication number
EP3606687A1
EP3606687A1 EP18721693.2A EP18721693A EP3606687A1 EP 3606687 A1 EP3606687 A1 EP 3606687A1 EP 18721693 A EP18721693 A EP 18721693A EP 3606687 A1 EP3606687 A1 EP 3606687A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting
workpiece
cutting means
cut
gap
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18721693.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Flehmig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG, ThyssenKrupp AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP3606687A1 publication Critical patent/EP3606687A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B21D28/16—Shoulder or burr prevention, e.g. fine-blanking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/16—Additional equipment in association with the tools, e.g. for shearing, for trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D15/00—Shearing machines or shearing devices cutting by blades which move parallel to themselves
    • B23D15/04—Shearing machines or shearing devices cutting by blades which move parallel to themselves having only one moving blade
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23D15/08—Sheet shears with a blade moved in one plane, e.g. perpendicular to the surface of the sheet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23D35/001—Tools for shearing machines or shearing devices; Holders or chucks for shearing tools cutting members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/18—Means for removing cut-out material or waste
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/38—Cutting-out; Stamping-out
    • B26F1/40—Cutting-out; Stamping-out using a press, e.g. of the ram type

Definitions

  • the invention relates to a method for cutting a workpiece, in particular a circuit board or a component to be trimmed, comprising the steps of: inserting the workpiece to be cut into a cutting device, the cutting device having a first tool half with at least one first workpiece holder, with at least one second workpiece holder Workpiece holder and having at least a first cutting means and a second mold half having at least a first contact surface, with at least one second contact surface, with at least one second cutting means, with at least one third cutting means and with a gap arranged between the second and the third cutting means, terminals of Workpiece with the workpiece holders, placing the first cutting means on the workpiece, cutting the workpiece by means of the cutting means.
  • the invention further relates to a device for cutting a workpiece, having a first mold half, with a second mold half, wherein the first mold half at least a first workpiece holder, at least one second workpiece holder and at least a first
  • Cutting means comprises, wherein the second mold half comprises at least a first contact surface, at least one second contact surface, at least one second cutting means, at least a third cutting means and a gap between the second cutting means and the third cutting means.
  • Workpieces are usually sheets or (sheet) blanks, which usually undergo a plurality of cutting operations in the context of manufacturing processes.
  • machine and cutting method are most suitable for these cutting operations.
  • These cutting operations include, for example, shear cutting and laser cutting.
  • the aim of cutting processes is to produce the highest possible cutting edges, which are characterized by a large smooth cut, low or no burr, indentation and breakout, and by a vertical cutting as possible. Depending on the material and tool design, these requirements can be fulfilled more or less well.
  • shear cutting soft and tough materials tend to have a high proportion of smooth cut and a low outbreak, with a vertical cutting process. In return, however, higher values for the entry and the ridge must be accepted.
  • Curing in the edge occurs mainly on soft or tough materials. They are the result of massive displacement changes along and in the depth of the edge.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for cutting a workpiece, with which in particular the wear of the cutting means is lowered and at the same time an improvement or at least no deterioration of the cut edge quality is achieved.
  • the first cutting means has two cutting edges on its end face facing the workpiece, so that a double cut is produced during the cutting operation by means of the cutting means.
  • both sides of the workpiece to be cut are fixed between the workpiece holders and the contact surfaces such that retightening of the workpiece from a region not to be cut during the cutting process is substantially prevented.
  • the first cutting means is not yet in contact with the workpiece during the clamping step. It is further preferred that the two workpiece holders move synchronously toward the workpiece and react like a component rigidly connected to one another.
  • the first cutting means is arranged between the two workpiece holders, so that a double cut can be carried out.
  • the clamping force of the workpiece holder is dimensioned such that retightening of the workpiece from an area not to be cut is almost prevented.
  • each cutting edge of the first cutting means is preferably greater than 90 °, optimally the cutting angle is approximately in the range of 98 °.
  • a double cut is referred to in the invention, a cut, which is composed of two separate cutting lines.
  • the second and third cutting means are formed either as a knife or as a knife with adjoining contact surfaces of the second mold half. If the second and third cutting means have adjoining abutment surfaces, then these are aligned substantially horizontally, the adjoining abutment surfaces being aligned with the first and second abutment surfaces in a transition region to the first and second abutment surfaces.
  • the edge loading of the tools and the adjoining surfaces of the tools is considerably reduced, which in turn means a longer tool life and a better cutting quality of the workpiece to be cut.
  • the cut strip of the workpiece to be cut which was located between the two cutting edges of the cutting means during the cutting process, falls into the gap. Since the cutting waste preferably has a narrow width, the loss of material is very low.
  • the inventive method is particularly suitable for cutting high-strength and brittle materials, but can also be used for cutting soft and tough materials.
  • the workpiece is made of steel, in particular a high-strength steel.
  • the workpiece is a cold or hot formed steel workpiece. It has been found that in particular workpieces with tensile strengths of up to 1900 MPa and more can be processed by the method according to the invention.
  • thin sheets having a thickness of 0.1 mm to 5 mm are preferably processed by the method according to the invention.
  • the first tool half and the first cutting means are preferably an upper tool half and an upper cutting means, respectively.
  • the second tool half, the second cutting means and the third cutting means are preferably a lower mold half, a first lower cutting means and a second lower cutting means, respectively.
  • the first and the second workpiece holder are preferably a first and a second hold-down.
  • the first and the second contact surface of the second tool half are preferably a first and a second bearing surface. If the second or the third cutting means as a knife with adjoining contact surfaces of the second
  • the first and / or the second Positioning surface of the second mold half have no contact with a workpiece to be cut, but in particular the contact surfaces of the second and / or the third cutting means.
  • the method according to the invention it is possible to achieve high smooth-cut portions, a small outbreak without notch effect, a reduced indentation and a very good angularity of the cut surface.
  • the mentioned effects furthermore result in that the operational stability of the cut edges is increased.
  • the absence of burrs ensures that there is no need for reworking and injuries caused by a burr in the handling of the workpiece can be avoided.
  • the good or the waste side are defined in normal cutting operations by the cutting line of a workpiece to be cut. Normally, the good side contains the part of the workpiece which is used for further processing, for example in production.
  • the parts of the workpiece which are not enclosed by the two cutting lines defined by the cutting edges of the first cutting means and the second and third cutting means can be used for further processing. Accordingly, these areas are referred to in the context of the invention as the first Gutseite and as the second Gutseite.
  • the area between the two cutting lines, in which the part of the workpiece is arranged, which can not be used for further processing and after cutting as a cut strip falls into the gap is referred to in the invention as a waste area.
  • the method can be carried out in particular by a device according to the invention, which will be described in more detail below.
  • an open cut is produced by the cutting process by means of the cutting means.
  • a closed cut for example during punching, the opposite sides of the workpiece are necessarily also cut and the cutting system is largely free of lateral forces. this leads to automatically to a low cutting edge load and thus low wear.
  • open cuts are those cuts which do not have a closed cutting line in the relevant cutting region.
  • a typical cutting process for creating open cuts is clipping.
  • the open cut may have a substantially straight cut line.
  • the cut quality of a waste area is generally worse than the cut quality of a good side, especially since the waste area has no counter-holder down.
  • the good or the waste side is separated by the cutting line of a workpiece to be cut.
  • that part of the workpiece which is used for further processing, for example in production is why it is not disadvantageous that the cutting quality of the waste side is lower than that of the good side.
  • the part of a workpiece enclosed by the cutting lines that is to say that part of the workpiece which is arranged in the waste area, can not be used for further processing.
  • the cut qualities of the two cut areas do not differ from each other, since both good sides are guided and subject to the same cutting conditions. As a result, the waste can be minimized compared to the conventional methods.
  • lateral forces can be substantially avoided.
  • lateral forces can be substantially avoided only in closed sections.
  • the combination of an open cut and a double cut makes it possible to combine the advantages of closed cuts (for example, avoidance of shear forces) with the advantages of open cuts (eg less exclusion).
  • the cutting operation is carried out by means of the first cutting means and the second and third cutting means substantially simultaneously. This ensures that the cut quality in both cuts in the is identical. In addition, due to the cuts made at the same time, essentially identical transverse forces are generated which, as a result of their countervailing vectors, thus at least largely cancel each other out, as a result of which the load on the cutting means is reduced.
  • the first cutting means is guided by the workpiece holders and is connectable to a plunger, wherein the plunger is moved for cutting the workpiece relative to the workpiece holders.
  • the first cutting means is preferably guided substantially vertically by the two workpiece holders and is detachably arranged on the ram.
  • the cutting operation can be performed via a vertical movement of the plunger and an associated vertical movement of the first cutting means. Further, it is preferred that during clamping, a deflection in the region of the workpiece, which is arranged between workpiece holders, is substantially avoided. This is preferably due to a small distance between the two cutting lines to each other or the small width of the waste area. As a result, the part of the workpiece to be cut located in the waste area is clamped between the second cutting means and the third cutting means, whereby bending of the workpiece in the waste area during the clamping step is prevented. This has the effect of providing contrast-cut-like conditions, which results in burr-free cut surfaces, a high level of smooth cut and a very high angularity. According to a further preferred embodiment, the workpiece during the
  • This feed-free cutting process can be prevented by a sufficient force application of the workpiece holder or by provided on the workpiece holders teeth. As a result, the quality of the cut edges is further increased and, in particular, the feed is prevented.
  • a curved cutting profile is generated by the cutting process by means of the cutting means.
  • the cutting edges of the first cutting means are preferably designed as hardened and sufficiently thin flat or strip material, which can lead to a simple exchange with a prefabricated, hardened first cutting means. In special cases, this is also conceivable for the second cutting means and / or the third cutting means.
  • the field of application of the cutting method can be increased since first cutting edges for curved cuts can also be provided with this method. Due to the configuration of the cutting or cutting means as strip material, the maintenance intervals are reduced and the resulting costs are reduced.
  • the method is carried out in a cutting tool, in a guillotine cutter or in a lever shears.
  • the method according to the invention is particularly preferably carried out in a guillotine, since in a shearing machine usually both the part of the workpiece which is located on the first good side and the part of the workpiece which is located on the second good side are processed further.
  • the method according to the invention can additionally be used both for shearing with a conventional shear angle and for cutting without a shear angle.
  • the above-mentioned object is also achieved by a device for cutting in that the first cutting means has on its end facing the workpiece two cutting edges defining the face, and in that the first cutting means, the second cutting means and the third cutting means are formed a double Create cut on the workpiece.
  • the first cutting means, the second cutting means and the third cutting means are adapted to produce an open cut on the workpiece.
  • the gap or the width of the first cutting means has a width of 1 mm to 20 mm, wherein the gap is dimensioned according to the thickness of the workpiece to be cut and wherein the width of the gap is at most 10 times the thickness of the workpiece, more preferably at most 5 times the thickness of the workpiece is.
  • the gap of the device and accordingly also the cutting means are adaptable to the thickness of the workpiece to be cut.
  • a gap width of 1.5 mm with a sheet thickness of 0.5 mm is sufficient, with a 5 mm thick sheet, a gap width in a range of 5 mm to 20 mm is required.
  • the gap is made sufficiently deep, so that the cutting waste of a workpiece to be cut can be absorbed and removed. Since the gap is made very narrow, the cutting waste is very low.
  • the resulting blend is comparable to that of a conventional cutting system, which works with trimming to achieve clean cut edges.
  • a portioning of the cutting waste can be done by the blades of the first cutting means, the second cutting means and / or the third cutting means a have stepped configuration in the longitudinal direction of the blade or the cutting means. The step height must correspond at least to the thickness of the workpiece to be cut.
  • the first workpiece holder and / or the second workpiece holder has at least one means for fixing the workpiece.
  • the fixing means is designed, for example, as a point or as a point.
  • a shaft for removing the waste resulting from the cutting operation is arranged under the gap.
  • the waste produced by the cutting process can be removed.
  • the shaft is preferably configured in the form of a slide or ramp, so that the resulting waste is automatically removed.
  • At least one cutting blade of the first cutting means, the second cutting means and / or the third cutting means and in particular the region of the first workpiece holder abutting the workpiece and / or the region of the second workpiece holder abutting the workpiece have a wavy edge. or triangular-shaped design. As a result, occurring cutting impact can be eliminated.
  • FIG. 2 shows a full section of the device in a schematic representation during the process step clamping, a full section of the device in a schematic representation during the placement of the first cutting means on a workpiece to be cut,
  • FIG. 4 shows a full section of the device in a schematic representation after the process step cutting and
  • FIG. 5 shows a full section of the device in a schematic representation during the removal position.
  • Fig. 1 shows a full section of an embodiment of a device according to the invention in a schematic representation during the process step insert.
  • the device has a first upper mold half 4 with a first workpiece holder 8, a second workpiece holder 10 and a first cutting means 12.
  • the first cutting means 12 is guided between the first workpiece holder 8 and the second workpiece holder 10 such that only a substantially vertical movement of the first cutting means 12 is made possible.
  • the first mold half 4 consists of a solid as possible, lowerable composite part.
  • a plunger 24 is arranged above the first mold half 4, which engages in the guide between the first workpiece holder 8 and the second workpiece holder 10 and relative to the
  • Workpiece holders 8 and 10 is movable.
  • the first cutting means 12 via a Push force exerted by the plunger 24 is movable towards a workpiece 2 to be cut.
  • the first cutting means 12 is movable downwards against a spring force, so that the first cutting means 12 moves back to its starting position when it is no longer subjected to a compressive force via the plunger 24.
  • the first mold half 4 preferably not shown guide elements which engage in the second mold half 6 and a very precise relative movement and cutting gap adjustment between the two mold halves 4 and 6 ermögli- chen.
  • the first cutting means 12 does not protrude in its initial position relative to the two workpiece holders 8 and 10.
  • the second tool half 6 is preferably composed of a solid composite part which comprises a first contact surface 14, a second contact surface 16, a second cutting means 18, a third cutting means 20 and a gap 22 arranged between the cutting means 18 and 20.
  • the second contact surface 16 may have a bevel, so that the cut part of the workpiece 2 falls after the cutting operation of the device.
  • the second cutting means 18 and the third cutting means 20 are formed in this embodiment as a knife with adjoining Anla- surfaces. The blades of the second cutting means 18 and the third cutting means 20 limit the gap 22, whereas the contact surfaces of the second cutting means 18 and the third cutting means 20 form a substantially planar transition to the first contact surface 14 and the second contact surface 16.
  • the first mold half 4 and the second mold half 6 can be divided into a first good side 28, a waste area 30 and a second good side 32.
  • the waste area 30 is characterized in that the waste area 30 defines that portion of the cutting process in which the cut-away portion of the workpiece 2 is located.
  • the other two sides of the double cut are defined as good sides 28 and 32.
  • the first cutting means 12 in this case has on its front side two laterally delimiting cutting edges (not shown) which are designed to perform a double and open cut in cooperation with the second cutting means 18 and the third cutting means 20.
  • a full section of the device is shown in a schematic representation during the process step terminals.
  • the upper mold half 4 and thereby also the first workpiece holder 8, the second workpiece holder 10 and the first cutting means 12 is lowered.
  • the two workpiece holders 8 and 10 preferably move synchronously toward the workpiece 2.
  • the workpiece 2 to be cut is fixed between the workpiece holders 8 and 10 and the abutment surfaces 14 and 16 or the abutment surfaces of the second and third cutting means 18 and 20 such that retightening of the workpiece 2 from an area not to be cut, ie from the one Good sides 28 and 32, during the cutting process is substantially prevented.
  • FIG 3 shows a full section of the apparatus in a schematic representation during placement of the first cutting means 12 on a workpiece 2 to be cut.
  • the plunger 24 in the guide formed by the first workpiece holder 8 and the second workpiece holder 10 is vertically in the direction of the first Cutting means 12 moves.
  • the first cutting means 12 is pressed against a spring holding the cutting means 12 in the original position in the direction of the workpiece 2 until the cutting edges of the first cutting means 12 touch the workpiece 2 to be cut.
  • Fig. 4 is a full section of the device is shown in a schematic representation after the process step cutting.
  • the first cutting means 12 has been pressed by the plunger 24 further in the direction of the workpiece 2, so that the two Cutting the first cutting means 12 and the second cutting means 18 and the third cutting means 20 have made a double cut of the workpiece 2.
  • the process is preferably designed so that the bottom dead center of the process is reached shortly after complete separation.
  • the cut portion of the workpiece 26 is disposed in the gap 22 of the second tool half 6.
  • the contact force which is exerted on the workpiece via the tool holders 8 and 10 and the contact surfaces 14 and 16 is sufficient to prevent re-flow of the workpiece into the waste area 30.
  • FIG 5 shows a full section of the device in a schematic representation during the removal position.
  • the two further processed parts of the workpiece 2a and 2b are separated from each other.
  • the arranged on the first Gutseite 28 of the device workpiece 2a is preferably transported over the slope of the contact surface 16 on.
  • the plunger 24 and the upper mold half 4 are moved away from the cut workpieces 2a and 2b and the first cutting means 12 is moved back to the original position by means of the spring force.
  • the method was described by means of a punch cut. If, for example, cutting is to be carried out intersecting in a guillotine cutter or in another tool, it is preferred that the cutting means 12, 18 and 20 and the areas of the workpiece holders 8 and 10 bearing against the workpiece are provided with a slight wavy shape or slightly triangular. As a result, any resulting cutting impact can be avoided.
  • the illustrated cutting device can be integrated into the anyway required deep drawing and trimming operations of a press or singular be implemented in a table or lever shears.

Landscapes

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  • Shearing Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks (2), insbesondere einer Platine oder eines zu beschneidenden Bauteils, umfassend die Schritte: Einlegen des zu schneidenden Werkstücks (2) in eine Schneidvorrichtung, wobei die Schneidvorrichtung eine erste Werkzeughälfte (4) mit mindestens einem ersten Werkstückhalter (8), mit mindestens einem zweiten Werkstückhalter (10) und mit mindestens einem ersten Schneidmittel (12) und eine zweite Werkzeughälfte (6) mit mindestens einer ersten Anlagefläche (14), mit mindestens einer zweiten Anlagefläche (16), mit mindestens einem zweiten Schneidmittel (18), mit mindestens einem dritten Schneidmittel (20) und mit einem zwischen dem zweiten (18) und dem dritten Schneidmittel (20) angeordnetem Spalt (22) aufweist, Klemmen des Werkstücks (2) mit den Werkstückhaltern (6, 8), Aufsetzen des ersten Schneidmittels (12) auf das Werkstück (2), Schneiden des Werkstücks (2) mittels der Schneidmittel (12, 18, 20). Dabei wird durch das erste Schneidmittel (12), welches an seiner dem Werkstück (2) zugewandten Stirnseite zwei Schneiden aufweist, während des Schneidvorgangs ein doppelter Schnitt erzeugt. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks (2).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks, insbesondere einer Platine oder eines zu beschneidenden Bauteils, umfassend die Schritte: Einlegen des zu schneidenden Werkstücks in eine Schneidvorrichtung, wobei die Schneidvorrich- tung eine erste Werkzeughälfte mit mindestens einem ersten Werkstückhalter, mit mindestens einem zweiten Werkstückhalter und mit mindestens einem ersten Schneidmittel und eine zweite Werkzeughälfte mit mindestens einer ersten Anlagefläche, mit mindestens einer zweiten Anlagefläche, mit mindestens einem zweiten Schneidmittel, mit mindestens einem dritten Schneidmittel und mit einem zwischen dem zweiten und dem dritten Schneidmittel angeordnetem Spalt aufweist, Klemmen des Werkstücks mit den Werkstückhaltern, Aufsetzen des ersten Schneidmittels auf das Werkstück, Schneiden des Werkstücks mittels der Schneidmittel. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks, mit einer ersten Werkzeughälfte, mit einer zweiten Werkzeughälfte, wobei die erste Werkzeughälfte mindestens einen ersten Werk- stückhalter, mindestens einen zweiten Werkstückhalter und mindestens ein erstes
Schneidmittel umfasst, wobei die zweite Werkzeughälfte mindestens eine erste Anlagefläche, mindestens eine zweite Anlagefläche, mindestens ein zweites Schneidmittel, mindestens ein drittes Schneidmittel und einen zwischen dem zweiten Schneidmittel und dem dritten Schneidmittel angeordneten Spalt umfasst.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Schneidprozesse zum Schneiden von Werkstücken bekannt. Bei Werkstücken handelt es sich üblicherweise um Bleche oder (Blech-) Platinen, die im Rahmen von Herstellungsprozessen in der Regel eine Mehrzahl an Schneidoperationen erfahren. Vor der Produktion eines Werkstücks wird entschie- den, welche Maschine und welches Schneidverfahren für diese Schneidoperationen am geeignetsten sind. Zu diesen Schneidoperationen zählen beispielsweise das Scherschneiden und das Laserschneiden. Das Ziel von Schneidprozessen ist es, möglichst hochwertige Schnittkanten zu erzeugen, die durch einen großen Glattschnittanteil, geringen oder keinen Grat, Einzug und Ausbruch, sowie durch einen möglichst senkrechten Schnittverlauf gekennzeichnet sind. Je nach Material und Werkzeuggestaltung können diese Anforderungen mehr oder weniger gut erfüllt werden. Tendenziell neigen beim Scherschneiden weiche und zähe Werkstoffe zu einem hohem Glattschnittanteil und geringem Ausbruch, bei einem senkrechten Schnittverlauf. Im Gegenzug müssen dafür aber höhere Werte für den Einzug und den Grat in Kauf genommen werden.
Bei hochfesten und spröden Werkstoffen ist es umgekehrt. Dort finden sich relativ geringe Glattschnittanteile und viel Bruchanteil, der teilweise für nicht senkrechte Schnittflächen und Ausbrüche sorgt. Dafür tritt ein höchstens minimaler Einzug und minimaler Grat auf. Ist der Bruch grob, erhöht dies zudem die Kantenrissempfindlichkeit einer ge- schnittenen Kante.
Aufhärtungen in der Kante entstehen überwiegend bei weichen oder zähen Werkstoffen. Sie sind die Folge von massiven Versetzungsänderungen entlang und in die Tiefe der Kante.
Hinsichtlich der Prozessgrößen werden geringe Schneidspalte und geringe Schneidkräfte angestrebt. Die Realisierung ist allerdings vor allem für offene Schnitte schwierig, da Querkräfte während des Schnitts eine Spaltaufweitung verursachen. Diese führt zwar zu geringeren Schneidkräften, sorgt aber für größere Einzüge, Grate und schräge Schnittflä- chen.
Als besonders schwierig erweist sich das Schneiden hochfester und spröder Werkstoffe. Aufgrund der sehr hohen Streckgrenzen der Stähle steigen die Prozesskräfte und damit die Belastung der Schneidwerkzeuge stark an. Besonders belastet sind dabei deren Schneidkanten und die daran angrenzenden Flächen (Stirn- und Mantelflächen). Die Schneidkanten werden im Laufe der Zeit stumpf und/oder brechen aus, während das Material der Stirn- und Mantelflächen durch die ständige Wechselbelastung ermüdet und in Verbindung mit einem abrasiv wirkenden Schnittwerkstoff mehr und mehr abgetragen wird. Um diesen Effekten zu begegnen, erfolgten zahlreiche Untersuchungen und Maßnahmen für Schneidprozesse mit hochfesten Stählen. So wäre es denkbar, die Schneidwinkel der Messer zu variieren, die Geometrie der Schneidkanten zu modifizieren, vorgeschnittene Kanten nachzuschneiden oder ein Feinschneiden einzusetzen. Allerdings konnte ein geringer Verschleiß bei hoher Schnittkantenqualität nicht zufriedenstellend erreicht wer- den.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks anzugeben, mit denen insbesondere der Verschleiß der Schneidmittel gesenkt wird und zeitgleich eine Verbesserung oder zumin- dest keine Verschlechterung der Schnittkantenqualität erreicht wird.
Die zuvor aufgeführte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste Schneidmittel an seiner dem Werkstück zugewandten Stirnseite zwei Schneiden aufweist, so dass während des Schneidvorgangs mittels der Schneidmittel ein doppelter Schnitt erzeugt wird.
Zum Klemmen des Werkstücks werden beide Seiten des zu schneidenden Werkstücks zwischen den Werkstückhaltern und den Anlageflächen derart fixiert, dass ein Nachziehen des Werkstücks aus einem nicht zu schneidenden Bereich während des Schneidvor- gangs im Wesentlichen verhindert wird. Bevorzugt ist das erste Schneidmittel während des Klemmschritts noch nicht in Kontakt mit dem Werkstück. Weiter ist es bevorzugt, dass sich die beiden Werkstückhalter synchron auf das Werkstück zubewegen und wie ein starr miteinander verbundenes Bauteil reagieren. Das erste Schneidmittel ist zwischen den beiden Werkstückhaltern angeordnet, damit ein Doppelschnitt durchgeführt werden kann. Die Klemmkraft der Werkstückhalter ist dabei derart dimensioniert, dass ein Nachziehen des Werkstücks aus einem nicht zu schneidenden Bereich nahezu verhindert wird.
Zum Erzeugen des doppelten Schnitts sind an der dem Werkstück zugewandten Stirn- seite des ersten Schneidmittels bevorzugt zwei identische Schneiden angeordnet, sodass die Schnittqualität bei beiden Schnitten im Wesentlichen identisch ist. Außerdem ist der Schneidenwinkel jeder Schneide des ersten Schneidmittels vorzugsweise größer als 90°, optimal liegt der Schneidenwinkel etwa im Bereich um 98°. Als Doppelschnitt wird im Rahmen der Erfindung ein Schnitt bezeichnet, der sich aus zwei voneinander getrennten Schnittlinien zusammensetzt.
Die während des Schneidens entstehenden Querkräfte wirken bei dem doppelten Schnitt gegeneinander und heben sich somit zumindest weitestgehend gehen auf, so dass auf das erste Schneidmittel bzw. die an dem ersten Schneidmittel angeordneten Schneiden kaum Querkräfte wirken. Ähnlich verhält es sich auch mit dem zweiten
Schneidmittel und dritten Schneidmittel, so dass auch auf diese Bauteile im Wesentlichen kaum Querkräfte wirken.
Die zweiten und dritten Schneidmittel sind dabei entweder als Messer oder als Messer mit sich daran anschließenden Anlageflächen der zweiten Werkzeughälfte ausgebildet. Falls die zweiten und dritten Schneidmittel anschließende Anlageflächen aufweisen, so sind diese im Wesentlichen horizontal ausgerichtet, wobei die anschließenden Anlageflächen in einem Übergangsbereich zu der ersten und zweiten Anlagefläche mit der ersten und zweiten Anlageflächen fluchten.
Durch die Reduktion bzw. die Aufhebung der auf die Schneidmittel wirkenden Querkräfte wird die Kantenbelastung der Werkzeuge und der daran angrenzenden Flächen der Werkzeuge (Stirn- und Mantelflächen) erheblich reduziert, was wiederum eine längere Standzeit der Werkzeuge und eine bessere Schnittqualität des zu schneidenden Werk- Stücks bedingt. Nach dem Schneiden fällt der ausgeschnittene Streifen des zu schneidenden Werkstücks, welcher während des Schneidvorgangs zwischen den beiden Schneiden des Schneidmittels angeordnet war, in den Spalt. Da der Schneidabfall vorzugsweise eine geringe Breite aufweist, fällt der Materialverlust nur sehr gering aus. Nachdem der Schneidvorgang beendet ist, wird die erste Werkzeughälfte von dem zu geschnittenen Werkstück weg bewegt, so dass die beiden Teile des geschnittenen Werkstücks entnommen werden können.
Bevorzugt findet während des Verfahrens keine Bewegung der zweiten Werkzeughälfte der Schneidvorrichtung statt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für das Schneiden von hochfesten und spröden Werkstoffen geeignet, kann allerdings auch für das Schneiden von weichen und zähen Werkstoffen verwendet werden.
Beispielsweise besteht das Werkstück aus Stahl, insbesondere einem hochfesten Stahl. Beispielsweise ist das Werkstück ein kalt- oder warmumgeformtes Stahlwerkstück. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Werkstücke mit Zugfestigkeiten von bis zu 1900 MPa und mehr mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden können. Bevorzugt werden insbesondere Feinbleche mit einer Dicke von 0,1 mm bis 5 mm durch das erfindungsgemäße Verfahren bearbeitet.
Die erste Werkzeughälfte und das erste Schneidmittel sind vorzugsweise eine obere Werkzeughälfte bzw. ein oberes Schneidmittel. Die zweite Werkzeughälfte, das zweite Schneidmittel und das dritte Schneidmittel sind vorzugsweise eine untere Werkzeughälfte, ein erstes unteres Schneidmittel bzw. ein zweites unteres Schneidmittel. Der erste und der zweite Werkstückhalter sind vorzugsweise ein erster und ein zweiter Niederhalter. Die erste und die zweite Anlagefläche der zweiten Werkzeughälfte sind vorzugsweise eine erste und eine zweite Auflagefläche. Falls das zweite bzw. das dritte Schneidmittel als Messer mit sich daran anschließenden Anlageflächen der zweiten
Werkzeughälfte ausgebildet sind, ist es möglich, dass die erste und/oder die zweite An- lagefläche der zweiten Werkzeughälfte keinen Kontakt zu einem zu schneidenden Werkstück aufweisen, sondern insbesondere die Anlageflächen des zweiten und/oder des dritten Schneidmittels. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können hohe Glattschnittanteile, ein geringer Ausbruch ohne Kerbwirkung, ein verringerter Einzug und eine sehr gute Winkligkeit der Schnittfläche erreicht werden. Die genannten Effekte führen im Weiteren dazu, dass die Betriebsfestigkeit der geschnittenen Kanten erhöht wird. Zudem sorgt die Gratfreiheit dafür, dass eine diesbezügliche Nacharbeit entfallen kann und Verletzungen durch einen Grat bei der Handhabung des Werkstücks vermieden werden können.
Die Gut- bzw. die Abfallseite werden bei normalen Schnittvorgängen durch die Schnittlinie eines zu schneidenden Werkstücks definiert. Normalerweise befindet sich auf der Gutseite derjenige Teil des Werkstücks, welcher für eine Weiterverarbeitung beispiels- weise in der Produktion genutzt wird. Im Rahmen dieser Erfindung können die Teile des Werkstücks, die nicht von den beiden Schnittlinien, die durch die Schneiden der ersten Schnittmittels und das zweite und das dritte Schnittmittel definiert werden, eingeschlossen werden, zur Weiterverarbeitung genutzt werden. Dementsprechend werden diese Bereiche im Rahmen der Erfindung als erste Gutseite und als zweite Gutseite bezeichnet. Der Bereich zwischen den beiden Schnittlinien, in welchem der Teil des Werkstücks angeordnet ist, der für eine Weiterverarbeitung nicht genutzt werden kann und nach dem Schneidvorgang als ausgeschnittener Streifen in den Spalt fällt, wird im Rahmen der Erfindung als Abfallbereich bezeichnet. Das Verfahren kann insbesondere durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welche im Folgenden noch detaillierter beschrieben wird, durchgeführt werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird durch den Schneidvorgang mittels der Schneidmittel ein offener Schnitt erzeugt. Bei einem geschlossenen Schnitt, beispielswei- se beim Lochen, werden zwangsweise auch die gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks mitgeschnitten und das Schneidsystem ist weitgehend querkraftfrei. Dies führt automatisch zu einer geringen Schneidkantenbelastung und damit geringem Verschleiß. Als offene Schnitte werden im Rahmen der Erfindung diejenigen Schnitte bezeichnet, die im betreffenden Schnittbereich keine geschlossene Schnittlinie aufweisen. Ein typischer Schneidprozess zum Erzeugen von offenen Schnitten ist das Abschneiden. Beispielswei- se kann der offene Schnitt eine im Wesentlichen geradlinige Schnittlinie aufweisen.
Bei einem normalen offenen Schnitt ist die Schnittqualität eines Abfallbereichs in der Regel schlechter als die Schnittqualität einer Gutseite, da insbesondere der Abfallbereich keinen Gegenhalter nach unten besitzt. Die Gut- bzw. die Abfallseite wird dabei durch die Schnittlinie eines zu schneidenden Werkstücks getrennt. Normalerweise befindet sich auf der Gutseite derjenige Teil des Werkstücks, welcher für eine Weiterverarbeitung beispielsweise in der Produktion genutzt wird, weshalb es nicht nachteilig ist, dass die Schnittqualität der Abfallseite geringer als die der Gutseite ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jedoch der von den Schnittlinien eingeschlossene Teil eines Werkstücks, also derjenige Teil des Werkstücks, der in dem Abfallbereich angeordnet ist, nicht für eine Weiterverarbeitung genutzt werden. Bei der Vorsehung eines offenen Doppelschnitts unterscheiden sich die Schnittqualitäten der beiden Schnittbereiche nicht voneinander, da beide Gutseiten geführt sind und denselben Schnittverhältnissen unterliegen. Hierdurch kann der Verschnitt im Vergleich zu den herkömmlichen Verfah- ren minimiert werden.
Durch die Ausführung als Doppelschnitt können Querkräfte im Wesentlichen vermieden werden. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren können Querkräfte nur bei geschlossenen Schnitten im Wesentlichen vermieden werden. Insbesondere die Kombination aus einem offenen Schnitt und einem doppelten Schnitt ermöglicht es jedoch, die Vorteile von geschlossenen Schnitten (bspw. Vermeidung von Querkräften) mit den Vorteilen offener Schnitte (bspw. weniger Ausschluss) zu kombinieren.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Schneidvorgang mittels des ersten Schneidmit- tels und des zweiten und dritten Schneidmittel im Wesentlichen zeitgleich durchgeführt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Schnittqualität bei beiden Schnitten im We- sentlichen identisch ist. Zusätzlich entstehen durch die zeitgleich durchgeführten Schnitte jeweils im Wesentlichen identische Querkräfte, die sich durch ihre gegenläufigen Vektoren somit zumindest weitestgehend aufheben, wodurch die Belastung der Schneidmittel reduziert wird.
Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung wird das erste Schneidmittel von den Werkstückhaltern geführt und ist mit einem Stößel verbindbar, wobei der Stößel zum Schneiden des Werkstücks relativ zu den Werkstückhaltern bewegt wird. Vorzugsweise ist das erste Schneidmittel dabei im Wesentlichen vertikal von den beiden Werkstück- haltern geführt und lösbar an dem Stößel angeordnet. Durch eine derartige Ausgestaltung wird es ermöglicht, die beiden Gutseiten eines zu schneidenden Werkstücks während des Schneidvorgang in zuverlässiger Weise derart einzuspannen, dass beide Schnitte eine im Wesentlichen identische Schnittqualität aufweisen. Indem der Stößel relativ zu den Werkstückhaltern bewegbar ist, können die beiden Gutseiten des zu schneidenden Werkstücks während des Klemmschritts fixiert werden, ohne dass das erste Schneidmittel das Werkstück schneidet. Anschließend kann der Schneidvorgang über eine vertikale Bewegung des Stößels und einer damit verbundenen vertikalen Bewegung des ersten Schneidmittels durchgeführt werden. Weiter ist es bevorzugt, dass während des Klemmens eine Durchbiegung in dem Bereich des Werkstücks, welches zwischen Werkstückhaltern angeordnet ist, im Wesentlichen vermieden wird. Dies wird vorzugsweise durch einen geringen Abstand der beiden Schnittlinien zueinander bzw. der geringen Breite des Abfallbereichs bedingt. Hierdurch wird der sich in dem Abfallbereich befindliche Teil des zu schneidenden Werkstücks zwischen dem zweiten Schneidmittel und dem dritten Schneidmittel aufgespannt, wodurch eine Durchbiegung des Werkstücks in dem Abfallbereich während des Klemmschritts verhindert wird. Dies hat zur Wirkung, dass konterschnittähnliche Bedingungen zur Verfügung gestellt werden können, womit gratfreie Schnittflächen, eine hoher Glattschnittanteil und eine sehr hohe Winkligkeit einhergehen. Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung wird das Werkstück während des
Schneidvorgangs nicht eingezogen. Dieser einzugsfreie Schneidvorgang kann durch eine ausreichende Kraftaufbringung der Werkstückhalter oder durch an den Werkstückhaltern vorgesehene Zacken verhindert werden. Hierdurch wird die Qualität der Schnitt- kanten weiter erhöht und insbesondere der Einzug verhindert.
Weiter ist es bevorzugt, dass durch den Schneidvorgang mittels der Schneidmittel ein gekrümmter Schnittverlauf erzeugt wird. Bevorzugt sind dabei die Schneiden des ersten Schneidmittels vorzugsweise als gehärtetes und hinreichend dünnes Flach- oder Band- material ausgestaltet, was zu einem einfachen Austausch mit einem vorkonfektioniertem, gehärtetem ersten Schneidmittel führen kann. In besonderen Fällen ist dies auch für das zweite Schneidmittel und/oder das dritte Schneidmittel denkbar. Durch eine derartige Ausgestaltung des ersten Schneidmittels kann der Einsatzbereich des Schneidverfahrens vergrößert werden, da mit dieser Methode auch erste Schneiden für ge- krümmte Schnitte bereitgestellt werden können. Durch die Ausgestaltung der Schneiden bzw. Schneidmittel als Bandmaterial werden die Wartungsintervalle reduziert und die dadurch entstehenden Kosten gesenkt.
Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung wird das Verfahren in einem Schnittwerk- zeug, in einer Tafelschere oder in einer Hebelschere ausgeführt. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in einer Tafelschere ausgeführt, da in einer Tafelschere üblicherweise sowohl der Teil des Werkstücks, der sich auf der ersten Gutseite befindet, als auch der Teil des Werkstücks, der sich auf der zweiten Gutseite befindet, weiterverarbeitet werden. Bevorzugt kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich sowohl zum Scherschneiden mit einem üblichen Scherwinkel als auch zum Stanzen ohne Scherwinkel verwendet werden.
Die zuvor aufgeführte Aufgabe wird ebenfalls durch eine Vorrichtung zum Schneiden gelöst, indem das erste Schneidmittel an seiner dem Werkstück zugewandten Stirnseite zwei die Stirnseite begrenzende Schneiden aufweist, und indem das erste Schneidmittel, das zweite Schneidmittel und das dritte Schneidmittel ausgebildet sind, einen doppelten Schnitt an dem Werkstück zu erzeugen. Die hierdurch bedingten Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ausführungen zu zuvor genanntem erfindungsgemäßem Verfahren. Die Vorrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, das zuvor beschriebene Verfahren durchzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind das erste Schneidmittel, das zweite Schneidmittel und das dritte Schneidmittel ausgebildet, einen offenen Schnitt an dem Werkstück zu erzeugen. Die hierdurch bedingten Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich ebenfalls aus den Ausführungen zu zuvor genanntem erfindungsgemäßem Verfahren.
Weiter ist es bevorzugt, dass der Spalt bzw. die Breite des ersten Schneidmittels eine Breite von 1 mm bis 20 mm aufweist, wobei der Spalt nach der Dicke des zu schneidenden Werkstücks dimensioniert ist und wobei die Breite des Spalts maximal das 10-fache der Dicke des Werkstücks, weiter bevorzugt maximal das 5-fache der Dicke des Werkstücks, beträgt. Vorzugsweise sind der Spalt der Vorrichtung und dementsprechend auch die Schneidmittel an die Dicke des zu schneidenden Werkstücks anpassbar. Beispielsweise ist eine Spaltbreite von 1,5 mm bei einer Blechdicke von 0,5 mm ausreichend, wobei bei einem 5 mm dicken Blech eine Spaltbreite in einem Bereich von 5 mm bis 20 mm benötigt wird. Indem der Spalt sehr schmal ausgeführt ist, entsteht während des Klemmens und des Schneidens des Werkstücks im Wesentlichen keine Durchbiegung in dem Abfallbereich des Werkstücks. Hierdurch kann eine verbesserte Schnittkantenqualität zur Verfügung gestellt werden. Bevorzugt ist der Spalt hinreichend tief ausgeführt, so dass der Schneidabfall eines zu schneidenden Werkstücks aufgenommen und abgeführt werden kann. Da der Spalt sehr schmal ausgestaltet ist, fällt der Schneidabfall nur sehr gering aus. Der entstandene Verschnitt ist vergleichbar mit dem eines konventionellen Schneidsystems, welches mit Nachschneiden arbeitet, um saubere Schnittkanten zu erreichen. Bevorzugt kann eine Portionierung des Schneidabfalls erfolgen, indem die Messer des ersten Schneidmittels, das zweite Schneidmittel und/oder das dritte Schneidmittel eine in Längsrichtung des Messers bzw. des Schneidmittels stufige Ausgestaltung aufweisen. Dabei muss die Stufenhöhe mindestens der Dicke des zu schneidenden Werkstücks entsprechen. Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung weist der erste Werkstückhalter und/oder der zweite Werkstückhalter mindestens ein Mittel zur Fixierung des Werkstücks auf. Das Mittel zur Fixierung ist beispielsweise als Zacken oder als Spitze ausgestaltet. Hierdurch wird das lokale Nachfließen von Material des zu schneidenden Werkstücks während des Schneidvorgangs verhindert.
Weiter ist es bevorzugt, dass unter dem Spalt ein Schacht zum Abtransport des durch den Schneidvorgang entstandenen Abfalls angeordnet ist. Hierdurch kann der durch den Schneidvorgang produzierte Abfall abtransportiert werden. Bevorzugt ist der Schacht dabei rutschen- bzw. rampenartig ausgestaltet, sodass der entstandene Abfall automa- tisch abgeführt wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen mindestens ein Schneidmesser des ersten Schneidmittels, das zweite Schneidmittel und/oder das dritte Schneidmittel sowie insbesondere der an dem Werkstück anliegende Bereich des ersten Werkstück- halters und/oder der an dem Werkstück anliegende Bereich des zweiten Werkstückhalters eine wellen- oder dreieck-förmige Gestaltung auf. Hierdurch kann auftretender Schnittschlag beseitigt werden.
Durch die vorherige und folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß den unterschiedlichen Ausführungsformen des Verfahrens sollen auch entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln zur Durchführung eines Verfahrensschrittes der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein. Im Folgenden wird die Erfindung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 einen Vollschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Verfahrensschritts Einlegen, Fig. 2 einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Verfahrensschritts Klemmen, einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Aufsetzens des ersten Schneidmittels auf ein zu schneidendes Werkstück,
Fig. 4 einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung nach dem Verfahrensschritt Schneiden und Fig. 5 einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während der Entnahmeposition.
Fig. 1 zeigt einen Vollschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Verfahrensschritts Einlegen.
Die Vorrichtung weist eine erste obere Werkzeughälfte 4 mit einem ersten Werkstückhalter 8, einem zweiten Werkstückhalter 10 und einem ersten Schneidmittel 12 auf. Das erste Schneidmittel 12 ist dabei zwischen dem ersten Werkstückhalter 8 und dem zweiten Werkstückhalter 10 derart geführt, dass nur eine im Wesentlichen vertikale Bewe- gung des ersten Schneidmittels 12 ermöglicht wird. Die erste Werkzeughälfte 4 besteht aus einem möglichst massiven, absenkbaren Verbundteil.
Zur Bewegung und Steuerung des ersten Schneidmittels 24 ist oberhalb der ersten Werkzeughälfte 4 ein Stößel 24 angeordnet, der in die Führung zwischen dem ersten Werkstückhalter 8 und dem zweiten Werkstückhalter 10 eingreift und relativ zu den
Werkstückhaltern 8 und 10 bewegbar ist. Dabei ist das erste Schneidmittel 12 über eine von dem Stößel 24 ausgeübte Druckkraft zu einem zu schneidenden Werkstück 2 hin bewegbar. Vorzugsweise ist das erste Schneidmittel 12 dabei gegen eine Federkraft nach unten bewegbar, so dass sich das erste Schneidmittel 12, wenn es nicht mehr mit einer Druckkraft über den Stößel 24 beaufschlagt wird, in seine Ausgangsposition zurück be- wegt.
Weiter besitzt die erste Werkzeughälfte 4 vorzugsweise nicht dargestellte Führungselemente, die in die zweite Werkzeughälfte 6 eingreifen und eine sehr exakte Relativbewegung und Schneidspalteinstellung zwischen beiden Werkzeughälften 4 und 6 ermögli- chen. Vorzugsweise steht das erste Schneidmittel 12 in seiner Ausgangsposition nicht gegenüber den beiden Werkstückhaltern 8 und 10 hervor.
Die zweite Werkzeughälfte 6 setzt sich vorzugsweise aus einem massiven Verbundteil zusammen, welches eine erste Anlagefläche 14, eine zweite Anlagefläche 16, ein zweites Schneidmittel 18, ein drittes Schneidmittel 20 und ein zwischen den Schneidmitteln 18 und 20 angeordnetem Spalt 22 umfasst. Die zweite Anlagefläche 16 kann dabei eine Schräge aufweisen, damit der geschnittene Teil des Werkstücks 2 nach dem Schneidvorgang aus der Vorrichtung fällt. Das zweite Schneidmittel 18 und das dritte Schneidmittel 20 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Messer mit sich daran anschließenden Anla- geflächen ausgebildet. Dabei begrenzen die Messer des zweiten Schneidmittels 18 und des dritten Schneidmittels 20 den Spalt 22, wohingegen die Anlageflächen des zweiten Schneidmittels 18 und des dritten Schneidmittels 20 einen im Wesentlichen planen Übergang zu der ersten Anlagefläche 14 und der zweiten Anlagefläche 16 bilden. Die erste Werkzeughälfte 4 und die zweite Werkzeughälfte 6 lassen sich in eine erste Gutseite 28, einen Abfallbereich 30 und eine zweite Gutseite 32 einteilen. Der Abfallbereich 30 wird dadurch gekennzeichnet, dass der Abfallbereich 30 denjenigen Bereich des Schneidprozesses definiert, in welchem sich der abgeschnittene Teil des Werkstücks 2 befindet. Die beiden anderen Seiten des doppelten Schnitts werden als Gutseiten 28 und 32 definiert. Das erste Schneidmittel 12 weist dabei an seiner Stirnseite zwei die Stirnseite seitlich begrenzende Schneiden auf (nicht dargestellt), die dazu ausgestaltet sind, im Zusammenspiel mit dem zweiten Schneidmittel 18 und dem dritten Schneidmittel 20 einen doppelten und offenen Schnitt auszuführen.
In der Fig. 2 ist ein Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Verfahrensschritts Klemmen dargestellt. In dieser Darstellung ist die obere Werkzeughälfte 4 und dadurch bedingt auch der erste Werkstückhalter 8, der zweite Werkstückhalter 10 sowie das erste Schneidmittel 12 abgesenkt. Dabei bewegen sich die beiden Werkstückhalter 8 und 10 bevorzugt synchron auf das Werkstück 2 zu. Das zu schneidende Werkstück 2 wird zwischen den Werkstückhaltern 8 und 10 und den Anlageflächen 14 und 16 bzw. den Anlageflächen des zweiten und dritten Schneidmittel 18 und 20 derart fixiert, dass ein Nachziehen des Werkstücks 2 aus einem nicht zu schneidenden Bereich, also von der einer der Gutseiten 28 und 32, während des Schneidvor- gangs im Wesentlichen verhindert wird. Weiter ist ersichtlich, dass sich in der Führung zwischen dem ersten Werkstückhalter 8 und dem zweiten Werkstückhalter 10 eine Leerraum gebildet hat, da der Stößel 24 nicht fest mit dem ersten Schneidmittel 12 verbunden ist und relativ zu den beiden Werkstückhaltern 8 und 10 bewegbar ausgestaltet ist.
Fig. 3 zeigt einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Aufsetzens des ersten Schneidmittels 12 auf ein zu schneidendes Werkstück 2. Hierzu wird der Stößel 24 in der durch den ersten Werkstückhalter 8 und den zweiten Werkstückhalter 10 gebildeten Führung vertikal in Richtung des ersten Schneidmittels 12 bewegt. Hierdurch wird das erste Schneidmittel 12 gegen eine das Schneidmittel 12 in der Ursprungsposition haltende Feder in Richtung des Werkstücks 2 gedrückt, bis die Schneiden des ersten Schneidmittels 12 das zu schneidende Werkstück 2 berühren.
In Fig. 4 ist ein Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung nach dem Verfahrensschritt Schneiden dargestellt. Dabei ist das erste Schneidmittel 12 von dem Stößel 24 weiter in Richtung des Werkstücks 2 gedrückt worden, so dass die beiden Schneiden des ersten Schneidmittels 12 und das zweite Schneidmittel 18 und das dritte Schneidmittel 20 einen doppelten Schnitt des Werkstücks 2 ausgeführt haben. Der Pro- zess ist vorzugsweise so ausgelegt, dass kurz nach der vollständigen Trennung der untere Totpunkt des Vorgangs erreicht ist. Der abgeschnittene Teil des Werkstücks 26 ist in dem Spalt 22 der zweiten Werkzeughälfte 6 angeordnet. Dabei ist die Anpresskraft, die auf das Werkstück über die Werkzeughalter 8 und 10 und die Anlageflächen 14 und 16 ausgeübt wird, ausreichend, um ein Nachfließen des Werkstücks in den Abfallbereich 30 zu vermeiden. Fig. 5 zeigt einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während der Entnahmeposition. Dabei sind die beiden weiterzuverarbeitenden Teile des Werkstücks 2a und 2b voneinander getrennt. Das auf der ersten Gutseite 28 der Vorrichtung angeordnete Werkstück 2a wird dabei vorzugweise über die Schräge der Anlagefläche 16 weiter transportiert. Zusätzlich wird der Stößel 24 und die obere Werkzeughälfte 4 von den geschnittenen Werkstücken 2a und 2b weg verfahren und das erste Schneidmittel 12 wird mittels der Federkraft in die ursprüngliche Lage zurück bewegt.
Das Verfahren wurde anhand eines Stanzschnittes beschrieben. Soll beispielsweise in einer Tafelschere oder in einem anderen Werkzeug kreuzend geschnitten werden, ist es bevorzugt, dass die Schneidmittel 12, 18 und 20 sowie die an dem Werkstück anliegenden Bereiche der Werkstückhalter 8 und 10 mit einer leichten Wellenform versehen werden oder leicht dreieckförmig ausgestaltet werden. Hierdurch kann eventuell entstehender Schnittschlag vermieden werden. Die dargestellt Schneidvorrichtung kann in die sowieso benötigten Tiefzieh- und Beschnittoperationen einer Presse integriert werden oder singulär in einer Tafel- oder Hebelschere umgesetzt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks, insbesondere einer Platine oder eines zu beschneidenden Bauteils, umfassend die Schritte:
Einlegen des zu schneidenden Werkstücks in eine Schneidvorrichtung, wobei die Schneidvorrichtung eine erste Werkzeughälfte mit mindestens einem ersten Werkstückhalter, mit mindestens einem zweiten Werkstückhalter und mit mindestens einem ersten Schneidmittel und eine zweite Werkzeughälfte mit mindestens einer ersten Anlagefläche, mit mindestens einer zweiten Anlagefläche, mit mindestens einem zweiten Schneidmittel, mit mindestens einem dritten Schneidmittel und mit einem zwischen dem zweiten und dem dritten Schneidmittel angeordneten Spalt aufweist,
Klemmen des Werkstücks mit den Werkstückhaltern,
Schneiden des Werkstücks mittels der Schneidmittel,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Schneidmittel an seiner dem Werkstück zugewandten Stirnseite zwei Schneiden aufweist, so dass während des Schneidvorgangs mittels der Schneidmittel ein doppelter Schnitt erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch den Schneidvorgang mittels der Schneidmittel ein offener Schnitt erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schneidvorgang mittels des ersten Schneidmittels und des zweiten und dritten Schneidmittel im Wesentlichen zeitgleich durchgeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Schneidmittel von den Werkstückhaltern geführt wird und mit einem Stößel verbindbar ist, wobei der Stößel zum Schneiden des Werkstücks relativ zu den Werkstückhaltern bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass während des Klemmens eine Durchbiegung in dem Bereich des Werkstücks, welches zwischen Werkstückhaltern angeordnet ist, im Wesentlichen vermieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkstück während des Schneidvorgangs nicht eingezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch den Schneidvorgang mittels der Schneidmittel ein gekrümmter Schnittverlauf erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren in einem Schnittwerkzeug, in einer Tafelschere oder in einer Hebelschere ausgeführt wird.
Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks (2),
mit einer ersten Werkzeughälfte (4) und
mit einer zweiten Werkzeughälfte (6), wobei die erste Werkzeughälfte (4) mindestens einen ersten Werkstückhalter (8), mindestens einen zweiten Werkstückhalter (10) und mindestens ein erstes Schneidmittel (12) umfasst,
wobei die zweite Werkzeughälfte (6) mindestens eine erste Anlagefläche (14), mindestens eine zweite Anlagefläche (16), mindestens ein zweites Schneidmittel
(18) und mindestens ein drittes Schneidmittel (20) umfasst,
wobei zwischen dem zweiten Schneidmittel (18) und dem dritten Schneidmittel
(20) ein Spalt (22) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Schneidmittel (12) an seiner dem Werkstück (2) zugewandten Stirnseite zwei die Stirnseite begrenzende Schneiden aufweist, und
dass das erste Schneidmittel (12), das zweite Schneidmittel (18) und das dritte Schneidmittel (20) ausgebildet sind, einen doppelten Schnitt an dem Werkstück (2) zu erzeugen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Schneidmittel (12), das zweite Schneidmittel (18) und das dritte Schneidmittel (20) ausgebildet sind, einen offenen Schnitt an dem Werkstück (2) zu erzeugen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Spalt (22) eine Breite von 1 mm bis 20 mm aufweist, wobei der Spalt (22) nach der Dicke des zu schneidenden Werkstücks (2) dimensioniert ist und wobei die Breite des Spalts maximal das 10-fache der Dicke des Werkstücks (2), weiter bevorzugt maximal das 5-fache der Dicke des Werkstücks (2), beträgt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkstückhalter (8) und/oder der zweite Werkstückhalter (12) mindestens ein Mittel zur Fixierung des Werkstücks (2) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass unter dem Spalt (22) ein Schacht zum Abtransport des durch den Schneidvorgang entstandenen Abfalls angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Schneide des ersten Schneidmittels (12), das zweite Schneidmittel (18) und/oder das dritte Schneidmittel (20) sowie die an dem Werkstück anliegenden Bereiche des ersten und/oder zweiten Werkstückhalters (8, 10) eine wellen- oder dreieck-förmige Gestaltung aufweisen.
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