WO1999011400A1 - Verfahren zum herstellen von exakten schnittflächen - Google Patents

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cutting
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punching
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Junichi Sunaga
Wolfgang Rose
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Feintool International Holding
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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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49995—Shaping one-piece blank by removing material
    • Y10T29/49996—Successive distinct removal operations

Definitions

  • the invention relates to a method for producing exact cut surfaces on a workpiece by punching or cutting, in particular by fine cutting, first punching out or cutting out a contour at a distance from the actual contour of the workpiece and then re-scraping up to the contour of the workpiece he follows.
  • the description essentially relates to the so-called fineblanking
  • the invention is also intended to encompass a normal punching process in which the method according to the invention can be used.
  • fineblanking can produce parts with an almost 100% smooth cut surface. Due to the process, an edge indentation also occurs on the part cutting surface facing the cutting plate and a burr opposite the edge indentation during fine cutting. This edge indentation or ridge Is mainly dependent on the geometric part shape, but also on the material and part thickness. A protruding corner is much larger than a protruding corner. In addition to the smooth cut surface, the greatest advantage of the part manufactured using the fineblanking process is that the surface of the part cut surface is heated up.
  • Functional area includes that the component can be subjected to higher loads or that, with the prescribed load height, it can be switched to thinner sheet thicknesses.
  • CH 665 367 A2 for example, a re-cutting process is described in which the re-cutting takes place in the cutting direction or opposite to the cutting direction of the preliminary stage of the fine cutting process.
  • the present invention has for its object to develop a method of the type mentioned above, in which the disadvantage of the chips remaining in the tool does not occur.
  • the solution to this problem is that in a first stage, the scraping is carried out only up to a part of the thickness of the workpiece, and in a subsequent stage the contour of the workpiece is achieved by scraping.
  • the main advantage of this process is that the chip remains on the strip of material and is removed from the tool or the press with this strip of material, i.e. lead frame.
  • the chip does not come loose from the lead frame, which means that no loose chip remains in the tool.
  • Another significant advantage is that, on the one hand, the indentation created by fineblanking is replenished in the last stage of re-scraping, which is opposite to the direction of fineblanking, and at the same time only a small indentation by re-scraping compared to the indentation created by fineblanking arises. The burr is also completely removed.
  • the first stage of re-scraping is preferably carried out up to more than half the thickness of the workpiece. This results in a favorable force distribution, since half of the material to be re-shaved is already converted into a chip in the second stage of re-shaving.
  • the first stage of re-scraping should also be at least half the distance between a ratchet tooth hole and the actual desired contour of the Tooth. The entire distance is then removed in the second stage.
  • the scraping is carried out in several stages in or opposite to the cutting or punching direction. This mainly depends on the material used for the workpiece.
  • Figure 1 is a perspective view of a fine and scraped pawl
  • Figure 2 is a schematic representation of a fineblanking process
  • FIG. 3 shows an enlarged section from FIG. 2
  • Figure 4 is a schematic representation of the fineblanking process in another exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows an enlarged section from FIG. 4
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a resharpening process on the finely cut tooth of the pawl according to FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of the re-scraping process according to the invention. 6 in side view;
  • Figure 9 is a schematic representation of the re-shuffling process according to Figure 8 in side view.
  • FIG. 1 shows a finely cut pawl 1, the tooth 2 of which has been additionally cut or scraped.
  • the scraping of an already cut shape also refers to the inner shapes and outer shapes of an in closed cutting line contour and is not only limited to tooth areas as shown in Figure 1.
  • the tooth contours are provided with sharp edges 3, the tooth cut surfaces 4.1 and 4.2 being rectangular, free of edges and free of burrs.
  • a notch 8 is pressed in by means of a ring spike 7.
  • the ring spike 7 can either be formed on a guide plate 9 or a cutting plate 10 or both a guide plate 9 and a cutting plate 10 (not shown) of the fineblanking tool.
  • the application of the ring serrations 7.1 and 7.2 reduces the edge indentation on the cut surface of the finely cut part 1.
  • the edge indentation is significantly reduced by the latter measure, i.e. the attachment of the ring spikes 7.1 and 7.2 both on the guide plate 9 and on the cutting plate 10; however, this measure is complex for manufacturing and maintenance reasons.
  • the draw-in width which can be seen in FIGS. 3 and 5 is designated c and the draw-in depth of the edge feed 11.1 is designated by d.
  • a scraping is now carried out in the area of the distance a between the contour 13 of the pawl tooth 2 and the first inner contour 15 of the pawl tooth hole 12. This is followed by a scraping by approximately half the distance a and approximately up to half the thickness d of Tooth 2. This creates a chip 16, which remains on tooth 2.
  • a scraping takes place against the cutting direction x by the entire amount of the distance a, so that both the edge indentation 11 and the ridge 14 are now eliminated and an exact cutting surface 4 is created on the tooth 2.
  • the chip 16.1 remains on the tool strip 5 and is removed from the corresponding tool with this material strip 5.
  • FIGS. 8 and 9 show a further exemplary embodiment of a refill method according to the invention.
  • a tooth .1 is punched out of a material strip 5.1, the first inner contour 15.1 maintaining the distance a from a desired, final contour 13.1.
  • the punching direction is indicated by the arrow in FIG. 9.
  • a first re-scraping takes place, in the opposite direction to the punching, so that the edge indentation 11 is compensated for and scraped material accumulates there as chip 16.2
  • a re-scraping is carried out in the opposite direction to the punching direction by a further part of the distance a and in a last stage, a re-scraping is carried out in the opposite direction Punching direction, at the same time the finished tooth 2.2 is ejected downwards.
  • the chip 16.3 sticks to the material strip 5.1 or the lead frame.

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen von exakten Schnittflächen (4.1, 4.2) an einem Werkstück (2) durch Stanzen bzw. Schneiden, insbesondere durch Feinschneiden wird zuerst ein Ausstanzen bzw. Ausschneiden einer Kontur (15) in einem Abstand (a) von der eigentlichen Kontur (13) des Werkstückes (2) und anschliessend ein Nachschaben bis zur Kontur (13) des Werkstückes (2) erfolgen. Dabei soll in einer ersten Stufe das Nachschaben nur bis zu einem Teil der Dicke (d) des Werkstückes erfolgen und in einer folgenden Stufe die Kontur (13) des Werkstückes (2) durch ein entgegengesetzt zur ersten Stufe erfolgendes Nachschaben erreicht werden.

Description

Verfahren zum Herstellen von exakten Schnittflächen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von exakten Schnittflächen an einem Werkstück durch Stanzen bzw. Schneiden, insbesondere durch Feinschneiden, wobei zuerst ein Ausstanzen bzw. Ausschneiden einer Kontur in einem Abstand von der eigentlichen Kontur des Werkstückes und anschliessend ein Nachschaben bis zur Kontur des Werkstückes erfolgt.
Obwohl im vorliegenden Fall die Beschreibung im wesentlichen auf das sogenannte Feinschneiden bezogen ist, soll von der Erfindung auch ein normaler Stanzvorgang umfasst sein, bei dem das erfindungsgemässe Verfahren zur Anwendung kommen kann.
Durch Feinschneiden lassen sich im Gegensatz zum Normalstanzen Teile mit einer fast 100%igen Glattschnittfläche erzeugen. Verfahrensbedingt tritt auch beim Feinschneiden ein Kanteneinzug an der der Schneidplatte zugewandten Teileschnittfläche und ein dem Kanteneinzug gegenüberliegender Grat auf. Dieser Kanteneinzug bzw. Grat lst in der Hauptsache von der geometrischen Teileform, daneben aber auch von Werkstoff und Teiledicke abhangig. Bei einer vorspringenden Ecke ist dieser wesentlich grosser als bei einer einspringenden Ecke. Der grosste Vorteil des im Feinschneidverfahren hergestellten Teils besteht neben der Glattschnittflache darin, dass die Oberflache der Teileschnittflache aufgehartet wird.
Bei Funktionsformen an Feinschnitteilen wird immer wieder die Forderung nach geringem oder kleinem Kanteneinzug erhoben. Insbesondere die vorspringenden, spitzwinkligen
Formen der feingeschnittenen Teile haben einen grossen
Einzug, so z.B. Klinkenzahne oder Zahnrader. Das Abtragen eines an der Schittflache eines feingeschnittenen Teiles entstandenen Kanteneinzuges und eines dem Kanteneinzug gegenüberliegenden Grates wird durch Nachschneiden ausgeführt. Dadurch erhöht sich der Traganteil der
Funktionsflache; dies schliesst ein, dass das Bauteil hoher belastet werden kann oder bei vorgeschriebener Traghohe auf dünnere Blechdicken übergegangen werden kann.
In der CH 665 367 A2 ist beispielsweise ein Nachschneidverfahren beschrieben, bei dem das Nachschneiden m Schnittrichtung oder entgegengesetzt der Schnittrichtung der Vorstufe des Feinschneidvorgangs erfolgt. D.h., in mehreren Stufen erfolgt eine Annäherung an die eigentliche gewünschte Kontur des herzustellenden Werkstuckes. Dabei hat sich als wesentlicher Nachteil herausgestellt, dass durch das Nachschneiden Spane entstehen, die in dem Werkzeug bzw. m der Presse verbleiben und im Laufe der Zeit zu erheblichen Störungen fuhren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben genannten Art zu entwickeln, bei dem der Nachteil der in dem Werkzeug verbleibenden Spane nicht auftritt . Zur Losung dieser Aufgabe fuhrt, dass in einer ersten Stufe das Nachschaben nur bis zu einem Teil der Dicke des Werkstuckes erfolgt, und in einer folgenden Stufe die Kontur des Werkstuckes durch ein Nachschaben erreicht wird.
Der wesentliche Vorteil dieses Verfahrens ist, dass der Span mit Sicherheit am Werkstoffstreifen verbleibt und mit diesem Werkstoffstreifen, sprich Stanzgitter, aus dem Werkzeug bzw. der Presse ausgetragen wird. Es kommt nicht zu einem Losen des Spans von dem Stanzgitter, das bedeutet, dass kein loser Span in dem Werkzeug verbleibt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, dass zum einen der durch das Feinschneiden entstandene Einzug wieder n der letzten Stufe des Nachschabens, die entgegengesetzt der Richtung des Feinschneidens erfolgt, aufgefüllt wird und gleichzeitig gegenüber dem durch das Feinschneiden entstandenen Einzug nur ein kleiner Einzug durch das Nachschaben entsteht. Ebenfalls wird der Grat vollständig entfernt.
Im Unterschied zum Feinschneiden, welches durch das ganze Stanzgitter erfolgt, wird beim Nachschaben, das nur an einer bereits bestehenden Flache erfolgt, eine geringere Kraft gebraucht. Durch die kleinere Kraft ist es auch möglich, bei gleicher Werkstoffbelastung wie beim Feinschneiden kleinere Eckenrundungen auszufuhren.
Bevorzugt erfolgt die erste Stufe des Nachschabens bis über die Hälfte der Dicke des Werkstuckes. Hierdurch erfolgt eine gunstige Kraftverteilung, da bei der zweiten Stufe des Nachschabens bereits die Hälfte des nachzuschabenden Materials in einen Span umgewandelt ist.
Ferner sollte auch die erste Stufe des Nachschabens um zumindest die Hälfte des Abstandes zwischen einem Klinkenzahnloch und der eigentlichen gewünschten Kontur des Zahnes erfolgen. In der zweiten Stufe wird dann der gesamte Abstand entfernt.
Im Rahmen der Erfindung soll auch liegen, dass das Nachschaben in mehreren Stufen in oder entgegengesetzt der Schneid- bzw. Stanzrichtung erfolgt. Dies hängt vor allem von dem Werkstoff ab, der für das Werkstück verwendet wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer fein- und nachgeschabten Klinke;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Feinschneid- Vorganges;
Figur 3 einen vergrosserten Ausschnitt aus Figur 2;
Figur 4 eine schematische Darstellung des Feinschneid- Vorganges in einem anderen Ausfuhrungsbeispiel;
Figur 5 einen vergrosserten Ausschnitt aus Figur 4;
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Nachschabe- Vorganges am feingeschnittenen Zahn der Klinke gemäss Figur 1;
Figur 7 eine schematische Darstellung des erfmdungsge- massen Nachschabvorganges . gemäss Figur 6 in Seitenansicht;
Figur 8 eine schematische Darstellung eines Nachschabevorgangs entsprechend Figur 6 in einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel;
Figur 9 eine schematische Darstellung des Nachschabevorgangs gemäss Figur 8 in Seitenansicht.
In Figur 1 ist eine feingeschnittene Klinke 1 dargestellt, deren Zahn 2 zusätzlich nachgeschnitten bzw. nachgeschabt wurde. Das Nachschaben einer bereits geschnittenen Form bezieht sich auch auf Innenformen und Aussenformen einer in sich geschlossenen Schnittlinienkontur und beschrankt sich nicht nur auf Zahnpartien wie in Figur 1 dargestellt.
Die Zahnkonturen sind mit scharfen Kanten 3 versehen, wobei Zahnschnittflachen 4.1 und 4.2 rechtwinklig, kantenemzugs- frei und gratarm sind.
Der Feinschneidvorgang ist schematisch in den Figuren 2 bis
5 dargestellt. Vor dem eigentlichen Feinschneidvorgang wird in einen Werkstoffstreifen 5 ausserhalb einer Schnittlinie
6 mittels einer Ringzacke 7 eine Kerbe 8 eingepresst. Die Ringzacke 7 kann entweder einer Fuhrungsplatte 9 oder einer Schneidplatte 10 oder sowohl einer Fuhrungsplatte 9 als auch einer Schneidplatte 10 (nicht dargestellt) des Feinschneidwerkzeuges angeformt sein.
Wie aus den Figuren 3 und 5 ersichtlich ist, wird durch das Anbringen der Ringzacke 7.1 bzw. 7.2 der Kanteneinzug an der Schnittflache des feingeschnittenen Teiles 1 verringert. Insbesondere wird der Kanteneinzug durch die letztgenannte Massnahme, d.h., das Anbringen der Ringzacke 7.1 und 7.2 sowohl an der Fuhrungsplatte 9 als auch an der Schneidplatte 10 wesentlich verringert; diese Massnahme ist aber aus Herstellungs- und Wartungsgrunden aufwendig. Die in den Figuren 3 und 5 entnehmbare Einzugsbreite ist mit c und die Einzugstiefe des Kanteneinzuges 11.1 mit d bezeichnet .
In den Figuren 6 und 7 ist schematisch der Nachschabevorgang an der Schnittflache 4.1 bzw. 4.2 des feingeschnittenen Klinkenzahnes 2 dargestellt. Hierzu wird in einem ersten Arbeitsschritt in den Werkstoffstreifen 5 ein Klinkenzahnloch 12 eingeformt, welches von einer strichpunktiert angedeuteten Kontur 13 des Klinkenzahnes 2 einen Abstand a einhält. Dabei ist in Figur 7 der Kanteneinzug 11 und ein dem Kanteneinzug 11 gegenuberliegender Grat 14 erkennbar. Das Ausschneiden des Klmkenzahnloches 12 erfolgt in Schnittrichtung x.
In der nächsten Stufe erfolgt nun ein Nachschaben im Bereich des Abstandes a zwischen der Kontur 13 des Klinkenzahns 2 und der ersten Innenkontur 15 des Klmkenzahnloches 12. Dabei erfolgt ein Nachschaben etwa um die Hälfte des Abstandes a und etwa bis in die Hälfte der Dicke d des Zahnes 2. Hierbei entsteht ein Span 16, der aber an dem Zahn 2 verbleibt.
In einem letzten Arbeitsschritt erfolgt ein Nachschaben entgegen der Schnittrichtung x um das gesamte Mass des Abstandes a, so dass nunmehr sowohl der Kanteneinzug 11 als auch der Grat 14 beseitigt ist und eine exakte Schnittflache 4 an dem Zahn 2 entsteht. Der Span 16.1 verbleibt jedoch am Werkzeugstreifen 5 und wird mit diesem Werkstoffstreifen 5 aus dem entsprechenden Werkzeug ausgetragen .
In den Figuren 8 und 9 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines erf dungsgemaßen Nachschabeverfahren gezeigt. Im ersten Teil der Figuren wird ein Zahn .1 aus einem Werkstoffstreifen 5.1 ausgestanzt, wobei die erste Innenkontur 15.1 den Abstand a von einer gewünschten, endgültigen Kontur 13.1 einhält. Die Stanzrichtung ist durch den Pfeil in Figur 9 angedeutet.
In einer zweiten Stufe erfolgt ein erstes Nachschaben und zwar entgegengesetzt der Stanzπchtigung, so daß der Kanteneinzug 11 ausgeglichen wird und sich dort nachgeschabtes Material als Span 16.2 ansammelt
In einem zweiten Nachschabvorgang erfolgt wiederum ein Nachschaben entgegensetzt der Stanzrichtung um einen weiteren Teil des Abstandes a und in einer letzten Stufe erfolgt nochmals ein Nachschaben entgegengesetzt der Stanzrichtigung, wobei gleichzeitig der fertige Zahn 2.2 nach unten ausgestossen wird. Der Span 16.3 bleibt am Werkstoffstreifen 5.1 bzw. dem Stanzgitter hängen.
Positionszahlenliste
Figure imgf000011_0001

Claims

P a t e n t a n s p r u c h e
1. Verfahren zum Herstellen von exakten Schnittflachen (4.1, 4.2) an einem Werkstuck (2, 2.2) durch Stanzen bzw. Schneiden, insbesondere durch Feinschneiden, wobei zuerst em Ausstanzen bzw. Ausschneiden einer Kontur (15, 15.1) m einem Abstand (a) von der eigentlichen Kontur (13, 13.1) des Werkstuckes (2, 2.2) und anschliessend em Nachschaben bis zur Kontur (13, 13.1) des Werkstuckes (2, 2.2) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass m einer ersten Stufe das Nachschaben nur bis zu einem Teil der Dicke (d) des Werkstuckes erfolgt und einer folgenden Stufe die Kontur (13, 13.1) des Werkstuckes (2, 2.2) durch ein Nachschaben erreicht wird.
2. Zum Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenneichnet , dass das Nachschaben in entgegengesetzter Richtung zum Stanzen bzw. Schneiden erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe des Nachschabens bis über die Hälfte der Dicke (d) des Werkstuckes (2, 2.2) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe des Nachschabens um zumindest die Hälfte des Abstandes (a) und die zweite Stufe des Nachschabens um den gesamten Abstand (a) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrfach in die eine und/oder in die andere Richtung in oder entgegen der Stanz- bzw. Schneidrichtung nachgeschabt wird.
PCT/EP1998/005533 1997-09-04 1998-09-01 Verfahren zum herstellen von exakten schnittflächen WO1999011400A1 (de)

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