Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken und Prägewerkzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken, umfassend die nachfolgenden Verfahrensschritte:
- Bereitstellen eines flächigen Werkstücks,
- Einlegen des flächigen Werkstücks zwischen einem Stempel und einer
Schneidmatrize, wobei der Stempel eine Kerbe aufweist, welche einer Schneide gegenüberliegt,
- Verpressen des Werkstücks zwischen Stempel und Schneidmatrize, wobei ein Einschneiden der Schneide in das Werkstück und ein Ziehen des Werkstoffs erfolgen, aus dem das Werkstück gefertigt ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Präge Werkzeug zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor beschriebenen Art, umfassend einen Stempel, in welchem eine Kerbe zur Aufnahme eines Werkstoffes eines Werkstücks ausgebildet ist, und eine dem Stempel gegenüber liegende Schneidmatrize, welche eine Schneide aufweist, welche in den Werkstoff des Werkstücks derart einschneiden kann, dass der
Werkstoff in die der Schneide gegenüberliegende Kerbe gezwungen wird, wobei der Stempel und die Schneidmatrize relativ zueinander bewegbar sind.
Aus der DE 10 201 1 121 664 A1 ist es bekannt, in Werkstücken Flanschausbrüche zur Kabelführung vorzuprägen. Auf einem Werkstück, welches später in einem Verteilerschrank oder Schaltschrank verwendet werden kann, ist mittels eines Formmessers eine Flanschform vorprägbar.
Das Formmesser schneidet hierbei bis zu einer definierten Tiefe in den Werkstoff des Werkstücks ein. Dabei wird der Werkstoff verdichtet und seitlich verdrängt. Dies hängt damit zusammen, dass die Presskraft, die für ein Einschneiden erforderlich ist, relativ hoch ist. Sie ist bedeutend höher als eine Kraft, die für ein Stanzen des Werkstücks erforderlich wäre.
Durch das Einschneiden in ein Werkstück kann ein Verzug in dessen Werkstoff auftreten. Insbesondere beim Einschneiden in Blechteilen oder Stahlblechteilen kann in diesen ein Verzug entstehen. Der Verzug schränkt die weitere Verarbeitbarkeit des eingeschnittenen Werkstücks erheblich ein.
Ein mit Verzug behaftetes Werkstück kann beispielsweise nur unter erheblichen Problemen in Schweißprozessen weiter verwendet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein
Prägewerkzeug zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken, insbesondere von Werkstücken aus Stahlblech, anzugeben, mit welchen ein Verzug im Werkstück minimiert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach ist das eingangs genannte Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Werkstücks beim Einschneiden und Ziehen zumindest bereichsweise gebremst und sein Materialfluss gelenkt wird.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass beim Eindringen einer Schneide in einen Werkstoff wie Stahlblech Materialfluss und/ oder Materialstauchungen entstehen. Darauf ist erkannt worden, dass durch den Materialfluss und/ oder die Materialstauchungen erhebliche Spannungen in das Werkstück eingetragen werden. In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass diese Spannungen zwar nicht verhindert, aber kontrolliert werden können. Konkret ist erkannt worden, dass durch eine Kombination der Verfahrensschritte Einschneiden, Ziehen und Bremsen des
Werkstoffs der Materialfluss gelenkt und der Verzug minimiert werden kann. Insoweit ist ein Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken, insbesondere von Werkstücken aus Stahlblech, angegeben, mit welchem ein Verzug im Werkstück minimiert werden kann.
Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Vorteilhaft wird der Werkstoff beim Einschneiden von den Schneiden weg und gezielt in Reservoirs gelenkt. Der beim Einschneiden gestauchte Werkstoff wird gezielt von der Schneide weg und in geeignete Reservoirs gelenkt. Dies wird durch eine spezielle Geometrie in einem Stempel und in einer Schneidmatrize möglich. Die hierbei erforderliche Presskraft ist etwa 20% geringer als die Kraft, die bei einem Flanschprägen gemäß Stand der Technik erforderlich wäre. Durch die spezielle Geometrie in Stempel und Schneidmatrize wird eine unerwünschte Sichelbildung an Werkstücken vermieden und wird deren Ebenheit optimiert.
Als Werkstück wird vorteilhaft ein flächiges Stahlblech verwendet. Ein solches Werkstück kann nach einer Behandlung durch das hier beschriebene Verfahren in Schaltschränken oder Verteilerschränken eingesetzt werden, da in diesem leicht Flanschausbrüche erzeugbar sind.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe auch durch ein Prägewerkzeug zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken mit den Merkmalen des
nebengeordneten Patentanspruchs gelöst.
Danach ist das eingangs genannte Prägewerkzeug dadurch gekennzeichnet, dass Bremsmittel vorgesehen sind, welche den Werkstoff zumindest bereichsweise zurückhalten.
Um Wiederholungen in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit zu vermeiden, sei auf die diesbezüglichen Ausführungen zum Verfahren verwiesen.
Vorteilhaft sind die Bremsmittel an einem Niederhalter angeordnet, welcher den Stempel umgibt. Durch den Niederhalter wird das Werkstück daran gehindert, nach oben auszuweichen, wenn die Schneide in dieses eindringt.
Weiter vorteilhaft ist die Schneidmatrize von einer Ziehmatrize umgeben. Die
Ziehmatrize deformiert das Werkstück und bringt in dieses geneigte Flächen ein.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ausschnittsweise ein Prägewerkzeug zum Prägen und Einschneiden von
Werkstücken, umfassend einen Stempel und eine Schneidmatrize zum Durchführen eines Verfahrens zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken, wobei der Stempel und die Schneidmatrize
zusammengefahren sind, und
Fig. 2 ausschnittsweise das Präge Werkzeug gemäß Fig. 1 , wobei die Pfeile die
Richtung des gelenkten Materialflusses anzeigen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise ein Prägewerkzeug 1 zur Durchführung eines Verfahrens der nachfolgend beschriebenen Art, umfassend einen Stempel 2, in welchem eine Kerbe 3 zur Aufnahme eines Werkstoffes eines Werkstücks 4 ausgebildet ist, und eine dem Stempel 2 gegenüber liegende Schneidmatrize 5, welche eine Schneide 6 aufweist, welche in den Werkstoff des Werkstücks 4 derart einschneidet, dass der Werkstoff in die der Schneide 6 gegenüberliegende Kerbe 3 gezwungen wird, wobei der Stempel 2 und die Schneidmatrize 5 relativ zueinander bewegbar sind.
Fig. 1 zeigt das zusammengefahrene Prägewerkzeug 1 . Zwischen dem Stempel 2 und der Schneidmatrize 5 ist das Werkstück 4 sandwichartig aufgenommen. Das Werkstück 4 ist aus Stahlblech gefertigt.
Es sind Bremsmittel 7 vorgesehen, welche den Werkstoff zumindest bereichsweise zurückhalten. Die Bremsmittel 7 sind als abgerundeter, im Querschnitt halbkreisförmiger Wulst ausgebildet.
Die Bremsmittel 7 sind an einem Niederhalter 8 angeordnet, welcher den Stempel 2 von außen umgibt. Der Stempel 2 verläuft ausgehend von den Bremsmitteln 7, bzw. dem Wulst, nach innen bereichsweise konisch. Die Mitte und Symmetrieachse des Prägewerkzeugs 1 wird durch die gestrichelte Linie dargestellt.
Die Schneidmatrize 5 ist von einer Ziehmatrize 9 umgeben. Die Ziehmatrize 9 ist komplementär zum konischen Verlauf des Stempels 2 ausgebildet. So kann ein ehemals ebenes flächiges Werkstück 4 durch Umformung mit geneigten Ebenen oder Flanken versehen werden.
Mit dem zuvor beschriebenen Präge Werkzeug 1 kann ein Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken 4 durchgeführt werden, welches die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
- Bereitstellen eines flächigen Werkstücks 4,
- Einlegen des flächigen Werkstücks 4 zwischen einem Stempel 2 und einer Schneidmatrize 5, wobei der Stempel 2 eine Kerbe 3 aufweist, welche einer Schneide 6 gegenüberliegt,
- Verpressen des Werkstücks 4 zwischen Stempel 2 und Schneidmatrize 5, wobei ein Einschneiden der Schneide 6 in das Werkstück 4 und ein Ziehen des Werkstoffs erfolgen, aus dem das Werkstück 4 gefertigt ist.
Der Werkstoff des Werkstücks 4 wird beim Einschneiden und Ziehen zumindest bereichsweise gebremst und sein Materialfluss gelenkt. Der Materialfluss ist in Fig. 2 durch Pfeile dargestellt.
Der Werkstoff wird beim Einschneiden von der Schneide 6 weg und gezielt in Reservoirs 10 gelenkt. Als Werkstück 4 wird ein flächiges Stahlblech verwendet.
Werkstoff, der sich lateral außerhalb der Bremsmittel 7, also im Bereich der
Niederhalter 8 befindet, wird durch die Bremsmittel 7 bzw. den Wulst gebremst und kann nicht fließen.
Bezuqszeichenliste
1 Prägewerkzeug
2 Stempel
3 Kerbe
4 Werkstück
5 Schneidmatrize
6 Schneide
7 Bremsmittel
8 Niederhalter
9 Ziehmatrize
10 Reservoir