WO2019234183A1 - Werkzeug und verfahren zum bearbeiten von plattenförmigen werstücken, insbesondere von blechen - Google Patents

Werkzeug und verfahren zum bearbeiten von plattenförmigen werstücken, insbesondere von blechen Download PDF

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WO2019234183A1
WO2019234183A1 PCT/EP2019/064856 EP2019064856W WO2019234183A1 WO 2019234183 A1 WO2019234183 A1 WO 2019234183A1 EP 2019064856 W EP2019064856 W EP 2019064856W WO 2019234183 A1 WO2019234183 A1 WO 2019234183A1
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WO
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tool
protective layer
machining
counter
base body
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Application number
PCT/EP2019/064856
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Wilhelm
Markus GREUL
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Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/01—Selection of materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves

Definitions

  • the invention relates to a tool and a method for processing plate-shaped workpieces, in particular sheets, in a processing machine.
  • a tool for processing plate-shaped workpieces which can be used for example in a machine tool according to EP 2 527 058 B1.
  • This tool for cutting and / or forming plate-shaped workpieces comprises an upper tool and a lower tool. For processing a workpiece arranged between the upper tool and the lower tool, these are moved towards one another in a stroke direction.
  • the plate-shaped workpiece is held by holding means of the processing machine and subsequently moved along a workpiece support.
  • particles, in particular metallic particles and also dirt particles which adversely affect the surface of the plate-shaped workpiece, for example by scratches and / or imprints, can be formed by the machining process.
  • support surfaces are formed on the tool, for example by brushing.
  • surfaces of the tools are provided with a plastic layer or coated with plastic. These formed layers partially absorb the particles formed during the machining process from the surface of the plate-shaped material. However, this results in a material displacement, so that the particles are not completely absorbed in the plastic layer. As a result, these particles subsequently form on the plate-shaped material and lead to scratches and marks. This is particularly critical for machines and / or tool components under load during machining, such as during hold-downs during a stamping process.
  • a tool arrangement which comprises a top and bottom tool for a press to reshape plate-shaped material by a deep-drawing process. Between the upper tool and the plate-shaped material, a textile protective layer is arranged, which extends completely over the bending tool or the upper tool to protect the material to be formed.
  • a tool for machining workpieces is known. This includes an upper tool and a lower tool.
  • the upper tool comprises a counter-holder, which surrounds a ball as a machining tool.
  • This counterholder has a paint or varnish coating as a wear indicator.
  • a protective layer is glued to tool edges of a bending tool in order to avoid damage to the surface of the tool.
  • the invention has for its object to provide a tool and a method for processing plate-shaped workpieces, which significantly reduces or even avoids damage to a surface of the plate-shaped material.
  • the protective layer consists at least of a nonwoven fabric.
  • the fibers of the protective layer of nonwoven fabric are aligned along the stroke direction or processing direction, ie longitudinal to the loading direction of the upper and / or lower tool during a working process.
  • the protective layer is formed from a flocking.
  • a flocked protective layer also has cavities and / or pores, through which the same effect as when using a protective layer of a nonwoven fabric can be achieved. Both embodiments allow an increased surface quality of the plate-shaped material.
  • these protective layers are pressure-stable compared to brushes. In particular, scratches and / or imprints in the plate-shaped material can thereby be reduced or prevented.
  • At least one protective layer may be provided on an outer surface of the scraper facing the lower tool. This scraper slides along the surface of the plate-shaped material.
  • the protective layer is adhered to the upper tool, the lower tool, the scraper, the machining tool and / or the counter tool.
  • this can be made possible by a peel-off adhesive coating or a double-sided adhesive tape. This can be followed by a wear of the protective layer and a quick and easy replacement. Also, the protective layer can only be applied.
  • further aids may be provided to enable a detachable arrangement and positioning of the protective layer to the respective tool components.
  • a friction and / or positive connection may be provided.
  • a hook-and-loop fastener or snap hook mechanism can be used.
  • the protective layer may be provided by a thermal bonding to the upper tool, lower tool and / or scraper.
  • a preferred embodiment of the tool provides that the protective layer is applied to a carrier material. This makes it possible for the protective layer, together with the carrier material, to be releasably detachable, in particular detachable by a magnetic holding force, to a component of the tool. This also allows a simple replacement in case of wear or a change in the machining of the workpiece, which may require an otherwise protective layer.
  • the carrier material comprises at least one magnet.
  • This magnet can be embedded or bonded or glued into the carrier material.
  • the carrier material can also consist of a plastic material. Since the tools, in particular the upper tool, the bearing surface of the base body of the lower tool, the machining tool and / or the counter tool mostly of metallic material, ie of ferromagnetic material, are formed, a simple releasable attachment of the protective layer over the substrate is possible.
  • the carrier material consists of a ferromagnetic material, such as a metal sheet and in the upper tool, in the bearing surface of the base body of the lower tool, in the machining tool and / or in the counter tool at least one magnet is integrated, whereby the carrier material can be releasably secured thereto by a magnetic holding force.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the fibers of the nonwoven fabric are made of plastic, in particular thermoplastics, such as polyethylene, polyamide, polypropylene, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate or the like. Also, organic materials such as coconut fibers, cotton, sheep wool or the like may be provided. These nonwovens have a long service life.
  • thermoplastics such as polyethylene, polyamide, polypropylene, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate or the like.
  • organic materials such as coconut fibers, cotton, sheep wool or the like may be provided.
  • a preferred embodiment of the nonwoven fabric as a protective layer provides that the fibers have a fiber length of at least 0.1 .mu.m and / or a fiber diameter in a range of 1 .mu.m to 1 mm. By adjusting the fiber length and / or the fiber diameter, the sizes of the cavities and / or pores and thus the capacity of the particles can be determined.
  • the protective layer has a thickness of 0.1 to 10 mm.
  • a higher wear resistance can be achieved.
  • by such a nonwoven fabric layer having a thickness in a range of 0.1 to 10 mm, for example, 200,000 strokes or more may be performed before cleaning and / or replacement of the protective layer is required.
  • the nonwoven fabric may be produced by a frictional connection and / or positive connection, a chemical hardening and / or a thermal consolidation. It is also possible to add additives, for example adhesives and / or plastics and / or resins, in order to solidify with one another, in particular in order to achieve a higher compressive strength.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that on a side facing the main body of the upper tool inner surface of the scraper, a nonwoven fabric layer is provided.
  • This nonwoven fabric layer can serve as a lubricant reservoir for the processing tool.
  • a protective layer of nonwoven fabric can also be provided in the case of a machining tool which has a bending edge and / or a counter-tool which includes a counter-bending edge, such that during a relative movement of the plate-shaped workpiece relative to the machining tool or counter-tool during a bending process, a surface-sparing deformation of the plate-shaped workpiece is possible.
  • a cleaning of the protective layer is provided by squeezing, rubbing out, scratching out, blowing out, brushing out, rinsing out and / or brushing out.
  • the particles picked up during the individual working processes can be brushed off by a cleaning pad or a brush.
  • the metallic particles and / or dirt particles can be dissolved out of the cavities and / or pores thereby increasing the service life of this protective layer.
  • the pores and / or cavities of the protective layer are at least partially filled with an easily displaceable material. Thereby, a compressibility of the protective layer can be reduced. At the same time, however, there is a receptivity of particles.
  • the object underlying the invention is further achieved by a method for processing plate-shaped materials, in particular of sheets, in a processing machine with a tool, wherein the tool consists of an upper tool and a lower tool, which for machining a workpiece arranged therebetween in a Stroke direction are moved towards each other, wherein between the upper tool and the upper tool facing side of the plate-shaped material and / or between the lower tool and the lower tool facing side of the plate-shaped material at least partially a pores and / or cavities having protective layer is arranged.
  • This makes it possible that in a relative movement between the upper tool and / or lower tool and the plate-shaped material to be machined, the friction is reduced.
  • particles located on the plate-shaped material and / or the upper tool and / or lower tool can be picked up by the protective layer and an impairment on the surface of the plate-shaped workpiece by such particles can be reduced or even prevented.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a first embodiment of a tool for processing a plate-shaped material
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a scraper of the tool according to FIG. 1 with a protective layer and a lubricant reservoir
  • FIG. 3 shows a schematically enlarged view of the protective layer according to FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a perspective view of an alternative embodiment of an upper tool for the tool according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of the upper tool according to FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a further alternative embodiment of a tool, which comprises an upper tool and a lower tool shown in section,
  • FIG. 7 shows a perspective view of an actuating limb of the lower tool according to FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a schematic partial view of a bending edge of a machining tool of the upper tool according to FIG. 6, FIG.
  • FIG. 9 shows a perspective view of a further alternative embodiment of a tool according to FIG. 1,
  • FIG. 10 shows a schematic sectional view of the tool according to FIG. 9,
  • FIG. 11 shows a schematic view of a further alternative embodiment of a tool according to FIG. 1,
  • FIG. 12 shows a perspective view of the upper and lower tool according to FIG. 11 before a bending process
  • FIG. 13 shows a schematic view of a further alternative embodiment of a tool to FIG. 1 before a bending process
  • FIG. 14 shows a schematic view of the embodiment according to FIG. 13 after a bending process
  • Figure 15 is a schematic view of an alternative embodiment to Figure 2.
  • FIG. 16 shows a schematic view of a further alternative embodiment to FIG. 15.
  • All of the tools 7 shown in FIGS. 1 to 12 are provided for use in a numerically controlled machine tool.
  • the tools 7 for cutting, punching, joining and / or forming of plate-shaped materials, in particular sheets can be used.
  • These tools 7 comprise an upper tool 11 and a lower tool 9.
  • the upper tool 11 is inserted and fixed in a machine-side upper tool holder and the lower tool 9 in a machine-lower tool holder.
  • An arranged between the upper tool 11 and lower tool 9 plate-shaped material or workpiece 10 is moved by means of a coordinate guide of the machine tool. This plate-shaped material 10 rests on a workpiece holder, so that the plate-shaped material 10 is aligned in a horizontal plane.
  • the two mutually opposite sides of the plate-shaped material 10 arranged upper tool 11 and lower tool 9 with a machine-side lifting drive in the stroke directions 23, 24 individually or jointly on the plate-shaped workpiece 10 and moved toward each other.
  • the upper and / or lower tool 9, 11 can additionally be aligned about their position axis 35 by means of a rotary drive of the machine tool for a specific processing.
  • An indexing wedge 36 can be provided on the upper tool 11 in order to align the upper tool 11 in a defined position with respect to the upper tool holder.
  • an indexing recess 42 may be provided to align the lower tool 9 in a defined position to the lower tool holder.
  • the tool 7 shown in Figure 1 is used for punching processing of plate-shaped workpieces 10, wherein the upper tool 11, for example, as a processing tool 39 comprises a punch and the lower tool 9, for example, a counter tool 49 has as a punching die.
  • the upper tool 11 comprises a main body 33 with a clamping shaft 34, which serves to hold the upper tool 11 in the machine-side upper tool holder.
  • the lower tool 9 also comprises a base body 41 which is adapted to be fixed in the machine-side lower tool holder with a defined rotational position.
  • the processing tool 39 is provided on an underside of the main body 33 of the upper tool 11.
  • This is, for example, a punch formed in cross-section with a circular cutting edge 38.
  • the geometry of the cutting edge 38 is rectangular or square, or has a corresponding contour profile.
  • the wiper 32 Associated with the upper tool 11 is the wiper 32, which has an opening 40, which may correspond to the geometry of the cutting edge 38.
  • This scraper 32 is received in the upper machine-side tool holder by guides, such as pins 44, so that it is also movable along the lifting axis 14 relative to the lower tool 9. As a result, for example, holding down a workpiece 10 to the lower tool 9 can be achieved as soon as the upper tool 11 is removed along the positioning axis 35 upwards. Likewise, the scraper 32 can be moved simultaneously with the upper tool 11 along the positioning axis 35 and perform a stripping movement after lifting from the lower tool 9.
  • the lower tool 9 has in the main body 41 an opening 46 which is bounded by a peripheral bearing surface 47.
  • the bearing surface 47 may also extend only in sections or be formed by a plurality of elements.
  • the opening 46 has a circular contour. This can also be designed differently.
  • the counter tool 49 for example, as a cutting plate 50, is provided on the main body 41 of the lower tool 9, the counter tool 49, for example, as a cutting plate 50, is provided.
  • This cutting plate 50 is preferably designed detachably as a cutting insert.
  • This cutting plate 50 has according to the first embodiment, an inner counter-cutting edge 51 which is aligned and arranged to the opening 46. Furthermore, the cutting plate 50 has an outer counter-cutting edge 52.
  • the inner counter-cutting edge and the outer counter-cutting edge 51, 52 are each formed on a separate cutting plate 50.
  • the bearing surface 47 can be flush in the counter cutting edge 51, 52 pass.
  • the counter-cutting edge 51, 52 is lower than the support surface 47 in order to avoid damage, such as scratches on the underside of the sheet metal.
  • the bearing surface 47 may be formed in a region adjoining the cutting plate 50 in such a way that the bearing surface 47 in the annular width corresponds at least to the length of the cutting plate 50.
  • the inner counter-cutting edge 51 is arranged on a projection 53 projecting in the direction of the opening 46.
  • a discharge surface 55 is provided, which is associated with the outer counter-cutting edge 52.
  • This discharge surface 55 is preferably sloping towards the support surface 47 sloping outward.
  • the discharge surface 55 is preferably exchangeably fixed to the base body 41 of the lower tool 9.
  • the discharge surface 55 is recessed relative to the outer cutting edge 52 about a Abstanzisation 56.
  • the main body 41 of the lower tool 9 has flush with the Abstanzization 56 of the counter tool 49 and laterally adjacent flats 57.
  • the flats 59 are aligned tangentially to the opening 46.
  • a ramp 56 is provided on the base body 41 of the lower tool 9.
  • This run-on slope 58 flows smoothly into the bearing surface 47.
  • This run-on slope 58 is limited by the flattening 57.
  • a protective layer 61 is provided on the upper tool 11 and / or lower tool 9 and / or in the case of the presence of the scraper 32 on the wiper 32.
  • the protective layer 61 may be provided on or on a bearing surface 47 of the lower tool 9. This protective layer 61 may extend in sections or completely along the support surface 47.
  • the protective layer 61 can be provided on an outer surface 67 of the scraper 32 facing the lower tool 9. This is shown in FIG.
  • a protective layer 61 may be provided on a support surface 37 of the main body 33 facing the lower tool 9 (FIG. 2).
  • This protective layer 61 preferably extends over the entire bearing surface 47 of the counter tool 9, the outer surface 67, the scraper 32 and / or the bearing surface 37 on the base body 33 of the upper tool 11.
  • a protective layer 61 may be formed be, which are provided at a distance from each other.
  • the protective layer 61 is preferably attached to the tool component by an adhesive coating. When the protective layer 61 is removed, this adhesive coating can detach from the tool component, preferably detaching without residue.
  • FIG. 3 shows a diagrammatically enlarged detailed view of the protective layer 61 according to the detail X in FIG.
  • a first embodiment of the protective layer 61 consists of a nonwoven fabric.
  • a plurality of fibers 65 are connected to each other by needling to this nonwoven fabric.
  • the nonwoven fabric can be produced by a frictional connection and / or a positive connection, a chemical hardening and / or thermal solidification.
  • the fibers 65 are preferably made of a thermoplastic elastomer. By the fiber length and / or the diameter of the fiber 65, the properties of the protective layer 61 can be determined.
  • the fibers 65 form pores and / or cavities 64. Their size and / or number can be determined by the aforementioned parameters.
  • the fibers 65 are aligned longitudinally to the loading direction or lifting directions 23, 24.
  • an improved uptake of particles 63 which arise during a machining process, take place.
  • These particles 63 may be metallic particles, such as, for example, cutting waste, in particular chips, burrs or the like, as well as dirt particles.
  • the particles 63 can be incorporated into the protective layer 61. This preferably complete storage has the advantage that a further displacement of the material from which the protective layer 61 is made does not occur. This would adversely affect the surface of the plate-like material during further processing.
  • the protective layer 61 can be used for dry processing the plate-shaped material 10. It is also possible that the protective layer 61 is wetted or soaked with a lubricating oil or the like to perform the processing of the plate-shaped material 10. In the arrangement of the protective layer 61 on an outer surface 67 of the scraper 32 and its impregnation with a lubricating oil lubrication of the processing tool 39 may be possible.
  • a further layer for example of nonwoven fabric, which serves as a lubricant film reservoir, may additionally be provided on an inner surface 66 of the wiper 32. This also allows a lubrication of the processing tool 39 done.
  • Such a protective layer 61 may comprise, for example, a service life of up to 500,000 strokes in punching of plate-shaped materials 10.
  • a service life of up to 500,000 strokes in punching of plate-shaped materials 10.
  • the respective protective layer 61 is cleaned. This can be done by brushing, rubbing, scraping, rinsing, blowing out, expressing and / or brushing out and is possible with a dry processing and / or a treatment with lubricating oil.
  • the protective layer 61 may alternatively be formed by flocking.
  • flocking may be provided on the support surface 47 of the lower tool 9, the outer surface 67 of the scraper 32 and / or on an outer surface 67 facing the lower tool 9 on the main body 33 of the upper tool 11.
  • Such flocking also has the advantage that cavities 64 and / or pores are provided. These are used for the storage of particles 63, such as metallic particles or dirt particles or the like.
  • FIG. 4 shows a perspective view of an alternative upper tool 11 to FIG.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of the upper tool 11 according to FIG. 4.
  • the machining tool 39 is guided longitudinally displaceable within the clamping shaft 34 and the base body 33 along the position axis 35. It is a guided cutting tool.
  • the protective layer 61 is provided on the outer surface 67 of the main body 33 of the upper tool 11. This has a recess 68. This recess 68 preferably corresponds to the cross section of the machining tool 39.
  • the protective layer 61 is impregnated with lubricating oil, the machining tool 39 can be lubricated during each cutting or punching process. In particular, the cutting edge 38 of the machining tool 39 and the flanks of the machining tool 39 can be lubricated targeted.
  • FIG. 6 shows a schematic side view of an alternative embodiment of the tool 7 to FIG. This tool 7 is designed as a turning / bending tool.
  • This tool 7 comprises an upper tool 11 and a lower tool 9.
  • the upper tool 11 comprises a base body 33, on which a clamping shaft 34 is arranged. This can be arranged rotatably about a position axis 35 in a tool holder of the machine tool 1.
  • an indexing wedge 36 can be provided on the base body 33 in order to align a processing tool 39 provided on the base body 33.
  • the machining tool 39 is provided on the clamping body 34 opposite the base body 33. This comprises at the free outer end of a processing edge 38 which is formed as a bending edge. From this machining edge 38, a base surface 143 and an inclined surface 144 extend in the direction of the main body 33.
  • the machining tool 39 comprises a longitudinal axis 140. This longitudinal axis 140 may be inclined with respect to the position axis 35.
  • the lower tool 9 which is shown in a plan view in FIG. 7, comprises a base body 41, on which an indexing element (not shown) for aligning the upper tool 11 in a tool holder of the machine tool 1 can be provided.
  • the main body 41 receives a bearing block 151, on which a part-cylindrical cantilever pin 152 is rotatably mounted in a corresponding recess 153 about a rotation axis 154.
  • the axis of rotation 154 of the jaw pin 152 extends parallel to the machining edge 38.
  • the edge of the recess 153 is provided with an elevated portion 155 on its right side for effective rotation guidance of the jaw pin 152 in FIG.
  • the bearing block 151 rests on the basis of the pot-shaped base body 41 of the lower tool 9.
  • pins 156 are used for its attachment to the base 41 fixing screws 157.
  • a return spring 158 On the bearing block 151 is supported on one side, a return spring 158, the their free end the Kantbolt 152 is acted upon by a radial distance from its axis of rotation 154.
  • a support surface 147 is provided, which along a position axis 48 of the base body 141, which also forms a longitudinal axis, movably supported on the base body 141.
  • a spring element 159 for example in the form of an annular rubber buffer or coil springs or the like.
  • a cover part 161 which comprises the workpiece support 47, is guided upwardly and downwardly movably, with an edge facing downwards on the cover part 161, with respect to an upwardly directed edge of the main body 41 with respect to the main body 41.
  • an opening or recess 46 is provided, within which the cant bolt 152 is arranged.
  • the cantilever 152 has a groove extending in the direction of its axis of rotation 154, the longitudinal walls of which are formed by an actuating limb 165 and a pressure limb 166 opposite the actuating limb 165 on the axis of rotation 153.
  • the opening angle of the groove 163 is for example 84.5 ° with a thickness of the workpiece of 1mm and 1.5mm and 80 ° with a thickness of the workpiece of 2mm.
  • a ramp 167 may form the transition between the bearing surface 147 and the edge of the lid portion 161. In the lid part 161 opening longitudinal edges 168 are rounded and preferably polished.
  • this processing edge 38 is arranged outside a peripheral surface 171 of the main body 33.
  • This processing edge 38 may also lie within the peripheral surface 171.
  • This peripheral surface 171 forms an outer circumferential surface of the cylindrically shaped main body 33.
  • the processing edge 38 is preferably arranged outside a projection surface P of the main body 33.
  • This projection surface P of the base body 33 results in a view along the position axis 35 on the base body 33.
  • the projection surface P can be seen deviating from the peripheral surface 171, for example, as a circular area, which corresponds to the maximum outer circumference of the main body 33.
  • the cant bolt 152 is shown in perspective.
  • the protective layer 61 may be provided on a groove 63.
  • This protective layer 61 can also be provided only on a region of the groove 163 of the jaw pin 152 pointing to the plate-shaped workpiece 10 or extend over its entire surface in the area in which the plate-shaped material 10 comes into contact with the jaw pin 152 during the bending process.
  • FIG. 8 shows a detailed view of the machining edge 38, in particular the bending edge.
  • the protective layer 61 may extend in the region of the bending edge.
  • the protective layer 61 may extend from the inclined surface 144 over the bending edge 138 to the base surface 134 of the machining tool 39.
  • the protective layer 61 is provided on the support surface 47 of the lower tool 9.
  • the plate-shaped workpiece 10 can be protected both during a relative movement to the lower tool 9 and during the bending process.
  • FIG. 9 shows a perspective view of an alternative tool 7 to FIG.
  • FIG. 10 shows a schematic sectional view of the tool 7 according to FIG. 9.
  • This tool 7 is a so-called pendulum lifting tool.
  • the upper tool 11 can be moved along a horizontal working plane relative to the lower tool 9.
  • Such a reciprocating lifting tool can be provided for a punching, cutting, embossing and / or forming machining of the plate-shaped workpiece.
  • the upper tool 11 comprises a base body 33 and a clamping pin 34 arranged thereon. These have a common position axis 35.
  • the main body 33 and the clamping pin 34 may be integrally formed. Likewise, the main body 33 can be kept clamped to the clamping pin 34.
  • An indexing wedge 36 is provided on the base body 33, by means of which the upper tool 11 is aligned in an upper tool holder of the machine tool 1.
  • the main body 33 has the clamping pin 34 opposite a machining tool 39, which is provided on the base body 33.
  • a hold-down surface 501 is provided on an underside of the base body 33. This hold-down surface 501 is preferably aligned at right angles to the position axis 35.
  • a processing edge 38 of the processing tool 37 Adjacent to the hold-down surface 501, a processing edge 38 of the processing tool 37 is provided. Preferably, two mutually spaced machining edges 38 are provided. Between the processing edges 38, a processing surface 502 is provided in the base body 33, which is arranged recessed relative to the processing edge 38. As a result, a depression 503 is provided starting from the hold-down surface 501 in the base body 33.
  • the at least one machining edge 38 advantageously extends perpendicular to the position axis 35 and preferably along the entire base body 33. This results in an example groove-shaped depression extending along the entire hold-down surface 501.
  • the lower tool 9 comprises a base body 41, in which an indexing element, not shown in detail, is provided, which serves for aligning the lower tool 9 in a lower tool holder of the machine tool 1.
  • the lower tool 9 comprises a positioning axis 48. This positioning axis 48 can lie in the lifting axis 24, about which the lower tool 9 is rotatably controllable.
  • a bearing surface 47 is provided, which is aligned perpendicular to the position axis 48.
  • the support surface 47 is aligned parallel to the hold-down surface 501.
  • a counter tool body 93 is provided in the support surface 47.
  • an opening 46 is provided in the support surface 47, in which the counter tool 49 is positioned.
  • the counter tool 49 is positioned in the support surface 47 such that the position axis 48 crosses the counter tool 49.
  • This bearing surface 47 may further comprise sliding elements 513, which lie in the plane of the bearing surface 47 and minimize friction between the workpieces 10 and the bearing surface 47 of the lower tool 9 during a relative movement.
  • the counter-tool 49 is designed as a counter-roller 505, which has at least one counter-edge 506.
  • two mutually spaced mating edges 506 and 507 are provided.
  • the distance between the processing edges 38, 39 advantageously corresponds to the distance of the mating edges 506, 507 and the double material thickness of the workpiece 10 to be machined in a forming.
  • the distance between the processing edges 38, 39 corresponds to the distance between the opposing edges 506, 507 and the cutting clearance.
  • a processing device 508 Adjacent to or between the two opposing edges 506 and 507, which at least one counter edge 506, a processing device 508 is provided, which is raised relative to the support surface 47 and projects in the direction of the upper tool 11.
  • the at least one mating edge 506, 507 is preferably located in the plane of the bearing surface 47.
  • a support surface 509, 510 adjoins the mating edge 506, 507 opposite the machining device 508, which is preferably aligned with the hold-down surface 501.
  • the upper side or upper edge of the sliding elements 513 lies in the plane of the support surface 509, 510.
  • the counter-roller 505 is rotatably supported in the base body 41 of the lower tool 9 by a rotation axis 511.
  • the axis of rotation 511 is advantageously aligned perpendicular to the position axis 48 or parallel to the support surface 47.
  • the processing device 508 has a counter-surface-shaped counter-surface 521, viewed in cross-section.
  • a bead can be introduced into the workpiece 10, which has a course corresponding to the counter-surface 521.
  • this tool 31 is also referred to as a rolling tool, in particular as a roll beading tool or Rollumformwerkmaschine.
  • the at least one protective layer 61 can likewise be provided on the support surface 47 of the lower tool 9 and / or on the hold-down surface 501 of the upper tool 11.
  • the counter tool 49 may be partially or completely provided with a protective layer 61.
  • working surfaces of the counter roller 505 are partially or completely provided with the protective layer 61.
  • the support surfaces 509, 510 and / or the mating surface 521 may be provided with at least one protective layer 61.
  • the upper tool 11 has a machining tool 37, which is designed as a pair of rollers and / or a roller unit.
  • the processing can be carried out analogously to the tool 7 described in FIGS. 9 and 10.
  • FIG. 11 shows a schematic side view of an alternative embodiment of the tool 7 to FIG.
  • the tool 7 comprises an upper tool 11 with a clamping shaft 34 and a base body 33, to which preferably integrally the machining tool 39 with a processing edge 38, in particular bending edge, connects ,
  • the lower tool 9 comprises a main body 41 with a bearing surface 47 which adjoins a V-shaped depression or groove 163.
  • both the bending edge 38 of the upper tool 11 and the complementary groove 163 formed on the lower tool 9 is fixed.
  • a bending process is performed.
  • the protective layer 61 may be provided at the bending edge 38. Preferably, this extends laterally along the bending edge 38 and merges into an inclined surface 144 and a base surface 143. On the lower tool 9, the protective layer 61 may be provided on the support surface 47 and / or in the groove 163.
  • the protective layer 61 is provided at least in the transition region between the support surface 47 and the groove 163.
  • the protective layer 61 may be provided on the upper tool 11 and / or lower tool 9.
  • the protective layer 61 is placed on a support surface 47 of the lower tool 9 between the upper tool 11 and the lower tool 9 before the positioning of the plate-shaped material.
  • the protective layer 61 can be configured over the entire surface.
  • the protective layer 61 may be adapted to the contour of the counter tool 49, so that in a machining process, the loaded processing points or processing surfaces are protected by the protective layer 61.
  • the protective layer 61 is placed on the plate-shaped material 10 before the plate-shaped material is processed by the upper tool 11 and / or lower tool 9.
  • the protective layer 61 can also be moved together with the plate-shaped material 10 into a processing position between the upper tool 11 and the lower tool 9. It is also possible that in a multi-stage processing step of the plate-shaped material by the upper tool 11 and / or lower tool 9, the protective layer 61 is moved between the individual processing steps to a new section of the protective layer 61, which was not yet burdened by the machining of the tool 7 to position for the next processing step.
  • FIG. 13 shows an alternative embodiment of the tool 7 to the preceding figures.
  • the tool 7 comprises an upper tool 11 with a clamping shaft 34 and a basic body, not shown, on which preferably integrally the machining tool 39 with a machining edge 38, in particular bending edge , connects.
  • the lower tool 9 comprises a base body 41. This base body 41 receives two mutually aligned rolling jaws 601, which are pivotally mounted to each other.
  • At least one protective layer 61 is preferably provided on a support surface 602 facing the plate-shaped workpiece 10. On this protective layer 61, the plate-shaped workpiece 10 is located.
  • the machining tool 39 of the upper tool 11 may also comprise a protective layer 61 analogous to the embodiment in FIG.
  • the upper tool 11 and / or the lower tool 9 are moved towards each other.
  • the rolling jaws 601 execute a pivoting movement, which causes a feed movement of the plate-shaped workpiece 10 onto the surface 143, 144 of the processing tool 39.
  • This forming process takes place at least a slight relative movement of a support surface of the plate-shaped workpiece 10 to the rolling jaws 601 instead.
  • the bearing surfaces 602 of the rolling jaws 601 form a counter-bending surface of the counter-tool 49.
  • FIG. 15 shows a schematic side view of an alternative embodiment to FIG.
  • the protective layer 61 is applied to a carrier layer or a carrier material 69.
  • This carrier layer 69 is detachably provided to the scraper 62.
  • This releasable attachment of the carrier layer 69 with the protective layer 61 disposed thereon can be provided by a removable adhesive coating.
  • the carrier layer 69 is attached to the protective layer 61 by a magnetic force on the wiper 32.
  • the wiper 32 has at least one integrated magnet 71 near the outer surface 67.
  • the protective layer 61 receiving carrier layer 69 is preferably formed of a magnetizable material, in particular of a metallic material.
  • the carrier layer can also be formed from a plastic layer with interspersed magnetic iron particles.
  • the protective layer 61 is preferably non-detachably applied to the carrier layer 69.
  • the carrier layer 69 with the protective layer 61 are preferably formed as a wear part for changing.
  • This embodiment for the arrangement of the protective layer 61 on the wiper 32 applies analogously to the positioning of the protective layer 61 by means of the carrier layer 69 on the upper tool 11, on a bearing surface 47 of the main body 41 of the lower tool 9, on a machining tool 39 and / or on a counter tool 49.
  • FIG. 16 shows a schematic side view of an alternative embodiment to FIG.
  • the protective layer 61 is provided on the carrier layer 69.
  • the carrier layer 69 is made of either magnetic material or of other material and integrated therein at least one magnet 71 is provided. Since the tools 31 are mostly metallic, the carrier layer 69 with magnet 71 contained therein or due to the formation of the carrier layer 69 of magnetic material can be releasably secured to components of the tool 31 by a magnetic holding force.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken (10), insbesondere von Blechen, in einer Bearbeitungsmaschine, mit einem Oberwerkzeug (11), welches einen Einspannschaft (34) und einen Grundkörper (33) aufweist, die in einer gemeinsamen Positionsachse (35) liegen und einem dem Einspannschaft (34) gegenüberliegend am Grundkörper (33) angeordneten Bearbeitungswerkzeug (39), mit einem Unterwerkzeug (9), welches einen Grundkörper (41) mit einer Auflagefläche (47) für das plattenförmige Werkstück (10) aufweist und mit einem am Grundkörper (11) vorgesehenen Gegenwerkzeug (49), das während der Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug (39) des Oberwerkzeugs (41) zusammenwirkt, wobei zumindest an einer Auflagefläche (37) des Grundkörpers (33) des Oberwerkzeugs (11), an einer Auflagefläche (47) des Grundkörpers (41) des Unterwerkzeugs (9), an einem Bearbeitungswerkzeug (39) und/oder an einem Gegenwerkzeug (49) zumindest abschnittsweise eine Poren und/oder Hohlräume (64) aufweisende Schutzschicht (61) angeordnet ist, und wobei das Oberwerkzeug (11) und/oder das Unterwerkzeug (9) zur Bearbeitung eines dazwischen angeordneten Werkstücks (10) in einer Hubrichtung (23, 24) aufeinander zu bewegbar sind und zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Unterwerkzeug (9) eine Bearbeitungsebene gebildet wird, wobei die Schutzschicht (61) aus zumindest einem Vliesstoff besteht und Fasern (65) der Schutzschicht (61) aus Vliesstoff längs zur Hubrichtung (23, 24) des Ober- und/oder Unterwerkzeugs (11, 9) ausgerichtet sind, oder dass die Schutzschicht (61) durch eine Beflockung gebildet ist.

Description

Werkzeug und Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere von Blechen
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere von Blechen, in einer Bearbeitungsmaschine.
Aus der DE 10 2006 049 044 A1 ist ein Werkzeug zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken bekannt, welches beispielsweise in einer Werkzeugmaschine gemäß der EP 2 527 058 B1 einsetzbar ist. Dieses Werkzeug zum Schneiden und/oder Umformen von plattenförmigen Werkstücken umfasst ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug. Zur Bearbeitung eines zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug angeordneten Werkstücks werden diese in einer Hubrichtung aufeinander zubewegt. Während einer solchen Hubbewegung für die Bearbeitung des plattenförmigen Werkstücks in einer Bearbeitungsmaschine wird das plattenförmige Werkstück durch Halteeinrichtungen der Bearbeitungsmaschine gehalten und darauffolgend entlang einer Werkstückauflage verfahren. Bei einer solchen Bearbeitung des plattenförmigen Werkstückes können durch den Bearbeitungsprozess Partikel, insbesondere metallische Partikel als auch Schmutzpartikel, entstehen, welche die Oberfläche des plattenförmigen Werkstückes, beispielsweise durch Kratzer und/oder Abdrücke, beeinträchtigen.
Zur Erzielung einer kratzfreien Oberfläche von plattenförmigen Werkstücken wurde bereits vorgeschlagen, dass an dem Werkzeug Auflageflächen beispielsweise durch Bürsten ausgebildet sind. Des Weiteren wurde bereits vorgeschlagen, dass Oberflächen der Werkzeuge mit einer Kunststoffschicht versehen werden oder mit Kunststoff beschichtet werden. Diese gebildeten Schichten nehmen die während des Bearbeitungsprozesses entstehenden Partikel von der Oberfläche des plattenförmigen Materials teilweise auf. Allerdings erfolgt dabei eine Materialverdrängung, so dass die Partikel nicht vollständig in der Kunststoffschicht aufgenommen werden. Dadurch bilden sich diese Partikel anschließend auf dem plattenförmigen Material ab und führen zu Kratzern und Abdrücken. Besonders kritisch ist dies bei Maschinen und/oder Werkzeugkomponenten unter Last während der Bearbeitung, wie beispielsweise bei Niederhaltern während eines Stanzprozesses.
Aus der WO 2012/140221 A1 ist eine Werkzeuganordnung bekannt, welche ein Ober- und Unterwerkzeug für eine Presse umfasst, um plattenförmiges Material durch einen Tiefziehvorgang umzuformen. Zwischen dem Oberwerkzeug und dem plattenförmigen Material ist eine textile Schutzschicht angeordnet, welche sich vollständig über das Biegewerkzeug bzw. das Oberwerkzeug erstreckt, um das umzuformende Material zu schützen.
Aus der DE 10 2013 111 607 A1 ist ein Werkzeug zum Bearbeiten von Werkstücken bekannt. Dies umfasst ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug. Das Oberwerkzeug umfasst einen Gegenhalter, der eine Kugel als Bearbeitungswerkzeug umgibt. Dieser Gegenhalter weist eine Farb- oder Lackbeschichtung als Verschleißindikator auf.
Aus der JP H11-129 032 A ist eine Schutzschicht auf Werkzeugkanten eines Biegewerkzeuges aufgeklebt, um Beschädigungen an der Oberfläche des Werkzeugs zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug sowie ein Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken vorzuschlagen, welches eine Beschädigung einer Oberfläche des plattenförmigen Materials erheblich reduziert oder sogar vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken gelöst, bei welchem zumindest an einer Auflagefläche des Grundkörpers eines Oberwerkzeuges, an einer Auflagefläche des Grundkörpers eines Unterwerkzeuges, an einem Bearbeitungswerkzeug und/oder einem Gegenwerkzeug zumindest abschnittsweise eine Poren und/oder Hohlräume aufweisende Schutzschicht angeordnet ist. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung besteht die Schutzschicht zumindest aus einem Vliesstoff. Die Fasern der Schutzschicht aus Vliesstoff sind längs zur Hubrichtung bzw. Bearbeitungsrichtung, also längs zur Belastungsrichtung des Ober- und/oder Unterwerkzeuges während eines Arbeitsprozesses ausgerichtet. Dadurch wird ermöglicht, dass während des Bearbeitungsprozesses entstehende Partikel, die die Oberfläche des plattenförmigen Materials beeinträchtigen können, in diesen Hohlräumen und/oder Poren der Schutzschicht aufgenommen werden können, ohne dass dabei die Oberfläche des plattenförmigen Materials bei einem nachfolgenden Bearbeitungsprozess beschädigt wird. In den Hohlräumen und/oder Poren können die aufgenommenen Partikel gefangen gehalten werden. Dadurch kann eine beeinträchtigende Wirkung auf die Oberfläche des plattenförmigen Materials durch die Partikel reduziert oder sogar vollständig verhindert werden. Eine verbesserte Oberflächenqualität kann im Vergleich zu Kunststoffbeschichtungen oder Bürstenanordnungen gemäß dem Stand der Technik erzielt werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schutzschicht aus einer Beflockung gebildet ist. Eine solche beflockte Schutzschicht weist ebenfalls Hohlräume und/oder Poren auf, durch welche dieselbe Wirkung wie beim Einsatz einer Schutzschicht aus einem Vliesstoff erzielt werden kann. Beide Ausführungsformen ermöglichen eine erhöhte Oberflächenqualität des plattenförmigen Materials. Zudem sind diese Schutzschichten im Vergleich zu Bürsten druckstabil. Insbesondere können dadurch Kratzer und/oder Abdrücke im plattenförmigen Material reduziert oder verhindert werden.
Bei einem Werkzeug, bei welchem zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug bevorzugt ein Abstreifer vorgesehen ist, kann an einer zum Unterwerkzeug weisenden Außenfläche des Abstreifers zumindest eine Schutzschicht vorgesehen sein. Dieser Abstreifer gleitet entlang der Oberfläche des plattenförmigen Materials. Durch die Aufnahme der Partikel wird beim Verfahren des plattenförmigen Werkstückes und/oder des Werkzeuges für einen nachfolgenden Bearbeitungsvorgang ein kratzfreies Positionieren ermöglicht.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Werkzeugs sieht vor, dass die Schutzschicht an dem Oberwerkzeug, dem Unterwerkzeug, dem Abstreifer, dem Bearbeitungswerkzeug und/oder dem Gegenwerkzeug aufgeklebt ist. Beispielsweise kann dies durch eine sich wieder ablösende Klebebeschichtung oder ein doppelseitiges Klebeband ermöglicht sein. Dadurch kann nach einem Verschleiß der Schutzschicht auch ein leichter und schneller Austausch folgen. Auch kann die Schutzschicht nur aufgelegt werden.
Alternativ können weitere Hilfsmittel vorgesehen sein, um eine lösbare Anordnung und Positionierung der Schutzschicht zu den jeweiligen Werkzeugkomponenten zu ermöglichen. Insbesondere kann eine reib- und/oder formschlüssige Verbindung vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Klett-Flausch-Verschluss oder ein Schnapphakenmechanismus eingesetzt werden. Auch kann die Schutzschicht durch eine thermische Verklebung an dem Oberwerkzeug, Unterwerkzeug und/oder Abstreifer vorgesehen sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Werkzeuges sieht vor, dass die Schutzschicht auf einem Trägermaterial aufgebracht ist. Dadurch wird ermöglicht, dass die Schutzschicht zusammen mit dem Trägermaterial lösbar, insbesondere durch eine Magnethaltekraft lösbar, an einer Komponente des Werkzeuges befestigbar ist. Dies ermöglicht auch eine einfache Auswechslung bei einem Verschleiß oder bei einem Wechsel in der Bearbeitung des Werkstücks, welches ggf. eine anderweitige Schutzschicht erfordert.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des Trägermaterials ist vorgesehen, dass das Trägermaterial zumindest einen Magnet umfasst. Dieser Magnet kann in das Trägermaterial eingebettet bzw. eingebunden oder eingeklebt sein. Dadurch ist ermöglicht, dass das Trägermaterial auch aus einem Kunststoffmaterial bestehen kann. Da die Werkzeuge, insbesondere das Oberwerkzeug, die Auflagefläche des Grundkörpers des Unterwerkzeuges, das Bearbeitungswerkzeug und/oder das Gegenwerkzeug zumeist aus metallischem Material, also aus ferromagnetischem Material, ausgebildet sind, ist eine einfache lösbare Befestigung der Schutzschicht über das Trägermaterial möglich.
Dies gilt sowohl für Biege-Stanz-Werkzeuge als auch für reine Biegewerkzeuge.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das Trägermaterial aus einem ferromagnetischen Material besteht, wie beispielsweise einem Blech und in das Oberwerkzeug, in die Auflagefläche des Grundkörpers des Unterwerkzeuges, in das Bearbeitungswerkzeug und/oder in das Gegenwerkzeug zumindest ein Magnet integriert ist, wodurch das Trägermaterial durch eine Magnethaltekraft daran lösbar befestigt werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Fasern des Vliesstoffes aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischen Kunststoffen, wie beispielsweise aus Polyethylen, Polyamid, Polypropylen, Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat oder dergleichen, hergestellt sind. Auch können organische Materialien, wie beispielsweise Kokosfasern, Baumwolle, Schafwolle oder dergleichen, vorgesehen sein. Diese Vliesstoffe weisen eine hohe Lebensdauer auf.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Vliesstoffes als Schutzschicht sieht vor, dass die Fasern eine Faserlänge von mindestens 0,1 µm und/oder einen Faserdurchmesser in einem Bereich von 1 µm bis 1 mm aufweisen. Durch die Anpassung der Faserlänge und/oder des Faserdurchmessers können die Größen der Hohlräume und/oder Poren und somit die Aufnahmefähigkeit der Partikel bestimmt sein.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Schutzschicht mit einer Dicke von 0,1 bis 10 mm besteht. Mit zunehmender Dicke der Schutzschicht kann eine höhere Verschleißfestigkeit erzielt werden. Beispielsweise können durch eine solche Vliesschicht mit einer Dicke in einem Bereich von 0,1 bis 10 mm beispielsweise 200.000 Hübe oder mehr erfolgen, bevor eine Reinigung und/oder ein Austausch der Schutzschicht erforderlich ist.
Zur Erhöhung der Qualität der Schutzschicht aus Vliesstoff kann der Vliesstoff durch eine Reibschlussverbindung und/oder Formschlussverbindung, eine chemische Verfestigung und/oder eine thermische Verfestigung hergestellt sein. Es können auch Additive, zum Beispiel Kleb- und/oder Kunststoffe und/oder Harze, zugegeben werden, um miteinander zu verfestigen, insbesondere um eine höhere Druckfestigkeit zu erzielen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf einer zum Grundkörper des Oberwerkzeuges weisenden Innenfläche des Abstreifers eine Vliesstoffschicht vorgesehen ist. Diese Vliesstoffschicht kann als Schmierstoffreservoir für das Bearbeitungswerkzeug dienen.
Der Einsatz einer Schutzschicht aus Vliesstoff kann auch bei einem Bearbeitungswerkzeug vorgesehen sein, welches eine Biegekante und/oder einem Gegenwerkzeug, welches eine Gegenbiegekante umfasst, so dass bei einer relativen Bewegung des plattenförmigen Werkstückes zum Bearbeitungswerkzeug oder Gegenwerkzeugs während eines Biegeprozesses eine oberflächenschonende Umformung des plattenförmigen Werkstückes ermöglicht ist.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Reinigung der Schutzschicht durch Ausdrücken, Ausreiben, Auskratzen, Ausblasen, Ausstreichen, Ausspülen und/oder Ausbürsten vorgesehen ist. Die während der einzelnen Arbeitsprozesse aufgenommenen Partikel können durch einen Reinigungspad oder eine Bürste ausgebürstet werden. Die metallischen Partikel und/oder Schmutzpartikel können aus den Hohlräumen und/oder Poren dadurch herausgelöst werden, wodurch die Standzeit dieser Schutzschicht erhöht ist.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Poren und/oder Hohlräume der Schutzschicht mit einem leicht verdrängbaren Material zumindest teilweise gefüllt sind. Dadurch kann eine Kompressibilität der Schutzschicht verringert werden. Gleichzeitig ist jedoch eine Aufnahmefähigkeit von Partikeln gegeben.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Materialien, insbesondere von Blechen, in einer Bearbeitungsmaschine mit einem Werkzeug gelöst, bei welchem das Werkzeug aus einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug besteht, welche zur Bearbeitung eines dazwischen angeordneten Werkstücks in einer Hubrichtung aufeinander zubewegt werden, wobei zwischen dem Oberwerkzeug und der dem Oberwerkzeug zuweisenden Seite des plattenförmigen Materials und/oder zwischen dem Unterwerkzeug und der dem Unterwerkzeug zuweisenden Seite des plattenförmigen Materials zumindest abschnittsweise eine Poren und/oder Hohlräume aufweisende Schutzschicht angeordnet wird. Dies ermöglicht, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem Oberwerkzeug und/oder Unterwerkzeug und dem zu bearbeitenden plattenförmigen Material die Reibung verringert wird. Zusätzlich können gegebenenfalls sich auf dem plattenförmigen Material und/oder dem Oberwerkzeug und/oder Unterwerkzeug befindende Partikel durch die Schutzschicht aufgenommen und eine Beeinträchtigung auf der Oberfläche des plattenförmigen Werkstücks durch solche Partikel reduziert oder sogar verhindert werden.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Werkzeuges zum Bearbeiten eines plattenförmigen Materials,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines Abstreifers des Werkzeuges gemäß Figur 1 mit einer Schutzschicht und einem Schmierstoffreservoir,
Figur 3 eine schematisch vergrößerte Ansicht der Schutzschicht gemäß Figur 2,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht auf eine alternative Ausführungsform eines Oberwerkzeuges zum Werkzeug gemäß Figur 1,
Figur 5 eine schematische Schnittansicht des Oberwerkzeuges gemäß Figur 4,
Figur 6 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Werkzeuges, welches ein Oberwerkzeug und ein im Schnitt dargestelltes Unterwerkzeug umfasst,
Figur 7 eine perspektivische Ansicht eines Betätigungsschenkels des Unterwerkzeuges gemäß Figur 6,
Figur 8 eine schematische Teilansicht einer Biegekante eines Bearbeitungswerkzeuges des Oberwerkzeuges gemäß Figur 6,
Figur 9 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Werkzeuges gemäß Figur 1,
Figur 10 eine schematische Schnittansicht des Werkzeuges gemäß Figur 9,
Figur 11 eine schematische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Werkzeuges gemäß Figur 1,
Figur 12 eine perspektivische Ansicht des Ober- und Unterwerkzeuges gemäß Figur 11 vor einem Biegeprozess,
Figur 13 eine schematische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Werkzeuges zu Fig. 1 vor einem Biegeprozess,
Figur 14 eine schematische Ansicht der Ausführungsform gemäß Figur 13 nach einem Biegeprozess,
Figur 15 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform zu Figur 2, und
Figur 16 eine schematische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu Figur 15.
In den Figuren 1 bis 12 dargestellten Werkzeugen 7 sind alle zur Verwendung in einer nummerisch gesteuerten Werkzeugmaschine vorgesehen. In einer solchen Werkzeugmaschine können die Werkzeuge 7 zum Schneiden, Stanzen, Fügen und/oder Umformen von plattenförmigen Materialien, insbesondere Blechen, eingesetzt werden. Diese Werkzeuge 7 umfassen ein Oberwerkzeug 11 und ein Unterwerkzeug 9. In einer solchen Werkzeugmaschine wird das Oberwerkzeug 11 in eine maschinenseitig obere Werkzeugaufnahme und das Unterwerkzeug 9 in eine maschinenseitig untere Werkzeugaufnahme eingesetzt und befestigt. Ein zwischen dem Oberwerkzeug 11 und Unterwerkzeug 9 angeordnetes plattenförmiges Material oder Werkstück 10 wird mittels einer Koordinatenführung der Werkzeugmaschine verfahren. Dieses plattenförmige Material 10 liegt auf einer Werkstückaufnahme auf, so dass das plattenförmige Material 10 in einer Horizontalebene ausgerichtet ist. Zum Bearbeiten des plattenförmigen Materials 10 werden die beiden aneinander gegenüberliegenden Seiten des plattenförmigen Materials 10 angeordnete Oberwerkzeug 11 und Unterwerkzeug 9 mit einem maschinenseitigen Hubantrieb in Hubrichtungen 23, 24 einzeln oder gemeinsam auf das plattenförmige Werkstück 10 bzw. aufeinander zubewegt. Das Ober- und/oder Unterwerkzeug 9, 11 können zusätzlich noch um deren Positionsachse 35 mittels eines Drehantriebs der Werkzeugmaschine für eine bestimmte Bearbeitung ausgerichtet werden. An dem Oberwerkzeug 11 kann ein Indexierkeil 36 vorgesehen sein, um das Oberwerkzeug 11 in einer definierten Position zur oberen Werkzeugaufnahme auszurichten. In dem Unterwerkzeug 9 kann eine Indexiervertiefung 42 vorgesehen sein, um das Unterwerkzeug 9 in einer definierten Position zur unteren Werkzeugaufnahme auszurichten.
Das in Figur 1 dargestellte Werkzeug 7 dient zur stanzenden Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken 10, wobei das Oberwerkzeug 11 beispielsweise als Bearbeitungswerkzeug 39 einen Stanzstempel umfasst und das Unterwerkzeug 9 beispielsweise ein Gegenwerkzeug 49 als Stanzmatrize aufweist.
Das Oberwerkzeug 11 umfasst einen Grundkörper 33 mit einem Einspannschaft 34, der zum Halten des Oberwerkzeugs 11 in der maschinenseitigen oberen Werkzeugaufnahme dient. Das Unterwerkzeug 9 umfasst ebenfalls einen Grundkörper 41, der dazu geeignet ist, in der maschinenseitigen unteren Werkzeugaufnahme mit einer definierten Drehstellung festgelegt zu werden.
An einer Unterseite des Grundkörpers 33 des Oberwerkzeugs 11 ist das Bearbeitungswerkzeug 39 vorgesehen. Dies ist beispielsweise ein im Querschnitt rund ausgebildeter Stanzstempel mit einer kreisförmigen Schneidkante 38 auf. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Geometrie der Schneidkante 38 rechteckförmig oder quadratisch ist, oder einen entsprechenden Konturenverlauf aufweist.
Dem Oberwerkzeug 11 zugeordnet ist der Abstreifer 32, der eine Öffnung 40 aufweist, welche in der Geometrie der Schneidkante 38 entsprechen kann. Dieser Abstreifer 32 ist in der oberen maschinenseitigen Werkzeugaufnahme durch Führungen, wie beispielsweise Stifte 44, aufgenommen, so dass dieser auch entlang der Hubachse 14 relativ zum Unterwerkzeug 9 bewegbar ist. Dadurch kann beispielsweise ein Niederhalten eines Werkstücks 10 zum Unterwerkzeug 9 erzielt werden, sobald das Oberwerkzeug 11 entlang der Positionierachse 35 nach oben abgenommen wird. Ebenso kann der Abstreifer 32 gleichzeitig mit dem Oberwerkzeug 11 entlang der Positionierachse 35 verfahren werden und nach dem Abheben von dem Unterwerkzeug 9 eine Abstreifbewegung durchführen.
Das Unterwerkzeug 9 weist im Grundkörper 41 eine Öffnung 46 auf, welche durch eine umlaufende Auflagefläche 47 begrenzt ist. Die Auflagefläche 47 kann sich auch nur abschnittsweise erstrecken oder durch mehrere Elemente gebildet sein. Beispielsweise weist die Öffnung 46 eine kreisförmige Kontur auf. Diese kann auch abweichend hierzu ausgebildet sein. An dem Grundkörper 41 des Unterwerkzeugs 9 ist das Gegenwerkzeug 49, beispielsweise als Schneidplatte 50, vorgesehen. Diese Schneidplatte 50 ist vorzugsweise lösbar als Schneideinsatz ausgebildet. Diese Schneidplatte 50 weist gemäß der ersten Ausführungsform eine innenliegende Gegenschneidkante 51 auf, die zur Öffnung 46 hin ausgerichtet und angeordnet ist. Des Weiteren weist die Schneidplatte 50 eine außenliegende Gegenschneidkante 52 auf. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die innenliegende Gegenschneidkante und die außenliegende Gegenschneidkante 51, 52 jeweils an einer separaten Schneidplatte 50 ausgebildet sind. Die Auflagefläche 47 kann bündig in die Gegenschneidkante 51, 52 übergehen. Bevorzugt liegt die Gegenschneidkante 51, 52 tiefer als die Auflagefläche 47, um Beschädigungen, wie beispielsweise Kratzer, auf der Blechunterseite zu vermeiden. Des Weiteren kann die Auflagefläche 47 in einem an die Schneidplatte 50 angrenzenden Bereich derart ausgebildet sein, dass die Auflagefläche 47 in der ringförmigen Breite zumindest der Länge der Schneidplatte 50 entspricht.
Die innenliegende Gegenschneidkante 51 ist an einem in Richtung auf die Öffnung 46 hervortretenden Vorsprung 53 angeordnet. Dadurch kann beim Freischneiden mit der Schneidkante 38 des Schneidwerkzeuges 37 ein Werkstückteil 81 in die Öffnung 46 gelangen und durch die Öffnung 46 nach unten ausgeschleust werden.
Außerhalb der Öffnung 46 des Unterwerkzeugs 9 ist eine Ausschleus-fläche 55 vorgesehen, die der außenliegenden Gegenschneidkante 52 zugeordnet ist. Diese Ausschleusfläche 55 ist bevorzugt gegenüber der Auflagefläche 47 nach außen abfallend geneigt. Dadurch können über die außenliegende Gegenschneidkante 52 freigeschnittene Werkstücksteile über die Ausschleusfläche 55 nach außen abgeführt werden, um beispielsweise einem Sammelbehälter oder Abfallbehälter zuzuführen. Die Ausschleusfläche 55 ist bevorzugt austauschbar am Grundkörper 41 des Unterwerkzeugs 9 befestigt. Die Ausschleusfläche 55 ist gegenüber der außenliegenden Schneidkante 52 um eine Abstanzfläche 56 vertieft angeordnet.
Der Grundkörper 41 des Unterwerkzeugs 9 weist bündig zur Abstanzfläche 56 des Gegenwerkzeugs 49 und seitlich angrenzende Abflachungen 57 auf. Die Abflachungen 59 sind tangential zur Öffnung 46 ausgerichtet. Außerhalb der Auflagefläche 47 ist am Grundkörper 41 des Unterwerkzeugs 9 eine Auflaufschräge 58 vorgesehen. Diese Auflaufschräge 58 geht fließend in die Auflagefläche 47 über. Diese Auflaufschräge 58 ist durch die Abflachung 57 begrenzt. Zur Reduzierung einer Beeinträchtigung der Oberfläche des plattenförmigen Materials 10 oder zur kratzfreien Bearbeitung des plattenförmigen Materials 10 ist an dem Oberwerkzeug 11 und/oder Unterwerkzeug 9 und/oder im Falle des Vorhandenseins des Abstreifers 32 an den Abstreifer 32 eine Schutzschicht 61 vorgesehen. Beispielsweise kann an bzw. auf einer Auflagefläche 47 des Unterwerkzeugs 9 die Schutzschicht 61 vorgesehen sein. Diese Schutzschicht 61 kann sich abschnittsweise oder vollständig entlang der Auflagefläche 47 erstrecken.
Des Weiteren kann an einer zum Unterwerkzeug 9 weisenden Außenfläche 67 des Abstreifers 32 die Schutzschicht 61 vorgesehen sein. Dies ist in Figur 3 dargestellt.
Sofern das Werkzeug 7 aus einem Oberwerkzeug 11 und einem Unterwerkzeug 9 besteht, ohne dass ein Abstreifer 32 dazwischenliegend zum Einsatz kommt, kann an einer zum Unterwerkzeug 9 weisenden Auflagefläche 37 des Grundkörpers 33 eine Schutzschicht 61 vorgesehen sein (Figur 2).
Diese Schutzschicht 61 erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Auflagefläche 47 des Gegenwerkzeugs 9, der Außenfläche 67, des Abstreifers 32 und/oder der Auflagefläche 37 am Grundkörper 33 des Oberwerkzeuges 11. Alternativ zur vollflächigen Abdeckung können auch einzelne Abschnitte oder Segmente aus einer Schutzschicht 61 gebildet sein, die mit Abstand zueinander vorgesehen sind.
Die Schutzschicht 61 ist bevorzugt durch eine Klebebeschichtung an der Werkzeugkomponente befestigt. Diese Klebebeschichtung kann beim Abziehen der Schutzschicht 61 von der Werkzeugkomponente sich ablösen, vorzugsweise rückstandsfrei ablösen.
In Figur 3 ist eine schematisch vergrößerte Detailansicht der Schutzschicht 61 gemäß dem Detail X in Figur 2 dargestellt.
Eine erste Ausführungsform der Schutzschicht 61 besteht aus einem Vliesstoff. Eine Vielzahl von Fasern 65 ist miteinander durch Vernadelung zu diesem Vliesstoff verbunden. Dabei kann der Vliesstoff durch eine Reibschlussverbindung und/oder eine Formschlussverbindung, eine chemische Verfestigung und/oder thermische Verfestigung hergestellt sein. Die Fasern 65 bestehen bevorzugt aus einem thermoplastischen Elastomer. Durch die Faserlänge und/oder den Durchmesser der Faser 65 können die Eigenschaften der Schutzschicht 61 bestimmt werden. Durch die Fasern 65 werden Poren und/oder Hohlräume 64 gebildet. Deren Größe und/oder Anzahl kann durch die vorgenannten Parameter bestimmt werden.
Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform sind die Fasern 65 längs zur Belastungsrichtung bzw. Hubrichtungen 23, 24 ausgerichtet. Durch eine solche Ausrichtung kann eine verbesserte Aufnahme von Partikeln 63, die bei einem Bearbeitungsprozess entstehen, erfolgen. Bei diesen Partikeln 63 kann es sich um metallische Partikel, wie beispielsweise Schneidabfälle, insbesondere Späne, Grate oder dergleichen handeln, als auch um Schmutzpartikel. Durch die aus Fasern 65 gebildeten Hohlräume 64 und/oder Poren können sich die Partikel 63 in die Schutzschicht 61 einlagern. Diese vorzugsweise vollständige Einlagerung weist den Vorteil auf, dass ein weiteres Verdrängen des Materials, aus dem die Schutzschicht 61 besteht, nicht erfolgt. Dies würde sich nachteilig auf die Oberfläche des plattenförmigen Materials bei der weiteren Bearbeitung auswirken.
Die Schutzschicht 61 kann für eine Trockenbearbeitung des plattenförmigen Materials 10 eingesetzt werden. Ebenso ist möglich, dass die Schutzschicht 61 mit einem Schmieröl oder dergleichen benetzt oder getränkt ist, um die Bearbeitung des plattenförmigen Materials 10 durchzuführen. Bei der Anordnung der Schutzschicht 61 an einer Außenfläche 67 des Abstreifers 32 und deren Tränkung mit einem Schmieröl kann eine Schmierung des Bearbeitungswerkzeuges 39 ermöglicht sein.
Bei dem Werkzeug 7 gemäß Figur 1 kann ergänzend auf einer Innenfläche 66 des Abstreifers 32 eine weitere Schicht, beispielsweise aus Vliesstoff, vorgesehen sein, welche als Schmierfilmreservoir dient. Auch dadurch kann eine Schmierung des Bearbeitungswerkzeuges 39 erfolgen.
Eine solche Schutzschicht 61 kann beispielsweise bei einer Stanzbearbeitung von plattenförmigen Materialien 10 eine Standzeit von bis zu 500.000 Hüben umfassen. Alternativ zum Austausch der Schutzschicht 61 kann auch vorgesehen sein, dass die jeweilige Schutzschicht 61 gereinigt wird. Dies kann durch Ausbürsten, Ausreiben, Auskratzen, Ausspülen, Ausblasen, Ausdrücken und/oder Ausstreichen erfolgen und ist bei einer Trockenbearbeitung und/oder einer Bearbeitung mit Schmieröl möglich.
Die Schutzschicht 61 kann alternativ auch durch Beflockung ausgebildet sein. Eine solche Beflockung kann auf der Auflagefläche 47 des Unterwerkzeuges 9, der Außenfläche 67 des Abstreifers 32 und/oder auf einer zum Unterwerkzeug 9 weisenden Außenfläche 67 am Grundkörper 33 des Oberwerkzeuges 11 vorgesehen sein. Eine solche Beflockung weist ebenfalls den Vorteil auf, dass Hohlräume 64 und/oder Poren vorgesehen sind. Diese dienen zur Einlagerung von Partikeln 63, wie beispielsweise metallische Partikel oder Schmutzpartikel oder dergleichen.
In Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen Oberwerkzeuges 11 zu Figur 1 dargestellt. Die Figur 5 zeigt eine schematische Schnittansicht des Oberwerkzeuges 11 gemäß Figur 4. Bei diesem Oberwerkzeug 11 ist das Bearbeitungswerkzeug 39 innerhalb des Einspannschaftes 34 und des Grundkörpers 33 entlang der Positionsachse 35 längs verschiebbar geführt. Es handelt sich um ein geführtes Schneidwerkzeug. An der Außenfläche 67 des Grundkörpers 33 des Oberwerkzeuges 11 ist die Schutzschicht 61 vorgesehen. Diese weist eine Aussparung 68 auf. Diese Aussparung 68 entspricht bevorzugt dem Querschnitt des Bearbeitungswerkzeuges 39. Sofern die Schutzschicht 61 mit Schmieröl getränkt ist, kann das Bearbeitungswerkzeug 39 bei jedem Schneid- oder Stanzprozess geschmiert werden. Insbesondere die Schneidkante 38 des Bearbeitungswerkzeugs 39 sowie die Flanken des Bearbeitungswerkzeuges 39 können gezielt geschmiert werden.
In Figur 6 ist eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des Werkzeuges 7 zu Figur 1 dargestellt. Dieses Werkzeug 7 ist als ein Dreh-/Biegewerkzeug ausgebildet.
Dieses Werkzeug 7 umfasst ein Oberwerkzeug 11 und ein Unterwerkzeug 9. Das Oberwerkzeug 11 umfasst einen Grundkörper 33, an welchem ein Einspannschaft 34 angeordnet ist. Dieser kann um eine Positionsachse 35 drehbar in einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine 1 angeordnet sein. An dem Grundkörper 33 kann des Weiteren ein Indexierkeil 36 vorgesehen sein, um einen an dem Grundkörper 33 vorgesehenes Bearbeitungswerkzeug 39 auszurichten. Das Bearbeitungswerkzeug 39 ist dem Einspannschaft 34 gegenüberliegend am Grundkörper 33 vorgesehen. Dieses umfasst am freien äußeren Ende eine Bearbeitungskante 38, die als eine Biegekante ausgebildet ist. Von dieser Bearbeitungskante 38 aus erstreckt sich eine Basisfläche 143 und eine geneigte Fläche 144 in Richtung zum Grundkörper 33 erstrecken kann. Das Bearbeitungswerkzeug 39 umfasst eine Längsachse 140. Diese Längsachse 140 kann gegenüber der Positionsachse 35 geneigt sein.
Das Unterwerkzeug 9, welches in Figur 7 in einer Draufsicht dargestellt ist, umfasst einen Grundkörper 41, an dem ein nicht näher dargestelltes Indexierelement zur Ausrichtung des Oberwerkzeugs 11 in einer Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine 1 vorgesehen sein kann. Der Grundkörper 41 nimmt einen Lagerbock 151 auf, an welchem ein teilzylindrischer Kantbolzen 152 in einer entsprechenden Ausnehmung 153 um eine Drehachse 154 drehbar gelagert ist. Die Drehachse 154 des Kantbolzens 152 erstreckt sich dabei parallel zur Bearbeitungskante 38. Der Rand der Ausnehmung 153 ist zur wirksamen Drehführung des Kantbolzens 152 in Figur 6 an ihrer rechten Seite mit einem überhöhten Teil 155 versehen. Der Lagerbock 151 ruht auf der Basis des topfartig ausgebildeten Grundkörpers 41 des Unterwerkzeugs 9. Zu seiner Positionierung gegenüber dem Grundkörper 41 dienen Stifte 156, zu seiner Befestigung an dem Grundkörper 41 Befestigungsschrauben 157. An dem Lagerbock 151 einseitig abgestützt ist eine Rückstellfeder 158, die an ihrem freien Ende den Kantbolzen 152 mit radialem Abstand von dessen Drehachse 154 beaufschlagt.
Am Grundkörper 41 des Unterwerkzeugs 9 ist eine Auflagefläche 147 vorgesehen, welche entlang einer Positionsachse 48 des Grundkörpers 141, welcher auch eine Längsachse bildet, beweglich sich am Grundkörper 141 abstützt. Zur Abstützung der Werkstückauflage 47 dient dabei ein Federelement 159, beispielsweise in Form eines ringförmigen Gummipuffers oder von Spiralfedern oder dergleichen. Dadurch ist ein Deckelteil 161, welches die Werkstückauflage 47 umfasst, mit einem an dem Deckelteil 161 nach unten weisenden Rand gegenüber einem nach oben weisenden Rand des Grundkörpers 41 zum Grundkörper 41 aufwärts und abwärts bewegbar geführt. An der Auflagefläche 47 ist eine Öffnung beziehungsweise Aussparung 46 vorgesehen, innerhalb derer der Kantbolzen 152 angeordnet ist. Der Kantbolzen 152 weist eine in Richtung auf seine Drehachse 154 verlaufende Nut auf, deren Längswandungen von einem Betätigungsschenkel 165 und einem den Betätigungsschenkel 165 an der Drehachse 153 gegenüberliegenden Druckschenkel 166 ausgebildet werden. Der Öffnungswinkel der Nut 163 beträgt beispielsweise 84,5 ° bei einer Dicke des Werkstücks von 1mm und 1,5mm und 80 ° bei einer Dicke des Werkstücks von 2mm. Eine Auflaufschräge 167 kann den Übergang zwischen der Auflagefläche 147 und dem Rand des Deckelteils 161 bilden. In dem Deckelteil 161 sind Öffnungslängsränder 168 abgerundet und vorzugsweise poliert.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass diese Bearbeitungskante 38 außerhalb einer Umfangsfläche 171 des Grundkörpers 33 angeordnet ist. Diese Bearbeitungskante 38 kann auch innerhalb der Umfangsfläche 171 liegen. Diese Umfangsfläche 171 bildet eine äußere umlaufende Mantelfläche der zylindrisch ausgebildeten Grundkörper 33. Die Bearbeitungskante 38 ist bevorzugt außerhalb einer Projektionsfläche P des Grundkörpers 33 angeordnet. Diese Projektionsfläche P des Grundkörpers 33 ergibt sich bei einer Ansicht entlang der Positionsachse 35 auf den Grundkörper 33. Die Projektionsfläche P kann abweichend von der Umfangsfläche 171 beispielsweise als eine Kreisfläche angesehen werden, welche dem maximalen Außenumfang des Grundkörpers 33 entspricht.
In Figur 7 ist perspektivisch der Kantbolzen 152 dargestellt. Auf einer Nut 63 kann die Schutzschicht 61 vorgesehen sein. Diese Schutzschicht 61 kann auch nur an einem zum plattenförmigen Werkstück 10 weisenden Bereich der Nut 163 des Kantbolzens 152 vorgesehen sein oder sich vollflächig in dem Bereich erstrecken, in welchem während dem Biegeprozess das plattenförmige Material 10 mit dem Kantbolzen 152 in Berührung kommt.
In Figur 8 ist eine Detailansicht der Bearbeitungskante 38, insbesondere Biegekante dargestellt. Die Schutzschicht 61 kann sich im Bereich der Biegekante erstrecken. Beispielsweise kann die Schutzschicht 61 ausgehend von der geneigten Fläche 144 sich über die Biegekante 138 bis zur Basisfläche 134 des Bearbeitungswerkzeuges 39 erstrecken.
Ergänzend kann vorgesehen sein, dass auf der Auflagefläche 47 des Unterwerkzeugs 9 die Schutzschicht 61 vorgesehen ist.
Somit kann das plattenförmige Werkstück 10 sowohl während einer relativen Bewegung zum Unterwerkzeug 9 geschützt sein als auch während des Biegeprozesses.
In Figur 9 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen Werkzeuges 7 zu Figur 1 dargestellt. Die Figur 10 zeigt eine schematische Schnittansicht des Werkzeuges 7 gemäß Figur 9. Dieses Werkzeug 7 ist ein sogenanntes Pendel-Hubwerkzeug. Dabei kann das Oberwerkzeug 11 entlang einer horizontalen Bearbeitungsebene relativ zum Unterwerkzeug 9 verfahren werden. Ein solches Pendel-Hubwerkzeug kann für eine Stanz-, Schneid-, Präge- und/oder Umformbearbeitung des plattenförmigen Werkstücks vorgesehen sein.
Das Oberwerkzeug 11 umfasst einen Grundkörper 33 sowie einen daran angeordneten Einspannzapfen 34. Diese weisen eine gemeinsame Positionsachse 35 auf. Der Grundkörper 33 und der Einspannzapfen 34 können einteilig ausgebildet sein. Ebenso kann der Grundkörper 33 an dem Einspannzapfen 34 geklemmt gehalten werden. An dem Grundkörper 33 ist ein Indexierkeil 36 vorgesehen, durch welchen das Oberwerkzeug 11 in einer oberen Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine 1 ausgerichtet wird. Der Grundkörper 33 weist dem Einspannzapfen 34 gegenüberliegend ein Bearbeitungswerkzeug 39 auf, welches an dem Grundkörper 33 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform des Oberwerkzeugs 11 ist vorgesehen, dass an einer Unterseite des Grundkörpers 33 eine Niederhaltefläche 501 vorgesehen ist. Diese Niederhaltefläche 501 ist vorzugsweise rechtwinklig zur Positionsachse 35 ausgerichtet. An die Niederhaltefläche 501 angrenzend ist eine Bearbeitungskante 38 des Bearbeitungswerkzeuges 37 vorgesehen. Bevorzugt sind zwei im Abstand zueinander angeordnete Bearbeitungskanten 38 vorgesehen. Zwischen den Bearbeitungskanten 38 ist im Grundkörper 33 eine Bearbeitungsfläche 502 vorgesehen, welche gegenüber den Bearbeitungskanten 38 vertieft angeordnet ist. Dadurch ist eine Vertiefung 503 ausgehend von der Niederhaltefläche 501 in dem Grundkörper 33 vorgesehen. Die zumindest eine Bearbeitungskante 38 erstreckt sich vorteilhafterweise senkrecht zur Positionsachse 35 und vorzugsweise entlang des gesamten Grundkörpers 33. Dadurch ist eine beispielsweise nutenförmige Vertiefung gegeben, die sich entlang der gesamten Niederhaltefläche 501 erstreckt.
Das Unterwerkzeug 9 umfasst einen Grundkörper 41, in dem ein nicht näher dargestelltes Indexierelement vorgesehen ist, welches zur Ausrichtung des Unterwerkzeuges 9 in einer unteren Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine 1 dient. Das Unterwerkzeug 9 umfasst eine Positionierachse 48. Diese Positionierachse 48 kann in der Hubachse 24 liegen, um welche das Unterwerkzeug 9 drehbar ansteuerbar ist.
An dem Grundkörper 41 des Unterwerkzeugs 9 ist eine Auflagefläche 47 vorgesehen, welche senkrecht zur Positionsachse 48 ausgerichtet ist. Bevorzugt ist die Auflagefläche 47 parallel zur Niederhaltefläche 501 ausgerichtet. In der Auflagefläche 47 ist ein Gegenwerkzeugkörper 93 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel ist in der Auflagefläche 47 eine Öffnung 46 vorgesehen, in der das Gegenwerkzeug 49 positioniert ist. Vorzugsweise ist das Gegenwerkzeug 49 derart in der Auflagefläche 47 positioniert, dass die Positionsachse 48 das Gegenwerkzeug 49 kreuzt. Diese Auflagefläche 47 kann des Weiteren Gleitelemente 513 aufweisen, die in der Ebene der Auflagefläche 47 liegen und eine Reibung zwischen den Werkstücken 10 und der Auflagefläche 47 des Unterwerkzeugs 9 bei einer Relativbewegung minimieren.
Das Gegenwerkzeug 49 ist als eine Gegenrolle 505 ausgebildet, welche zumindest eine Gegenkante 506 aufweist. Bevorzugt sind zwei im Abstand zueinander angeordnete Gegenkanten 506 und 507 vorgesehen. Der Abstand der Bearbeitungskanten 38, 39 entspricht vorteilhafterweise dem Abstand der Gegenkanten 506, 507 und der doppelten Materialdicke des zu bearbeitenden Werkstücks 10 bei einer Umformung. Beim Trennen des Werkstückteils aus dem Werkstück 10 entspricht der Abstand der Bearbeitungskanten 38, 39 dem Abstand der Gegenkanten 506, 507 und dem Schnittspiel. An die zumindest eine Gegenkante 506 angrenzend oder zwischen den beiden Gegenkanten 506 und 507 ist eine Bearbeitungseinrichtung 508 vorgesehen, welche gegenüber der Auflagefläche 47 erhaben ist und in Richtung auf das Oberwerkzeug 11 hervorsteht. Die zumindest eine Gegenkante 506, 507 liegt bevorzugt in der Ebene der Auflagefläche 47. An die Gegenkante 506, 507 schließt sich jeweils gegenüberliegend zur Bearbeitungseinrichtung 508 eine Stützfläche 509, 510 an, welche vorzugsweise zur Niederhaltefläche 501 ausgerichtet ist. Die Oberseite oder Oberkante der Gleitelemente 513 liegt in der Ebene der Stützfläche 509, 510. Die Gegenrolle 505 ist durch eine Drehachse 511 rotierend in dem Grundkörper 41 des Unterwerkzeugs 9 gelagert. Die Drehachse 511 ist vorteilhafterweise senkrecht zur Positionsachse 48 oder parallel zur Auflagefläche 47 ausgerichtet.
Die Bearbeitungseinrichtung 508 weist eine im Querschnitt gesehen bogensegmentförmige Gegenfläche 521 auf. Durch eine solche Bearbeitungseinrichtung 508 im Zusammenwirken mit dem Bearbeitungswerkzeug 39 kann eine Sicke in das Werkstück 10 eingebracht werden, welche einen der Gegenfläche 521 entsprechenden Verlauf aufweist. Aufgrund der Ausgestaltung des Werkzeugs 31 mit einer Gegenrolle 505, welche zum Umformen des Werkstückes 10 dient, wird dieses Werkzeug 31 auch als Rollwerkzeug, insbesondere als Rollsickenwerkzeug oder Rollumformwerkzeug, bezeichnet.
Bei einem solchen Werkzeug 7 kann ebenfalls an der Auflagefläche 47 des Unterwerkzeugs 9 und/oder an der Niederhalterfläche 501 des Oberwerkzeuges 11 die zumindest eine Schutzschicht 61 vorgesehen sein. Auch kann das Gegenwerkzeug 49 teilweise oder vollständig mit einer Schutzschicht 61 versehen sein. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass Bearbeitungsflächen der Gegenrolle 505 teilweise oder vollständig mit der Schutzschicht 61 versehen sind. Beispielsweise können die Stützflächen 509, 510 und/oder die Gegenfläche 521 mit zumindest einer Schutzschicht 61 versehen sein.
Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform des Werkzeugs 7 kann alternativ vorgesehen sein, dass das Oberwerkzeug 11 ein Bearbeitungswerkzeug 37 aufweist, welches als ein Rollenpaar und/oder eine Rolleneinheit ausgebildet ist. Die Bearbeitung kann analog zu dem in Fig. 9 und 10 beschriebenen Werkzeug 7 erfolgen.
In Figur 11 ist eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des Werkzeuges 7 zu Figur 1 dargestellt. Dieses Werkzeug 7 dient zum Biegen, Abkanten und/oder Umkanten von plattenförmigen Werkstücken 10. Das Werkzeug 7 umfasst ein Oberwerkzeug 11 mit einem Einspannschaft 34 und einem Grundkörper 33, an welchen sich bevorzugt einteilig das Bearbeitungswerkzeug 39 mit einer Bearbeitungskante 38, insbesondere Biegekante, anschließt. Das Unterwerkzeug 9 umfasst einen Grundkörper 41 mit einer Auflagefläche 47, die an eine V-förmige Vertiefung oder Nut 163 sich anschließt.
Bei diesem Werkzeug 7 ist sowohl die Biegekante 38 des Oberwerkzeuges 11 als auch die komplementär ausgebildete Nut 163 am Unterwerkzeug 9 feststehend ausgebildet. Durch eine ausschließliche Verfahrbewegung entlang der Positionsachse 35, 48 des Oberwerkzeuges 11 zum Unterwerkzeug 9 und/oder eine Relativbewegung des Oberwerkzeuges 11 und des Unterwerkzeuges 9 entlang der gemeinsamen Positionsachse 35, 48 aufeinander zu, wird ein Biegeprozess durchgeführt.
Die Schutzschicht 61 kann an der Biegekante 38 vorgesehen sein. Bevorzugt erstreckt sich diese seitlich entlang der Biegekante 38 und geht in eine geneigte Fläche 144 und eine Basisfläche 143 über. Am Unterwerkzeug 9 kann die Schutzschicht 61 auf der Auflagefläche 47 und/oder in der Nut 163 vorgesehen sein.
Bevorzugt ist die Schutzschicht 61 zumindest im Übergangsbereich zwischen der Auflagefläche 47 und der Nut 163 vorgesehen. Die Schutzschicht 61 kann am Oberwerkzeug 11 und/oder Unterwerkzeug 9 vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass beispielsweise die Schutzschicht 61 vor der Positionierung des plattenförmigen Materials zwischen dem Oberwerkzeug 11 und dem Unterwerkzeug 9 auf eine Auflagefläche 47 des Unterwerkzeugs 9 aufgelegt wird. Dabei kann die Schutzschicht 61 vollflächig ausgestaltet sein. Ebenso kann die Schutzschicht 61 an die Kontur des Gegenwerkzeugs 49 angepasst sein, sodass bei einem Bearbeitungsprozess die belasteten Bearbeitungspunkte oder Bearbeitungsflächen durch die Schutzschicht 61 geschützt sind. Des Weiteren kann alternativ vorgesehen sein, dass vor dem Bearbeiten des plattenförmigen Materials durch das Oberwerkzeug 11 und/oder Unterwerkzeug 9 die Schutzschicht 61 auf dem plattenförmige Material 10 aufgelegt wird. Die Schutzschicht 61 kann auch gemeinsam mit dem plattenförmigen Material 10 in eine Bearbeitungsposition zwischen dem Oberwerkzeug 11 und dem Unterwerkzeug 9 verfahren werden. Auch ist möglich, dass bei einem mehrstufigen Bearbeitungsschritt des plattenförmigen Materials durch das Oberwerkzeug 11 und/oder Unterwerkzeug 9 die Schutzschicht 61 zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten verfahren wird, um einen neuen Abschnitt der Schutzschicht 61, der durch die Bearbeitung des Werkzeugs 7 noch nicht belastet wurde, für den nächsten Bearbeitungsschritt zu positionieren.
In Figur 13 ist eine alternative Ausführungsform des Werkzeugs 7 zu den vorstehenden Figuren dargestellt. Dieses Werkzeug 7 dient dem Biegen, Abkanten und/oder Umkanten von plattenförmigen Werkstücken 10. Das Werkzeug 7 umfasst ein Oberwerkzeug 11 mit einem Einspannschaft 34 und einem nicht näher dargestellten Grundkörper, an welchem sich bevorzugt einteilig das Bearbeitungswerkzeug 39 mit einer Bearbeitungskante 38, insbesondere Biegekante, anschließt. Das Unterwerkzeug 9 umfasst einen Grundkörper 41. Dieser Grundkörper 41 nimmt zwei zueinander ausgerichtete Rollbacken 601 auf, die schwenkbar zueinander gelagert sind. An einer zum plattenförmigen Werkstück 10 weisenden Auflagefläche 602 ist bevorzugt jeweils zumindest eine Schutzschicht 61 vorgesehen. Auf dieser Schutzschicht 61 liegt das plattenförmige Werkstück 10 auf.
Das Bearbeitungswerkzeug 39 des Oberwerkzeugs 11 kann analog zur Ausführungsform in Figur 11 ebenfalls eine Schutzschicht 61 umfassen.
Zur Umformung des plattenförmigen Werkstücks 10 werden das Oberwerkzeug 11 und/oder das Unterwerkzeug 9 aufeinander zubewegt. Dabei führen die Rollbacken 601 eine Schwenkbewegung aus, welche eine Zustellbewegung des plattenförmigen Werkstücks 10 auf die Fläche 143, 144 des Bearbeitungswerkzeugs 39 bewirkt. Während dieses Umformprozesses findet zumindest eine geringfügige Relativbewegung einer Auflagefläche des plattenförmigen Werkstücks 10 an den Rollbacken 601 statt. Die Auflageflächen 602 der Rollbacken 601 bilden eine Gegenbiegefläche des Gegenwerkzeuges 49. Durch die Anordnung der zumindest einen Schutzschicht 61 auf den Rollbacken 601 kann die darauf aufliegende Oberfläche des plattenförmigen Werkstücks 10 geschützt sein.
In Figur 15 ist eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform zu Figur 2 dargestellt. Bei dieser alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schutzschicht 61 auf einer Trägerschicht oder einem Trägermaterial 69 aufgebracht ist. Diese Trägerschicht 69 ist ablösbar zu dem Abstreifer 62 vorgesehen. Diese lösbare Befestigung der Trägerschicht 69 mit der darauf angeordneten Schutzschicht 61 kann durch eine wieder ablösbare Klebebeschichtung vorgesehen sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Trägerschicht 69 mit der Schutzschicht 61 durch eine Magnetkraft an dem Abstreifer 32 befestigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Abstreifer 32 nahe der Außenfläche 67 zumindest einen integrierten Magnet 71 aufweist. Die die Schutzschicht 61 aufnehmende Trägerschicht 69 ist bevorzugt aus einem magnetisierbaren Material, insbesondere aus einem metallischen Material ausgebildet. Alternativ kann die Trägerschicht auch aus einer Kunststoffschicht mit eingestreuten magnetischen Eisenpartikeln ausgebildet sein.
Durch diese Ausführungsform ist ermöglicht, dass ein schneller und einfacher Wechsel der Schutzschicht 61 bei einem Verschleiß oder auch bei einem Wechsel in dem zu bearbeitenden Material des Werkstücks ermöglicht ist. Die Schutzschicht 61 ist vorzugsweise unlösbar auf der Trägerschicht 69 aufgebracht. Die Trägerschicht 69 mit der Schutzschicht 61 sind vorzugsweise als Verschleißteil zum Wechsel ausgebildet.
Diese Ausführungsform zur Anordnung der Schutzschicht 61 an dem Abstreifer 32 gilt analog zur Positionierung der Schutzschicht 61 mittels der Trägerschicht 69 an dem Oberwerkzeug 11, an einer Auflagefläche 47 des Grundkörpers 41 des Unterwerkzeuges 9, an einem Bearbeitungswerkzeug 39 und/oder an einem Gegenwerkzeug 49.
In Figur 16 ist eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform zu Figur 15 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist ebenso vorgesehen, dass die Schutzschicht 61 an der Trägerschicht 69 vorgesehen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, dass die Trägerschicht 69 entweder aus magnetischem Material oder aus anderweitigem Material hergestellt ist und darin integriert zumindest ein Magnet 71 vorgesehen ist. Da die Werkzeuge 31 zumeist metallisch ausgebildet sind, kann die Trägerschicht 69 mit darin enthaltenen Magneten 71 oder aufgrund der Ausbildung der Trägerschicht 69 aus magnetischem Material an Komponenten des Werkzeugs 31 durch eine Magnethaltekraft lösbar befestigt sein.

Claims (13)

  1. Werkzeug zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken (10), insbesondere von Blechen, in einer Bearbeitungsmaschine,
    - mit einem Oberwerkzeug (11), welches einen Einspannschaft (34) und einen Grundkörper (33) aufweist, die in einer gemeinsamen Positionsachse (35) liegen und einem dem Einspannschaft (34) gegenüberliegend am Grundkörper (33) angeordneten Bearbeitungswerkzeug (39),
    - mit einem Unterwerkzeug (9), welches einen Grundkörper (41) mit einer Auflagefläche (47) für das plattenförmige Werkstück (10) aufweist und mit einem am Grundkörper (11) vorgesehenen Gegenwerkzeug (49), das während der Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug (39) des Oberwerkzeugs (41) zusammenwirkt,
    - wobei zumindest an einer Auflagefläche (37) des Grundkörpers (33) des Oberwerkzeugs (11), an einer Auflagefläche (47) des Grundkörpers (41) des Unterwerkzeugs (9), an einem Bearbeitungswerkzeug (39) und/oder an einem Gegenwerkzeug (49) zumindest abschnittsweise eine Poren und/oder Hohlräume (64) aufweisende Schutzschicht (61) angeordnet ist, und
    - wobei das Oberwerkzeug (11) und/oder das Unterwerkzeug (9) zur Bearbeitung eines dazwischen angeordneten Werkstücks (10) in einer Hubrichtung (23, 24) aufeinander zubewegbar sind und zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Unterwerkzeug (9) eine Bearbeitungsebene gebildet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Schutzschicht (61) aus zumindest einem Vliesstoff besteht und Fasern (65) der Schutzschicht (61) aus Vliesstoff längs zur Hubrichtung (23, 24) des Ober- und/oder Unterwerkzeugs (11, 9) ausgerichtet sind, oder
    - dass die Schutzschicht (61) durch eine Beflockung gebildet ist.
  2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Oberwerkzeug (11) ein Abstreifer (32) zugeordnet ist und an einer zum Unterwerkzeug (9) weisenden Außenfläche (67) des Abstreifers (32) die zumindest eine Schutzschicht (61) angeordnet ist.
  3. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (61) an dem Oberwerkzeug (11), dem Unterwerkzeug (9),dem Abstreifer (32), dem Bearbeitungswerkzeug (39) und/oder Gegenwerkzeug (49) dauerhaft aufgeklebt oder durch eine wieder ablösebare Klebebeschichtung aufgeklebt ist oder daran mit weiteren Hilfsmitteln lösbar befestigt ist oder nicht lösbar daran befestigt ist.
  4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (61) auf einer Trägerschicht (69) aufgebracht ist und an dem Oberwerkzeug (11), an einer Auflagefläche (47) des Grundkörpers (41) des Unterwerkzeugs (9), an einem Bearbeitungswerkzeug (39) und/oder an einem Gegenwerkzeug (49) lösbar, insbesondere durch eine Magnethaltekraft lösbar, befestigt.
  5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (69) zumindest einen Magnet (71) umfasst, durch welchen die Trägerschicht (69) mit der daran befestigten Schutzschicht (61) an das metallische Oberwerkzeug (11), an eine metallische Auflagefläche (47) des Grundkörpers (41) des Unterwerkzeugs (9), an ein metallisches Bearbeitungswerkzeug (69) und/oder an ein metallisches Gegenwerkzeug (49) befestigbar ist oder dass die Trägerschicht (69) aus einem ferromagnetischen Material besteht und in dem Oberwerkzeug (11), in einer Auflagefläche (47) des Grundkörpers (41) des Unterwerkzeuges (9), in einem Bearbeitungswerkzeug (39) und/oder in einem Gegenwerkzeug (49) zumindest ein Magnet (71) integriert ist.
  6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (65) des Vliesstoffes eine Faserlänge von zumindest 0,1 mm und/oder einen Faserdurchmesser von 1 µm bis 1 mm aufweisen.
  7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (61) aus Vliesstoff eine Dicke von 0,1 mm bis 1 mm aufweist.
  8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff durch eine Reibschlussbindung und/oder Formschlussverbindung, chemische Verfestigung und/oder thermische Verfestigung hergestellt ist.
  9. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer zum Grundkörper (33) des Oberwerkzeugs (11) weisende Außenfläche (67) des Abstreifers (32) eine Vliesstoffschicht vorgesehen ist, welche als Schmierstoffreservoir ausgebildet ist.
  10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (61) sich zumindest entlang einer Biegekante (31) des Bearbeitungswerkzeuges (39) und/oder eine Gegenbiegefläche des Gegenwerkzeugs (49) vorgesehen ist.
  11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reinigen der Schutzschicht (61) durch ein Ausbürsten, Ausdrücken, Ausreiben, Ausstreichen, Ausblasen, Aussprühen und/oder Auskratzen vorgesehen ist.
  12. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren und/oder Hohlräume der Schutzschicht (61) mit einem leicht verdrängbaren Material zumindest teilweise gefüllt sind.
  13. Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken (10), insbesondere von Blechen, in einer Bearbeitungsmaschine, mit einem Werkzeug (7) bestehend aus einem Oberwerkzeug (11) und einem Unterwerkzeug (9), wobei
    - das Oberwerkzeug einen Einspannschaft (34) und einen Grundkörper (33) aufweist, die in einer gemeinsamen Positionsachse (35) liegen und einen dem Einspannschaft (34) gegenüberliegend am Grundkörper (33) angeordneten Bearbeitungswerkzeug (39), und
    - das Unterwerkzeug (9) einen Grundkörper (41) mit einer Auflagefläche (47) für das plattenförmige Werkstück aufweist und mit einem am Grundkörper (11) vorgesehenen Gegenwerkzeug (49), das während der Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug (39) des Oberwerkzeugs (41) zusammenwirkt,
    - bei welchem das Oberwerkzeug (11) und/oder das Unterwerkzeug (9) zur Bearbeitung eines dazwischen angeordneten plattenförmigen Werkstücks (10) in einer Hubrichtung (23, 24) aufeinander zubewegt werden und zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Unterwerkzeug (9) eine Bearbeitungsebene gebildet wird,
    - bei welchem zwischen dem Oberwerkzeug (11) und der dem Oberwerkzeug (11) zuweisenden Seite des plattenförmigen Werkstücks (10) und/oder zwischen dem Unterwerkzeug (9) und der dem Unterwerkzeug (9) zuweisenden Seite des plattenförmigen Werkstücks (10) zumindest abschnittsweise einen Poren und/oder Hohlräume aufweisende Schutzschicht (61) angeordnet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass ein Werkzeug (31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingesetzt wird.
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