GRIMM WILLI (CH)
WO2002081116A1 | 2002-10-17 |
CH665367A5 | 1988-05-13 | |||
US6125527A | 2000-10-03 | |||
US5247862A | 1993-09-28 | |||
US5732587A | 1998-03-31 | |||
US20030066329A1 | 2003-04-10 |
Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Werkstucken mit im Verhältnis zur schneidenden Dicke kleinen Eckenradien und massiv reduziertem Einzug durch Feinschneiden in einem Feinschneidewerkzeug einer Feinschneidmaschine, bei dem das Werkstuck zwischen zwei Werkzeugteilen aus jeweils einer oberen und unteren Schneidplatte sowie einem oberen und einem unteren Schneidstempel eingespannt wird und das Schneiden im Zusammenwirken mit den oberen und unteren Schneidstempeln erfolgt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Werkstuck in einer einstufigen Anordnung in mindestens zwei zeitlich aufeinander abfolgenden Schnittfolgen (A, B) in unterschiedlichen Schnittrichtungen mit folgenden Teilschritten bearbeitet wird:
A) Ausschneiden eines auf die Werkstuckgeometrie abgestimmten Halbfabrikats in einem ersten Schneidvorgang in vertikaler Arbeitsrichtung mit einem geringem Einzug,
B) Fertigschneiden des nach Schritt (A) hergestellten Halbfabrikats in mindestens einem weiteren Schneidvorgang in zum Schritt (A) entgegengesetzter Arbeitsrichtung, wobei der Einzug des Teilschritts (A) zumindest im Eckbereich wieder aufgefüllt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die zusammenlaufenden Werkzeuggeometrien (Schneidstempel) für den Teilschritt (A) und (B) nicht gleichzeitig und nicht in gleicher Richtung druckbelastet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Werkzeuggeometrie für die Teilschritte (A) und (B) so aufgeteilt wird, dass die Druckbelastungen im Eckbereich des Werkstücks reduziert werden .
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schnittgeometrie des Teilschritts (A) so auf die Schnittgeometrie des Teilschritts (B) abgestimmt wird, dass sich der Einzug der Teilschritts (A) im Eckenbereich auffüllt und das Werkstück keine Funktionslänge verliert.
5. Werkzeug zum Feinschneiden von Werkstücken mit im Verhältnis zur schneidenden Dicke kleinen Eckenradien und massiv reduziertem Einzug aus einem Stanzstreifen, einer Platine, einem Coilmaterial o. dgl . , mit zwei letztere einspannende Werkzeughälften, die zumindest aus jeweils einer Schneidplatte und einem Schneidstempel zusammengesetzt sind, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t, dass der Schneidstempel als ein zum Ausschneiden einer ersten Schnittgeometrie eines Halbfabrikats (13) vorgesehener mehrteiliger Hauptstempel (10) ausgebildet ist, dem zumindest ein in vertikaler Arbeitsrichtung zum Hauptstempel wirkender Stempel (18) zum Fertigschneiden des Halbfabrikats zugeordnet ist, wobei der Stempel (18) so zur ersten Schnittgeometrie angeordnet ist, dass er diese erfasst und nicht in gleicher Richtung druckbelastet.
6. Werkzeug nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schnittgeometrien der Hauptstempel (10) solche eines Kopfkreises, einer Kontur mit einer gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Krümmung, einer Geraden oder einer zusammengesetzten Geraden sind.
7. Werkzeug nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schnittgeometrien der
Stempel (18) zum Fertigschneiden solche einer Kontur mit einer gleichmaßigen oder ungleichmäßigen Krümmung, einer Geraden oder einer zusammengesetzten Geraden sind.
8. Werkzeug nach Anspruch 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Hauptstempel (10) und der Stempel (18) zum Fertigschneiden nicht gleichzeitig und nicht in gleicher Richtung druckbelastet sind.
9. Werkzeug nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Werkzeuggeometrie von Hauptstempel (10) und Stempel (18) zum Fertigschneiden so aufeinander abgestimmt sind, dass die Druckbelastung im Eckbereich des feingeschnittenen Werkstucks massiv reduziert ist.
10. Werkzeug nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Werkzeuggeometrie von
Hauptstempel (10) und Stempel (18) zum Fertigschneiden so aufeinander abgestimmt sind, dass sich ein Einzug im Eckenbereich der Werkstucks wieder auffüllt und das Werkstuck keine Funktionslange verliert.
11. Werkzeug nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass es einstufig ausgebildet ist.
12. Werkzeug nach Anspruch 1 und 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einstufige Anordnung gegenläufige und direkt aneinandergrenzende Schnittoperationen (A, B) erlauben. |
VERFAHREN UND WERKZEUG ZUM FEINSCHNEIDEN VON WERKSTUCKEN MIT KLEINEN ECKENRADIEN UND MASSIV REDUZIERTEM EINZUG IN EINER EINSTUFIGEN ANORDNUNG
Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkstucken mit im Verhältnis zur schneidenden Dicke kleinen Eckenradien und massiv reduziertem Einzug in einem Feinschneidewerkzeug einer Femschneidmaschme, bei dem das Werkstuck zwischen zwei Werkzeugteilen aus jeweils einer oberen und unteren Schneidplatte sowie einem oberen und einem unteren Schneidstempel eingespannt wird und das Schneiden im Zusammenwirken mit den oberen und unteren Schneidstempeln erfolgt .
[0002] Die Erfindung betrifft ferner ein Werkzeug zum Feinschneiden von Werkstucken mit im Verhältnis zur schneidenden Dicke kleinen Eckenradien und massiv reduziertem Einzug aus einem Stanzstreifen, einer Platine, einem Coilmaterial o. dgl., mit
zwei letztere einspannende Werkzeughalften, die zumindest aus jeweils einer Schneidplatte und einem Schneidstempel zusammengesetzt sind.
Stand der Technik
[0003] Die Grenzen des Feinschneidens von Teilepartien mit im Verhältnis zur schneidenden Blechdicke und Materialqualitat kleinen Eckenradien sind ausreichend bekannt. Auf Grund von Erfahrungen wird ein Feinschneidschwierigkeitsgrad definiert, der die Schwierigkeitsstufen Sl (leicht), S2 (mittel) und S3 (schwierig) unterscheidet (siehe „Umformen und Feinschneiden" in Handbuch für Verfahren, Werkstoffe, Teilegestaltung, S. 154 bis 165, Verlag Hallwag AG, 1997, Schweiz) . Der Schwierigkeitsgrad wird demzufolge im Wesentlichen durch die Schnittlimengeometrie und die Blechdicke bestimmt. Die Schnittliniengeometrie wird dazu in einfache geometrische Grundformen wie Eckenradien, Lochdurchmesser, Schlitz- und Stegbreiten zerlegt. Aus dem Verhältnis einer die Schnittlinien beschreibenden geometrischen Große zur Blechdicke ergibt sich der Feinschneidschwierigkeitsgrad, der mit steigender Blechdicke zunimmt.
Das bedeutet, dass das Feinschneiden von großflächigen dünnen Teilen einfacher ist als das Feinschneiden von schmalen Stegen oder Ringen bei großer Blechdicke. Ebenso lassen sich stumpfwinklige Ecken mit großen Radien besser feinschneiden als spitzwinklige mit kleinen Radien.
[0004] Aus der DE 39 31 320 Cl ist ein Verfahren zum Herstellen von gratfreien Werkstucken durch Stanz-
Konterschneiden, beispielsweise in einem Feinschneidewerkzeug bekannt, wobei ein Stanzstreifen, aus dem das Werkstuck ausgeschnitten werden soll, zwischen zwei Werkzeugteilen aus jeweils einer oberen und einer unteren Schneideplatte sowie einem oberen und unteren Schneidstempel eingeklemmt wird und das Schneiden im Zusammenwirken mit einem oberen und unteren
Schneidstempel erfolgt, wobei das Werkstuck entlang einer Schnittlinie angeschnitten und in entgegengesetzter Richtung ausgeschnitten wird.
Gerade dieser Stand der Technik zeigt den beim Konterschneiden gewollten beidseitigen Stanzeinzug.
[0005] Typische Merkmale von Feinschnittteilen sind Kanteneinzug und Schnittgrad. Insbesondere in Eckenparteien stellt sich Einzug ein, der mit kleiner werdenden Eckenradius und steigender Blechdicke zunimmt. Die Einzugstiefe kann rd. 20% und die Einzugsbreite von 30% der Blechdicke oder mehr betragen (siehe DIN 3345, Feinschneiden, Aug. 1980). Dieser Einzug ist damit abhangig von Materialdicke und -qualitat, so dass seine Steuerung nur begrenzt möglich ist und oft eine Einschränkung der Teilefunktion, beispielsweise durch eine fehlende Scharfkantigkeit der Ecken bei Verzahnungsteilen oder durch die hervorgerufene änderung der Funktionslange der Teile, mit sich bringt.
Aufgabenstellung
[0006] Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Werkzeug zum Herstellen von Werkstucken so zu verbessern, dass das
Feinschneiden auch auf Teile mit kleinen Eckenradien und scharfkantigen Ecken bei größerer Blechdicke ohne Funktionseinschrankung der Teile unter gleichzeitiger Gewahrleistung wirtschaftlicher Vorteile angewendet werden kann .
[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Werkzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 gelost.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und des Werkzeugs sind den Unteranspruchen entnehmbar.
[0009] Die erfindungsgemaße Losung zeichnet sich dadurch aus, dass das Feinschneiden auch für Teilepartien mit kleinen Eckradien und scharfen Kantenbereichen, beispielsweise Verzahnungsteile mit größerer Dicke wirtschaftlich anwendbar wird. Sie basiert auf dem Prinzip der unterschiedlichen Schnittrichtung der Teilegeometrie, welche ohne Eckenradius zusammenlaufen .
[0010] Das zu schneidende Teil wird demzufolge aus zumindest zwei Schnittgeometrien zusammengesetzt, beispielsweise einer Kreisgeometrie und einer Zahngeometrie, wobei der Feinschneidprozess in einer einstufigen Anordnung ablauft. In einem ersten Teilschritt wird der Kopfkreis des Verzahnungsteils aus dem Stanzstreifen in vertikaler Arbeitsrichtung ausgeschnitten. Es folgt das Ausschneiden der Zahnlucken in zum ersten Teilschritt entgegengesetzter Arbeitsrichtung .
[0011] Der besondere Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die zusammenlaufenden Werkzeuggeometrien nicht gleichzeitig und nicht in gleicher Richtung druckbelastet werden. Die Druckbelastungen im Eckenbereich der Werkstucke können so signifikant herabgesetzt werden, so dass sich komplizierte Teilegeometrien auch größerer Dicke mit scharfen Kanten, massiv reduziertem Einzug und genauer Funktionslange durch das Feinschneiden herstellen lassen.
[0012] Durch die besondere Wahl der Schnittgeometrie des ersten Teilschritts gelingt es, dass der Einzug beim zweiten Teilschritt wieder aufgefüllt wird.
[0013] Das erfindungsgemaße Verfahren und Werkzeug benotigt nur eine einstufige Anordnung und ermöglicht es des Weiteren, die Anwendung mehrstufiger Fertigungsprozesse zu minimieren, wodurch der Femschneidprozess auch für kompliziert zusammengesetzte Teile größerer Dicke wirtschaftlicher wird.
[0014] Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefugten Zeichnungen.
Ausfuhrungsbeispiel
[0015] Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert werden.
Es zeigt
[0016] Fig. 1 und 2 einen teilweise dargestellten Querschnitt feingeschnittener Teile gemäß dem Stand der Technik nach DE 39 31 320 Cl,
[0017] Fig. 3 eine vereinfachte schematische Darstellung des erfindungsgemaßen Werkzeugs bei der Ausfuhrung des ersten Teilschritts des erfindungsgemaßen Verfahrens,
[0018] Fig. 4 eine weitere vereinfachte Darstellung des erfindungsgemaßen Verfahrens bei der Ausfuhrung des zweiten Teilschritts des erfindungsgemaßen Verfahrens,
[0019] Fig. 5 den Ausschnitt der Schnittflachengeometrie eines nach dem erfindungsgemaßen Verfahrens hergestellten
Verzahnungsteils in vergrößerter perspektivischer Darstellung.
[0020] Mit dem erfindungsgemaßen Verfahren soll ein Werkstuck 1, hier ein Verzahnungsteil größerer Dicke d, beispielsweise von 6,5 mm durch Feinschneiden aus einem Stanzstreifen 2 hergestellt werden. Der grundsätzliche Aufbau des Feinschneidwerkzeuges 3 entspricht dem bekannten Stand der Technik. Auf eine detaillierte Darstellung kann daher verzichtet werden. Im Folgenden werden deshalb nur die Besonderheiten des Werkzeuges hervorgehoben.
[0021] Die Fig. 1 und 2 zeigen die aus dem Stand der Technik nach DE 39 31 320 Cl her bekannte Schnittgeometrie eines feingeschnittenen und eines konterfeingeschnittenen Teils 4 bzw. 5. Das feingeschnittene Teil 4 weist eine Kanteneinzugszone 6, eine Glattschnittzone 7 und einen Grat 8
auf, wobei letzterer auf der der Kanteneinzugszone 6 abgewandten Seite liegt. Aus der Schnittgeometrie des konterfeingeschnittenen Teils 5 ist zu erkennen, dass beim Konterfeinschneiden ein beidseitiger Kanteneinzug 9 entsteht, wodurch Teile mit scharfen Kanten, wie beispielsweise Verzahnungsteile, nicht mit der notwendigen Maßhaltigkeit und Genauigkeit gefertigt werden können.
[0022] Das einstufige Feinschneidwerkzeug 3 weist - wie in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt- einen mehrstufigen Hauptstempel 10 auf. Das zu schneidende Streifenmaterial 2 liegt zwischen einem Niederhalter 11 und einer Schneidplatte 12 eingespannt fest. Es weist die Dicke d, hier 6,5 mm auf. Der Hauptstempel 10, der in seiner Geometrie auf das zu fertigende Verzahnungsteil 1 entsprechend ausgelegt ist, schneidet im ersten Teilschritt A eine Platine 13 (Halbfabrikat) mit einem, an die spätere Verzahnung 15 angepassten Kopfkreis 14 aus dem Streifenmaterial 2 in vertikaler Arbeitsrichtung aus. Der Einzug 16 am Kopfkreis 14 der Platine 13 ist vernachlassigbar gering und liegt auf der Seite 17 der Platine 13, die dem angreifenden Hauptstempel 10 gegenüber liegt .
[0023] Im folgenden Teilschritt B (siehe Fig. 4) schneiden die Stempel 18 (Zahnluckenstempel) zum Fertigschneiden des Verzahnungsteiles 1 in zum Teilschritt A entgegengesetzter Richtung nach einem Arbeitsweg, der der Dicke d des Streifenmaterials 2 entspricht, die Zahngeometrien 19 in der mit dem Matrizenteil 20 zurücklaufenden Platine 13 aus, wodurch auch die entstehenden Abfallpartien 21 abgeführt werden.
[0024] Der Eckenbereich des Einzugs 16 aus dem Teilschritt A wird wieder aufgefüllt.
[0025] Der Schneidstempel des Feinschneidwerkzeugs 3 ist als ein mehrteiliger Hauptstempel 10 zum Ausschneiden einer ersten Schnittgeometrie, beispielsweise einer Platine 13 ausgelegt. Der Durchmesser der Platine 13 entspricht dem Kopfdurchmesser der Verzahnung 15 des herzustellenden Verzahnungsteils 1. Die Arbeitsrichtung des Hauptstempels 10 verlauft vertikal. Dem Hauptstempel 10 ist zumindest ein Stempel 18 (Zahnluckenstempel) zum Fertigschneiden des Halbfabrikats in das Verzahnungstell 1 zugeordnet. Der Stempel 18 arbeitet in entgegengesetzter Richtung zum Hauptstempel 10 und ist so zur ersten Schnittgeometrie gelegen, dass er diese erfassen kann und nicht in gleicher Richtung druckbelastet.
[0026] Im Falle der Herstellung eines Verzahnungsteils 1 ist die Schnittgeometrie des Hauptstempels 10 ein Kopfkreis. Es kann aber auch eine Geometrie aus einer zusammengesetzten Kontur aus gleichmaßiger oder ungleichmäßiger Krümmung sein, wenn andere Teile anderer komplizierter Formen feingeschnitten werden sollen.
[0027] Die Stempel 18 zum Fertigschneiden haben zweckmaßigerweise Geometrien einer Kontur mit einer gleichmaßigen oder ungleichmäßigen Krümmung.
[0028] Die Schnittgeometrien von Hauptstempel 10 und Stempel 18 können dabei so variiert werden, dass sich komplizierte Teile aus jeweils einfachen Geometrien zusammensetzen lassen.
[0029] Das Feinschneidwerkzeug 3 ist einstufig aufgebaut. Es erlaubt gegenläufige und direkt aneinandergrenzende Schnittoperationen wie sie zuvor als Teilschritt A und B beschrieben wurden.
[0030] Die zusammenlaufenden Werkzeuggeometrien von Hauptstempel 10 und Zahnluckenstempel 18 werden somit nicht gleichzeitig und auch nicht in gleicher Richtung druckbelastet, so dass der ansonsten notwendige Eckenradius zur Reduktion der partiellen Stauchspannungen im Spitzenbereich des Verzahnungsteiles entfallen kann. Die Fig. 5 zeigt als ein Beispiel ein entsprechend nach dem erfmdungsgemaßen Verfahren hergestelltes Verzahnungstell .
[0031] Dadurch werden komplizierte Werkstucke oder Teile größerer Dicke mit scharfen Kanten und massiv reduziertem Einzug auch mit dem Feinschneiden wirtschaftlich herstellbar.
[0032] Bezugszeichenliste
Verzahnungstell, Werkstuck 1
Streifenmaterial 2 Feinscheidwerkzeug 3 Querschnitt eines feingeschnittenen Teils nach dem Stand der Technik 4 Querschnitt eines konterfeingeschnittenen
Teils nach dem Stand der Technik 5 Kanteneinzugszone 6
Glattschnittzone 7
Grat 8
Beidseitiger Kanteneinzug 9
Hauptstempel 10
Niederhalter 11 Schneidplatte 12
Platine (Halbzeug) 13
Kopfkreis von 15 14
Verzahnung 15
Einzug von 13 16 Seite von 13 17
Stempel (Zahnlückenstempel) 18
Zahngeometrie 19
Matrizenteil 20
Abfallpartie 21 Dicke von 2 d
Teilschritt A
Teilschritt B