DE10029195C1 - Vorrichtung und Verfahren zum Durchtrennen von stabförmigen Werkstücken - Google Patents

Abstract

Bei einer Erfindung soll ein Werkstück (5) mittels einer Vorrichtung (1) und einem darin eingesetzten Trennmesser (11) durchtrennt werden. DOLLAR A Es ist Aufgabe der Erfindung eine möglichst gratfreie und ebene Schnittfläche an der Schnittfläche des Werkstückes (5) zu schaffen und die Wandung des Werkstückes (5) soll nicht verformt werden. DOLLAR A Dies wird dadurch erzielt, dass der Vorrichtung (1) eine in das Werkstück (5) einführbare als Widerlager wirkende Haltematrize (21) zugeordnet ist, und dass die Haltematrize (21) eine in Richtung des Trennmessers (11) weisende zu dessen zumindest teilweisen Aufnahme geeignete schlitzartige Öffnung (22) aufweist sowie mittels des Trennmessers (11), das zwei unterschiedliche Stanz-Schneid-Bereiche (12) aufweist, die unmittelbar aneinander angrenzen, und dass der Stanzbereich im Querschnitt recheckförmig, schlitzartig, sternförmig oder mit seitlich angeordneten runden, rechteckigen oder spitzwinkeligen Nasen und der Schneidbereich als messerartige Schnittkante (14) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren zum Durchtrennen von stabförmigen Werkstücken, insbesondere von Hohlprofilen, mit einer Schneidmatrize zur Halterung des zu durchtrennenden Werkstückes und mit einem verstellbar angeordneten Trennmesser, das in die Schneidmatrize einführbar ist sowie auf ein zum Durchtrennen geeignetes Trennmesser.

Aus der DE 36 41 886 A1 ist eine solche Vorrichtung bekannt, die ein horizontal geführtes Schneidmesser und ein senkrecht dazu bewegtes Trennmesser aufweist. Das Werkstück ist zwischen zwei Klemmbacken eingespannt. Nach dem Einspannen ritzt zunächst das Schneidmesser eine Kerbe in die Außenkontur des Werkstückes; in die derart geschaffene Kerbe wird anschließend das Trennmesser eingeführt. Das Trennmesser weist eine auf das Werkstück zeigende Spitze und zwei von der Spitze abstehende leicht konkav gekrümmte Schneidkanten auf. Die Spitze durchsticht die Außenkontur des Werkstückes innerhalb der geschaffenen Kerbe, bevor die schrägen Schneidkanten das Werkstück vollständig durchtrennen.

Als nachteilig bei dieser Vorrichtung hat es sich gezeigt, dass die Schnittkante am Werkstück rau und mit abstehenden Graten versehen ist, da die beim Durchtrennen des Werkstückes entstehenden Späne beim Bewegen des Trennmessers in die Innenseite des Werkstückes gedrückt werden und somit die Oberfläche der Schnittkante beschädigen und gleichzeitig als Grate von der Schnittkante abstehen.

Des weiteren sind zwei Messer notwendig, und zwar das die Kerbe einritzende Schneidmesser und das die Durchtrennung vornehmende Trennmesser. Obwohl durch das Schneidmesser eine Kerbe in die Außenkontur des Werkstückes eingearbeitet wird, so dass eine geringe Außenwandung des Werkstückes stehen bleibt, die durchstochen werden muß, drückt das vertikal bewegte Trennmesser beim Durchtrennen der Außenkontur eine Ausformung in das Werkstück, und zwar insbesondere wenn das Werkstück aus einem weichen Werkstoff hergestellt ist. Die als Hohlprofile ausgebildeten Werkstücke müssen demnach nachbearbeitet werden, um die unsaubere Schnittkante zu entgraten, zu polieren und/oder auszurunden. Diese zusätzlichen Arbeiten kosten Zeit und demnach verursachen diese auch unnötige zusätzliche Betriebskosten.

Falls das Werkstück aus einem harten Werkstoff besteht, beispielsweise aus Edelstahl, verschleißt die Schneidkante des Trennmesser nach einigen Schneidvorgängen und es ist darüber hinaus möglich, dass die Spitze des Trennmessers abbricht oder abstumpft, so dass das Trennmesser oftmals nachgeschliffen werden muß oder sogar auszuwechseln ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mittels denen ein Werkstück gratarm, ohne Ausformungen und ähnlichen unerwünschten Unebenheiten an der Schnittkante durchtrennt werden kann, und zwar unabhängig von der Außenkontur sowie der Materialbeschaffenheit des Werkstückes. Die Vorrichtung sowie die Verfahrensschritte sollen konstruktiv einfach aufgebaut bzw. ohne Zeitverzögerung aufeinanderfolgen, so dass pro Zeiteinheit eine große Anzahl von Durchtrennungen der Werkstücke bewerkstelligt werden kann. Des weiteren soll der Werkzeugverschleiß minimiert werden, um ein Nachschärfen und/oder Auswechseln des Werkzeuges und somit Stillstandszeiten zu vermeiden.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Trennmesser für die Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels dem der Schnittvorgang optimal ausgeführt werden kann, insbesondere dass gewährleistet ist, dass die Späne beim Durchtrennen des Werkstückes nach außen geschält werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Vorrichtung eine in das Werkstück einführbare als Widerlager wirkende Haltematrize zugeordnet ist und dass die Haltematrize eine in Richtung des Trennmessers weisende zu dessen teilweisen Aufnahme geeignete schlitzartige Öffnung aufweist sowie durch die nachfolgenden nacheinander ablaufenden Verfahrensschritte, und zwar
Einspannen des Werkstückes in die Schneidmatrize,
Einführen der Haltematrize in das Werkstück,
Einstanzen einer schlitzartigen Ausnehmung in die Werkstückwand mittels des ersten Stanzbereiches des Trennmessers,
Herausnehmen des Trennmessers aus dem Werkstück,
Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Haltematrize,
Einführen des Trennmessers in die schlitzartige Ausnehmung und
Schneiden eines Schnittes über die gesamte Höhe des Werkstückes mittels des zweiten Schneidbereiches des Trennmessers.

Die Vorrichtung kann mit einem Trennmesser ausgerüstet werden, das zwei unterschiedlich ausgeformte Stanz-Schneid-Bereiche aufweist, die unmittelbar aneinander angrenzen, wobei der Stanzbereich im Querschnitt rechteckförmig, schlitzartig, sternförmig oder mit seitlich angeordneten runden, rechteckigen oder spitzwinkeligen Nasen und der Schneidbereich als messerartige Schnittkante ausgebildet sind.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem Einsatz der Haltematrize in dem Werkstück hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Trennmesser senkrecht zu der Werkstückachse unmittelbar in die Außenkontur des Werkstückes eingepresst werden kann, ohne dass das Werkstück dadurch eingedrückt wird, da die Haltematrize als Widerlager wirkt. Dadurch ist es auch möglich, eine schlitzartige rechteckförmige Ausnehmung in das Werkstück einzustanzen, durch die anschließend das Trennmesser erneut nach dem Entfernen der Haltematrize eingeführt wird, um nunmehr das Werkstück vollständig über dessen gesamten Höhe mittels des Schneidbereiches des Trennmessers zu durchtrennen. Auf diese Weise ist die Schnittkante an dem Werkstück glatt und nahezu gratfrei ausgebildet, da die beim Trennen anfallenden Späne aufgrund der Ausbildung der Schneidkante des Trennmessers nach außen geschält werden. Die Vorrichtung und das Trennmesser sind geeignet zum Durchtrennen von weichen und sehr harten Werkstücken, da bei weichen Werkstoffen die Haltematrize als Widerlager wirkt, so dass beim Einstanzen der Ausnehmung keine Verformungen entstehen und zum anderen bei harten Werkstoffen die großflächige Ausbildung des Stanzbereiches am Trennmesser verschleißhemmend ist, da die auftretenden Stanzkräfte gleichmäßig über eine große Fläche verteilt werden.

In der Zeichnung sind zwei erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele sowie ein zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Ausführungsbeispiele geeignetes Trennmesser dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Durchtrennen eines stabförmigen Werkstückes mit einer Schneidmatrize und einer in das Werkstück eingeführten Haltematrize, in Vorderansicht,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1, in Seitenansicht,

Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 2 beim vollständigen Durchtrennen des eingespannten Werkstückes,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Durchtrennen von stabförmigen Werkstücken mit einer fest angebrachten Haltematrize, wobei die Vorrichtung aus einer ersten Vorrichtung und einer zweiten Vorrichtung gebildet ist, in Seitenansicht,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Trennmessers mit der Ausbildung seiner Schneidkante, und

Fig. 6 das Trennmesser gemäß Fig. 5 mit drei unterschiedlichen Querschnittsformen, in Draufsicht.

Aus der Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Durchtrennen eines stabförmigen rund ausgebildeten Werkstückes 5 zu entnehmen. Das Werkstück 5 ist als Hohlprofil ausgebildet; die runde Formgebung des Werkstückes 5 ist beispielhaft, vielmehr kann das Hohlprofil jede beliebige Kontur aufweisen.

Die Vorrichtung 1 umfaßt eine Bodenplatte 2, die beispielsweise auf einem Werkzeugtisch oder dgl. festschraubbar ist. Mit der Bodenplatte 2 ist ein Gehäuse 3 verbunden, zwischen dem eine Schneidmatrize 4 in Form von zwei beweglichen Klemmbackenpaaren angeordnet sind. Die Klemmbackenpaare umspannen das aufzunehmende Werkstück 5, so dass dieses in dem Gehäuse 3 festgehalten ist. Aus der Fig. 2 ergibt sich, dass zwischen den Klemmbackenpaaren eine Durchgangsöffnung 6 vorgesehen ist, und zwar für den Durchlaß eines vertikal zu bewegenden Trennmessers 11.

Das Gehäuse 3 der Vorrichtung 1 nimmt das Trennmesser 11 auf, so dass dieses bis zum Eintritt in die Schneidmatrize 4 vollständig geführt gehalten ist. Der Bereich des Trennmessers 11, der in die Schneidmatrize 4 eingeführt ist, ist frei. Dadurch, dass allerdings der größte Teil des Trennmessers 11 im Gehäuse 3, und zwar auch wenn das Trennmesser 11 das Werkstück 5 vollständig durchschnitten hat, geführt gehalten ist, kann das Trennmesser 11 mit seinem freien Ende nur unwesentliche Schwingungen ausführen oder während des Schneidvorganges ausknicken, so dass die Schnittkante eben sowie gratarm ausgebildet wird.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass in das Werkstück 5 eine Haltematrize 21 eingeführt ist, die als Widerlager beim Einstanzen der Außenkontur des Werkstückes 5 wirkt. Zur teilweisen Aufnahme des Trennmessers 11 ist in die Haltematrize 21 eine schlitzartige Öffnung 22 eingearbeitet, die sich über die gesamte Höhe der Haltematrize 21 erstreckt.

Die Haltematrize 21 wird mittels einer Haltestange 23 innerhalb des Werkstückes 5 exakt positioniert, so dass die schlitzartige Öffnung 22 der Haltematrize 21 fluchtend über der Durchgangsöffnung 6 der Schneidmatrize 4 angeordnet ist. Somit kann das Trennmesser 11 gemäß der Fig. 2 teilweise in die Öffnung 22 der Haltematrize 21 eindringen und dabei die in diesem Bereich vorhandene Wandung des Werkstückes 5 einstanzen.

In der Fig. 3 ist gezeigt, dass nunmehr die Haltematrize 21 aus dem Werkstück 5 herausgezogen ist. Zu diesem Zweck ist zunächst das Trennmesser 11 angehoben worden, bis dieses die Haltematrize 21 frei gibt.

Nachdem die Haltematrize 21 aus dem Werkstück 5, insbesondere aus dem Bereich der in die Außenkontur des Werkstückes 5 eingestanzte Ausnehmung 16 herausgezogen wurde, kann das Trennmesser 11 vollständig über die gesamte Breite des Werkstückes 5 geführt werden, so dass die Wandung des Werkstückes 5 vollständig durchschnitten wird. Dieses Material wird aus der Durchgangsöffnung 6 der Schneidmatrize 4 in Richtung der Bodenplatte 2 herausgedrückt, so dass die beiden derart getrennten Teile des Werkstückes 5 ohne Verklemmen aus der Vorrichtung 1 entnommen werden können. Demnach wird in einem ersten Verfahrensschritt die Ausnehmung 16 in die Außenkontur des Werkstückes 5 eingestanzten und im anschließenden zweiten Verfahrensschritt wird das Werkstück senkrecht zu seiner Längsachse durchschnitten. Die Haltematrize 21 verhindert während des Stanzvorganges, dass die Außenkontur des Werkstückes 5 verformt wird. Die großflächige Ausbildung des Trennmessers 11 verhindert einen Verschleiß oder ein Abstumpfen des Stanzbereiches 13 des Trennmessers 11.

In den Fig. 1 bis 3 ist des weiteren ein zum Antrieb des Trennmessers 11 vorgesehene Servoeinrichtung 31 mit dem Gehäuse 3 verbunden, die Servoeinrichtung 31 umfaßt dabei einen Steuerschalter 32, der mit dem Trennmesser 11 derart verbunden ist, dass der Steuerschalter 32 in Abhängigkeit der Position des Trennmessers 11 die Servoeinrichtung 31 antreibt. Beispielsweise kann die Servoeinrichtung 31 aus einem nicht dargestellten Kolben, der hydraulisch, pneumatisch, elektrisch und/oder mechanisch angetrieben sein kann, gekoppelt werden und der Steuerschalter 32 verfährt das Trennmesser 11 mittels der Servoeinrichtung 31 derart, dass zunächst die schlitzartige Ausnehmung 16 in die Außenkontur des Werkstückes 5 eingestanzt wird, danach hebt die Servoeinrichtung 31 das Trennmesser 11 wieder aus der Ausnehmung 16 heraus, so dass die Haltematrize 21 aus dem Werkstück 5 gezogen werden kann. Mit dem Erreichen der Ausgangsposition der Haltematrize 21, die von dem Steuerschalter 32 registriert wird, treibt die Servoeinrichtung 31 gemäß den neuen Befehlssignalen des Steuerschalters 32 das Trennmesser 11 derart an, dass dieses die gesamt Außenkontur des Werkstückes 5 durchschneidet, also demnach, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, bis in den unteren Bereich der Schneidmatrize 4 verfahren wird.

In der Fig. 4 ist die Haltematrize 21 fest angeordnet und es wird über diese ein Strang eines zu durchtrennenden Werkstückes 5 geschoben. Die Schneidmatrize 4 klemmt in diesem Bereich das Werkstück 5 fest, so dass die Durchgangsöffnung 6 der Schneidmatrize 4 und die schlitzartige Öffnung 22 der Haltematrize 21 fluchtend übereinander liegen. Danach wird das als Stanzwerkzeug ausgebildete Trennmesser 11 in die schlitzartige Öffnung 22 der Haltematrize 21 gedrückt, so dass in die Wandung des Werkstückes 5 die schlitzartige Ausnehmung 16 eingestanzt ist. Das Trennmesser 11 fährt in seine Ausgangsposition zurück und die Klemmbacken der Schneidmatrize 4 geben das Werkstück 5 frei.

Anschließend wird das mit der Ausnehmung 16 versehene Werkstück 5 um einen vorgegebenen Taktschritt weiterverfahren, und zwar in Abhängigkeit der vorgegebenen Länge des abzutrennenden Werkstückes 5. Diese Taktschritte werden solange wiederholt bis die Ausnehmung 16 fluchtend unterhalb des Trennmessers 11 einer weiteren Vorrichtung 1, die nunmehr das Werkstück 5 vollständig durchschneidet, liegt. Das Trennmesser 11 wird zunächst in die schlitzartige Ausnehmung 16 eingeführt, bevor dieses die Außenwandung des Werkstückes 5 vollständig durchschneidet.

In der Fig. 5 ist das Trennmesser 11 dargestellt. Das Trennmesser 11 ist dabei in einen Stanz-Schneid-Bereich 12 und einen in Längsrichtung verlaufenden Führungsbereich 17 unterteilt. Der Stanz-Schneid-Bereich 12 wird gebildet durch eine Schnittkante 12', die nachfolgend näher beschrieben ist. Die Schnittkante 12' ist in zwei unterschiedlich ausgebildete Teilbereiche zu unterteilen, und zwar zum einen in einen rechteckförmigen Stanzbereich 13, dessen Schnittkante im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 15 des Trennmessers 11 verläuft und als Fläche ausgebildet ist; zum anderen schließt sich unmittelbar an den rechteckförmigen Schnittbereich 13 eine als messerartig ausgebildete Schnittkante 14 an. Der rechteckförmige Stanzbereich 13 des Trennmessers 11 wird in Anwesenheit der Haltematrize 21 in die Wandung des Werkstückes 5 eingedrückt, so dass in die Außenkontur des Werkstückes 5 die Ausnehmung 16 eingestanzt wird, deren Querschnitt der Außenkontur des rechteckförmigen Stanzbereiches 13 des Trennmessers 11 entspricht.

Nach dem Entfernen der Haltematrize 21 aus dem Werkstück 5 wird das Trennmesser 11 über die gesamte Höhe des Werkstückes 5 verfahren, so dass die Schnittkante 14 des Trennmessers 11 den Schnittvorgang in dem Werkstück 5 bewerkstelligt. Aufgrund der nachfolgend erläuterten Ausbildung der Schnittkante 14 werden die anfallenden Späne derart bewegt, dass diese nicht mehr auf die Innenseite des Werkstückes 5 während des Schnittvorganges gelangen, sondern vielmehr nach außen weggeschoben werden, so dass eine glatte und nahezu gratfreie Schnittfläche in dem Werkstück 5 eingearbeitet werden kann, da die Späne den Schnittvorgang nicht beeinflussen.

Die Schnittkante 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel konkav gekrümmt ausgebildet; es ist auch möglich, die Schnittkante 14 in einem Winkel von 30° geneigt gegenüber der Längsachse 15 des Trennmessers 11 anzuordnen und diese gerade auszubilden.

In der Fig. 6 sind drei Querschnittsformen des Stanzbereiches 13 dargestellt, durch die demnach die Kontur der Ausnehmung 16 vorgegeben wird. Solche Querschnittsformen werden insbesondere bei Rohren eingesetzt, die nachfolgend veredelt werden müssen, beispielsweise in ein Zinkbad zur Oberflächenbehandlung gelangen. Die seitlich angeformten zusätzlichen Stanzflächen werden in die Wandung des Werkstückes 5 eingestanzt und dienen nachdem das Werkstück durchtrennt ist als sog. Zinknasen, aus denen die Luft bzw. das Zink während der Oberflächenbehandlung auslaufen kann.

Claims (8)

1. Vorrichtung (1) zum Durchtrennen von stabförmigen Werkstücken (5), insbesondere von Hohlprofilen, mit einer Schneidmatrize (4) zur Halterung des zu durchtrennenden Werkstückes (3) und mit einem verstellbar angeordneten Trennmesser (11), das in die Schneidmatrize (4) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (1) eine in das Werkstück (5) einführbare als Widerlager wirkende Haltematrize (21) zugeordnet ist, und dass die Haltematrize (21) eine in Richtung des Trennmessers (11) weisende zu dessen zumindest teilweisen Aufnahme geeignete schlitzartige Öffnung (22) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (22) in die Haltematrize (21) durchgehend eingearbeitet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Haltematrize (21) mit der Innenkontur des Werkstückes (5) korrespondiert oder dass die Außenkontur der Haltematrize (21) an die Innenkontur des Werkstückes (5) anpassbar ist.

4. Trennmesser, insbesondere zur Anwendung in der Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmessers (11) zwei unterschiedliche Stanz-Schneid-Bereiche (12) aufweist, die unmittelbar aneinander angrenzen, und dass der Stanzbereich im Querschnitt rechteckförmig, schlitzartig, sternförmig oder mit seitlich angeordneten runden, rechteckigen oder spitzwinkeligen Nasen und der Schneidbereich als messerartige Schnittkante (14) ausgebildet sind.

5. Trennmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittkante (14) konkav gekrümmt oder gerade in einem Winkel von vorzugsweise 30° geneigt gegenüber der Längsachse (15) ausgebildet ist.

6. Verfahren zum Durchtrennen von Werkstücken (5), insbesondere von Hohlprofilen, insbesondere für eine Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3 und/oder für die Verwendung eines Trennmessers (11) nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch die nacheinander ablaufenden nachfolgenden Verfahrensschritte:
Einspannen des Werkstückes (5) in eine Schneidmatrize (4),
Einführen einer Haltematrize (21) in das Werkstück (5),
Einstanzen einer schlitzartigen Ausnehmung (16) in das Werkstück mittels eines ersten Stanzbereiches (13) des Trennmessers (11),
Herausnehmen des Trennmessers (11) aus dem Werkstück (5),
Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem Werkstück (5) und der Haltematrize (21),
Einführen des Trennmessers (11) in die schlitzartige Ausnehmung (16) und
Einschneiden eines Schnittes über die gesamte Höhe des Werkstückes (5) mittels eines zweiten Schneidbereiches (14) des Trennmessers (11).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung derart erfolgt, dass die Haltematrize (21) aus dem Werkstück (5) gezogen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (5) nachdem die schlitzartige Ausnehmung (16) eingestanzt ist zu einer zweiten Vorrichtung (1) verfahren wird, und dass die vollständige Durchschneidung des Werkstückes (5) mittels der zweiten Vorrichtung (1) erfolgt.