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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum mechanischen und spanlosen Zerteilen als Untergruppe des Trennens von Werkstücken entlang einer Schnittlinie, und im Speziellen ein Werkzeug und ein Verfahren zum Genauschneiden mit definiert einstellbarer, radial wirkender Vorspannung.
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DE 10 2011 120 036 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Stanzen eines Werkstücks sowie einen Synchronring eines Getriebes, der mittels des Verfahrens hergestellt worden ist. Das Werkstück wird vor dem Schneiden mittels eines Anschlags (
24), der der Schneidkante (
22) des Schneidstempels vorgelagert ist, gebogen, so dass quer zur Schneidkante (
16) eine Vorspannung in dem Werkstück an der Schneidstelle vorliegt.
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DE 197 24 657 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Körpers mit einem einzuschneidenden Loch aus einem Werkstück. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung wird das zu bearbeitende Werkstück zwischen einem Drückfutter (
10) und einem Reitstock (
20) angeordnet, wobei vor dem Schnittvorgang in unmittelbarer Nähe um das einzuschneidende Loch eine definierte Druckspannung im Werkstück erzeugt wird, durch welche dieses Werkstück fixiert und ein Abfließen des Werkstoffes während des Schneidvorganges weitgehend verhindert werden soll.
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Das hier behandelte Genauschneiden ist ein Verfahren der Verfahrensgruppe Zerteilen, genauer gesagt der Untergruppe des Scherschneidens. Nach DIN 8588 handelt sich es um mechanisches Zerteilen von Werkstücken, wobei der Stoffzusammenhalt ohne das Entstehen von formlosen Stoffen (Späne) lokal aufgehoben und der Werkstoff durch zwei sich relativ zueinander bewegende Schneiden zerteilt wird.
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Das Genauschneiden umfasst vorzugsweise die folgenden Merkmale:
- – einen ebenen Niederhalter,
- – einen Gegenhalter,
- – die Verwendung von abgerundeten Schneidkanten und
- – einen kleinen Schneidspalt von 1,3% der Blechdicke.
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Das Genauschneiden ist in Bezug auf die erreichbare Maßtoleranz an den Bauteilen sowie hinsichtlich der werkzeugseitigen Kosten zwischen den Verfahren Scherschneiden und Feinschneiden einzuordnen. Mit relativ einfacher Werkzeugtechnik lassen sich auf konventionellen, einfach wirkenden Umformmaschinen Bauteile mit einem Glattschnittanteil von 60 bis 90% der Blechdicke und Maßtoleranzen zwischen IT 7 und IT 11 realisieren. Die Anwendung dieses Verfahrens wird vor allem auch dadurch interessant, dass der in konventionellen mechanischen oder hydraulischen Anlagen zur Verfügung stehende Einbauraum für die Werkzeuge und damit das zu bearbeitende Teilespektrum nicht so stark eingeschränkt ist, wie es in der Regel bei den dreifach wirkenden Feinschneidpressen der Fall ist. Durch den Einsatz des Genauschneidens ist es auch möglich, hohe Glattschnittanteile an Bauteilen in Folgeverbundwerkzeugen zu erzielen.
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Im Rahmen dieser Erfindung wird die Möglichkeit zur Integration eines Genauschneidmoduls in mehrstufige Werkzeuge und dessen Einsatz auf herkömmlichen einfach wirkenden Pressen aufgezeigt und somit dem Trend zur Fertigung von komplizierten Werkstückkonturen in immer höheren Blechdickenbereichen und deren Fertigung in Folgeschneid- oder Folgeverbundwerkzeugen entsprochen.
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Die Langzeiterprobung des Genauschneidens unter seriennahen Bedingungen konnte mit herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen jedoch nicht mit Erfolg beendet werden. Der untersuchte Referenzprozess führte zu Stempelausbrüchen nach nur wenigen Hüben. Die möglichen Ausfallursachen ließen sich auf die sehr kleinen Eckenradien am Bauteil und den zu engen Schneidspalt eingrenzen.
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zum mechanischen und spanlosen Zerteilen von Werkstücken entlang einer Schnittlinie die Belastung auf die Aktivteile der Vorrichtung zu minimieren und einen hohen Glattschnittanteil am Werkstück zu realisieren.
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Die Aufgabe der Erfindung wird hinsichtlich der Vorrichtung erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 gelöst.
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Die Aufgabe wird unter anderem gelöst durch eine Vorrichtung zum mechanischen und spanlosen Zerteilen von Werkstücken entlang einer Schnittlinie, insbesondere durch eine Vorrichtung zum Herausschneiden von Körpern aus einem Blechstreifen mittels Genau- oder Feinschneidens, umfassend wenigstens eine Vorspanneinrichtung zum Beaufschlagen des Werkstücks mit einer Vorspannkraft quer zur Schnittlinie. Darunter ist bspw. zu verstehen, dass eine Gerade, auf der ein Vektor der Vorspannkraft liegt, die Schnittlinie schneidet, vorzugsweise jedoch eine Vorspannung erzeugt wird, die gleichmäßig entlang der gesamten Schnittlinie wirkt. In theoretischen und experimentellen Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass durch eine bspw. axial eingeleitete Vorspannkraft auf das Werkstück zusätzliche, radial wirkende Druckspannungen in der Schneidzone entstehen und trotz eines vergrößerten Schneidspaltes hohe Glattschnittanteile an der Referenzgeometrie erzielbar waren. Die Vorspannkraft wird vorzugsweise vor dem Schneidvorgang auf das Werkstück aufgebracht und während des Schneidens gehalten. Erfindungsgemäß ist die Richtung und/oder die Größe der Vorspannkraft, die von einer Vorspanneinrichtung erzeugt wird, mittels einer Steuerung oder Regelung einstellbar.
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Im Rahmen dieser Beschreibung versteht man unter Genauschneiden ein: „Einhubiges Scherschneiden von Blech mit ebenem Niederhalter und Gegenhalter, vorzugsweise unter Verwendung abgerundeter Schneiden und kleinem Schneidspalt”. Das Verfahrensschema des Genauschneidens ist in 1 dargestellt, wobei der Pfeil FS die Schneidkraft und der Pfeil FG die Gegenhalterkraft symbolisiert und das Bezugszeichen uS den Schneidspalt bezeichnet. 2 zeigt den im Vergleich zum konventionellen Scherschneiden weiter in Richtung Druckbereich geänderten Spannungszustand im Blechwerkstoff.
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Das Auftreten von Druckspannungen im zu schneidenden Werkstück hat einen großen Einfluss auf das erzielte Schneidergebnis, sprich einen größtmöglichen Glattschnittanteil von 100%. Darauf aufbauend wurde ein Versuchsstand entwickelt, mit dem es möglich ist, Probebleche einer radialen Vorspannung zu unterziehen und somit im Werkstück einen gezielten Druckspannungszustand zu erhalten. Dieser Versuchsstand und das Prinzip der Krafteinleitung in das Werkstück in diesem Versuchsstand werden später in Zusammenhang mit 3 und 4 näher beschrieben.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstände der Unteransprüche 2 bis 11.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die Vorrichtung wenigstens zwei Vorspanneinrichtungen zum Beaufschlagen des Werkstücks mit je einer Vorspannkraft quer zur Schnittlinie aufweist, wobei die Vorspannkräfte der Vorspanneinrichtungen vorzugsweise in zwei verschiedenen Richtungen wirken, bevorzugt in zwei sich schneidenden Richtungen, wobei sich die Vorspannkräfte der Vorspanneinrichtungen vorzugsweise in einem von der Schnittlinie umschlossenen Bereich des Werkstücks schneiden. Diese Ausführung eignet sich besonders für das Ausschneiden von Körpern aus dem Werkstück, wobei die Schnittlinie entlang einer in sich geschlossenen Linie verläuft. In diesem Fall kann es sich als besonders günstig erweisen, wenn die Vorspannkraft in radialer Richtung auf den auszuschneidenden Körper wirkt. Im Falle einer in sich geschlossenen Schnittlinie wird vorzugsweise an wenigstens vier verschiedenen Punkten eine Druckkraft in das Werkstück eingeleitet, die die Schnittlinie schneidet, wobei die Punkte vorzugsweise in regelmäßigen Winkelabständen um den Umfang der Schnittlinie verteilt sind.
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Es kann sich als nützlich erweisen, wenn die Vorspanneinrichtung wenigstens eine Antriebseinrichtung und wenigstens ein durch die Antriebseinrichtung bewegbares Kupplungselement aufweist, wobei die Vorspanneinrichtung vorzugsweise wenigstens eine der folgenden Anforderungen erfüllt:
- – Die Antriebseinrichtung wirkt über einen Kraftübertragungsmechanismus, vorzugsweise über einen Kraftumlenkmechanismus, bevorzugt über einen Keileingriff, unmittelbar und/oder mittelbar mit wenigstens einem der bewegbaren Kupplungselemente zusammen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Antriebseinrichtung eine Kraft oder Hubbewegung quer oder senkrecht zur Werkstückebene erzeugt, die durch den Kraftübertragungsmechanismus in die Werkstückebene umgelenkt wird. Dadurch können die Abmessungen der Vorspanneinrichtung klein gehalten werden und die Vorspanneinrichtung kann besonders kompakt ausgeführt werden.
- – Die Antriebseinrichtung umfasst wenigstens ein verstellbares Antriebselement, das zum Bewegen des Kupplungselements vorzugsweise parallel, bevorzugt koaxial zur Arbeitsrichtung eines Schneidwerkzeugs verstellbar ist.
- – Die Antriebseinrichtung umfasst wenigstens ein Federelement, das das verstellbare Antriebselement vorzugsweise parallel, bevorzugt koaxial zur Arbeitsrichtung eines Schneidwerkzeugs vorspannt.
- – Das Werkstück ist zwischen dem bewegbaren Kupplungselement und einem Kupplungsgegenstück vorzugsweise randseitig derart einklemmbar, dass die Schnittlinie zwischen dem bewegbaren Kupplungselement und dem Kupplungsgegenstück positioniert ist.
- – Das Werkstück ist zwischen wenigstens zwei bewegbaren Kupplungselementen vorzugsweise randseitig derart einklemmbar, dass die Schnittlinie zwischen den wenigstens zwei bewegbaren Kupplungselementen positioniert ist, wobei die bewegbaren Kupplungselemente in zwei verschiedenen Richtungen, vorzugsweise in entgegen gesetzten Richtungen, auf die Schnittlinie zustellbar sind.
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Vorzugsweise erzeugt die Vorspanneinrichtung eine Vorspannung, die gleichmäßig entlang der gesamten Schnittlinie wirkt. Das ist in der Praxis bei nichtsymmetrischen Bauteilgeometrien nicht umsetzbar. Deshalb werden die Kupplungselemente vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, dass möglichst eine allseitig umlaufende Vorspannung entlang der gesamten Schnittlinie gewährleistet ist.
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Es kann auch von Vorteil sein, wenn die Vorrichtung wenigstens eine Halteeinrichtung aufweist, um das Werkstück während des Zerteilens in Form und/oder Position zu halten, wobei die Halteeinrichtung vorzugsweise wenigstens eine der folgenden Anforderungen erfüllt:
- – Die Halteeinrichtung umfasst wenigstens ein bewegbares Halteelement, das vorzugsweise parallel, bevorzugt koaxial zur Arbeitsrichtung eines Schneidwerkzeugs an einer ersten Seite des Werkstücks vorzugsweise in einem Bereich außerhalb der Schnittlinie in Anlage bringbar ist.
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Es kann sich aber auch als praktisch erweisen, wenn die Vorrichtung wenigstens eine Abstützeinrichtung aufweist, um einen aus dem Werkstück herauszuschneidenden Körper während des Zerteilens abzustützen, wobei die Abstützeinrichtung vorzugsweise wenigstens eine der folgenden Anforderungen erfüllt:
- – Die Abstützeinrichtung umfasst wenigstens ein bewegbares Abstützelement, das, vorzugsweise in einem von der Schnittlinie umschlossenen Bereich, an der gegenüberliegenden Seite eines Schneidwerkzeugs an dem Werkstück in Anlage bringbar ist, wobei das Abstützelement vorzugsweise parallel, bevorzugt koaxial zur Arbeitsrichtung des Schneidwerkzeugs bewegbar ist.
- – Die Abstützeinrichtung umfasst wenigstens ein Federelement, das das bewegbare Abstützelement vorzugsweise parallel, bevorzugt koaxial zur Arbeitsrichtung eines Schneidwerkzeugs vorspannt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen nach Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstände der Unteransprüche 13 und 14.
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Die Aufgabe wird ebenso gelöst durch ein Verfahren zum mechanischen und spanlosen Zerteilen von Werkstücken entlang einer Schnittlinie, insbesondere zum Ausschneiden von Körpern aus einem Blechstreifen mittels Genauschneidens, unter Verwendung der Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ausführungen, gekennzeichnet durch die Schritte:
- – Bereitstellen eines zu schneidenden Werkstücks.
- – Beaufschlagen des zu schneidenden Werkstücks mit wenigstens einer Vorspannkraft quer zur Schnittlinie.
- – Einstellen der Richtung und/oder der Größe der von der Vorspanneinrichtung (4, 5) auf das Werkstück aufgebrachten Vorspannkraft mittels einer Steuerung oder Regelung.
- – Zerteilen des Werkstücks entlang der Schnittlinie.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den folgenden Schritt:
- – Ausschneiden wenigstens einer Öffnung aus dem Werkstück, wobei eine Kontur der Öffnung zumindest abschnittsweise auf die Schnittlinie abgestimmt ist, so dass eine über die besagte Kontur der Öffnung in das Werkstück eingeleitete Vorspannkraft im Wesentlichen senkrecht auf die Schnittlinie wirkt.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kommt im erfindungsgemäßen Verfahren ein Werkstück zum Einsatz, das aus Metall und/oder Kunststoff besteht.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Es zeigen:
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1 das Verfahrensschema des Genauschneidens;
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2 Spannungszustände beim Scherschneiden (2a) und Genauschneiden (2b);
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3 eine schematische Skizze zur Darstellung des Prinzips der Krafteinleitung in das Werkstück bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren;
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4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Verfahren mit einem quaderförmigen Werkstück mit quadratischem Umriss diskontinuierlich ausgeführt wird;
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5 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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6 eine schematische perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Verfahren mit einem Blechstreifen als Werkstück semi-kontinuierlich ausgeführt wird, wobei die Antriebseinrichtungen und Kupplungselemente der Vorspanneinrichtungen teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Blechstreifens angeordnet sind;
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7 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Verfahren mit einem Blechstreifen als Werkstück semi-kontinuierlich ausgeführt wird, wobei die Kupplungselemente der Vorspanneinrichtungen teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Blechstreifens angeordnet sind und die Antriebseinrichtungen ausschließlich außerhalb des Blechstreifens angeordnet sind.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Das Prinzip der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben:
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Erstes Ausführungsbeispiel – Versuchsstand
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3 zeigt das Prinzip der Krafteinleitung in ein Werkstück 1 in einem Versuchsstand zum Genauschneiden mit radialen Vorspanneinrichtungen 4, 5 nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Hauptaufgabe dieser Vorrichtung ist prinzipiell das Vorspannen des quadratischen Blechabschnittes (Werkstück 1), bevor der Schneidstempel in das Material eindringt und den Körper 3 entlang der kreisförmigen Schnittlinie 2 ausschneidet. Hierbei ist die Nutzung des Prinzips „Aktio gleich Reaktio” angedacht. Demnach stützt sich das Werkstück 1 an der jeweils der Krafteinleitung gegenüber liegenden Seite im Genauschneidwerkzeug ab. Die Vorspannkraft kann durch drei verschiedene Mechanismen aufgebracht werden:
- 1) Vorspannen über Keile;
- 2) Direktes Vorspannen per Hydraulikzylinder;
- 3) Vorspannen über Hebelmechanismus per Hydraulikzylinder.
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Die von den Vorspanneinrichtungen 4, 5 auf das Werkstück 1 aufgebrachten Vorspannkräfte – symbolisiert durch die Pfeile F4, F5 – treffen in rechten Winkeln α4, α5 auf die Schnittlinie 2 und in radialer Richtung auf den Körper 3, um sich innerhalb des von der Schnittlinie 2 umgebenen Körpers 3 zu schneiden.
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4 zeigt einen Versuchsstand zum Genauschneiden mit den radialen Vorspanneinrichtungen 4, 5 gemäß 3, und damit die auskonstruierte Variante eines Genauschneidwerkzeugs nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Werkstückabstützung 4c, 5c wird anstelle der Schneidplatte bzw. deren Distanzeinsätzen in das Werkzeug eingebaut. Das zu schneidende Werkstück 1 liegt dabei auf der Schneidbuchse und Schneidbuchsenaufnahme auf und berührt mit zwei Flächen die Werkstückabstützung 4c, 5c. Der jeweilige Blockzylinder als Antriebseinrichtung 4a, 5a jeder Vorspanneinrichtung 4, 5 wird mit Hilfe eines Halters am Versuchswerkzeug befestigt und stützt sich über je ein Kupplungselement 4b, 5b auf je eine Schulter des Werkstücks 1 ab.
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Das Vorspannen des Werkstücks 1 soll nur im elastischen Bereich erfolgen. Daher spielt die Streckgrenze des jeweiligen Werkstoffes eine wichtige Rolle. Versuche haben gezeigt, dass sich durch das Aufbringen einer Vorspannkraft F4, F5 auf das Werkstück 1 der Glattschnittanteil beim Schneiden erhöhen lässt. Selbst bei vergrößertem Schneidspalt von mehr als 1,3% der Werkstückdicke werden Glattschnittanteile erreicht, welche sonst mit engsten Schneidspalten und ohne radiale Vorspannung der Versuchswerkstoffe erzielt werden konnten.
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Die nachstehenden Ausführungsbeispiele veranschaulichen das Prinzip des Vorspannens von Werkstücken in entsprechenden Vorrichtungen und die damit verbundene Erhöhung des Druckspannungszustandes im Bauteil in Folgeschneidwerkzeugen, wobei der Teiletransport in einem Blechstreifen erfolgt:
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Zweites Ausführungsbeispiel – Keilwirkung innerhalb des Blechstreifens
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5 und 6 zeigen die technische Umsetzung des Genauschneidens mit radialer Vorspanneinrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Beim Niedergang des Stößels setzt eine Niederhalterplatte des Oberwerkzeuges 6f mit der integrierten Streifendrückplatte der Vorspannstufe 6a auf der Oberseite 1a des Blechstreifens 1 auf. Über die Federn einer Federeinrichtung 6c wird die erforderliche Niederhalterkraft realisiert. Gleichzeitig bewegen sich die in der Streifendruckplatte 6a geführten Keilstempel 4a1 in Richtung der Schneidplatte 6b. Über die Federwirkung der Federn 4a2 üben die Keilstempel 4a1 auf die in der Schneidplatte 6b angeordneten Keilschieber 4b eine Kraft aus, sodass über die Keilwirkung eine Bewegung dieser Keilschieber 4b erfolgt und durch die umgelenkte Kraft eine Vorspannung des Abschnittes des Blechstreifens 1 – wie in 6 anschaulich dargestellt – bewirkt wird:
- – Die innerhalb des Blechstreifens 1 angeordneten, durch die Keilstempel 4a1 bewegten Keilschieber 4b erzeugen eine Vorspannung in Längsrichtung des Streifenmaterials.
- – Die außerhalb des Blechstreifens 1 angeordneten, durch die Keilstempel 4a1 bewegten Keilschieber 4b erzeugen eine Vorspannung quer zur Richtung des Streifenmaterials.
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Bei weiterer Abwärtsbewegung des Stößels tauchen dann die Schneidstempel 7b, 7c in den Blechstreifen 1 ein und schneiden die Freischnitte 9 für die Keilstempel 4a1 und die eigentliche Teilegeometrie aus. Das Schneiden der Bauteilgeometrie erfolgt bei gleichzeitiger Wirkung eines gefederten Gegenhalters 8, der beim Eindringen des Schneidstempels 7a verdrängt wird.
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Über die Gestaltung der Keilgeometrie von Keilstempel 4a1 und Keilschieber 4b sowie über die Auswahl des Federsystems 432 ist es möglich, die Höhe der Vorspannkraft und die daraus resultierende Vorspannung im Abschnitt des Blechstreifens 1 einzustellen.
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Drittes Ausführungsbeispiel – Keilwirkung außerhalb des Streifens
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7 zeigt die technische Umsetzung des Genauschneidens mit radialer Vorspanneinrichtung nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass alle Keilstempel 4a1 außerhalb des Blechstreifens 1 angeordnet sind. Dadurch ist die Größe des durch den Schneidstempel 7b zu realisierenden Freischnittes 9 in Streifenmitte nur für die Keilschieber 4b und nicht noch zusätzlich für den Keilstempel 4a1 auszulegen, so dass er kleiner ausfallen kann und somit Blechmaterial eingespart wird. Darüber hinaus verkürzt sich der Bandvorschub. Beim Niedergang des Stößels und der Wirkung der Keilstempel 4a1 wird in Streifenmitte eine indirekte Krafteinwirkung auf die Keilschieber 4b und dadurch eine Vorspannung des Blechstreifens 1 realisiert. Außerhalb des Blechstreifens 1 erfolgt eine direkte Krafteinleitung quer zur Streifenrichtung mit der daraus resultierenden Vorspannung auf das Streifenmaterial.
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Die Erfindung zeichnet sich durch die folgenden Wirkungen und Vorteile aus:
Das Genauschneiden schließt in Bezug auf die Kosten und die erreichbare Maßtoleranz die Lücke zwischen Scher- und Feinschneiden. Die Anwendung des Genauschneidens ist vor allem dadurch interessant, weil Feinschneidwerkzeuge durch den eingeschränkten Einbauraum aufgrund der Spezifik von Feinschneidpressen bezüglich der Anzahl der Folgen in einem Folgeschneid- oder Folgeverbundwerkzeug und damit hinsichtlich der herstellbaren Bauteilgeometrien begrenzt sind. Durch den Einsatz des Genauschneidens in Verbindung mit einer radialen Vorspannung ist es auch möglich, große Glattschnittanteile bei Schneidspalten im konventionellen Scherschneidbereich, auch in Folgeverbundwerkzeugen, zu erzielen. Somit können durch Genauschneiden erzeugte Schnittflächen unter Umständen direkt als Funktionsfläche eingesetzt werden. Dies spart kosten- und zeitaufwändige Nachbearbeitungsschritte an den Schnittteilen. Ein wesentlicher Vorteil ist weiterhin, dass man keine dreifach wirkende Pressentechnik wie beim Feinschneiden benötigt, sondern mit einer einfach wirkenden hydraulischen oder mechanischen Presse auskommt. Somit lassen sich entsprechend hohe Einsparungen an Energie und von Investitionsbedarf erreichen.
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Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung liegt darin, gezielte Druckspannungszustände in den zu schneidenden Werkstoff einzubringen. Die Scherfläche der bearbeiteten Werkstücke zeichnet sich durch einen Glattschnittanteil aus, der zwischen dem Niveau des konventionellen Scherschneidens (bis max. 40%) und dem des Feinschneidens (100%) liegt. Dies lässt sich sowohl makroskopisch als auch mikroskopisch an entsprechenden metallographischen Schliffbildern zweifelsfrei nachweisen.
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Eindeutige Merkmale am Bauteil, die auf Nutzung dieses Verfahrens hinweisen, sind einerseits der Glattschnittanteil, der bei 60 bis 90% der Blechdicke liegt und anderseits sichtbare Unterschiede in der Schnittfläche am Bauteil im Bereich der Streifenanbindung, die sich durch eine im Vergleich zur restlichen Schnittfläche veränderte Wirkung der Vorspannung ergibt.
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Das bevorzugte technische Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Erzeugung von Schnittflächen mit hohem Glattschnittanteil an beliebigen Blechbauteilen im Blechdickenbereich bis 10 mm bei optimaler Nutzung von einfach wirkender Pressentechnik.
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Weitere vorteilhafte Anwendungsbeispiele sind:
- – 2D-Geometrien an Blechbauteilen (nicht- und rotationssymmetrische Außenkonturen und Lochbilder)
- – Welle-Nabe-Verbindungen/Fügepartner mit Übergangspassungen/Spielpassungen
- – Stiftlöcher.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkstück bzw. Blechstreifen
- 1a
- Werkstückoberseite
- 1b
- Werkstückunterseite
- 2
- Schnittlinie
- 3
- Körper
- 4, 5
- Vorspanneinrichtungen
- 4a, 5a
- Antriebseinrichtungen bzw. Keilstempel (4a1 = Stempel, 4a2 = Feder)
- 4b, 5b
- Kupplungselemente bzw. Keilschieber
- 4c, 5c
- Kupplungsgegenstück bzw. Werkstückabstützung
- 6
- Halteinrichtung bzw. Niederhalter
- 6a
- Streifendrückplatte der Vorspannstufe
- 6b
- Schneidplatte
- 6c
- Federeinrichtung
- 6d
- Führung für Kupplungselemente
- 6e
- Führung für Schneidwerkzeug bzw. Schneidstempel
- 6f
- Niederhalterplatte des Oberwerkzeugs
- 6g
- Führung für Antriebseinrichtungen
- 7a, 7b, 7c
- Schneidwerkzeug bzw. Schneidstempel
- 8
- Abstützeinrichtung bzw. Gegenhalter
- 8a
- Bewegbares Abstützelement bzw. Anlageelement
- 8b
- Federeinrichtung
- 9
- Öffnung im Werkstück bzw. Freischnitt
