DE102015204415A1

DE102015204415A1 - Schlagschneidwerkzeug

Info

Publication number: DE102015204415A1
Application number: DE102015204415.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Kirschner; Bernhard Glück; Armin Berger; Ulrich Schmid
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-09-15

Abstract

Mit einem Schlagschneidwerkzeug für Blech-. insbesondere Faserverbundbauteile, mit einem in Schneidrichtung schlagkraftbeaufschlagten, mit einer stationären Schneidplatte zusammenwirkenden Obermesser, welches zusätzlich zur Schlagkraftbeaufschlagung gleichzeitig senkrecht zur Schlagrichtung in Richtung der Beschnittlinie beweglich angetrieben ist, wird eine vor allem beim Beschneiden von Faserverbundteilen hohe Schnittqualität dadurch erzielt, dass ein auf der Blechunterseite in dem dem Obermesser gegenüberliegenden Blechbereich entgegengesetzt zur Schlagrichtung an das Blech angedrückter Gegenhalter zeitgleich zum Obermesser senkrecht zur Schlagrichtung in Richtung der Beschnittlinie beweglich angetrieben ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schlagschneidwerkzeug für Blech-, und insbesondere Verbundbauteile, mit einem in Schneidrichtung schlagkraftbeaufschlagten, mit einer stationären Schneidplatte zusammenwirkenden Obermesser, welches beim Schneidvorgang zusätzlich zur Schlagkraftbeaufschlagung gleichzeitig senkrecht zur Schlagrichtung in Richtung der Beschnittlinie beweglich angetrieben ist.
Bei einem aus der DE 402 120 bekannten Lochstanzwerkzeug dieser Art mit einem schlagkraftbeaufschlagten, an der Stirnseite mit Schneidzacken bestückten Lochstempel wird das Blech durch eine kombinierte Hub- und Drehbewegung des Lochstempels ausgeschnitten und der dabei entstehende Blechbutzen frei nach unten abgeführt. Nachteilig auf die Lochqualität wirkt sich dabei aus, dass es am unteren Lochrand zu einer Gratbildung und beim Lochen von Faserverbundteilen zu Delaminationserscheinungen kommen kann.
Ferner ist aus der DE 10 2007 047 836 A1 ein Schneidwerkzeug für ein Blechteil mit einem oberen und einem unteren Schneidmesser bekannt, bei dem das Blechteil im Wege des Konterschneidens beim Stanzhub des Obermessers bis zu etwa der halben Materialstärke vor- und dann beim Rückhub des Untermessers fertig geschnitten wird. Auch bei diesem bekannten Schneidwerkzeug verbleiben an der Schnittfläche häufig qualitätsmindernde Rückstände, insbesondere in Form von Faserausfransungen an Faserverbundblechen.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Schlagschneidwerkzeug der eingangs genannten Art so auszubilden, dass vor allem beim Beschneiden von Faserverbundteilen eine hohe Schnittqualität erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Schlagschneidwerkzeug gelöst. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß werden simultan mit dem Abwärtshub des Obermessers sowohl das Obermesser und zeitgleich auch der an die Blechunterseite angedrückte Gegenhalter senkrecht zur Hubrichtung des Obermessers in Richtung der Beschnittlinie beweglich angetrieben, also beim Lochstanzen um die Lochachse rotierend und bei einer geradlinigen Schnittlinie linear verfahren. Durch den dabei reibungsbedingt erhöhten Wärmeeintrag auf beiden Seiten des Blechteils wird die Schnittwirkung des Schneidwerkzeugs maßgeblich unterstützt und bei metallischen Blechen eine wesentlich verbesserte Bruchstruktur in der Endphase des Schnittvorgangs erreicht. Bei faserverstärkten Blechen werden außerdem die Fasern nicht mehr abgequetscht oder abgerissen, sondern glattflächig durchschnitten und somit Faserausfransungen oder Delaminationserscheinungen wirksam unterbunden. Auf diese Weise wird selbst bei der kritischen Bearbeitung von Faserstrukturen eine qualitativ hochwertige Schnittfläche garantiert.
Durch die Ausgestaltung des Gegenhalters nach Anspruch 2 wird eine besonders schnittgünstige Einspannung und/oder Einkerbung des Blechteils am unteren Ende der Schnittfläche erzielt.
In Verbindung mit dem Linear- oder Rotationsantrieb des Obermessers und des Gegenhalters in Richtung des Schnittlinienverlaufs wird die Schnittgeschwindigkeit durch den nach Anspruch 3 vorgesehenen Schneidzackenbesatz signifikant erhöht.
Zusätzlich zum Linear- oder Rotationsantrieb des Gegenhalters ist dieser, wie nach Anspruch 4 bevorzugt, aus Gründen einer gezielten Steuerung bzw. Verstärkung seines Reib- und/oder Prägeeffekts, entgegengesetzt und zeitgleich zur Schlagkraftbeaufschlagung des Obermessers durch einen fremdkraftbetätigten Hubantrieb aktiv kraftbeaufschlagt.
Wie im Anspruch 5 beschrieben, wird das Schneidwerkzeug vorzugsweise zum Lochschneiden mit simultan zur Hubbewegung um die Hubachse rotierendem Obermesser und zeitgleich drehbar angetriebenen Gegenhalter verwendet.
Alternativ zu einer während des Schnittvorgangs gleichsinnigen Bewegung von Obermesser und Gegenhalter in Längsrichtung der Schnittlinie können diese nach Anspruch 6 in Schnittlinienrichtung auch gegenläufig zueinander angetrieben werden, um dadurch das Bruchverhalten an der am Ende des Schnittvorgangs entstehenden Bruchstelle auf das jeweilige Blechmaterial abzustimmen.
Eine weitere Anpassung des Schnittprozesses an das jeweilige Blechmaterial wird in besonders bevorzugter Weise dadurch ermöglicht, dass die zum Arbeitshub simultane Rotations- bzw. bei einem Linearschnitt die Translationsgeschwindigkeit des Obermessers und Gegenhalters in Richtung der Beschnittlinie variabel voreinstellbar sind.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung
1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Schlagschneidwerkzeugs im geöffneten Zustand;
2 das in 1 gezeigte Schlagschneidwerkzeug in vergrößertem Maßstab während des Schneidvorgangs;
3 eine modifizierte Schneidkantengestaltung des in 1 gezeigten Schlagschneidwerkzeugs; und
4a, b eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schlagschneidwerkzeugs zur Herstellung eines Linearschnitts in der Seitenansicht (a) und im Querschnitt (b).
Das in den 1 und 2 gezeigte Schlagschneidwerkzeug 1 dient zum Lochen eines insbesondere faserverstärkten Blechteils 2 und enthält als Hauptbestandteile ein Obermesser 3 in Form eines Lochstempels, eine mit dem Obermesser 3 zusammenwirkende Schneidplatte 4, einen das Blechteil 2 beim Schnittvorgang festspannenden Niederhalter 5 und einen koaxial zum Lochstempel 3 an die Blechunterseite angedrückten Gegenhalter 6, welcher stirnseitig mit einer konform zur Schneidkante 7 des Lochstempels 3 verlaufenden Prägenase 8 versehen ist.
Zum Lochen des Blechteils 2 wird der Lochstempel 3 von Seiten einer (nicht gezeigten) Presse schlagkraftbeaufschlagt und zugleich in Drehrichtung D um die Mittelachse A angetrieben, so dass er mit seiner Schneidkante 7 in Hubrichtung H sowie entlang der kreisförmigen Schnittlinie 11 rotierend in das Blechteil 2 einschneidet (2). Zeitgleich wird der an die Blechunterseite angedrückte Gegenhalter 6 im Gleich- oder Gegenlauf zum Lochstempel 3 um die Achse A rotierend angetrieben und dabei am Lochrand mittels der Prägenase 8 eine ringförmige Einkerbung 9 auf der Blechunterseite eingeformt. Der Prägeeffekt des Gegenhalters 6 lässt sich dadurch gezielt steuern bzw. verstärken, dass dieser simultan zum Drehantrieb aktiv entgegen der Schlagbeaufschlagung des Lochstempels 3, etwa durch einen hydraulischen oder pneumatischen Hubzylinder, kraftbeaufschlagt ist. Wie ebenfalls aus 2 ersichtlich ist, kann die Prägenase 8 auch als Schneidkante ausgebildet und dadurch das Blech 2 in einem einzigen Abwärtshub des Lochstempels 3 gleichzeitig von der Blechober- und der Blechunterseite aus durchtrennt werden.
Gemäß 3, wo die dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel entsprechenden Komponenten durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, sind der Lochstempel 3 und/oder der Gegenhalter 6 an ihren Stirnseiten nicht glattlinig gestaltet, sondern mit einem Schneidzackenbesatz 10 bestückt, um so die Schnittwirkung des Drehschneidwerkzeugs zu verstärken. Im Übrigen ist die Bau- und Funktionsweise die gleiche wie diejenige des ersten Ausführungsbeispiels.
In 4 ist – mit wiederum mit den gleichen Bezugszeichen für entsprechende Bauelemente – ein Schlagdrehwerkzeug 1 zur Herstellung einer geraden Schnittlinie 11 dargestellt. Dementsprechend besitzen das Obermesser 3 und der Gegenhalter 6 jeweils einen linearen Schneidkanten- bzw. Prägenasenverlauf. Beim Schnittvorgang wird der Gegenhalter 6 wiederum entgegengesetzt zur Schlagkraftbeaufschlagung des Obermessers 3 vorzugsweise aktiv an die Blechunterseite angepresst bzw. in diese eingedrückt, und zeitgleich werden das Obermesser 3 und simultan auch der Gegenhalter 6 in Richtung der Schnittlinie 11 oszillierend angetrieben. Nach den Durchtrennen des Blechteils 2 wird das Werkzeug 1 geöffnet und in diesem Zustand relativ zum Blechteil 2 um einen Vorschubschritt (Vorschubrichtung V) weiterbewegt, woraufhin der Arbeitstakt wiederholt wird, bis die gewünschte Schnittlänge erreicht ist.
Je nach Materialbeschaffenheit des Blechteils 2 kann auch in diesem Fall auf den Schneidzackenbesatz 10 am Obermesser 3 und/oder Gegenhalter 6 verzichtet werden und der Gegenhalter 6 kann an seiner Stirnfläche nur eine Prägenase 8 oder auch nur eine ebene Anlagefläche aufweisen, mit er beim Schneidvorgang vollflächig an die Blechunterseite angepresst wird und mit dieser, da gleichzeitig in Richtung der Schnittlinie 11 vor- und zurückbewegt, im Reibschluss zusammenwirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 402120 [0002]
DE 102007047836 A1 [0003]

Claims

Schlagschneidwerkzeug (1) für Blech-. insbesondere Faserverbundbauteile (2), mit einem in Schneidrichtung schlagkraftbeaufschlagten, mit einer stationären Schneidplatte (4) zusammenwirkenden Obermesser (3), welches zusätzlich zur Schlagkraftbeaufschlagung beim Schneidvorgang gleichzeitig senkrecht zur Schlagrichtung (H) in Richtung der Beschnittlinie (11) beweglich angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der Blechunterseite in dem dem Obermesser gegenüberliegenden Blechbereich entgegengesetzt zur Schlagrichtung (H) an das Blech angedrückter Gegenhalter (6) zeitgleich zum Obermesser (3) quer zur Schlagrichtung in Richtung der Beschnittlinie (11) beweglich angetrieben ist.
Schlagschneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (6) mit einer der Schneidkante (7) des Obermessers (3) gegenüberliegend in die Blechunterseite eingedrückten Prägenase (8) versehen ist.
Schlagschneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Obermesser (3) an der Schneidkante (7) und/oder der Gegenhalter (6) an der Prägenase (8) mit Schneidzacken (10) bestückt ist.
Schlagschneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (6) entgegengesetzt und zeitgleich zur Schlagkraftbeaufschlagung des Obermessers (3) aktiv kraftbeaufschlagt ist.
Schlagschneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Obermesser in Form eines schlagkraftbeaufschlagten und gleichzeitig drehbar angetriebenen Lochstempels (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter aus einem zylindrischen, zeitgleich zum Lochstempel um die Zylinderachse (A) rotierend angetriebenen Gegenstößel (6) besteht.
Schlagschneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Obermesser (3) und der Gegenhalter (6) beim Schneidvorgang in Richtung der Beschnittlinie (11) gegenläufig zueinander angetrieben sind.
Schlagschneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotations- oder Translationsgeschwindigkeit des Obermessers (3) und/oder Gegenhalters (6) in Richtung der Beschnittlinie (11) variabel einstellbar ist.