EP2532452A1 - Method and tool for punching and straightening sheet metal - Google Patents

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EP2532452A1
EP2532452A1 EP11169497A EP11169497A EP2532452A1 EP 2532452 A1 EP2532452 A1 EP 2532452A1 EP 11169497 A EP11169497 A EP 11169497A EP 11169497 A EP11169497 A EP 11169497A EP 2532452 A1 EP2532452 A1 EP 2532452A1
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EP
European Patent Office
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tool
punching
sheet
die
chamfer
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EP11169497A
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German (de)
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EP2532452B1 (en
Inventor
Alexander Tatarczyk
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Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/34—Perforating tools; Die holders
    • B21D28/343—Draw punches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B21D28/16—Shoulder or burr prevention, e.g. fine-blanking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes

Definitions

  • the invention relates to a method for punching and straightening of sheets, in particular a punching of sheets on a punching machine with a specially suitable stamp, so that the sheet flatness is maintained.
  • the sheet is pressed by means of a punch in an opening of a die.
  • the contour of the punch corresponds to the opening of the die.
  • the opening of the die is circumferentially larger by a few tenths of a millimeter than the dimensions of the punch.
  • the bent sheet metal is made tension-free by multiple forming of the sheet by an arrangement of several rolls. During the movement through the rollers, the sheet is caused to bend again and again in the opposite direction. By this multiple bending of the sheet, the stresses are removed and there is a flat, tension-free sheet metal.
  • this processing is complicated because an additional machine and other operations are required. In addition, this processing is not possible for sheets in which conversions were already introduced on the punching machine.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 and a punching tool according to claim 8. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • a punching machine 1 is shown with a punching tool according to the invention.
  • An essential part of the punching machine 1 is a C-frame 2.
  • the C-frame 2 consists of a torsion-resistant welded steel construction. Alternatively, the frame can also be implemented in a different form.
  • a hydraulic unit 3 is provided, with which a plunger 4 is hydraulically driven via a plunger control 5.
  • the punching machine has an axis 6, which forms the central axis of a lower, first tool holder 7 and the plunger 4 with an upper, second tool holder 30.
  • the first tool holder 7 is provided on the lower inside of the C-frame 2 for receiving a tool lower part 17 of the punching tool.
  • the first tool holder 7 is rotatable about a rotary drive, not shown, and lockable in any angular position.
  • the first tool holder 7 has a drive 8, which moves the first tool holder 7 along the axis 6 up and down.
  • the drive 8 can be controlled so that it can stop at any position within its travel path and then drive backwards or forwards.
  • the plunger 4 is provided on the upper inside of the C-frame 2.
  • the plunger 4 with the second tool holder 30 receives a tool upper part 16 of the punching tool positively and without play.
  • the plunger 4 is also rotatable and can also be detected in any angular position. For a second, not shown, rotary drive is available. Also, the plunger 4, driven by the plunger control 5, at any position within its stroke along the Axis 6 are stopped, and then moved up or down further.
  • All actuators such as the rotary actuators, the plunger control 5 and the drive 8 of the first tool holder 7 are driven by a machine control device, not shown, which is provided in a separate control cabinet (not shown). Furthermore, all drives for moving a metal plate 15 to be processed and actuators for special functions are controlled by the machine control device.
  • the control device has as input and output means a keyboard and a monitor. The control functions are performed by microcontrollers. Processing programs and operating parameters are stored in a memory area of the control device.
  • a machine table 9 On the lower inside of the C-frame 2, a machine table 9 is arranged, which has a cross rail 10 with a tool magazine 11. On the cross rail 10 clamping claws 12 are arranged for holding the sheet 15. The clamping claws 12 can be fixed at suitable locations on the cross rail, and can be offset so that the sheet 15 is held securely, but the sheet 15 is not gripped at a location to be machined.
  • tool magazine 11 more, here three, tool holders 13 for several, here two, punching tools 14 are present.
  • the machine table 9 drives to punch together with the cross rail 10, on which the clamps 12 are fixed, with which the plate 15 is held, in a Y-direction in a programmed position, and the cross rail 10 moves in the X direction in the programmed position, wherein the plate 15 slides over the machine table 9. Then, from the plunger 4 a Punching stroke performed. Following this, the next punching position is approached according to the same principle.
  • a punching tool 14 is shown, that has a die 17 and the upper die 16 as a tool lower part.
  • the upper tool part 16 has a shank 18 which is shaped so that it can be received in the second tool holder 30 in a form-fitting and clearance-free manner.
  • the upper tool part 16 has a punch 19.
  • the die 17 is shaped so that it can be received positively and without play in the lower, first tool holder 7.
  • the die 17 has an opening 20 which is designed so that a desired punched out of the sheet 15 can be punched out.
  • the opening 20 is complementary to the stamp 19th
  • the upper tool part 16 and the die 17 have a common axis 29.
  • a gap of a few tenths of a millimeter is provided radially circumferentially, which is referred to as a cutting gap.
  • the upper tool part 16 may be received in the lower, first tool holder 7, and the die 17 may be received in the upper, second tool holder 30.
  • Fig. 3a shows a perspective view of the tool upper part 16, and Fig. 3b shows an enlarged section of the punch 19 seen from the direction of view A.
  • the upper tool part 16 has an end face 21. Adjacent to the end face 21, a chamfer 22 is circumferentially provided along an edge 28 of the surface. Subsequent to the chamfer 22, the punch 19 has a side surface 23. Between the side surface 23 and the chamfer 22, a chamfer angle ⁇ is formed. The distance between the end face 21 and an edge 24, which forms the transition between the chamfer 22 and the side surface 23 defines a chamfer height H.
  • a collar is provided, wherein between the punch 19th and the collar 26, a transition 25 is formed, which has a radius.
  • the collar 26 has a recess 27.
  • the design of the collar 26 is selected so that the tool upper part 16, depending on the embodiment, can be received in the first tool holder 7 or the second tool holder 30.
  • the radial distance between the axis 29 and the edge 28 is smaller than the radial distance between the axis 29 and the side surface 23.
  • the distance between the axis 29 and the side surface 23rd is circumferentially chosen so that a suitable first cutting gap between the side surface 23 and the opening 20 of the die 17 (FIG. Fig. 2 ). Due to the bevel 22 results at the end of the punch 19, as compared to the first cutting gap, a widening in the course of the chamfer second cutting gap between the chamfer 22 and the opening 20th
  • the die 17 is received in the first tool holder 7.
  • the upper tool part 16 is received in the second tool holder 30.
  • the plate 15 is inserted between the punch 19 and the die 17 by a corresponding device of the punching machine 1.
  • the sheet metal 15 is positioned so that a desired opening can be introduced at a designated location in the sheet 15.
  • the tool upper part 16 moves down, and the desired opening in the plate 15 is produced.
  • the size of the introduced radial forces can be changed by an adaptation of the punch 19.
  • the chamfer angle ⁇ is 30 °. Good results in terms of sheet flatness are also achieved at the chamfer angle ⁇ in a range of 15 ° to 45 °. better Alternatively, a punching tool 14, wherein the chamfer angle ⁇ is between 25 ° and 35 °.
  • the chamfer height H results from the chamfer angle ⁇ and the distance between the axis 29 and the edge 28.
  • the chamfer angle ⁇ is circumferentially constant.
  • the chamfer height is determined, whereby the determination of the chamfer height H takes place as a function of different processing parameters.
  • the parameters are the tensile strength of the sheet 15, the sheet thickness and the shape of the end face 21 and the contour of the edge 28, so the shape of the punched.
  • the chamfer height H tends to be set larger with increasing sheet thickness. In general, it is necessary for an increased tensile strength of the material of the sheet 15 that a larger chamfer height H is selected. With regard to the shape of the end face 21, the chamfer height H is determined with regard to a good planarity of the sheet.
  • the sheet is pressed against a wiper having both rigid outer and elastic inner portions. In the elastic region of the scraper, the plate 15 is then bent upwards and plastically deformed.
  • a degree of destruction indicates a ratio between the area of punched-out openings and the area of the remaining material of the sheet 15 in a certain area. The more openings are punched out, or the larger the openings, the more greater is the degree of destruction in a certain area of the sheet.
  • the shape of the end face 21 also has an influence on the way by which the die 17 has to be extended.
  • the path is determined as a function of the shape of the end face 21.
  • the flatness of the sheet can be maintained even at degrees of destruction of about 40% to 50%, which is not possible with conventional punching alone.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

The method involves accommodating a stamp complementary to a die (17) at a tool holder (30) of a punching machine (1). A metal sheet (15) is punched by imprinting a surface of the metal sheet with an end face of a stamp in a phase of a punching stroke for creating a bend in the metal sheet between the end face of the stamp and an adjacent edge of the die and by cutting the metal sheet with a rim of die end face in another phase of the punching stroke to form a cut edge of the metal sheet. Lateral force is applied to the cut edge of the metal sheet with a bevel. An independent claim is also included for a punching tool.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stanzen und Richten von Blechen, insbesondere ein Stanzen von Blechen auf einer Stanzmaschine mit einem speziell dafür geeigneten Stempel, so dass die Blechebenheit beibehalten wird.The invention relates to a method for punching and straightening of sheets, in particular a punching of sheets on a punching machine with a specially suitable stamp, so that the sheet flatness is maintained.

Beim Stanzen von Blechen auf Stanzmaschinen werden Öffnungen aus dem Blech gestanzt. Dazu wird das Blech mittels eines Stempels in eine Öffnung einer Matrize gedrückt. Die Kontur des Stempels entspricht der Öffnung der Matrize. Um einen Schneidspalt zu bilden ist die Öffnung der Matrize umlaufend um wenige Zehntelmillimeter größer als die Abmessungen des Stempels. Dadurch wird das Blech in der Anfangsphase des Stanzvorgangs in die Matrize gedrückt, wobei es sich verformt und an der oberen Oberfläche des Blechs eine Zugspannung entsteht. Im weiteren Verlauf des Stanzvorgangs wird, über den Querschnitt betrachtet, der obere Bereich einer Ausstanzung durch Scherkräfte zwischen dem Stempel und der Matrize geschnitten bzw. abgeschert, und der untere Bereich bricht dann schließlich auf Grund des verringerten tragenden Querschnitts aus. Die anfänglich durch die Verformung eingebrachte Zugspannung bleibt im Blech erhalten, so dass sich die gesamte Blechtafel oder einzelne Blechabschnitte, abhängig von der Größe und der Anzahl der eingebrachten Stanzungen, verformen. Durch die Zugspannung werden die äußeren Bereiche der Blechtafel oder der einzelnen Blechabschnitte, mit Ausnahme der Bereiche, an denen das Blech fest eingespannt ist, nach oben gebogen. Dies führt zu Ungenauigkeiten bei der weiteren Bearbeitung und einem höheren Werkzeugverschleiß.When punching sheet metal on punching machines openings are punched out of the sheet. For this purpose, the sheet is pressed by means of a punch in an opening of a die. The contour of the punch corresponds to the opening of the die. In order to form a cutting gap, the opening of the die is circumferentially larger by a few tenths of a millimeter than the dimensions of the punch. As a result, the sheet is pressed into the die at the initial stage of the punching operation, deforming and creating a tensile stress on the upper surface of the sheet. In the course of the punching operation, as viewed across the cross section, the upper portion of a punch is sheared by shearing forces between the punch and the die, and the lower portion then finally breaks due to the reduced load-bearing cross section. The initially introduced by the deformation tensile stress is retained in the sheet, so that the entire metal sheet or individual sheet sections, depending on the size and the number of introduced punched, deform. Due to the tensile stress, the outer regions of the metal sheet or the individual sheet metal sections, with the exception of the areas where the sheet is firmly clamped, bent upwards. This leads to inaccuracies in the further processing and a higher tool wear.

Durch speziell ballig geschliffene Matrizen und den Einsatz eines aktiven Abstreifers, der das Blech nach unten gegen die Matrize drückt, kann die Situation verbessert werden, wobei jedoch speziell bei langlochartigen Werkzeugen, wo keine Balligkeit an der Matrize möglich ist, die Möglichkeiten beschränkt sind. Außerdem ist ein balliges Schleifen der Matrize nur auf speziellen Rundschleifmaschinen möglich, was die Herstellung aufwendig und kostenintensiv macht. Die Verwendung der ballig geschliffenen Matrizen ist darüber hinaus nur bis zu einem bestimmten Zerstanzungsgrad möglich.By specially crowned milled dies and the use of an active scraper, which presses the sheet down against the die, the situation can be improved, however, especially in oblong tools where no crowning on the die is possible, the possibilities are limited. In addition, a crowned grinding of the die is possible only on special cylindrical grinding machines, which makes the production expensive and expensive. The use of the crowned matrices is also possible only up to a certain degree of destruction.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Bleche nach dem Stanzen auf speziellen Richtmaschinen zu bearbeiten, um eine Ebenheit der Bleche wieder herzustellen. In diesen Richtmaschinen wird das gebogene Blech durch mehrfaches Umformen des Blechs durch eine Anordnung von mehreren Walzen spannungsfrei gemacht. Dabei wird das Blech bei der Bewegung durch die Walzen dazu veranlasst, sich immer wieder in die entgegen gesetzte Richtung zu verbiegen. Durch dieses mehrfache Verbiegen des Blechs werden die Spannungen daraus entfernt und es liegt ein ebenes, spannungsfreies Blech vor. Diese Bearbeitung ist jedoch aufwendig, da eine zusätzliche Maschine und weitere Arbeitsgänge erforderlich sind. Außerdem ist diese Bearbeitung nicht bei Blechen möglich, bei denen bereits auf der Stanzmaschine Umformungen eingebracht wurden.Furthermore, it is possible to process the sheets after punching on special straightening machines to restore flatness of the sheets. In these straightening machines, the bent sheet metal is made tension-free by multiple forming of the sheet by an arrangement of several rolls. During the movement through the rollers, the sheet is caused to bend again and again in the opposite direction. By this multiple bending of the sheet, the stresses are removed and there is a flat, tension-free sheet metal. However, this processing is complicated because an additional machine and other operations are required. In addition, this processing is not possible for sheets in which conversions were already introduced on the punching machine.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für eine Stanzmaschine sowie ein Stanzwerkzeug hierfür zur Verfügung zu stellen, so dass es möglich wird, eine Verformung eines Blechs beim Stanzen zu korrigieren, um eine ebene Form des Blechs beizubehalten. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Stanzwerkzeug gemäß Anspruch 8 gelöst. Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.It is an object of the invention to provide a method for a punching machine and a punching tool therefor, so that it becomes possible to correct a deformation of a sheet during punching to maintain a flat shape of the sheet. The object is achieved by a method according to claim 1 and a punching tool according to claim 8. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein Aufnehmen einer Matrize und eines zu der Matrize komplementären Stempels, wobei der Stempel eine Stirnfläche und angrenzend an die Stirnfläche entlang des Rands der Stirnfläche umlaufend eine Fase mit einer vorbestimmten Fasenhöhe aufweist, ermöglicht es eine Blechebenheit beizubehalten.Receiving a die and a die complementary to the die, wherein the die has an end face and circumferentially adjacent the end face along the edge of the end face a chamfer having a predetermined chamfer height, makes it possible to maintain a sheet flatness.

Durch das Vorsehen der Fase ist der Schneidspalt zwischen dem Stempel und der Matrize beim Auftreffen des Stempels auf dem Blech größer als bei einem konventionellen Stempel, wodurch ein Einzugsradius der zu stanzenden Öffnung größer wird und zusätzlich Spannungen eingebracht werden. Bedingt durch die Fase werden beim Eindringen des Stempels in das Blech Radialkräfte in das Blech eingebracht, die geeignet sind, durch die zusätzlichen Spannungen, insbesondere in Lochblechen mit einem hohen Zerstanzungsgrad, die Spannungen in dem Blech auszugleichen.By providing the chamfer of the cutting gap between the punch and the die upon impact of the punch on the plate is greater than in a conventional punch, whereby a Einzugsradius the punched opening is larger and additional voltages are introduced. Due to the chamfer radial forces are introduced into the sheet when penetrating the punch in the sheet, which are adapted to compensate for the stresses in the sheet by the additional stresses, especially in perforated plates with a high degree of destruction.

Der Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.The invention will be described by means of an embodiment with reference to the figures.

Insbesondere zeigen

Fig. 1
eine Stanzmaschine die mit einem erfindungsgemäßen Stanzwerkzeug zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2
ein erfindungsgemäßes Stanzwerkzeug;
Fig. 3a
einen Stempel des erfindungsgemäßen Stanzwerkzeugs; und
Fig. 3b
einen vergrößerten Ausschnitt einer Seitenansicht des Stempels in Fig. 3a.
In particular, show
Fig. 1
a punching machine with a punching tool according to the invention for carrying out the method according to the invention;
Fig. 2
an inventive punching tool;
Fig. 3a
a stamp of the punching tool according to the invention; and
Fig. 3b
an enlarged section of a side view of the stamp in Fig. 3a ,

In Fig. 1 ist eine Stanzmaschine 1 mit einem erfindungsgemäßen Stanzwerkzeug dargestellt. Ein wesentlicher Bestandteil der Stanzmaschine 1 ist ein C-Rahmen 2. Der C-Rahmen 2 besteht aus einer torsionssteifen Schweißkonstruktion aus Stahl. Alternativ kann der Rahmen aber auch in einer anderen Form ausgeführt sein.In Fig. 1 a punching machine 1 is shown with a punching tool according to the invention. An essential part of the punching machine 1 is a C-frame 2. The C-frame 2 consists of a torsion-resistant welded steel construction. Alternatively, the frame can also be implemented in a different form.

Am hinteren Ende des C-Rahmens 2 ist ein Hydraulikaggregat 3 vorgesehen, mit dem ein Stößel 4 über eine Stößelsteuerung 5 hydraulisch angetrieben wird.At the rear end of the C-frame 2, a hydraulic unit 3 is provided, with which a plunger 4 is hydraulically driven via a plunger control 5.

Die Stanzmaschine weist eine Achse 6 auf, welche die Mittelachse einer unteren, ersten Werkzeugaufnahme 7 und des Stößels 4 mit einer oberen, zweiten Werkzeugaufnahme 30 bildet. Die erste Werkzeugaufnahme 7 ist auf der unteren Innenseite des C-Rahmens 2 zum Aufnehmen eines Werkzeugunterteils 17 des Stanzwerkzeugs vorgesehen. Die erste Werkzeugaufnahme 7 ist über einen nicht gezeigten Drehantrieb drehbar und in jeder beliebigen Winkellage feststellbar. Weiterhin weist die erste Werkzeugaufnahme 7 einen Antrieb 8 auf, der die erste Werkzeugaufnahme 7 entlang der Achse 6 nach oben und unten bewegt. Der Antrieb 8 kann so angesteuert werden, dass er innerhalb seines Verfahrwegs an jeder beliebigen Position anhalten kann und dann vor oder zurück fahren kann.The punching machine has an axis 6, which forms the central axis of a lower, first tool holder 7 and the plunger 4 with an upper, second tool holder 30. The first tool holder 7 is provided on the lower inside of the C-frame 2 for receiving a tool lower part 17 of the punching tool. The first tool holder 7 is rotatable about a rotary drive, not shown, and lockable in any angular position. Furthermore, the first tool holder 7 has a drive 8, which moves the first tool holder 7 along the axis 6 up and down. The drive 8 can be controlled so that it can stop at any position within its travel path and then drive backwards or forwards.

Der Stößel 4 ist auf der oberen Innenseite des C-Rahmens 2 vorgesehen. Der Stößel 4 mit der zweiten Werkzeugaufnahme 30 nimmt ein Werkzeugoberteil 16 des Stanzwerkzeugs formschlüssig und spielfrei auf. Der Stößel 4 ist ebenfalls drehbar und kann ebenfalls in jeder beliebigen Winkellage festgestellt werden. Dafür ist ein zweiter, nicht gezeigter, Drehantrieb vorhanden. Auch der Stößel 4 kann, angesteuert durch die Stößelsteuerung 5, an jeder beliebigen Position innerhalb seines Hubwegs entlang der Achse 6 angehalten werden, und anschließend nach oben oder nach unten weiter bewegt werden.The plunger 4 is provided on the upper inside of the C-frame 2. The plunger 4 with the second tool holder 30 receives a tool upper part 16 of the punching tool positively and without play. The plunger 4 is also rotatable and can also be detected in any angular position. For a second, not shown, rotary drive is available. Also, the plunger 4, driven by the plunger control 5, at any position within its stroke along the Axis 6 are stopped, and then moved up or down further.

Sämtliche Aktoren, wie z.B. die Drehantriebe, die Stößelsteuerung 5 und der Antrieb 8 der erste Werkzeugaufnahme 7 werden von einer nicht gezeigten Maschinensteuerungsvorrichtung angesteuert, die in einem separaten Schaltschrank (nicht gezeigt) vorgesehen ist. Weiterhin werden auch sämtliche Antriebe zur Bewegung einer zu bearbeitenden Blechplatte 15 und Aktuatoren für Sonderfunktionen durch die Maschinensteuerungsvorrichtung gesteuert. Die Steuerungsvorrichtung weist als Ein- und Ausgabemittel eine Tastatur und einen Monitor auf. Die Steuerungsfunktionen werden von Mikrocontrollern ausgeführt. Bearbeitungsprogramme und Betriebsparameter sind in einem Speicherbereich der Steuerungsvorrichtung abgespeichert.All actuators, such as the rotary actuators, the plunger control 5 and the drive 8 of the first tool holder 7 are driven by a machine control device, not shown, which is provided in a separate control cabinet (not shown). Furthermore, all drives for moving a metal plate 15 to be processed and actuators for special functions are controlled by the machine control device. The control device has as input and output means a keyboard and a monitor. The control functions are performed by microcontrollers. Processing programs and operating parameters are stored in a memory area of the control device.

Auf der unteren Innenseite des C-Rahmens 2 ist ein Maschinentisch 9 angeordnet, der eine Querschiene 10 mit einem Werkzeugmagazin 11 aufweist. An der Querschiene 10 sind Spannpratzen 12 zum Festhalten des Blechs 15 angeordnet. Die Spannpratzen 12 können an geeigneten Stellen auf der Querschiene befestigt werden, und können so versetzt werden, dass das Blech 15 sicher gehalten wird, aber das Blech 15 nicht an einer zu bearbeitenden Stelle gegriffen wird. In dem Werkzeugmagazin 11 sind mehrere, hier drei, Werkzeugaufnahmen 13 für mehrere, hier zwei, Stanzwerkzeuge 14 vorhanden.On the lower inside of the C-frame 2, a machine table 9 is arranged, which has a cross rail 10 with a tool magazine 11. On the cross rail 10 clamping claws 12 are arranged for holding the sheet 15. The clamping claws 12 can be fixed at suitable locations on the cross rail, and can be offset so that the sheet 15 is held securely, but the sheet 15 is not gripped at a location to be machined. In the tool magazine 11 more, here three, tool holders 13 for several, here two, punching tools 14 are present.

Im Betrieb fährt der Maschinentisch 9 zum Stanzen gemeinsam mit der Querschiene 10, an der die Spannpratzen 12 befestigt sind, mit denen das Blech 15 gehalten wird, in einer Y-Richtung in eine programmierte Position, und die Querschiene 10 fährt in X-Richtung in die programmierte Position, wobei das Blech 15 über den Maschinentisch 9 gleitet. Dann wird von dem Stößel 4 ein Stanzhub durchgeführt. Im Anschluss daran wird nach dem selben Prinzip die nächste Stanzposition angefahren.In operation, the machine table 9 drives to punch together with the cross rail 10, on which the clamps 12 are fixed, with which the plate 15 is held, in a Y-direction in a programmed position, and the cross rail 10 moves in the X direction in the programmed position, wherein the plate 15 slides over the machine table 9. Then, from the plunger 4 a Punching stroke performed. Following this, the next punching position is approached according to the same principle.

In Fig. 2 ist ein Stanzwerkzeug 14 gezeigt, dass als Werkzeugunterteil eine Matrize 17 und das Werkzeugoberteil 16 aufweist. Das Werkzeugoberteil 16 weist einen Schaft 18 auf, der so geformt ist, dass er formschlüssig und spielfrei in die zweite Werkzeugaufnahme 30 aufgenommen werden kann. An dem dem Schaft 18 gegenüberliegenden Ende des Werkzeugoberteils 16 weist das Werkzeugoberteil 16 einen Stempel 19 auf.In Fig. 2 a punching tool 14 is shown, that has a die 17 and the upper die 16 as a tool lower part. The upper tool part 16 has a shank 18 which is shaped so that it can be received in the second tool holder 30 in a form-fitting and clearance-free manner. At the end of the tool upper part 16 opposite the shaft 18, the upper tool part 16 has a punch 19.

Die Matrize 17 ist so geformt, dass sie in die untere, erste Werkzeugaufnahme 7 formschlüssig und spielfrei aufgenommen werden kann. Die Matrize 17 weist eine Öffnung 20 auf, die so gestaltet ist, dass eine gewünschte Ausstanzung aus dem Blech 15 ausgestanzt werden kann. Die Öffnung 20 ist komplementär zu dem Stempel 19.The die 17 is shaped so that it can be received positively and without play in the lower, first tool holder 7. The die 17 has an opening 20 which is designed so that a desired punched out of the sheet 15 can be punched out. The opening 20 is complementary to the stamp 19th

Das Werkzeugoberteil 16 und die Matrize 17 weisen eine gemeinsame Achse 29 auf.The upper tool part 16 and the die 17 have a common axis 29.

Zwischen dem Stempel 19 und der Öffnung 20 ist radial umlaufend ein Spalt von wenigen Zehntel Millimetern vorgesehen, der als Schneidspalt bezeichnet wird.Between the punch 19 and the opening 20, a gap of a few tenths of a millimeter is provided radially circumferentially, which is referred to as a cutting gap.

In einer alternativen Ausführungsform kann das Werkzeugoberteil 16 in der unteren, ersten Werkzeugaufnahme 7 aufgenommen sein, und die Matrize 17 in der oberen, zweiten Werkzeugaufnahme 30 aufgenommen sein.In an alternative embodiment, the upper tool part 16 may be received in the lower, first tool holder 7, and the die 17 may be received in the upper, second tool holder 30.

Fig. 3a zeigt eine perspektivische Ansicht des Werkzeugoberteils 16, und Fig. 3b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Stempels 19 aus der Blickrichtung A gesehen. An einem dem Schaft 18 gegenüberliegenden Ende weist das Werkzeugoberteil 16 eine Stirnfläche 21 auf. Angrenzend an die Stirnfläche 21 ist entlang eines Rands 28 der Fläche umlaufend eine Fase 22 vorgesehen. Anschließend an die Fase 22 weist der Stempel 19 eine Seitenfläche 23 auf. Zwischen der Seitenfläche 23 und der Fase 22 wird ein Fasenwinkel α gebildet. Der Abstand zwischen der Stirnfläche 21 und einer Kante 24, die den Übergang zwischen der Fase 22 und der Seitenfläche 23 bildet, definiert eine Fasenhöhe H. Anschließend an den Stempel 19 in Richtung zu dem Schaft 18 ist ein Bund vorgesehen, wobei zwischen dem Stempel 19 und dem Bund 26 ein Übergang 25 gebildet ist, der einen Radius aufweist. Der Bund 26 weist einen Einstich 27 auf. Die Gestaltung des Bunds 26 ist so gewählt, dass das Werkzeugoberteil 16, je nach Ausführungsform, in die erste Werkzeugaufnahme 7 oder die zweite Werkzeugaufnahme 30 aufgenommen werden kann. Fig. 3a shows a perspective view of the tool upper part 16, and Fig. 3b shows an enlarged section of the punch 19 seen from the direction of view A. At a shaft 18 opposite At the end, the upper tool part 16 has an end face 21. Adjacent to the end face 21, a chamfer 22 is circumferentially provided along an edge 28 of the surface. Subsequent to the chamfer 22, the punch 19 has a side surface 23. Between the side surface 23 and the chamfer 22, a chamfer angle α is formed. The distance between the end face 21 and an edge 24, which forms the transition between the chamfer 22 and the side surface 23 defines a chamfer height H. Subsequently to the punch 19 in the direction of the shaft 18, a collar is provided, wherein between the punch 19th and the collar 26, a transition 25 is formed, which has a radius. The collar 26 has a recess 27. The design of the collar 26 is selected so that the tool upper part 16, depending on the embodiment, can be received in the first tool holder 7 or the second tool holder 30.

Auf Grund der Fase 22 ist von der Achse 29 ausgehend in der gleichen Richtung der radiale Abstand zwischen der Achse 29 und dem Rand 28 kleiner als der radiale Abstand zwischen der Achse 29 und der Seitenfläche 23. Der Abstand zwischen der Achse 29 und der Seitenfläche 23 ist umlaufend so gewählt, dass sich ein geeigneter erster Schneidspalt zwischen der Seitenfläche 23 und der Öffnung 20 der Matrize 17 (Fig. 2) ergibt. Auf Grund der Fase 22 ergibt sich an dem Ende des Stempels 19, verglichen mit dem ersten Schneidspalt, ein sich im Verlauf der Fase vergrößernder zweiter Schneidspalt zwischen der Fase 22 und der Öffnung 20.Due to the chamfer 22, starting from the axis 29 in the same direction, the radial distance between the axis 29 and the edge 28 is smaller than the radial distance between the axis 29 and the side surface 23. The distance between the axis 29 and the side surface 23rd is circumferentially chosen so that a suitable first cutting gap between the side surface 23 and the opening 20 of the die 17 (FIG. Fig. 2 ). Due to the bevel 22 results at the end of the punch 19, as compared to the first cutting gap, a widening in the course of the chamfer second cutting gap between the chamfer 22 and the opening 20th

Im Betrieb wird die Matrize 17 in die erste Werkzeugaufnahme 7 aufgenommen. Das Werkzeugoberteil 16 wird in die zweite Werkzeugaufnahme 30 aufgenommen. Alternativ ist auch abhängig vom Anwendungsfall die Möglichkeit gegeben, dass die Matrize in die zweite Werkzeugaufnahme 30 und das Werkzeugoberteil 16 in die erste Werkzeugaufnahme 7 aufgenommen wird. Anschließend wird durch eine entsprechende Vorrichtung der Stanzmaschine 1 das Blech 15 zwischen den Stempel 19 und die Matrize 17 eingebracht. Das Blech 15 wird so positioniert, dass eine gewünschte Öffnung an einer vorgesehenen Stelle in das Blech 15 eingebracht werden kann. Anschließend fährt das Werkzeugoberteil 16 nach unten, und die gewünschte Öffnung in dem Blech 15 wird hergestellt.In operation, the die 17 is received in the first tool holder 7. The upper tool part 16 is received in the second tool holder 30. Alternatively, depending on the application, there is the possibility that the die in the second tool holder 30 and the upper die 16 in the first tool holder 7 is received. Subsequently, the plate 15 is inserted between the punch 19 and the die 17 by a corresponding device of the punching machine 1. The sheet metal 15 is positioned so that a desired opening can be introduced at a designated location in the sheet 15. Subsequently, the tool upper part 16 moves down, and the desired opening in the plate 15 is produced.

Wie oben beschrieben, entstehen durch die eingebrachten Spannungen Verformungen des Blechs 15.As described above, deformations of the sheet 15 occur due to the introduced stresses.

Durch den gegenüber dem ersten Schneidspalt vergrößerten zweiten Schneidspalt zwischen dem Stempel 19 und der Matrize 17 wird bei einem Eindrücken des Blechs 15 durch die Stirnfläche 21 ein Einzugsradius des Blechs entlang der auszustanzenden Öffnung größer. Während des Eindringens des Stempels 19 in das Blech 15 wird das Blech 15 durch den Rand 28 geschnitten und dann getrennt und bedingt durch die Fase 22 mit dem Fasenwinkel α werden gleichzeitig Radialkräfte in das Blech 15 eingebracht. Durch die Radialkräfte entstehen Druckspannungen in der Umgebung der auszustanzenden Öffnung. Dadurch wird eine bessere Spannungsverteilung im Blech erzeugt. Durch das Ausgleichen der Spannungen im Blech werden nahezu ebene Bleche mit gestanzten Öffnungen hergestellt. Während des Stanzens wird also quasi ein Richtverfahren durchgeführt.As a result of the second cutting gap between the punch 19 and the die 17, which is larger than the first cutting gap, when the sheet 15 is pressed in through the end face 21, a catchment radius of the sheet along the opening to be punched out becomes larger. During the penetration of the punch 19 in the plate 15, the sheet 15 is cut by the edge 28 and then separated and due to the chamfer 22 with the chamfer angle α radial forces are simultaneously introduced into the plate 15. The radial forces cause compressive stresses in the vicinity of the opening to be punched out. This creates a better stress distribution in the sheet. By balancing the stresses in the sheet metal almost flat sheets are produced with punched openings. During the punching, so to speak, a straightening process is performed.

Die Größe der eingebrachten Radialkräfte kann durch eine Anpassung des Stempels 19 verändert werden. Je größer der Fasenwinkel α ist, desto mehr Radialkräfte werden eingebracht. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Fasenwinkel α 30°. Gute Ergebnisse hinsichtlich der Blechebenheit werden auch bei dem Fasenwinkel α in einem Bereich von 15° bis 45° erzielt. Günstiger ist alternativ ein Stanzwerkzeug 14, bei dem der Fasenwinkel α zwischen 25° und 35° beträgt.The size of the introduced radial forces can be changed by an adaptation of the punch 19. The larger the chamfer angle α is, the more radial forces are introduced. In the present embodiment, the chamfer angle α is 30 °. Good results in terms of sheet flatness are also achieved at the chamfer angle α in a range of 15 ° to 45 °. better Alternatively, a punching tool 14, wherein the chamfer angle α is between 25 ° and 35 °.

Ein weiterer Parameter, der in das Bearbeitungsergebnis einfließt ist die Fasenhöhe H. Die Fasenhöhe H ergibt sich aus dem Fasenwinkel α und dem Abstand zwischen der Achse 29 und dem Rand 28. Der Fasenwinkel α ist umlaufend konstant. Die Fasenhöhe wird festgelegt, wobei die Festlegung der Fasenhöhe H in Abhängigkeit von verschiedenen Bearbeitungsparametern erfolgt. Die Parameter sind die Zugfestigkeit des Blechs 15, die Blechdicke und die Form der Stirnfläche 21 bzw. die Kontur des Rands 28, also die Form der Ausstanzung. Die Fasenhöhe H wird tendenziell bei steigender Blechdicke größer festgelegt. In der Regel ist es bei einer erhöhten Zugfestigkeit des Werkstoffs des Blechs 15 erforderlich, dass eine größere Fasenhöhe H gewählt wird. Bezüglich der Form der Stirnfläche 21 wird die Fasenhöhe H hinsichtlich einer guten Ebenheit des Blechs ermittelt.Another parameter that is included in the machining result is the chamfer height H. The chamfer height H results from the chamfer angle α and the distance between the axis 29 and the edge 28. The chamfer angle α is circumferentially constant. The chamfer height is determined, whereby the determination of the chamfer height H takes place as a function of different processing parameters. The parameters are the tensile strength of the sheet 15, the sheet thickness and the shape of the end face 21 and the contour of the edge 28, so the shape of the punched. The chamfer height H tends to be set larger with increasing sheet thickness. In general, it is necessary for an increased tensile strength of the material of the sheet 15 that a larger chamfer height H is selected. With regard to the shape of the end face 21, the chamfer height H is determined with regard to a good planarity of the sheet.

In einer alternativen Ausführungsform wird zusätzlich zu der Verwendung des Stempels 19 mit der Fase 22 die erste Werkzeugaufnahme 7, in der die Matrize 17 aufgenommen ist, nach oben gefahren, wodurch das Blech 15 durch die Matrize 17 nach oben gebogen wird, und dadurch plastisch verformt wird. In einer alternativen Ausführungsform wird das Blech gegen einen Abstreifer gedrückt, der sowohl steife äußere als auch elastische innere Bereiche aufweist. In dem elastischen Bereich des Abstreifers wird das Blech 15 dann nach oben gebogen und plastisch verformt.In an alternative embodiment, in addition to the use of the punch 19 with the chamfer 22, the first tool holder 7, in which the die 17 is received, driven upward, whereby the plate 15 is bent by the die 17 upwards, and thereby plastically deformed becomes. In an alternative embodiment, the sheet is pressed against a wiper having both rigid outer and elastic inner portions. In the elastic region of the scraper, the plate 15 is then bent upwards and plastically deformed.

Ein Zerstanzungsgrad gibt ein Verhältnis zwischen der Fläche von ausgestanzten Öffnungen und der Fläche des verbleibenden Materials des Blechs 15 in einem bestimmten Bereich an. Je mehr Öffnungen ausgestanzt sind, oder je größer die Öffnungen sind, umso größer ist in einem bestimmten Bereich des Blechs der Zerstanzungsgrad.A degree of destruction indicates a ratio between the area of punched-out openings and the area of the remaining material of the sheet 15 in a certain area. The more openings are punched out, or the larger the openings, the more greater is the degree of destruction in a certain area of the sheet.

Je größer der Zerstanzungsgrad ist, umso weiter muss die Matrize 17 ausgefahren werden, d.h. die Länge des Wegs, um den die Matrize ausgefahren wird, wird größer, um eine Ebenheit des Blechs 15 zu verbessern.The greater the degree of destruction, the farther the die 17 must be extended, i. the length of the path, by which the die is extended, becomes larger in order to improve a flatness of the sheet 15.

Auch die Form der Stirnfläche 21 hat einen Einfluss auf den Weg, um den die Matrize 17 ausgefahren werden muss. Der Weg wird in Abhängigkeit der Form der Stirnfläche 21 ermittelt.The shape of the end face 21 also has an influence on the way by which the die 17 has to be extended. The path is determined as a function of the shape of the end face 21.

Durch diese Maßnahmen kann die Blechebenheit auch bei Zerstanzungsgraden von ca. 40% bis 50% beibehalten werden, was mit herkömmlichen Stanzverfahren alleine nicht möglich ist.By these measures, the flatness of the sheet can be maintained even at degrees of destruction of about 40% to 50%, which is not possible with conventional punching alone.

Claims (10)

Verfahren zum Stanzen und Richten von Blechen (15) auf einer Stanzmaschine (1), wobei das Verfahren folgende Schritte enthält: - Aufnehmen einer Matrize (17) in eine erste Werkzeugaufnahme (7) der Stanzmaschine (1); - Aufnehmen eines Werkzeugoberteils (16) mit einem zu der Matrize (17) komplementären Stempel (19) in eine zweite Werkzeugaufnahme (30) der Stanzmaschine (1), wobei der Stempel (19) an einem einem aufgenommenen Ende des Werkzeugoberteils (16) gegenüberliegenden Ende eine Stirnfläche (21) mit einem Rand (28) aufweist, und angrenzend an die Stirnfläche (21) entlang des Rands (28) umlaufend eine Fase (22) mit einer vorbestimmten Fasenhöhe (H), die festgelegt ist, die Blechebenheit beizubehalten, vorhanden ist; - Einbringen eines zu stanzenden Blechs (15) zwischen den Stempel (19) und die Matrize (17); - Durchführen des Stanzvorgangs, - wobei in einer ersten Phase des Stanzvorgangs die Stirnfläche (21) eine Oberfläche des Blechs (15) eindrückt, so dass ein Einzugsradius entsteht, und - in einer zweiten Phase des Stanzvorgangs der Rand (28) der Stirnfläche (21) das Blech (15) schneidet und gleichzeitig die Fase (22) radiale Kräfte in das Blech (15) einbringt. Method for punching and straightening metal sheets (15) on a punching machine (1), the method comprising the following steps: - Receiving a die (17) in a first tool holder (7) of the punching machine (1); - Receiving a tool shell (16) with a to the die (17) complementary punch (19) in a second tool holder (30) of the punching machine (1), wherein the punch (19) at a received end of the upper tool part (16) opposite End having an end face (21) with a rim (28) and circumferentially adjacent the end face (21) along the rim (28) a chamfer (22) having a predetermined chamfer height (H) and fixed to maintain the chopper flatness; is available; - Inserting a sheet to be punched (15) between the punch (19) and the die (17); - performing the punching process, - Wherein in a first phase of the punching operation, the end face (21) presses in a surface of the sheet (15), so that a Einzugsradius arises, and - In a second phase of the punching process, the edge (28) of the end face (21) intersects the sheet (15) and at the same time the chamfer (22) introduces radial forces in the sheet (15). Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin den folgenden Schritt enthält: - Ausfahren der ersten Werkzeugaufnahme (7), so dass das Blech (15) durch die Matrize (17) nach oben gebogen und dadurch plastisch verformt wird. The method of claim 1, wherein the method further comprises the step of: - Extending the first tool holder (7), so that the sheet (15) is bent by the die (17) upwards and thereby plastically deformed. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die erste Werkzeugaufnahme (7) um einen vorbestimmten Weg ausgefahren wird, und eine Länge des Wegs abhängig von einem Zerstanzungsgrad festgelegt wird, und die Länge des Wegs umso größer ist, je höher der Zerstanzungsgrad ist.The method according to claim 2, wherein the first tool holder (7) is extended by a predetermined distance, and a length of the path is determined depending on a degree of destruction, and the higher the degree of destruction, the greater the length of the path. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Länge des Wegs in Abhängigkeit von der Form der Stirnfläche (21) des Stempels (19) ermittelt wird.Method according to claim 2 or 3, wherein the length of the path is determined as a function of the shape of the end face (21) of the punch (19). Stanzwerkzeug (14) mit einer Matrize (17) und einem Werkzeugoberteil (16) mit einem Stempel (19), wobei die Matrize (17) eine Öffnung (20) aufweist, in die der Stempel (19) eintauchen kann, und das Werkzeugoberteil (16) ein Ende mit einem Schaft (18) aufweist, an dem das Werkzeugoberteil (16) aufgenommen wird, und der Stempel (19), dem aufgenommenen Ende des Werkzeugoberteils (16) gegenüberliegend, eine Stirnfläche (21) mit einem Rand (28) und umlaufend eine Fase (22) mit einer Fasenhöhe (H) und einem Fasenwinkel (α) in einem Bereich von 15° bis 45° aufweist.Punching tool (14) with a die (17) and a tool upper part (16) with a punch (19), wherein the die (17) has an opening (20) into which the punch (19) can dip, and the upper die ( 16) has an end with a shank (18), on which the tool upper part (16) is received, and the punch (19), opposite the received end of the tool shroud (16), an end face (21) with a rim (28). and circumferentially a chamfer (22) having a chamfer height (H) and a chamfer angle (α) in a range of 15 ° to 45 °. Stanzwerkzeug (14) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasenwinkel (α) in einem Bereich von 25° bis 35° liegt.Punching tool (14) according to claim 5, characterized in that the chamfer angle (α) is in a range of 25 ° to 35 °. Stanzwerkzeug (14) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasenwinkel (α) 30° beträgt.Punching tool (14) according to claim 6, characterized in that the chamfer angle (α) is 30 °. Stanzwerkzeug (14) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Fasenhöhe (H) in Abhängigkeit von einer Blechdicke festgelegt ist, und die Fasenhöhe (H) umso größer ist, je größer die Blechdicke ist.Punching tool (14) according to one of claims 5 to 7, wherein the chamfer height (H) is determined in dependence on a sheet thickness, and the bevel height (H) is greater, the larger the sheet thickness. Stanzwerkzeug (14) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Fasenhöhe (H) in Abhängigkeit von einer Zugfestigkeit des Blechs (15) festgelegt ist, und die Fasenhöhe (H) umso größer ist, je höher die Zugfestigkeit des Blechs (15) ist.Punching tool (14) according to one of claims 5 to 8, wherein the chamfer height (H) is determined depending on a tensile strength of the sheet (15), and the bevel height (H) is greater, the higher the tensile strength of the sheet (15) is. Stanzwerkzeug (14) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Fasenhöhe (H) in Abhängigkeit von einer Form der Stirnfläche (21) des Stempels (19) ermittelt ist.Punching tool (14) according to one of claims 5 to 9, wherein the chamfer height (H) is determined in dependence on a shape of the end face (21) of the punch (19).
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