EP2532452B1 - Verfahren zum Stanzen und Richten von Blechen - Google Patents

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EP2532452B1
EP2532452B1 EP11169497.2A EP11169497A EP2532452B1 EP 2532452 B1 EP2532452 B1 EP 2532452B1 EP 11169497 A EP11169497 A EP 11169497A EP 2532452 B1 EP2532452 B1 EP 2532452B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
punching
sheet
die
sheet metal
face
Prior art date
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Active
Application number
EP11169497.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2532452A1 (de
Inventor
Alexander Tatarczyk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority to EP11169497.2A priority Critical patent/EP2532452B1/de
Priority to CN201210185082.2A priority patent/CN102814382B/zh
Priority to JP2012131724A priority patent/JP5968091B2/ja
Priority to US13/493,506 priority patent/US9266163B2/en
Publication of EP2532452A1 publication Critical patent/EP2532452A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2532452B1 publication Critical patent/EP2532452B1/de
Active legal-status Critical Current
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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.
  • document JP 59 174233 A shows a method for producing a conical shape in a punched hole.
  • the punching tool has a conical section.
  • the tapered portion is pressed into a hole punched in advance in the same operation to transfer the shape of the tapered portion to an inner surface of the hole.
  • 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. 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 first tool holder 7, in which the die 17 is received moved upwards, whereby the plate 15 is bent by the die 17 upwards, and thereby plastically deformed.
  • 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)

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.
  • 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.
  • Dokument JP 59 174233 A zeigt ein Verfahren zum Erzeugen einer Kegelform in einem ausgestanzten Loch. Das Stanzwerkzeug weist hierzu einen kegelförmigen Abschnitt auf. Der kegelförmige Abschnitt wird in ein in demselben Arbeitsgang zuvor gestanztes Loch gedrückt, um die Form des kegelförmigen Abschnitts auf eine innere Fläche des Lochs zu übertragen.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für eine Stanzmaschine 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 gelöst. Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • 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.
  • 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.
  • Der Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
  • 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 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.
  • Am hinteren Ende des C-Rahmens 2 ist ein Hydraulikaggregat 3 vorgesehen, mit dem ein Stößel 4 über eine Stößelsteuerung 5 hydraulisch angetrieben wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 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.
  • 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.
  • Das Werkzeugoberteil 16 und die Matrize 17 weisen eine gemeinsame Achse 29 auf.
  • Zwischen dem Stempel 19 und der Öffnung 20 ist radial umlaufend ein Spalt von wenigen Zehntel Millimetern vorgesehen, der als Schneidspalt bezeichnet wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wie oben beschrieben, entstehen durch die eingebrachten Spannungen Verformungen des Blechs 15.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Erfindungsgemäß 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Durch diese Maßnahmen kann die Blechebenheit auch bei Zerstanzungsgraden von ca. 40% bis 50% beibehalten werden, was mit herkömmlichen Stanzverfahren alleine nicht möglich ist.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Stanzen und Richten von Blechen (15), nämlich zum Korrigieren einer Verformung von Blechen, um eine ebene Form der Bleche beizubehalten, 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), festgelegt ist, die Blechebenheit beizubehalten, und mit einem Fasenwinkel (α) in einem Bereich von 15° bis 45°, 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, so dass die Blechebenheit beibehalten wird;
    - Ausfahren der ersten Werkzeugaufnahme (7), so dass das Blech (15) durch die Matrize (17) nach oben gebogen und dadurch plastisch verformt wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, 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.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Länge des Wegs in Abhängigkeit von der Form der Stirnfläche (21) des Stempels (19) ermittelt wird.
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