Transcript Scherschneiden Der Schneidvorgang Dimensionierung der Stempel und Durchbrüche

Projekt Werkzeugbau 05
Scherschneiden
Der Schneidvorgang
Dimensionierung der Stempel und
Durchbrüche
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Der Schneidvorgang
Es gilt innerhalb des Fertigungsverfahrens Scherschneiden zunächst
folgende Fälle zu unterscheiden:
Schneiden mit zum Beispiel Platten- oder Säulen geführten Werkzeugen
im Folge- oder Gesamtschnitt.
Schneiden mit Feinschneidwerkzeugen mit Fixierung des Werkstoffes
durch ein Pressplatte meistens im Gesamtschnitt.
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Der Schneidvorgang
Ablauf des Schneidvorgangs:
Bei einfachen Schneidwerkzeugen läuft der Schneidvorgang in insgesamt sechs
Stufen ab:
1. Stufe
Elastische Verformung
2. Stufe
Plastische Verformung
3. Stufe
Abscherung
4. Stufe
Bruch
5. Stufe
Glätten der Schnittflächen
6. Stufe
Rückfederung
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Der Schneidvorgang
Elastische Verformung:
Durch den niedergehenden Stempel wird der Werkstoff gegen die Schneidplatte
gepresst und dabei elastisch verformt.
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Der Schneidvorgang
Plastische Verformung:
Beim weiteren Absenken der Stempel wird der Werkstoff über seine Streckgrenze
hinaus beansprucht, so dass eine bleibende Verformung eintritt. Die Oberseite des
Werkstoffes wird von außen nach innen zur Schneide des Stempels gezogen,
dadurch entstehen am Schnittteil Einziehrundungen.
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Der Schneidvorgang
Abscherung:
Bei der weiteren Absenkung des Stempels wird die Scherfestigkeit des
Werkstoffes überschritten. An den Schneidkanten von Stempel und
Schneidplatte wird der Werkstoff abgeschert und bildet Schnittflächen.
Im weiteren Verlauf entstehen von diesen Schnittflächen aus aufeinander
zulaufende Risse
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Der Schneidvorgang
Bruch:
Der Festigkeit des Restquerschnittes ist jetzt so gering, dass sich beim weiteren
Absenken die Risse aufeinander zulaufen, und der Werkstoff schließlich bricht. Die
hierbei entstehende Bruchfläche verläuft schräg zur Schnittteiloberfläche.
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Der Schneidvorgang
Glätten der Schnittfläche:
Nach dem Trennen wird der zurückgehende Stempel stark an den Seitenflächen
beansprucht. Durch die Rückverformungskräfte Fe wird der Stempel eingeklemmt,
hierdurch wird eine weitere Glättung der Schnittflächen erreicht. Der Streifen wird
von der Führungsplatte bzw. dem Abstreifer vom Stempel gelöst.
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Der Schneidvorgang
Rückfederung:
In dieser letzten Stufe des Schneidvorgangs führt die Rückfederungskraft Fe zum
Zurückfedern des Werkstoffes. Dies hat zur Folge, dass Lochungen etwas kleiner
und Ausschnitte etwas größer als der Stempel bzw. der Schneidplattendurchbruch
ausfallen. Diese Rückfederung bedingt die Anordnung des Schneidspaltes.
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Der Schneidvorgang beim Feinschneiden
Feinschneidewerkzeuge:
Mit Feinschneidewerkzeugen erhält man in einem Arbeitsgang maßgenaue
plangerichtete Werkstücke deren Kanten glatt, glänzend und rechtwinklig sind.
Zur Verwendung von Feinschneidewerkzeugen sind dreifach wirkende Pressen
notwendig.
Der Schnittverlauf gliedert sich in folgende Schritte.
1. Streifenvorschub
2. Streifen mit Pressplatte spannen, die Ringzacke dringt in den
Werkstoff ein
3. Ausschneiden unter Gegendruck
4. Gegenhalterdruck abschalten, Stempel anheben
5. Streifen vom Stempel abstreifen, und vorschieben.
6. Schnittteil ausstoßen und entfernen.
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Der Schneidvorgang beim Feinschneiden
Beispiel eines Feinschneidewerkzeuges:
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Der Schneidvorgang beim Feinschneiden
Streifenvorschub:
Der Werkstoff wird in Streifenform zum Beispiel mit einem Bandvorschub in das
Werkzeug eingebracht.
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Der Schneidvorgang beim Feinschneiden
Streifen mit Pressplatte spannen:
Vor dem eigentlichen Schneiden wird die Pressplatte mit der Ringzacke auf den
Werkstoff des Abfallgitters abgesenkt. Dadurch wird der zu trennende Werkstoff
allseitig eingeschlossen und der hierbei entstehende hohe Druck wirkt der
Zugspannung beim Schneiden entgegen.
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Der Schneidvorgang beim Feinschneiden
Ausschneiden unter Gegendruck:
Unter Gegendruck des Pressenstößels im Tisch wird das Werkstück
ausgeschnitten.
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Der Schneidvorgang beim Feinschneiden
Gegenhalterdruck abschalten und Stempel anheben:
Der Gegendruck wurde abgeschaltet, Stempel und Pressplatte fahren hoch, der
Streifen bleibt am Stempel hängen.
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Der Schneidvorgang beim Feinschneiden
Streifen vom Stempel abstreifen und vorschieben:
Durch Zurückziehen des Stempels löst sich der Streifen und kann
vorgeschoben werden.
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Der Schneidvorgang beim Feinschneiden
Schnittteil ausstoßen und entfernen:
Durch Ausfahren des Gegenhalters wird das Schnittteil ausgestoßen und zum
Beispiel mit Druckluft entfernt. Der Streifenvorschub dauert an.
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Der Schneidvorgang beim Feinschneiden
Wirkung der Ringzacke:
Durch die eingepresste Ringzacke entsteht eine Druckzone in Richtung des
Stempels und der Schneidplattenkante. Diese Werkstoffverdrängung verhindert
ein Abfließen mit Bildung einer Bruchzone. Werkstoffe zum Feinschneiden
müssen daher gut kaltverformbar sein.
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Dimensionierung von Schneidwerkzeugen
An dieser Stelle soll die Dimensionierung von Durchbrüchen in der Schneidplatte
und Schneidstempeln erörtert werden. Plattenabmaße und ähnliches werden an
dieser Stelle nicht behandelt.
Der Schneidspalt wird von folgenden Rahmenbedingungen bestimmt:
Festigkeitseigenschaften des zu bearbeitenden Werkstoffes
Dicke des zu schneidenden Materials
Werkzeugaufbau
Qualitätsanforderungen am die Schnittfläche
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Dimensionierung von Schneidwerkzeugen
Der Schneidspalt in Abhängigkeit von Material und Dicke des Werkstoffes:
Mit steigender Materialstärke oder mit steigender Scherfestigkeit muss der
Schneidspalt größer werden.
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Dimensionierung von Schneidwerkzeugen
Bestimmung des Schneidspaltes:
Die Größe des Schneidspaltes ist letzten Endes eine Art Erfahrungswert, ist also
in Versuchen ermittelt worden. Diese Werte stehen in Tabellen zur Verfügung.
Unabhängig davon gibt es sogenannte werkstoffspezifische
Mindestschneidspalte. Bei Stahl bis 250N/mm² sind es beim Lochen
beispielsweise 2-3% der Materialstärke.
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Dimensionierung von Schneidwerkzeugen
Der Schneidspalt in Abhängigkeit der Anforderungen an die Schnittkante:
Werden besondere Anforderungen an die Schneidkante gestellt, so empfiehlt
sich das Feinschneiden mit seinem minimalen Schneidspalt von ca. 0,5% der
Materialstärke.
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Dimensionierung von Schneidwerkzeugen
Beurteilung des Schneidspaltes an Hand der Schnittfläche:
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Dimensionierung von Schneidwerkzeugen
Einfluss des Schneidspaltes auf Werkzeug und Werkstück:
1. Grathöhe am Werkstück
2. Oberflächengüte der Schnittflächen
3. Maßhaltigkeit
4. Schneidkraft
5. Verschleiß des Werkzeuges
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Dimensionierung von Schneidwerkzeugen
Berechnung der Stempel und Schneidplattenmaße:
Lochen:
Ausschneiden:
Der Stempel erhält das
Nennmaß. Der
Plattendurchbruch wird
um das Schneidspiel
größer.
Der Plattendurchbruch
erhält das Nennmaß.
Der Stempel wird um
das Schneidspiel
kleiner.
a= a1+2 u
a= a1- 2 u
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Dimensionierung von Schneidwerkzeugen
Berücksichtigung der Schnittteiltoleranzen:
Durch Abnutzung verändern sich die Maße des Schnittteils. Damit die Toleranz T
über einen Zeitraum eingehalten werden kann empfiehlt VDI 3368 folgendes
Vergehen:
Lochen: Bezugsgröße ist das Höchstmaß Go der Lochung.
Lochstempel
Schneidplattendurchbruch
d1 = G0 – 0,2 T
d = d1 +2 u
Ausschneiden: Bezugsgröße ist das Mindestmaß Gu des Schnittteils.
Schneidplattendurchbruch
Ausschneidestempelmaße
a = GU +0,2 T
a1= a –2 u
Bei genauen Lochungen muss die Rückfederung berücksichtigt werden, dass heißt
das Loch wird kleiner als der Lochstempel.
Um den Durchmesser dennoch einzuhalten muss der Lochstempel um das halbe
Spiel, das Quellmaß, größer gefertigt.
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Dimensionierung von Schneidwerkzeugen
Gestaltung von Schneidplattendurchbrüchen und Schneidstempeln: