Verständnis des Herstellungsprozesses von Matrizen, Stempeln und Klingen für Stanz- und Schermaschinen

Während der kurzen Reise eines Stanzwerkzeugs schlägt es auf ein Blechwerkstück auf, durchdringt es oder drückt es ein und zieht sich dann zurück, so dass es mit seinem nächsten Schlag übereinstimmt. Der gesamte Vorgang ist in weniger als einer Sekunde abgeschlossen. Bei Matrizen fügt eine komplexere Werkzeuggeometrie der Schlagzone eine Form hinzu. Die Funktionen des Klingenwerkzeugs sind ziemlich selbsterklärend. Ein Schermechanismus, zwei in der Mitte gelenkige Klingen, schneiden gerade Linien durch Bleche.

Verständnis entgegengesetzter Werkzeugkräfte

Nichts davon ist neu. Stanz-, Stanz-, Form- und Schneidwerkzeuge durchlaufen eine Sequenz und kehren dann zu Punkt eins in dieser Mehrpunktsequenz zurück, damit sich ein Werkzeugvorgang wiederholen kann. Wie bereits in früheren Artikeln erwähnt, ist diese Reise nicht frei von Zwischenfällen. Es sind mindestens zwei Kräfte im Spiel, die Werkzeugstressoren auslösen, sobald ein Kontakt zwischen einem Werkstück und der Vorderkante eines Stempels, einer Matrize oder einer Scherklinge hergestellt wird. Das erste Auslöseereignis wird durch den Aufprall verursacht, durch die Druckenergien, die hochfahren, wenn ein Werkzeug auftrifft. Nachdem die Phase des Stanzlochs und des Butzenauswurfs oder der Metallumformungs- und Schneidvorgang begonnen hat, müssen Materialzugfestigkeiten überwunden werden. Mit anderen Worten, diese Werkzeuge „kratzen“ während ihrer Schläge durch die Flanken des Blechs.

Einstellen der Hübe der Stanz- und Schermaschine

Es spielen also zwei deutlich unterschiedliche Schlagwiderstandsfaktoren eine Rolle. Für den Kontaktwiderstand wird diesem anfänglichen Druckstressor durch die Verwendung geschärfter Kanten entgegengewirkt. Diese beißenden, schneidenden, materialdurchdringenden Extremitäten stanzen oder formen, scheren oder kombinieren zwei dieser Herstellungsprozesse. Um diese scharfe Druckkante beizubehalten und den Widerstand der mikrokristallinen Struktur eines Blechteils zu überwinden, beziehen Werkzeuganbieter natürlich superdichte Karbide, die weitaus stärker sind als die Materialien, für die sie entwickelt wurden. Darüber hinaus können Hartmetalllegierungen Reibungsenergien, wie sie durch die Zugfestigkeit eines Werkstücks verursacht werden, abschütteln. Die Tiefen- und Flankenkörnung des Blechs kann Hitze und Flankenreibung erzeugen, aber die Werkzeuglegierung hält den ganzen Weg hindurch und zurück bis zur Rückzugsphase fest.

Durch das Verständnis dieser widersprüchlichen Kräfte gewinnen Werkzeughersteller einen Einblick in die verschiedenen Stressoren, die an ihren Werkzeugen reißen. So formulieren sie hubmaximierende Lösungen, wie zum Beispiel rückverjüngende Stempelprofile und reibungsfreie Matrizenflanken. Bei Schergeräten sind immer saubere, gerade Kanten wünschenswert. Da das Werkzeug jedoch lange Schnitte ausführt, sind die beiden oben genannten Kräfte umso schwieriger auszugleichen. Zum einen spielt die Plastizität des Metalls eine Rolle, wobei sich die Schnittzone aufgrund von Scherbeanspruchung verbiegt. Wirklich, wenn ein sauberer Schereinschnitt parallel zu einem Stanz- oder Formgebungsvorgang mit hoher Toleranz erfolgen soll, müssen Fertigungsfachleute die Kräfte verstehen, die Werkzeughüben entgegenwirken.