Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Scherschneiden eines Werkstücks,

insbesondere einer Platine oder eines zu beschneidenden Bauteils, umfassend die Schritte: Einlegen des zu schneidenden Werkstücks in eine Schneidvorrichtung, wobei die Schneidvorrichtung eine erste Werkzeughälfte mit mindestens einem ersten Schneidmittel und eine zweite Werkzeughälfte mit mindestens einem zweiten

Schneidmittel aufweist und Schneiden des Werkstücks mittels der Schneidmittel entlang einer Schnittlinie in einem Schnittbereich. Weiter betrifft die Erfindung eine

Schneidvorrichtung zum Scherschneiden eines Werkstücks aufweisend eine erste Werkzeughälfte mit mindestens einem ersten Schneidmittel und eine zweite

Werkzeughälfte mit mindestens einem zweiten Schneidmittel.

Bei Werkstücken handelt es sich üblicherweise um Bleche oder (Blech-) Platinen oder Bauteile, die im Rahmen von Herstellungsprozessen in der Regel eine Mehrzahl an Schneidoperationen erfahren. Vor der Produktion eines Werkstücks wird entschieden, welche Maschine und welches Schneidverfahren für diese Schneidoperationen am geeignetsten sind. Zu diesen Schneidoperationen zählen beispielsweise das

Scherschneiden und das Laserschneiden. Das Ziel von Schneidprozessen ist es, möglichst hochwertige Schnittkanten zu erzeugen, die durch einen großen Glattschnittanteil, geringen oder keinen Grat, Einzug und

Ausbruch, sowie durch einen möglichst senkrechten Schnittverlauf gekennzeichnet sind.

Je nach Material und Werkzeuggestaltung können diese Anforderungen mehr oder weniger gut erfüllt werden. Tendenziell neigen beim Scherschneiden weiche und zähe Werkstoffe zu einem hohem Glattschnittanteil und geringem Ausbruch, bei einem senkrechten Schnittverlauf. Im Gegenzug müssen dafür aber höhere Werte für den Einzug und den Grat in Kauf genommen werden. Bei hochfesten und spröden Werkstoffen ist es umgekehrt. Dort finden sich relativ geringe oder keine Glattschnittanteile an der Schnittfläche und viel Bruchanteil an der gesamten Schnittfläche, der teilweise für nicht senkrechte Schnittflächen und Ausbrüche sorgen kann. Dafür treten minimale Einzüge und Grate auf. Ist der Bruch grob, wirkt er wie eine Kerbe. Dies erhöht die Kantenrissempfindlichkeit einer geschnittenen Kante.

Aufhärtungen in der Kante entstehen überwiegend bei weichen oder zähen Werkstoffen. Sie sind die Folge von massiven Versetzungsänderungen entlang und in die Tiefe der Kante.

Hinsichtlich der Prozessgrößen werden geringe Schneidspalte und geringe

Schneidkräfte angestrebt. Die Realisierung ist allerdings vor allem für offene Schnitte schwierig, da Querkräfte während des Schnitts eine Spaltaufweitung verursachen. Diese führt zwar zu geringeren Schneidkräften, sorgt aber für größere Einzüge, Grate und schräge Schnittflächen.

Als besonders schwierig erweist sich das Schneiden hochfester und spröder Werkstoffe. Aufgrund der sehr hohen Streckgrenzen der Stähle steigen die Prozesskräfte und damit die Belastung der Schneidwerkzeuge stark an. Besonders belastet sind dabei deren Schneidkanten und die daran angrenzenden Flächen (Stirn- und Mantelflächen). Die Schneidkanten werden im Laufe der Zeit stumpf und/oder brechen aus, während das Material der Stirn- und Mantelflächen durch die ständige Wechselbelastung ermüdet und in Verbindung mit einem abrasiv wirkenden Schnittwerkstoff mehr und mehr abgetragen wird.

Um diesen Effekten insbesondere bei hochfesten Stählen zu begegnen, wäre es beispielsweise denkbar, die Schneidwinkel der Messer mit Werten oberhalb von 90° zu versehen, die Geometrie der Schneidkanten zu modifizieren, Schnittschläge durch steife Werkzeuge und geeignete Dämpfer zu vermeiden, vorgeschnittene Kanten

nachzuschneiden oder das Feinschneiden einzusetzen. Beim Feinschneiden kann ein hoher Glattschnittanteil bei hoher Gratfreiheit und hoher Rechtwinkligkeit der Schnittfläche in Bezug auf die Werkstückoberfläche durch den Einsatz von Ringzacken bei kleinen Schneidspalten erreicht werden.

Zur Reduktion der Schneidenbelastung kommt auch ein Konterschneiden mit

Anschneiden, Gegenschneiden und Durchschneiden zur Herstellung von gratfreien Schnittflächen, insbesondere mit hohem Glattschnittanteil von mehr als 80 %, in Betracht, jedoch liegt die Gesamtschneidkraft beim Konterschneiden höher als beim Scherschneiden. Außerdem erfordert das Konterschneiden aufgrund benötigter

Spannungsüberlagerungen einen geschlossenen Schnitt. Ein geringer Verschleiß bei hoher Schnittkantenqualität kann damit allerdings auch nicht zufriedenstellend erreicht werden.

In der modernen Fertigung von Fahrzeugteilen werden zudem vorzugsweise hochfeste Werkstoffe, insbesondere Stähle, eingesetzt. Diese können sowohl kalt- als auch warmumgeformt sein, Zugfestigkeiten bis 1900 MPa besitzen und/oder sehr zäh sein. Insbesondere das mechanische Beschneiden dieser Werkstoffe verursacht hohe

Werkzeugbelastungen, sodass die Werkzeuge relativ schnell verschleißen. Zudem verursachen verschlissene Werkzeuge höhere Maschinenbelastungen und schlechte Schnittkantenqualitäten.

Um möglichst hohe Schnittqualitäten erzielen zu können, haben sich in der Praxis des Scherschneidens von Platinen und Bauteilen hochfester Werkstoffe Scherwinkel von unter 1° etabliert. Dies um unkontrollierte Rissverläufe im Material zu vermeiden, die dadurch entstehen, dass sich ein Riss mit fortschreitender Schneidlänge immer weiter von der Schnittstelle entfernt. Unter einem (Gesamt-) Scherwinkel eines Schneidmittels wird hierbei der Winkel zwischen den Schneidkanten des ersten Schneidmittels und des zweiten Schneidmittels verstanden. Der (Gesamt-) Scherwinkel kann sich dabei aus den einzelnen (Teil-) Scherwinkeln zusammensetzen, welche jeweils zwischen der jeweiligen Schneidkante und der Werkstückoberfläche (Horizontalen) gebildet werden. Eine Schnittlinie beschreibt den Konturverlauf des Schnittes entlang der geschnitten werden soll. Bei hochfesten Stählen wird auf ein Scherschneiden mit Scherwinkeln häufig ganz verzichtet (das heißt Scherwinkel = 0°), die Kontur also nur ausgestanzt. Das Ausstanzen wiederum liefert zwar einen sehr gut kontrollierten Schnitt, aber auch die höchsten Belastungen auf die Schneidkanten, da keine Entlastung der Schneidflächen erfolgt.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine

Vorrichtung zum Scherschneiden eines Werkstücks, insbesondere aus hochfesten Werkstoffen, anzugeben, mit denen der Verschleiß der Schneidmittel bei gleicher oder sogar verbesserter Schnittkantenqualität gesenkt wird.

Die zuvor aufgeführte Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum

Scherschneiden, insbesondere einer Platine oder eines zu beschneidenden Bauteils, umfassend die Schritte Einlegen des zu schneidenden Werkstücks in eine

Schneidvorrichtung und Schneiden des Werkstücks mittels der Schneidmittel entlang einer Schnittlinie in einem Schnittbereich, wobei die Schneidvorrichtung eine erste Werkzeughälfte mit mindestens einem ersten Schneidmittel und eine zweite

Werkzeughälfte mit mindestens einem zweiten Schneidmittel aufweist, dadurch gelöst, dass mittels des ersten Schneidmittels in dem Schnittbereich mindestens ein Riss in das Werkstück eingebracht wird und der mindestens eine Riss während des

Schneidvorgangs längs der Schnittlinie vorangetrieben wird.

Das Scherschneiden erfolgt dabei unter einem Scherwinkel > 0°. Wie bereits

beschrieben, wird unter dem (gesamten) Scherwinkel der Winkel zwischen den

Schneidkanten der ersten und zweiten Schneidmittel verstanden. Eine Schnittlinie beschreibt den Konturverlauf des Schnittes, entlang der geschnitten werden soll, insbesondere entlang der Oberfläche des Werkstücks, sodass nach dem

Schneidevorgang eine Schnittkante des Werkstücks existiert.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird insbesondere zunächst ein Anschneiden oder Anstechen des Werkstücks durch das Schneidmittel verursacht. Aber schon

nachgeringem Eindringen des jeweiligen Schneidmittels in das Werkstück bricht das Werkstück und bildet dabei einen Bruch bzw. Riss aus. Dies insbesondere schon beim Eindringen mit einer Eindringtiefe von unter 20 % oder bevorzugt unter 10 % der Blechdicke. Im Weiteren breitet sich der Bruch bzw. Riss, ausgelöst durch die jeweilige Messerkontur fortlaufend, kontrolliert und geführt im Schnittbereich entlang der Schnittlinie aus. Dabei eilt er dem jeweiligen Schneidmittel (geringfügig) entlang der Schnittlinie voraus bis die vollständige Trennung des Werkstücks entlang der

Schnittlinie erfolgt ist. Im Bereich des Schnitts ist das Werkstück anschließend durch die Schnittfläche begrenzt. Da die Schneidkanten nun nicht mehr wirklich einen Schnitt ausführen, sondern nach einem Anschneiden oder Anstechen nur noch den geführten Riss erzeugen müssen, sind die Schneidkanten nur gering mit dem Werkstück in Kontakt und daher nahezu vollständig entlastet, was zu langen Standzeiten führt. Das Verfahren kann insofern als ein Reiß-Scherschneiden bezeichnet werden.

In Abkehr von den üblichen Methoden beim Scherschneiden, die insbesondere auf eine Erhöhung des Glattschnittanteils abzielen, wurde erfindungsgemäß der Brucheffekt benutzt, der bei hochfesten Werkstoffen schon bei geringen Eindringtiefen wirkt. Die „Einstechbereiche" weisen dadurch nur sehr geringe Glattschnittanteile auf. Durch den fortlaufenden, voreilenden Bruch bzw. Riss bestehen alle weiteren Bereiche der

Schnittfläche aus Bruchanteilen. Die hohen Bruchanteile an der geschnittenen Fläche sind nicht von Nachteil. Weil sehr harte Werkstoffe immer auch feinkörnige Gefüge besitzen, entstehen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch sehr feinkörnige Bruchflächen, so dass durch die Korngrenzen keine oder nur sehr geringe

Kerbwirkungen entstehen können. Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, dass die Bruchstellen keine Randaufhärtungen, die die Rissanfälligkeit erhöhen könnten, besitzen.

Ein zusätzlicher Vorteil des Verfahrens liegt schließlich darin, dass die fortlaufenden Risse keine Schnittschläge mit entsprechenden Querkraftschwingungen verursachen. Vielmehr erzeugen die Schneidmittel beim Scherschneiden mit Brechen bzw. Reißen einen relativ gleichmäßigen Schnittkraftverlauf mit geringen Schnittkräften, der nach dem Durchtrennen kein abruptes Zurückgehen der Kraft auf Null erzeugt. Zudem vermeidet der kaum vorhandene Glattschnittanteil auch die Bildung von Graten, sodass durch das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen gratfreie Kanten erzeugt werden können. Das Verfahren ist besonders für das Schneiden von hochfesten und spröden Werkstoffen geeignet, kann aber (mit entsprechenden Modifikationen) auch für das Schneiden von weichen und zähen Werkstoffen verwendet werden.

Beispielsweise besteht das Werkstück aus Stahl, insbesondere einem hochfesten Stahl. Beispielsweise ist das Werkstück ein kalt- oder warmumgeformtes Stahlwerkstück. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Werkstücke mit Zugfestigkeiten von bis zu 1900 MPa und mehr mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden können. Bevorzugt werden insbesondere Feinbleche mit einer Dicke von 0,1 mm bis 5 mm durch das erfindungsgemäße Verfahren bearbeitet.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das erste Schneidmittel in Längsrichtung des ersten Schneidmittels mindestens einen

dreiecksförmigen Bereich, bevorzugt zwei, weiter bevorzugt drei oder mehr

dreiecksförmige Bereiche auf.

Da im Falle von mehreren (im Längsschnitt des Schneidmittels gesehen)

dreieckförmigen Bereichen das Werkstück an mehreren Stellen (gleichzeitig) getrennt wird, reduziert sich der notwendige ansonsten relativ lange Hub beim Scherschneiden mit Scherwinkeln auf eine Größe, die vorzugsweise höchstens der Werkstückdicke entspricht.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Werkstück vor dem Schneiden mit einem Werkstückhalter (Niederhalter) geklemmt. Durch die Klemmung kann ein Verrutschen des Werkstücks während des

Schneidvorgangs im Wesentlichen verhindert und die Schnittqualität weiter erhöht werden. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der durch das erste Schneidmittel mindestens eine erzeugte Riss bzw. Rissfortschritt derart kontrolliert geführt, dass der mindestens eine Riss nicht weiter als eine maximale Entfernung, die vorzugsweise etwa der Werkstückdicke entspricht, insbesondere nicht weiter als 2 mm, bevorzugt nicht weiter als 1,5 mm, besonders bevorzugt nicht weiter als 1 mm dem (jeweiligen) Kontaktort des ersten Schneidmittels mit dem Werkstück entlang der Schnittlinie vorauseilt.

In Bewegungsrichtung des ersten Schneidmittels gesehen (insbesondere senkrecht zur Werkstückoberfläche) entfernt sich der Riss in einer Ausgestaltung nicht weiter als 1 % bis 100 % , insbesondere 2 % bis 90 %, vorzugsweise 5 % bis 80 % der Werkstückdicke vom Kontaktort des ersten Schneidmittels mit dem Werkstück.

Unter dem Kontaktort wird hierbei der Bereich verstanden, an dem das Schneidmittel mit dem Werkstoff in kraftwirkendem, direkten Kontakt steht.

Mit einem derart kontrolliert geführten Riss lassen sich besonders hoch qualitative Schnittflächen mit wenig bis keinen negativen Auswirkungen erzeugen. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den Schneidvorgang mittels der Schneidmittel ein offener Schnitt oder ein geschlossener Schnitt erzeugt. Bei der Anwendung auf einem geschlossenen Schnitt, beispielsweise beim Lochen, werden zwangsweise auch die gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks mitgeschnitten. Das Schneidsystem ist damit weitgehend querkraftfrei. Dies führt zu einer geringen Schneidkantenbelastung und damit geringem Verschleiß. Als offene Schnitte werden im Rahmen der Erfindung diejenigen Schnitte bezeichnet, die keine geschlossene Schnittlinie aufweisen. Ein typischer Schneidprozess zum Erzeugen von offenen Schnitten ist das Abschneiden. Beispielsweise kann der offene Schnitt eine im Wesentlichen geradlinige Schnittlinie aufweisen. Das Verfahren hat sich für offene Schnitte als besonders vorteilhaft herausgestellt, da hiermit auch bei offenen Schnitten nur geringe Querkraftwirkungen erzeugt werden. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Hub des ersten Schneidmittels gleich der oder geringer als die Werkstückdicke eingestellt. Durch den im Vergleich zum konventionellen Scherschneiden (mit einem Hub größer als der Werkstückdicke) verringerten Hub lässt sich das Schneiden beschleunigen. Wird der Hub geringer als die Werkstückdicke ausgelegt, kann sogar auf eine Überdeckung der ersten und zweiten Schneidmittel (im Längsschnitt gesehen) verzichtet werden, sodass sich insbesondere auch kleinere Schneidspalte realisieren lassen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zwischen dem ersten und dem zweiten Schneidmittel ein Schneidspalt vorgesehen, wobei der Schneidspalt kleiner als 10 %, bevorzugt kleiner als 6 % der Werkstückdicke beträgt. Durch solch kleine Schneidspalte wird die Qualität, insbesondere die Rechtwinkligkeit der Schnittfläche verbessert. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zudem mittels des zweiten Schneidmittels in dem Schnittbereich mindestens ein Riss in das Werkstück eingebracht und der mindestens eine Riss wird während des

Schneidvorgangs längs der Schnittlinie (auf der dem zweiten Schneidmittel

zugewandten Werkstückoberfläche) vorangetrieben. In Bezug auf das zweite

Schneidmittel und den dadurch eingebrachten mindestens einen Riss wird auf die Ausführungen zum ersten Schneidmittel verwiesen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das zweite Schneidmittel einen dreiecksförmigen Bereich, bevorzugt zwei, weiter bevorzugt drei oder mehr dreiecksförmigen Bereiche auf. Vorzugsweise werden die Schneidmittel während des Schneidvorgangs, bevorzugt gleichermaßen, aufeinander zu bewegt, sodass die durch die beiden Schneidmittel eingebrachten Risse kontrolliert

vorangetrieben werden. Beispielsweise sind die dreiecksförmigen Bereiche des zweiten Schneidmittels direkt gegenüberliegend oder in Längsrichtung versetzt zur den dreiecksförmigen Bereichen des ersten Schneidmittels angeordnet. Durch die doppelseitige Auslegung kann der am ersten und/oder zweiten Schneidmittel eingestellte Scherwinkel auf die Hälfte des Werts des Scherwinkels bei einem

äquivalenten erfindungsgemäßen einseitigen Verfahren reduziert werden. Sind beispielsweise bei einem Blech mit einer Blechdicke von 2 mm im einseitigen Verfahren Scherwinkel von 9° mit einer Schenkellänge von 15 bis 30 mm eingestellt, so kann der (Teil-) Scherwinkel bei der doppelseitigen Auslegung beim ersten und beim zweiten Schneidmittel auf 4,5° reduziert werden, da sich in Summe ein Gesamt-Scherwinkel von 9° ergibt. In der Regel stehen sich bei der doppelseitigen Ausführung die Spitzen der dreiecksförmigen Bereiche gegenüber und werden beim Schneiden gerade aufeinander zu bewegt. Jedoch ist auch eine Längs-Verschiebung der Spitzen zueinander denkbar, bei der die Spitzen versetzt angeordnet sind und sich beim Schneiden nicht direkt aufeinander zu bewegen, sondern längs versetzt aneinander vorbei.

Damit wird eine weitere Beschleunigung des Scherschneidverfahrens erzielt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens definieren die ersten und/oder die zweiten Schneidmittel einen (Gesamt-) Scherwinkel von 1° bis 20°, bevorzugt 2° bis 15°, besonders bevorzugt 3° bis 10° und weiter bevorzugt 7° bis 9°. Wie ausgeführt, wird unter dem (gesamten) Scherwinkel der Winkel zwischen den Schneidkanten der ersten und zweiten Schneidmittel verstanden, welcher sich jedoch aus den beiden Teilscherwinkeln zwischen der jeweiligen Schneidkante eines

Schneidmittels (insbesondere einer Seite eines dreiecksförmigen Bereichs) und der Werkstückoberfläche zusammensetzen kann. Bei der doppelseitigen Auslegung sind dann beispielsweise zwei Teilscherwinkel von 0,5° bis 10°, bevorzugt 1° bis 7,5°, besonders bevorzugt 1,5° bis 5° und weiter bevorzugt 3,5° bis 4,5° vorgesehen. Zur Kontrolle der Rissausbreitung sollte der Scherwinkel insbesondere in Verbindung mit dem Abstand der einzelnen Spitzen der dreiecksförmigen Bereiche zueinander so groß sein, dass sich der Riss nicht weit vom Kontaktort des ersten Schneidmittels mit dem Werkstück entfernen kann. Es wurde erkannt, dass je kleiner der Scherwinkel und je größer die Blechdicke und die Werkstofffestigkeit sind, desto weiter entfernt sich der Riss vom Kontaktort und umgekehrt. Die im Vergleich zum konventionellen Scherschneiden mit Scherwinkeln unter 1° verhältnismäßig großen Scherwinkel von 1° bis 20° bevorzugt 2° bis 15°, besonders bevorzugt 3° bis 10 oder weiter bevorzugt 7° bis 9°, erlauben hierbei eine besonders gute Kontrolle über das Fortschreiten des Risses und somit wird eine besonders gute Qualität der Schnittfläche erzielt.

Durch diese verhältnismäßig großen Scherwinkel können sehr hohe Bruchanteile an der Schnittfläche erzeugt werden und somit die Qualität des Schnitts weiter gesteigert werden. Durch die Einstellung der Scherwinkel kann ein kontrolliertes, dem fortschreitenden Eindringen der Schneidmittel vorauseilendes Versagen des Materials besonders zuverlässig bewirkt werden, sodass die Schneidmittel entlastet werden und durch den geringeren Verschleiß eine lange Lebensdauer der Schneidmittel erreicht wird. Zudem erzeugen derartige Scherwinkel der Schneidmittel einen relativ gleichmäßigen Schnittkraftverlauf mit geringen Schnittkräften, der nach dem Durchschneiden kein abruptes Zurückgehen der Kraft auf Null erzeugt. Auch ein Wegdrängen entlang der Schnittlinie der Platine oder des Teils kann nicht auftreten, da die horizontalen

Kraftvektoren stets gegeneinander gerichtet sind.

Da die Schneidkanten der Schneidmittel nach dem ersten Kontakt nur noch den geführten Riss erzeugen müssen, sind insbesondere bis auf die Spitzen der

dreiecksförmigen Bereiche die Schneidkanten nur gering mit dem Werkstoff des Werkstücks in Kontakt und daher nahezu vollständig entlastet, was zu einer

Verringerung des Verschleißes der Schneidmittel führt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Verfahren ein einstufiges Verfahren. Eine einstufige Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine Verringerung der notwendigen Verarbeitungsschritte des Werkstücks und bewirkt somit eine Kostenersparnis. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an dem Werkstück eine Schnittfläche erzeugt, die im Wesentlichen zu mehr als 50 %, vorzugsweise mehr als 80 % oder mehr als 90 % und besonders bevorzugt mehr als 99% eine Bruchfläche ist.

Die hohen Bruchanteile an der Schnittfläche sind bei harten Werkstoffen sehr feinkörnig. Demzufolge lassen die Korngrenzen keine oder nur sehr geringe

Kerbwirkungen entstehen. Zudem besitzen die Bruchflächen keine Randaufhärtungen, die die Rissanfälligkeit erhöhen könnten. Daher ist ein hoher Anteil der Bruchfläche an der Schnittfläche vorteilhaft für die Qualität des Schnitts.

Gemäß einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Scherschneiden als Konterschneiden und/oder als Doppelschnittverfahren ausgeführt. So kann ein entsprechend ausgeformtes Schneidmittel etwa als ein Schneidmittel beim Konterschneiden eingesetzt werden. Ein Doppelschnittverfahren (welches ebenfalls als Konterschneiden durchgeführt werden kann) ist ein Schneidverfahren, wobei das erste Schneidmittel an seiner dem Werkstück zugewandten Stirnseite zwei Schneidkanten aufweist, so dass während des Schneidvorgangs mittels der Schneidmittel ein doppelter Schnitt erzeugt wird.

Dabei werden zum Klemmen des Werkstücks beide Seiten des zu schneidenden

Werkstücks zwischen einem Werkstückhalter und einer oder mehreren Anlageflächen derart fixiert, dass ein Verrutschen des Werkstücks während des Schneidvorgangs im Wesentlichen verhindert wird. Bevorzugt ist das erste Schneidmittel während des Klemmschritts noch nicht in Kontakt mit dem Werkstück. Weiter ist es bevorzugt, dass sich die beiden Werkstückhalter synchron auf das Werkstück zubewegen und wie ein starr miteinander verbundenes Bauteil reagieren. Das erste Schneidmittel ist zwischen den beiden Werkstückhaltern angeordnet, damit ein Doppelschnitt durchgeführt werden kann. Die Klemmkraft der Werkstückhalter ist dabei derart dimensioniert, dass ein Verrutschen des Werkstücks nahezu verhindert wird. Zum Erzeugen des doppelten Schnitts sind an der dem Werkstück zugewandten

Stirnseite des ersten Schneidmittels bevorzugt zwei identische Schneidkanten angeordnet, sodass die Schnittqualität bei beiden Schnitten im Wesentlichen identisch ist. Außerdem ist der Schneidwinkel jeder Schneidkante des ersten Schneidmittels vorzugsweise größer als 90°, optimal liegt der Schneidwinkel etwa im Bereich um 98°. Als Doppelschnitt wird somit ein Schnitt bezeichnet, der sich aus zwei voneinander getrennten (parallel versetzten) Schnittlinien zusammensetzt.

Die während des Schneidens entstehenden Querkräfte wirken bei dem doppelten Schnitt vorteilhaft gegeneinander und heben sich somit zumindest weitestgehend auf, so dass auf das erste Schneidmittel bzw. die an dem ersten Schneidmittel angeordneten Schneidkanten kaum Querkräfte wirken. Ähnlich verhält es sich auch mit dem zweiten Schneidmittel und dritten Schneidmittel, so dass auch auf diese Bauteile im

Wesentlichen kaum Querkräfte wirken.

Durch die Reduktion bzw. die Aufhebung der auf die Schneidmittel wirkenden

Querkräfte wird die Kantenbelastung der Werkzeuge und der daran angrenzenden Flächen der Werkzeuge (Stirn- und Mantelflächen) weiterhin reduziert, was wiederum eine längere Standzeit der Werkzeuge und eine bessere Schnittqualität des zu schneidenden Werkstücks bedingt.

Hierbei können nun eine oder beide Schneidkanten des ersten Schneidmittels derart ausgestaltet sein, dass ein kontrollierter Riss erzeugt wird, insbesondere können eine oder beide Schneidkanten des ersten Schneidmittels dreiecksförmige Bereiche aufweisen.

Gemäß einer zweiten Lehre wird die oben angegebene Aufgabe bei einer

Schneidvorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen

Verfahrens, aufweisend eine erste Werkzeughälfte mit mindestens einem ersten

Schneidmittel und eine zweite Werkzeughälfte mit mindestens einem zweiten

Schneidmittel, dadurch gelöst, dass das erste Schneidmittel derart ausgestaltet ist, dass mittels des ersten Schneidmittels in dem Schnittbereich mindestens ein Riss in das Werkstück eingebracht werden kann und der mindestens eine Riss während des Schneidvorgangs (kontrolliert) längs der Schnittlinie vorangetrieben werden kann. Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich, wie oben bereits beschrieben, qualitativ hochwertige Schnitte mit hohem Bruchanteil erzeugen und gleichzeitig der Verschleiß der Schneidmittel reduzieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung weist das erste Schneidmittel in Längsrichtung mindestens einen dreiecksförmigen Bereich, bevorzugt zwei, weiter bevorzugt drei oder mehr dreiecksförmigen Bereiche auf, wobei die vom Schneidmittel wegzeigenden Spitzen der dreiecksförmigen Bereiche optional abgerundet sind. Vorzugsweise umfasst die erste Werkzeughälfte zudem mindestens einen Werkstückhalter, welcher vorzugsweise ein Niederhalter ist.

Wie zum erfindungsgemäßen Verfahren bereits ausgeführt, lassen sich durch eine derartige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung, weitere

Verbesserung der Schnittqualität und eine weitere Reduktion des Verschleißes der Schneidmittel erzielen. Bevorzugt sorgt eine Abrundung der Spitze eines

dreiecksförmigen Bereichs für eine optimierte Verteilung der Kraftwirkung beim Eindringen der Spitze in die Werkstückoberfläche, sodass der Verschleiß des

Schneidmittels weiter reduziert werden kann.

Insbesondere ist die Spitze des oder sind die Spitzen der dreiecksförmigen Bereiche im Wesentlichen in Bewegungsrichtung der Schneidmittel auf die Werkstückoberfläche gerichtet.

Weist das Schneidmittel in Längsrichtung insbesondere zwei, drei, vier oder mehr dreiecksförmige Bereiche auf, wird der notwendige, konventionell relativ lange Hub auf eine Größe verringert, die maximal der Blechdicke entspricht, da an mehreren Stellen des Werkstücks gleichzeitig geschnitten wird. Wie bereits ausgeführt, kann der Hub bevorzugt geringer als die Blechdicke ausgelegt sein, sodass sogar auf eine Überdeckung der Schneidmittel verzichtet werden kann. Dies wiederum hat den Vorteil, dass sehr kleine Schneidspalte eingestellt werden können, sodass die ungünstigen Querkräfte beim Scherschneiden stark reduziert werden und eine sehr gute Schnittqualität erzielt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der oder die dreiecksförmigen Bereiche in Längsrichtung so ausgestaltet, dass ein Scherwinkel σ von 1° bis 20°, bevorzugt 2° bis 15°, besonders bevorzugt 3° bis 10° oder weiter bevorzugt 7° bis 9°, erzeugt wird. Beispielsweise ergibt sich bei gleicher Länge der Schenkel bzw. der offenliegenden Seiten der dreiecksförmigen Bereiche der

Öffnungswinkel α (zwischen den gleichlangen Schenkeln) des dreiecksförmigen

Bereichs zu α = 180° - 2 σ. Die Länge eines Schenkels bzw. einer Seite eines

dreiecksförmigen Bereichs wird bevorzugt in Abhängigkeit von dem definierten

Scherwinkel, der Blechdicke und/oder dem Hub ermittelt. Aus der gewünschten Schnittlänge kann dann unter Berücksichtigung der Scherwinkel und der

Schenkellängen die benötigte Anzahl an nebeneinander längs der Schnittlinie angeordneten dreiecksförmigen Bereichen abgeleitet werden. Wie bereits zum erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt, sorgt eine entsprechende

Ausformung der Schneidmittel insbesondere für eine Verbesserung der Rissführung und damit der Schnittqualität.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zudem das zweite Schneidmittel derart ausgestaltet ist, dass mittels des zweiten Schneidmittels in dem Schnittbereich mindestens ein Riss in das Werkstück eingebracht werden kann und der mindestens eine Riss während des Schneidvorgangs längs der Schnittlinie vorangetrieben werden kann. Das zweite Schneidmittel kann dabei insbesondere derart ausgestaltet sein, wie bereits in Zusammenhang mit dem ersten Schneidmittel ausgeführt. In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung weist das zweite Schneidmittel in Längsrichtung mindestens einen dreiecksförmigen Bereich, bevorzugt zwei, weiter bevorzugt drei oder mehr dreiecksförmige Bereiche auf, wobei die vom Schneidmittel wegzeigenden Spitzen der dreiecksförmigen Bereiche optional abgerundet sind. Die Spitzen der dreiecksförmigen Bereiche des ersten und des zweiten Schneidmittels sind beispielsweise direkt gegenüberliegend und/oder in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Beispielsweise entspricht das zweite Schneidmittel im Aufbau im Wesentlichen dem ersten Schneidmittel. Durch die doppelseitige Auslegung reduziert sich der am ersten bzw. zweiten

Schneidmittel eingestellte Scherwinkel auf die Hälfte des Werts beim einseitigen Verfahren. Beispielsweise sind bei einem Blech mit einer Blechdicke von 2 mm im einseitigen Verfahren Scherwinkel von 9° mit einer Schenkellänge von 15 bis 30 mm eingestellt, so reduziert sich der Scherwinkel bei der doppelseitigen Auslegung beim ersten und beim zweiten Schneidmittel auf 4,5°, sodass sich in Summe ein Gesamt-

Scherwinkel von 9° ergibt. Üblicherweise stehen sich bei der doppelseitigen Ausführung die Spitzen der dreiecksförmigen Bereiche gegenüber. In besonderen Fällen kann aber auch eine Quer-Verschiebung der Spitzen zueinander sinnvoll sein. Damit wird eine weitere Beschleunigung des Scherschneidverfahrens erzielt.

Bevorzugt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in die sowieso benötigten Tiefzieh- und Beschnittoperationen einer Presse integriert werden oder singulär in einer Tafelschere umgesetzt werden. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft integriert in einer Tafelschere oder einem Schneidwerkzeug verwendet werden.

Durch die vorherige und folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens sollen auch entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln zur Durchführung eines Verfahrensschrittes der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Vollschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Verfahrensschritts Einlegen,

Fig. 2 einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Verfahrensschritts Klemmen,

Fig. 3 einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Aufsetzens des ersten Schneidmittels auf ein zu schneidendes Werkstück, sowie die Rissausbreitung während des

Verfahrensschrittes Schneiden,

Fig. 4 einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung nach dem Verfahrensschritt Schneiden und

Fig. 5 einen Vollschnitt der doppelseitigen Ausführung der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Aufsetzens des ersten Schneidmittels auf ein zu schneidendes Werkstück, sowie die Rissausbreitung während des Verfahrensschrittes Schneiden.

Fig. 1 zeigt einen Vollschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung in einseitiger Ausführung in einer schematischen Darstellung während des Verfahrensschritts Einlegen, wobei dieser Vollschnitt sowie die Vollschnitte der folgenden Fig. 2 bis 5 jeweils im Schnittbereich liegen. Die Vorrichtung weist eine erste obere Werkzeughälfte 1 mit einem ersten Schneidmittel, in Form eines Obermessers 11 und einem Werkstückhalter, in Form eines Niederhalters 12 auf. Das erste Schneidmittel weist drei sich in Längsrichtung des ersten Schneidmittels erstreckende dreiecksförmige Bereiche 13 mit leicht abgerundeten Spitzen 14 und Schenkeln 15 auf, wobei die dreiecksförmigen Bereiche 13 jeweils einen Öffnungswinkel 16 aufweisen, sodass insgesamt ein Scherwinkel 17 von in diesem Fall etwa 8° eingestellt ist. Daneben weist die Vorrichtung eine zweite Werkzeughälfte 2 mit einem zweiten Schneidmittel, in Form eines konventionellen in Längsrichtung ebenen Untermessers 21, auf. Weiter besitzt die erste Werkzeughälfte 1 vorzugsweise nicht dargestellte Führungselemente, die in die zweite Werkzeughälfte 2 eingreifen und eine exakte Relativbewegung und Schneidspalteinstellung zwischen beiden Werkzeughälften 1 und 2 ermöglichen. In die Vorrichtung wird ein Werkstück in Form eines Blechs 3 eingelegt, sodass in der dargestellten Schnittebene auf der Oberseite des Blechs 3 die gewünschte Schnittlinie 31 liegt.

In der Fig. 2 ist ein Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Verfahrensschritts Klemmen dargestellt. In dieser Darstellung ist der Niederhalter 12 der ersten Werkzeughälfte 1 abgesenkt, sodass das zu schneidende Blech 3 derart fixiert ist, dass ein Verrutschen des Werkstoffs im Wesentlichen verhindert wird. Der Übersichtlichkeit halber werden nur noch exemplarisch und stellvertretend für alle eingezeichneten dreiecksförmigen Bereiche 13 ein Scherwinkel 17 und eine Spitze 14 eines dreiecksförmigen Bereichs 13 dargestellt.

Fig. 3 zeigt einen Vollschnitt der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Aufsetzens des ersten Schneidmittels 11 auf ein zu schneidendes Blech 3.

Das erste Schneidmittel 11 ist dabei derart geführt, dass nur eine im Wesentlichen vertikale Bewegung des ersten Schneidmittels 11 in Schneidrichtung 4 ermöglicht wird. In der Detailansicht 301 wird zunächst das erste Eindringen bzw. Anschneiden der Blechoberfläche entlang der gewünschten Schnittlinie 31 dargestellt. Durch das

Anschneiden des Blechs 3 durch das Eindringen der dreiecksförmigen Bereiche 13 in das Blech 3 wird schon bei geringer Eindringtiefe ein Riss 5 ausgehend von der Spitze 14 in das Blech 3 eingebracht. Dieser Riss 5 wird danach, wie in Detailansicht 302 dargestellt, aufgrund des eingestellten Scherwinkels 17 kontrolliert im Schnittbereich, insbesondere in Richtung 51, welche dem Verlauf der Schnittlinie 31 folgt,

vorangetrieben bis das Blech durch Vereinigung der durch die drei dreiecksförmigen Bereiche 13 jeweils vorangetriebenen Risse 5, wie in Fig. 4 mit Detailansicht 303 dargestellt, vollständig entlang der Schnittlinie 31 getrennt ist, sodass eine qualitativ hochwertige Schnittfläche 6 entsteht. Dadurch, dass der Riss 5 den Seiten und der Spitze 14 des dreiecksförmigen Bereiches 13 vorauseilt, werden die dreiecksförmigen Bereiche 13 und damit das erste Schneidmittel 11 entlastet, sodass dessen Lebensdauer gegenüber konventionellen Schneidmitteln zum Scherschneiden deutlich erhöht ist.

Fig. 5 zeigt einen Vollschnitt der doppelseitigen Ausführung der Vorrichtung in einer schematischen Darstellung während des Aufsetzens des ersten Schneidmittels 11 auf ein zu schneidendes Werkstück, sowie in Detailansicht 502 die Rissausbreitung während des Verfahrensschrittes Schneiden.

In der doppelseitigen Ausführung weist das zweite Schneidmittel 21, analog zum ersten Schneidmittel 11, drei sich in Längsrichtung des zweiten Schneidmittels 21 erstreckende dreiecksförmige Bereiche 23 mit leicht abgerundeten Spitzen 24 auf, wobei die dreiecksförmigen Bereiche 23 jeweils einen Öffnungswinkel 26 aufweisen, sodass ein (Teil-) Scherwinkel 27 von 8° eingestellt ist. Der Gesamtscherwinkel zwischen den Schneidkanten der beiden Schneidmittel 11, 21 beträgt in diesem Fall dann etwa 16°. In dieser Ausführung bewegt sich das erste Schneidmittel 11 in Richtung 4 und das zweite Schneidmittel 21 im Wesentlichen vertikal auf das erste Schneidmittel 11 in Richtung 7 zu, wobei beide Schneidmittel 11, 21 einen identischen Hub haben und sich mit gleicher Geschwindigkeit bewegen. Wie in Detailansicht 501 dargestellt, bewegen sich die Spitzen 14 des ersten Schneidmittels 11 und die Spitzen 24 des zweiten Schneidmittels 21 gerade aufeinander zu und dringen im Wesentlichen gleichzeitig in die jeweilige Oberfläche des Blechs 3 ein. Beim ersten Eindringen in die Oberfläche des Blechs 3 wird von einem dreiecksförmigen Bereich 13 des ersten Schneidmittels 11 ein Riss 5a und von einem dreiecksförmigen Bereich 23 des zweiten Schneidmittels 21 ein Riss 5b in das Blech 3 eingebracht, die jeweils insbesondere entlang der Richtung 51, also längs der Schneidmittel 11, 21 bzw. entlang der Schnittlinie 31, kontrolliert vorangetrieben werden. Die beiden Risse 5a und 5b vereinigen sich dabei schon im Wesentlichen auf der Hälfte der Blechdicke, sodass eine weitere Beschleunigung des

Scherschneidverfahrens erzielt wird.

Während in der hier dargestellten Ausführungsform die dreiecksförmigen Bereiche 13des ersten und zweiten Schneidmittels 11, 21 direkt gegenüberliegend angeordnet sind, ist es alternativ ebenfalls möglich, die dreiecksförmigen Bereiche 13 des ersten und zweiten Schneidmittels 11, 21 entlang der Schnittlinie 31 zueinander versetzt anzuordnen.