Forschungsberichte

Prozessspezifische Merkmale des Rotationsschneidens

Michael Schweitzer

Gegenstand dieser Arbeit ist es, die besonderen Randbedingungen des Rotationsschneidvorgangs sowie deren Auswirkungen auf Prozeßkräfte, Werkzeugverschleiß und Teilequalität darzustellen und zu analysieren. Dabei werden Unterschiede und Gemeinsamkeiten zum konventionellen Hubschneidvorgang deutlich herausgestellt, um die Anwendbarkeit möglichst vieler Erkenntnisse, die in zahlreichen Forschungsvorhaben zum Thema Scherschneiden gewonnen wurden, für das Rotationsschneiden zu überprüfen. In diesem Zusammenhang erfolgt auch eine Bestandsaufnahme hinsichtlich auftretender Prozesskräfte, Werkzeugverschleiß und Teilequalität an einer nach heutigem Stand der Technik konzipierten Rotationsschneidanlage.

Vorraussetzung zur Deutung der Erkenntnisse ist eine gründliche Analyse der Werkzeugbewegungen. Somit konzentriert sich diese Arbeit auf vier Themenkomplexe:

Kinematik der Werkzeugbewegungen

Aufbauend auf den Erkenntnissen einer Machbarkeitsstudie werden die Relativbewegungen zwischen Werkzeugen und Werkstück in mathematischen Zusammenhängen dargestellt. Die Bewegungsgleichnungen machen die geometrischen Einflussgrößen auf die besonderen Relativbewegungen zwischen Stempel und Matrizen einerseits sowie Werkzeugen und Werkstück andererseits sichtbar. Darauf aufbauend werden die besonderen Randbedingungen für die Gestaltung der Werkzeuge sowie erste Schlussfolgerungen über mögliche Auswirkungen auf Prozesskräfte, Werkzeugverschleiß und Teilequalität abgeleitet. Das rechnergestützte Simulationssystem Rotacut wird um diese neu entwickelte mathematische Darstellung erweitert.

Prozesskräfte 

Um möglichst aussagekräftige Vergleiche zum Hubschneiden ziehen zu können, wird vorrangig der Einfluss von Schneidkantengeometrie des Stempels sowie Werkstoff und Dicke des zu schneidenden Materials auf die Prozesskräfte beim Rotationsschneiden untersucht. Dabei werden die Auswirkungen der besonderen Werkzeugbewegungen auf die Prozeßkräfte beleuchtet und gewichtet. Die Anwendung der etablierten Berechnungsmethode zur Abschätzung der maximalen Schneidkraft für das Hubschneiden wird für das Rotationsschneiden überprüft.

Werkzeugverschleiß

Der Verschleißfortschritt der Aktivelemente beim gegenwärtigen Stand der Technik wird dokumentiert und auf diesem Weg die für das Rotationsschneiden typischen Verschleißorte und -mechanismen herausgestellt, um Grundlagen für eine beanspruchungsgerechte Auswahl geeigneter Werkzeugwerkstoffe zu schaffen.

Teilequalität

Schwerpunkte bei der Untersuchung der Teilequalität bilden die Schnittflächenqualität und Maßhaltigkeit des Stanzgitters. Im Hinblick auf eine Ausweitung des Anwendungsspektrums werden die Qualität des Ausschnitts, insbesondere dessen Verbiegung, beleuchtet. Die Untersuchung der Teilequalität ermöglicht eine Bestandsaufnahme der nach dem heutigen Stand der Technik erreichbaren Schnittteilqualität und stellt die Auswirkungen der besonderen Randbedingungen des Rotationsschneidens auf die Teilequalität heraus. Als mögliche Einflussparameter  werden Blechwerkstoff, Blechdicke, Stempelgeometrie sowie der Verschleißzustand der Werkzeuge betrachtet.