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EFB-Forschungsbericht Nr. 274

Scherschneiden von Mehrfachblechen bei minimalen Formabweichungen

EFB274.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Reimund Neugebauer, Dipl.-Ing. P. Weigel, Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Chemnitz

146 Seiten (sw 130 Abb., 8 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-307-3

Preis (Digital) EUR 67,00

Preis (Print) EUR 75,00

Zusammenfassung

Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand darin, Erkenntnisse hinsichtlich der erreichbaren Form- und Lagetoleranzen sowie der Gestaltung der Aktivelemente beim Scherschneiden von mehrlagigen Blechverbunden zu gewinnen. Dies schloss sowohl die Auslegung des Schneidspaltes und die Problematik der Blechdickenunterschiede als auch die Anordnung der Blechlagen zur Bearbeitungsrichtung ein.

Beim gemeinsamen Lochen und Beschneiden von Werkstücken unterschiedlicher Werkstoffund Blechdickenkombinationen wirkt das Schnittteil der oberen Blechlage gleichzeitig als Schneidstempel für die untere Lage. In Abhängigkeit von der Spaltgröße zwischen den Blechen bzw. von der Dicke der Zwischenlage kommt es zu Form- und Lageabweichungen zwischen den Schnittflächen der einzelnen Blechlagen bzw. zu Maßabweichungen der Lochdurchmesser.

In erster Linie wurden Schneidoperationen an Blech-Blech-Paarungen aus Tiefziehstahl, hochfestem Stahl, Edelstahl und Aluminiumlegierungen untersucht. Weiterhin erfolgten Stichversuche an Verbundblechen (Blech-Kunststoff-Blech). Das Augenmerk lag auf der Schnittqualität, die beim gemeinsamen Beschneiden der Blechpaarungen erzielt wird. Anhand der Kenngrößen der Schnittfläche (Kanteneinzug, Glattschnittanteil, Schnittgrat) sowie der Maßhaltigkeit der Lochung erfolgte die Beurteilung der Schnittflächenqualität, unter Berücksichtigung des Schneidkraftbedarfs und des Aktivteilverschleißes (Standmengenuntersuchungen waren nicht Gegenstand dieses Forschungsvorhabens). Variiert wurden der Blechwerkstoff, dessen Lage zur Bearbeitungsrichtung, die Blechdicke und der Spalt. Parallel zu den experimentellen Untersuchungen erfolgte die Abbildung des Schneidvorgangs mittels FE-Simulation.

Im Ergebnis dieser Untersuchungen wurden Verarbeitungshinweise für Schneidoperationen an den untersuchten mehrlagigen Blechpaarungen abgeleitet.

Das Forschungsvorhaben „Scherschneiden von Mehrfachblechen bei minimalen Formabweichungen“ wurde unter der Fördernummer AiF 14486BR von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 274 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Inhalt

Kurzfassung
Abkürzungsverzeichnis
1 Wissenschaftlich-technische und wirtschaftliche Problemstellung
1.1 Ausgangssituation
1.2 Stand der bisherigen Forschung .
1.3 Eigene Forschungen zum Schneiden
2 Forschungsziel
2.1 Angestrebte Forschungsergebnisse
2.1.1 Innovativer Beitrag der angestrebten Forschungsergebnisse
2.2 Lösungsweg zur Erreichung des Forschungsziels
2.3 Zeitplan über Arbeitsschritte und Personaleinsatz
3 Wirtschaftliche Bedeutung des Forschungsthemas für KMU
3.1 Voraussichtliche Nutzung der angestrebten Forschungsergebnisse
3.2 Möglicher Beitrag zur Steigerung der Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit der kleinen und mittleren Unternehmen (KMU)
4 Vorgehensweise und Versuchsdurchführung
4.1 Technologische Vorbetrachtungen
4.1.1 Klassifizierung des zu betrachtenden Teilespektrums
4.1.2 Festlegung der zu verarbeitenden Blechverbunde
4.1.3 Auswahl geeigneter Schnittkonturen
4.1.4 Definition der technologischen und werkzeugtechnischen Parameter
4.1.5 Voruntersuchungen zur FE-Simulation
4.2 Konzipierung und Bau von Versuchswerkzeugen
4.2.1 Entwurf der Werkzeugaktivteile
4.2.2 FE-Simulation
4.2.3 Integration geeigneter Messsysteme
4.2.4 Konstruktion der Versuchswerkzeuge
4.2.5 Werkzeugfertigung
4.3 Experimentelle Untersuchungen
4.3.1 Vorbereitung/ Versuchsdurchführung
4.3.2 Tiefziehen, Lochen und Schneiden von Mehrfachblechen
4.3.3 Stichversuche zum Schneiden von Blechverbunden mit Zwischenlage
5 Auswertung der Versuchsergebnisse
5.1 Schneiden im geschlossenen Schnitt (Lochen)
5.1.1 Ermittlung der Form- und Maßabweichungen
Maßhaltigkeit
Schnittflächenkenngrößen
5.1.2 Auswertung der Kraftmessung
5.2 Schneiden im offenen Schnitt (3D-Beschnitt)
5.2.1 Ermittlung der Form- und Maßabweichungen
Kanteneinzug
Glattschnitthöhe
Schnittgrat
5.2.2 Auswertung der Kraftmessung
5.2.3 Beurteilung des Werkzeugverschleißes
6 Zusammenfassung und Ausblick
6.1 Zusammenfassung
6.2 Verarbeitungsrichtlinien
6.2.1 Scherschneiden im geschlossenen Schnitt
6.2.2 Scherschneiden im offenen Schnitt (3D-Beschnitt)
7 Durchführende Forschungsstelle
7.1 Leiter der Forschungsstelle
7.2 Projektleiterin .
Literaturverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Anlagen
A Ermittlung der Schneidkraft
B Bestimmung der Schnittqualität
C Beurteilung des Werkzeugverschleißes