WO2006000460A1 - Schneidlinien aufweisende schneidwerkzeuge bzw. stanzmesser - Google Patents

Schneidlinien aufweisende schneidwerkzeuge bzw. stanzmesser Download PDF

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WO2006000460A1
WO2006000460A1 PCT/EP2005/006986 EP2005006986W WO2006000460A1 WO 2006000460 A1 WO2006000460 A1 WO 2006000460A1 EP 2005006986 W EP2005006986 W EP 2005006986W WO 2006000460 A1 WO2006000460 A1 WO 2006000460A1
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cutting line
cutting
laser
controlled
hardening
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PCT/EP2005/006986
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Inventor
Anton Haas
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Böhler-Uddeholm Precision Strip GmbH & Co. KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/60—Making other particular articles cutlery wares; garden tools or the like
    • B21D53/64—Making other particular articles cutlery wares; garden tools or the like knives; scissors; cutting blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/20—Making tools by operations not covered by a single other subclass
    • B21D37/205—Making cutting tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B23P15/40—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools shearing tools

Definitions

  • the invention relates to cutting tools or punching knives and to a method for producing cutting tools or punching knives for punching cardboard, leather and textiles or the like.
  • a cutting tool according to the prior art is produced in the following manner: grooves are placed in the mold on a base plate, usually by means of a laser, which is to have the cut-out or punched-out workpiece later. It will continue in this base mounting holes or other mounting options for Punzierstatte, punch holes or the like attached when the finished product should have corresponding elements.
  • the cutting lines or cutting knives - in the following, for reasons of better readability spoken only by cutting lines - attached.
  • an already ground and hardened starting metal strip is unwound from the roll and bent into the desired shape by means of suitable tools.
  • the starting metal strip may also be in rod form.
  • the pre-bent starting metal strip is pushed into the burned-in grooves of the base plate and connected to the base plate either by being pressed in or glued.
  • the cutting lines are usually made of a steel with a tough base body, which can withstand the bending stresses when bending in the form well, and a cutting area which is hardened in the tip region, to ensure increased wear resistance during punching.
  • the tip portion can be hardened only to a certain hardness, so that the cutting line can be reliably bent around the smallest intended radius of the desired shape. If this smallest intended radius is undershot, ie the cutting line bent more narrowly than intended, cracks or fractures may occur, especially in the hardened tip region of the cutting line.
  • the thus specified maximum usable hardness is thus significantly lower than would be possible from the hardening technology and the material. Therefore, the cutting tools thus produced wear out quite quickly and must be replaced was ⁇ .
  • the smallest possible bending radius is limited in order to prevent the tip region of the cutting line from tearing or breaking. As a result, no narrow radii or corners can be punched out of the starting material with the abovementioned cutting tools.
  • a workshop and insufficient approach to increase the hardening of the tip area is to place the finished cutting tool in a water bath, so that only the cutting area protrudes from the water upwards. Then the cutting area is heated by hand by means of an autogenous burner and quenched with water, so that it can come to a "hardening".
  • a rough workshop procedure often results in cracks or the punching tool warps. It is also very disadvantageous that - if at all - then sets a locally very uneven hardness and a very unevenly through-hardened tip area, which thus unevenly wears.
  • the control computers also convert or "translate" the desired geometry of the punching or cutting lines into corresponding machine commands for the automatic bending devices, the same applies to these cutting blades with respect to their problematic hardness properties and minimum bending radii and the risk of breakage or cracking
  • the invention can also be applied to the punching knives.
  • the step of bending the at least one cutting line is carried out by means of an NC-controlled bending means on the basis of geometric data.
  • the bends which later determine the contour of the component to be punched out, are introduced particularly quickly and precisely into the strip material. This is particularly advantageous for punching knives that do not require a geomet ⁇ riebeddedde base plate.
  • the method further comprises the step of inserting a groove into a base plate by means of a web-controlled engraving means on the basis of geometry data, the shape of the groove corresponding to the final shape of the cutting line. This will change the contour of the to be punched out component, especially quickly and accurately introduced into a base plate, which supports the cutting line, supports and prevents bending of the cutting line.
  • the method further comprises the step of inserting the cutting line into the groove in the base plate before the hardening step.
  • the curved cutting line is introduced into the likewise contour-determining groove of the baseplate and thus fastened to the baseplate and geometrically fixed.
  • the step of guiding the hardening agent is carried out by means of a sheet-guided guide means on the basis of geometry data.
  • the geometric data of the web-controlled guiding means for the step of guiding the hardening agent are preferably based on the geometric data of the web-controlled engraving means for the step of introducing the groove or the geometry data of the NC-controlled bending means.
  • the geometry data, which have already been used for the generation of the desired cutting contour can thus be reused for curing. This reduces the effort required for the controlled guiding of the hardener to minimal adjustments.
  • the web-controlled guide means and the web-controlled engraving means are preferably the same guide element.
  • the guide means can be used both for the production of the groove in the base plate and for guiding the hardener.
  • the curing agent is a CW laser, a CO 2 laser, an electron beam generator, an induction coil or a plasma generator.
  • the engraving agent is preferably a CW laser, a CCV laser or an end mill.
  • the engraving agent and the curing agent are the same CW laser or the same CO 2 laser.
  • the method further comprises the step of exchanging an engraving optics of the CW laser or the CO 2 laser by a hardening optics before the hardening step.
  • a hardening optics before the hardening step.
  • the cutting line preferably has a base body and a hardened tip region, which has a hardness which substantially corresponds to the maximum possible service hardness of the material used for the cutting line.
  • the cutting line preferably has a steel of the grade C60, the hardened tip region having a service hardness of more than 800 HV 0.5, preferably of more than 850 HV 0.5 and particularly preferably more than 900 HV 0.5.
  • the hardness of the tip region is far above the hardness of the cutting lines of the prior art.
  • even values of more than 900 HV 0.5 can be achieved, since the deterrence is particularly fast due to the small-area, practically punctiform heat source.
  • FIG. 1 shows a base plate of a cutting tool with an introduced groove.
  • FIG. 2 shows the base plate of FIG. 1 with a cutting line inserted into the groove
  • FIG 3 shows schematically the movement of a hardening agent during hardening of the inserted cutting line.
  • a groove 12 is milled or engraved in a base plate 10 by means of a web-controlled engraving means (not shown in FIG. 1).
  • the shape of the groove 12 corresponds to the desired cutting profile of the cutting or punching tool to be produced.
  • the base plate 10 is preferably a flat plate of wood, plastic or ei ⁇ nem wood material, such as pressboard, MDF or the like.
  • the Grund ⁇ plate could also be made of another suitable material or curved or bent for special punching or cutting tasks.
  • a web-controlled engraving agent is preferably used for engraving the groove 12 in the base plate 10.
  • a CW laser or a CO 2 laser but also a conventional end mill is suitable.
  • the power of the laser is adjusted so that a sufficient burn-in depth is achieved in the base plate 10, but it still has enough residual thickness.
  • the laser or milling cutter is located in a suitable laser or milling head, which is preferably moved NC-controlled via the base plate 10.
  • the NC control preferably controls an XYZ portal to which the laser or milling head is attached.
  • an industrial robot can be used for this purpose.
  • the NC control guides the laser or milling head to engrave the groove 12 on the basis of geometric data which are based on the geometry of the workpiece to be rejected.
  • a bent cutting line 20 sets Knet ⁇ and fixed, for example glued.
  • the cutting line 20 consisting of a band-shaped metal strip with a base body 22 and a pointed cutting area 24 (see Fig. 3).
  • the cutting line 20 is bent in its uncured state, so that particularly small bending radii are possible without the risk of crack formation.
  • a preferred material for the cutting line 20 is a grade C60 steel, but any other carbon steel or tool steel can be used, which can be bent well in the unhardened band-shaped state, and in the cured state has a service life sufficient for the stamping operation ⁇ points. If hardening without coolant is required, air-hardening steel grades are the material for cutting line 20.
  • FIG. 3 shows a detail of a part of the base plate 10 with an inserted cutting line 20.
  • a hardening agent 30 is guided along the curved and still uncured cutting line 20 so that it can act on the cutting area 24 and at least one Tip area of the cutting area 24 hardens.
  • the direction of movement of the hardening agent 30 is indicated by the arrow V.
  • the curing agent 30, like the engraving means for inserting the groove 12, may be a CW or CO 2 laser. Depending on the desired hardening method, however, it can also be an electron beam generator, an induction coil or a plasma generator. Other curing agents are conceivable, which can cause a heat input into the cutting area 24 of the cutting line.
  • the hardening agent 30 (in this case a laser head 30) is guided and optionally pivoted by means of an NC-controlled guiding means so that it exactly follows the cutting line 30 and hardens it in its tip region 26.
  • a laser beam 32 generated by the laser 30 preferably impinges directly on the tip of the cutting line 20.
  • this requires an offset "h" normal to the baseplate and possibly a twist which always controls the hardening agent normally to the respectively processed tip region 26 and thus in the direction of the curvature radius of the cutting line 20.
  • the other parameters of the hardening process such as processing speed, heat-up intensity, cooling rate, are integrated into the control algorithm for the hardening agent.
  • the hardened tip region 26 of the cutting line 20 has a service hardness of more than 800 HV 0.5 or preferably more than 850 HV 0.5 in the case of a steel of the grade C60.
  • a specially pulsed CW or CO 2 laser hardness values of up to 900 HV 0.5 or more can be achieved by the almost punctiform and thus locally very limited heat input.
  • the hardening agent 30 may preferably be the same as that used for the engraving process.
  • the laser used for example, can also be used for curing. If necessary, only the operating parameters need to be adjusted. It is also possible to swing optics into the beam path of the laser. Thus, for example, the optics for engraving the groove 12 could be replaced by a special hardening optics.
  • the quenching medium can either be integrated in the hardness head, or a second processing head can be guided at a corresponding distance from the first head, which serves for quenching.
  • control data required for NC or web control can be automatically calculated from the geometry data already available for the groove by the engraving process.
  • Another form of cutting tools 1 of the type mentioned also uses cutting lines 20 and punching blades, which are not mounted on a flat base plate 10, but on a circular cylindrical drum or roller. The material to be cut is then pulled through between this roller and a counter-roller and is cut or embossed at designated locations.
  • the present invention is, of course, also applicable to this type of tool.
  • the production of the grooves 12 on the drum or roller is preferably carried out by means of a device which is controlled by an NC program, so that a hardening agent can likewise be guided along the cutting line by appropriate adaptation of the NC program , In this case - if available - the data for producing the grooves 12 can be used.
  • Another advantage of the invention is that not only the cutting lines, but also all the other in-mold tools such as puncturing pens, punches, perforating lines / perforating knives, combination lines / combination knives and the like, can also be selectively cured. In this way, these elements are brought to the same level of hardness as the tip portion 26 of the cutting line 20, whereby the life and the set-up times of the cutting or punching tools 1 optimized and thus the corresponding costs are minimized.
  • punching or cutting tool 10 base plate 12 groove 20 cutting line 22 base body 24 cutting area 26 hardened tip area 30 hardening agent or laser 32 laser beam

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schneid- oder Stanzwerkzeugs (1), aufweisend die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge: (a) Biegen mindestens einer Schneidlinie (20) in ihre gewünschte Endform, und (b) bahngesteuertes Führen eines Härtemittels (30) entlang der End­form der Schneidlinie (20), wobei ein Spitzenbereich (26) der Schneidlinie (20) selektiv gehärtet wird. Weiterhin betrifft die Erfindung Schneid- oder Stanzwerkzeuge (1), bzw. Schneidlinien (20), die nach dem o.g. Verfahren hergestellt werden.

Description

Schneidlinien aufweisende Schneidwerkzeuge bzw. Stanzmesser
1. Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft Schneidwerkzeuge oder Stanzmesser und ein Verfahren, zur Herstellung von Schneidwerkzeugen oder Stanzmessern zum Stanzen von Karton, Leder und Textilien oder dergleichen.
2. Stand der Technik Kartonagen, insbesondere Wellpappen, Textilien und Leder werden großtechnisch zumeist mittels Schneidwerkzeugen durch Ausstanzen zugeschnitten. Dazu wer¬ den Schneidwerkzeuge verwendet, die die gewünschten Konturen des Fertigteils aus einem Rohmaterialbogen ausstanzt.
Ein Schneidwerkzeug gemäß dem Stand der Technik wird auf die folgende Weise hergestellt: Auf eine Grundplatte werden, zumeist mittels eines Lasers, Nuten in der Form angebracht, die später das ausgeschnittene bzw. ausgestanzte Werkstück haben soll. Es werden weiterhin in diese Grundplatte Befestigungslöcher oder andere Befestigungsmöglichkeiten für Punzierstifte, Lochstanzen oder ähnliches angebracht, wenn das fertige Produkt entsprechende Elemente aufweisen soll.
Auf diese Platte werden die Schneidlinien bzw. Schneidmesser - im folgenden wird aus Gründen der besseren Lesbarkeit nur von Schneidlinien gesprochen - befestigt. Dazu wird ein bereits angeschliffenes und gehärtetes Ausgangsmetall- band von der Rolle abgewickelt, und mittels passender Werkzeuge in die ge¬ wünschte Form gebogen. Das Ausgangsmetallband kann auch in Stabform vorlie¬ gen. Danach wird das vorgebogene Ausgangsrnetallband in die eingebrannten Nuten der Grundplatte geschoben und entweder durch Einpressen oder Verkleben mit der Grundplatte verbunden. Die Schneidlinien bestehen üblicherweise aus einem Stahl mit einem zähen Grundkörper, der die Biegespannungen beim in Form biegen gut ertragen kann, und aus einem Schneidenbereich, der im Spitzenbereich gehärtet ist, um einen erhöhten Verschleißwiderstand beim Stanzen zu gewährleisten. In diesem Fall kann der Spitzenbereich nur zu einer bestimmten Härte gehärtet werden, damit die Schneidlinie zuverlässig um den kleinsten vorgesehenen Radius der gewünschten Form gebogen werden kann. Wird dieser kleinste vorgesehene Radius unterschrit¬ ten, die Schneidlinie also enger gebogen als vorgesehen, kann es zu Rissen oder Brüchen besonders im gehärteten Spitzenbereich der Schneidlinie kommen. Die so vorgegebene maximal verwendbare Härte ist damit deutlich geringer, als es von der Härtetechnik und dem Material her möglich wäre. Daher verschleißen die so hergestellten Schneidwerkzeuge recht schnell und müssen ausgetauscht wer¬ den. Weiterhin ist trotz der schon geringen Härtung des Spitzenbereichs der kleinstmögliche Biegeradius begrenzt, um ein Reißen oder Brechen des Spitzen- bereiches der Schneidlinie zu verhindern. Dadurch lassen sich mit den o.g. Schneidwerkzeugen keine engen Radien oder Ecken aus dem Ausgangsmaterial ausstanzen.
Ein werkstattmäßiger und ungenügender Ansatz die Härtung des Spitzenbereiches weiter zu erhöhen liegt darin, das fertige Schneidwerkzeug in ein Wasserbad zu legen, so dass nur der Schneidenbereich aus dem Wasser nach oben herausragt. Dann wird von Hand mittels eines Autogenbrenners der Schneidenbereich stark erhitzt und mit Wasser abgeschreckt, so dass es zu einer "Härtung" kommen kann. Durch solch ein grobes werkstattmäßiges Verfahren ergeben sich allerdings oft- mals Risse oder das Stanzwerkzeug verzieht sich. Es ist weiterhin sehr nachteilig, dass sich - wenn überhaupt - dann eine lokal sehr ungleichmäßige Härte und ein sehr ungleichmäßig durchgehärteter Spitzenbereich einstellt, der somit ungleich¬ mäßig verschleißt. Je nach Geschick des Anwenders liegen aber auch die erzielten Härtewerte unter den Werten des vorgehärteten Ausgangsmaterials, so dass sich dieses manuelle Verfahren nicht für eine kommerzielle Fertigung eines Schneid¬ oder Stanzwerkzeuges eignet. Vergleichbar mit den o.g. Schneidwerkzeugen ist der Aufbau von Stanzmessern, die sich von den Schneidwerkzeugen nur durch ihre größeren Abmessungen und somit die größere Eigensteifigkeit unterscheiden. Bei Stanzmessern kann daher auf eine Grundplatte verzichtet werden. Stattdessen können zusätzlich Verstei- füngsstäbe oder dergleichen vorgesehen werden. Derartige Stanzmesser werden in zunehmendem Ausmaß durch automatische Biegevorrichtungen gebogen, die ihre Arbeitsvorschriften (Biegeparameter) von Stuerungscomputern erhalten. Die Steuerungscomputer wandeln bzw. „übersetzen" die gewünschte Geometrie der Stanzmesser bzw. Schneidlinien in entsprechende Maschinenbefehle für die au¬ tomatischen Biegevorrichtungen. Auch für diese Stanzmesser gilt bezüglich ihrer problematischen Härteeigenschaften und minimalen Biegeradien und die Gefahr des Brechens oder Reißens das oben zu den Schneidlinien gesagte, so dass in der Folge auf die für die Erfindung unwesentlichen Unterschiede zwischen Schneid- messern und Stanzmesser nicht eingegangen wird. Die Erfindung lässt sich auch auf die Stanzmesser anwenden.
Es ist daher das der Erfindung zugrundeliegende Problem ein Schneid- oder Stanzwerkzeug und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, das eine höhere Verschleißfestigkeit als der Stand der Technik aufweist, und mit dem es möglich ist, besonders enge Radien oder Ecken aus dem Ausgangsmaterial auszu¬ stanzen.
3. Zusammenfassung der Erfindung Dieses Problem wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schneid- oder Stanzwerkzeugs gemäß Patentanspruch 1 oder durch eine Schneidlinie gemäß Patentanspruch 12 oder ein Schneid- oder Stanzwerkzeug gemäß Patentanspruch 15 gelöst.
Insbesondere wird es gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schneid¬ oder Stanzwerkzeugs, aufweisend die folgenden Schritte in der angegebenen Rei- - A -
henfolge: (a) Biegen mindestens einer Schneidlinie in ihre gewünschte Endform, und (b) bahngesteuertes Führen eines Härtemittels entlang der Endform der Schneidlinie, wobei ein Spitzenbereich der Schneidlinie selektiv gehärtet wird.
Es wird daher vorgeschlagen, zunächst die ungehärtete und daher relativ weiche und wenig spröde Schneidlinie in ihre gewünschte Endform zu biegen und erst danach den Schneidenbereich oder Teile davon selektiv mittels eines bahngesteu¬ erten Härtemittels zu härten. Durch das Härten des Spitzenbereichs nachdem die Schneidlinie in ihre gewünschte Endform gebogen wurde, ist eine Härte des Spit- zenbereichs erzielbar, die weit über der Härte von vorgehärteten ungebogenen Schneidlinien liegt. Weiterhin sind besonders kleine Biegeradien erzielbar, die mit vorgehärteten Schneidlinien nicht ohne Rissbildung oder Brechen herstellbar wä¬ ren. Durch das bahngesteuerte Führen kann der Härtevorgang automatisch und genau kontrolliert durchgeführt werden. Insbesondere lassen sich dadurch Härte- parameter, wie Aufheiztemperatur und Abkühlzeit über die Länge der Schneidli¬ nie genau festlegen und beibehalten. Somit wird eine genau definierte Härte und Härtetiefe an dem Spitzen- oder Schneidenbereich der Schneidlinie erzielt und gleichmäßige Härteeigenschaften über die gesamte Länge der Schneidlinie sicher¬ gestellt.
Bevorzugt wird der Schritt des Biegens der mindestens einen Schneidlinie mittels eines NC-gesteuerten Biegemittels auf der Basis von Geometriedaten durchge¬ führt. Damit werden die Biegungen, die später die Kontur des auszustanzenden Bauteils bestimmen, besonders schnell und genau in das Bandmaterial einge- bracht. Dies ist insbesondere für Stanzmesser von Vorteil, die ohne eine geomet¬ riebestimmende Grundplatte auskommen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren vor dem Härteschritt weiterhin den Schritt des Einbringens einer Nut in eine Grundplatte mittels eines bahngesteuerten Graviermittels auf der Basis von Geometriedaten auf, wobei die Form der Nut der Endform der Schneidlinie entspricht. Damit wird die Kontur des auszustanzenden Bauteils, besonders schnell und genau in eine Grundplatte ein¬ gebracht, welche die Schneidlinie lagert, stützt und ein Verbiegen der Schneidli- nie verhindert.
Weiterhin bevorzugt weist das Verfahren vor dem Härteschritt weiterhin den Schritt des Einfügens der Schneidlinie in die Nut in der Grundplatte auf. Die ge¬ bogene Schneidlinie wird in die ebenfalls konturbestimmende Nut der Grundplat¬ te eingebracht und damit an der Grundplatte befestigt und geometrisch fixiert.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Schritt des Führens des Härtemittels mittels eines bahngesteuerten Führungsmittels auf der Basis von Geometriedaten durchgeführt.
Bevorzugt basieren die Geometriedaten des bahngesteuerten Führungsmittels für den Schritt des Führens des Härtemittels auf den Geometriedaten des bahngesteu¬ erten Graviermittels für den Schritt des Einbringens der Nut oder den Geometrie¬ daten des NC-gesteuerten Biegemittels. Die Geometriedaten, die schon für die Erzeugung der gewünschten Schnittkontur verwendet wurden können somit zur Härtung wiederverwendet werden. Somit verringert sich der Aufwand für das ge- steuerte Führen des Härtemittels auf minimale Anpassungen.
Weiterhin bevorzugt ist das bahngesteuerte Führungsmittel und das bahngesteuer¬ te Graviermittel das selbe Führungselement. Damit wird für die Härtung keine zusätzliche Anlage benötigt. Das Führungsmittel kann sowohl zur Herstellung der Nut in der Grundplatte als auch zur Führung des Härtemittels verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Härtemittel ein CW-Laser, ein Cθ2-Laser, ein Elektronenstrahlerzeuger, eine Induktionsspule oder ein Plas¬ maerzeuger. Bevorzugt ist das Graviermittel ein CW-Laser, ein CCVLaser oder ein Schaftfräser. Besonders bevorzugt ist das Graviermittel und das Härtemittel der selbe CW- Laser oder der selbe CO2-Laser. Damit kann auch das Graviermittel selbst als Härtemittel verwendet werden, was wiederum die Anlagenkosten verringert.
Bevorzugt weist das Verfahren vor dem Härteschritt weiterhin den Schritt des Austauschens einer Gravieroptik des CW-Laser oder des CO2-Laser durch eine Härteoptik auf. Um den Laser vom Gravieren der Nut auf das Härten des Schnei- denbereiches umzustellen kann einfach eine andere Optik als zum Gravieren ver¬ wendet werden.
Die oben genannten Probleme werden auch durch eine Schneidlinie gelöst, die nach dem o.g. Verfahren hergestellt wurde.
Bevorzugt weist die Schneidlinie einen Grundkörper und einen gehärteten Spit- zenbereich auf, welcher eine Härte aufweist die im Wesentlichen der maximal möglichen Gebrauchshärte des verwendeten Materials der Schneidlinie entspricht.
Bevorzugt weist die Schneidlinie einen Stahl der Sorte C60 auf, wobei der gehär¬ tete Spitzenbereich eine Gebrauchshärte von über 800 HV 0,5, bevorzugt von ü- ber 850 HV 0,5 und besonders bevorzugt von über 900 HV 0,5 aufweist. Damit liegt die Härte des Spitzenbereiches weit über der Härte der Schneidlinien des Standes der Technik. Man kann beispielsweise bei Schneidlinien aus dem Werk¬ stoff C60 die vom Werkstoffhersteller mögliche Maximalhärte von etwa 850 HV 0,5 erzielen. Bei Verwendung eines Lasers lassen sich sogar Werte von über 900 HV 0,5 erzielen, da durch die kleinflächige, praktisch punktförmige Wärmequelle die Abschreckung besonders schnell erfolgt.
Die oben genannten Probleme werden auch durch ein Schneid- oder Stanzwerk¬ zeug gelöst, das mindestens eine o.g. Schneidlinie aufweist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. 4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung naher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Grundplatte eines Schneidwerkzeuges mit einer eingebrachten Nut;
Fig. 2 die Grundplatte der Fig. 1 mit einer in die Nut eingesetzten Schneidlinie; und
Fig. 3 schematisch die Bewegung eines Härtemittels beim Härten der eingesetz¬ ten Schneidlinie.
5. Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsformen hi der Folge werden mittels der Zeichnungen bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung beschrieben.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird in eine Grundplatte 10 mittels eines (in Fig. 1 nicht dargestellten) bahngesteuerten Graviermittels eine Nut 12 eingefräst oder eingra¬ viert. Die Form der Nut 12 entspricht dem gewünschten Schnittverlauf des herzu- stellenden Schneid- oder Stanzwerkzeuges.
Die Grundplatte 10 ist bevorzugt eine ebene Platte aus Holz, Kunststoff oder ei¬ nem Holzwerkstoff, beispielsweise Pressspan, MDF oder ähnlichem. Die Grund¬ platte könnte aber auch aus einem anderen geeigneten Material gefertigt sein oder auch für besondere Stanz- oder Schneidaufgaben gekrümmt oder gebogen sein.
Zum Eingravieren der Nut 12 in die Grundplatte 10 wird bevorzugt ein bahnge¬ steuertes Graviermittel eingesetzt. Dazu eignet sich ein CW-Laser oder ein CO2- Laser aber auch ein konventioneller Schaftfräser. Die Leistung der Laser wird dabei so eingestellt, dass eine ausreichende Einbrenntiefe in der Grundplatte 10 erzielt wird, aber sie noch genügend Restdicke aufweist. Der Laser oder Fräser befindet sich in einem geeigneten Laser- oder Fräserkopf, welcher bevorzugt NC -bahngesteuert über die Grundplatte 10 bewegt wird. Statt einer NC-Steuerung kann aber auch eine einfachere Steuerung verwendet werden. Die NC-Steuerung steuert bevorzugt ein XYZ-Portal an, an dem der Laser- oder Fräskopf befestigt ist. Alternativ kann dazu auch ein Industrieroboter verwendet werden.
Die NC-Steuerung führt den Laser- oder Fräskopf zum Gravieren der Nut 12 an- hand von Geometriedaten, die auf der Geometrie des auszuscheidenden Werk¬ stücks basieren.
In der Nut 12 wird, wie in Fig. 2 dargestellt, eine gebogene Schneidlinie 20 einge¬ setzt und fixiert, beispielsweise verklebt. Die Schneidlinie 20 bestehend aus einem bandförmigen Metallstreifen mit einem Grundkörper 22 und einem spitzen Schneidenbereich 24 (sh. Fig. 3). Die Schneidlinie 20 wird in ihrem ungehärteten Zustand gebogen, so dass besonders kleine Biegeradien ohne die Gefahr der Riss¬ bildung möglich sind.
Ein bevorzugtes Material für die Schneidlinie 20 ist ein Stahl der Sorte C60, es kann aber auch jeder andere Kohlenstoffstahl oder Werkzeugstahl verwendet wer¬ den, der sich im ungehärteten bandförmigen Zustand gut biegen lässt und im ge¬ härteten Zustand eine für den Stanzvorgang ausreichende Gebrauchshärte auf¬ weist. Wenn ohne Kühlmittel gehärtet werden soll, bieten sich lufthärtende Stahl- Sorten als Werkstoff für die Schneidlinie 20 an.
In Fig. 3 ist schematisch der Härtevorgang dargestellt. Fig. 3 zeigt ausschnittswei¬ se ein Teil der Grundplatte 10 mit eingesetzter Schneidlinie 20. Ein Härtemittel 30 wird entlang der gebogenen und noch ungehärteten Schneidlinie 20 so entlangge- führt, dass es auf den Schneidenbereich 24 einwirken kann und zumindest einen Spitzenbereich des Schneidenbereichs 24 härtet. Die Bewegungsrichtung des Här¬ temittels 30 ist mit dem Pfeil V angedeutet.
Das Härtemittel 30 kann wie das Graviermittel zum Einbringen der Nut 12 ein CW- oder CO2-Laser sein. Es kann aber auch je nach gewünschtem Härteverfah¬ ren ein Elektonenstrahlerzeuger, eine Induktionsspule oder ein Plasmaerzeuger sein. Auch andere Härtemittel sind denkbar, die einen Wärmeeintrag in den Schneidenbereich 24 der Schneidlinie hervorrufen können.
Beim Härtevorgang wird das Härtemittel 30 (hier ein Laserkopf 30) mittels eines NC-gesteuerten Führungsmittels so geführt und gegebenenfalls geschwenkt, dass es exakt der Schneidlinie 30 folgt und diese in ihrem Spitzenbereich 26 härtet. Bevorzugt trifft dazu ein vom Laser 30 erzeugter Laserstrahl 32 direkt auf die Spitze der Schneidlinie 20 auf. Dazu bedarf es je nach verwendetem Härtemittel eines Versatzes "h" normal zu Grundplatte und gegebenenfalls einer Verdrehung, die das Härtemittel immer normal zum jeweils bearbeiteten Spitzenbereich 26 und somit in Richtung des Krümmungsradius der Schneidlinie 20 steuert. Die anderen Parameter des Härtevorgangs, wie Bearbeitungsgeschwindigkeit, Aufheizintensi¬ tät, Abkühlgeschwindigkeit, werden in den Steueralgorithmus für das Härtemittels integriert.
Bei induktiver Härtung entfallt die Verdrehung des Härtemittels, das direkt „von oben", genauer gesagt normal zur Grundplattenebene, entlang des Spitzenberei¬ ches 26 der Schneidlinie 20 geführt wird.
Nach der Härtung weist der gehärtete Spitzenbereich 26 der Schneidlinie 20 bei einem Stahl der Sorte C60 eine Gebrauchshärte von über 800 HV 0,5 oder bevor¬ zugt von über 850 HV 0,5 auf. Beim Einsatz eines speziell gepulsten CW- oder CO2-Lasers lassen sich durch den nahezu punktförmigen und dadurch lokal sehr begrenzten Wärmeeintrag Härtewerte von bis zu 900 HV 0,5 oder darüber erzie¬ len. Bevorzugt kann als Härtemittel 30 die selbe Anlage verwendet werden wie sie für den Graviervorgang verwendet wurde. Auch der beispielsweise verwendete Laser kann für das Härten verwendet werden. Gegebenenfalls müssen lediglich die Be- triebsparameter angepasst werden. Auch ist denkbar Optiken in den Strahlgang des Lasers einzuschwenken. So könnte beispielsweise die Optik für das Gravieren der Nut 12 durch eine spezielle Härteoptik ausgetauscht werden.
Selbstverständlich kann aber auch der Bearbeitungskopf für das Härten ausge- tauscht werden und ein spezieller Laser für das Härten verwendet werden. Der Härtevorgang kann auch auf einer anderen Arbeitsstation erfolgen, da die Steue¬ rung des Härtemittels bei bereits vorhandenem Steuerprogramm für die Herstel¬ lung der Nuten 12 nur noch mit geringem Rechenaufwand verbunden ist.
Es ist, insbesondere wenn das Härten auf einer eigenen Bearbeitungsstation er¬ folgt, selbstverständlich möglich, alle beim Härten gewünschten Maßnahmen zu ergreifen oder besondere Rahmenbedingungen einzustellen. Dies kann beispiels¬ weise ein Arbeiten in einer Schutzgasatmosphäre sein oder das Abschrecken mit einem speziellen Medium. Dabei kann im Falle des Abschreckens das Ab- schreckmedium entweder im Härtekopf integriert sein, oder es kann ein zweiter Bearbeitungskopf in entsprechendem Abstand vom ersten Kopf geführt werden der zum Abschrecken dient.
Die zur NC- oder Bahnsteuerung benötigten Steuerdaten können aus den von dem Graviervorgang für die Nut bereits vorhandenen Geometriedaten automatisch be¬ rechnet werden.
Die Übernahme der Geometriedaten gilt auch für den Fall der oben angesproche¬ nen Stanzmesser, da auch die Geometrie für die NC-gesteuerten Biegemaschinen bereits in elektronischer Form vorliegt und mittels eines relativ einfachen „Über- setzungsprogramms" bzw. eines Transformationsprogramms für die Bewegungen des Härtemittels umgeformt werden kann.
Eine weitere Form von Schneidwerkzeugen 1 der eingangs genannten Art ver- wendet auch Schneidlinien 20 bzw. Stanzmesser, die nicht auf einer ebenen Grundplatte 10 befestigt sind, sondern auf einer kreiszylindrischen Trommel oder Walze. Das zu schneidende Material wird dann zwischen dieser Walze und einer Gegenwalze durchgezogen und wird an dafür vorgesehenen Stellen geschnitten oder geprägt.
Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich auch für diese Art von Werkzeu¬ gen anwendbar. Bevorzugt wird auch in diesem Fall, die Herstellung der Nuten 12 auf der Trommel bzw. Walze mittels einer Vorrichtung durchgeführt, die über ein NC -Programm gesteuert wird, so dass durch entsprechende Adaption des NC- Programms ebenfalls ein Härtemittel entlang der Schneidlinie geführt werden kann. Dabei kann - falls vorhanden - auf die Daten zur Herstellung der Nuten 12 zurückgegriffen werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass nicht nur die Schneidlinien, sondern alle in der Form befindlichen anderen Werkzeuge wie Punzierstifte, Lochstanzen Perforierlinien / Perforiermesser, Kombilinien / Kombimesser und dgl. mehr ebenfalls selektiv gehärtet werden können. Auf diese Weise werden diese Elemente auf das gleiche Härteniveau gebracht wie der Spitzenbereich 26 der Schneidlinie 20, wodurch die Lebensdauer und die Rüstzeiten der Schneid- oder Stanzwerkzeuge 1 optimiert und damit die entsprechenden Kosten minimiert werden. Bezuεszeichenhste
1 Stanz- oder Schneidwerkzeug 10 Grundplatte 12 Nut 20 Schneidlinie 22 Grundkörper 24 Schneidenbereich 26 gehärteter Spitzenbereich 30 Härtemittel bzw. Laser 32 Laserstrahl

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Schneid- oder Stanzwerkzeugs (1), aufwei¬ send die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge:
a. Biegen mindestens einer Schneidlinie (20) in ihre gewünschte Endform;
b. bahngesteuertes Führen eines Härtemittels (30) entlang der Endform der Schneidlinie (20), wobei ein Spitzenbereich (26) der Schneidlinie (20) se- lektiv gehärtet wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Biegens der mindestens einen Schneidlinie (20) mittels eines NC-gesteuerten Biegemittels auf der Ba¬ sis von Geometriedaten durchgeführt wird.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, vor dem Härteschritt weiter¬ hin aufweisend den Schritt des Einbringens einer Nut (12) in eine Grundplatte (10) mittels eines bahngesteuerten Graviermittels auf der Basis von Geomet¬ riedaten, wobei die Form der Nut (12) der Endform der Schneidlinie (20) ent- spricht.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, vor dem Härteschritt weiterhin aufweisend den Schritt des Einfügens der Schneidlinie (20) in die Nut (12) in der Grundplatte (10).
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 - 4, wobei der Schritt des Führens des Härtemittels (30) mittels eines bahngesteuerten Führungsmittels auf der Basis von Geometriedaten durchgeführt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Geometriedaten des bahngesteuerten Führungsmittels für den Schritt des Führens des Härtemittels (20) auf den Ge- ometriedaten des bahngesteuerten Graviermittels für den Schritt des Einbrin¬ gens der Nut (12) oder den Geometriedaten des NC-gesteuerten Biegemittels basieren.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das bahngesteuerte Führungsmit¬ tel und das bahngesteuerte Graviermittel das selbe Führungselement ist.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 - 6, wobei das Härtemittel ein CW- Laser, ein CCVLaser, ein Elektronenstrahlerzeuger, eine Induktionsspule oder ein Plasmaerzeuger ist.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 - 7, wobei das Graviermittel ein CW-Laser, ein CCVLaser oder ein Schaftfräser ist.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Graviermittel und das Härtemittel der selbe CW-Laser oder der selbe CO2-Laser ist.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, vor dem Härteschritt weiterhin aufweisend den Schritt des Austauschens einer Gravieroptik des CW-Laser oder des CO2- Laser durch eine Härteoptik.
12. Schneidlinie (20) hergestellt nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 - 10.
13. Schneidlinie (20) gemäß Anspruch 12, aufweisend:
a) einen Grundkörper (22); und
b) einen gehärteten Spitzenbereich (26), aufweisend eine Härte, die im We- sentlichen der maximal möglichen Gebrauchshärte des verwendeten Mate¬ rials der Schneidlinie (20) entspricht.
14. Schneidlinie gemäß Anspruch 13, aufweisend einen Stahl der Sorte C60, wo¬ bei der gehärtete Spitzenbereich (26) eine Gebrauchshärte von über 800 HV 0,5, bevorzugt von über 850 HV 0,5 und besonders bevorzugt von über 900 HV 0,5 aufweist.
15. Schneid- oder Stanzwerkzeug (1) aufweisend mindestens eine Schneidlinie (20) gemäß den Ansprüchen 12 - 14.
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