Der Bau von Stanzwerkzeugen ist ein Spezialgebiet des Werkzeugbaus, in dem Werkzeuge wie z. B. Schneid- und Umformwerkzeuge für die Massenproduktion hergestellt werden. Das Verfahren: Ein Halbzeug wird durch einen kalten Umformungsprozess (Stanzen, Biegen, Stauchen oder Ziehen) in eine neue, gewünschte Form gebracht. Das Halbzeug wird auch als Vormaterial oder Rohling bezeichnet und ist ein Werkstück oder ein Halbfabrikat in seiner einfachsten Form, wie z. B. eine Stange, ein Rohr oder eine Platte. Durch die Bearbeitung wird in der Folge ein dünnes Blech zum Kotflügel, ein anderes zum Schrankscharnier oder ein drittes zur Leitplanke. Die hergestellten Gegenstände werden beispielsweise in der Automobilindustrie oder auch für Haushaltswaren weiterverwendet. Ab einer gewissen Stückzahl können mithilfe von Werkzeugen Teile kostengünstig und schnell hergestellt werden.
Technische Grundlagen zum Stanzverfahren
Das Stanzen kann entweder manuell oder mittels moderner CNC-Technik durchgeführt werden. Beim manuellen Stanzen wird in einem ersten Schritt das zu bearbeitende Blech zwischen Stempel und Matrize gelegt. Der Stempel wird dann unter Zuhilfenahme von Hydraulik- oder Hebelkraft mit hohem Druck auf das Blech geführt und durchtrennt dieses an der Schnittstelle zwischen Stempel und Matrize. CNC-Stanzmaschinen arbeiten ebenfalls nach diesem Prinzip, führen die einzelnen Verfahrensschritte aber weitgehend selbstständig und automatisch durch.
Das Fertigungsverfahren wird entsprechend dem Trennprinzip üblicherweise in die Verfahrensarten Scherschneiden und Keilschneiden unterteilt. Beim Scherschneiden verfügt die Druckfläche des Stanzwerkzeugs über eine Schneidkante, die erst eine Rissbildung verursacht und schlussendlich zum Durchreissen des Werkstoffs führt. Beim Keilschneiden durchtrennen zwei keilförmige Schneiden das Blech in einem ganz bestimmten Schneidkeilwinkel.
Aufbau von Stanzwerkzeugen
Stanzwerkzeuge bestehen im Wesentlichen aus drei Teilen: Stempel, Matrize und Abstreifer. Hochwertige Stanzwerkzeuge sind eine wichtige Voraussetzung für eine wirtschaftliche Produktion. Sie lassen sich einfach rüsten, sind wartungsarm und machen die Arbeit von Stanzmaschinen noch produktiver. Das Stanzwerkzeug stellt die technische Grundlage für das trennende Verfahren Stanzen dar und hat hohe Ansprüche an Belastbarkeit, Widerstandsfähigkeit und Mass- und Formgenauigkeit zu erfüllen. Deshalb werden diese Spezialwerkzeuge durch modernste Fertigungsverfahren aus erstklassigen Stählen hergestellt.
Verschiedene Arten von Stanzwerkzeug
Stanzwerkzeuge werden unterteilt in einzelne technische Form, Verbundform und kontinuierliche Form. Der Stanz- und Umformwerkzeugbau dient der Herstellung von Werkzeugen, die zur serienmässigen Herstellung von Produkten aus den verschiedensten Materialien wie z. B.:
- Metall,
- Nichteisenmetall,
- Kunststoff,
- Holzfurnier oder auch Papier verwendet werden.
Hergestellt werden hauptsächlich dreidimensionale Zieh- und Formteile. Die Aktivelemente bestehen aus gehärtetem vergüteten Werkzeugstahl, aus Hartmetall oder aus Keramik – je nach Anwendungsgebiet.
Beim Stanzen einer einzelnen technischen Form auf einer Stanzmaschine wird nur ein Vorgang ausgeführt, z. B. Biegen, Prägen, Stanzen, Ziehen, Strecken oder Biegen. Meistens geschieht dies manuell. Bei diesem Verfahren sind Aufbau und Herstellung einfach, der Preis günstig, die Produktionseffizienz jedoch gering. Der Hauptunterschied zwischen kontinuierlichem Stanzen und einzelnem technischem Stanzen besteht darin, dass bei ersterem der Stempel automatisch der Presse zugeführt wird. Dies ist einerseits effizienter, andererseits auch sicherer. Bei der dritten Form, der Verbundform, werden gleich mehrere Stanzvorgänge auf einer einzigen Presse (Einzelstation oder Mehrstation) ausgeführt. Bei diesem Verfahren handelt es sich um eine vollautomatische Produktion – vom flachen Blech über das Stanzen, zum Formen bis hin zum Veredeln.
Feinstanzwerkzeuge
Sie zeichnen durch höchste Anforderungen an Mass- und Formgenauigkeit aus. Mithilfe von Feinstanzwerkzeugen können die Schnittflächen des zu bearbeitenden Werkstücks glatt und abrissfrei gehalten werden. Das entsprechende Fertigungsverfahren wird üblicherweise als Feinschneiden oder Genauschneiden bezeichnet. Feinstanzwerkzeuge werden für die Fertigung von Bauteilen mit höchsten Anforderungen an die Massgenauigkeit benötigt. Dazu gehören zum Beispiel Zahnräder mit Modulen von 0,2 bis 10 mm und geringen Blechdicken von 1 bis 10 mm. Auch Zahnstangen oder ähnliche Maschinenelemente werden mit diesem Verfahren hergestellt. Häufig ist die erreichte Genauigkeit dabei bereits so hoch, dass ein weiteres Nachbearbeiten nicht nötig ist.
Aufbau von Stanzformen
Stanzformen bestehen meistens aus den drei Rohmaterialien Holz, Stahl und Gummi. Die Stahllinien – auch Bandstahl genannt – werden in die Holzplatten eingesetzt. Je nach zu stanzendem Material werden unterschiedliche Messerhöhen und verschiedene Messerhärten verwendet. Jede Stanzform benötigt zudem eine Gummierung, damit das Stanzmaterial wieder zurückfedert und ausgeworfen werden kann.
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