Schneidkraftbedarfsermittlung beim Scherschneiden von Feinblechen- Entwicklung eines Prüfsystems

Schwerpunkte der Untersuchungen in diesem Forschungsprojekt waren zum einen die Untersuchung der Kraftverhältnisse (Schneidkraft und Querkraft) beim Beschneiden von Umformteilen. Zum anderen wurden die Auswirkungen der Kaltverfestigung bei umgeformten Blechteilen auf den Schneidkraftbedarf untersucht.
Die Bestimmung der Schneid- und Querkräfte erforderte zunächst die Konstruktion eines Prüfsystems in Form eines Versuchswerkzeuges, welches die hochgenaue Messung von Schneid- und Querkräften bei unterschiedlichen Matrizengeometrien (Beschneidung einer 3D-Kontur) erlaubt. Als wesentliche Ergebnisse wären zu nennen, dass bei höherfesten Blechen die Querkräfte in die Größenordnung der Schneidkraft gelangen können. Da dies zu hohen Werkzeugbelastungen und durch eine Aufweitung des Schneidspaltes zu einer Verschlechterung der Schnittflächenqualität führt, werden in der Praxis ab einem Schnittwinkel von 15° aufwendige Schieberelemente in den Werkzeugen eingesetzt um einen ebenen Schnitt zu garantieren. Bei geeigneter Auslegung des Werkzeuges (Erzielung einer hohen Steifigkeit) konnte jedoch eine Abnahme der Gratbildung bei höheren Schnittwinkeln festgestellt werden. Dies lässt sich auf veränderte Spannungsverhältnisse in der Umformzone bei zunehmenden Winkeln zurückführen.
Beim Schneiden und Lochen von bereits umgeformten Blechteilen kommt es zu einer Erhöhung des Schneidwiderstandes aufgrund von Kaltverfestigungsmechanismen. Für Tiefziehgüten beträgt die Erhöhung des Schneidwiderstandes 12 - 13%, während für die NE-Bleche AL3 und CU eine Schneidwiderstandserhöhung um lediglich 7- 8% zu verzeichnen war. Dieser Sachverhalt muss gegebenenfalls bei der Auswahl der Pressenanlage berücksichtigt werden.