Einfluss der Dämpfungseigenschaften von weggebundenen Schnellläuferpressen auf den Werkzeugverschleiß

Blechstanzteile sind als mechanische Bauteile im gesamten Spektrum technischer Produkte zu finden. Produziert werden diese Teile in großen Mengen auf weggebundenen Schnellläuferpressen. Ein Nachteil des Scherschneidens ist der verfahrensbedingte Werkzeugverschleiß. Speziell an den Stempeln tritt Mantel- und Stirnflächenverschleiß auf. Dies hat Auswirkungen auf die Schnittflächenqualität, die mit fortschreitendem Verschleiß abnimmt. Der Verschleiß wird von der Reibung des Werkzeugs am Werkstück während des Schneidprozesses verursacht. Erhöht wird die Reibung jedoch, wenn aufgrund von Maschinenschwingungen der Stempelweg von einer Schwingbewegung überlagert wird. Dies führt zu einer Verlängerung des Kontaktweges und zu einer Erhöhung der Relativgeschwindigkeit in der Kontaktzone.

Im Rahmen des Projektes wurden zwei mechanische Schnellläuferpressen untersucht. Durch Erfassung der Schwingfrequenzen und -formen konnten die kritischen Frequenzbereiche der Stößelschwingung bestimmt werden. Hierbei wurden die Methoden der Modalanalyse und der Betriebsschwingungsanalyse verwendet. Die kritische Schwingfrequenz wurde bei beiden Pressen bei ca. 150 Hz beobachtet. Bei dieser Frequenz lag eine Hub/Kippschwingung vor, die sowohl durch ihre Amplitude als auch durch Ihre Schwingform den größten Werkzeugverschleiß verursacht.

Durch den Einsatz eines Reibungsdämpfers, bei dem die Dämpferparameter Masse, Federsteifigkeit und Reibkraft manuell optimal eingestellt wurden, konnte dieser kritische Frequenzbereich gedämpft werden. Hierdurch war eine Reduzierung der Schwingungsamplitude im Frequenzspektrum um die Hälfte möglich. Bezüglich der konstruktiven Auslegung sowie der Parametrierung des Reibungsdämpfers wurden modellgestützte Methoden (MKS) angewendet. Die auf Basis der Messergebnisse abgestimmten Simulationsmodelle wurden zum Dämpfertest angewendet. Damit konnten die optimalen Dämpferparameter ermittelt.

Abschließende Langzeitverschleißuntersuchungen konnten die Wirksamkeit des Dämpfers nachweisen. Eine Schnellläuferpresse wurde im Ausgangszustand und im dämpfungsoptimierten Zustand mit einem Referenzwerkzeug über 100.000 Hübe betrieben und das Fortschreiten des Werkzeugverschleißes beobachtet. Es lies sich eine Verschleißreduktion von nahezu 50 % nachweisen.