Der Stanzprozess

Beim Lochen stanzt ein Lochstempel ein Stück Material aus. Den sogenannten Butzen.  Somit wird ein Loch im Blechteil erzeugt. Die Geometrie des gestanzten Loches entspricht der Geometrie an der Schneide des Lochstempels. Als „Gegenstück“ zum Lochstempel kommt eine Lochbuchse oder Matrize zum Einsatz.  Diese hat ein Loch, welches ebenfalls der Stempelschneide entspricht. Aus technischen Gründen ist jedoch ein gleichmäßig umlaufender Spalt zwischen der positiven Geometrie der Stempelschneide und der negativen Geometrie der Buchse notwendig. Dieser sogenannte Schneidspalt ist von der Dicke des zu stanzenden Materials abhängig. Im Zuge einer Stanzoperation wird der Butzen zuerst abgeschert und anschließend aus dem Stanzteil herausgebrochen. Dabei wird er  vom Stempel in die Matrize gedrückt. Weitestgehend ausschlaggebend für die Maßhaltigkeit des gestanzten Loches ist die Form der Stempelschneide.


Der Stanzprozess kann in sechs Schritte unterteilt werden:

Aufsetzen des Lochstempels

Beim Aufsetzten des Lochstempels kommt es zum Erstkontakt der Stempelscheide mit dem zu stanzenden Material. Durch den sehr kurzen Schlag beim Auftreffen des Stempels auf das zu stanzende Blech entstehen in diesem ungerichtete Druck- und Biegespannungen. Das Bauteilmaterial beginnt, sich unterhalb der Stempelschneide aufzuwölben.

Schnitt

Wenn die Streckgrenze des Materials durch den Druck des Lochstempelüberschritten wird, beginnt die Stempelschneide in die Bauteiloberfläche einzudringen und das Material zu schneiden. Der Schneidspalt ermöglicht dem Stempel, den Butzen zu verbiegen. Die Mitte des Butzens biegt sich dabei von der Stempelschneide weg, wodurch sich eine Vakuumtasche zwischen Stempelschneide und Butzen bildet. Im Lochstempel nimmt die Druckspannung nun zu.

Bruch

Wenn das Material bis zur Zugfestigkeit deformiert und gestreckt wurde, beginnt das Blech zwischen der Schneidkante des Stempels und der Matrize zu reißen. Hierdurch wird die Bruchfläche im Loch und auf der Außenseite des Butzen erzeugt

Durchbruch

Wird der Kraft zu groß, bricht der Butzen schlagartig raus. Als Folge des plötzlichen Rausbrechens entspannt sich die aufgebaute Druckspannung schlagartig. Es kommt zum sogenannten Schnittschlag. Unter ungünstigen Umständen kann diese „Entladung“ zu Brüchen am Stempelkopf führen.  Die Heftigkeit des Schnittschlags ist von der Festigkeit des zu stanzenden Materials abhängig.

Endlage

Wenn das Werkzeug seine untere Endlage erreicht hat, sollte der Lochstempel nur etwa 0,5 – 0,7 mm in die Matrize eingedrungen sein. Ein tieferes Eindringen erhöht die Abnutzung. Wenn der Stempel weiter eindringt, steigt die Gefahr, dass der Butzen beim Rückzug des Stempels, bedingt durch die Vakuumtasche, mit hochgezogen wird.

Rückzug

Beim Rückzug des Lochstempels aus dem Blech werden mehr als 2/3 der Stempelabnutzung verursacht. Diese Abnutzung kann mit einem optimierten, größeren Schneidspalt minimiert werden. Hierdurch steigt aber die Gefahr, dass der Butzen wieder mit hochgezogen wird.  Dieser Gefahr wirkt der Abdruckstift entgegen. Dieser ist im Stempel montiert und steht an der Stempelschneide hervor. Der Stift ist gefedert und wird bei einem Kontakt zwischen Stempel und Blech in den Stempel hineingedrückt. Nach Ausbruch des Butzens entspannt sich die Feder, der Stift ragt wieder aus dem Stempel heraus und löst schließlich den Butzen von der Schneide.