DE10129291A1

DE10129291A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden bzw. Zerspanen von Weichmaterialteilen an Hartmaterialkörpern

Info

Publication number: DE10129291A1
Application number: DE2001129291
Authority: DE
Inventors: Jochen Spoerl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2002-12-19

Abstract

Zum Bearbeiten von Hart-Weich-Kompositmaterial wird zur Erreichung einer hohen Schnittgüte das Weichmaterial unmittelbar im Bereich der Schnittfläche mit einem Kältemittel derart beaufschlagt, daß das Weichmaterial eine fehlerfrei trennbare Härte annimmt. Dadurch wird erreicht, daß das Weichmaterial beim Schneiden bzw. Zerspanen nicht ausfranst, sondern eine Schnittfläche hoher Schnittgüte behält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden bzw. Zerspanen von Hart-Weich-Kompositmaterialien, bei welchen die verschiedenen Materialbestandteile unterschiedliche Zerspanungseigenschaften haben.

Derartige Hart-Weich-Kompositmaterialien finden z. B. bei Zweikomponenten- Spritzteilen, im Fenster- und Türenbau oder bei mehrteiligen Gegenständen Verwen dung, wenn Hartmaterialteile gegeneinander abgedichtet oder elastisch gegen einander gefügt sind.

Bei all diesen Hart-Weich-Kompositmaterialien ist die Schnittqualität in beiden Komponenten sehr unterschiedlich, so daß das auf das Zerspanen des Hartmaterial teils eingestellte Schneidwerkzeug den Weichmaterialteil nicht fehlerfrei trennt. Ein Ausreißen der Schnittkanten ist unvermeidlich.

Derzeit wird dieses Problem bei der industriellen Bearbeitung von mit Weichmaterial dichtungen versehenen Profilen oder Werkstücken mit Hilfe von Werkstückfassungen gelöst, welche den Dichtformen angepaßt sind und die weichen Materialien in Form halten. Damit kann wohl die Schnittgüte wesentlich verbessert werden; eine tatsächlich fehlerfreie Schnittkante ist jedoch kaum, in der Regel nicht zu erreichen.

Werkstückfassungen dieser Art sind mit einem Gegenprofil versehen und daher sehr teuer, so daß sie von der Kostenseite her gesehen nur bei der Bearbeitung sehr hoher Stückzahlen gerechtfertigt sind.

Diese industrielle Lösung ist daher für mittlere und Kleinbetriebe mit geringer Stück zahlfertigung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das auch für kleinere Stückzahl- oder Einzelanfertigungen kostengünstig einzusetzen ist, und eine hochwertige Schnittqualität für den Weichmaterialteil bei gleichzeitiger Zerspanung eines Hart-Weich-Kompositmaterials bzw. eines Weichmaterialteils allein bei der Verwendung von Spanwerkzeugen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren dadurch gelöst, daß die Shore-Härte des Weichmaterialteil durch lokales kurzzeitiges Unterkühlen unmittelbar vor dem Bearbeiten durch Besprühen mit einem Kältemittel soweit erhöht wird, daß ein fehlerfreies Schneiden bzw. Zerspanen am erhärteten Weichmaterialteil möglich ist.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung vorgesehen, bei der neben der Schnittfläche im Weichmaterialteil ein Ausströmventil mit auf das Weich material gerichteter Düse angeordnet ist und bei der über die Düse dem zu bear beitenden Weichmaterial neben der Schnittfläche ein Kältemittel vorzugsweise flüssiges Kohlendioxyd (CO₂) mengen- und zeitgesteuert zuführbar ist.

Mit den Maßnahme der Erfindung wird durch geringen Zusatzaufwand eine hoch qualitative gleichzeitige Zerspanung von Hart-Weich-Kompositmaterialien mit sehr guter Schnittqualität für beide Materialien erreicht. Die Vorrichtung ist aufgrund ihrer Profilunabhängigkeit unbegrenzt einsetzbar und stellt daher auch für Kleinbetriebe einen die Fertigungskosten kaum beeinflussenden Investitionsaufwand dar. Die besondere Vorteilhaftigkeit zeigt sich auch, wenn sehr komplizierte Profilformen für Dichtungen geschnitten werden müssen bzw. wenn weiche Materialteile aus harten Materialteilen passgenau herauszuschneiden sind. Selbstverständlich eignet sich das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch in vorteilhafter Weise z. B. zum Fräsen von Weichmaterialien allein, wie z. B. von Schläuchen.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Schneiden bzw. Zerspanen von Hart-Weich-Kompositmaterialien;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen mit Weichprofilen versehenen Profilstab, bei dem rechtsseitig ein Schnitt nach dem Stand der Technik und linksseitig ein Schnitt nach dem Verfahren gemäß der Erfindung angebracht wurde.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zum Schneiden bzw. Zerspanen eines Hart-Weich-Kompositmaterials gezeigt. Das Hart-Weich-Komposit material besteht aus einer Profilschiene 12, in welche längs einer Schwalbenschwanz nut ein Dichtungsprofil 16 aus einem Weichmaterial eingesetzt ist. Die Profilschiene 12 seinerseits besteht aus einem Hartmaterial.

Das Dichtungsprofil 16 ist mit Hilfe eines Klemmfusses 17 in die Schwalben schwanznut 14 eingesetzt und hat einen dünnwandigen schlauchförmigen Dicht körper 18, der einstückig mit dem Klemmfuß 17 verbunden ist. Dieser Dichtkörper 18 wird zusammengedrückt, wenn ein nicht dargestelltes Gegenstück mit der Profil schiene 12 zusammenwirkt und zwischen beiden Teilen eine Abdichtung gewünscht ist. Parallel zum Dichtkörper 18 verläuft eine Anschlaglippe 20, die ebenfalls zur Dichtfunktion beiträgt. Eine weitere Anschlaglippe 22 ist gegenüberliegend zur Anschlaglippe 20 am Dichtkörper angebracht und dient der Stabilisierung des in die Profilschiene 12 eingesetzten Dichtungsprofils 16.

Die Vorrichtung sieht ferner ein zum Schneiden der Profilschiene und dem Dichtungs profil geeignetes Sägeblatt 25 vor, das sich beim Trennen der Profilschiene und des Dichtkörpers relativ zu diesen verschiebt. Ferner ist zum Zuführen eines Kältemittels in den Bereich der Schnittfläche des Dichtungsprofils 16 eine Düse 26 vorgesehen, welche über eine Anschlußleitung 28 mit einer Zeit- und Mengensteuerung 30 verbunden ist, welche die Zufuhr des Kältemittels aus einem Kältemittelvorrat 32 entsprechend der Ausführungen des Dichtungsprofils steuert, um unmittelbar vor dem Angriff des Sägeblattes 25 den Schnittbereich des Dichtungsprofils soweit abzukühlen, daß er erstarrt und damit die Voraussetzung für einen glatten Schnitt hoher Schnittgüte schafft.

Wenn für die Profilschiene 12 beispielsweise PVC Verwendung findet und das Dichtungsprofil 16 aus einem Ethylen-Propylen-Elastomer (EPM) hergestellt ist, ist die Zufuhr des Kältemittels nur für wenige Sekunden über die Düse 26 nötig, um ein völliges Erstarren selbst des dünnwandigen schlauchförmigen Dichtkörpers 18 zu gewährleisten. Da dieses zugeführte Kältemittel gleichzeitig auch für das Sägeblatt 25 kühlend wirkt, kann mit der Vorrichtung eine verhältnismäßig hohe Schnittge schwindigkeit erreicht werden. Diese hohe Schnittgeschwindigkeit wirkt sich auch dahingehend günstig aus, daß für die kurze Zeit des Unterkühlens eine verhältnis mäßig geringe Menge des Kältemittelvorrats benötigt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn als Kältemittel verflüssigtes Kohlendioxyd (CO₂) Verwendung findet.

Die Zeit- und Mengensteuerung 30 arbeitet vorteilhafterweise mit einer nicht dar gestellten Lichtschranke, die die Annäherung des Sägeblatts an die Profilschiene und das Dichtungsprofil kurz vor dessen Eingriff feststellt und die Zeit- sowie die Mengen steuerung 30 in Betrieb nimmt. Sobald das Schneiden bzw. Verspanen abgeschlossen ist, wird die Zufuhr des Kältemittels durch die Düse 26 gegebenenfalls durch eine wei tere Lichtschranke abgestellt.

Als Material für die Profilschiene 12 kann sowohl Holz wie Metall oder auch ein Kunststoffmaterial wie z. B. Polyvinylchlorid (PVC) Verwendung finden, wobei für das Dichtungsprofil 16 vorteilhafterweise Ethylen-Propylen-Elastomere (EPM) bzw. Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymere (EPDM) eingesetzt werden. Auch die Verwendung von APT-Kautschuk oder Weich-PVC ist vorgesehen.

Durch die Unterkühlung mit dem Kältemittel nehmen die Weichmaterialteile eine fehlerfrei trennbare Härte annimmt, so daß man eine Schnittgüte erreicht, die gleich wertig mit der der Hartmaterialbestandteile ist. Damit können im Gegensatz zu her kömmlichen Schneidverfahren auch sehr komplizierte Profilformen fehlerfrei ge schnitten werden, so daß bei einem Verschweißen von Schnittflächen miteinander auch gleichzeitig die Schnittflächen des Dichtungsprofils verschweißt werden. Hierzu werden vorteilhafterweise Spiegelschweißverfahren bei der Verwendung von PVC als Profilschiene und den erwähnten Weichmaterialien für die Dichtung verwendet.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen mit Weichprofilen versehenen Profilstab darge stellt, bei dem auf der rechten Seite ein Schnitt nach dem Stand der Technik und auf der linken Seite ein Schnitt nach dem Verfahren gemäß der Erfindung angebracht wor den ist. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Schnittflächen 35 nach dem Stand der Technik keine Schnittgüte aufweisen, sondern ausgefranst sind, wogegen die linksseitigen gemäß der Erfindung angebrachten Schnittflächen 36 eine hohe Schnitt güte und glatte Schnittflächen aufweisen. Derartige Profilstäbe aus PVC und EPM- Dichtprofilen werden im großen Maßstab im Fenster- und Türenbau verwendet, wo bei sowohl geradlinige als auch winkelige Gährungsschnitte angebracht werden müs sen, um mehrere derartige Profilstäbe entlang den Schnittflächen fehlerfrei miteinan der zu verschweißen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das für die Profilschiene 12 bzw. den Profilstab 34 verwendete Material unabhängig für die Qualität der erreichten Schnittgüte beim Dichtungsprofil ist. So können derartige Weichmaterialteile sowohl in Profilen aus Kunststoff, Aluminium oder Holzwerkstoffen eingesetzt sein, ohne daß bei der Bearbeitung gemäß der Erfindung bzgl. ihrer Schnittgüte beeinflußt werden.

Selbstverständlich können mit den Maßnahmen der Erfindung auch Weichmaterialien allein durch Unterkühlung mit einer hohen Schnittgüte getrennt werden, wobei die Unterkühlung ermöglicht, daß mit sehr hochtourigen Spanwerkzeugen gearbeitet werden kann, da diese durch die Kühlung selbst bei sehr hochtourigen Spanwerk zeugen und schnellen Schnittgeschwindigkeiten durch das Kühlmittel während des Zerschneidens bzw. Zerspanungsvorganges ebenfalls gekühlt werden.

Dabei ist es gleichgültig, ob die Dichtungsprofile in die Profilschienen einextrudiert werden oder bei der Verwendung von Weich-PVC zusammen mit dem Profil koex trudiert sind. Die Art der Verbindung des Dichtprofils mit der Profilschiene hat keinen Einfluß auf die erreichbare Schnittgüte.

Claims

1. Verfahren zum Schneiden bzw. Zerspanen von Weichmaterialteilen an Hartmaterialkörpern, wobei der Hartmaterialkörper zum Bearbeiten fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Shore-Härte des Weichmaterialteils durch lokales kurzzeitiges Unterkühlen unmittelbar vor dem Bearbeiten durch Besprühen mit einem Kältemittel soweit erhöht wird, daß der erhärtete Weichmaterialteil fehlerfrei schneid- bzw. zerspanbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmaterial Weich-PVC in Verbindung mit Hartmaterialkörpern Verwendung findet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmaterial EPM bzw. EPDM in Verbindung mit Hartmaterial körpern verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmaterial APT-Kautschuk mit dem Hartmaterialkörper verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Hartmaterialkörper Hart-PVC, Holz oder Metall verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Beschneiden bzw. Zerspanen mit Dichtungen versehene Profil stäbe Verwendung finden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Schnittfläche (36) im Weichmaterialteil (37) ein Ausström ventil mit auf das Weichmaterial gerichteter Düse (26) angeordnet ist und daß über die Düse (26) dem zu bearbeitenden Weichmaterialteil (16; 37) neben der Schnittfläche ein Kältemittel vorzugsweise flüssiges Kohlendioxyd (CO₂) mengen- und zeitgesteuert zuführbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerung der Zuführung des Kältemittels mit Hilfe einer Lichtschrankeschranke erfolgt, welche die Zufuhr des Kältemittels unmittelbar vor Bearbeitungsbeginn des Weichmaterialteils einschaltet und am Ende der Bearbeitung ausschaltet.