DE102005039148A1 - Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

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Abstract

Dünnwandige Teile aus Kunststoff lassen sich derzeit weitestgehend nur mittels Spritzgießverfahren herstellen. Viele dieser Kunststoffteile haben stellenweise sehr geringe Wandstärken und werden beim Einspannen mittels konventioneller Spannmethoden wie auch bei der Bearbeitung sehr leicht deformiert. Deshalb sind solche Teile derzeit für eine spanabhebende Bearbeitung nahezu ungeeignet. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung von dünnwandigen Werkstücken zur Verfügung zu stellen, mit dem sich einzelne Werkstücke herstellen lassen. DOLLAR A Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zur spanabhebenden Bearbeitung von Kunststoffteilen, das folgende Bearbeitungsschritte umfasst: Einspannen des Rohteils, Materialabtrag an einer Fläche, Auffüllen der entstandenen Vertiefung mit einem Füllmaterial, Materialabtrag an weiteren Flächen. Als Füllmaterial eignet sich bspw. Wachs. DOLLAR A Das Verfahren eignet sich insbesondere zur spanabhebenden Bearbeitung von Kunststoffteilen oder anderen schwer bearbeiteten bzw. relativ weichen Teilen, womit Fräsverfahren, drehende Verfahren, Schleifverfahren oder dergleichen gemeint sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zur spanabhebenden Bearbeitung von Kunststoffteilen.
  • Stand der Technik
  • Dünnwandige Teile aus Kunststoff lassen sich derzeit weitest gehend nur mittels Spritzgießverfahren herstellen. Da viele dieser Kunststoffteile stellenweise sehr geringe Wandstärken haben und dadurch beim Einspannen mittels konventioneller Spannmethoden – bspw. mittels Schraubstock, Vakuumtisch, Klemmvorrichtungen o. dgl. – wie auch bei der Bearbeitung aufgrund des hierbei ausgeübten Werkzeugdrucks – bspw. durch Schneidwerkzeuge bei der Zerspanung – sehr leicht deformiert werden, sind solche Teile derzeit für eine spanabhebende Bearbeitung nahezu ungeeignet. Ausnahmen sind unter Umständen möglich, wenn das Werkstück großflächig eingespannt werden kann und wenn bei der Bearbeitung nicht zu geringe Wandstärken erzeugt werden müssen.
  • Bisher erfolgt die Herstellung derartiger Werkstücke durch Anfertigung eines Spritzform-Werkzeuges, mit dem einzelne Teile bzw. eine Kleinserie gefertigt werden können. Diese Prototypenteile stehen für Belastungstests, für Marktforschungsmaßnahmen sowie für allgemeine Funktionsüberprüfungen zur Verfügung. Der Teile-Entwurf wird anschließend typischerweise in mehreren Durchläufen so lange wiederholt und modifiziert, bis die endgültig zu fertigenden Teile die erforderlichen Anforderungen erfüllen. Bei jedem Schritt der Modifizierung sind auch die entsprechenden Modifizierungen in dem Spritzform-Werkzeug erforderlich. Regelmäßig benötigt ein Teil mehrere Formen, bis das endgültige Modell erreicht ist.
  • Sogenannte Musterformen oder Musterwerkzeuge werden meist mittels Fräsverfahren in Einzelanfertigung hergestellt, um damit eine Kleinserie von Werkstücken herstellen zu können, die dann den erwähnten Untersuchungen und Weiterentwicklungen unterzogen werden können. Kann eine solche Musterform nach mehreren Modifikationen nicht mehr weiter angepasst werden, muss eine neue Musterform gefräst oder anderweitig hergestellt werden.
  • Die DE 196 13 198 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Musterwerkzeugen für den Druck- und Spritzguss, bei dem zunächst ein Urmodell mit einer Oberfläche in Serienqualität hergestellt wird. Dieses Urmodell wird mit einer elastischen, ausbrennbaren Masse umgossen, wonach der ausgehärtete Formblock aufgeschnitten und das Urmodell aus dem Hohlraum entnommen wird. Durch Ummanteln der Formblockteile mit einer keramischen Masse oder Gips und Ausbrennen der Formblockteile nach dem Aushärten der Formen werden Feingussformen hergestellt. Diese Feingussformen werden anschließend mit metallischen Formwerkstoffen abgegossen. Nach dem Auskühlen werden die Werkzeugteile entformt und können anschließend nachbearbeitet werden. Das Urmodell kann bspw. stereolithografisch erstellt werden.
  • Einzelne Werkstücke aus Kunststoffmaterial können auch mittels sogenannter Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt werden.
  • Insbesondere für den Prototypenbau wäre es wünschenswert, dünnwandige Teile aus Kunststoff und anderen elastischen Materialien als Einzelteile mittels Material abtragender bzw. spanabhebender Bearbeitung – bspw. durch Fräsen – herstellen zu können, ohne auf die relativ aufwändigen Verfahren des sog. Rapid Prototyping angewiesen zu sein.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung von dünnwandigen Werkstücken, insbesondere solchen aus Kunststoff zur Verfügung zu stellen, mit dem sich einzelne Werkstücke herstellen lassen.
  • Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Verfahren gemäß unabhängigem Anspruch erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung von Werkstücken eignet sich insbesondere zur spanabhebenden Bearbeitung von Kunst stoffteilen oder anderen schwer bearbeiten bzw. relativ weichen Teilen, womit insbesondere Fräsverfahren, aber auch drehende Verfahren, Schleifverfahren o. dgl. gemeint sind. Zunächst wird hierbei ein Werkstückblock bzw. ein Rohteil in einer Bearbeitungsmaschine eingespannt. Danach erfolgt ein Materialabtrag an mindestens einer Fläche des Werkstücks unter Herstellung einer Vertiefung und/oder eines Absatzes und/oder einer ringförmigen oder anders gestalteten Kavität. Nach dem Auffüllen dieser Vertiefung bzw. Kavität mit einem flüssigen oder fließfähigen, granulatartigen und/oder pulverförmigen Füllmaterial härtet dieses aus, so dass sich anschließend Referenzflächen herstellen und/oder definieren lassen. Eine erste Referenzfläche befindet sich vorzugsweise im Bereich der mit der Vertiefung bzw. der Kavität versehenen Fläche des Werkstücks Mit Hilfe der Referenzfläche lässt sich eine maßhaltige Bearbeitung weiterer Flächen des Werkstücks sicherstellen. Auf Basis dieser Referenzfläche(n) können dann weitere, Material abtragende Bearbeitungsschritte folgen, bei denen insbesondere nicht vom Füllmaterial ausgefüllte Bereiche des Werkstücks bearbeitet werden. Die jeweiligen Bearbeitungsflächen werden entsprechend einer herzustellenden Fertigkontur des Werkstücks aus dem Rohteil bearbeitet, bspw. gefräst oder geschliffen. Diese erwähnten Bearbeitungsschritte können zumindest teilweise für jede weitere zu bearbeitende Werkstückfläche wiederholt werden.
  • Das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren bietet Vorteile besonders deshalb, weil keine Spritzguss-Form-Werkzeuge für die Fertigung und Entwicklung von Kleinserien, Mustern oder Prototypteilen mehr notwendig werden. Das Verfahren erlaubt es, durch seine Bearbeitungsschritte die oft zahlreichen und kostenintensiven Schritte im Prototyp-Spritzform-Werkzeugbau einzusparen. Diese bisher notwendigen Fertigungsprozeduren können zum großen Teil eingespart werden, wodurch sich erhebliche Zeit- und Kostenvorteile realisieren lassen.
  • Als Füllmaterial eignet sich insbesondere Wachs, das in flüssiger Form in die Vertiefungen eingebracht und dann ausgehärtet werden kann. Darüber hinaus kann als Füllmaterial auch ein geeignetes Kunststoffmaterial verwendet werden, das einen tieferen Schmelzpunkt aufweist als das zu bearbeitende Werkstückmaterial. Auch Paraffin oder andere niedrig schmelzende Werkstoffe können als Füllmaterial geeignet sein. Wesentlich dabei ist, dass das gehärtete Füllmaterial dem Werkstück genügend Stabilität verleihen kann, so dass dünne Wandabschnitte o. dgl. mittels der Material abtragenden Bearbeitung des Werkstücks hergestellt werden können, ohne dass diese Abschnitte sich hierbei zu stark verformen und dem Werkzeug ausweichen.
  • Die Referenzflächen können ggf. vor weiteren Fertigungsschritten durch Materialabtrag definiert werden. Alternativ hierzu können sie auch durch Vermessen definiert bzw. bestimmt werden. Auch Kombinationen dieser Möglichkeiten sind denkbar. Es kann bspw. vorgesehen sein, dass mindestens eine der Referenzflächen durch einen gezielten Materialabtrag einer vorzugsweise relativ dünnen Schicht hergestellt wird, so dass die maßgenaue Bearbeitung weiterer Werkstückflächen sichergestellt werden kann. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Referenzflächen einer Werkstückseite nach dem Auffüllen der Kavität bzw. der Vertiefung mit Füllmaterial durch dessen Egalisierung bzw. durch dessen Materialabtrag auf das Niveau der Referenzfläche beibehalten wird.
  • Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorsehen, dass die mit Füllmaterial zumindest teilweise bedeckten Werkstückseiten plan gefräst werden, wobei das überschüssige Füllmaterial bis zum Niveau der jeweiligen Referenzfläche entfernt bzw. abgetragen wird.
  • Ggf. können auch mehrere Referenzflächen an verschiedenen Werkstückseiten nacheinander hergestellt bzw. definiert werden, bevor dem Werkstückblock Füllmaterial zugegeben wird. Bei einem quaderförmigen Werkstückrohling können mindestens zwei aneinander grenzende Seitenflächen als Referenzflächen ausgebildet bzw. definiert sein. Bei Werkstücken mit einer Vielzahl von Bearbeitungsflächen können entsprechend mehr Referenzflächen vorzusehen sein.
  • Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorsehen, dass wenigstens eine plan gefräste Fläche und wenigstens eine Referenzfläche jeweils die Ausrichtebenen bilden, die als Orientierungsebenen für die folgenden Bearbeitungsschritte der angrenzenden Seitenflächen dienen.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten können insbesondere dazu führen, dass das Werkstück nach jedem Auffüllen von Füllmaterial in seinen Außenkonturen annähernd wieder dem unbearbeiteten Werkstückrohling entspricht. Somit kann das Werkstück nach jedem Bearbeitungsschritt in einer Werkzeugmaschine neu eingerichtet, fest gespannt, umgespannt und weiter bearbeitet werden. Die Maßhaltigkeit wird durch die richtige Definition und Erfassung der Referenzflächen gewährleistet.
  • Nach dem letzten Bearbeitungsschritt wird das Füllmaterial sinnvoller Weise von dem in seiner Endkontur (oder einer Zwischenkontur für weitere, ggf. mit anderen Maschinen durchzuführende Bearbeitungsschritte) befindlichen Werkstück mehr oder weniger vollständig abgelöst. Das Füllmaterial kann bspw. durch Erwärmung verflüssigt und vom Werkstück abgelöst, insbesondere abgeschmolzen werden. Wahlweise kann das Füllmaterial auch mittels eines chemischen Lösungsverfahrens vom Werkstück entfernt werden. Auch mechanisches Abtragen kann möglich oder sinnvoll sein, bspw. mittels Strahlen mit geeignetem Strahlgut.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen insbesondere bei der Verwendung von Kunststoffmaterial als Werkstückmaterial zum Tragen. Das Werkstück kann bspw. aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, der sich normalerweise nicht mittels eines Fräsers bearbeiten lässt, so dass dünnwandige Abschnitte herstellbar sind. Auch viele Kunststoffverbundmaterialien lassen sich nicht mittels spanabhebenden Fertigungsverfahren bearbeiten, da das Material zu weich wäre und teilweise zu stark erhitzen würde, so dass keine maßhaltige Bearbeitung möglich wäre. Auch viele Naturstoffe oder naturähnliche Stoffe, die aufgrund ihrer Materialeigenschaften einer Span abhebenden Bearbeitung kaum zugänglich wären, lassen sich auf die beschriebene Weise bearbeiten.
  • Ausführungsbeispiel
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Das Beispiel dient zur Illustrierung der Erfindung, ist jedoch in keiner Weise einschränkend zu verstehen.
  • Die 1 bis 6 zeigen in schematischen Perspektivansichten aufeinander folgende Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens.
  • 7 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellbaren Kunststoffteils.
  • Anhand der 1 bis 7 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens illustriert. Gleiche Teile sind dabei grundsätzlich mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass auf eine mehrfache Erläuterung teilweise ver zichtet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Bearbeitung eines quaderförmigen Rohteils 10 aus Kunststoff erläutert, aus dem in mehreren aufeinander folgenden Verfahrensschritten ein Fertigteil 12 herausgearbeitet wird. Das Rohteil 10 und das Fertigteil 12 werden im Folgenden teilweise vereinfachend auch jeweils als Werkstück 14 bezeichnet, das mit einem Material abtragenden Fertigungsverfahren – gemeint ist hier insbesondere ein Span abhebendes Verfahren wie bspw. ein Fräsverfahren – bearbeitet wird.
  • Die schematische Darstellung der 1 verdeutlicht die Herstellung einer nestförmigen Kavität 16 in dem quaderförmigen Werkstück 14 aus Kunststoff. Der Werkstückblock kann bspw. aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, der sich mittels eines Fingerfräsers bearbeiten lässt, so dass sich an einer ersten Werkstückseitenfläche 18 die ringförmige Kavität 16 einfräsen lässt, welche die Kontur des späteren Fertigteils 12 (vgl. 7) umschließt. Die außerhalb der Kavität 16 verbleibende, ringförmige äußere Fläche 20 bildet im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Referenzfläche 22, die als Bezugsfläche bzw. als Bezugsmaß für die späteren Bearbeitungsschritte der übrigen Werkstückseiten dient. Die Maßhaltigkeit der Referenzfläche 22 bestimmt gleichzeitig die Exaktheit der späteren Bearbeitungsschritte, da das Werkstück 14 normalerweise mindestens einmal, ggf. auch mehrfach, umgespannt werden muss. Auch wenn die rückseitige Werkstückfläche ohne Umspannen des Werkstücks 14 bearbeitet werden kann, wird die Exaktheit der Werkzeugführung wesentlich von der zuvor definierten und/oder mittels Fräsen hergestellten Referenzfläche 22 auf der ersten Werkstückfläche 18 bestimmt.
  • Nachdem die Kavität 16 in der ersten Werkstückseitenfläche 18 hergestellt sowie die Referenzfläche 22 definiert bzw. hergestellt ist, wird die Kavität 16 mit einem aushärtbaren Füllmaterial 24 aufgefüllt (vgl. 2). Dieses Füllmaterial 24 kann bspw. Wachs 26, ein geeigneter Kunststoff oder ein anderes geeignetes flüssiges, fließfähiges, pulverförmiges, granulatartiges oder schüttfähiges Material sein, das anschließend selbstständig aushärtet oder ausgehärtet werden kann, bspw. durch Wärmeeinwirkung. Wesentlich für die Funktion des Füllmaterials 24 ist u.a., dass es später rückstandsfrei von den Werkstückoberflächen getrennt und abgelöst werden kann. Wird als Füllmaterial 24 bspw. Wachs 26 verwendet, so wird dies im erwärmten, flüssigen Zustand in die nestförmige Kavität 16 eingefüllt, wobei die Profilkontur des später herzustellenden Fertigteils 12 sowie die Referenzflächen 22 mit eingegossen und damit zunächst egalisiert werden (vgl. 3).
  • Nach dem Aushärten des Füllmaterials 24 bedeckt dieses in geschlossener Schicht die erste Werkstückoberfläche 18 mitsamt der ringförmigen Kavität 16 und verkapselt diese, wie dies in 3 verdeutlicht ist.
  • Anschließend wird entsprechend 4 die erste Werkstückoberfläche 18 plangefräst, wobei wahlweise die überstehenden Bereiche des Füllmaterials 24 exakt bis zur Referenzfläche 22 abgetragen werden können.
  • Alternativ hierzu kann die Referenzfläche 22 auch erst zu diesem Zeitpunkt durch Planfräsen hergestellt werden, so dass die spätere Maßhaltigkeit für das Bearbeiten der übrigen Werkstückflächen gewährleistet werden kann. Die Referenzebene 22 kann somit eine exakte Ausrichtebene für alle späteren Verfahrensschritte bilden.
  • Die schematische Darstellung der 5 verdeutlicht, dass die Kontur des Werkstückrohlings bzw. des Rohteils 10 mitsamt dem daran gebundenen Füllmaterial 24 auch nach der Bearbeitung von mehreren Seiten der Kontur des ursprünglichen, unbearbeiteten Werkstückrohlings entspricht. Das Werkstück 14 kann nach jedem Bearbeitungsschritt und nach jedem Verfahrensschritt des Auffüllens von zuvor durch Fräsen hergestellten Kavitäten 16 immer wieder nach herkömmlicher Methode festgespannt und weiter bearbeitet werden. Die unterbrochenen Linien innerhalb des Füllmaterials 24 deuten die Konturen des später aus dem Füllmaterial 24 herauszulösenden Werkstücks 14 bzw. des Fertigteils 12 an. In der Darstellung der 5 ist das Werkstück 14 nur noch mit seinem flachen Bodenbereich 28 mit dem dickeren Bodenabschnitt 30 des ursprünglichen Werkstückrohlings 10 verbunden.
  • Die schematische Darstellung der 6 verdeutlicht den letzten Fräsbearbeitungsschritt, bei dem dieser Bodenbereich 30 des Werkstückrohlings 10 soweit abgetragen wird, bis die gewünschte Bodenstärke des später aus dem Füllmaterial 24 herauszulösenden Werkstückfertigteils 12 hergestellt ist. In der Darstellung der 6 ist bereits das fertige Teil 12 hergestellt, das jedoch noch im aussteifenden Füllmaterial 24 eingebettet ist und erst aus diesem herausgelöst werden muss.
  • Dieses Ablösen des Füllmaterials 24 vom Werkstück 14 kann anschließend bspw. durch Schmelzen des Füllmaterials 24 erfolgen; bei dieser Variante muss das Füllmaterial 24 einen Schmelzpunkt aufweisen, bei dem der Kunststoff des Werkstücks 14 noch keine Gefügeveränderungen erfährt oder auf sonstige Weise beeinträchtigt wird. Wahlweise kann das Ablösen des Füllmaterials 24 auch auf chemischem Wege, durch mechanisches Abtragen wie bspw. durch Strahlen mit geeignetem Strahlgut, durch ein geeignetes Wasserstrahlabtragen o. dgl. erfolgen.
  • Die 7 zeigt schließlich das vom Füllmaterial 24 – bspw. vom Wachs 26 – befreite Werkstück 14 in seiner Endkontur und damit als Fertigteil 12.
  • Die 1 bis 7 verdeutlichen beispielhaft die wesentlichen Aspekte der vorliegenden Erfindung. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von relativ dünnwandigen Kunststoff- und Metallteilen, die ansonsten einem spanabhebenden Fertigungsverfahren wie dem Fräsen nicht zugänglich wären, weil die geringen Wandstärken eine zu große Verformung der Teile bewirken und zu einem Ausweichen des Materials bei Einwirkung der Werkzeugschneide führen würden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren hingegen werden die dünnen Wandteile, Stege und sonstige Flächen jeweils durch das fest mit dem Werkstück 14 verbundene bzw. an diesem anhaftenden Füllmaterial 24 abgestützt, so dass sich die Flächen problemlos bearbeiten lassen, ohne dass es zu nennenswerten Materialverformungen, -ausbrüchen oder – rissen kommt.
  • Es ist für den Fachmann bspw. unmittelbar einsichtig, dass bei dem Bearbeitungsschritt gemäß 6 die Unterseite des Bodens 28 des schalenförmigen Werkstücks 14 kaum einer Fräsbearbeitung zugänglich wäre, ohne dass sich der Boden 28 hierbei mehr oder weniger stark nach innen durchwölben würde. Durch dieses Ausweichen des elastischen Kunststoffmaterials wäre keine gleichmäßige Wandstärke des Werkstückbodens 28 zu gewährleisten; Ergebnis einer herkömmlichen Planfräsbearbeitung wäre vielmehr ein nach unten ausgebauchter Boden, der u.U. sogar unregelmäßig ausgebaucht wäre.
  • Für den Fachmann wird bei Betrachtung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zudem klar, dass sich das Verfahren nicht nur zur spanabhebenden Kunststoffbearbeitung eignet, sondern ein hervorragendes Bearbeitungsverfahren für viele andere problematische Werkstücke und Materialien darstellen kann. So lassen sich damit bspw. auch Holz, Horn, weiche Steine und andere Naturmaterialien bzw. naturähnliche Materialen in den gewünschten Wandstärken bearbeiten.
  • Je nach Komplexität der herzustellenden Werkstückkonturen kann die Bearbeitung mit Schleifmaschinen, mit einem 3-achsigen Bearbeitungsverfahren (3-Achs- Fräsmaschine), mit einem 4-achsigen (4-Achs-Fräsmaschine) oder auch mit einem 5-achsigen Bearbeitungsverfahren (5-Achs-Fräsmaschine) erfolgen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch Bearbeitungen mit Sondermaschinen möglich, die für eine Material abtragende bzw. spanabhebende Bearbeitung geeignet sind.
  • Das Verfahren eignet sich zur Herstellung solch dünner Werkstückabschnitte, dass sich damit sogar sog. Filmscharniere o. dgl. herstellen lassen. Somit können sogar Behälter mit angeformtem Deckel hergestellt werden, die mit herkömmlichen Verfahren nur unter sehr hohem Fertigungsaufwand herstellbar wären. Die Herstellung eines solchen Behälters mit angeformtem Deckel erfolgt so, dass sich der Deckel im geöffneten Zustand befindet, wobei der Öffnungswinkel des Verbindungsscharniers zweckmäßigerweise ungefähr 180 Grad beträgt. Nach dem Ausformen des fertigen Werkstücks kann dann der Deckel verschwenkt sowie auf seinen vorgesehenen Platz auf den oberen Rand des Behälters aufgesetzt und dort ggf. eingerastet werden.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.
  • 10
    Rohteil
    12
    Fertigteil
    14
    Werkstück
    16
    Kavität
    18
    erste Seitenfläche
    20
    äußere Fläche
    22
    Referenzfläche
    24
    Füllmaterial
    26
    Wachs
    28
    Bodenbereich (Fertigteil)
    30
    Bodenseite, Bodenabschnitt (Rohteil)

Claims (22)

  1. Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zur spanabhebenden Bearbeitung von Kunststoffteilen, gekennzeichnet durch die aufeinander folgenden Bearbeitungsschritte: a) Einspannen eines Werkstückblocks bzw. eines Rohteils (10) des Werkstücks (14) in einer Bearbeitungsmaschine bzw. zur Ermöglichung der Material abtragenden Bearbeitung mittels einer Bearbeitungsmaschine; b) Materialabtrag an mindestens einer Fläche (18) des Werkstücks (14) unter Herstellung einer Vertiefung und/oder eines Absatzes und/oder einer ringförmigen oder anders gestalteten Kavität (16); c) Auffüllen der Vertiefung bzw. der Kavität (16) mit einem flüssigen, fließfähigen, granulatartigen und/oder pulverförmigen Füllmaterial (24); d) Aushärten des Füllmaterials (24); e) Herstellen und/oder Definition einer Referenzfläche (22) im Bereich der mit der Vertiefung bzw. der Kavität (16) versehenen Fläche (18) des Werkstücks (14) zur Sicherstellung einer maßhaltigen Bearbeitung weiterer Flächen des Werkstücks (14); f) Material abtragende Bearbeitung von nicht vom Füllmaterial (24) ausgefüllten Bereichen des Werkstücks (14) der jeweiligen Bearbeitungsfläche entsprechend einer herzustellenden Werkstück-Fertigkontur; g) Wiederholen zumindest der Schritte b) bis f) für jede weitere zu bearbeitende Werkstückfläche.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Wachs (26) als Füllmaterial (24).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kunststoff als Füllmaterial (24), der einen tieferen Schmelzpunkt aufweist als das Werkstückmaterial.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines niedrig schmelzenden Salzes, eines Paraffins oder eines anderen niedrig schmelzenden Werkstoffs als Füllmaterial (24).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Referenzfläche (22) an einer der Seiten des Werkstücks (14) vor den weiteren, Material abtragenden Fertigungsschritten durch Materialabtrag hergestellt bzw. durch Vermessen definiert werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Referenzflächen (22) durch gezielten Materialabtrag für die weiteren Bearbeitungsschritte hergestellt und definiert wird.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Referenzfläche (22) einer Werkstückseite nach dem Auffüllen der Kavität (16) bzw. Vertiefung mit Füllmaterial (24) durch dessen Egalisierung bzw. durch dessen Materialabtrag auf das Niveau der Referenzfläche (22) beibehalten wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Füllmaterial (24) teilweise bedeckten Werkstückseiten plan gefräst werden, wobei das überschüssige Füllmaterial (24) bis zum Niveau der jeweiligen Referenzfläche (22) entfernt wird.
  9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Referenzflächen (22) an verschiedenen Werkstückseiten nacheinander hergestellt bzw. definiert werden, bevor dem Werkstückblock (14) Füllmaterial (24) zugegeben wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem quaderförmigen Werkstückrohling (10) mindestens zwei, jeweils aneinander grenzende Seitenflächen als Referenzflächen (22) ausgebildet bzw. definiert werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine plan gefräste Fläche und die wenigstens eine Referenzfläche (22) die Ausrichtungsebenen bilden, die als Orientierungsebenen für die folgenden Bearbeitungsschritte der angrenzenden Seitenflächen dienen.
  12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (14) nach jedem Auffüllen von Füllmaterial (24) in seinen Außenkonturen annähernd wieder dem unbearbeiteten Werkstückrohling (10) entspricht.
  13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (14) nach jeder Seitenbearbeitung eingerichtet, festgespannt bzw. umgespannt und weiter bearbeitet wird.
  14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (24) nach dem letzten, Material abtragenden Bearbeitungsschritt vom in seiner Endkontur befindlichen Werkstück (14) abgelöst wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (24) durch Erwärmung verflüssigt und vom Werkstück entfernt, insbesondere abgeschmolzen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (24) mittels eines chemischen Lösungsverfahrens vom Werkstück entfernt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (24) durch mechanisches Abtragen, insbesondere mittels Strahlen, vom Werkstück getrennt wird.
  18. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstückmaterial Kunststoff aufweist.
  19. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstückmaterial Kunststoff, insbesondere thermoplastischer Kunststoff verwendet wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstückmaterial ein Kunststoffverbundmaterial verwendet wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstückmaterial ein Naturstoff oder naturähnlicher Stoff bzw. ein Verbundmaterial verwendet wird.
  22. Werkstück aus Kunststoff, aus Kunststoff-Verbundmaterial, aus einem Naturstoff oder aus einem naturähnlichen Stoff, insbesondere mit geringen Wandstärken, das mit einem Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21 hergestellt ist.
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