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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines
Schichtverbundwerkstoffs, und insbesondere eines Faser-Metall-Schichtverbundwerkstoffs,
sowie eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines derartigen Werkstoffs.
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Obwohl
auf beliebige Schichtverbundwerkstoffe anwendbar, werden die vorliegende
Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf
Glasfaser-Aluminium-Schichtverbundwerkstoffe im Flugzeugbau näher erläutert.
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Das
im Flugzeugbau traditionell als Standardwerkstoff verwendete Aluminium
wird zunehmend durch neuartige Werkstoffe wie faserverstärkte Kunststoffe
oder Faser-Metall-Schichtverbunde ersetzt, bei denen Schichten aus
faserverstärkten Kunststoffen
und Metallen zu einem Laminat verbunden sind.
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Beispielsweise
werden große
Teile der Außenhülle des
Verkehrsflugzeugs Airbus A380 aus einem unter dem Namen GLARE (engl.
glass-fibre reinforced aluminium) bekannten Faser-Metall-Schichtverbundwerkstoff
gefertigt. Dieser Werkstoff besteht aus alternierenden, jeweils
nur wenige Zehntel Millimeter dicken Schichten aus Aluminium und
einem glasfaserverstärkten
Epoxidharz-Kunststoff, die bei der Herstellung unter Druck miteinander
verklebt werden. Wichtige Vorteile derartiger Schichtverbundwerkstoffe
gegenüber
Aluminium sind z. B. ein günstiges
Durchbrand- und Einschlagverhalten sowie eine erhöhte Reißfestigkeit.
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Im
regulären
Flugbetrieb eines Flugzeugs, beim Be- und Entladen, beim Manövrieren
am Boden, bei Blitzeinschlag, bei der Wartung und in anderen Situationen
kommt es häufig
zu kleineren Beschädigungen
der Außenhülle wie
z. B. Kratzern. Um derartige Beschädigungen rasch und sicher beheben zu
können,
werden bei herkömmliche
Flugzeugaußenhüllen aus
Aluminium verschiedene standardisierte Reparaturverfahren angewandt.
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Beispielsweise
werden gemäß einem
solchen Reparaturverfahren Kratzer in der Außenhülle mit druckluftgetriebenen
Handwerkzeugen ausgeschliffen und poliert. Ein anderes Reparaturverfahren umfasst
das Bohren oder Reiben von Löchern
zum Setzen von Reparaturbuchsen.
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Werden
derartige Reparaturverfahren analog bei Beschädigungen in Außenhüllen aus
einem Schichtverbundwerkstoff, z. B. Außenhüllen aus GLARE angewandt, ergibt
z. B. beim Ausschleifen eines Kratzers das Problem, dass die Deckschicht
des Schichtverbundwerkstoffs, welche im Falle von GLARE aus Aluminium
besteht, durchbrochen und die darunter liegend Faserschicht verletzt
wird, was deren Stabilität
beeinträchtigt.
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Beim
Bohren und Reiben von Löchern
mit Handwerkzeugen wird die zum Setzen der Reparaturbuchsen benötigte Genauigkeit
nicht erreicht, weil die Fasern in durchbrochenen Faserschichten
des Schichtverbundwerkstoffs eine seitlich ablenkende Kraft auf
das Werkzeug ausüben.
Ein alternatives Durchführen
der Reparaturbuchsen durch eine hinter der Außenhülle liegende Struktur schwächt diese Struktur
und ist nicht immer oder nur mit großem Aufwand möglich.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bearbeitungsverfahren
zu schaffen, das ermöglicht,
Reparaturen insbesondere an Schichtverbundwerkstoffen bei geringem
Aufwand mit hoher Präzision
und Qualität
durchzuführen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Bearbeitungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie eine Bearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
12 gelöst.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin,
dass über
einem zu bearbeitenden Oberflächenabschnitt
eines Schichtverbundwerkstoffs ein Führungsrahmen befestigt wird, der
eine Führungskontur
aufweist. Dies ermöglicht, ein
Fräs- oder
anderes Bearbeitungswerkzeug mittels der Führungskontur zu führen, so
dass auch bei Durchbrechen von Faserlagen auftretende, seitlich auf
das Werkzeug wirkende Kräfte
das Werkzeug nicht in zum Oberflächenabschnitt
paralleler Richtung ablenken, wodurch eine hohe Präzision der
Bearbeitung insbesondere in zum Oberflächenabschnitt parallelen Richtungen
erreicht wird.
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Da
zur Führung
ein Rahmen mit einer Führungskontur
verwendet wird, der eine maximale Abmessung des Oberflächenabschnitts
begrenzt, wird zudem ermöglicht,
das Fräswerkzeug
entlang der gesamten Führungskontur
zu führen,
so dass der gesamte umlaufende Rand des befrästen Bereichs mit hoher Qualität und Präzision bearbeitet
wird. Die Begrenzung auf die maximale Abmessung des Oberflächenabschnitts
gewährleistet
zudem, dass z. B. bei einer Reparatur an einem Flugzeugrumpf die
durch technische Spezifikationen des Herstellers festgelegte maximale
Größe befräster oder
durchbrochener Bereiche nicht überschritten
wird, was die Reparaturarbeiten zuverlässiger und sicherer macht.
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Da
das Fräswerkzeug
schließlich
einen Frästiefenbegrenzer
aufweist, ist der befräste
Bereich auch in zum Oberflächenabschnitt
senkrechter Richtung, mithin in allen drei Raumrichtungen präzise begrenzt.
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In
den Unteransprüchen
finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der
Erfindung.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das
Befestigen des Führungsrahmens
an einem dem Oberflächenabschnitt
benachbarten Befestigungsabschnitt des Schichtverbundwerkstoffs.
Dies hat den Vorteil, dass zusätzliche
Befestigungsvorrichtungen wie Gerüste unnötig sind, so dass das Verfahren
mit einfacher Ausrüstung
rasch ausgeführt
werden kann, z. B. durch Wartungstechniker an einem Flughafen. Da der
Führungsrahmen
in einem Abschnitt der Oberfläche
erfolgt, auf der auch der zu bearbeitende Oberflächenabschnitt liegt, sind Haken,
Gegenlager o. ä. zur
Abstützung
an weiteren Oberflächen
nicht nötig, was
ermöglicht,
das Verfahren an nahezu jedem beliebigen Punkt einer Flugzeugaußenhaut
durchzuführen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Befestigen des Führungsrahmens
durch Ansaugen mindestens eines Saugnapfs im Befestigungsabschnitt.
Dies ist vorteilhaft, da der Rahmen befestigt werden kann, ohne
Spuren im Befestigungsabschnitt zu hinterlassen. Saugnäpfe sind
zudem einfach und kostengünstig
im Aufbau, benötigen keine
Energieversorgung und erhöhen
das Gewicht des Führungsrahmens
nur wenig. Durch ihre starke Saugkraft ermöglichen sie es, den Rahmen
an einer Fläche
jeder Orientierung zu befestigen, z. B. auch an einer Rumpf- oder Flügelunterseite.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist weiterhin ein Schritt des Vorgebens
der maximalen Frästiefe
entsprechend einer insgesamten Dicke mindestens einer oberen Schicht
des Schichtverbundwerkstoffs vorgesehen. Dies ermöglicht,
die Deckschicht oder mehrere benachbarte, die Deckschicht einschließende Schichten
präzise
und vollständig
abzutragen, ohne darunter liegende Schichten zu beschädigen.
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Vorzugsweise
ist dabei weiterhin ein Schritt des Ablösens der mindestens einen oberen
Schicht im Oberflächenabschnitt
vorgesehen. Auf diese Weise wird die mindestens eine obere Schicht
nicht nur in vom Fräswerkzeug
befrästen
Oberflächenbereichen,
z. B. entlang einer Begrenzungslinie um den Oberflächenabschnitt
gezielt und präzise
entfernt, sondern im gesamten Oberflächenabschnitt.
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Weiterhin
vorzugsweise ist ein Schritt des Ersetzens der abgelösten mindestens
einen oberen Schicht durch einen Ersatzwerkstoff vorgesehen. Auf diese
Weise wird die ursprüngliche
Oberfläche
wieder geschlossen, z. B. durch einen mit der ursprünglichen
Decklage identischen Ersatzwerkstoff. Insbesondere Aluminium oder
eine Aluminiumlegierung vorteilhaft, da diese eine widerstandsfähige Ersatzoberfläche bietet.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Vorgeben der maximalen Frästiefe entsprechend
einer Gesamtdicke des Schichtverbundwerkstoffs. Auf diese Weise
wird ermöglicht,
den gesamten Schichtverbund zu durchtrennen, ohne möglichereise
darunterliegende Strukturen wie z. B. Versteifungselemente zu beschädigen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist weiterhin nach dem Fixieren des Führungsrahmens ein
Schritt des Justierens der Führungskontur über einer
Vertiefung im Schichtverbundwerkstoff vorgesehen. Dies ermöglicht es,
das Fräs-
oder ein anderes Werkzeug punktgenau über der Vertiefung zu positionieren,
z. B. um ein vorhandenes Loch zu erweitern oder Beschädigungen
um eine Niete abzufräsen.
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Vorzugsweise
umfasst der Schritt des Justierens mehrere Teilschritte. Zunächst wird
ein entsprechend der Vertiefung geformtes, innerhalb der Führungskontur
in zum Oberflächenabschnitt
senkrechter Richtung bewegliches Tastwerkzeug in die Führungskontur
eingesetzt, d. h. wird durch die Führungskontur derart geführt, dass
es sich in zum Oberflächenabschnitt
waagerechten Richtungen nicht relativ zur Führungskontur bewegt. In einem
weiteren Teilschritt werden die Führungskontur und das Tastwerkzeug
relativ zum Führungsrahmen
in mindestens ei ner zum Oberflächenabschnitt
parallelen Richtung bewegt. Da das Tastwerkzeug passgenau entsprechend
der Vertiefung geformt ist, lässt
es sich in diese einführen,
innerhalb der Vertiefung aber in zum Oberflächenabschnitt waagerechter
Richtung nicht bewegen. Nach geeignetem, suchenden Bewegen wird
das Tastwerkzeug in die Vertiefung eingerastet. In diesem Zustand
schließlich
wird die Führungskontur
relativ zum Führungsrahmen
fixiert. Da das Tastwerkzeug an einem unteren Ende passgenau in
der Vertiefung und an einem oberen Ende in der Führungskontur gehalten ist,
ist diese somit exakt über der
Vertiefung positioniert.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung
ist das Befestigungsmittel dazu ausgebildet, den Führungsrahmen
unter Belassen eines vorbestimmten Abstands zum Oberflächenabschnitt über dem
Oberflächenabschnitt
zu befestigen. Dies ermöglicht,
den Führungsrahmen über unterschiedlich
geformten, insbesondere über
gekrümmten
Oberflächenabschnitten
sicher zu positionieren. Zudem wird die Oberfläche des Schichtverbunds bestmöglich geschont.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist weiterhin ein erster Gleitschlitten
vorgesehen, welcher entlang gegenüberliegenden, parallel verlaufenden
ersten und zweiten Rahmenseiten des Führungsrahmens arretierbar gleitet.
Dabei ist die Führungskontur
mit dem ersten Gleitschlitten verschiebbar ausgebildet. Dies ermöglicht,
die Führungskontur durch
Verschieben des ersten Gleitschlittens in paralleler Richtung zu
den ersten und zweiten Rahmenseiten zu justieren und die Justierung
durch Arretieren des ersten Gleitschlittens zu fixieren, so dass
die Führungskontur
im justierten Zustand durch ein Werkzeug belastet werden kann.
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Vorzugsweise
ist dabei weiterhin ein zweiter Gleitschlitten vorgesehen, welcher
entlang dem ersten Gleitschlitten arretierbar gleitet, wobei die
Führungskontur
mit dem zweiten Gleitschlitten verschiebbar ausgebildet ist. Dies
ermöglicht, die
Führungskontur
durch Verschieben des ersten und zweiten Gleitschlittens in jeder
parallelen Richtung zum Oberflächenabschnitt
zu justieren und die die Justierung durch Arretieren des ersten
Gleitschlittens durch Werkzeuge belastbar zu machen. Der zweite Gleitschlitten
kann z. B. derart ausgeführt
sein, dass er an der Ober- oder der Unterseite des ersten Gleitschlittens
oder in am ersten Gleitschlitten ausgebildeten Nuten gleitet.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist die Führungskontur wesentlich rechteckig,
und insbesondere quadratisch ausgebildet. Dies ist vorteilhaft,
da auf diese Weise ermöglicht
wird, eine ohne Beeinträchtigung
der Zuverlässigkeit
des Schichtverbundwerkstoffs maximal mögliche Fläche zu bearbeiten. Beispielsweise
kann eine durch Sicherheitsbestimmungen für Flugzeughäute aus GLARE maximal zugelassene
Fläche
von 7 × 7
cm durch Folgen einer quadratisch ausgebildeten Kontur von ihrer
Decklage befreit werden.
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Gemäß einer
alternativen Weiterbildung ist die Führungskontur kreisförmig ausgebildet.
Dies hat den Vorteil, dass ein entsprechend zylindrisch geformtes
Fräs- oder
anderes Werkzeug punktgenau über
einem zu bearbeitenden kreisförmigen
Oberflächenabschnitt
positioniert werden kann, wobei zudem ermöglicht wird, das Werkzeug für bestimmte Bearbeitungsvorgänge um seine
Achse zu drehen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
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Von
den Figuren zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2A–E in schematischen
Querschnittansichten fünf
Bearbeitungsschritte eines Schichtverbundwerkstoffs gemäß einem
Verfahren einer zweiten Ausführungsform;
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3 eine
Perspektivansicht einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung; und
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4A–E in schematischen
Querschnittansichten fünf
Bearbeitungsschritte eines Schichtverbundwerkstoffs gemäß einem
Verfahren einer vierten Ausführungsform.
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In
den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt
in perspektivischer Ansicht eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung
eines Schichtverbundwerkstoffs 100 an einem Oberflächenabschnitt 102.
Der Schichtverbundwerkstoff 100 ist mit offener Begrenzung
dargestellt und kann z. B. ein Teil einer Außenhaut eines Luft- oder Raumfahrzeugs
sein. Die Bearbeitungsvorrichtung umfasst einen Führungsrahmen 106 mit
vier Rahmenseiten 304, 305, 306, 307,
die derart zusammengefügt
sind, dass ihre Innenseiten eine quadratische innere Kontur 108 aufweisen.
Zwei gegenüberliegende
Seiten 305, 307 sind jeweils an beiden Enden über die
Verbindungsstellen mit den beiden anderen Seiten 304, 306 hinaus
verlängert
und tragen an jedem ihrer verlängerten
Enden jeweils einen Saugnapf 112.
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Jeder
der Saugnäpfe 112 ist
mit einem mechanischen Betätigungshebel 114 ausgestattet,
mit dem bei Positionierung des Saugnapfs auf einer Oberfläche die
Saugwirkung ein- und ausgeschaltet werden kann. Alle Saugnäpfe 112 weisen
in der gezeigten Darstellung in eine gemeinsame, relativ zur durch
den Rahmen 106 aufgespannten Ebene senkrechten Raumrichtung.
Dies ermöglicht
es, den Rahmen 106 in der dargestellten Weise an der Oberfläche des
Schichtverbundwerkstoffs 100 zu befestigen, indem die Saugöffnungen
der Saugnäpfe 112 auf
der Oberfläche
positioniert und die Saugnäpfe 112 durch
Betätigen
ihrer Hebel 114 aktiviert werden. Zweckmäßigerweise
sind die Saugnäpfe 112 jedoch gegenüber dem
Rahmen in einer oder mehreren Raumrichtungen drehbar ausgebildet,
um so zu ermöglichen,
dass die Bearbeitungsvorrichtung an Oberflächen unterschiedlicher Form
und Krümmung befestigt
werden kann.
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Im
Gebrauch der Bearbeitungsvorrichtung wird diese derart über einem
Oberflächenabschnitt 102 positioniert,
an dem der Schichtverbundwerkstoff 100 bearbeitet werden
soll, dass der Oberflächenabschnitt
im Innern des Rahmens 106 zu liegen kommt. Die Saugnäpfe werden
in außerhalb
des Oberflächenabschnitts 102 liegenden
Befestigungsabschnitten 110 der Oberfläche festgesaugt. Die Saugnäpfe 112 sind
mit dem Rahmen 106 derart verbunden, dass sich dieser bei
auf einer Oberfläche
festgesaugten Saugnäpfen 112 parallel
zur Oberfläche
in einem Abstand a befindet.
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Die
innere Kontur 108 des positionierten Rahmens 106 bildet
eine Führungskontur 108 zum Führen eines
Werkzeugs, z. B. eines Fräswerkzeugs. Bei
entsprechender Ausrüstung
des Fräswerkzeugs mit
einer als Umriss angedeuteten Abstandhalterscheibe 116 zur
Führung
entlang der Führungskontur 108 wird
das Zentrum des Fräswerkzeugs
auf einer im Zentrum des Rahmens 106 gelegenen quadratischen
Trajektorie 102 geführt,
durch die vermittels der Abstandhalterscheibe 116 die Führungskontur 108 die
Begrenzung des bearbeiteten Oberflächenabschnitts 102 festlegt.
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Die 2A–E zeigen
in fünf
schematischen Querschnittansichten Schritte, in denen ein fünfschichtiger
Schichtverbundwerkstoff 100 der Dicke D aus drei Aluminiumschichten 204 und
zwei Schichten 205 aus glasfaserverstärktem Kunststoff bearbeitet wird.
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2A zeigt
den Schichtverbundwerkstoff 100 in einem Ausgangszustand.
Eine obere Deckschicht 204 aus Aluminium wurde vor Beginn
des Verfahrens in einem nun zu reparierenden Oberflächenabschnitt 102 beschädigt, z.
B. durch Steinschlag. Der gezeigte Schichtverbundwerkstoff weist unter
der oberen Aluminiumschicht 204 eine Glasfaserschicht 205 auf,
die durch den Steinschlag nicht beschädigt wurde.
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In 2B wurde
auf dem Schichtverbundwerkstoff 100 eine Bearbeitungsvorrichtung 106, 112 mit
einem Führungsrahmen 106 und
Saugnäpfen 112 derart
befestigt, dass der zu bearbeitende Oberflächenabschnitt 102 im
Zentrum des Rahmens 106 zu liegen kommt. Der Rahmen 106 befindet
sich dabei in einem Abstand a von der Deckschicht 204.
Ein Fräswerkzeug 200 ist
mit einer Abstandhalterscheibe 116 und mit einem Frästiefenbegrenzer 202 ausgerüstet und
wird nun gleichzeitig mit der Abstandhalterscheibe 116 entlang
der Führungskontur 108 des Rahmens 106 und
mit dem Frästiefenbegrenzer 202 entlang
der Oberfläche
der Deckschicht 204 um den Oberflächenabschnitt 102 geführt. Dabei
begrenzt einerseits der Frästiefenbegrenzer 202 die
Frästiefe auf
einen Wert d, der übereinstimmend
mit der Dicke d1 der beschädigten
Deckschicht 204 voreingestellt wurde. Andererseits begrenzt
die Führungskontur 108 die
seitlichen Abmessungen des befrästen
Oberflächenabschnitts 102.
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2C zeigt
das Resultat des in 2B dargestellten Fräsvorgangs.
Um den Oberflächenabschnitt 102 wurde
eine umlaufende Fräsrille 210 erzeugt,
die die Deckschicht 204 präzise durchtrennt, sich aber
nicht in die darunterliegende Schicht 205 erstreckt. Damit
befindet sich in der Mitte des Oberflächenabschnitts 102 eine
Insellage 212 aus dem Material der Deckschicht 204 (Aluminium),
die nur noch durch ihre Verklebung mit der darunterliegenden Schicht 205 am
Schichtverbundwerkstoff 100 haftet. Mit einem Kunststoffkeil 208,
z. B. aus Nylon, wird nun die Verklebung gelöst und die Insellage abgenommen.
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2D zeigt
das Resultat des in 2C gezeigten Ablösevorgangs.
Aus dem Schichtverbundwerkstoff 100 wurde im Oberflächenbereich 102 die Deckschicht 204 präzise herausgelöst, ohne
die darunterliegende Schicht 205 zu beschädigen.
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2E zeigt
das Resultat eines weiteren Schritts, in dem der entfernte Bereich
der Deckschicht 204 durch einen Ersatzwerkstoff 206 aufgefüllt wurde.
Dieser Ersatzwerkstoff 206 kann z. B. Aluminium sein, und
damit identisch mit dem Werkstoff der Deckschicht 204.
Beispielsweise für
diesen Schritt ein Aluminiumblech 206 der Dicke d1 der Deckschicht 204 entsprechend
der Form des Oberflächenabschnitts 206 zugeschnitten
und in diesen eingeklebt werden. Da das dargestellten Verfahren es
ermöglicht,
Oberflächenabschnitte 206 mit
stets gleichbleibenden Abmessungen zu bearbeiten, können fertig
zugeschnittene Aluminiumbleche 206 zeitsparend auf Vorrat
bereitgelegt werden.
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3 zeigt
eine Perspektivansicht einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform.
Wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform
umfasst die Bearbeitungsvorrichtung einen von vier Saugnäpfen 112 getragenen
Rahmen 106, der im Gebrauch der Bearbeitungsvorrichtung durch
Festsaugen der Saugnäpfe 112 in
außerhalb des
Rahmens 106 gelegenen Befestigungsabschnitten 110 eines
Schichtverbundwerkstoffs 100 über einem Oberflächenabschnitt 102 des
Schichtverbundwerkstoffs 100 befestigt worden ist.
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Im
Unterschied zur ersten Ausführungsform ist
der zu bearbeitende Oberflächenabschnitt 102 kreisförmig um
eine Niete 310 zentriert und erheblich kleiner als die
Dimensionen des Rahmens 106. Um ein Fräs- oder anderes Werkzeug präzise über der Niete 310 positionieren
zu können,
weist die Bearbeitungsvorrichtung einen ersten Gleitschlitten 302 und einen
zweiten Gleitschlitten 308 auf, die es ermöglichen,
eine am zweiten Gleitschlitten 308 ausgebildete Führungskontur 108 innerhalb
des mit Hilfe der Saugnäpfe 112 zunächst grob über dem
Bearbeitungsabschnitt positionierten Rahmens durch eine Feinjustierung
präzise über dem
die Niete 310 umgebenden Oberflächenabschnitt zu positionieren.
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Dabei
ist der erste Gleitschlitten 302 in Form einer zwei gegenüberliegende
Rahmenseiten 304, 306 verbindenden Brücke ausgebildet,
die entlang den Rahmenseiten 304, 306 verschiebbar
und durch Feststellschrauben 303 gegenüber diesen arretierbar ist.
Der zweite Gleitschlitten 308 ist in Form eines Wagens
ausgebildet, der an der Unterseite des ersten Gleitschlittens 302 wie
auf einer Schiene gleitet und durch Feststellschrauben 309 gegenüber dem ersten
Gleitschlitten arretierbar ist. Somit kann die Führungskontur 108 durch
das Zusammenwirken der Gleitschlitten über einem beliebigen Punkt
innerhalb des Rahmens 106 justiert und arretiert werden.
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Die 4A–E zeigen
in fünf
schematischen Querschnittansichten fünf Bearbeitungsschritte eines Schichtverbundwerkstoffs
gemäß einem
Verfahren einer vierten Ausführungsform. 4A zeigt
den Ausgangszustand des Schichtverbundwerkstoff 100, bei
dem der Übersichtlichkeit
halber keine einzelnen Schichten innerhalb der Dicke D gezeigt sind.
In den Schichtverbundwerkstoff 100 ist eine Niete 310 eingelassen,
an der Fräsarbeiten
in einem präzise
auf der Niete 310 zentrierten Oberflächenabschnitt 102 ausgeführt werden
sollen.
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In 4B wurde
auf dem Schichtverbundwerkstoff 100 eine Bearbeitungsvorrichtung 106, 112 mit
einem Führungsrahmen 106 und
Saugnäpfen 112 derart
befestigt, dass der zu bearbeitende Oberflächenabschnitt 102 innerhalb
des Rahmens 106 zu liegen kommt. Die mit dem auf dem Führungsrahmen 106 verschiebbaren
ersten Schlitten 302 und dem auf dem ersten Schlitten verschiebbaren
zweiten Schlitten 308 in zwei Richtungen justierbare Führungskontur 308 ist
allerdings nicht genau über
der Niete 310 im Zentrum des Oberflächenabschnitts 102 zentriert.
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In 4C wird
ein Tastwerkzeug 300 in den zweiten Schlitten 308 eingesetzt.
Das Tastwerkzeug 300 weist an seinem oberen Ende einen
Durchmesser auf, der die Führungskontur 108 ausfüllt. An
seinem unteren Ende ist ein Taststab 400 ausgebildet, mit
einem Durchmesser, der mit lockerer Passung einem Innendurchmesser
der Niete 310 entspricht. Um die Position der Niete 310 zu
ertasten, wird nun das Tastwerkzeug 300 mit Hilfe der Schlitten 302, 308 über die
Oberfläche
des Schichtverbundwerkstoffs 100 geführt.
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4D zeigt
ein Stadium, in dem die Position der Niete 310 erfolgreich
ertastet wurde, so dass das der Taststab 400 in die Niete 310 einrastet
ist. Nun werden die Positionen der Schlitten 302, 308 mit den
zugehörigen
Feststellschrauben 303, 309 arretiert und anschließend das
Tastwerkzeug 300 entfernt.
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In 4E wurde
anstelle des entfernten Tastwerkzeugs 300 ein Fräswerkzeug 200 in
die Führungskontur 108 eingeführt. Aufgrund
der vorangegangenen Justierung ist das Fräswerkzeug 200 präzise über der
Niete 310 zentriert, so dass eine genaue Bearbeitung des
Oberflächenabschnitts 102 erfolgt.
Die Frästiefe
des Fräswerkzeugs
wird dabei durch einen Frästiefenbegrenzer 202 begrenzt.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern
auf vielfältige
Weise modifizierbar.
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Beispielsweise
kann zu bearbeitende Oberflächenabschnitt
auch am Rand einer Werkstofffläche
liegen oder über
diesen hinaus reichen, wobei die Befestigung des Rahmens mit nur
zwei der Saugnäpfe
erfolgen kann. Bei der Bearbeitung kann mehr als eine Deckschicht
entfernt und durch ein Ersatzmaterial ersetzt werden. Die Bearbeitungsvorrichtung
kann zur Bearbei tung anderer Werkstoffe wie Aluminium oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe
verwendet werden.
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- 100
- Schichtverbundwerkstoff
- 102
- Oberflächenabschnitt
- 106
- Führungsrahmen
- 108
- Führungskontur
- 110
- Befestigungsabschnitt
- 112
- Saugnapf
- 114
- Betätigungshebel
- 116
- Abstandhalterscheibe
- 200
- Fräswerkzeug
- 202
- Frästiefenbegrenzer
- 204
- obere
Schicht
- 205
- Schicht
aus glasfaserverstärktem Kunststoff
- 206
- Ersatzwerkstoff
- 208
- Kunststoffkeil
- 210
- Fräsrille
- 212
- Insellage
- 300
- Tastwerkzeug
- 302
- erster
Gleitschlitten
- 303
- Feststellschraube
- 304–307
- Rahmenseiten
- 308
- zweiter
Gleitschlitten
- 309
- Feststellschraube
- 310
- Niete,
Vertiefung
- 310
- Vertiefung
- 400
- Taststab
- a
- Abstand
- d
- maximale
Frästiefe
- d1
- Dicke
der obersten Schicht
- D
- Gesamtdicke
des Schichtverbundwerkstoffs