DE102012008257A1

DE102012008257A1 - Fräskopf für das Entfernen von Ablagerungen an Schweißelektroden für das Widerstandsschweißen

Info

Publication number: DE102012008257A1
Application number: DE201210008257
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2013-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fräskopf für das Entfernen von Ablagerungen an Schweißelektroden für das Widerstandsschweißen.Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fräskopf so auszugestalten, dass die Schneid-platte im Fräskopf vorteilhaft angeordnet ist und dass der Abtrag von den Schweißelektroden minimiert ist. Erfindungsgemäß zeichnet sich der Fräskopf dadurch aus, dass die Einstecköffnungen an den beiden Enden der Bohrung als Einschub-Zentrierbereiche ausgebildet sind, dass die Schneidplatte mittig in der Bohrung angeordnet ist, wobei die Schneidkante an der Mittelachse der Bohrung anliegt und dass die Schneidplatte mit wenigstens einem Ende in die Karkasse eingespannt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fräskopf für das Entfernen von Ablagerungen an Schweißelektroden für das Widerstandsschweißen mit einer Karkasse mit einer zentralen Bohrung, mit beidseitigen Einstecköffnungen für die Schweißelektroden und mit einer in der Karkasse angeordneten Wendeschneidplatte.
Das Widerstandsschweißen findet besonders in der Automobilindustrie bei der Verbindung von Blechen Anwendung. Es werden Schweißelektroden mit 16 mm, aber auch 12 mm und 20 mm Durchmesser verwendet. Das Widerstandsschweißen basiert auf dem Zusammenpressen zweier stromführender Elektroden auf 2 oder mehr Bleche. Bei diesem Prozess bilden sich an den Wirkflächen der Elektroden Zunder und Anlegierungen, sowie Verformungen, beispielsweise Verbreiterung des Durchmessers und auch Vertiefungen in der Mitte der Wirkfläche. Zwangsläufig wird hierbei unerwünscht die Stromstärke pro mm² verändert, so dass der jeweilige Schweißpunkt verbrennt oder nur verklebt wird. Durch regelmäßiges Befräsen der Elektroden werden diese jedoch jeweils in der richtigen Geometrie, sowie blank gehalten.
Beim Befräsen von Schweißelektroden ist angestrebt, die Lebensdauer der Elektroden soweit wie möglich hinauszuschieben, um die Produktionsunterbrechungen zum Tauschen der Elektroden zu minimieren. Um möglichst viele Fräsungen zu erreichen, ist angestrebt, bei der Bearbeitung der Schweißelektroden so wenig wie möglich und so viel wie gerade nötig abzutragen. Durch die Verlängerung der Wechselzyklen wird die Anlagenverfügbarkeit erhöht und Material in Form von Elektroden eingespart.
Bei auf dem Markt befindlichen Fräsköpfen werden Wendeschneidplatten verwendet, die wie Bleistiftspitzer wirken. Der Abtrag wird im Wesentlichen durch den Überstand der Wendeschneidplatte, die Fräsdauer und den Schließdruck der Elektroden-Schweißzangen bestimmt. Dabei entsteht die Dicke des Spans durch die Höhe des Überstandes zum Träger. Dieser Überstand wird im Hundertstellbereich gehalten, was bei einteiligen Karkassen (Trägern) sehr aufwendig und bei 2-teiligen Karkassen durch zusätzliche Toleranzen noch schwieriger herzustellen ist. Wenn der Überstand auf 1/10 mm festgelegt ist und die Positionierung der Platte nicht mittig ist, ergibt sich auf der einen Seite ein überproportionaler Überstand, während auf der anderen Seite weniger oder kein Überstand gegeben ist. Dies bewirkt bei einer Paarhälfte der verwendeten Elektroden einen vorzeitigen übermäßigen Abtrag, während bei der gegenseitigen Elektrode kein oder wenig Abtrag bewirkt wird, diese also eigentlich nicht gewechselt werden müsste. Dennoch muss paarig gewechselt werden. Es entstehen Produktionsausfallzeiten und Elektrodenkosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fräskopf so auszugestalten, dass die Schneidplatte im Fräskopf vorteilhaft angeordnet ist und dass der Abtrag von den Schweißelektroden minimiert ist.
Diese Aufgabe ist einmal gelöst durch einen Fräskopf nach Patentanspruch 1. Weitere Ausbildungen des Fräskopfes sind Gegenstand der Unteransprüche. Diese Aufgabe ist weiterhin gelöst durch einen Fräskopf nach Patentanspruch 4, für den auch selbständiger Schutz beansprucht wird. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der ersten erfindungsgemäßen Lösung ist die Karkasse aus einem Oberteil und einem Unterteil zusammengesetzt und ist die Schneidplatte in die Karkasse so eingespannt, dass sie sich mit beidseitigem Freiraum in der Mitte der Bohrung der Karkasse befindet.
Bei der zweiten Lösung der Aufgabe ist die Karkasse einteilig ausgebildet und ist die Schneidplatte von oben her in die Karkasse eingeschoben und in der Karkasse mit einer Schraube befestigt.
Zu beiden Lösungen der Aufgabe ist die Wende-Schneidplatte erfindungsgemäß insbesondere so ausgebildet, dass sie beidseitig mehrere in Abständen voneinander angeordnete Schneidstufen aufweist, die bei fortschreitendem Einschub der Schweißelektroden nacheinander am Elektrodenumfang in Ansatz gelangen. Vorzugsweise ist dabei jede Schneidkante der Schneidplatte so ausgebildet, dass die Schweißelektroden nicht gefräst sondern nur geschrubbt bzw. geschabt werden. Dabei liegt die Wendeschneidplatte in der Mitte der durchgehenden Bohrung der Karkasse und ist die Wendeschneidplatte vorzugsweise aus Hartmetall hergestellt und weist eine geringe Breite auf. Der geringfügige Materialabtrag ergibt sich aus der besonderen Ausbildung der Schneidkanten der Schneidplatte mit mehreren Schneidstufen, die allein mit dem Umfang der eingeschobenen Schweißelektroden in Arbeitskontakt geraten. Die Bohrung der Karkasse weist für eine Elektrode von 16 mm Durchmesser einen Durchmesser von beispielsweise 14 mm auf, entsprechendes gilt für andere Elektrodendurchmesser. Bis zur ersten Schneidstufe erfolgt der Abtrag auf herkömmliche Weise durch Überstand der Wendeschneidplatte zur Karkasse. Danach steht die Wendeschneidplatte völlig frei. Hierdurch kann die Geometrie allein durch das Messer abgebildet werden. Ein Anpassen an eine Anlagefläche entfällt. Ein Messerüberstand ergibt sich nur an den Rändern. Dieser Überstand an der Peripherie hat keinen Einfluss auf die Fräsqualität des freistehenden Messers. Das bedeutet, dass die Herstellung eines Fräskopfes erheblich einfacher und billiger ist und dass ein unterschiedlicher Abtrag nahezu ausgeschlossen ist. Die Karkasse und die Schneidplatte sind entkoppelt, die Aufaddierung von Toleranzen entfällt. Bevorzugt wird die Schneidplatte aus einer HSS-Platte mit 1/1000 mm Genauigkeit herausgebrannt. Eine Abstimmung mit der Karkasse entfällt. Nur die Schneidplatte bestimmt Form und Genauigkeit bei der Bearbeitung der Elektroden.
Mit der erfindungsgemäßen Ausführung entfällt auch das Problem bei herkömmlichen Fräsköpfen, bei denen ein durchgehender Span entsteht, der zu Verstopfungen des Fräskopfes führen kann. Bei der Ausführung nach der Erfindung entstehen zwei oder mehr schmalere und kleinteiligere Späne, für die auch noch ein größerer Spanaustrittsraum zur Verfügung steht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1: einen Querschnitt durch einen Fräskopf nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
2: eine verkleinerte Draufsicht auf den Fräskopf gemäß 1,
3: einen Schnitt längs der Linie III-III in 1,
4: eine perspektivische Darstellung des Fräskopfes nach einem ersten Ausführungsbeispiel, sektorförmig aufgeschnitten,
5: einen Querschnitt durch einen Fräskopf nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
6: einen Schnitt längs der Linie VI-VI in 5,
7: eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Fräskopfes nach dem zweiten Ausführungsbeispiel und
8–11: die Schneidstufen-Ausbildung der Schneidplatte in vier vergrößert dargestellten Kontaktpositionen an einer Schweißelektrode.
Bei den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Karkasse 1, 1' tellerförmig ausgebildet. Die Karkasse 1 ist aus einem Oberteil 1a und einem Unterteil 1b zusammengesetzt, die durch nicht dargestellte Schrauben miteinander verbunden sind. Die Karkassen 1 und 1' haben hat in bekannter Weise eine zentrale Bohrung 3 mit beidseitigen Einstecköffnungen für die Schweißelektroden. Die Karkassen sind koaxial in ein Kegel-Zahnrad 2 eingebettet, das mit einem nicht dargestellten Antriebs-Getriebe in Eingriff steht.
Zum ersten Ausführungsbeispiel zeigt 1 die Anordnung der Schneidplatte 7 in der Karkasse 1 mit zwei eingeschoben dargestellten Schweißelektroden 6. An den beiden Enden weist die Bohrung 3 konische Einschub-Zentrierbereiche 4 auf. Nach einer Seite ist die Bohrung 3 in der Karkasse durchgängig zu einem achsparallel verlaufenden Spanaustrittsraum 5 erweitert. Die Schneidplatte 7 ist als Wendeschneidplatte ausgebildet. Sie ist, mit ihrer Längsachse in Höhe der Trennfuge zwischen Oberteil 1a und Unterteil 1b der Karkasse liegend, zu beiden Seiten der Bohrung 3 in die Karkassenhälften 1a und 1b eingebettet. Mit einem schmalen Stegende 8 ist die Schneidplatte auf der einen Seite der Bohrung 3 in zusammenwirkende Ausnehmungen 9a und 9b im Oberteil 1a und im Unterteil 1b der Karkasse eingesetzt. Zur gegenüberliegenden Seite der Bohrung 3 verbreitert sich die Schneidplatte beidseitig ihrer Längsachse, dem Umfang eingesteckter Schweißelektroden folgend, zu einem breiten Kopfende 10, womit sie insgesamt eine Y-Form aufweist. Das breite Kopfende ist in zusammenwirkende Ausnehmungen der Karkassenhälften 1a und 1b eingesetzt. Im oberen und im unteren Rand des Kopfendes 10 der Schneidplatte sind Nutausnehmungen ausgebildet, in die Mutvorsprünge der Karkassenhälften 1a und 1b einrasten, womit die Schneidplatte auch in axialer Richtung arretiert ist. Damit befindet sich die Schneidplatte in der Mitte der Bohrung 3 derart ausgerichtet, dass die Schneidkante 7a der Schneidplatte die zentrale Achse der Bohrung 3 tangiert. Zu beiden Seiten des Mittelbereichs der Schneidplatte befinden sich in der Bohrung damit Freiräume. Dies zeigt insbesondere 2. Dort ist die Breite der Schneidplatte 7 mit A bezeichnet und ist die Breite der Schneidkante 7a mit B bezeichnet.
4 zeigt perspektivisch und zur Anschauung sektorartig ausgeschnitten die Ausbildung nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere sind damit veranschaulicht der obere konische Einschub-Zentrierbereich 4 und die Einbettung der Schneidplatte 7 in der Karkasse.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 5 bis 7 ist die Karkasse 1' einteilig ausgebildet. Die zentrale Bohrung 3 ist gleichfalls seitlich zu einem Spanaustrittsraum 5 erweitert. Auch die konischen Einschub-Zentrierbereiche 4 sind wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Schneidplatte 7' ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel an ihrem schmalen Stegende 17 verkürzt ausgebildet derart, dass dieses Ende nur bis etwas über die Achse der Bohrung 3 hinaus vorsteht. Insbesondere anders ausgebildet ist die Befestigung der Schneidplatte 7' in der Karkasse. Wie insbesondere aus 7 ersichtlich, wird die Schneidplatte 7' von oben her in die Karkasse 1' eingeschoben und liegt die Schneidplatte dann mit ihrem breiten Ende 18 einseitig an einer nach oben und nach unten offenen Bettung 13 der Karkasse an. Die Schneidplatte ist dann so ausgerichtet, wie zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. An der Bettung 13 ist die Schneidplatte 7' mit einer abgesenkt eingelassenen Torxschraube 14 befestigt, die in eine Gewindebohrung 15 in der Karkasse eingeschraubt ist. Der Torxschraube 14 axial gegenüber befindet sich in der Karkasse eine Bohrung 16, durch welche hindurch die Torxschraube eingeführt wird und mit einem Schraubendreher festgezogen wird.
In den 8 bis 11 sind rechts die erfindungsgemäße Ausbildung der Schneidkante 7a der Schneidplatte 7 und zugleich der Ansatz derselben an einer Schweißelektrode 6 vergrößert dargestellt und jeweils links in Bezug gesetzt zu einer verkleinerten Darstellung der Kontaktsituation. Für beide Ausführungsbeispiele gilt:
Die Schneidkante 7a der Schneidplatte 7 hat vier Schneidstufen S1 bis S4, welche bogenförmig aufeinander folgend gegen den Umfang einer Schweißelektrode 6 vorstehen. Beim Einschieben einer Schweißelektrode 6 in die Einstecköffnung der Karkasse wird sie zunächst durch den Einschub-Zentrierbereich 4 in dem rotierenden Fräskopf zentriert. Bis zur Schneidstufe S1 erfolgt der Abtrag auf herkömmliche Weise durch Überstand der Schneidplatte zur Karkasse. Weil danach die Schneidplatte völlig frei steht, kann die Geometrie der Schweißelektrode allein durch die Schneidkante der Schneidplatte abgebildet werden. Im weiteren Verlauf des Einschiebens der Schweißelektrode gerät diese mit ihrer Umfangsfläche von Schneidstufe S1 bis zu Schneidstufe S4 fortschreitend in Kontakt mit der Schneidplatte, bis auch die Wirkfläche der Elektrode erreicht ist. Der zwischen den Schneidstufen mehrmals unterbrochene Span gelangt frei in den offenen Spanaustrittraum 5 der Karkasse.
Erfindungsgemäß ist die Schneidkante 7a als Schabkante ausgebildet. Sie weist keinen oder nahezu keinen Freiwinkel auf. Die Breite der Schneidkante in der, Form einer Schabkante beträgt am effektivsten 5/10 mm, kann jedoch auch in einem Bereich von 1/10 mm bis zur gesamten Breite der Schneidplatte (meistens 4 mm) liegen. Der Schließdruck des Schweißelektrodenpaares gegeneinander, sowie die Dauer des Prozesses bestimmen im Wesentlichen einen feinen, wolleförmigen Materialabtrag, der auf beiden Seiten der Schneidplatte in gleicher Weise anfällt. Der Abtrag findet somit nicht durch Fräsen sondern durch Schaben statt. Der Fräskopf soll bevorzugt mit 400 Umdrehungen pro Minute rotieren.

Claims

Fräskopf für das Entfernen von Ablagerungen an Schweißelektroden für das Widerstandsschweißen mit einer Karkasse mit einer zentralen Bohrung, mit beidseitigen Einstecköffnungen für die Schweißelektroden und mit einer in der Karkasse angeordneten Wendeschneidplatte, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstecköffnungen an den beiden Enden der Bohrung (3) als konisch erweiterte Einschub-Zentrierbereiche (4) für die Schweißelektroden (6) ausgebildet sind, dass die Schneidplatte (7) mittig in der Bohrung angeordnet ist, wobei die Schneidkante (7a) an der Mittelachse der Bohrung anliegt und dass die Schneidplatte (7) mit wenigstens einem Ende in die Karkasse (1a, 1b) eingespannt ist.
Fräskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (3) über ihre ganze Länge auf einer Seite zu einem Spanaustrittsraum (5) erweitert ist.
Fräskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Karkasse aus einem Oberteil (1a) und einem Unterteil (1b) zusammengesetzt ist, dass die Schneidplatte (7) Y-förmig ausgebildet ist mit einem schmalen Stegende (8), das auf der einen Seite der Bohrung (3) in die Karkasse (1a, 1b) eingespannt ist und mit einem breiten Kopfende (10) mit zwei einander spiegelbildlich gegenüberliegenden Schneidkanten (7a) die, dem Umfang (6a) der beidseitig eingeschobenen Schweißelektroden (6) folgend, ein breites Kopfende (10) ausbilden, das auf der gegenüberliegenden Seite der Bohrung (3) in die Karkasse (1a, 1b) eingespannt ist.
Fräskopf für das Entfernen von Ablagerungen an Schweißelektroden für das Widerstandsschweißen mit einer Karkasse mit einer zentralen Bohrung, mit beidseitigen Einstecköffnungen für die Schweißelektroden und mit einer in der Karkasse angeordneten Wende-Schneidplatte, insbesondere nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (7') Y-förmig ausgebildet ist und von oben her in die Karkasse (1') eingeschoben ist und in einer Einschub-Bettung (13) der Karkasse befestigt ist.
Fräskopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (7') in der Einschub-Bettung (13) mit einer Schraube befestigt ist und dass die Karkasse (1') der Schraube axial gegenüberliegend eine Schraubeneinführ-Bohrung (16) hat.
Fräskopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (7') mit einem schmalen Stegende (17) wenigstens bis zur Achse der Bohrung (3) in die Bohrung hinein vorsteht.
Fräskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (7a) der Schneidplatte (7, 7') wenigstens eine, vorzugsweise mehrere in Abständen voneinander angeordnete Schneidstufen (S1 bis S4) aufweist, die dem Elektrodenumfang (6a) folgend derart gegen den Elektrodenumfang vorstehen, dass sie bei fortschreitendem Einschub der Schweißelektroden (6) nacheinander am Elektrodenumfang in Ansatz gelangen.
Fräskopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei seitlich gegen den Elektrodenumfang (6a) vorstehende Schneidstufen (S1, S2, S3) aufweist.
Fräskopf nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine untere gegen die Wirkfläche der Schweißelektroden (6) vorstehende Schneidstufe (S4) hat.
Fräskopf nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schneidstufen (S1 bis S4) kleine Freiräume ausgebildet sind, durch welche das anfallende Spanmaterial in den Spanaustrittsraum (5) austreten kann.
Fräskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidplatte (7, 7') eine Dicke zwischen 2 mm bis 5 mm aufweist und dass die Schneidkante (7a) der Schneidplatte eine Auflagen-Breite zwischen 1/10 mm und 25/10 mm aufweist.
Fräskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (7a) der Schneidplatte (7, 7') als Schabkante mit einem Freiwinkel von 0° bis 3° ausgebildet ist.