DE102014017547A1 - Verfahren zur Herstellung von einfach oder mehrfach gekurvten Konturen mit kegelstumpf- oder doppelkegelstumpfförmigem Werkzeug - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von einfach oder mehrfach gekurvten Konturen mit kegelstumpf- oder doppelkegelstumpfförmigem Werkzeug Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen von einfach oder mehrfach gekurvten Konturen mit einer rotierenden biegesteifen Trennscheibe, die zumindest auf einer Seite umfangsnah eine im wesentlichen kegelstumpfförmige, konvexe Schneidfläche besitzt, wobei die Scheibe entlang der zu bearbeitenden Kontur so geführt wird, dass genau eine Kontaktlinie auf der Schneidfläche der Scheibe mit einer Kontaktlinie auf der zu fertigenden Bauteilschnittfläche, die die Werkstückober- und unterseite verbindet, übereinfällt, so dass die Flächennormalenvektoren auf Werkzeugschneidfläche und Bauteilschnittfläche an der Kontaktlinie fluchten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einfach oder mehrfach gekurvten Konturen in einem Werkstück mit einem Scheibenwerkzeug, das am Umfang einen sich radial nach außen erstreckenden, konvexen, im Wesentlichen kegelstumpfförmigen Schneidenbereich besitzt. Die konvexen Kegelstümpfe können auf einer oder beiden Seitenflächen angeordnet sein. Eine solche Werkzeuggeometrie mit kegelstumpfförmigen konvexen Seitenflächen wird für die Verfahrensbeschreibung im Folgenden verwendet. Das Verfahren kann an flachen oder räumlich gewölbten, schalenartigen Werkstücken angewendet werden, wie beispielsweise Karosseriebauteilen oder Strukturbauteilen im Flugzeugbau. Das Verfahren kann besonders dazu verwendet werden, um an Bauteilen aus Schichtverbundmaterial eine gute Kantenqualität ohne Delamination der Lagen oder Faserüberstände zu erzeugen.
  • Aus JP 2010-0127280 ist eine Vorrichtung zum Schneiden von geradlinigen und beliebig gekrümmten Konturen bekannt. Ein zwischen zwei Kegelförmigen Haltern drehbar gelagertes Sägeblatt kann entsprechend der gewünschten Kontur gebogen werden. Das Verfahren erfordert eine flexible Scheibe, die schwingungsgefährdet ist und die Einhaltung von Geometrietoleranzen erschwert. Das Verfahren erzeugt am Kontaktpunkt von Werkzeug und Werkstück Kräfte die nicht vollständig in der Werkstückebene liegen.
  • Aus PCT/EP2014/053807 ist eine starre Trennscheibe mit freigestellten Seitenflächen bekannt. Das Verfahren erlaubt die Herstellung einfach oder mehrfach gekurvter Konturen, wobei an den Kontaktpunkten zwischen Werkzeug und Werkstück Kräfte, die nicht vollständig in der Werkstückebene liegen, erzeugt werden. Die minimal zu erzeugenden Radien sind sowohl bei konkaven als auch konvexen Konturradien u. a. durch die Werkzeuggeometrie begrenzt. Zur Erzeugung einer gewünschten Schnittflächenneigung am zu erzeugenden Werkstück wird die Trennscheibe entsprechend dem momentanen Konturverlauf geneigt, so dass die Scheibe mit mindestens einem Punkt der Mantelfläche an der Schnittkontur an der Materialober- als auch an der unterseite anliegt.
  • Aus DE 88 15 942 U1 ist ein Kreissägeblatt bekannt, das eine kegelsegmentförmige oder eine kugelschalensegmentförmige Ausbildung besitzt, um kreisförmige Schnitte mit einem einzigen Radius in einer Ebene zu ermöglichen.
  • Aus der Praxis der Stein- und Holzbearbeitung ist die Verwendung einer weitgehend zylinderförmigen Trennscheibe bekannt, die am Umfang mit Schneidkörnern besetzt ist. Die Scheibe kann für gerade Schnitte beliebig weit in das Werkstück eintauchen. Die Scheibe kann desweiteren für Kurvenschnitte eingesetzt werden. Hierzu darf die Scheibe maximal soweit in das Werkstück eingetaucht werden, wie die Scheibe radial mit Schneidkörnern belegt ist. Durch eine Drehung der Scheibe um die Hochachse entlang der Vorschubkurve können Kurvenkonturen erzeugt werden, wobei die konkave Schnittfläche durch die Übergange zwischen Mantelfläche und Seitenfläche der Trennscheibe erzeugt werden (11a und 11b). Konvexe Schnittflächen werden von der Seitenfläche der Trennscheibe erzeugt (10a und 10b). Beim geraden Schnitt und an einer konkaven Schnittfläche treten Schnittkräfte auf, die nicht vollständig in der Werkstückebene liegen. Damit die konkave Schnittfläche senkrecht zur Werkstückoberfläche verläuft, muss die Trennscheibe um die Vorschubachse geneigt werden. Übergänge zwischen verschiedenen Krümmungsrichtungen sind nicht vorgesehen und führen aufgrund der veränderlichen Eingriffsverhältnisse zu variierenden Kantenqualitäten.
  • Zerspankräfte an der Kontaktstelle von Werkzeug und Werkstück führen insbesondere bei Schichtverbundmaterialen wie z. B. Holz oder kohlenstofffaserverstärken Kunststoffen dazu, dass Fasern der Decklagen aus dem Material herausgerissen werden und die Fasern nicht exakt an der Konturkante getrennt werden und Überstände ausbilden. Diese Erscheinungen stellen einen Qualitätsmangel dar, der durch Nacharbeit ausgebessert werden muss. Dies führt zu erheblichem Zeit- und Kostenaufwand. Herkömmliche Schaftwerkzeuge mit definierter oder undefinierter Schneide, wie Schaftfräser oder respektive Schleifstifte erzeugen zwar in der Regel keine signifikanten Kraftkomponenten senkrecht zur Werkstückebene. Aufgrund der geringen Durchmesser dieser Werkzeuge sind diese beim üblichen Heraustrennen von Bauteilen aus Halbzeugen im Vollschnitt mechanisch und thermisch extrem belastet, und Schnittgeschwindigkeit, Stabilität und Standzeit sind begrenzt.
  • Es besteht daher der Bedarf, ein Verfahren bereit zu stellen, das sowohl die Herstellung einfach oder mehrfach gekurvter Konturen an räumlich gekrümmten Bauteilen mit möglichst gleichbleibenden Eingriffsbedingungen an der Schnittfläche erlaubt als auch nacharbeitsfreie Bauteilkanten liefert bei gleichzeitig hohen Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten sowie einem verschleißbeständigen Werkzeug mit hoher Schneidenanzahl.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorgesehen und bestimmt, um einfach oder mehrfach gekurvte Konturen in einem Werkstück herzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Verwendung einer biegesteifen Trennscheibe vor, die zumindest auf einer Seite umfangsnah eine im wesentlichen kegelstumpfförmige, konvexe Schneidfläche besitzt, wobei die Scheibe entlang der zu bearbeitenden Kontur so geführt wird, dass genau eine Kontaktlinie auf der Schneidfläche der Scheibe existiert, die mit einer Kontaktlinie auf der zu fertigenden Bauteilschnittfläche, die die Werkstückober- und unterseite verbindet, übereinfällt, so dass die Flächennormalenvektoren auf Werkzeugschneidfläche und Bauteilschnittfläche an der Kontaktlinie fluchten.
  • Vorzugsweise kann die Trennscheibe umfangsnah durch eine oder zwei Kegelmantelflächen ausgebildet sein, die definierte oder undefinierte Schneiden tragen (1).
  • Die Achse der Trennscheibe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber der Werkstückoberfläche geneigt, sodass sich genau eine Kontaktlinie auf der Mantelfläche des Werkzeugs mit einer gewünschten Kontaktline auf der zu erzeugenden Werkstückschnittfläche deckt (1). Vorzugsweise stimmt der Neigungswinkel φ bei kegelförmigem Schneidbereich mit dem halben Öffnungswinkel des Kegels überein.
  • Desweiteren wird die Scheibe derart positioniert, dass die Flächennormalenvektoren werkzeug- und werkstückseitig auf der Kontaktlinie miteinander fluchten (1A). Im Beispiel eines kegelförmig ausgebildeten Schneidbereichs entspricht die Kontaktlinie am Werkzeug vorzugsweise einer Mantellinie und verläuft durch die gedachte Spitze des Kegelstumpfs, um eine ebene Schnittfläche zu erzeugen. Die Kontaktlinie auf der Werkstückschnittfläche verläuft zwischen den Konturkanten, die die zu erzeugende Werkstückschnittfläche mit der oberen und unteren Werkstückoberfläche bildet.
  • Die Trennscheibe kann auf diese Weise entlang konvexer sowie konkaver Konturen geführt werden unter Beibehaltung einer einzigen Kontaktline an der Bauteilschnittfläche. Bei konvexen Konturelementen wird gegenüber dem Geradeausschnitt eine breitere Schnittnut erzeugt. Bei konkaven Konturelementen wird gegenüber dem Geradeausschnitt eine schmalere Schnittnut erzeugt.
  • Das Verfahren besitzt bei konvexen Konturen keine Restriktion bezüglich eines minimalen Radius. Lediglich die erzeugte Nut wird orthogonal zur Vorschubrichtung verbreitert, je kleiner der Konturradius gewählt wird.
  • Bei konkaven Werkstückkonturen ist der minimal mit einem kegelförmigen Schneidbereich zu fertigende Werkstückradius gleich dem maximalen Krümmungsradius des Kegelschnitts, der durch die Werkstückoberfläche und den zur Kontur gerichteten Kegel entsteht. Folglich wird der Radius bei gegebenem Trennscheibendurchmesser umso kleiner je steiler der Kegel ausgeprägt, d. h. je kleiner der halbe Öffnungswinkel φ ist und somit je weiter die Scheibe geneigt werden muss.
  • Durch die Schrägstellung der Trennscheibe unterscheidet sich der erfindungsgemäße Prozess von Referenzprozessen nach dem Stand der Technik, wie dem konventionellen Trennschleifen oder Sägen, bei dem die Werkzeugachse weitgehend parallel zur Werkstückoberfläche liegt (entspricht einem Neigungswinkel φ = 90°) und die erzeugte Nutbreite gleich der Werkzeugbreite ist, sowie von einem Umfangsschleif- oder Fräsprozess, bei dem die Achse orthogonal zur Werkstückoberfläche geführt wird (entspricht dem Neigungswinkel φ = 0°) und die Nutbreite gleich dem Werkzeugdurchmesser ist. Gegenüber der Verwendung einer zylinderförmigen Trennscheibe, die an der konkaven und konvexen Schnittfläche unterschiedliche Neigungen erfordert, um am Bauteil einen gewünschten Winkel zwischen Materialoberfläche und Schnittfläche zu erzeugen, kann der Neigungswinkel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in Bezug auf die Bauteilschnittfläche konstant gehalten werden. Desweiteren liegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren an der die Schnittfläche erzeugenden Kontaktlinie bei konvexen und konkaven Kontursegmenten ähnliche Eingriffsverhältnisse der Schneiden vor. Damit wird entlang der Bauteilkontur eine einheitliche Qualität erreicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren vereint die Vorteile der Referenzprozesse. Die effektive Schnittrichtung liegt, sofern die Kontaktlinie am Werkstück entlang der Kontur stets senkrecht zu der Oberfläche bzw. den gegenüber liegenden Oberflächen des Werkstücks geführt wird, vollständig in der Werkstückebene. Damit treten näherungsweise keine Zerspankraftkomponenten orthogonal zur Werkstückebene auf, die Decklagen des Werkstückmaterials aus der Werkstückebene abheben, abziehen oder abdrücken. Gleichzeitig wird es möglich, scheibenförmige Werkzeuge mit deutlich größerem Durchmesser im Vergleich zu Schaftwerkzeugen einzusetzen, ohne dass die Nutbreite ungünstig hohe Werte annimmt. Diese ermöglichen gegenüber Werkzeugen mit kleinen Durchmessern eine hohe Schnittgeschwindigkeit, die besonders bei der Zerspanung von Faserverbundwerkstoffen vorteilhaft ist. Außerdem führen größere Trennscheibendurchmesser zu einer geringeren thermischen Belastung der definierten oder undefinierten Schneiden, da sich die Abkühlzeit zwischen aufeinander folgenden Eingriffen verlängert, was längere Standzeiten ermöglicht.
  • Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren theoretisch mit einer Trennscheibe minimal herstellbare konkave Radius ergibt sich abhängig vom Kegelöffnungswinkel und dem Durchmesser des kegelstumpfförmigen konvexen Schneidbereichs. Beim konventionellen Trennschleifen oder Sägen sind aufgrund der Reibung an den Seitenflächen der Trennscheiben oder Sägeblätter nahezu keine gekrümmten Konturen möglich. Beim Umfangsschleifen oder -fräsen entspricht der minimal herstellbare Radius dem Werkzeugradius.
  • In vorteilhaften Ausgestaltungen liegt der Winkel φ im Bereich 25° bis 70°, vorzugsweise im Bereich 35° bis 55°. Bei nur einer konvexen Kegelmantelfläche liegt der Antrieb der Trennscheibe vorzugsweise auf der der Kegelspitze zugewandten Seite, um eine gute Zugänglichkeit der Bauteilkonturen zu gewährleisten.
  • Weiterhin beträgt der Außendurchmesser der Trennscheibe vorzugsweise das 5- bis 100-fache der zu trennenden Bauteildicke, speziell das 10- bis 50-fache.
  • Bei einer für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten biegesteifen Trennscheibe, die nur auf einer Seite einen konvexen kegelstumpfförmigen Schneidbereich besitzt, können auf der gegenüberliegenden Seite sich axial erstreckende, auf einem deutlich geringeren Durchmesser angeordnete Schneiden vorgesehen werden, um damit komplementäre Verfahren nach Stand der Technik, wie Bohren, Orbitalbohren, Zirkularfräsen oder Senken durchführen zu können, um beispielsweise Werkzeugwechsel zu vermeiden.
  • Um Bohrungen oder kleine konkave Radien bearbeiten zu können, die unterhalb des minimal bearbeitbaren Radius der Trennscheibe liegen, kann die Trennscheibe auf der dem Antrieb abgewandten Seite vorzugsweise eine koaxiale Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Schaftwerkzeugs besitzen. Das Schaftwerkzeug und die Aufnahme besitzen zusammen axial eine Länge 15, die kleiner ist als der kleinste lichte Abstand 16 zwischen dem Mittelpunkt der Trennscheibe und der Werkstückoberfläche oder die dem 0.5-fachen bis 0.8-fachen des äußeren Trennscheibenradius entspricht, 7. So reduziert sich mit abnehmendem Winkel φ und abnehmendem Aussendurchmesser der Trennscheibe die mögliche Auskraglänge des Schaftwerkzeugs und umgekehrt. Auf diese Weise kann das Werkzeugsystem individuellen Bauteilkonturen und -formen angepasst werden.
  • Desweiteren kann die Trennscheibe auf den Deckflächen radial innerhalb der umfangsnah angeordneten konvexen Kegelstumpfförmigen Schneidbereiche oder auf der einem konvexen, kegelstumpfförmigen Schneidenbereich axial gegenüberliegenden Seite eine hohlkegelförmige Freistellung besitzen, sodass das aus PCT/EP2014/053807 bekannte Verfahren mit dem gleichen Werkzeug durchgeführt werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Schruppbearbeitung mit geringen Querkräften mit dem aus PCT/EP2014/053807 bekannten Verfahren durchführt werden und anschließend ein Schlichtschnitt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung einer hohen Kantenqualität nachgesetzt werden.
  • Zur Bearbeitung von sprödelastischen Nichteisenwerkstoffen wie beispielsweise Faserkunststoffverbunden mit duromerer Matrix werden in einer bevorzugten Ausgestaltung auf den kegelstumpfförmigen Schneidbereichen undefinierte Schneiden aus hochharten Schneidstoffen wie Diamant oder kubischem Bornitrid eingesetzt. Die Schneidkörner sind zur Abfuhr der vom Trennprozess erzeugten Wärme vorzugsweise in einer metallischen Bindung gehalten. Die Korngröße der undefinierten Schneiden beträgt im Vollschnitt vorzugsweise größer 200 μm. Das Verfahren wird vorzugsweise trocken, mit kryogener Kühlung, mit Druckluft, kalter oder feuchter Druckluft durchgeführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sowie Verfahren des Stands der Technik zur Darstellung der Verfahrensunterschiede werden im Folgenden erläutert:
  • 1 zeigt eine Trennscheibe 3 mit doppelkegelstumpfförmig konvexen umfangsnah angeordneten Seitenflächen in der Schnittansicht. Die Trennscheibe besitzt zudem an den Deckflächen der Kegelstümpfe hohlkegelförmige Freistellungen. Die Trennscheibe trennt ein Werkstück 2 in einer Position gemäß der beschriebenen Erfindung und dreht sich um die Werkzeugachse. Die Trennscheibe weist zur Werkstückoberfläche den Winkel φ auf.
  • 1A zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Eingriffsbereichs aus 1. Die Kegellinie 4a auf der Mantelfläche deckt sich somit mit der Kontaktlinie 4b an der Werkstückkante. Die Flächennormale der Schnittfläche 7b fluchtet mit der Flächennormalen auf der Mantelfläche des Werkzeugs 7a. Die Kontaktlinie an der Werkstückschnittfläche 4b ist hier beispielsweise so gewählt, dass ein gewünschter rechter Winkel zwischen Schnittfläche (Gutkante) und Werkstückoberfläche erzeugt wird. Die komplementäre Schnittfläche 21 besitzt einen Winkel ungleich 90° zur Werkstückoberfläche (Verschnittkante).
  • 2 zeigt eine erfindungsgemäß geneigte Trennscheibe 3, die zu ihrer rechten eine konkave Kontur erzeugt. Die Schnittfläche 1 der Trennscheibe 3 mit der Werkstückoberseite weist an ihrer rechten Seite den minimal zu fertigenden Konturradius auf. Die erzeugte Nut 22 auf der Werkstückoberseite ist im Fall, dass der Konturradius nahe dem minimal zu fertigenden Radius ist, nur unwesentlich breiter als die Schnittfläche 1.
  • 3 zeigt eine Trennscheibe 3 die zu ihrer rechten eine konvexe Kontur erzeugt. Die erzeugte Nut 22 auf der Werkstückoberseite ist in diesem Fall wesentlich breiter als die Schnittfläche 1.
  • 4 zeigt eine Trennscheibe 3 in der Draufsicht und Seitenansicht. Es ist eine radial verlaufende Kegellinie 4a zu erkennen.
  • 5 zeigt einen Werkstückausschnitt 2. Auf der Schnittfläche verläuft eine Kontaktline 4b, die zur Oberfläche einen Winkel 5 ausweist. Dieser beträgt etwa 90°. Senkrecht auf der Schnittfläche steht der Flächennormalenvektor 7b.
  • 6 zeigt ein Verfahren mit einer in der Werkstückebene liegenden Schnittbewegung 23 sowie einer Vorschubbewegung 24 und eine Trennscheibe 3 mit einseitig umfangsnah kegelstumpfförmig konvex gestaltetem Schneidbereich, der sich im Eingriff an einem Werkstück 2 befindet. Der Antrieb 9 liegt auf der der Kegelspitze zugewandten Seite, um Kollisionen mit dem Werkstück zu verhindern. Die dem Antrieb abgewandte Seite der Trennscheibe ist zudem Hohlkegelstumpfförmig gestaltet.
  • 7 zeigt ein Verfahren mit einer in der Werkstückebene liegenden Schnittbewegung 23 sowie einer Vorschubbewegung 24 und eine Trennscheibe 3 mit einem einseitig umfangsnah kegelförmig konvex gestalteten Schneidbereich, der sich gemäß des beschriebenen Verfahrens im Eingriff an einem Werkstück 2 befindet. Der Antrieb 9 liegt auf der der Kegelstumpfspitze zugewandten Seite, um Kollisionen mit dem Werkstück zu verhindern. Zusätzlich befindet sich koaxial zur Trennscheibe eine Werkzeugaufnahme 10 zur Aufnahme eines Schaftwerkzeugs 8, z. B. Bohrer oder Fräser, zur Fertigung von Bohrungen oder konkaven Konturradien, die zu klein sind, um sie mit der Trennscheibe herzustellen. Die axiale Länge des Werkzeugs 15 ist kleiner als der lichte Abstand 16.
  • 8 zeigt eine Trennscheibe 3 bei der Erstellung einer konkaven Schnittfläche 11 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Es ist die Schnittfläche mit der Materialoberseite 13 sowie die Schnittfläche mit der Materialunterseite 14 dargestellt. Beide Schnittflächen sind zur Schnittfläche 11 hingebogen, sodass die erzeugte Nut nur unwesentlich breiter als die Schnittflächen ist.
  • 9 zeigt eine Trennscheibe 3 bei der Erstellung einer konvexen Schnittfläche 12 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Es ist die Schnittfläche mit der Materialoberseite 13 sowie die Schnittfläche mit der Materialunterseite 14 dargestellt. Beide Schnittflächen sind von der Schnittfläche 12 weggebogen, sodass die erzeugte Nut breiter als die Schnittflächen ist.
  • 10a zeigt eine konventionelle zylinderförmige Trennscheibe 16 und 10b zeigt diese im Schnitt A-A, mit der eine gekurvte Kontur nach Stand der Technik in ein Werkstück 2 eingebracht wird. Der Schnitt durch das Werkstück auf der Werkstückoberseite 13 und der Schnitt auf der Werkstückunterseite 14 sind schraffiert dargestellt. Das Werkzeug wird in der Darstellung so geführt, dass die konvexe Konturschnittfläche 15a einen gewünschten rechten Winkel zur Werkstückoberfläche aufweist. Sie stellt somit die Gutkante dar. Bei dieser Werkstückführung ist die konkave Konturschnittfläche 15b, die Ausschusskante, nicht orthogonal zur Werkstückoberfläche. Die konvexe Schnittfläche der Gutkante 15a besitzt eine Kontaktlinie 17 mit dem Werkzeug. In diesem Fall der konvexen Gutkante liegt die Schnittrichtung der Trennscheibe auf der Kontaktlinie in der Werkstückebene.
  • 11a zeigt eine konventionelle zylinderförmige Trennscheibe 16 und 11b zeigt diese im Schnitt B-B, mit der eine gekurvte Kontur in ein Werkstück 2 eingebracht wird. Der Schnitt durch das Werkstück auf der Werkstückoberseite 13 und der Schnitt auf der Werkstückunterseite 14 sind schraffiert dargestellt. Das Werkzeug wird in der Darstellung so geführt, dass die konkave Konturschnittfläche 15b einen rechten Winkel zur Werkstückoberfläche aufweist. Sie stellt somit die Gutkante dar. Die Kontaktlinien auf der Konturschnittfläche 15b sind nicht exakt gerade. Bei dieser Werkstückführung ist die konvexe Konturschnittfläche 15a, die Ausschusskante, zudem nicht orthogonal zur Werkstückoberfläche. Die konkave Schnittfläche der Gutkante 15b besitzt zwei Kontaktlinien 18 mit der Mantelfläche des Werkzeugs. Die Eingriffsverhältnisse unterscheiden sich somit zu der in 10 dargestellten Situation einer konvexen Gutkante. In diesem Fall der konkaven Gutkante liegen die Schnittrichtungen der Trennscheibe auf den Kontaktlinien nicht in der Werkstückebene, wodurch Kantenschädigungen am Bauteil begünstigt werden.
  • 12 zeigt eine doppelkegelstumpfförmige Trennscheibe 3 in Rotation 23, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einen geraden Schnitt in ein Werkstück 2 einbringt. Die Scheibe 3 besitzt mit dem Werkstück 2 eine Kontaktlinie 19, an der die Schnittrichtung 18a in der Werkstückebene liegt, sodass keine signifikanten Schnittkräfte erzeugt werden, die aus der Werkstückebene heraus zeigen und die Decklage oder Bestandteile der Decklage aus der Werkstückebene drücken oder ziehen. Bei Faserverbundwerkstücken entsteht eine Kante ohne Faserüberstände oder Ausrisse.
  • 13 zeigt eine zylindrische Trennscheibe 16 in Rotation 23, die nach Stand der Technik einen geraden Schnitt in ein Werkstück 2 einbringt. Die Scheibe 16 besitzt mit dem Werkstück 2 zwei Kontaktlinien 19a und 19b. Die zugehörigen Schnittrichtungen an den Kontaktlinien sind mit Pfeilen 18b und 18c eingezeichnet. Beide zeigen aus der Werkstückebene heraus. Maßgeblich für eine Schädigung ist die vordere Kontaktlinie 19a und die dort entstehenden Kräfte, die die untere Decklage und Fasern aus der Werkstückebene biegen und eine Trennung an der Gutkante erschweren. Es kommt zu Faserüberständen 20.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010-0127280 [0002]
    • EP 2014/053807 [0003, 0023, 0023]
    • DE 8815942 U1 [0004]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen von einfach oder mehrfach gekurvten Konturen mit einer rotierenden biegesteifen Trennscheibe, die zumindest auf einer Seite umfangsnah eine im wesentlichen kegelstumpfförmige, konvexe Schneidfläche besitzt, wobei die Scheibe entlang der zu bearbeitenden Kontur so geführt wird, dass genau eine Kontaktlinie auf der Schneidfläche der Scheibe mit einer Kontaktlinie auf der zu fertigenden Bauteilschnittfläche, die die Werkstückober- und unterseite verbindet, übereinfällt, so dass die Flächennormalenvektoren auf Werkzeugschneidfläche und Bauteilschnittfläche an der Kontaktlinie fluchten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass räumlich mehrfach gekurvte Konturen an dünnwandigen Schalenbauteilen mit einer rotierenden steifen Trennscheibe bearbeitet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimaler konkaver Konturradius vorgesehen ist, der durch den Kegelwinkel und den Außendurchmesser der Trennscheibe bestimmt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlinie an der Werkstückschnittfläche senkrecht zur Werkstückoberfläche verläuft.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlinie am Werkzeug einer Kegelmantelline entspricht.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der halbe Kegelwinkel φ im Bereich 25° bis 70°, bevorzugt im Bereich 35° bis 55° liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Trennscheibe vorzugsweise das 5- bis 100-fache der zu trennenden Bauteildicke, speziell das 10- bis 50-fache, besitzt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu trennende Bauteildicke kleiner 30 mm, bevorzugt kleiner 10 mm, insbesondere kleiner 5 mm ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsatz einseitig kegelstumpfförmiger Werkzeuge der Antrieb auf der der Kegelspitze zugewandten Seite liegt.
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DE202017104133U1 (de) * 2017-07-11 2018-10-15 Grinding Techniques (Pty) Ltd. Trennscheibe zur Erzeugung gekrümmter Trennschnitte und Vorrichtung zur Herstellung einer Trennscheibe

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8815942U1 (de) 1988-12-22 1989-02-09 Rupprecht, Richard, 8560 Lauf Sägeblatt
WO2014131823A1 (de) 2013-02-27 2014-09-04 Tutech Innovations Gmbh Verfahren zum herstellen von einfach oder mehrfach gekurvten konturen sowie ein entsprechendes werkzeug

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