DE102017127309A1

DE102017127309A1 - Einrichtung zum Beeinflussen von mechanischen Schwingungen eines Zerspanungswerkzeugs und entsprechendes Verfahren

Info

Publication number: DE102017127309A1
Application number: DE102017127309.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Blaich
Original assignee: Homag Plattenaufteiltechnik GmbH
Current assignee: Homag Plattenaufteiltechnik GmbH
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-05-23

Abstract

Eine Einrichtung (90) zum Beeinflussen von mechanischen Schwingungen eines Zerspanungswerkzeugs (30), wobei die Einrichtung (90) dazu eingerichtet ist, mechanische Schwingungen während eines bestimmten Betriebszustandes des Zerspanungswerkzeugs (30) zeitweise zu beeinflussen oder zu induzieren. Ein Zerspanungswerkzeug umfassend einen ersten geometrischen Abschnitt in Form eines Zylindermantels, auf dem Zerspanungsmittel angeordnet sind, und zwei geometrische Abschnitte in Form von Zylinderstirnflächen, die orthogonal zu dem ersten Abschnitt angeordnet sind, wobei das Zerspanungswerkzeug ferner Bereiche umfasst, die auf den zwei geometrischen Abschnitten periodisch entlang eines Randes zum ersten geometrischen Abschnitt für ein Zusammenwirken mit der Einrichtung (90) angeordnet sind. Eine Zerspanungseinrichtung (10) umfassend mindestens ein Zerspanungswerkzeug (20) und die Einrichtung (90). Eine Werkstückbearbeitungsanlage, die die Zerspanungseinrichtung (10) umfasst. Ein Verfahren zum Zerspanen mindestens eines Werkstücks mittels eines Zerspanungswerkzeugs (30), wobei in einem Verfahrensschritt im Betrieb des Zerspanungswerkzeugs (30) mechanische Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs (30) zweitweise erzeugt, gedämpft und/oder verstärkt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Beeinflussen von mechanischen Schwingungen eines Zerspanungswerkzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Gegenstand der Erfindung sind ferner ein Zerspanungswerkzeug zum Zerspanen mindestens eines Werkstücks nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs 6 und ein Verfahren zum Zerspanen mindestens eines Werkstücks nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs 14.
Bei der Aufteilung von plattenförmigen Werkstücken aus Holz oder Holzverbundstoffen mittels eines Kreissägeblattes ist es üblich, zunächst eine Unterseite oder eine Oberseite des Werkstücks vorzuritzen bzw. mit einer Vorritzspur zu versehen, weil es ansonsten bei einer sofortigen Durchtrennung des Werkstücks mittels des Kreissägeblattes auf der Seite des Werkstücks, die dem Kreissägeblatt zugewandt ist, zu Ausbrüchen käme, die die optische Qualität des Werkstücks erheblich beeinträchtigen. Die Vorritzspur wird dazu mit einer Breite erzeugt, die beispielsweise um 20 bis 50 µm breiter als die Zerspanungsbreite des Sägeblatts ist, welches zur kompletten Durchtrennung des Werkstücks verwendet wird.
Um eine entsprechend breite Vorritzspur zu erzeugen, sind drei verschiedene Varianten bekannt: Bei der ersten Variante werden für die Aufteilung des Werkstücks zwei verschiedene Sägeblätter verwendet. Mit einem ersten Sägeblatt mit einer ersten Zerspanungsbreite wird die Vorritzspur erzeugt. Anschließend wird mit einem zweiten Sägeblatt mit einer zweiten Zerspanungsbreite, die um die oben erwähnten Abmessungen schmäler als die erste Zerspanungsbreite ist, das Werkstück durchtrennt, indem das zweite Sägeblatt so durch die Vorritzspur geführt wird, dass das zweite Sägeblatt die beiden Seitenwände der Vorritzspur nicht berührt. Bei dieser Variante werden immer zwei Sägeblätter unterschiedlicher Zerspanungsbreite benötigt.
Die Offenlegungsschrift DE 2458330 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufteilen eines Plattenpaketes bei dem die Sägeblätter der Vorritzsäge und der Trennsäge einen gleichen Durchmesser und eine gleiche Zerspanungsbreite aufweisen. Die Vorritzspur der Vorritzsäge wird dadurch künstlich verbreitert, dass eine Drehachse des jeweils als Vorritzsäge arbeitenden Sägeblattes in ihrer Horizontalebene gegenüber einer Schnittrichtung um einen Winkel so weit verschwenkt wird, dass die Zerspanungsbreite wenige hundertstel Millimeter breiter als die der nachgeschalteten Trennsäge ist. Dieses Verfahren hat das Problem, dass die Rückstellung der verkippten Drehachse der Vorritzsäge jedes Mal exakt überprüft werden muss, damit die zuvor als Vorritzsäge arbeitende Säge in der umgekehrten Vorschubrichtung als Trennsäge arbeiten kann und dabei die Seitenwände der Vorritzspur nicht berührt.
Bei einer dritten Variante wird ein sogenannter schrägstellender Taumelflansch auf einer Welle eines Kreissägeblattes verwendet. Der Taumelflansch besteht aus einer ersten Scheibe, die fest mit der Welle verbunden ist und einer zweiten Scheibe, die um die erste Scheibe drehbar gelagert ist und auf der das Kreissägeblatt aufliegt. Da die Kontaktfläche zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe schräg zu der Senkrechten der Welle steht, sind beim Drehen der zweiten Scheibe um die erste Scheibe zwei Positionen möglich: eine erste Position „Taumeln“ mit einem Winkel größer 0° zwischen einer Normalen des Kreissägeblattes und der Welle und eine zweite Position „Normal“ mit einem Winkel von 0° zwischen der Normalen des Kreissägeblattes und der Welle. Innenliegende Zugfedern halten den Taumelflansch in der ersten Position „Taumeln“, wenn das Kreissägeblatt nicht zur Zerspanung eingesetzt wird. Die Zugfederkraft ist so gewählt, dass beim Vorritzen die Zugfederkraft größer als die Schnittkraft ist, so dass der Taumelflansch auch beim Vorritzen in der ersten Position „Taumeln“ bleibt. Hingegen ist beim Fertigschnitt bzw. Trennschnitt die Zugfederkraft kleiner als die Schnittkraft, wodurch der Taumelflansch automatisch in die zweite Position „Normal“ gebracht wird. Dieser Taumelflansch hat das Problem, dass die Zugfederkraft an verschiedene Werkstückdicken bzw. Werkstückmaterialien manuell über Gewindestifte angepasst werden muss, damit der Taumelflansch jeweils entsprechend zwischen den beiden Positionen umschaltet. Ferner sind die Zugfedern und damit die Zugfederkraft Alterungserscheinungen ausgesetzt.
Sich bewegende Zerspanungswerkzeuge und ins insbesondere rotierende Zerspanungswerkzeuge wie Kreissägeblätter oder Schleifscheiben oder Frässcheiben werden infolge der Bewegung zu teils unkontrollierbaren Eigenschwingungen angeregt, die die Bearbeitungsqualität des Werkstücks reduzieren und auch die Funktionssicherheit einer Bearbeitungsanlage gefährden können.
Bei Kreissägeblättern werden deshalb üblichweise sogenannte Dämpfungsschlitze bzw. Dehnungsschlitze in die kreisförmige Metallscheibe eingebracht, um zum einen die Schwingungen des Kreissägeblatts zu dämpfen und zum anderen um Verspannungen, die beim Zerspanen durch die damit einhergehende Erwärmung und Ausdehnung des Sägeblattmaterials in dem Kreissägeblatt auftreten, abzubauen. Diese Dämpfungsschlitze bzw. Dehnungsschlitze ermöglichen allerdings nur eine dauerhafte gleichbleibende Beeinflussung des Schwingungsverhaltens der Kreissägeblätter.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zum einen das Zerspanungsverhalten der Zerspanungswerkzeuge flexibler einzustellen bzw. einstellbar zu machen und zum anderen das Arbeiten mit Zerspanungswerkzeugen für den Bediener ergonomischer zu gestalten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Zerspanungswerkzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 7, eine Zerspanungseinrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 8 und ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen aufgeführt.
Als Zerspanungswerkzeuge, bei denen die Schwingungsbeeinflussung bevorzugt angewendet werden kann, kommen insbesondere rotierende Zerspanungswerkzeuge wie Kreissägeblätter oder Schleifscheiben oder Frässcheiben in Betracht.
Wie bereits oben kurz angesprochen, wird jedes Sägeblatt beispielsweise im Leerlaufbetrieb oder im Zerspanungsbetrieb zu mechanischen Schwingungen angeregt, die sogenannten Eigenschwingungen entsprechen. Derartige mechanischen Schwingungen werden in der Regel bei einem Kreissägeblatt durch in das Kreissägeblatt eingebrachte sogenannte Dämpfungsschlitze bzw. Dehnungsschlitze bis zu einem gewissen Grad unterdrückt, um zum einen die Schnittqualität durch die Vermeidung von Spannungen zu optimieren und zum anderen um den durch das rotierende Kreissägeblatt erzeugten Geräuschpegel zu reduzieren. Durch ein zweitweises aktives Beeinflussen der mechanischen Schwingungen des Sägeblatts und allgemein bei Zerspanungswerkzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, während des Betriebs des Zerspanungswerkzeugs in das Schwingungsverhalten des Zerspanungswerkzeugs einzugreifen und zumindest eine Amplitude und/oder zumindest eine Frequenz der ohne Beeinflussung vorliegenden mechanischen Schwingungen je nach Anwendungsfall zu vergrößern oder zu verkleinern. „Ohne Beeinflussung“ und „unbeeinflusstes Schwingungsverhalten“ soll im Folgenden bedeuten, dass im Leerlaufbetrieb oder im Zerspanungsbetrieb keine weiteren Kräfte auf das Zerspanungswerkzeug wie beispielsweise ein Sägeblatt wirken als die üblichen durch den Leerlaufbetrieb oder den Zerspanungsbetrieb zwangsläufig eintretenden Kräfte wie ein Drehmoment und zusätzlich im Zerspanungsbetrieb die Zerspankraft des Werkstücks auf das Zerspanungswerkzeug. „Zeitweise“ bedeutet, dass die Beeinflussung der mechanischen Schwingungen bedarfsgerecht eingeschaltet und ausgeschaltet werden kann oder aber kontinuierlich angewendet wird, wobei während der Verwendung des Zerspanungswerkzeugs die Stärke der Beeinflussung der mechanischen Schwingungen anwendungsspezifisch variiert werden kann.
Die Grundidee besteht darin, an dem Zerspanungswerkzeug einen zusätzlichen Freiheitsgrad vorzusehen, der darin besteht zum einen die Zerspanungsbreite des Zerspanungswerkzeugs zu variieren und zum anderen aus ergonomischen Gründen den Geräuschpegel des Zerspanungswerkzeugs durch die Verminderung von Eigenschwingungen in jenen Betriebszuständen zu reduzieren, in denen die Verminderung der Eigenschwingungen keinen negativen Effekt auf die Bearbeitungsqualität hat.
Als Betriebszustände des Zerspanungswerkzeugs im Sinne der Erfindung zählen insbesondere der Leerlaufbetrieb, der Zerspanungsbetrieb oder ein sogenannter Vorritzbetrieb, bei dem eine Fläche eines Werkstücks durch das Zerspanungswerkzeug angeritzt wird. Durch den Einsatz der Erfindung bei verschiedenen Betriebszuständen bis auf das Ein- und Ausschalten des Zerspanungswerkzeug ist die Erfindung praktisch über fast die gesamte Betriebsdauer des Zerspanungswerkzeugs verwendbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform, umfasst die Einrichtung mindestens einen Impulsgeber, wobei der Impulsgeber dazu eingerichtet ist, über auf das Zerspanungswerkzeug übertragene Impulse das Zerspanungswerkzeug zu mechanischen Schwingungen anzuregen. Mit anderen Worten ist der Impulsgeber so ausgelegt, dass dieser an einer geeigneten Stelle des Zerspanungswerkzeugs oder an einer Zerspanungseinrichtung, die das Zerspanungswerkzeug umfasst, einen Impuls auf das Zerspanungswerkzeug überträgt und dieser Impuls auf das unbeeinflusste Schwingungsverhalten des Zerspanungswerkzeugs eine Wirkung erzielt. Diese Art der Schwingungsbeeinflussung ist ohne großen Investitionsaufwand realisierbar und der Impulsgeber kann einfach abgeschaltet oder aus seinem Wirkungsbereich am Zerspanungswerkzeug verfahren werden, wenn auf die mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs kein aktiver Einfluss genommen werden soll. Die Impulse werden bei dieser Art der Schwingungsbeeinflussung bevorzugt synchron zu einer Oszillationsperiode (Umdrehungsdauer) des Zerspanungswerkzeugs bzw. zu einem Vielfachen der Oszillationsperiode des Zerspanungswerkzeugs auf das Zerspanungswerkzeug übertragen. Alternativ können die Impulse auch synchron beispielsweise zur gemessenen dominanten Schwingungsamplitude für eine Verstärkung der Schwingung oder gegenläufig beispielsweise zur gemessenen dominanten Schwingungsamplitude zur Verringerung der Schwingung auf das Zerspanungswerkzeug übertragen werden.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Impulsgeber einen Aktor, der durch mechanischen Kontakt einen Impuls auf das Zerspanungswerkzeug überträgt, und/oder eine Düse, die durch Ausströmen eines komprimierten Gases einen Impuls auf das Zerspanungswerkzeug überträgt, und/oder einen Magneten, der durch elektromagnetische Wechselwirkung mit dem Zerspanungswerkzeug einen Impuls auf das Zerspanungswerkzeug überträgt.
Als Aktor kann beispielsweise ein piezoelektrischer Kristall, eine piezoelektrische Keramik, eine piezoelektrische Dünnschicht oder ein polarisierter Kunststoff wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) verwendet werden. Alternativ kann als Aktor auch ein Schwingungserreger wie beispielsweise ein Schwingrichter in Verbindung mit Standard-Vibrationsmotoren dienen. Der Aktor hat den Vorteil, dass der Impuls direkt ohne Zwischenmedium und damit sehr effektiv auf die Zerspanungseinrichtung bzw. das Zerspanungswerkzeug übertragen werden kann.
Die Düse kann in einer ersten Ausführungsform gepulst betrieben werden, in dem in der Zuführungsleitung von einer Quelle des komprimierten Gases (beispielsweise Druckluft) zur Düse ein Ventil wie beispielsweise ein Magnetventil periodisch mit der Oszillationsperiode oder einem Vielfachen der Oszillationsperiode des Zerspanungswerkzeugs geöffnet und geschlossen wird. Mittels des lokal ausgelösten periodischen Staudrucks wird das Zerspanungswerkzeug leicht periodisch ausgelenkt, wodurch das Zerspanungswerkzeug zu zusätzlichen mechanischen Schwingungen angeregt wird.
In einer zweiten Ausführungsform kann die Düse im Dauerbetrieb ein komprimiertes Gas auf das Zerspanungswerkzeug ausströmen lassen. Auch dadurch kann auf die durch die Bewegung des Zerspanungswerkzeugs induzierten mechanischen Schwingungen eine Beeinflussung erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird im Falle eines kontinuierlich aus der Düse ausströmenden komprimierten Gases ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Zerspanungswerkzeug eingesetzt. Dazu ist das Zerspanungswerkzeug derart mit einer durchgehenden Öffnung oder mehreren durchgehenden Öffnungen ausgestaltet, dass bei einer Oszillationsbewegung des Zerspanungswerkzeugs wie beispielsweise bei einer kompletten Rotation eines Kreissägeblattes die durchgehende Öffnung bzw. die durchgehenden Öffnungen an einer Austrittsöffnung der Düse vorbeigeführt wird bzw. werden. Bei einem derart gestalteten Zerspanungswerkzeug kann je nach augenblicklicher Stellung des Zerspanungswerkzeugs das komprimierte Gas auf das Zerspanungswerkzeug treffen oder durch einer der Öffnungen des Zerspanungswerkzeug hindurchströmen. Die Anzahl der Öffnungen wird dabei bevorzugt entsprechend der für das Zerspanungswerkzeug empfohlenen Oszillationsperiode und der Frequenz der Eigenschwingungen ausgewählt.
Da die Düse im Vergleich zu einem Aktor nicht in direktem Kontakt mit dem Zerspanungswerkzeug steht, liegt der Vorteil der Düse in einer dauerhaft verschleißfreien Verwendung der Düse.
In Bezug auf einen Magneten als Impulsgeber werden folgende Ausführungsformen bevorzugt: In einer ersten Ausgestaltung wird ein dem Zerspanungswerkzeug variabel zustellbarer Dauermagnet verwendet, der in dem Zerspanungswerkzeug durch Induktion Wirbelströme verursacht, die wiederrum Magnetfelder bewirken, die auf das Magnetfeld des Dauermagneten periodisch eine Anziehungs- oder Abstoßungskraft ausüben. In einer zweiten Ausführungsform wird ein bevorzugt stationär angeordneter Elektromagnet eingesetzt, der für die Schwingungsbeeinflussung eingeschaltet und bei nicht erforderlicher Schwingungsbeeinflussung ausgeschaltet wird.
Bevorzugt wird beim Einsatz des Dauermagneten ähnlich wie beim Einsatz des kontinuierlich ausströmenden komprimierten Gases ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Zerspanungswerkzeug verwendet, das derart mit einer durchgehenden Öffnung oder mehreren durchgehenden Öffnungen ausgestaltet, dass bei einer Oszillationsbewegung des Zerspanungswerkzeugs wie beispielsweise bei einer kompletten Rotation eines Kreissägeblattes die durchgehende Öffnung bzw. die durchgehenden Öffnungen an dem Dauermagneten vorbeigeführt wird bzw. werden. Alternativ zu der durchgehenden Öffnung bzw. den durchgehenden Öffnungen kann das Zerspanungswerkzeug an diesen Stellen einen Isolator umfassen. Diese beiden alternativen Anordnungen erlauben es, dass bei einer Oszillationsbewegung des Zerspanungswerkzeugs trotz des Einsatzes eines Dauermagneten zeitlich veränderbare elektromagnetische Kräfte zwischen dem Dauermagneten und dem Zerspanungswerkzeug wirken. Die Anzahl der Öffnungen bzw. Isolatorbereiche wird dabei bevorzugt entsprechend der für das Zerspanungswerkzeug empfohlenen Oszillationsperiode und der Frequenz der Eigenschwingungen ausgewählt.
Der Magnet steht wie die Düse im Gegensatz zu einem Aktor nicht in direktem Kontakt mit dem Zerspanungswerkzeug, so dass keine Verschleißerscheinungen auftreten können. Außerdem kann wie zwischen Düse und Zerspanungswerkzeug der Abstand zwischen dem Zerspanungswerkzeug und dem Magneten geändert werden, um die Stärke des Impulsübertrags zu variieren.
In einer alternativen bzw. zusätzlichen Ausführungsform, ist die Einrichtung zum Beeinflussen von mechanischen Schwingungen als Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen mechanischer Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs ausgestaltet. Beispielsweise kann die Dämpfungseinrichtung eine im Vergleich zu einem Kreissägeblatt als Zerspanungswerkzeug deutlich dickere und damit massivere Metallscheibe und eine ringförmig erhabene Gleitfläche aus einem gleitfähigen Material wie beispielsweise Teflon, die auf der Metallscheibe konzentrisch angeordnet ist, umfassen. Die Gleitfläche soll einen abrupten Kontakt zwischen der Metallscheibe und dem Zerspanungswerkzeug vermeiden und einen langsamen Übertrag des Drehimpulses des Zerspanungswerkzeugs auf die Metallscheibe bewirken. Ferner umfasst die Dämpfungseinrichtung bevorzugt eine drehbar gelagerte Welle für das Zerspanungswerkzeug. Die Dämpfungseinrichtung erfüllt ihre Funktion dadurch, dass die Metallscheibe mit der erhabenen Gleitfläche bevorzugt in einer inneren Hälfte des Radius des kreisförmigen Zerspanungswerkzeugs auf einer Seite konzentrisch mit dem Zerspanungswerkzeug beispielsweise mittels eines Verstellmotors gegen das Zerspanungswerkzeug gepresst wird, und somit die mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs beispielsweise zur Geräuschreduktion im Leerlaufbetrieb des Zerspanungswerkzeugs abdämpft. Sobald eine Schwingungsdämpfung nicht mehr gewünscht ist, weil beispielsweise durch die unbeeinflussten Schwingungen eines Kreissägeblattes eine genügend breite Vorritzspur erzeugt werden soll oder allgemein mit dem Zerspanungswerkzeug einer zerspanende Bearbeitung durchgeführt werden soll, kann die Metallscheibe mittels des Verstellmotors von dem Zerspanungswerkzeug entfernt werden, so dass kein Kontakt mehr zwischen der Gleitfläche und dem Zerspanungswerkzeug besteht und das Zerspanungswerkzeug frei schwingen kann.
In einer weiteren alternativen bzw. zusätzlichen Ausgestaltung umfasst die Einrichtung zum Beeinflussen von mechanischen Schwingungen mindestens ein Unwuchtelement, das derart ausgelegt ist, eine Verschiebung des Schwerpunkts des Zerspanungswerkzeugs in Bezug auf eine Welle des Zerspanungswerkzeugs zu bewirken. Ähnlich wie bei der oben erwähnten Dämpfungseinrichtung kann dieses Unwuchtelement dem Zerspanungswerkzeug für eine Schwingungsbeeinflussung vorübergehend angeheftet und für ein unbeeinflusstes Schwingungsverhalten von dem Zerspanungswerkzeug entfernt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform besteht das Unwuchtelement aus einer Metallscheibe mit einer erhabenen konzentrischen Gleitfläche auf einer dem Zerspanungswerkzeug zugewandten Seite der Metallscheibe (ähnlich wie oben beschrieben) und einem nichtkonzentrisch angeordnetem Massenelement auf einer dem Zerspanungswerkzeug abgewandten Seite der Metallscheibe. Diese Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass gezielt eine definierte Unwucht beispielsweise an einem Kreissägeblatt für eine Anregung von mechanischen Schwingungen erzeugt wird, mittels derer durch das Kreissägeblatt eine breitere Vorritzspur als im Zustand fehlender Unwucht des Kreissägeblatts erzeugt werden kann.
Wie bereits oben angesprochen, umfasst ein erfindungsgemäßes Zerspanungswerkzeug zum Zerspanen mindestens eines Werkstücks einen ersten geometrischen Abschnitt in Form eines Zylindermantels, auf dem Zerspanungsmittel beispielsweise in der Form von Sägezähnen angeordnet sind, zwei geometrische Abschnitte in Form von Zylinderstirnflächen, die orthogonal zu dem ersten Abschnitt angeordnet sind, und Bereiche, die auf den zwei geometrischen Abschnitten periodisch entlang eines Randes zum ersten geometrischen Abschnitt für ein Zusammenwirken mit gewissen Ausführungsbeispielen der oben erwähnten Einrichtung zum Beeinflussen von mechanischen Schwingungen angeordnet sind. Die Bereiche umfassen bevorzugt durchgehende Öffnungen oder elektrische Isolatoren. Derart ausgestaltete Zerspanungswerkzeuge wie beispielsweise scheibenförmige gelochte Kreissägeblätter unterstützen bzw. verbessern insbesondere die Wechselwirkung zwischen einem Impulsgeber und dem Zerspanungswerkzeug, so dass die Schwingungsbeeinflussung effektiver wird.
In vorteilhaften Ausführungsformen ist die Einrichtung zur Beeinflussung von mechanischen Schwingungen an einer der folgenden Stellen innerhalb der Zerspanungseinrichtung angeordnet: an einer Lagerung des Zerspanungswerkszeug, seitlich des Zerspanungswerkzeugs zwischen Zerspanungsmitteln (beispielsweise Zähne eines Sägeblattes) des Zerspanungswerkzeugs und einer Welle des Zerspanungswerkzeugs, an der Welle des Zerspanungswerkzeugs oder an einer Lagerung der Zerspanungseinrichtung, mit der die Zerspanungseinrichtung entlang einer definierten Zerspanungslinie geführt wird. Eine Anbringung an der Lagerung des Zerspanungswerkzeugs bzw. an der Seite des Zerspanungswerkzeugs bzw. an der Welle des Zerspanungswerkzeugs hat den Vorteil, dass nur eine möglichst geringe Masse aktiv zu Schwingungen angeregt werden muss, so dass die Einrichtung zum Beeinflussen der mechanischen Schwingungen entsprechend klein dimensioniert sein kann. Die letztgenannte Variante mit einer Anbringung an der Lagerung der Zerspanungseinrichtung hat hingegen den Vorteil, dass die deutlich größere Masse der Säge eine Eigenschwingung mit einer deutlich niedrigeren Frequenz hat, die beispielsweise durch einen Impulsgeber leichter anregbar bzw. leichter beeinflussbar ist.
Im Sinne der Erfindung ist eine maximale Schwingungsperiode dadurch definiert, dass in diese Zeit das Zerspanungswerkzeug, das mit einer gewissen Eindringlänge in das Werkstück eindringt, um die Eindringlänge mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit weiterbewegt wird. Das heißt, das Zerspanungswerkzeug sollte quer zur Vorschubrichtung zumindest einmal hin- und herschwingen, während es um die Eindringlänge weiterbewegt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Lagerung mindestens eine bewegliche Komponente beispielsweise in Form einer Kugel, die dazu eingerichtet ist, sich in Bezug auf eine Antriebsbewegung des Zerspanungswerkzeugs mitzubewegen, und mindestens eine unbewegliche Komponente beispielsweise in Form einer Lagerungsschiene oder eines Lagerrings für die Kugel, die dazu eingerichtet ist, sich in Bezug auf die Antriebsbewegung des Zerspanungswerkzeugs nicht mitzubewegen. Dabei ist der Impulsgeber bevorzugt an der unbeweglichen Komponente angeordnet, weil dadurch keine Schleifkontakte oder ähnliche elektrische Kontakte benötigt werden, um beispielsweise einen ansonsten mitbewegten elektrischen Impulsgeber mit Elektrizität zu versorgen.
Weiter bevorzugt ist das Zerspanungswerkzeug ein kreisförmiges Zerspanungswerkzeug und umfasst eine Welle. In der Regel ist die Welle nur einseitig gelagert, damit auf einfache Art und Weise von der nicht gelagerten Seite her ein Wechsel des Zerspanungswerkzeugs erfolgen kann. In Anwendungsfällen mit seltenem Wechsel des Zerspanungswerkzeugs ist beispielsweise aus Stabilitätsgründen auch eine zweiseitige Lagerung der Welle an dessen beiden Enden möglich. Entsprechend umfasst die Welle an einem Ende oder alternativ bei passenden Anwendungsfällen an beiden Enden eine erste umlaufende Vertiefung. Dabei besitzt die unbewegliche Komponente eine zweite bevorzugt umlaufende Vertiefung, die der ersten Vertiefung gegenüberliegend angeordnet ist, und wobei die bewegliche Komponente ein rollbarer Körper ist, der in der ersten Vertiefung und der zweiten Vertiefung beweglich gelagert ist. Ferner ist die Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen bevorzugt seitlich versetzt in Längsrichtung der Welle an der unbeweglichen Komponente angeordnet, so dass die Einrichtung Kräfte bevorzugt periodisch mit einer vektoriellen Komponente parallel zur Längsrichtung der Welle auf das Zerspanungswerkzeug ausüben kann, so dass insbesondere auf vektorielle Schwingungskomponenten des Schwingungsverhaltens, die parallel zur Welle des Zerspanungswerkzeugs verlaufen, periodisch Einfluss genommen wird. Bei dieser Art der Anordnung kann beispielsweise ein Impulsgeber möglichst effektiv Impulse in Querrichtung zur Zerspanungsrichtung des Zerspanungswerkzeugs auf das Zerspanungswerkzeug übertragen.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Zerspanungseinrichtung umfasst die Zerspanungseinrichtung eine Rückstelleinrichtung für das Zerspanungswerkzeug, die dazu eingerichtet ist, mit Hilfe der Einrichtung zur Beeinflussung mechanischer Schwingungen bewirkten Verschiebungen des Zerspanungswerkzeugs aus einer Ruhelage entgegen zu wirken. Die Rückstelleinrichtung soll dabei insbesondere zwei Funktionen erfüllen: Zum einen wird mit der Rückstelleinrichtung das Zerspanungswerkzeug wieder in eine Ursprungsposition insbesondere eine vordefinierte Achsposition verschoben, aus der das Zerspanungswerkzeug durch die Einrichtung zur Beeinflussung mechanischer Schwingungen herausbewegt wurde. Zum anderen kann das Zerspanungswerkzeug dadurch zwischen einer ersten Position mit einem geringsten Abstand zur Einrichtung zur Beeinflussung mechanischer Schwingungen und einer zweiten Position mit einem geringsten Abstand zur Rückstelleinrichtung hin- und her bewegt werden und dadurch eine zusätzliche Verschiebeschwingung zur Eigenfrequenz des Zerspanungswerkzeugs ausführen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Zerspanungseinrichtung eine Sägeeinrichtung und das Zerspanungswerkzeug ist ein Sägeblatt. Ferner umfasst die Sägeeinrichtung ein weiteres Sägeblatt zur Zerspanung des Werkstücks, wobei die Sägeeinrichtung und damit das Sägeblatt und das weitere Sägeblatt entlang einer vordefinierten Zerspanungslinie verfahrbar sind. Die Sägeeinrichtung ist dazu derart eingerichtet, dass zumindest in einer Vorschubrichtung entlang der vordefinierten Zerspanungslinie ein Sägeblatt aus einer Gruppe des Sägeblatts und des weiteren Sägeblatts ein vorauseilendes Sägeblatt ist und zum Vorritzen von mindestens einer Oberfläche des Werkstücks eingerichtet ist und eine anderes Sägeblatt aus der Gruppe des Sägeblatts und des weiteren Sägeblatts ein nacheilendes Sägeblatt ist und zum Durchtrennen des Werkstücks in einem Bereich der vorgeritzten Oberfläche eingerichtet ist. Ferner ist die Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen an dem vorauseilenden Sägeblatt derart angeordnet und eingerichtet, dass eine Breite einer von dem vorauseilenden Sägeblatt erzeugten Vorritzspur variiert werden kann. Diese Anordnung hat den Vorteil dass gleiche Sägeblätter bzw. Sägeblätter mit einer gleichen Zerspanungsbreite verwendet werden können, weil die Breite der Vorritzspur über die Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen eingestellt werden kann.
Noch weiter bevorzugt sind das Sägeblatt und das weitere Sägeblatt dazu eingerichtet, jeweils ohne Beeinflussung der mechanischen Schwingungen ein quer zur Zerspannungslinie gleiches Zerspannungsverhalten aufzuzeigen. Ferner ist die Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen ferner derart eingerichtet, wechselseitig mechanischen Schwingungen an dem Sägeblatt und dem weiteren Sägeblatt zu beeinflussen oder zu induzieren. Zudem ist die Sägeeinrichtung dazu eingerichtet, in entgegengesetzten Richtungen der Zerspanungslinie die Oberfläche des Werkstücks vorzuritzen und das Werkstück durchzutrennen. Neben der Möglichkeit der Verwendung von gleichen Sägeblätter an den beiden Sägen und damit verbundenen günstigeren Produktions- bzw. Beschaffungspreisen kann die Sägeeinrichtung damit besonders effektiv und zeitsparend in beiden Vorschubrichtungen zum Zerspanen betrieben werden. Ferner ist im Vergleich zum Stand der Technik eine mechanische Einstellung am jeweils vorauseilenden Sägeblatt vor einem Aufteilungsschritt und eine mechanische Rückstellung nach dem Aufteilungsschritt nicht erforderlich, wodurch eine Zeitersparnis vorliegt und die Sägeeinrichtung unmittelbar wieder in umgekehrter Richtung entlang der Zerspanungslinie betrieben werden kann.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Zerspanungseinrichtung umfasst die Zerspanungseinrichtung ferner einen Schwingungssensor, der dazu eingerichtet ist, zumindest eine Amplitude der mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs zu messen, und eine Regelungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, basierend auf den gemessenen Schwingungen mittels der Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen die mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs zu regeln. Diese Ausführungsform erlaubt neben einer Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Zerspanungswerkzeugs auch eine Kontrolle der Beeinflussung des Schwingungsverhaltens, um insbesondere die Amplitude der mechanischen Schwingungen auf einen vordefinierten Wert oder einen vordefinierten Bereich einzuregeln und um somit beispielsweise eine konstante vordefinierte Breite der Vorritzspur entlang der Zerspanungslinie zu erzielen oder um einen bestimmten maximalen Lärmpegel der Zerspanungswerkzeugs zu unterschreiten bzw. nicht zu überschreiten.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Werkstückbearbeitungsanlage eine der oben beschriebenen Varianten von Zerspanungseinrichtungen. Bei der Werkstückbearbeitungsanlage handelt es sich in bevorzugter Weise um eine Plattenaufteilanlage zum Aufteilen plattenförmiger Werkstücke. Aber auch andere Werkstückbearbeitungsanlagen wie Formatkreissägen, Schleifmaschinen oder CNC-Bearbeitungszentren gemäß einer der oben beschriebenen Varianten von Zerspanungseinrichtungen sind denkbar, wobei als Zerspanungswerkzeuge insbesondere rotierende Sägeblätter, Schleifscheiben oder Frässcheiben zum Einsatz kommen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Beeinflussen von mechanischen Schwingungen bevorzugt in einem definierten Frequenzbereich um eine Eigenfrequenz des Zerspanungswerkzeugs oder um eine Eigenfrequenz eines Systems, in dem das Zerspanungswerkzeug ein Bestandteil bzw. angeordnet ist. Bei dem System kann es sich beispielsweise um das Zerspanungswerkzeug und die Welle oder um das Zerspanungswerkzeug, die Welle und die Lagerung für die Welle oder um eine Vorschubeinrichtung beispielsweise in Form eines Sägewagens handeln, in dem die Zerspanungseinrichtung angeordnet ist. Gerade im Bereich der Eigenfrequenz des Zerspanungswerkzeugs bzw. der Zerspanungseinrichtung lassen sich die mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs bzw. der Zerspanungseinrichtung besonders effektiv beeinflussen, weil in diesem Frequenzbereich ein Energieübertrag von einem Schwingungserreger (hier die Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen) auf einen zu Schwingungen anzuregenden Körper (hier das Zerspanungswerkzeug oder die Zerspanungseinrichtung) bzw. von dem schwingenden Körper auf einen aktiven Schwingungsdämpfer (hier die Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen) besonders groß ist.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsvarianten des Verfahrens kann ein Grad der Beeinflussung von mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs abhängig von einem oder mehreren der nachfolgenden Parameter ausgewählt bzw. vordefiniert werden: einem Material des Werkstücks, einer Vorschubgeschwindigkeit der Zerspanungswerkzeugs, einer Relativgeschwindigkeit zwischen Zerspanungsmitteln des Zerspanungswerkzeugs und dem Werkstück, einer geometrischen Form des Zerspanungswerkzeugs, einem Betriebszustand des Zerspanungswerkzeugs und/oder einem Material des Zerspanungswerkzeugs. Zum einen hat das Material des Werkstücks einen großen Einfluss auf das Auftreten von Kantenausbrüchen. Zum anderen hat jedes Zerspanungswerkzeug bzw. jedes Sägeblatt ein charakteristisches Lauf- und Schwingverhalten. In einer Datenbank für die obigen Parameter ist bevorzugt hinterlegt, wie beispielsweise die Vorrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen anzusteuern ist, um eine bestimmte Vorritzspurverbreiterung zu erzielen oder einen bestimmten Lärmpegel zu unterschreiten. Dadurch ist es möglich, gleich zu Beginn des jeweiligen Betriebszustandes des Zerspanungswerkzeugs möglichst optimale Regelungsparameter für die Einrichtung zum Beeinflussen von mechanischen Schwingungen zu verwenden, bevor möglicherweise über einen Schwingungssensor und Regelungskreis eine Anpassung der Regelungsparameter erfolgen kann.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Verfahrens ist das Zerspanungswerkzeug ein Sägeblatt und die mechanischen Schwingungen des Sägeblatts werden derart beeinflusst bzw. verändert oder induziert, dass darüber eine Breite einer Vorritzspur des Sägeblatts eingestellt wird. Die Vorritzspurbreite kann somit flexibel mittels einer Anpassung der Schwingungsamplituden des Sägeblatts variiert werden, ohne das ein Maschinenbediener oder eine entsprechend automatisierte Einrichtung irgendwelche Eingriffe (beispielsweise Wechsel eines Sägeblatts oder Querstellung eines Sägeblatts) vornehmen muss.
Die Beeinflussung der mechanischen Schwingungen passiert weiter bevorzugt derart, dass die Vorritzspur in einem Bereich zwischen 0.01 mm und 0.1 mm und weiter bevorzugt zwischen 0.01 mm und 0.05 mm und noch weiter bevorzugt zwischen 0.01 mm und 0.03 mm breiter erzeugt wird als eine ohne Beeinflussung der mechanischen Schwingungen sich ergebende Zerspanungsbreite eines Sägeblatts, die für die vollständige Durchtrennung des Werkstücks verwendet wird.
Das Verfahren wird bevorzugt für ein sogenanntes Postforming derart ausgeführt, dass zunächst ein Vorritzen eines ersten Oberflächenbereiches des Werkstücks mit einer ersten Vorritzspur ohne Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Sägeblatts durchgeführt wird. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Vorritzen eines benachbarten weiteren Oberflächenbereiches mit einer zweiten Vorritzspur in Verlängerung zu der ersten Vorritzspur, wobei dieses Vorritzen mit Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Sägeblatts durchgeführt wird und wobei bevorzugt eine im Bereich von 0.01 mm bis 0.1 mm gegenüber der ersten Vorritzspur breitere zweite Vorritzspur erzeugt wird. Das Verfahren wird insbesondere dann bevorzugt angewendet, wenn die Oberflächennormalen der beiden Oberflächenbereiche insbesondere senkrecht oder auch schräg zueinander verlaufen. Das Verfahren ist insbesondere geeignet, um zum einen die Schmalseite einer Platte vor Kantenausbrüchen durch die Hauptsäge und um zum anderen die Breitseite bzw. Unter- oder Oberseite der Platte vor Kantenausbrüchen durch die Vorritzsäge selbst zu schützen. Damit führt das Postforming zu qualitativ noch besseren Ergebnissen als ohne Verbreiterung der zweiten Vorritzspur.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante ist der zweite Oberflächenbereich ein vordefinierter Kantenbereich einer Unterseite des Werkstücks und die erste Vorritzspur und die zweite Vorritzspur werden mit einer ersten Vorschubrichtung des Sägeblatts, die parallel zur Unterseite des Werkstücks ist, erzeugt. Ferner umfasst das Verfahren die Schritte Einbringen einer dritten Vorritzspur in eine Schmalseite des Werkstücks, insbesondere in Verlängerung zu der zweiten Vorritzspur mit einer zur Oberseite des Werkstücks gerichteten zweiten Vorschubrichtung des Sägeblatts, wobei der Winkel zwischen der ersten Vorschubrichtung und der zweiten Vorschubrichtung größer 0° und kleiner 90° ist. Der vordefinierte Kantenbereich kann eine Abmessung von 20 cm, bevorzugt von 10 cm und weiter bevorzugt von 5 cm haben. Auf diese Art und Weise werden gerade bei Werkstücken mit abgerundeten Kanten bzw. abgerundeten Schmalseiten an der Unterseite des Werkstücks Kantenausbrüche durch den Austritt des Vorritzsägeblattes vermieden, wenn das Vorritzsägeblatt an der Schmalseite des Werkstücks hochsteigt, um auch die Schmalseite vorzuritzen. Bei dieser Verfahrensvariante wird also die Schwingungsbeeinflussung an der Vorritzsäge nur auf den letzten Zentimetern der horizontalen Vorschubbewegung des Vorritzsägeblattes aktiviert, bevor das Vorritzsägeblatt in eine schräge Aufwärtsbewegung übergeht, um die Schmalseite des Werkstücks vorzuritzen.
Bei dem Verfahren werden die mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs bevorzugt derart beeinflusst, dass darüber ein Geräuschpegel des Zerspanungswerkzeugs eingestellt wird. Dabei kann man bevorzugt priorisieren, dass eine Beeinflussung der mechanischen Schwingungen für die Einstellung der Breite der Vorritzspur Vorrang vor der Einstellung des Geräuschpegels des Sägeblatts hat. Anders ausgedrückt könnte man die mechanischen Schwingungen bezüglich einer Geräuschreduktion des Sägeblatts beeinflussen, solange das Sägeblatt nicht für das Erzeugen einer Vorritzspur benötigt wird und die Beeinflussung der mechanischen Schwingungen entsprechend angepasst werden muss.
In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens wird der Geräuschpegel des Zerspanungswerkzeugs während eines Leerlaufs des Zerspanungswerkzeugs zwischen zwei Zerspanungsvorgängen oder während eines Zerspanungsvorgangs beim Zerspanen des Werkstücks durch die Beeinflussung der mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs eingestellt. Damit kann die Beeinflussung der mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs zu einer Geräuschreduktion beim Betrieb der Zerspanungseinrichtung beitragen. Wenn der Geräuschpegel beim Durchtrennen des Werkstücks über die Beeinflussung der mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs eingestellt wird, so ist ggf. zu berücksichtigen, dass dadurch die Schnittbreite verändert wird, was wiederrum bedeutet, dass ggf. die Beeinflussung der mechanischen Schwingungen beim Vorritzen an diese geänderte Schnittbreite angepasst werden muss, um Kantenausbrüche zu vermeiden.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung möglicher Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen, des erfindungsgemäßen Zerspanungswerkzeugs, der erfindungsgemäßen Zerspanungseinrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens, die anhand der Zeichnung erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlicher Kombination für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
In der Zeichnung zeigen:

1a eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer ersten Ausführungsform
1b eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer zweiten Ausführungsform
2a eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer dritten Ausführungsform
2b eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer vierten Ausführungsform
3a eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer fünften Ausführungsform
3b eine Seitenansicht eines schematisch gezeigten Zerspanungswerkzeugs
4a eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer sechsten Ausführungsform
4b eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer siebten Ausführungsform
5 eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer achten Ausführungsform und Komponenten einer Werkstückbearbeitungsanlage
6a eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer neunten Ausführungsform mit aktivierten Dämpfungseinrichtung
6b eine weitere Seitenansicht der schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in der neunten Ausführungsform mit deaktivierter Dämpfungseinrichtung
7a eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer zehnten Ausführungsform ohne verbundenes Unwuchtelement
7b eine weitere Seitenansicht der schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in der zehnten Ausführungsform mit verbundenem Unwuchtelement
8 eine Seitenansicht einer schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in einer elften Ausführungsform, Komponenten einer Werkstückbearbeitungsanlage und eines Werkstückstapel orthogonal zur Zerspanungslinie
9 eine Ansicht von unten der schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in der elften Ausführungsform, Komponenten der Werkstückbearbeitungsanlage und des Werkstückstapels
10 eine Aufsicht einer schematisch gezeigten Werkstückbearbeitungsanlage in Form einer Plattenaufteilanlage
11 ein Verfahrensablaufdiagramm in einer ersten Ausführungsform
12 ein Verfahrensablaufdiagramm in einer zweiten Ausführungsform
13 ein Verfahrensablaufdiagramm in einer dritten Ausführungsform
13a1 bis 13a3 Seitenansichten der schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in der elften Ausführungsform zu verschiedenen Phasen des Verfahrensablaufdiagramms in der dritten Ausführungsform
14 ein Verfahrensablaufdiagramm in einer vierten Ausführungsform
14a1 bis 14a3 Seitenansichten der schematisch gezeigten Zerspanungseinrichtung in der elften Ausführungsform zu verschiedenen Phasen des Verfahrensablaufdiagramms in der vierten Ausführungsform
15 ein Verfahrensablaufdiagramm in einer fünften Ausführungsform

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile, Elemente, Bereiche und Verfahrensschritte mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1a trägt eine Zerspanungseinrichtung in einer ersten Ausführungsform das Bezugszeichen 10, wobei die Zerspanungseinrichtung 10 nur ausschnittsweise gezeigt ist und einige Elemente der Zerspanungseinrichtung 10 wie Motor, Getriebe etc. überhaupt nicht und andere Elemente der Zerspanungseinrichtung 10 wie beispielsweise eine Welle 40 und eine Lagereinrichtung 50 nur abschnittsweise dargestellt sind, was durch punktierte Linien (bei der Lagereinrichtung 50) oder gekrümmte Linien (bei der Welle 40) angedeutet ist.
Die Zerspanungseinrichtung 10 umfasst ein Zerspanungswerkzeug 30, wobei in weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen die Zerspanungseinrichtung 10 auch ein weiteres Zerspanungswerkzeug oder mehrere weitere Zerspanungswerkzeuge umfassen kann. Das Zerspanungswerkzeug 30 kann beispielsweise ein Kreissägeblatt, eine Schleifscheibe oder eine Frässcheibe sein.
Die Zerspanungseinrichtung 10 umfasst ferner eine Welle 40, wobei das Zerspanungswerkzeug 30 bevorzugt konzentrisch an einem Ende der Welle 40 angeordnet und montiert ist. Die Welle 40 ist bevorzugt als Rundstab ausgeführt und besitzt in einem Abschnittsbereich 45 entlang des Rundstabes eine umlaufende Vertiefung 46. Die Zerspanungseinrichtung 10 umfasst ferner eine Lagereinrichtung 50, die dazu eingerichtet ist, die Welle 40 drehbar zu lagern. Die Lagereinrichtung 50 umfasst mindestens eine in Bezug auf die Welle 40 ortsfeste Komponente 60 und mindestens eine in Bezug auf die Welle 40 bewegliche Komponente 70. Die ortsfeste Komponente 60 ist vorzugsweise ein Ring, der konzentrisch um die Welle 40 angeordnet ist und an der Innenseite eine umlaufende Vertiefung 65 besitzt. In einer alternativen Ausgestaltung könnte die Komponente 60 auch aus zwei Quadern bestehen, die auf Höhe der umlaufenden Vertiefung 46 der Welle 40 zu zwei Seiten der Welle 40 angeordnet sind und jeweils auf einer der Welle 40 zugewandten Seite die Vertiefung 65 in Form einer Kuhle besitzen. Die bewegliche Komponente 70 ist bevorzugt eine Kugel, die zwischen der umlaufenden Vertiefung 46 und der Vertiefung 55 drehbar angeordnet ist. Bevorzugt sind mehrere der Kugeln in den Vertiefungen 46, 65 um die Welle 40 angeordnet.
Die Zerspanungseinrichtung 10 umfasst ferner eine Einrichtung 90 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30. Die Einrichtung 90 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Schwingungserreger in Form eines Impulsgebers 91 und eine Halterung 92 für den Impulsgeber 91. Der Impulsgeber 91 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Aktor. Der Aktor überträgt durch kurzzeitige mechanische Kontakte mit der ortsfesten Komponente 60 der Lagereinrichtung 50 mechanische Impulse, die über die bewegliche Komponente 70 der Lagereinrichtung 50 bis auf das Zerspanungswerkzeug 30 übertragen werden. Als Aktor kann beispielsweise ein piezoelektrischer Kristall, eine piezoelektrische Keramik, eine piezoelektrische Dünnschicht oder ein polarisierter Kunststoff wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) verwendet werden. Alternativ kann als Schwingungserreger ein Schwingrichter in Verbindung mit Standard-Vibrationsmotoren dienen. Elektrische Versorgungsleitungen und eine Spannungsquelle für den Impulsgeber 91 sind zur Vereinfachung in 1a nicht dargestellt.
Der Aktor 91 ist an der ortsfesten Halterung 92 befestigt, wobei dies beispielsweise durch Verkleben, Verschrauben oder Einklemmen geschehen kann. Die Anordnung des Aktors 91 in Bezug auf die ortsfeste Komponente 60 ist dabei derart gewählt, dass der Aktor 91 in Längsrichtung der Welle neben der ortsfesten Komponente 60 und benachbart zu einer Seite der ortsfesten Komponente 60 angeordnet ist, die dem Zerspanungswerkzeug 30 abgewandt ist. Ein Abstand zwischen einer die Impulse abgebenden Oberfläche des Aktors 91 und jener Seite der ortsfesten Komponente 60 ist dabei so gewählt, dass der Aktor 91 im ausgeschalteten Zustand jene Seite der ortsfesten Komponente 60 nicht berührt und im eingeschalteten Zustand periodisch Impulse auf jene Seite der ortsfesten Komponente 60 übertragen kann. Somit ist der Impulsgeber einerseits dazu eingerichtet, über Impulse das Zerspanungswerkzeug 30 aktiv zu mechanischen Schwingungen anzuregen, die einem unbeeinflussten Schwingungsverhalten des Zerspanungswerkzeugs 30 überlagert werden. Andererseits kann der Impulsgeber aber auch so angesteuert werden, dass sich die dadurch angeregten mechanischen Schwingungen destruktiv den unbeeinflussten Schwingungen überlagern, so dass insgesamt die Schwingungsamplitude reduziert wird.
Die Zerspanungseinrichtung 10 umfasst weiterhin bevorzugt einen Sensor 480 in der Nähe des Zerspanungswerkzeugs 30, der dazu eingerichtet ist, die mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30 zu detektieren und insbesondere eine Größe der Amplitude der mechanischen Schwingungen zu messen. Der Sensor 480 ist bevorzugt ein berührungsloser Sensor wie beispielsweise ein Laserabstandsensor oder ein induktiver Näherungssensor.
Die Zerspanungseinrichtung 10 umfasst ferner bevorzugt eine Steuerungseinrichtung 490 zur Steuerung des Aktors 91 beispielsweise in Form eines Computers oder Mikrocontrollers. Die Steuerungseinrichtung 490 ist bevorzugt insbesondere dazu eingerichtet, Messsignale des Sensors 480 zu empfangen und basierend auf den Messsignalen Steuerungsbefehle an den Aktor 91 zu senden, um damit die mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30 zumindest zeitweise zu beeinflussen bzw. zu induzieren. Die Steuerungseinrichtung 490 kann eine Steuerungseinrichtung nur für die Zwecke der Schwinungsbeeinflussung bzw. Schwingungsinduktion sein. Alternativ kann die Steuerungseinrichtung 490 auch eine Steuerung mit vielen Funktionen zum Steuern einer gesamten Werkstückbearbeitungsanlage sein, wobei die Beeinflussung bzw. Induktion mechanischer Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30 nur eine Teilfunktion ist.
Die Impulse werden bei dieser Art der Schwingungsbeeinflussung bevorzugt synchron zu einer Oszillationsperiode des Zerspanungswerkzeugs 30 bzw. einer Umdrehung des Zerspanungswerkzeugs 30 oder zu einem Vielfachen der Oszillationsperiode bzw. einer Vielfachen Umdrehungsanzahl des Zerspanungswerkzeugs 30 auf die ortsfeste Komponente 60 und somit auf die Lagerungseinrichtung 50 übertragen, so dass die Lagerungseinrichtung 50 zu Schwingungen 100 angeregt wird. Schwingungsenergie der Schwingungen 100 wird durch mechanischen Kontakt über die bewegliche Komponente 70 auf die Welle 40 übertragen, so dass auch die Welle 40 zu Schwingungen 101 in Längsrichtung der Welle 40 angeregt wird. Da das Zerspanungswerkzeug 30 bevorzugt fest auf der Welle 40 montiert ist, wird Schwingungsenergie der Schwingungen 101 über eine Verbindungsstelle zwischen der Welle 40 und dem Zerspanungswerkzeug 30 auf das Zerspanungswerkzeug 30 übertragen, so dass auch das Zerspanungswerkzeug 30 zu Schwingungen 102 mit einem Vektor parallel zur Drehachse 80 bzw. der Längsachse der Welle 40 des Zerspanungswerkzeugs 30 angeregt wird.
1b zeigt ähnlich zu 1a ausschnittsweise eine Zerspanungseinrichtung 11 in einer zweiten Ausführungsform. An dieser Stelle soll nur auf die Unterschiede eingegangen werden. Die Zerspanungseinrichtung 11 umfasst das Zerspanungswerkzeug 30 und kann in alternativen Ausführungsbeispielen auch ein weiteres Zerspanungswerkzeug oder mehrere weitere Zerspanungswerkzeuge umfassen. Während bei der Zerspanungseinrichtung 10 das Zerspanungswerkzeug 30 an einem Ende der Welle 40 angeordnet ist, ist das Zerspanungswerkzeug 30 bei der Zerspanungseinrichtung 11 zwischen den beiden Enden einer Welle 41 beispielsweise mittig zwischen den Enden der Welle 41 angeordnet. Die Zerspanungseinrichtung 11 umfasst neben der Einrichtung 90 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen eine weitere Einrichtung 95 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen, die vom Aufbau der Einrichtung 90 gleicht und bevorzugt an einer gegenüberliegenden Seite der Welle 41 bevorzugt spiegelsymmetrisch zur Welle 41 angeordnet ist. Die Einrichtung 95 umfasst einen bevorzugt zum Aktor 91 wirkungsgleichen Aktor 96 und eine Halterung 97 für den Aktor 96. Anstelle der separaten Halterungen 92 und 97 kann alternativ auch eine einzige Halterung für die beiden Aktoren 91, 96 der Zerspanungseinrichtung 11 vorgesehen sein. Der Aktor 96 ist derart angeordnet, dass der Aktor 96 ebenfalls Impulse auf die ortsfeste Komponente 60 der Lagereinrichtung 50 oder aber Impulse auf eine zweite ortsfeste Komponente der Lagereinrichtung 50 ähnlich zu der in Bezug auf 1a erwähnten alternativen Ausführungsform (zwei Quader mit jeweils einer Kuhle auf einer Fläche als Vertiefung für die beweglichen Komponenten 70) der Lagereinrichtung 50 übertragen kann. Mittels der weiteren Einrichtung 95 ist es möglich, einen größeren Impulsübertrag von den Impulsgebern 91, 96 auf die Lagereinrichtung 50 und letztlich auf das Zerspanungswerkzeug 30 zu bewirken, um in einem Anwendungsfall die Schwingungen 102 des Zerspanungswerkzeugs 30 noch stärker anregen zu können und im anderen Anwendungsfall die Schwingungen 102 des Zerspanungswerkzeugs 30 durch destruktive Überlagerung noch stärker dämpfen zu können.
Die Welle 41 wird bei der Zerspanungseinrichtung 11 durch eine weitere Lagereinrichtung 51 gelagert, wobei die Lagereinrichtung 50 und die Lagereinrichtung 51 an gegenüberliegenden Seiten des Zerspanungswerkzeugs 30 angeordnet sind. Dies bewirkt zum einen eine stabilere Lagerung der Welle 41 und zum anderen wird dadurch sichergestellt, dass die Schwingungsanregung der Welle 41 durch die beiden Einrichtungen 90, 95 möglichst nur Amplituden in der Längsachse der Welle 41 aufbaut und keine Schwingungsenergie durch Amplituden quer zur Längsachse der Welle 41 verloren geht.
Die Zerspanungseinrichtung 11 umfasst vorteilhafterweise ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1a einen Sensor zur Messung von Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30 und eine Steuerungseinrichtung zum Empfang der Messsignale des Sensors und zur Ansteuerung der Aktoren 91, 96. Diese Komponenten sind aus Gründen der Vereinfachung in 1b nicht gezeigt.
Die Lagereinrichtung 51 ist bevorzugt ähnlich zur Lagereinrichtung 50 aufgebaut und umfasst mindestens eine in Bezug auf die Welle 41 ortsfeste Komponente 61 und mindestens eine weitere in Bezug auf die Welle 41 bewegliche Komponente 71. Die ortsfeste Komponente 61 ist vorzugsweise ein Ring, der konzentrisch um die Welle 41 angeordnet ist und an der Innenseite eine umlaufende Vertiefung 66 besitzt. Die Welle 41 ist bevorzugt als Rundstab ausgeführt und besitzt in einem weiteren Abschnittsbereich 47 entlang des Rundstabes zusätzlich zu der umlaufenden Vertiefung 46 in dem Abschnittsbereich 45 eine weitere umlaufende Vertiefung 48. Die Vertiefungen 66 und 48 sind dabei sich gegenüberliegend angeordnet, so dass die weitere bewegliche Komponente 71 zwischen den Vertiefungen 66, 48 beweglich gelagert ist. Im Unterschied zu der Lagereinrichtung 50, die bevorzugt beweglich in Längsachse der Welle 41 gelagert ist, ist die Lagereinrichtung 51 bevorzugt unbeweglich in Bezug auf die Welle 41 angeordnet, damit möglichst kein Impulsübertrag auf die Lagereinrichtung 51 passieren kann. Damit aber die Welle 41 in Längsrichtung zu den Schwingungen 101 angeregt werden kann, hat die Vertiefung 66 in Längsrichtung der Welle 41 eine größere Ausdehnung, so dass sich die bewegliche Komponente 71 nicht nur um die Welle 41 sondern auch entlang der Welle 41 bewegen kann.
2a zeigt ähnlich zu 1a ausschnittsweise eine Zerspanungseinrichtung 12 in einer dritten Ausführungsform. Auch an dieser Stelle soll nur auf die Unterschiede eingegangen werden. Die Zerspanungseinrichtung 12 umfasst das Zerspanungswerkzeug 30 oder ein alternatives Zerspanungswerkzeug 31, auf das später noch eingegangen wird. In alternativen Ausführungsbeispielen kann die Zerspanungseinrichtung 12 auch ein weiteres Zerspanungswerkzeug oder mehrere weitere Zerspanungswerkzeuge umfassen. Die Zerspanungseinrichtung 12 umfasst ferner eine Welle 42, eine Lagereinrichtung 52 und eine Einrichtung 110 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen.
Die Einrichtung 110 ist neben dem Zerspanungswerkzeug 30, 31 zwischen der Welle 42 und dem von der Welle 42 am weitesten entfernten Bereich des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 angeordnet und umfasst eine Düse 111 als Impulsgeber und eine Druckleitung zwischen der Düse 111 und einer nicht dargestellten Druckquelle, die ein komprimiertes Gas bereitstellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Einrichtung 110 ferner ein Ventil 120, eine Druckleitung 130 zwischen der Düse 111 und dem Ventil 120 und eine weitere Druckleitung 131 von dem Ventil 120 zu der nicht dargestellten Druckquelle. Das komprimierte Gas ist beispielsweise Druckluft oder unter Druck stehender Stickstoff. Die Düse 111 ist derart dicht an dem Zerspanungswerkzeug 30 angeordnet, dass ein Abstand zwischen der Seitenfläche des Zerspanungswerkzeugs 30 und einem Auslass der Düse 111 beispielsweise im Bereich zwischen 1 mm und 5 mm liegt. Die Düse 111 ist ferner derart ausgerichtet, dass eine Hauptströmungsrichtung des aus der Düse 111 austretenden komprimierten Gases vorzugsweise parallel zu einer Drehachse 80 des Sägeblatts 30 orientiert ist. Das Ventil 120 ist beispielsweise ein Magnetventil, welches synchron zur Umdrehungsdauer des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 bzw. zu einem Vielfachen der Umdrehungsdauer des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 schließt und öffnet, so dass beispielsweise pro Umdrehung des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 oder pro 5 Umdrehungen des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 ein Impuls des ausströmenden Gases auf das Zerspanungswerkzeug 30, 31 übertragen wird. In einer nicht dargestellten Abwandlung der Einrichtung 110 wird anstelle des Zerspanungswerkzeugs 30 das in 3b gezeigte Zerspanungswerkzeug 31 eingesetzt und auf das Ventil 120 wird verzichtet, so dass die Düse 111 kontinuierlich ein komprimiertes Gas ausströmen lässt, solange eine Schwingungsanregung des Zerspanungswerkzeugs 31 benötigt wird. Das Zerspanungswerkzeug 31, welches in 3b als Kreissägeblatt mit Sägezähnen als Zerspanungsmittel 170 dargestellt ist, umfasst neben Dämpfungsschlitzen 161, 162, 163, 164, die bevorzugt symmetrisch verteilt auf der Kreisfläche des Zerspanungswerkzeugs 31 zu einer Verminderung mechanischer Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 31 angeordnet sind, durchgehende Öffnungen 160, die konzentrisch um eine im Schwerpunkt bzw. Mittelpunkt des Zerspanungswerkzeugs 31 befindliche Aufnahme 35 für die Welle 42 angeordnet sind. Diese Öffnungen 160 können beispielsweise kreisförmig sein. Alternativ können die Öffnungen 160 auch länglich mit einer konzentrischen Ausdehnung ausgestaltet sein, die um das mehrfache größer als die radiale Ausdehnung ist. Bevorzugt sind die Öffnungen 160 in einem äußeren Drittel des Radius des Zerspanungswerkzeugs 31 mit einem definiertem Abstand von der zentralen Aufnahme 35 möglichst dicht am äußeren Rand des Zerspanungswerkzeugs 31 angeordnet, um dort durch die auf das Zerspanungswerkzeug 31 übertragenen Impulse des komprimierten Gases eine möglichst effektive Schwingungsanregung des Zerspanungswerkzeugs 31 zu erzielen. Die Düse 111 bzw. die Austrittsöffnung der Düse 111 ist mit dem gleichen definierten Abstand von der Drehachse 80 des Sägeblatts 31 angeordnet, so dass sich die Austrittsöffnung der Düse 111 und die Öffnungen 160 gegenüber liegen. Durch diese Ausgestaltung des Zerspanungswerkzeugs 31 trifft das unter Druck ausströmende Gas bei einer Umdrehung des Zerspanungswerkzeugs 31 abwechseln auf eine der Öffnungen 160, so dass das Gas durch das Zerspanungswerkzeug 31 ungebremst hindurchströmen kann oder auf einen Bereich zwischen zwei Öffnungen 160, so dass das ausströmende Gas auf das Zerspanungswerkzeug 31 trifft und einen Impuls auf das Zerspanungswerkzeug 31 übertragen kann.
Die Lagerung 52 der Welle 42 kann analog zum Ausführungsbeispiel von 1a ein Festlager sein. Alternativ kann die Lagerung 52 auch ein Loslager sein wie in 2a dargestellt, wobei die Lagerung 52 anstelle von kugelförmigen beweglichen Komponenten 71 wie bei den Ausführungsbeispielen von 1a und 1b bewegliche Komponenten 72 in der Form eines stumpfen Kegels umfasst. Dabei können die Kegel um die Längsachse rotieren. Eine umlaufende Vertiefung 46a der Welle 42 ist an eine Längsausdehnung der aufliegenden stumpfen Kegel angepasst. Eine spitzzulaufende Vertiefung 65a einer unbeweglichen Komponente 62 bzw. spitzzulaufende Vertiefungen 65a unbeweglicher Komponenten 62 ist an die äußere Form der stumpfen Kegel angepasst, wie dies in 2a ersichtlich ist. Wenn sich nun die Welle 42 in der Lagereinrichtung 52 dreht, dann bewirkt die Laufreibung zwischen der unbewegliche Komponente 62 und den beweglichen Komponenten 72 eine Kraftkomponente mit einem Vektor 69 parallel zur Längsachse der Welle 42, der den Impulsen der Einrichtung 110 entgegenwirkt, so dass das Zerspanungswerkzeug 30, 31 und die Welle 42, die durch die Impulse in der 2a etwas nach links ausgelenkt bzw. verschoben werden, wieder in der 2a etwas nach rechts ausgelenkt bzw. verschoben werden. Dadurch kann die Welle 42 und das Zerspanungswerkzeug 30, 31 zu zusätzlichen Längsschwingungen angeregt werden, die sich den durch die Impulse des komprimierten Gases am Zerspanungswerkzeug 30, 31 angeregten Schwingungen für eine Schwingungsverstärkung überlagern.
Die Zerspanungseinrichtung 12 umfasst vorteilhafterweise ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1a einen Sensor zur Messung von Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 und eine Steuerungseinrichtung zum Empfang der Messsignale des Sensors und zur Ansteuerung des Ventils 120. Diese Komponenten sind aus Gründen der Vereinfachung in 2a nicht gezeigt.
2b zeigt ähnlich zu 2a ausschnittsweise eine Zerspanungseinrichtung 13 in einer vierten Ausführungsform. An dieser Stelle soll nur auf die Unterschiede eingegangen werden. Die Zerspanungseinrichtung 13 umfasst das Zerspanungswerkzeug 30, 31 und kann in alternativen Ausführungsbeispielen auch ein weiteres Zerspanungswerkzeug oder mehrere weitere Zerspanungswerkzeuge umfassen. Während bei der Zerspanungseinrichtung 12 das Zerspanungswerkzeug 30, 31 an einem Ende der Welle 42 angeordnet ist, ist das Zerspanungswerkzeug 30, 31 bei der Zerspanungseinrichtung 13 zwischen den beiden Enden einer Welle 43 beispielsweise mittig zwischen den Enden der Welle 43 angeordnet (ähnlich wie bei 1b). Die Zerspanungseinrichtung 13 umfasst neben der Einrichtung 110 eine weitere Einrichtung 115 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen, die vom Aufbau der Einrichtung 110 gleicht und bevorzugt an einer gegenüberliegenden Seite der Welle 43 bevorzugt spiegelsymmetrisch zur Welle 43 angeordnet ist. Die Einrichtung 115 umfasst eine bevorzugt zur Düse 111 wirkungsgleiche Düse 112, ein Ventil 121, eine Druckleitung zwischen der Düse 112 und dem Ventil 122 und eine weitere Druckleitung 133 zu einer in 2b nicht dargestellten Quelle für das komprimierte Gas, an die die Druckleitungen 131, 133 angeschlossen sind.
In zwei verschiedenen Anwendungsvarianten können die impulsförmigen Gasaustritte aus den Düsen 111, 112 über die Ventile 120, 121 entweder gleichzeitig oder wechselseitig ausgelöst und auf das Zerspanungswerkzeug 30 übertragen werden. In weiteren Anwendungsvarianten für das Ausführungsbeispiel ohne Verwendung der Ventile 120, 121 können über eine symmetrische oder unsymmetrische Anordnung der Öffnungen 160 auf dem Zerspanungswerkzeug 31 die beiden Gasströme entweder gleichzeitig oder wechselseitig auf das Zerspanungswerkzeug 31 treffen und somit die Impulse gleichzeitig oder wechselseitig übertragen. Mittels der Einrichtung 115 ist es möglich, einen größeren Impulsübertrag auf das Zerspanungswerkzeug 31 zu bewirken, um in einem Anwendungsfall die Schwingungen 102 des Zerspanungswerkzeugs 31 noch stärker anregen zu können und im anderen Anwendungsfall die Schwingungen 102 des Zerspanungswerkzeugs 31 durch destruktive Überlagerung noch stärker dämpfen zu können.
Die Welle 43 wird bei der Zerspanungseinrichtung 13 durch die Lagereinrichtung 51 und eine weitere Lagereinrichtung 53 gelagert, wobei die Lagereinrichtung 51 und die Lagereinrichtung 53 an gegenüberliegenden Seiten des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 angeordnet sind. Dies bewirkt zum einen eine stabilere Lagerung der Welle 43 und zum anderen wird dadurch sichergestellt, dass die Schwingungsanregung der Welle 43 möglichst nur Amplituden in der Längsachse der Welle 43 aufbaut und keine Schwingungsenergie durch Amplituden quer zur Längsachse der Welle 43 verloren geht. Die weitere Lagereinrichtung 53 ist bevorzugt identisch zur Lagereinrichtung 51 aufgebaut und umfasst mindestens eine in Bezug auf die Welle 43 ortsfeste Komponente 63 mit einer Vertiefung 66a zur Aufnahme mindestens einer in Bezug auf die Welle 43 beweglichen Komponente 70 und die mindestens eine bewegliche Komponente 70. Beide Lagereinrichtungen 51, 53 sind bevorzugt unbeweglich in Bezug auf die Welle 43 angeordnet, damit möglichst kein Impulsübertrag auf die Lagereinrichtungen 51, 53 passieren kann. Damit aber die Welle 43 in Längsrichtung zu den Schwingungen 101 angeregt werden kann, haben die Vertiefungen 66, 66a in Längsrichtung der Welle 43 eine so große Ausdehnung, dass sich die beweglichen Komponenten 70, 71 nicht nur um die Welle 43 sondern auch entlang der Welle 43 bewegen können.
Die Zerspanungseinrichtung 13 umfasst ferner eine Rückstelleinrichtung 135, die derart an einem Ende der Welle 43 angeordnet ist, dass sich zwischen den Düsen 111, 112 und der Rückstelleinrichtung 135 das Zerspanungswerkzeug 30, 31 befindet (siehe 2b). Die Rückstelleinrichtung 135 umfasst beispielsweise eine in Bezug auf die Welle 43 unbeweglich angeordnete Komponente 136, eine in Bezug auf die Welle 43 in Längsrichtung der Welle 43 bewegliche Komponente 137 und eine Feder 138, die zwischen der unbeweglichen Komponente 136 und der beweglichen Komponente 137 angeordnet ist. Ferner umfasst die Rückstelleinrichtung 135 eine weitere bevorzugt kugelförmige in Bezug auf die Welle 43 bewegliche Komponente 139, die zwischen der beweglichen Komponente 137 und einer Stirnseite der Welle 43 angeordnet ist. Die Welle 43 besitzt dazu auf der Stirnseite eine bevorzugt muldenartige Vertiefung 139a und die bewegliche Komponente 137 auf einer der Stirnseite der Welle 43 zugewandten Seite eine weitere bevorzugt muldenartige Vertiefung 139b. Die Komponente 139 ist somit in den sich gegenüberliegend angeordneten Vertiefungen 139a, 139b beweglich angeordnet. Die Rückstelleinrichtung 135 ist dazu eingerichtet, den Impulsen des ausströmenden komprimierten Gases entgegen zu wirken, so dass zusätzliche Schwingungen der Welle 43 und des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 entstehen können, die sich den durch die Impulse des unter Druck stehenden Gases ausgelösten Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 überlagern und somit das Schwingungsverhalten des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 verstärken können.
Die Zerspanungseinrichtung 13 umfasst vorteilhafterweise ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1a einen Sensor zur Messung von Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30, 31 und eine Steuerungseinrichtung zum Empfang der Messsignale des Sensors und zur Ansteuerung der Ventile 120, 121. Diese Komponenten sind aus Gründen der Vereinfachung in 2b nicht gezeigt.
3a zeigt ausschnittsweise eine Zerspanungseinrichtung 14 in einer fünften Ausführungsform. Die Zerspanungseinrichtung 14 umfasst das Zerspanungswerkzeug 31 und kann in alternativen Ausführungsbeispielen auch ein weiteres Zerspanungswerkzeug oder mehrere weitere Zerspanungswerkzeuge umfassen. Die Zerspanungseinrichtung 14 umfasst ferner die Welle 41, auf dem das Zerspanunsgwerkzeug 31 angeordnet ist, und die jeweils an einer gegenüberliegende Seite des Zerspanungswerkzeugs 31 an der Welle 41 angeordneten Lagereinrichtungen 51, 53. Die Zerspanungseinrichtung 14 umfasst ferner eine Einrichtung 140 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Zerspanungseinrichtung 14 ferner die Rückstelleinrichtung 135 umfassen (siehe 2b).
Die Einrichtung 140 ist neben dem Zerspanungswerkzeug 31 zwischen der Welle 41 und dem von der Welle 41 am weitesten entfernten Bereich des Zerspanungswerkzeugs 31 angeordnet und umfasst einen Magnet 141 als Impulsgeber. In nicht dargestellten alternativen Ausführungsformen kann die Einrichtung 140 auch einen weiteren oder mehrere weitere Magnete umfassen, die neben dem Zerspanungswerkzeug 31 in analoger Weise angeordnet sind. Der Magnet 141 ist beispielsweise ein Dauermagnet, der mittels einer nicht dargestellten Verschiebeeinrichtung an das Zerspanungswerkzeug 31 beispielsweise in Pfeilrichtung 150 und in Längsrichtung der Welle 41 herangefahren werden kann, um die Einrichtung 140 zu aktivieren und von dem Zerspanungswerkzeug 31 in entgegengesetzter Pfeilrichtung 150 weggefahren werden kann, um die Einrichtung 140 zu deaktivieren. Die Verschiebeeinrichtung kann auch für eine Feineinstellung des Abstands zwischen dem Zerspanungswerkzeug 31 und dem Magneten 141 und damit für eine Feineinstellung einer Induktionswirkung auf das Zerspanungswerkzeug 31 verwendet werden.
In einer alternativen Ausgestaltung ist der Magnet 141 ein Elektromagnet mit einer in der 3a nicht dargestellten Spannungsversorgung und ebenso nicht dargestellten Steuereinrichtung, wobei die Einrichtung 140 durch Einschalten des Elektromagneten aktiviert und durch Ausschalten des Elektromagneten deaktiviert werden kann. Auch in diesem Fall umfasst die Einrichtung 140 bevorzugt die nicht dargestellte Verschiebeeinrichtung, um eine Feineinstellung des Abstands zwischen dem Zerspanungswerkzeug 31 und dem Magneten 141 und damit eine Feineinstellung der Induktionswirkung auf das Zerspanungswerkzeug 31 durchführen zu können.
Das Zerspanungswerkzeug 31 besteht im Falle der Verwendung der Einrichtung 140 aus einem leitfähigen Material wie beispielsweise Hartmetall (HM), Chrom-Stahl (CS), Chrom-Vanadium (CV), Schnellarbeitsstahl (HSS) oder Vollhartmetall. Für den Einsatz der Einrichtungen 110, 115 in Bezug auf die Ausführungsbeispiele von 2a und 2b kann auch ein nichtleitfähiges Material wie beispielsweise eine Keramik bei dem Zerspanungswerkzeug 31 verwendet werden. Der Magnet 141 ist mit dem gleichen definierten Abstand von der Drehachse 80 des Sägeblatts 31 wie die Öffnungen 160 angeordnet, so dass sich bei bestimmten Drehstellungen des Zerspanungswerkzeugs die Öffnungen 160 und der Magnet 141 gegenüberstehen. Durch die Ausgestaltung des Zerspanungswerkzeug 31 mit den Öffnungen 160 trifft das elektromagnetische Feld des Magneten 141 bei einer Umdrehung des Zerspanungswerkzeugs 31 abwechselnd auf eine der Öffnungen 160 und auf einen Bereich des Zerspanungswerkzeugs 31 zwischen zwei Öffnungen 160, so dass sich die elektromagnetische Induktion von elektrischen Strömen in dem Zerspanungswerkzeug 31 periodisch ändert und somit ein periodisch sich veränderndes Kraftfeld zwischen dem Magneten 141 und den in dem Zerspanungswerkzeug 31 induzierten elektrischen Strömen entsteht. Dadurch kann ein periodischer Impuls auf das Zerspanungswerkzeug 31 wirken und somit das Zerspanungswerkzeug 31 in dem einen Anwendungsfall zu den mechanischen Schwingungen 102 angeregt werden und in dem anderen Anwendungsfall die mechanischen Schwingungen durch destruktive Überlagerung vermindert werden.
Die Zerspanungseinrichtung 14 umfasst vorteilhafterweise ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1a einen Sensor zur Messung von Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 31 und eine Steuerungseinrichtung zum Empfang der Messsignale des Sensors und zur Ansteuerung der Verschiebeeinrichtung im Falle eines Dauermagneten oder zur direkten Ansteuerung des Elektromagneten. Diese Komponenten sind aus Gründen der Vereinfachung in 3a nicht gezeigt.
4a zeigt ausschnittsweise eine Sägeeinrichtung 15 in einer sechsten Ausführungsform. Die Sägeeinrichtung 15 umfasst das Zerspanungswerkzeug 30 und kann in alternativen Ausführungsbeispielen auch ein weiteres Zerspanungswerkzeug oder mehrere weitere Zerspanungswerkzeuge umfassen. Die Sägeeinrichtung 15 umfasst ferner eine Welle 44, auf der das Zerspanungswerkzeug 30 an einer ersten Stirnseite der Welle 44 angeordnet ist, und die an der Welle 44 angeordnete ortsfeste Lagereinrichtung 51. Die Welle 44 ist unterbrochen dargestellt, um anzudeuten, dass an der Welle 44 eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung für eine Rotation der Welle 44 um die eigene Achse angeordnet ist. Die Sägeeinrichtung 15 umfasst ferner eine Einrichtung 180 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen.
Die Einrichtung 180 ist in Verlängerung der Welle 44 an einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite der Welle 44 angeordnet und umfasst eine gegenüber der Welle 44 ortsfeste Halterung 181, den Aktor 91, der an der ortsfesten Halterung 181 befestigt ist und eine an der zweiten Stirnseite der Welle 44 angeordnete reibungsarme Gleitschicht 182, die beispielsweise aus Teflon bestehen kann. Ein Abstand zwischen einer die Impulse abgebenden Oberfläche des Aktors 91 und der Gleitschicht 182 ist dabei so gewählt, dass der Aktor 91 im ausgeschalteten Zustand die Gleitschicht 182 nicht berührt und im eingeschalteten Zustand periodisch Impulse auf die Gleitschicht 182 übertragen kann. Somit ist der Impulsgeber 91 dazu eingerichtet, über Impulse die Welle 44 und das Zerspanungswerkzeug 30 aktiv zu den mechanischen Schwingungen anzuregen, die dem unbeeinflussten Schwingungsverhalten des Zerspanungswerkzeugs 30 überlagert werden. Die Impulse werden bei dieser Art der Schwingungsbeeinflussung bevorzugt synchron zu einer Oszillationsperiode des Zerspanungswerkzeugs 30 bzw. einer Umdrehung der Welle 44 oder zu einem Vielfachen der Oszillationsperiode bzw. einer Vielfachen Umdrehungsanzahl der Welle 44 auf die Gleitfläche 182 übertragen. Alternativ zu der Gleitschicht 182 könnte als Gleitmittel auch eine Öldispersion verwendet werden, die zwischen der zweiten Stirnseite der Welle 44 und dem Aktor 91 eingekapselt angeordnet ist.
Die Zerspanungseinrichtung 15 umfasst vorteilhafterweise ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1a einen Sensor zur Messung von Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30 und eine Steuerungseinrichtung zum Empfang der Messsignale des Sensors und zur Ansteuerung des Aktors 91. Diese Komponenten sind aus Gründen der Vereinfachung in 4a nicht gezeigt.
4b zeigt ähnlich zu 4a ausschnittsweise eine Sägeeinrichtung 16 in einer siebten Ausführungsform. An dieser Stelle soll nur auf die Unterschiede eingegangen werden. Die Sägeeinrichtung 16 umfasst das Zerspanungswerkzeug 30 und kann in alternativen Ausführungsbeispielen auch ein weiteres Zerspanungswerkzeug oder mehrere weitere Zerspanungswerkzeuge umfassen. Während bei der Zerspanungseinrichtung 15 das Zerspanungswerkzeug 30 an einem Ende der Welle 44 angeordnet ist, ist das Zerspanungswerkzeug 30 bei der Zerspanungseinrichtung 16 zwischen den beiden Enden einer Welle 45 beispielsweise mittig zwischen den Enden der Welle 45 angeordnet. Die Zerspanungseinrichtung 16 umfasst neben der Einrichtung 180 eine weitere Einrichtung 185 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen, die vom Aufbau der Einrichtung 180 gleicht und an einer zweiten der ersten Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite der Welle 45 angeordnet ist. Die Einrichtung 185 umfasst eine in Bezug auf die Welle 45 ortsfeste Halterung 186, den Aktor 96 und eine an der ersten Stirnseite der Welle 45 angeordnete weitere Gleitschicht 187, die beispielsweise ebenfalls aus Teflon bestehen kann. Der Aktor 96 ist derart angeordnet, dass der Aktor 96 ebenfalls Impulse auf die Welle 45 jedoch in entgegengesetzter Richtung übertragen kann. Mittels der weiteren Einrichtung 185 ist es möglich, einen größeren Impulsübertrag von den Aktoren 91, 96 auf die Welle 45 und letztlich auf das Zerspanungswerkzeug 30 zu bewirken, um die Schwingungen 102 des Zerspanungswerkzeugs 30 noch stärker anregen zu können.
Die Welle 45 wird bei der Zerspanungseinrichtung 16 durch die weitere in Bezug auf die Welle 45 ortsfeste Lagereinrichtung 53 gelagert, wobei die Lagereinrichtung 51 und die Lagereinrichtung 53 an gegenüberliegenden Seiten des Zerspanungswerkzeugs 30 angeordnet sind. Dies bewirkt zum einen eine stabilere Lagerung der Welle 45 und zum anderen wird dadurch sichergestellt, dass die Schwingungsanregung der Welle 45 durch die beiden Einrichtungen 180, 185 möglichst nur Amplituden in der Längsachse der Welle 45 aufbaut und keine Schwingungsenergie durch Amplituden quer zur Längsachse der Welle 45 verloren geht.
Die Zerspanungseinrichtung 16 umfasst vorteilhafterweise ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1a einen Sensor zur Messung von Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30 und eine Steuerungseinrichtung zum Empfang der Messsignale des Sensors und zur Ansteuerung der Aktoren 91, 96. Diese Komponenten sind aus Gründen der Vereinfachung in 4a nicht gezeigt.
5 zeigt ausschnittsweise eine Werkstückbearbeitungsanlage 600. Die Werkstückbearbeitungsanlage 600 umfasst ein Rahmenwerk 208, eine Zerspanungseinrichtung 17 in einer achten Ausführungsform, eine Vorschubeinrichtung 190 in dem die Zerspanungseinrichtung 17 untergebracht und angeordnet ist, eine Auflageeinrichtung 250 für Werkstücke, eine Führungseinrichtung 200 für die Zerspanungseinrichtung 17, wobei die Führungseinrichtung 200 parallel zu einer Zerspanungslinie der Zerspanungseinrichtung 17 angeordnet ist und eine Antriebsschiene 220 einer Antriebsvorrichtung für einen Vorschub der Zerspanungseinrichtung 17 beispielsweise in Form einer Zahnstange, die ebenfalls parallel zu der Zerspanungslinie der Zerspanungseinrichtung 17 angeordnet ist. Die Führungseinrichtung 200 umfasst beispielsweise zwei Führungswellen 210, 211, die vertikal übereinander und beispielsweise mit einem Abstand von 30 cm zueinander entlang der Zerspanungslinie verlaufen und deren Enden an dem Rahmenwerk 208 der Werkstückbearbeitungsanlage 600 nicht dargestellt befestigt sind.
Die Zerspanungseinrichtung 17 in Form einer Sägeeinrichtung umfasst die Welle 41, das Zerspanungswerkzeug 30 in Form eines Kreissägeblattes und zwei Lagereinrichtungen 54, 55, die zu beiden Seiten des Kreissägeblattes 30 die Welle 41 lagern. Die Sägeeinrichtung 17 ist derart innerhalb der Vorschubeinrichtung 190 in Form eines Sägewagens angeordnet, dass das Kreissägeblatt 30 in der Vertikalen mittels der horizontal ausgerichteten Welle 41 rotieren kann und mittels einer nicht dargestellten Höhenverstelleinrichtung mit den Sägezähnen je nach Dicke des zu zerspanenden Werkstücks bzw. Werkstückstapels mehrere Zentimeter durch einen Sägespalt 253 der Auflageeinrichtung 250 hindurchtreten kann. Der Sägespalt 253 teilt die Auflageeinrichtung 250 in zwei Teilflächen 251, 252, wobei die Auflageeinrichtung 250 beispielsweise eine Auflagefläche eines Maschinentisches sein kann, in dem die Sägeeinrichtung 17 mittels des Sägewagens 190 verschiebbar gelagert ist. Die Lagereinrichtungen 54, 55 entsprechen der Lagereinrichtung 50 bis auf die Ausnahme, dass die Lagereinrichtungen 54, 55 in Längsrichtung der Welle 41 nicht beweglich bzw. nicht verschiebbar in Bezug auf den Sägewagen 190 angeordnet sind.
Der Sägewagen 190 umfasst ein Antriebsrad 230, dass außen am Sägewagen 190 angeordnet ist und beispielsweise als Zahnrad ausgebildet sein kann, wobei die Zähne des Zahnrades in die Zahnstange 220 eingreifen. Ein Antriebsmotor zum Antreiben des Antriebsrades 230 ist zur Vereinfachung in 5 nicht dargestellt. Dabei dient die Zahnstange 220 zum einen als Reibungsfläche für den Antrieb und zum anderen zur Aufnahme eines Großteils der Gewichtskraft der Sägeeinrichtung 17.
Sägewagen 190 umfasst ferner zwei Führungseinheiten 201, 202 beispielsweise als Laufrollen, die jeweils in eine der Führungswellen 210, 211 eingreifen oder diese umgreifen und verschiebbar entlang der Führungswellen 210, 211 gelagert sind und zwei Abstandshalterungen 91, 96, mittels deren die Führungseinheiten 201, 202 an dem Sägewagen 190 befestigt sind. Vorzugsweise ist die Führungswelle 210 oberhalb der Führungseinheit 201 und die Führungswelle 211 unterhalb der Führungseinheit 202 angeordnet.
Die Werkstückbearbeitungsanlage 600 umfasst ferner eine Einrichtung 195 zur Beeinflussung von mechanischen Schwingungen in Form von zwei Schwingungserregern 205, 206, die an dem Rahmenwerk 208 derart angeordnet sind, dass die Schwingungserreger 205, 206 in leichtem Kontakt zu den Führungswellen 210, 211 stehen. Die Schwingungserreger 205, 206 sind beispielsweise als Lautsprecher ausgeführt und können Schallwellen jeweils auf eine der Führungswellen 210, 211 übertragen. Diese Schallwellen übertragen sich dann über die Führungseinheiten 201, 202, die Abstandshalterungen 91, 96 und den Sägewagen 190 auf die Sägeeinrichtung 17 und damit letztlich auf das Kreissägeblatt 30 und führen dort zu einer Anregung von mechanischen Schwingungen.
Die Werkstückbearbeitungsanlage 600 ist beispielsweise eine Plattenaufteilsäge mit einer Hauptsäge und einer Vorritzsäge. In diesem Fall ist es empfehlenswert, die Hauptsäge und die Vorritzsäge in separaten Sägewagen unterzubringen. Weiterhin ist es empfehlenswert, dass die Sägewagen entlang separater Führungswellen geführt werden. Jeweils eine Einrichtung zur Beeinflussung von mechanischen Schwingungen wäre dann an den Sägewagen der Vorritzsäge und an den Sägewagen der Hauptsäge anzubringen, wobei die beiden Einrichtung getrennt ansteuerbar sind, so dass beispielsweise ein Vorritzsägeblatt der Vorritzsäge zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, während ein Hauptsägeblatt der Hauptsäge nicht zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Alternativ könnte man eine solche Einrichtung zur Beeinflussung von mechanischen Schwingungen nur an dem Sägewagen der Vorritzsäge vorsehen.
6a zeigt ausschnittsweise eine Zerspanungseinrichtung 18 in einer neunten Ausführungsform. Die Zerspanungseinrichtung 18 umfasst das Zerspanungswerkzeug 30 und kann in alternativen Ausführungsbeispielen auch ein weiteres Zerspanungswerkzeug oder mehrere weitere Zerspanungswerkzeuge umfassen. Die Zerspanungseinrichtung 18 umfasst ferner die Welle 40, an der das Zerspanungswerkzeug 30 an einer Stirnseite der Welle 40 angeordnet und befestigt ist und die ortsfeste Lagereinrichtung 54 für die Welle 40. Die Zerspanungseinrichtung 18 umfasst ferner eine Einrichtung 260 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen und eine Verschiebeeinrichtung 290, um die Einrichtung 260 auf das Zerspanungswerkzeug 30 zuzubewegen und von dem Zerspanungswerkzeug 30 wegzubewegen.
Die Einrichtung 260 umfasst eine im Vergleich zu dem Zerspanungswerkzeug 30 deutlich dickere und damit massivere Metallscheibe 270 (beispielsweise dreimal so dick wie das Zerspanungswerkzeug 30) und eine ringförmig erhabene Gleitfläche 280 aus einem gleitfähigen Material wie beispielsweise Teflon, die auf der dem Zerspanungswerkzeug 30 zugewandten Seite der Metallscheibe 270 bevorzugt nahe des Randes der Metallscheibe 270 konzentrisch angeordnet ist. Ferner umfasst die Einrichtung 260 eine drehbar gelagerte Welle 44 für das Zerspanungswerkzeug 30 und die Lagereinrichtung 50 für die Welle 44. Die Einrichtung 260 erfüllt dadurch eine Dämpfungsfunktion, dass die Metallscheibe 270 mit der erhabenen Gleitfläche 280 bevorzugt konzentrisch mit dem Zerspanungswerkzeug 30 angeordnet mittels der Verschiebeeinrichtung 290 gegen das Zerspanungswerkzeug 30 gepresst wird, und dadurch die mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30 abdämpft. Diese Situation ist in 6a dargestellt.
Die Verschiebeeinrichtung 290 umfasst beispielsweise einen gegenüber der Welle 40 ortsfesten Verstellmotor 291 und einen in Längsrichtung der Welle 40 ein- und ausfahrbaren Kolben 292, der mit einer Stirnseite beispielsweise an der Lagereinrichtung 50 befestigt ist. Wenn der Kolben 292 ausgefahren wird, dann wird die Metallscheibe 280 wie oben beschrieben in Kontakt mit dem Zerspanungswerkzeug 30 gebracht. Wenn der Kolben 292 hingegen eingefahren wird, kann somit ein Kontakt zwischen der Einrichtung 260 und dem Zerspanungswerkzeug 30 aufgehoben werden (siehe 6b), so dass das Zerspanungswerkzeug 30 bis auf die Einspannung auf der Welle 40 frei schwingen kann, und damit beispielsweise eine breitere Vorritzspur erzeugen kann als bei bestehendem Kontakt zwischen der Einrichtung 260 und dem Zerspanungswerkzeug 30.
Die Zerspanungseinrichtung 18 umfasst vorteilhafterweise ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1a einen Sensor zur Messung von Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30 und eine Steuerungseinrichtung zum Empfang der Messsignale des Sensors und zur Ansteuerung des Verstellmotors 291, um zum Beispiel über eine Regelung des Anpressdruckes der Metallscheibe 280 auf das Zerspanungswerkzeug 30 die Schwingungsunterdrückung zu regulieren. Diese Komponenten sind aus Gründen der Vereinfachung in 6a und 6b nicht gezeigt.
7a zeigt ausschnittsweise eine Zerspanungseinrichtung 19 in einer zehnten Ausführungsform. Die Zerspanungseinrichtung 19 umfasst ein Zerspanungswerkzeug 30 und kann in alternativen Ausführungsbeispielen auch ein weiteres Zerspanungswerkzeug oder mehrere weitere Zerspanungswerkzeuge umfassen. Die Zerspanungseinrichtung 19 umfasst ferner die Welle 40, an deren einer Stirnseite das Zerspanungswerkzeug 30 angeordnet und befestigt ist und ortsfeste Lagereinrichtung 54 für die Welle 40. Die Zerspanungseinrichtung 19 umfasst ferner eine Einrichtung 261 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen und die Verschiebeeinrichtung 290 für die Einrichtung 261.
Die Ausgestaltungen der Zerspanungseinrichtungen 18 und 19 sind ähnlich. Die einzigen Unterschiede bestehen zwischen den Einrichtungen 260 und 261 zur Beeinflussung mechanischer Schwingungen. Bei der Einrichtung 261 wird anstelle der dicken Metallscheibe 270 von Einrichtung 260 eine im Vergleich zu dem Zerspanungswerkzeug 30 vorzugsweise dünnere Metallscheibe 271 verwendet wird, die beispielsweise nur halb so dick wie das Zerspanungswerkzeug 30 ist. Ferner ist auf der Seite der Metallscheibe 271 ein Unwuchtelement 300 angeordnet, die der Seite gegenüberliegt, auf dem sich die Gleitfläche 280 befindet. Das Unwuchtelement 300 ist beispielsweise ein Metallwürfel oder ein Metallzylinder. Bevorzugt ist das Unwuchtelement 300 am äußeren Rand der Metallscheibe 271 angeordnet und befestigt, um eine möglichst große Unwucht an dem Zerspanungswerkzeug 30 zu erzielen, wenn die Metallscheibe 271 in Kontakt mit dem Zerspanungswerkzeug 30 gebracht wird (siehe 7b). Der mechanische Kontakt führt zu einer Verschiebung des Massenschwerpunkts der Kombination aus Einrichtung 261 und Zerspanungswerkzeug 30 in Bezug auf die Welle 40, so dass dadurch die Kombination und folglich auch das Zerspanungswerkzeug 30 verstärkt zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. In alternativen Ausführungsformen können auch zwei oder mehr Unwuchtelemente auf der Metallscheibe 271 angeordnet und befestigt sein.
Die Zerspanungseinrichtung 19 umfasst vorteilhafterweise ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1a einen Sensor zur Messung von Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs 30 und eine Steuerungseinrichtung zum Empfang der Messsignale des Sensors und zur Ansteuerung des Verstellmotors 291, um zum Beispiel über eine Regelung des Anpressdruckes der Metallscheibe 271 auf das Zerspanungswerkzeug 30 die Schwingungsbeeinflussung zu regulieren. Diese Komponenten sind aus Gründen der Vereinfachung in 7a und 7b nicht gezeigt.
Die 8 zeigt eine Ansicht auf eine Zerspanungseinrichtung 10a in Form einer Sägeeinrichtung in einer elften Ausführungsform, Teile der Werkstückbearbeitungsanlage 600 und einen Werkstückstapel 500. Im Gegensatz zur 5, bei der die Blickrichtung auf die Werkstückbearbeitungsanlage 600 entlang des Sägespalts 253 verläuft, ist die Blickrichtung bei 8 um 90° gedreht, so dass die Blickrichtung senkrecht zum Sägespalt 253 und zu einer Zerspanungslinie 425, die von links nach rechts verläuft (siehe 9), ist. 9 zeigt eine Ansicht von unten auf die Werkstückbearbeitungsanlage 600 und die Sägeeinrichtung 10a, so dass der Blick auf eine Unterseite 510 eines Werkstücks 501 des Werkstückstapels 500 fällt.
Der Werkstückstapel 500 liegt auf einem nicht gezeigten Maschinentisch auf und besteht in dem in 8 gezeigten Beispiel aus drei übereinandergestapelten plattenförmigen Werkstücken 501, 502, 503, die beispielsweise aus einem Holz oder einem Holzverbundstoff bestehen. Ein unten liegendes Werkstück 501 zeigt mit einer großflächigen Unterseite 510 zu der Sägeeinrichtung 10a.
Die Sägeeinrichtung 10a umfasst einen Vorritzsägewagen 191 und eine sogenannte Vorritzsäge 20a, die mit einer Einrichtung 470 zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen nach einem der Ausführungsbeispiele der 1 bis 7 ausgestattet ist und in dem Vorritzsägewagen 191 angeordnet ist. Die Vorritzsäge 20a umfasst ferner als Zerspanungswerkzeug ein Sägeblatt 30a nach einem der Ausführungsbeispiele der 1 bis 7 und eine Welle 40a nach einem der Ausführungsbeispiele der 1 bis 7. Das Sägeblatt 30a hat eine bestimmte Breite B31 im Ruhezustand, d.h. wenn das Sägeblatt 30a nicht rotiert (siehe 9). Eine Lagereinrichtung der Vorritzsäge 20a ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 8 nicht gezeigt und ist nach einem der Ausführungsbeispiele der 1 bis 7 ausgelegt. Die Vorritzsäge 20a umfasst eine nicht gezeigte Höheneinstelleinrichtung mittels der die Höhe des Sägeblatts 30a und damit eine Tiefe einer Vorritzspur in dem Werkstück 501 in Pfeilrichtung 460 eingestellt werden kann. Die Vorritzsäge 20a umfasst ferner eine Antriebseinrichtung für die Welle 40a, die das Sägeblatt 30a in Pfeilrichtung 450 derart rotieren lassen kann, dass sich an der Unterseite des Sägeblatts 30a augenblicklich befindliche Sägezähne in Vorschubrichtung 420 der Sägeeinrichtung 10a und an der Oberseite des Sägeblatts 30a augenblicklich befindliche Sägezähne entgegen der Vorschubrichtung 420 der Sägeeinrichtung 10a bewegen. Die Vorritzsäge 20a umfasst ferner bevorzugt einen Sensor 480, der dazu eingerichtet ist, die mechanischen Schwingungen des Sägeblatts 30a zu detektieren und insbesondere eine Größe der Amplitude der mechanischen Schwingungen zu messen. Der Sensor 30a ist bevorzugt ein berührungsloser Sensor wie beispielsweise ein Laserabstandsensor, um die Amplitude den mechanischen Schwingungen zu messen oder ein Mikrofon, um den Geräuschpegel des Sägeblatts 30a zu messen. Alternativ können auch mehrere Sensoren 30a zum Messen verschiedener Parameter wie beispielsweise einer Amplitude der mechanischen Schwingungen und des Geräuschpegels in der Sägeeinrichtung 10a angeordnet sein.
Die Sägeeinrichtung 10a umfasst ferner einen Hauptsägewagen 192 und eine sogenannte Hauptsäge 350, die in dem Hauptsägewagen 192 angeordnet ist, wobei der Hauptsägewagen 192 in Vorschubrichtung 420 gesehen hinter dem Vorritzsägewagen 191 platziert ist. Die Hauptsäge 350 umfasst ferner als Zerspanungswerkzeug ein Sägeblatt 360, das bevorzugt einen deutlich größeren beispielsweise doppelt so großen Durchmesser als das Sägeblatt 30a der Vorritzsäge 20a hat, und eine Welle 370. Das Sägeblatt 360 hat eine bestimmte Breite B41 im Ruhezustand, d.h. wenn das Sägeblatt 360 nicht rotiert (siehe 9). Die Breite B41 ist dabei so gewählt, dass die Breite B41 kleiner ist als die Breite B31 des Sägeblatts 30a und zwar bevorzugt mehrere Hundert Mikrometer, beispielsweise 0.2 mm. Eine Lagereinrichtung der Hauptsäge 350 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 8 nicht gezeigt. Die Hauptsäge 350 umfasst ebenfalls eine nicht gezeigte Höheneinstelleinrichtung mittels der die Höhe des Sägeblatts 360 an eine Dicke des Werkstückstapels 500 so angepasst werden kann, dass der Werkstückstapel 500 mittels des Sägeblatts 360 vollständig durchtrennt werden kann. Die Hauptsäge 350 umfasst ferner eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung für die Welle 370, die das Sägeblatt 360 in Pfeilrichtung 380 derart rotieren lassen kann, dass sich die an der Unterseite des Sägeblatts 360 augenblicklich befindliche Sägezähne entgegen der Vorschubrichtung 420 der Sägeeinrichtung 10a und an der Oberseite des Sägeblatts 360 augenblicklich befindliche Sägezähne in der Vorschubrichtung 420 der Sägeeinrichtung 10a bewegen.
Die Sägeeinrichtung 10a umfasst ferner eine Antriebsvorrichtung 400, um den Abstand zwischen dem Vorritzsägewagen 191 und dem Hauptsägewagen 192 in Pfeilrichtung 410 einstellen zu können. Der Vorritzsägewagen 191 verfügt über keinen eigenen Antrieb, mit dem er längs der Führungsschienen 210, 211 bewegt werden kann. Stattdessen ist der Vorritzsägewagen 191 mit dem Hauptsägewagen 192 mechanisch über die Antriebsvorrichtung 400 gekoppelt, wie dies beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 102009033649 A1 beschrieben ist und hier nicht weiter erläutert werden soll. Ferner ist denkbar, dass der Hauptsägewagen 192 und der Vorritzsägewagen 191 nicht mechanisch miteinander gekoppelt sind, sondern elektronisch über eine Ansteuerung ihrer separaten Antriebe. Denkbar ist auch, dass sowohl Vorritzsägewagen 191 als auch Hauptsägewagen 192 an jeweils eigenen Führungen horizontal bewegbar gelagert sind. Ferner ist eine Ausführungsform vorstellbar, bei welcher die Vorritzsäge 20a nicht an einem eigenen Wagen gehalten ist, sondern lediglich an einem trägerartigen Arm, der vom Hauptsägewagen 192 abragt.
In einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform ist der Abstand zwischen Hauptsäge 350 und Vorritzsäge 20a fest und nicht veränderbar, indem beispielsweise anstelle der Antriebsvorrichtung 400 beide Sägen in einem Gehäuse untergebracht sind oder eine starre Kupplung zwischen den Gehäusen der Hauptsäge 350 und der Vorritzsäge 20a vorgesehen ist.
Die Werkstückbearbeitungsanlage 600 umfasst eine Steuerungseinrichtung 490 zur Steuerung der Werkstückbearbeitungsanlage 600 beispielsweise in Form eines Computers oder Mikrocontrollers. Die Steuerungseinrichtung 490 ist bevorzugt insbesondere dazu eingerichtet, Messsignale des Sensors 480 zu empfangen und basierend auf den Messsignalen Steuerungsbefehle an die Einrichtung 470 zu senden, um damit die Einrichtung 470 derart zu regulieren, dass die mechanischen Schwingungen des Sägeblatts eine vordefinierte Amplitude erreichen. Beispielsweise könnten bei den Einrichtungen 90, 91, 180, 195 die Spannungspegel, die an den Aktoren 91, 96 angelegt werden, entsprechend erhöht oder erniedrigt werden. Bei den Einrichtungen 110, 115 könnten alternativ die Periodizität der Impulse des komprimierten Gases vergrößert oder verkleinert werden.
10 zeigt eine Aufsicht der Werkstückbearbeitungsanlage 600 in beispielhafter Form einer Plattenaufteilanlage. Alternativ könnte es sich bei der Werkstückbearbeitungsanlage 600 auch um eine CNC-Bearbeitungsmaschine oder um eine Formatkreissägeanlage handeln. Die Werktstückbearbeitungsanlage 600 umfasst einen Zuführtisch 650, der beispielsweise aus einer Vielzahl von Rollenbahnen (nicht dargestellt) besteht. Die Werktstückbearbeitungsanlage 600 umfasst ferner einen portalartigen Träger 640 und seitlich von dem Zuführtisch 650 angeordnete horizontale Träger 630, 631, auf denen quer der portalartige Träger 640 beweglich geführt ist. Der portalartige Träger 640 wird auch als Programmschieber bezeichnet. Der Programmschieber 640 umfasst beispielsweise Spannzangen 641, 642, 643, 644 zum Greifen und Einspannen des Werkstückstapels 500. Der Programmschieber 640 ist dazu eingerichtet, den Werkstückstapel 500 sowohl in einer Förderrichtung 505 als auch entgegen der Förderrichtung 505 zu bewegen. Der Programmschieber 640 und die Spannzangen 641 - 644 definieren insoweit eine Vorschubeinrichtung 645.
Die Werkstückbearbeitungsanlage 600 umfasst ferner einen Maschinentisch 610 und zwei Maschinenfüße 620, 621 zum Halten des Maschinentisches 610. Der Maschinentisch 610 schließt sich an den Zuführtisch 650 in der Förderrichtung 505 an, wobei dessen Oberseite bevorzugt in der gleichen Ebene wie der Zuführtisch 650 liegt. Die Werkstückbearbeitungsanlage 600 umfasst weiterhin einen Entnahmetisch 660, der sich wiederum an den Maschinentisch 610 anschließt und der in dem in 10 gezeigten Beispiel aus vier Elementen 661, 662, 663, 664 besteht, die verteilt und voneinander beabstandet entlang des Maschinentisches 610 angeordnet sind, so dass ein Maschinenbediener zwischen den Elementen an den Maschinentisch 610 herantreten kann.
Unterhalb des Maschinentisches 610 ist die Sägeeinrichtung 10a angeordnet, die die Vorritzsäge 20a und die Hauptsäge 350 umfasst. Das Sägeblatt 30a der Vorritzsäge 20a und das Sägeblatt 360 der Hauptsäge sind derart mittels der Wellen 40a, 370 drehbar gelagert, dass die Längsachsen der Wellen 40a, 370 parallel zur Förderrichtung 505 orientiert sind. Im Maschinentisch 610 ist ein sich quer zur Förderrichtung 505 erstreckender Sägeschlitz 253 (vgl. 5) vorhanden, durch den das Sägeblatt 360 der Hauptsäge 350 und das Sägeblatt 30a der Vorritzsäge 20a nach oben hindurchtreten und zum Bearbeiten des Werkstückstapels 500 in den Werkstückstapel 500 eintauchen können.
11 zeigt ein Verfahrensablaufdiagramm 700 in einer ersten Ausführungsform. Das Verfahrensablaufdiagramm 700 beschreibt schematisch ein Verfahren zum Aufteilen des Werkstückstapels 500 bzw. eines einzelnen Werkstücks 501, 502, 503 mittels einer Zerspanungseinrichtung nach einem der Ausführungsbeispiele gemäß der 1 - 9. Das Verfahren wird ab dem Zeitpunkt des Einschaltens der Zerspanungseinrichtung beschrieben, wobei das betreffende Kreissägeblatt die gleiche Rotationsrichtung wie das in 8 gezeigte Sägeblatt 30a der Vorritzsäge 20a hat.
In einem ersten Schritt 710 wird das einzelne Werkstück derart positioniert und eingeklemmt, dass das Werkstück entlang einer vorbestimmten Zerspanungslinie zersägt werden kann. In einem nächsten Schritt 720 oder gleichzeitig zum Schritt 710 wird die Schwingungsbeeinflussung an dem Kreissägeblatt aktiviert, so dass auf das mechanische Schwingungsverhalten des Kreissägeblatts aktiv Einfluss genommen werden kann. Dabei wird das Kreissägeblatt verstärkt zu mechanischen Schwingungen quer zur Vorschubrichtung der Sägeeinrichtung angeregt, so dass im nächsten Schritt eine Vorritzspur mit einer Breite erzeugt werden kann, die größer ist als ohne Schwingungsbeeinflussung. Im nächsten Schritt 730 wird das Kreissägeblatt in Vorschubrichtung in Bewegung gesetzt und die Vorritzspur in dem Werkstück erzeugt. Nachdem die vordefinierte Vorritzspur im Werkstück angelegt wurde, wird die Schwingungsbeeinflussung des Kreissägeblatts in einem weitere Schritt 740 beendet, so dass das rotierende Kreissägeblatt nur noch die üblichen mechanischen Schwingungen, die bei jedem eingespannten und rotierendem Kreisssägeblatt vorhanden sind, ausführt. Anschließend oder gleichzeitig wird die Sägeeinrichtung mit dem Kreissägeblatt in einem weiteren Schritt 750 seitlich des Werkstücks an den Anfang der Vorritzspur zurücktransportiert. Nun wird in einem nächsten Schritt 760 das Kreissägeblatt in der Höhe so positioniert, dass das Kreissägeblatt das Werkstück komplett durchtrennen kann, die Sägeeinrichtung wird wieder in Vorschubrichtung in Bewegung gesetzt und das Werkstück wird durchtrennt bzw. durchgesägt. In einem weiteren Schritt 770 wird geprüft, ob das Werkstück gemäß einem vordefinierten Aufteilungsplan noch weiter aufzuteilen ist. Wenn dies so ist, dann wird das Verfahren mit dem Schritt 710 fortgeführt. Im anderen Fall endet das beschriebene Verfahren.
12 zeigt ein weiteres Verfahrensablaufdiagramm 701 in einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens. Das Verfahrensablaufdiagramm 701 beschreibt schematisch ein Verfahren zum Aufteilen des Werkstückstapels 500 bzw. eines einzelnen Werkstücks 501, 502, 503 mittels zweier Sägeblätter, wobei die Sägeblätter bevorzugt identisch sind, also insbesondere gleiche Durchmesser und Zerspanungsbreiten in einem Zustand ohne aktive Beeinflussung der mechanischen Schwingungen haben. Bei den Sägen und Sägeblättern handelt es sich beispielsweise um eine der Ausführungsbeispiele gemäß der 1 - 9. Das Verfahren wird ab dem Zeitpunkt des Einschaltens der Sägeeinrichtung und im Folgenden für ein einzelnes Werkstück beschrieben. Die vorauseilende Säge ist mit einer entsprechenden Höhe positioniert und dreht sich mit einer Drehrichtung gemäß der Vorritzsäge 20a von 8 und die nacheilende Säge ist ebenfalls mit einer entsprechenden Höhe positioniert und dreht sich mit einer entgegengesetzten Drehrichtung gemäß der Hauptsäge 350 von 8.
In dem ersten Schritt 710 wird das einzelne Werkstück wie oben beschrieben positioniert und eingeklemmt. In dem nächsten Schritt 720 oder gleichzeitig zum Schritt 710 wird die Schwingungsbeeinflussung an der vorauseilenden Säge gestartet, so dass auf das mechanische Schwingungsverhalten des Sägeblatts der vorauseilenden Säge aktiv Einfluss genommen werden kann. Dabei wird das Sägeblatt der vorauseilenden Säge verstärkt zu mechanischen Schwingungen quer zur Vorschubrichtung der Säge angeregt. In den nächsten Schritten 730 und 760 wird etwas zeitlich versetzt die Vorritzspur in dem Werkstück mittels der vorauseilenden Säge erzeugt und das Werkstück mittels der nacheilenden Säge durchtrennt. Nachdem die Sägeeinrichtung am Ende des Werkstücks angelangt ist, wird die Schwingungsbeeinflussung an der vorauseilenden Säge in einem weiteren Schritt 740 beendet, so dass das sich bewegende Sägeblatt der vorauseilenden Säge nur noch die üblichen mechanischen Schwingungen, die bei jedem eingespannten Sägeblatt vorhanden sind, ausführt. In dem weiteren Schritt 770 wird geprüft, ob das Werkstück gemäß einem vordefinierten Aufteilungsplan noch weiter aufzuteilen ist. Wenn dies so ist, dann wird das Verfahren mit einem Schritt 711 fortgeführt. Im anderen Fall endet das beschriebene Verfahren.
In dem Schritt 711 wird analog zu Schritt 710 das Werkstück gemäß Aufteilungsplan positioniert und eingeklemmt. In einem weiteren Schritt 721 tauschen nun die beiden Sägen ihre Rollen und die ehemals nacheilende Säge wird zur vorauseilenden Säge und die ehemals vorauseilende Säge wird zur nacheilenden Säge. Entsprechend werden an beiden Sägen die Höhen der Sägeblätter gegeneinander ausgetauscht und die Schwingungsbeeinflussung an der neuen vorauseilenden Säge gestartet. In nächsten Schritten 731 und 761 wird etwas zeitlich versetzt die Vorritzspur in dem Werkstück mittels der neuen vorauseilenden Säge erzeugt und das Werkstück mittels der neuen nacheilenden Säge durchtrennt. Nachdem die Sägeeinrichtung am anderen Ende des Werkstücks angelangt ist, wird die Schwingungsbeeinflussung an der vorauseilenden Säge in einem weiteren Schritt 741 beendet, so dass das sich bewegende Sägeblatt der vorauseilenden Säge nur noch die üblichen mechanischen Schwingungen, die bei jedem eingespannten Sägeblatt vorhanden sind, ausführt. In dem weiteren Schritt 771 wird geprüft, ob das Werkstück gemäß dem vordefinierten Aufteilungsplan noch weiter aufzuteilen ist. Wenn dies so ist, dann wird das Verfahren mit dem Schritt 710 fortgeführt. Im anderen Fall endet das beschriebene Verfahren.
13 zeigt schematisch ein Verfahrensablaufdiagramm 702 in einer dritten Ausführungsform. Das Verfahrensablaufdiagramm 702 beschreibt schematisch ein Verfahren zum Aufteilen des Werkstückstapels 500 bzw. eines einzelnen Werkstücks 501, 502, 503 mittels einer Sägeeinrichtung, wie eine solche beispielsweise in den 8 und 9 gezeigt ist. Das Verfahren wird ab dem Zeitpunkt des Einschaltens der Sägeeinrichtung und im Folgenden für einen Werkstückstapel beschrieben. Die Vorritzsäge ist mit einer der Vorritzsäge 20a von 8 entsprechenden Höhe positioniert und dreht sich mit einer Drehrichtung gemäß der Vorritzsäge 20a von 8 und die Hauptsäge ist ebenfalls mit einer der Hauptsäge 350 von 8 entsprechenden Höhe positioniert und dreht sich mit einer entgegengesetzten Drehrichtung gemäß der Hauptsäge 350 von 8. Das Verfahren beginnt ohne eine Schwingungsbeeinflussung bei einer der beiden Sägen 20a, 350. Das Sägeblatt der Vorritzsäge 20a kann als Vorritzsägeblatt oder als sogenanntes Postforming-Sägeblatt ausgelegt sein, wobei das Postforming-Sägeblatt einen größeren Durchmesser als ein gewöhnliches Vorritzsägeblatt hat.
In dem ersten Schritt 710 wird der Werkstückstapel über dem Sägespalt 253 positioniert und eingeklemmt. In folgenden Schritten 732 und 762 wird die Unterseite 510 des untersten Werkstücks des Werkstückstapels 500 bis auf einen Kantenbereich 515 in der Vorschubrichtung 420 der Vorritzsäge 20a vorgeritzt (Schritt 732), wie dies in 13a1 schematisch dargestellt ist. Dabei entsteht eine erste Vorritzspur 551. Mittels der Hauptsäge 350, die sich ebenfalls in der Vorschubrichtung 420 bewegt, wird der Werkstückstapel 500 vollständig durchtrennt (Schritt 762). Sobald die Vorritzsäge 20a eine Schmalseite 515 bzw. Kante 515 des Werkstückstapels 500 erreicht hat und die Vorschubbewegung 420 der Vorritzsäge 20a beendet wird, um für ein sogenanntes Postforming auch die Schmalseiten der Werkstücke des Werkstückstapels 500 vorzuritzen, wird in dem weiteren Schritt 720 die Schwingungsbeeinflussung bei der Vorritzsäge 20a eingeschaltet (siehe 13a2, die aktive Schwingungsbeeinflussung ist durch ein auf dem Sägeblatt dargestelltes Zeichen einer Sinusschwingung angedeutet). Gleichzeitig verfährt die Hauptsäge 350 verlangsamt weiter in der Vorschubrichtung 420 und bewegt sich damit auf die Vorritzsäge 20a zu (Schritt 762). In einem nachfolgenden Schritt 733 startet die Vorritzsäge 20a mit einer vertikalen nach oben gerichteten Vorschubrichtung 421a und ritzt die Schmalseiten der Werkstücke mit einer zweiten Vorritzspur 553 in Verlängerung der ersten Vorritzspur 551 mit einer um beispielsweise 0.02 mm größeren Breite als bei der ersten Vorritzspur 551 vor (siehe 13a3). Gleichzeitig verfährt die Hauptsäge 350 verlangsamt weiter in der Vorschubrichtung 420 und bewegt sich damit noch weiter auf die Vorritzsäge 20a zu (Schritt 762). Sobald die Vorritzsäge 20a aus der Oberseite des obersten Werkstücks vollständig austritt, wird in dem weiteren Schritt 740 die Schwingungsbeeinflussung der Vorritzsäge 20a beendet. Gleichzeitig verfährt die Hauptsäge 350 verlangsamt weiter in der Vorschubrichtung 420 und auch die Vorritzsäge verfährt wieder in der horizontalen Vorschubrichtung 420 (Schritt 762) . In dem weiteren Schritt 770 wird geprüft, ob das Werkstück gemäß einem vordefinierten Aufteilungsplan noch weiter aufzuteilen ist. Wenn dies so ist, dann wird das Verfahren mit einem Schritt 775 fortgeführt. Im anderen Fall endet das beschriebene Verfahren. Im Schritt 775 wird die Sägeeinrichtung mit der Vorritzsäge und der Hauptsäge zurück in die Ursprungsposition an den Beginn der Zerspanungslinie verfahren. Nach dem Schritt 775 folgt dann wieder der Schritt 710.
In einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel zu den 13 und 13a1 - 13a3 wird das Vorritzen der Kante 515 des Werkstückstapels 500 durch eine zusätzliche sogenannte vertikale Vorritzsäge, die während des Vorritzens aktiv zu Schwingungen angeregt wird, durchgeführt. In diesem Fall wird die Vorritzsäge 20a als sogenannte horizontale Vorritzsäge nur für das Vorritzen der Unterseite 510 des Werkstückstapels 500 eingesetzt, wobei die Vorritzsäge 20a bei dieser Konstellation nicht zu aktiven Schwingungen angeregt wird.
14 zeigt schematisch ein Verfahrensablaufdiagramm 703 in einer vierten Ausführungsform. Das Verfahrensablaufdiagramm 703 beschreibt schematisch ein Verfahren zum Aufteilen eines Werkstücks 503b (siehe 14a1) mittels einer Sägeeinrichtung, wie eine solche beispielsweise in den 8 und 9 gezeigt ist. Das Verfahren wird ab dem Zeitpunkt des Einschaltens der Sägeeinrichtung beschrieben. Die Vorritzsäge 20a ist mit einer der Vorritzsäge 20a von 8 entsprechenden Höhe positioniert und dreht sich mit einer Drehrichtung gemäß der Vorritzsäge 20a von 8 und die Hauptsäge 350 ist ebenfalls mit einer der Hauptsäge 350 von 8 entsprechenden Höhe positioniert und dreht sich mit einer entgegengesetzten Drehrichtung gemäß der Hauptsäge 350 von 8. Das Verfahren zum Aufteilen des Werkstücks 503b beginnt ohne eine Schwingungsbeeinflussung bei einer der beiden Sägen 20a, 350.
In dem ersten Schritt 710a wird das Werkstück 503b, das im Ausführungsbeispiel an der rechten Seite (in Vorschubrichtung 420 der Vorritzsäge 20a an der hinteren Kante) eine abgerundete Kante umfasst, über dem Sägespalt 253 positioniert und eingeklemmt. In dem folgenden Schritt 732 wird eine Unterseite 510b des Werkstücks 503b bis auf einen Kantenbereich 555b mittels der Vorritzsäge 20a, die in der Vorschubrichtung der Vorschubrichtung 420 bewegt wird, vorgeritzt (Schritt 732), wie dies in 14a1 schematisch dargestellt ist. Dabei entsteht eine erste Vorritzspur 551b1. Mittels der nachfolgenden Hauptsäge 350, die ebenfalls in der Vorschubrichtung 420 und innerhalb der ersten Vorritzspur 551b1 bewegt wird, wird das Werkstück 503b an der jeweiligen Position der Hauptsäge 350 vollständig durchtrennt (Schritt 762).
Sobald die Vorritzsäge 20a einen Kantenbereich 555b, der beispielsweise eine Länge von 20 cm, bevorzugt eine Länge von 10 cm und noch weiter bevorzugt eine Länge von 5 cm hat, und durch die Austrittsposition des rotierenden Vorritzsägeblattes 20a und die abgerundete Kante des Werkstücks 503b definiert ist, erreicht, wird die Schwingungsbeeinflussung in einem Schritt 720b bei der Vorritzsäge 20a eingeschaltet (angedeutet durch das Zeichen einer Sinusschwingung auf dem Sägeblatt der Vorritzsäge 20a), so dass eine zweite Vorritzspur 551b2 in Verlängerung der ersten Vorritzspur 551b1 mit einer um beispielsweise 0.02 mm größeren Breite als bei der ersten Vorritzspur 551b1 entsteht. Die Größe des Kantenbereiches 555b hängt u.a. vom Durchmesser des Vorritzsägeblattes und/oder von der Dicke des Werkstücks 503b ab. Je größer der Durchmesser des Vorritzsägeblattes und/oder die Dicke des Werkstücks 503b ist, desto größer kann der Kantenbereich 555b gewählt werden. Die Vorritzsäge 20a wird während der aktiven Schwingungsbeeinflussung weiterhin in Vorschubrichtung 420 fortbewegt, dies kann auch bevorzugt mit einer um beispielsweise 50 % verringerten Vorschubgeschwindigkeit geschehen. Gleichzeitig verfährt die Hauptsäge 350 weiter in der Vorschubrichtung 420, um das Werkstück 500b weiter zu durchtrennen (Schritt 762).
Sobald beispielsweise der Mittelpunkt des Sägeblattes der Vorritzsäge 20a auf der Höhe der abgerundeten Kante des Werkstücks 503b ist, wird nun in einem Schritt 740 die Schwingungsbeeinflussung wieder deaktiviert und die Vorritzsäge 20a wird neben der Bewegung in der horizontalen Vorschubrichtung 420 zusätzlich vertikal nach oben bewegt, so dass als Vektorsumme eine schräg nach oben geneigte Vorwärtsbewegung 421b entsteht, wie dies in 14a3 beispielhaft gezeigt ist. Diese Art des Vorritzens wird ebenfalls als Postforming bezeichnet, wobei nun durch das breitere Vorritzen an der Unterseite des Werkstücks 503b die senkrecht aus dem Werkstück 503b austretenden Sägezähne der Vorritzsäge 20a keine Kantenausbrüche verursachen können. Gleichzeitig verfährt die Hauptsäge 350 weiter in der Vorschubrichtung 420, um das Werkstück 500b weiter zu durchtrennen (Schritt 762). Der Zeitpunkt und der Ort, ab dem die Vorritzsäge 20a in die schräge Aufwärtsbewegung übergeht, werden beispielsweise so gewählt, dass die Sägezähne des Sägeblatts der Vorritzsäge 20a so eben gerade an der Oberkante des Werkstücks 503b auf die flache Oberseite des Werkstücks 503b treffen.
In dem weiteren Schritt 770 wird geprüft, ob das Werkstück 503b gemäß einem vordefinierten Aufteilungsplan noch weiter aufzuteilen ist. Wenn dies so ist, dann wird das Verfahren mit einem Schritt 775 fortgeführt. Im anderen Fall endet das beschriebene Verfahren. Im Schritt 775 wird die Sägeeinrichtung mit der Vorritzsäge und der Hauptsäge zurück in die Ursprungsposition an den Beginn der Zerspanungslinie verfahren. Nach dem Schritt 775 folgt dann wieder der Schritt 710.
Das Verfahren gemäß dem Verfahrensablaufdiagramm 703 von 14 kann an beliebiger Stelle entlang einer Aufteillinie einer Plattenaufteilanlage durchgeführt werden. Bevorzugt wird das Postforming-Verfahren durchgeführt, wenn das Werkstück bzw. der Werkstückstapel mit der betreffenden Schmalseite bzw. Kante an einem Winkellineal anliegt. Ein solches Winkellineal befindet sich in der Regel in der Vorschubrichtung 420 am hinteren Ende der Aufteillinie.
15 zeigt ein weiteres Verfahrensablaufdiagramm 704 in einer fünften Ausführungsform. Das Verfahrensablaufdiagramm 704 beschreibt schematisch ein Verfahren zum Aufteilen des Werkstückstapels 500 bzw. eines einzelnen Werkstücks 501, 502, 503 mittels einer Sägeeinrichtung, wobei eine Schwingungsbeeinflussung zur Geräuschpegeldämpfung der verwendeten Säge bzw. der verwendeten Sägen im Leerlauf einer Sägeeinrichtung zwischen zwei Aufteilungsvorgängen und/oder auch während des jeweiligen Aufteilungsvorgangs durchgeführt wird. Das Verfahren wird ab dem Zeitpunkt des Einschaltens der Sägeeinrichtung und im Folgenden für ein einzelnes Werkstück beschrieben. Die Sägeeinrichtung entspricht vorzugsweise einer der in den 1-10 beschriebenen Sägeeinrichtungen.
In dem ersten Schritt 710 wird das Werkstück über dem Sägespalt 253 positioniert und eingeklemmt. In den folgenden Schritten 730 und 760 wird die Unterseite 510 des Werkstücks mit einem Sägeblatt vorgeritzt und das Werkstück nachfolgend mit dem gleichen Sägeblatt oder einem Sägeblatt einer weiteren Säge durchtrennt. In dem nächsten Schritt 710 wird die Schwingungsbeeinflussung des Sägeblatts oder beider Sägeblätter eingeschaltet. In einem nächsten Schritt 780 wird ein Geräuschpegel des Sägeblatts bzw. der Sägeblätter gemessen und ausgewertet. Bei einem weiteren Schritt 790 wird überprüft, ob ein bestimmter Geräuschpegel von dem Sägeblatt bzw. den Sägeblättern eingehalten wird. Sollte dies der Fall sein, so geht es weiter mit dem Schritt 770. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird in einem nächsten Schritt 800 die Schwingungsbeeinflussung nachreguliert, so dass möglichst der erforderliche Geräuschpegel eingehalten wird, in dem aktiv Einfluss auf die Frequenz und/oder die Amplitude der mechanischen Schwingungen des Sägeblatts bzw. der Sägeblätter genommen wird. Der dem Schritt 800 folgende Schritt wäre bevorzugt wieder der Schritt 780. In dem weiteren Schritt 770 wird geprüft, ob das Werkstück gemäß einem vordefinierten Aufteilungsplan noch weiter aufzuteilen ist. Wenn dies so ist, dann wird das Verfahren mit dem Schritt 740 fortgeführt. Im anderen Fall endet das beschriebene Verfahren. In dem weiteren Schritt 740 wird die Schwingungsbeeinflussung beendet. Ein dem Schritt 740 nachfolgender Schritt wäre bevorzugt wieder der Schritt 710.
Bezugszeichenliste

10-19,10a: Zerspanungseinrichtungen in verschiedenen Ausführungsformen
20a: Vorritzsäge
30,31: Zerspanungswerkzeuge in verschiedenen Ausführungsformen
30a: Sägeblatt der Vorritzsäge 20a
40-44: Welle in verschiedenen Ausführungsformen
40a: Welle der Vorritzsäge 20a
45,45a,47: Abschnittsbereich der Wellen 40, 41, 42
46,46a,48: umlaufende Vertiefungen der Wellen 40, 41
50-55: Lagereinrichtungen in verschiedenen Ausführungsformen
60-63: ortsfeste Komponente(n) der Lagereinrichtungen 50-55
65,65a,66,66a: Vertiefungen der ortsfesten Komponenten 60-63
69: Kraftvektor
70-72: bewegliche Komponente(n) der Lagereinrichtung 50-55
80: Drehachse der Sägeblätter 30, 31
90,95: Einrichtungen zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen in einer ersten Ausführungsform
91,96: Aktoren
92,97: ortsfeste Halterungen
100: Schwingungen der Lagereinrichtung 50
101: Schwingungen der Wellen 40-44
102: Schwingungen der Sägeblätter 30, 31
110,115: Einrichtungen zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen in einer zweiten Ausführungsform
111,112: Düsen
120,121: Ventile
130-133: Druckleitungen
135: Rückstelleinrichtung
136,137: unbewegliche Komponenten
138: Feder
139: kugelförmige bewegliche Komponente
139a: Vertiefung einer Stirnseite der Welle 43
139a: Vertiefung einer Fläche der beweglichen Komponente 137
140: Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen in einer dritten Ausführungsform
141: Magnet
150: Pfeil
180,185: Einrichtungen zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen in einer vierten Ausführungsform
181,186: ortsfeste Halterungen
182,187: Gleitschichten
190: Sägewagen
191: Vorritzsägewagen
192: Hauptsägewagen
195: Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen in einer fünften Ausführungsform
200: Führungseinrichtung
201,202: Führungseinheiten
205,206: Schwingungserreger
208: Rahmenwerk der Werkstückbearbeitungsanlage 600
210,211: Führungswellen
220: Antriebsschiene einer Antriebsvorrichtung
230: Antriebsrad der Antriebsvorrichtung
250: Auflageeinrichtung
251,252: Teilflächen der Auflageeinrichtung 250
253: Sägespalt
260, 261: Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen in einer sechsten und siebten Ausführungsform
270, 271: Metallscheibe in verschiedenen Ausführungsformen
280: Gleitschicht
290: Deaktivierungseinheit
291: Verstellmotor
292: Kolben
300: Unwuchtelement
350: Hauptsäge
360: Sägeblatt der Hauptsäge 350
370: Welle der Hauptsäge 350
380: Drehrichtung der Hauptsäge 350
390: Richtung der Höhenverstellung des Sägeblatts 360
400: Antriebsvorrichtung
410: Verstellrichtung der Antriebsvorrichtung 400
420: Vorschubrichtung der Sägeeinrichtung 10a
421a, 421b: Spezielle Vorschubrichtungen der Vorritzsäge
450: Drehrichtung des Sägeblatts 30a
460: Richtung der Höhenverstellung des Sägeblatts 30a
470: Einrichtung zum Beeinflussen mechanischer Schwingungen
480: Sensor
490: Steuerungseinrichtung
500: Werkstückstapel
501-503, 503b: Werkstücke
505: Förderrichtung des Werkstückstapels 500
510: Unterseite des Werkstücks 501
510b: Unterseite des Werkstücks 503b
515: Kante/Schmalseite des Werkstückstapels
515b: Kante/Schmalseite des Werkstücks 503b
551, 551b1, 551b2: Vorritzspuren
600: Werkstückbearbeitungsanlage
610: Maschinentisch
620, 621: Maschinenfüße des Maschinentisches 610
630, 631: horizontale Träger
640: portalartiger Träger
641-644: Spannzangen
645: Vorschubeinrichtung
650: Zuführtisch
660: Entnahmetisch
661-664: Elemente des Entnahmetisches 660
700-703: Verfahrensablaufdiagramme in verschiedenen Ausführungsformen
710,711: Positionieren des Werkstücks
720,721: Starten der Schwingungsbeeinflussung
730-733: Vorritzen des Werkstücks
740,741: Beenden der Schwingungsbeeinflussung
750: Rücktransportieren der Säge
760,761,762: Durchtrennen des Werkstücks
770,771: Überprüfen, ob eine weitere Aufteilung des Werkstücks erfolgen soll
775: Zurückfahren der Sägeeinrichtung
780: Messen eines Geräuschpegels
790: Überprüfen, ob ein vordefinierter Geräuschpegel eingehalten wird
800: Nachregulieren der aktiven Schwingungsbeeinflussung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2458330 A1 [0004]
DE 102009033649 A1 [0096]

Claims

Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 195, 200, 260, 261, 470) zum Beeinflussen von mechanischen Schwingungen eines Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 195, 200, 260, 261, 470) dazu eingerichtet ist, mechanische Schwingungen während eines bestimmten Betriebszustandes des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) zeitweise zu beeinflussen oder zu induzieren.
Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 195, 200, 470) nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 195, 200, 470) mindestens einen Impulsgeber (91, 96, 111, 112, 141, 205, 206) umfasst, der dazu eingerichtet ist, durch die Übertragung von Impulsen auf das Zerspanungswerkzeug (30, 31, 30a) das Zerspanungswerkzeug (30, 31, 30a) zu mechanischen Schwingungen anzuregen.
Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 200, 470) nach Anspruch 2, wobei der Impulsgeber (91, 96, 111, 112, 141) mindestens eine der folgenden Komponenten umfasst: - einen Aktor (91, 96), der durch mechanischen Kontakt einen Impuls auf das Zerspanungswerkzeug (30, 30a) überträgt, - einen Lautsprecher (205, 206), der durch Schallwellen einen Impuls auf das Zerspanungswerkzeug (30, 30a) überträgt, - eine Düse (111, 112), die durch Ausströmen eines komprimierten Gases einen Impuls auf das Zerspanungswerkzeug (30, 30a) überträgt, - einen Magneten (141), der durch elektromagnetische Wechselwirkung einen Impuls auf das Zerspanungswerkzeug (31, 30a) überträgt.
Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 200, 260, 261, 470) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 200, 260, 261, 470) als Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen mechanischer Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) ausgestattet ist.
Einrichtung (261) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einrichtung (261) mindestens ein Unwuchtelement (300) umfasst, das dazu eingerichtet ist, eine Verschiebung des Schwerpunkt des Zerspanungswerkzeugs (30) in Bezug auf eine Welle (40) des Zerspanungswerkzeugs (30) zu bewirken.
Zerspanungswerkzeug (31, 30a) zum Zerspanen mindestens eines Werkstücks (501, 502, 503) umfassend: - einen ersten geometrischen Abschnitt in Form eines Zylindermantels, auf dem Zerspanungsmittel (170) angeordnet sind, und - zwei geometrische Abschnitte in Form von Zylinderstirnflächen, die orthogonal zu dem ersten Abschnitt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (31, 30a) ferner Bereiche (160) umfasst, die auf den zwei geometrischen Abschnitten periodisch entlang eines Randes zum ersten geometrischen Abschnitt für ein Zusammenwirken mit einer Einrichtung (110, 115, 140) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4 angeordnet sind.
Zerspanungswerkzeug (31, 30a) nach Anspruch 6, wobei die Bereiche (160) durchgehende Öffnungen oder elektrische Isolatoren umfassen.
Zerspanungseinrichtung (10, 11, ..., 19, 10a) zum Zerspanen mindestens eines Werkstücks (501, 502, 503) umfassend mindestens ein Zerspanungswerkzeug (30, 30a, 31), insbesondere nach einem der Ansprüche 6 oder 7, und eine Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 205, 206, 260, 261, 470) insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 205, 206, 260, 261, 470) dazu eingerichtet ist, mechanische Schwingungen während eines bestimmten Betriebszustandes des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a), insbesondere einem Sägeblatt, zeitweise zu beeinflussen oder zu induzieren.
Zerspanungseinrichtung (10 .. 19, 10a) nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung (90, 95, 110, 115, 140, 180, 185, 205, 206, 260, 261, 470) an einer der folgenden Stellen innerhalb der Zerspanungseinrichtung (10, 11, ..., 19, 10a) angeordnet ist: - an einer Lagerung (50, 51) des Zerspanungswerkzeugs (30, 30a), - seitlich des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) zwischen Zerspanungsmitteln (170) des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) und einer Welle (41, 42) des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a), - an der Welle (40, 41) des Zerspanungswerkzeugs (30, 30a), - an einer Lagerung (200, 201, 202) der Zerspanungseinrichtung (17), mit der die Zerspanungseinrichtung (17) entlang einer definierten Zerspanungslinie (425) geführt wird.
Zerspanungseinrichtung (13, 10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 oder 9, wobei die Zerspanungseinrichtung (13) eine Rückstelleinrichtung (135) umfasst, die dazu eingerichtet ist, mit Hilfe der Einrichtung (110, 115) zur Beeinflussung mechanischer Schwingungen bewirkten Verschiebungen des Zerspanungswerkzeugs (30, 31) aus einer Ruhelage entgegen zu wirken.
Zerspanungseinrichtung (10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei die Zerspanungseinrichtung (10a) eine Sägeeinrichtung ist, wobei das Zerspanungswerkzeug (30a) ein Sägeblatt ist, wobei die Sägeeinrichtung ferner ein weiteres Sägeblatt (360) zur Zerspanung des Werkstücks (501, 502, 503) umfasst, wobei das Sägeblatt und das weitere Sägeblatt (360) entlang einer definierten Zerspanungslinie (425) verfahrbar sind, wobei die Sägeeinrichtung (10a) derart eingerichtet ist, dass zumindest in einer Vorschubrichtung (420) entlang der definierten Zerspanungslinie (425) ein Sägeblatt aus einer Gruppe des Sägeblatts (30a) und des weiteren Sägeblatts (360) eine vorauseilendes Sägeblatt ist und zum Vorritzen von mindestens einer Oberfläche (510) des Werkstücks (501) eingerichtet ist und ein weiteres Sägeblatt aus der Gruppe des Sägeblatts (30a) und des weiteren Sägeblatts (360) ein nacheilendes Sägeblatt ist und zum Durchtrennen des Werkstücks (501, 502, 503) in einem Bereich der vorgeritzten Oberfläche (510) eingerichtet ist, und wobei die Einrichtung (470) an dem vorauseilenden Sägeblatt derart angeordnet und eingerichtet ist, eine Breite einer von dem vorauseilenden Sägeblatt erzeugten Vorritzspur (550) zu variieren.
Zerspanungseinrichtung (10a) nach dem vorangehenden Anspruch 11, wobei das Sägeblatt (30a) und das weitere Sägeblatt (360) dazu eingerichtet sind, jeweils ohne Beeinflussung der mechanischen Schwingungen ein quer zur Zerspannungslinie (425) gleiches Zerspannungsverhalten aufzuzeigen, wobei die Einrichtung (470) ferner dazu eingerichtet ist, abwechselnd mechanische Schwingungen an dem Sägeblatt (30a) oder dem weiteren Sägeblatt (360) zeitweise zu beeinflussen oder zu induzieren und wobei die Sägeeinrichtung (10a) dazu eingerichtet ist, in entgegengesetzten Richtungen der Zerspanungslinie (425) die Oberfläche des Werkstücks (510) vorzuritzen und das Werkstück (501, 502, 503) durchzutrennen.
Werkstückbearbeitungsanlage (600) umfassend eine Zerspanungseinrichtung (10a) nach einem der Ansprüche 8-12.
Verfahren (700, 701, 702, 703) zum Zerspanen mindestens eines Werkstücks (501, 502, 503) mittels eines Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt im Betrieb des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) mechanische Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) zweitweise erzeugt, gedämpft und/oder verstärkt werden.
Verfahren (700, 701, 702, 703) nach dem vorangehenden Anspruch 14, wobei mechanische Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) bevorzugt in einem definierten Frequenzbereich bei einer Eigenfrequenz des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) oder bei einer Eigenfrequenz eines Systems, in dem das Zerspanungswerkzeug (30, 31, 30a) integral angeordnet ist, beeinflusst werden.
Verfahren (702) nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 oder 15, wobei ein Grad der Beeinflussung von mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) abhängig von einem oder mehreren der nachfolgenden Parameter ausgewählt wird: - einem Material des Werkstücks (501, 502, 503), - einer Vorschubgeschwindigkeit des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a), - einer Relativgeschwindigkeit zwischen Zerspanungsmitteln (170) des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) und dem Werkstück (501, 502, 503), - einer geometrischen Form des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a), - einem Material des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) und/oder - einem Betriebszustand des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) .
Verfahren (700, 701, 702, 703) nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 16, wobei das Zerspanungswerkzeug (30, 31, 30a) ein Sägeblatt ist und wobei mechanische Schwingungen des Sägeblatts (30, 31, 30a) derart verändert oder induziert werden, dass darüber eine Breite einer Vorritzspur (550) des Sägeblatts (30, 31, 30a) eingestellt wird.
Verfahren (702) nach dem vorangehenden Anspruch 17, wobei das Verfahren (702) ferner umfasst: - Einbringen (732) einer ersten Vorritzspur (551, 551b1) in einen ersten Oberflächenbereich (510, 510b) des Werkstücks (501, 503b), und - Einbringen (733) einer zweiten Vorritzspur (552, 551b2) in einen zweiten Oberflächenbereich (515, 515b) des Werkstücks (501, 503b), insbesondere in Verlängerung zu der ersten Vorritzspur (551, 551b1), mittels Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Sägeblatts (20a), wobei bevorzugt die zweite Vorritzspur (552, 551b2) mit einer größeren Breite, insbesondere in einem Bereich von 0,01 mm bis 0,1 mm verbreitert, gegenüber der ersten Vorritzspur (551, 551b1) infolge der Beeinflussung des Schwingungsverhaltens erzeugt wird.
Verfahren (703) nach Anspruch 18, wobei der zweite Oberflächenbereich (515b) ein vordefinierter Kantenbereich (555b) einer Unterseite des Werkstücks (503b) ist, wobei die erste Vorritzspur (551b1) und die zweite Vorritzspur (551b2) mit einer ersten Vorschubrichtung (420) des Sägeblatts (20a) parallel zur Unterseite des Werkstücks (503b) erzeugt werden und wobei das Verfahren (703) ferner die Schritte umfasst: - Einbringen (733) einer dritten Vorritzspur (551b3) in eine Schmalseite (515b) des Werkstücks (503b), insbesondere in Verlängerung zu der zweiten Vorritzspur (551b1) mit einer zur Oberseite des Werkstücks (503b) gerichteten zweiten Vorschubrichtung (421b) des Sägeblatts (20a), wobei der Winkel zwischen der ersten Vorschubrichtung (420) und der zweiten Vorschubrichtung (421b) größer 0° und kleiner 90° ist.
Verfahren (700, 701, 702, 703, 704) nach einem der vorangehenden Ansprüche 14 bis 19, wobei die mechanischen Schwingungen des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) derart beeinflusst werden, dass darüber ein Geräuschpegel des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) eingestellt wird.
Verfahren (704) nach dem vorangehenden Anspruch 20, wobei der Geräuschpegel des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) während eines Leerlaufs des Zerspanungswerkzeugs (30, 31, 30a) zwischen zwei Zerspanungsvorgängen oder während eines Zerspanungsvorgangs beim Zerspanen des Werkstücks (501, 502, 503) eingestellt wird.