DE102017129237A1

DE102017129237A1 - Method and device for cutting a workpiece

Info

Publication number: DE102017129237A1
Application number: DE102017129237.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Flehmig; Thorsten Böger
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks, insbesondere einer Platine oder eines zu beschneidenden Bauteils, umfassend die Schritte: Einlegen des zu schneidenden Werkstücks in eine Schneidvorrichtung, wobei die Schneidvorrichtung eine erste Werkzeughälfte mit mindestens einem Werkstückhalter und mit mindestens einem ersten Schneidmittel und eine zweite Werkzeughälfte mit mindestens einer Anlagefläche und mit mindestens einem zweiten Schneidmittel aufweist, Klemmen des Werkstücks mittels des Werkstückhalters und der Anlagefläche. Dabei wird mindestens eine Kerbe entlang einer Schnittlinie mittels eines Lasers, insbesondere eines Ultrakurzpulslasers oder einem Ritzgerät mit einem mechanischen Ritzmesser erzeugt und das Werkstück entlang der Kerbe mittels der Schneidmittel bruchgeschnitten Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks.

The invention relates, inter alia, to a method for cutting a workpiece, in particular a circuit board or a component to be trimmed, comprising the steps of inserting the workpiece to be cut into a cutting device, the cutting device having a first tool half with at least one workpiece holder and with at least one first cutting means and a second mold half having at least one abutment surface and at least one second cutting means clamping the workpiece by means of the workpiece holder and the abutment surface. In this case, at least one notch is produced along a cutting line by means of a laser, in particular a ultrashort pulse laser or a scoring device with a mechanical scoring knife, and the workpiece is cut along the notch by means of the cutting means. The invention also relates to a device for cutting a workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks, insbesondere einer Platine oder eines zu beschneidenden Bauteils, umfassend die Schritte: Einlegen des zu schneidenden Werkstücks in eine Schneidvorrichtung, wobei die Schneidvorrichtung eine erste Werkzeughälfte mit mindestens einem Werkstückhalter und mit mindestens einem ersten Schneidmittel und eine zweite Werkzeughälfte mit mindestens einer Anlagefläche und mit mindestens einem zweiten Schneidmittel aufweist, Klemmen des Werkstücks mittels des Werkstückhalters und der Anlagefläche. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks, mit einer ersten Werkzeughälfte und mit einer zweiten Werkzeughälfte, wobei die erste Werkzeughälfte mindestens einen Werkstückhalter und mindestens ein erstes Schneidmittel umfasst und wobei die zweite Werkzeughälfte mindestens eine Anlagefläche und mindestens ein zweites Schneidmittel umfasst.The invention relates to a method for cutting a workpiece, in particular a circuit board or a component to be trimmed, comprising the steps of: inserting the workpiece to be cut in a cutting device, wherein the cutting device comprises a first mold half with at least one workpiece holder and at least one first cutting means and a second mold half having at least one contact surface and at least one second cutting means, clamping the workpiece by means of the workpiece holder and the contact surface. The invention further relates to a device for cutting a workpiece, with a first mold half and with a second mold half, wherein the first mold half comprises at least one workpiece holder and at least one first cutting means and wherein the second mold half comprises at least one contact surface and at least one second cutting means.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Schneidprozesse zum Schneiden von Werkstücken bekannt. Bei Werkstücken handelt es sich üblicherweise um Bleche oder (Blech-) Platinen, aber auch um durch Umformung und/oder Fügen gefertigte Teile, die im Rahmen von Herstellungsprozessen in der Regel eine Mehrzahl an Schneidoperationen erfahren. Vor der Produktion eines Werkstücks wird entschieden, welche Maschine und welches Schneidverfahren für diese Schneidoperationen am geeignetsten sind. Zu diesen Schneidoperationen zählen beispielsweise das Scherschneiden und das Laserschneiden.From the prior art different cutting processes for cutting workpieces are known. Workpieces are usually sheets or (sheet) blanks, but also parts made by forming and / or joining, which as a rule experience a plurality of cutting operations in the course of production processes. Before the production of a workpiece, it is decided which machine and cutting method are most suitable for these cutting operations. These cutting operations include, for example, shear cutting and laser cutting.

Das Ziel von Schneidprozessen ist es, möglichst hochwertige Schnittkanten zu erzeugen, die durch einen großen Glattschnittanteil, geringen oder keinen Grat, Einzug und Ausbruch, geringe oder keine Kantenaufhärtung sowie durch einen möglichst senkrechten Schnittverlauf gekennzeichnet sind.The aim of cutting processes is to produce the highest possible cutting edges, which are characterized by a large amount of smooth cut, little or no burr, indentation and breakout, little or no edge hardening and as vertical as possible cutting.

Je nach Material und Werkzeuggestaltung können diese Anforderungen mehr oder weniger gut erfüllt werden. Tendenziell neigen beim Scherschneiden weiche und zähe Werkstoffe zu einem hohen Glattschnittanteil und geringem Ausbruch, bei einem senkrechten Schnittverlauf. Im Gegenzug müssen dafür aber höhere Werte für den Einzug und den Grat in Kauf genommen werden.Depending on the material and tool design, these requirements can be fulfilled more or less well. When cutting shear, soft and tough materials tend to have a high proportion of smooth cut and low breakout, with a vertical cutting process. In return, however, higher values for the entry and the ridge must be accepted.

Bei hochfesten und spröden Werkstoffen ist es umgekehrt. Dort finden sich relativ geringe Glattschnittanteile und viel Bruchanteil, der teilweise für nicht senkrechte Schnittflächen und Ausbrüche sorgt. Dafür tritt ein höchstens minimaler Einzug und minimaler Grat auf. Ist der Bruch grob, erhöht dies zudem die Kantenrissempfindlichkeit einer geschnittenen Kante.For high-strength and brittle materials, it is the other way round. There are relatively few slippery parts and a high percentage of fracture, which sometimes causes non-vertical cutting surfaces and breakouts. This occurs at most minimal indentation and minimum burr. If the fracture is coarse, this also increases the edge crack sensitivity of a cut edge.

Aufhärtungen in der Kante entstehen überwiegend bei weichen oder zähen Werkstoffen. Sie sind die Folge von massiven Versetzungsänderungen entlang und in die Tiefe der Kante.Curing in the edge occurs mainly on soft or tough materials. They are the result of massive displacement changes along and in the depth of the edge.

Hinsichtlich der Prozessgrößen werden geringe Schneidspalte und geringe Prozesskräfte angestrebt. Die Realisierung ist allerdings vor allem für offene Schnitte schwierig, da Querkräfte während des Schnitts eine Spaltaufweitung verursachen. Diese führt zwar zu geringeren Schneidkräften, sorgt aber für größere Einzüge, Grate und schräge Schnittflächen.With regard to the process variables, low cutting gaps and low process forces are desired. However, the realization is difficult especially for open cuts, since transverse forces during the cut cause gap widening. Although this leads to lower cutting forces, but provides for larger indents, burrs and slanted cut surfaces.

Als besonders schwierig erweist sich das Schneiden hochfester und spröder Werkstoffe. Aufgrund der sehr hohen Streckgrenzen der Stähle steigen die Prozesskräfte und damit die Belastung der Schneidwerkzeuge stark an. Besonders belastet sind dabei deren Schneidkanten und die daran angrenzenden Flächen (Stirn- und Mantelflächen). Die Schneidkanten werden im Laufe der Zeit stumpf und/oder brechen aus, während das Material der Stirn- und Mantelflächen durch die ständige Wechselbelastung ermüdet und in Verbindung mit einem abrasiv wirkenden Schnittwerkstoff mehr und mehr abgetragen wird.Particularly difficult is the cutting of high-strength and brittle materials. Due to the very high yield strength of the steels, the process forces and thus the load on the cutting tools increase sharply. Particularly stressed are their cutting edges and the adjoining surfaces (front and lateral surfaces). The cutting edges become dull over time and / or break, while the material of the front and lateral surfaces is fatigued by the constant alternating load and removed more and more in conjunction with an abrasive cutting material.

Um diesen Effekten zu begegnen, erfolgten zahlreiche Untersuchungen und Maßnahmen für Schneidprozesse mit hochfesten Stählen. So wäre es denkbar, die Schneidwinkel der Messer zu variieren, die Geometrie der Schneidkanten zu modifizieren, vorgeschnittene Kanten nachzuschneiden oder ein Feinschneiden einzusetzen. Allerdings konnte ein geringer Verschleiß bei hoher Schnittkantenqualität nicht zufriedenstellend erreicht werden.In order to counteract these effects, numerous investigations and measures for cutting processes with high-strength steels were made. Thus, it would be conceivable to vary the cutting angles of the knives, to modify the geometry of the cutting edges, to cut back pre-cut edges or to use fineblanking. However, low wear with high cut edge quality could not be achieved satisfactorily.

Als weitere Möglichkeit eines Schneidverfahrens, welches für das Schneiden von hochfesten und spröden Werkstoffen genutzt wird, ist das Rollschneiden bekannt. Beim Rollschneidprozess muss die Ober- und die Unterrolle nur sehr geringfügig in den zu schneidenden Werkstoff eindringen, um einen Schnitt auszulösen. Die Ursache für das Ausreichen eines solchen geringen Eindringens ist ein anschließender Bruch. Ursächlich für die hohen Bruchanteile sind einerseits die Konzentration der zunehmenden Druckspannungen in den Eindruckzonen der Rollen und andererseits der anfangs größere und dann abnehmende Scherwinkel der gekrümmten Rollenaußenflächen. Auf ähnliche Weise ließe sich zwar eine (Scher-)Schneidvorrichtung realisieren, welche zunächst mittels (mehrerer) Spitzen das Werkstück anschneidet oder ansticht und anschließend eine kontrollierte Rissausbreitung provoziert. Dadurch könnten die Schneiden der Werkzeuge zwar entlastet werden. Allerdings unterliegen die rissauslösenden Spitzen weiterhin einer hohen Belastung.Another possibility of a cutting process, which is used for cutting high-strength and brittle materials, roll-cutting is known. In the case of the rotary cutting process, the upper and lower rollers only have to penetrate very slightly into the material to be cut, in order to trigger a cut. The cause for the sufficiency of such a small penetration is a subsequent break. The reason for the high fracture fractions on the one hand is the concentration of the increasing compressive stresses in the indentation zones of the rollers and, on the other hand, the initially larger and then decreasing shear angle of the curved roller outer surfaces. In a similar manner, it would be possible to realize a (shear) cutting device which initially cuts or punches the workpiece by means of (multiple) points and subsequently provokes a controlled crack propagation. This could indeed relieved the cutting edges of the tools become. However, the crack-triggering peaks continue to be heavily loaded.

Die Druckschrift CA 2 688 043 offenbart ein Verfahren, bei dem zunächst durch eine mechanische Formgebung eine Vertiefung oder Rille in das Werkstück eingebracht wird, das Werkstück mit der Vertiefung bezüglich der Schneidrichtung nach unten eingelegt wird und anschließend ein Abtrennen eines Teils des Werkstücks, z. B. in einer Presse durch Scheren im Bereich der Vertiefung erfolgt. Insbesondere bei hoch- und höherfesten Stahlwerkstoffen wird es allerdings nicht über viele Pressenhübe hinweg möglich sein, derartige Rillen zu setzen, da auch hierbei eine sehr hohe Schneidenbelastung für das Werkzeug zur Erzeugung der Rille auftritt. Außerdem ist nachteilig, dass die mechanisch gesetzte Vertiefung zu einem Einzug bzw. einer Kantenaufhärtung im Bereich der Vertiefung führen kann.The publication CA 2 688 043 discloses a method in which first a recess or groove is introduced into the workpiece by a mechanical shaping, the workpiece with the recess with respect to the cutting direction is placed down and then a separation of a part of the workpiece, for. B. is done in a press by shearing in the depression. However, it will not be possible to set such grooves over many press strokes, in particular in the case of high-strength and high-strength steel materials, since a very high cutting load for the tool for producing the groove also occurs in this case. Moreover, it is disadvantageous that the mechanically set recess can lead to a collection or edge hardening in the region of the depression.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks anzugeben, mit denen insbesondere der Verschleiß der Schneidmittel gesenkt wird und zeitgleich die Schnittkantenqualität erhalten oder sogar verbessert wird.The invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for cutting a workpiece, with which in particular the wear of the cutting means is lowered and at the same time maintain the cutting edge quality or even improved.

Die zuvor aufgeführte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Kerbe entlang einer Schnittlinie des zu schneidenden Werkstücks mittels eines Lasers, insbesondere eines Ultrakurzpulslasers oder durch mechanisches Ritzen erzeugt wird und dass das Werkstück entlang der Kerbe mittels der Schneidmittel bruchgeschnitten wird.The above object is achieved according to the invention in that at least one notch along a cutting line of the workpiece to be cut by means of a laser, in particular a ultrashort pulse laser or by mechanical scribing is generated and that the workpiece is fractured along the notch by means of the cutting means.

Die genannte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Vorrichtung einen Laser, insbesondere einen Ultrakurzpulslaser, oder ein Ritzgerät mit einem mechanischen Ritzmesser zur Erzeugung mindestens einer Kerbe entlang einer Schnittlinie des Werkstücks aufweist. Die Vorrichtung weist dabei beispielsweise eine Steuerung auf, welche derart eingerichtet ist, dass der Laser oder das Ritzgerät die mindestens eine Kerbe entlang der Schnittlinie des zu schneidenden Werkstücks erzeugt, sodass das Werkstück entlang der Kerbe mittels der Schneidmittel bruchgeschnitten werden kann.The above object is achieved in a generic device in that the device comprises a laser, in particular an ultrashort pulse laser, or a scoring device with a mechanical scoring knife for generating at least one notch along a cutting line of the workpiece. In this case, the device has, for example, a control which is set up such that the laser or the scribing device generates the at least one notch along the cutting line of the workpiece to be cut, so that the workpiece can be cut along the notch by means of the cutting means.

Zum Klemmen des Werkstücks werden beispielsweise beide Seiten des zu schneidenden Werkstücks zwischen dem Werkstückhalter und der Anlagefläche derart fixiert, dass ein Nachziehen des Werkstücks aus einem nicht zu schneidenden Bereich im Wesentlichen verhindert wird. Bevorzugt ist der Randbereich der Anlagefläche mit dem zweiten Schneidmittel versehen, so dass das Werkstück nach dem Klemmschritt bereits mit seiner Schnittlinie an dem zweiten Schneidmittel anliegt.For clamping the workpiece, for example, both sides of the workpiece to be cut between the workpiece holder and the contact surface are fixed such that a retightening of the workpiece from a non-cutting area is substantially prevented. Preferably, the edge region of the contact surface is provided with the second cutting means, so that the workpiece after the clamping step already rests with its cutting line on the second cutting means.

Dabei ist es möglich, dass das Werkstück vor dem Einklemmen des Werkstücks und/oder nach dem Einklemmen des Werkstücks mittels des Lasers oder Ritzgeräts entlang der Schnittlinie mit einer Kerbe versehen wird. Dabei kann die Kerbe sowohl entlang der Oberseite des zu schneidenden Werkstücks als auch entlang der Unterseite des zu schneidenden Werkstücks eingraviert werden. Es liegt ebenfalls im Sinne der Erfindung, dass sowohl an der Unterseite als auch an der Oberseite des zu schneidenden Werkstücks eine Kerbe eingebracht wird. Bevorzugt wird das Werkstück allerdings bereits vor dem Einklemmen des Werkstücks an seiner Oberseite mit einer Kerbe entlang der Schnittlinie des Werkstücks versehen.In this case, it is possible that the workpiece is provided with a notch along the cutting line before the clamping of the workpiece and / or after the clamping of the workpiece by means of the laser or scoring device. In this case, the notch can be engraved both along the top of the workpiece to be cut and along the underside of the workpiece to be cut. It is also within the meaning of the invention that a notch is introduced both at the bottom and at the top of the workpiece to be cut. However, the workpiece is preferably already provided with a notch along the cutting line of the workpiece prior to clamping the workpiece on its upper side.

Das Erzeugen einer Kerbe kann insbesondere als Laser-Gravieren oder Laser-Gravur oder als Ritzkontur angesehen werden. Die Schnittlinie, entlang der die Kerbe erzeugt wird, kann beispielsweise einen im Wesentlichen geraden Verlauf haben. Auch Schnittlinien mit gebogenen oder komplexeren Geometrien sind möglich. Darunter, dass eine Kerbe erzeugt wird, soll vorliegend stets verstanden werden, dass zumindest eine Kerbe erzeugt wird.The generation of a notch can be regarded in particular as laser engraving or laser engraving or as a scratch contour. For example, the cut line along which the notch is created may have a substantially straight course. Cutting lines with curved or more complex geometries are also possible. Under the fact that a notch is generated, it should always be understood in the present case that at least one notch is generated.

Nach dem Erzeugen der Kerbe wird das Werkstück mittels der Schneidmittel bruchgeschnitten. Beispielsweise handelt es sich bei dem Bruchschneiden entlang der Kerbe um einen Randbeschnitt des Werkstücks. Bevorzugt liegt das zweite Schneidmittel an der Schnittlinie an, so dass das erste Schneidmittel auf das zu schneidende Werkstück zubewegt wird und das Werkstück entlang der Kerbe bruchgeschnitten wird. Aufgrund der bereits vorhandenen Kerbe wird ein Abweichen des ersten Schneidmittels verhindert. Mittels des ersten Schneidmittels und des zweiten Schneidmittels bzw. der Anlagefläche der zweiten Werkzeughälfte wird insbesondere ein Scher-Biegemoment in das Werkstück eingeleitet.After generating the notch, the workpiece is fractured by the cutting means. By way of example, the cutting along the notch is an edge trimming of the workpiece. Preferably, the second cutting means abuts the cutting line, so that the first cutting means is moved towards the workpiece to be cut and the workpiece is fractured along the notch. Due to the existing notch, a deviation of the first cutting means is prevented. In particular, a shear bending moment is introduced into the workpiece by means of the first cutting means and the second cutting means or the contact surface of the second tool half.

Unter einem Bruchschneiden wird vorliegend insbesondere ein Schneidvorgang verstanden, bei dem zumindest ein Teil des Trennvorgangs durch ein Brechen des Werkstücks erfolgt. Die durch das Bruchschneiden entstehende Schnittfläche ist beispielsweise zu mindestens 50%, vorzugsweise zu mindestens 80% eine Bruchfläche. Das Bruchschneiden umfasst insbesondere ein Einleiten eines Scher-Biegemoments in das Werkstück (insbesondere durch einen (zunächst) beabstandeten Kontakt des ersten Schneidmittels von der erzeugten Kerbe bzw. Schnittlinie), um das Bruchschneiden einzuleiten und/oder durchzuführen.In the present case, fracture cutting is understood to mean, in particular, a cutting process in which at least part of the separation process takes place by breaking the workpiece. The cut surface resulting from the fracture cutting is for example at least 50%, preferably at least 80%, a fracture surface. In particular, the fracture cutting comprises introducing a shear bending moment into the workpiece (in particular by (initially) spaced contact of the first cutting means with the generated notch or cut line) to initiate and / or perform the fracture cutting.

Dadurch müssen die Schneidmittel keinen vollständigen Schnitt ausführen, sondern nach dem Gravieren oder Ritzen der Kerbe nur den geführten Riss erzeugen. Hierdurch stehen die Schneidmittel im Verhältnis zu einem normalen Stanz- oder Schneidvorgang unter einer geringeren Belastung.As a result, the cutting means do not have to make a complete cut, but after engraving or scribing the notch only create the guided crack. This is the stand Cutting means in relation to a normal punching or cutting operation under a lower load.

Durch den Einsatz eines Lasers wird insbesondere vorteilhaft erreicht, dass auch für das Erzeugen der Kerbe im Gegensatz zum Stand der Technik zumindest für das Laser-Gravieren kein Schneidkantenverschleiß in Kauf genommen werden muss, was die Werkzeugstandzeiten erheblich verlängern kann.The use of a laser is achieved in particular advantageous that even for generating the notch in contrast to the prior art, at least for the laser engraving no cutting edge wear must be taken into account, which can extend the tool life significantly.

Darunter, dass die Kerbe mittels eines Lasers erzeugt wird, wird verstanden, dass das Werkstück mit entsprechender Laserstrahlung des Lasers beaufschlagt wird. Das heißt, dass eine Lasermaterialbearbeitung, insbesondere ein Materialabtrag, an dem Werkstück derart erfolgt, dass eine entsprechende Kerbe erzeugt wird.Under the fact that the notch is generated by means of a laser, it is understood that the workpiece is subjected to corresponding laser radiation of the laser. This means that laser material processing, in particular material removal, takes place on the workpiece in such a way that a corresponding notch is produced.

Darunter, dass die Kerbe alternativ mittels eines Ritzgeräts erzeugt wird, wird verstanden, dass das Werkstück mit entsprechender Ritzkraft beaufschlagt wird. Das heißt, dass eine ritzende Materialbearbeitung, insbesondere eine Materialverdrängung an dem Werkstück derart erfolgt, dass eine entsprechende Kerbe erzeugt wird.Under the fact that the notch is alternatively produced by means of a scoring device, it is understood that the workpiece is subjected to a corresponding scratching force. That is, a scoring material processing, in particular a material displacement on the workpiece takes place such that a corresponding notch is generated.

Beispielsweise wird hierzu ein Gas-Laser oder ein Festkörper-Laser eingesetzt. Beispielsweise wird eine Laserstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 9,4 µm oder 10,6 µm verwendet, welche beispielsweise durch einen CO₂-Laser erzeugt werden kann. Beispielsweise wird eine Laserstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 946 nm, 1064 nm, 1320 nm oder 1444 nm eingesetzt, welche beispielsweise durch einen Nd:YAG-Laser (Neodym-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Laser) erzeugt werden kann. Beispielsweise wird eine Laserstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 670 bis 1070 nm eingesetzt, welche beispielsweise durch einen Ti:Sa-Laser (Titan:Saphir-Laser) erzeugt werden kann.For example, a gas laser or a solid-state laser is used for this purpose. For example, a laser radiation having a wavelength in the range of 9.4 microns or 10.6 microns is used, which can be generated for example by a CO ₂ laser. For example, a laser radiation having a wavelength in the range of 946 nm, 1064 nm, 1320 nm or 1444 nm is used, which can be produced, for example, by an Nd: YAG laser (neodymium-doped yttrium aluminum garnet laser). For example, a laser radiation having a wavelength in the range of 670 to 1070 nm is used, which can be generated for example by a Ti: Sa laser (titanium: sapphire laser).

Besonders bevorzugt wird dabei keine kontinuierliche, sondern gepulste Laserstrahlung verwendet. Hierdurch können vorteilhaft höhere Energiedichten erzielt werden. Weiterhin besonders bevorzugt wird ein Ultrakurzpulslaser verwendet, das heißt gepulste Laserstrahlung mit Ultrakurzpulsen. Unter Ultrakurzpulsen werden vorliegend Pulse mit Pulsdauern im Bereich von Mikrosekunden, Nanosekunden, Pikosekunden, Femtosekunden oder noch kürzere Pulse verstanden. Das heißt unter Ultrakurzpulsen werden vorliegend insbesondere Pulse mit Pulsdauern von weniger als 10^-6s, vorzugsweise weniger als 10^-9s, weiter vorzugsweise weniger als 10^-12s verstanden. Ebenfalls ist es denkbar, Pulse mit Pulsdauern im Bereich von Attosekunden (als im Bereich von 10^-18s) zu verwenden.Particular preference is given to using no continuous but pulsed laser radiation. As a result, advantageously higher energy densities can be achieved. Furthermore, it is particularly preferred to use an ultrashort pulse laser, that is to say pulsed laser radiation with ultrashort pulses. Ultrashort pulses are understood here to mean pulses with pulse durations in the range of microseconds, nanoseconds, picoseconds, femtoseconds or even shorter pulses. That is to say ultrashort pulses in the present case are in particular pulses with pulse durations of less than 10 ^-6 s, preferably less than 10 ^-9 s, more preferably less than 10 ^-12 s. It is also conceivable to use pulses with pulse durations in the range of attoseconds (as in the range of 10 ^-18 s).

Die Laserstrahlung des Lasers oder das Ritzen wird beispielsweise mit einem Roboterarm gezielt auf die Oberfläche des Werkstücks aufgebracht. Hierzu umfasst die Vorrichtung beispielsweise einen automatisierten Roboterarm.The laser radiation of the laser or scribing is selectively applied to the surface of the workpiece, for example with a robot arm. For this purpose, the device comprises, for example, an automated robot arm.

Im Falle des Lasers kann die Gravurgeschwindigkeit durch eine sogenannte Remote-Steuerung stark erhöht werden, bei der der Laserstrahl über einen ansteuerbaren Schwenkspiegel geleitet wird. In Verbindung mit einer entsprechend großen Brennweite reichen dann schon geringste Lageänderungen des Schwenkspiegels aus, um größere Bewegungen des Laserstrahls auf der Werkstückoberfläche abzubilden.In the case of the laser, the engraving speed can be greatly increased by a so-called remote control, in which the laser beam is passed through a controllable pivoting mirror. In conjunction with a correspondingly large focal length, even the slightest changes in position of the pivoting mirror are then sufficient to image larger movements of the laser beam on the workpiece surface.

Im Falle des mechanischen Ritzens kann an einem Roboterarm ein mechanisches Ritzmesser angeordnet werden, welches aus einem ultraharten Material, beispielsweise aus Diamant besteht und entsprechend geringen Verschleiß aufweist. In the case of mechanical scoring, a mechanical scoring blade can be arranged on a robot arm, which consists of an ultra-hard material, for example of diamond, and correspondingly has low wear.

Das Werkstück ist vorzugsweise ein Stahlwerkstoff. Beispielsweise ist das Werkstück aus einem hochfesten, höherfesten oder höchstfesten Stahlwerkstoff (beispielsweise mit einer Zugfestigkeit von mehr als 500 MPa, mehr als 700 MPa, mehr als 1000 MPa oder sogar mehr als 1200 bzw. 1500 MPa) hergestellt.The workpiece is preferably a steel material. For example, the workpiece is made of a high strength, high strength, or high strength steel material (eg, having a tensile strength greater than 500 MPa, greater than 700 MPa, greater than 1000 MPa, or even greater than 1200 and 1500 MPa, respectively).

Durch die bereits vorhandene Kerbe entlang der Schnittlinie des zu schneidenden Werkstücks wird bei dem Schneid-Bruchvorgang der Verschleiß des ersten sowie des zweiten Schneidmittels extrem verringert, wodurch die Standzeiten der beiden Schneidmittel stark erhöht werden und der Wartungs- sowie Reparaturaufwand reduziert wird.Due to the existing notch along the cutting line of the workpiece to be cut in the cutting-breaking operation, the wear of the first and the second cutting means is extremely reduced, whereby the service life of the two cutting means are greatly increased and the maintenance and repair costs is reduced.

Bevorzugt sind das erste und das zweite Schneidmittel als Messer ausgebildet. Der Werkstückhalter und die Anlagefläche sind bevorzugt im Wesentlichen horizontal ausgerichtet, wobei das zweite Schneidmittel sich bevorzugt der Anlagefläche anschließt und horizontal mit der Anlagefläche fluchtet.Preferably, the first and the second cutting means are formed as a knife. The workpiece holder and the contact surface are preferably aligned substantially horizontally, wherein the second cutting means is preferably the contact surface and horizontally aligned with the contact surface.

Nach dem Schneiden kann das beschnittene Werkstück entweder in der Schneidvorrichtung weiterverarbeitet werden oder aus der Schneidvorrichtung entnommen werden.After cutting, the trimmed workpiece can either be further processed in the cutting device or removed from the cutting device.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Kerbe (zumindest teilweise, bevorzugt im Wesentlichen ausschließlich) durch ein Verdampfen des Materials des zu schneidenden Werkstücks entlang der Schnittlinie mittels des Lasers eingebracht. Durch eine entsprechend hohe Energiedichte der Laserstrahlung kann ein Aufschmelzen und Verdrängen von flüssigem Material des zu schneidenden Werkstücks zu einem Krater vermieden werden. Beispielsweise wird die Energiedichte der verwendeten Laserstrahlung des Lasers so eingestellt, dass dem Aufschmelzen des Materials des zu schneidenden Werkstücks ein Verdampfen folgt (das heißt, das Material sublimiert). Hierdurch lässt sich eine Kerbe entlang der Schnittlinie des zu schneidenden Werkstücks eingravieren, insbesondere ohne dass wesentliche Umschmelzvorgänge an der Wandung der Kerbe stattfinden. According to a preferred embodiment of the invention, the notch (at least partially, preferably substantially exclusively) is introduced by evaporating the material of the workpiece to be cut along the cutting line by means of the laser. By a correspondingly high energy density of the laser radiation, melting and displacement of liquid material of the workpiece to be cut into a crater can be avoided. For example, the energy density of the laser radiation used by the laser is so adjusted to follow the melting of the material of the workpiece to be cut evaporation (that is, the material sublimates). As a result, a notch can be engraved along the cutting line of the workpiece to be cut, in particular without significant remelting operations taking place on the wall of the notch.

Umschmelzvorgänge an der Wandung der Kerbe würden die Schnittkantenqualität nachteilig beeinflussen.Remelting operations on the wall of the notch would adversely affect the cut edge quality.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Laser oder dem Ritzgerät erzeugte Kerbe eine Tiefe von unter 0,5 mm, insbesondere eine Tiefe von unter 0,2 mm aufweist. Durch die geringe Tiefe der beispielsweise mittels des Lasers eingravierten Kerbe wird kaum Wärme in das zu schneidende Werkstück eingetragen, wodurch das Werkstück seine Umformeigenschaften nur in sehr geringem Maße verliert. Bevorzugt beträgt die Tiefe allerdings zumindest 0,05 mm, bevorzugt zumindest 0,1 mm, um ein ausreichend prozesssichere Führung des Bruchs entlang der Kerbe zu erreichen.A further preferred embodiment of the invention is characterized in that the notch produced by the laser or the scriber device has a depth of less than 0.5 mm, in particular a depth of less than 0.2 mm. Due to the shallow depth of the engraved example by means of the laser notch heat is hardly entered into the workpiece to be cut, whereby the workpiece loses its forming properties only to a very limited extent. However, the depth is preferably at least 0.05 mm, preferably at least 0.1 mm, in order to achieve a sufficiently process-reliable guidance of the break along the notch.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Kerbe mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,2 m/s, insbesondere von mindestens 0,7 erzeugt. Das heißt, dass beispielsweise die Laserstrahlung mit einer entsprechenden Geschwindigkeit über die Werkstückoberfläche geführt wird. Aufgrund einer solchen hohen Geschwindigkeit der Laserstrahlführung kann das Gravieren des zu schneidenden Werkstücks mit einer Kerbe sogar erst innerhalb einer Presse erfolgen, ohne dass beispielsweise der Takt der Presse, in welcher die Schneidvorrichtung angeordnet sein kann, im Vergleich zum bisherigen Takt ohne Gravieren reduziert werden müsste. Vorzugsweise wird die Kerbe aber mit einer Geschwindigkeit von höchstens 15 m/s vorzugsweise höchstens 5 m/s erzeugt (das heißt der Laserstrahl über die Werkzeugoberfläche geführt), um eine ausreichende Tiefe der Kerbe sicherzustellen.According to a further preferred embodiment of the invention, the notch is generated at a speed of at least 0.2 m / s, in particular of at least 0.7. This means that, for example, the laser radiation is guided at a corresponding speed over the workpiece surface. Because of such a high speed of the laser beam guidance, the engraving of the workpiece to be cut with a notch can even take place within a press without, for example, the cycle of the press, in which the cutting device can be arranged, having to be reduced compared to the previous cycle without engraving , Preferably, however, the notch is produced at a rate of at most 15 m / s, preferably at most 5 m / s (that is, the laser beam is guided over the tool surface) to ensure a sufficient depth of the notch.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe vor dem Schritt des Bruchschneidens, insbesondere mittels Flüssigstickstoff, abgekühlt wird. Beispielsweise wird die Kerbe oder der Bereich der Kerbe zumindest abschnittsweise auf unter 0°C, vorzugsweise auf unter -50°C, vorzugsweise auf unter -100°C, weiter vorzugsweise auf unter -150°C abgekühlt. Durch das Abkühlen der Kerbe, insbesondere mittels Flüssigstickstoff, wird eine Verringerung der erforderlichen Kräfte beim Bruchschneidvorgang erreicht. Hierdurch kann die Belastung der Schneidmittel weiter reduziert und somit die Standzeiten der Schneidmittel verlängert werden. Ebenfalls wird bei zähen und duktilen Werkstoffen durch die Abkühlung ein Brechen ermöglicht, ohne das es infolge der duktilen Eigenschaften des zu schneidenden Werkstücks zu einem bloßen Umbiegen des Werkstücks ohne Bruch bzw. ohne große Biegewinkel, die zum Erreichen des Bruchs erforderlich wären, kommt. Zusätzlich kann der benötigte Bauraum des Werkzeugs für den Abkant- und Brechvorgang kompakt gehalten werden, da keine spitzen Biegewinkel zum Erreichen des Bruchs benötigt werden.A further preferred embodiment of the invention is characterized in that the notch is cooled before the fracture-cutting step, in particular by means of liquid nitrogen. For example, the notch or the region of the notch is at least partially cooled to below 0 ° C, preferably below -50 ° C, preferably below -100 ° C, more preferably below -150 ° C. By cooling the notch, in particular by means of liquid nitrogen, a reduction in the forces required during the fracture cutting operation is achieved. In this way, the load of the cutting means can be further reduced and thus the service life of the cutting means can be extended. Cooling also makes it possible to break in tough and ductile materials without the result of the ductile properties of the workpiece to be cut resulting in a mere bending of the workpiece without breakage or without large bending angles which would be required to achieve the fracture. In addition, the space required for the tool for the folding and breaking process can be kept compact, since no acute bending angle to achieve the break are needed.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Bruchschneiden des Werkstücks mittels der Schneidmittel als Stanzvorgang ohne Schneidwinkel oder als Schervorgang mit Schneidwinkeln durchgeführt. Unter dem Schneidwinkel wird insbesondere der zwischen dem ersten Schneidmittel und dem zweiten Schneidmittel entlang der Schnittlinie aufgespannte Winkel verstanden. Beispielsweise beträgt der Schneidwinkel zwischen 0,1° und 20°, vorzugsweise zwischen 1° und 15°. Mittels eines Stanzvorgangs kann eine hohe Schnittkantenqualität bedingt werden, wohingegen ein Schervorgang die Standzeit der Schneidmittel positiv beeinflusst. Ebenfalls ist denkbar, dass das erste und/oder das zweite Schneidmittel (im Längsschnitt gesehen) als wellenförmige Messer oder Messer mit dreiecksförmigen Bereichen ausgebildet sind. Hierdurch kann insbesondere der erforderliche Hub verkürzt werden und entstehender Schnittschlag reduziert oder vermieden werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the fracture cutting of the workpiece by means of the cutting means is carried out as a punching operation without cutting angle or as a shearing process with cutting angles. Under the cutting angle is understood in particular the spanned between the first cutting means and the second cutting means along the cutting line angle. For example, the cutting angle between 0.1 ° and 20 °, preferably between 1 ° and 15 °. By means of a punching process, a high cut edge quality can be caused, whereas a shearing process has a positive effect on the service life of the cutting means. It is also conceivable that the first and / or the second cutting means (seen in longitudinal section) are formed as wave-shaped knives or knives with triangular areas. As a result, in particular the required stroke can be shortened and resulting cutting impact can be reduced or avoided.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das Werkstück vor dem Schritt des Bruchschneidens (aber insbesondere nach dem Erzeugen der mindestens einen Kerbe) umgeformt wird. Mit anderen Worten kann die Kerbe mit durch den Umformprozess geführt werden. Dabei kann das Werkstück sowohl warm- als auch kaltumgeformt werden. Das Umformen kann beispielsweise in einem von der Schneidvorrichtung separaten Umformwerkzeug durchgeführt werden. Bevorzugt werden die vorgravierten bzw. vorgeritzten Kerben (das heißt Kerben, die vor dem Umformen des Werkstücks erzeugt werden) derart in das Werkstück eingebracht, dass sich diese dann an der gewünschten Stelle des umgeformten und zu beschneidenden Werkstücks befinden, damit das Bruchschneiden in zuverlässiger Weise ausgeführt werden kann. Mit anderen Worten wird der Umformschritt, das heißt die dadurch bedingten Geometrieänderungen, bereits beim Erzeugen der Kerbe berücksichtigt. In bestimmten Fertigungslinien bzw. Pressen ist es vorteilhaft, wenn die zu schneidenden Werkstücke nach dem Eingravieren bzw. Einritzen einer Kerbe zunächst umgeformt werden und erst anschließend bruchgeschnitten werden. Vorzugsweise wird bei dem Umformen in diesem Fall eine Einleitung von Biege-Scherspannungen über einem Grenzwert entlang der Kerbe vermieden. Beispielsweise werden beim Umformen im Bereich der Kerbe kleinere Biege-Scherspannungen eingebracht als in einem anderen Bereich des Werkstücks. Ein Umformen erst nach dem Bruchschneiden ist jedoch ebenfalls möglich.Furthermore, it is preferred that the workpiece is deformed prior to the fracture-cutting step (but especially after the at least one notch is created). In other words, the notch can be guided through the forming process. The workpiece can be hot or cold formed. The forming can be carried out, for example, in a separate from the cutting tool forming tool. Preferably, the pre-engraved notches (ie, notches created prior to forming the workpiece) are inserted into the workpiece such that they are then in place at the desired location of the reshaped workpiece to be trimmed, thereby reliably rupturing can be executed. In other words, the forming step, that is to say the consequent changes in geometry, is already taken into account when generating the notch. In certain production lines or presses, it is advantageous if the workpieces to be cut are first reshaped after engraving or scoring a notch, and only then are they cut by breakage. Preferably, in the forming in this case, initiation of bending shear stresses above a threshold along the notch is avoided. For example, when forming in the field of Notch smaller bending shear stresses introduced than in another area of the workpiece. However, reshaping after breaking is also possible.

Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass mindestens eine Kerbe nach dem Schritt des Umformens aber noch vor dem Schritt des Bruchschneidens erzeugt (nachgraviert bzw. nachgeritzt) wird. Dies ist vorteilhaft, wenn bestimmte Bereiche etwa aus prozesstechnischen Gründen nicht vorgraviert bzw. vorgeritzt werden können.Additionally or alternatively, it is possible for at least one notch to be produced (post-engraved) after the step of reshaping, but even before the step of fracture-cutting. This is advantageous if certain areas can not be pre-engraved or scribed, for example for process-technical reasons.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Lasers oder des Ritzgeräts vor dem Schritt des Bruchschneidens und/oder vor dem Schritt des Umformens mindestens eine weitere Kerbe erzeugt wird und dass die weitere Kerbe im Laufe des Bearbeitungsverfahrens des Werkstücks als Schnittlinien für Durchbrüche, Löcher, Ausklinkungen und/oder, Nachschnitte dient. Hierdurch kann die weitere Kerbe nicht nur entlang der Schnittlinien der zu schneidenden Platine vorgesehen werden, sondern es kann auch eine Kerbe für spätere Schnitt- bzw. Beschnittvorgänge vorgesehen werden. Dies birgt insbesondere prozesstechnische Vorteile, da das Erzeugen der Kerbe und der weiteren Kerbe unmittelbar in einem Arbeitsschritt an einer Bearbeitungsstation mittels desselben Lasers oder Ritzgeräts erfolgen kann.A further preferred embodiment of the invention is characterized in that at least one further notch is produced by means of the laser or the scriber device prior to the fracture-cutting step and / or before the reshaping step and that the further notch in the course of the machining process of the workpiece is used as cutting lines for Breakthroughs, holes, notches and / or, re-cuts serves. In this way, the additional notch can be provided not only along the cutting lines of the board to be cut, but it can also be a notch for subsequent cutting or trimming operations are provided. This has in particular procedural advantages, since the generation of the notch and the further notch can be carried out directly in one step at a processing station by means of the same laser or scriber.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird mittels des Lasers oder Ritzgeräts nach dem Schritt des Bruchschneides mindestens eine weitere Kerbe erzeugt, wobei die weitere Kerbe im Laufe des Bearbeitungsverfahrens des Werkstücks als Schnittlinien für Durchbrüche, Löcher, Ausklinkungen und/oder Nachschnitte dient. Dies ist insbesondere dann vorteilehaft, wenn bestimmte Stellen aus prozesstechnischen Gründen zuvor nicht mit einer Kerbe versehen werden konnten. Solche Stellen können mithilfe des Lasers oder Ritzgeräts nach einem nachgeschalteten Bearbeitungsvorgang, beispielsweise einem Umformschritt oder einem Schneidvorgang, nachgraviert bzw. nachgeritzt werden. Hierzu muss das Werkstück nicht zwangsläufig aus der Taktlinie einer Presse entfernt werden. Ist das Werkstück ausreichend positionsgenau in der Schneidvorrichtung oder dem Umformwerkzeug aufgenommen und sind die mittels einer Kerbe zu versehenden Bereiche beispielsweise für den Laser zugänglich, kann das Nachgravieren auch in der Schneidvorrichtung bzw. dem Umformwerkzeug erfolgen. Es ist allerdings ebenfalls möglich, das Werkstück aus der Prozesslinie auszuschleusen, die mindestens eine weitere Kerbe zu erzeugen und das Werkstück anschließend wieder einzuschleusen.According to a further preferred embodiment of the invention, at least one further notch is produced by means of the laser or scoring device after the step of the cutting edge, wherein the further notch serves as cutting lines for apertures, holes, notches and / or aftercuts in the course of the machining process of the workpiece. This is particularly advantageous if certain points for procedural reasons could not previously be provided with a notch. Such locations can be re-engraved or scribed using the laser or scribe device after a downstream processing operation, such as a forming step or a cutting operation. For this purpose, the workpiece does not necessarily have to be removed from the cycle line of a press. If the workpiece is received with sufficient position accuracy in the cutting device or the forming tool and if the regions to be provided by means of a notch are accessible to the laser, for example, the engraving can also take place in the cutting device or the forming tool. However, it is also possible to eject the workpiece from the process line, to generate the at least one further notch and then to feed the workpiece again.

Das Werkstück kann grundsätzlich sowohl entlang der mindestens einen Kerbe als auch entlang der mindestens einen weiteren Kerbe (zeitgleich) in der beschriebenen Schneidvorrichtung bruchgeschnitten werden. Mit anderen Worten können gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Kerben zum Schneiden des Werkstücks und die zusätzlichen Kerben und/oder die weiteren Kerben zeitgleich in einem Beschnittwerkzeug bearbeitet werden.The workpiece can in principle be fracture-cut both along the at least one notch and along the at least one further notch (at the same time) in the described cutting device. In other words, according to a further embodiment, the notches for cutting the workpiece and the additional notches and / or the further notches can be processed simultaneously in a trimming tool.

Wie bereits in Bezug auf die Kerbe ausgeführt, wird auch unter einer weiteren Kerbe stets mindestens eine weitere Kerbe verstanden.As already stated with regard to the notch, another notch always means at least one further notch.

Sofern das Werkstück entlang der mindestens einen weiteren Kerbe nicht bereits in der beschriebenen Schneidvorrichtung gemeinsam mit der mindestens einen Kerbe bruchgeschnitten wird, ist eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück entlang der mindestens einen weiteren Kerbe mittels zusätzlicher Schneidmittel bruchgeschnitten wird. Dabei wird die weitere Kerbe in einem Beschnittwerkzeug bearbeitet, welches bevorzugt analog zu zuvor beschriebener Schneidvorrichtung ausgelegt ist. Vorzugsweise können in dem Beschnittwerkzeug alle zu schneidenden Bereiche zeitgleich bearbeitet werden. Dabei werden auch die Schneidmittel des Beschnittwerkzeugs geschont und Schnittanschläge sowie Spaltaufweitung werden reduziert.If the workpiece is not already cut along the at least one further notch in the described cutting device together with the at least one notch, a further preferred embodiment of the invention is characterized in that the workpiece is fractured along the at least one further notch by means of additional cutting means. In this case, the further notch is processed in a trimming tool, which is preferably designed analogously to the previously described cutting device. Preferably, in the trimming tool all areas to be cut can be processed simultaneously. The cutting means of the trimming tool are also protected and cutting stops and gap widening are reduced.

Durch die vorherige und folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß den unterschiedlichen Ausführungsformen des Verfahrens sollen auch entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln zur Durchführung eines Verfahrensschrittes der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.By the preceding and following description of method steps according to the different embodiments of the method, corresponding means for carrying out the method steps by preferred embodiments of the device should also be disclosed. Likewise, by the disclosure of means for carrying out a method step, the corresponding method step should be disclosed.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

1 eine schematische Darstellung eines zu schneidenden Werkstückes während des Einbringens einer Kerbe mittels eines Lasers oder eines mechanischen Ritzvorgangs,
2 eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Werkstücks mit einer Kerbe,
3 eine schematische Darstellung des mit einer Kerbe versehenen Werkstücks aus 2 während des Verfahrensschritts Klemmen und
4 eine schematische Darstellung des in 3 dargestellten Werkstücks während des Verfahrensschritts Bruchschneiden.

In the following the invention will be explained by means of embodiments with reference to the drawing. In the drawing show

1 a schematic representation of a workpiece to be cut during the introduction of a notch by means of a laser or a mechanical scribing,
2 a schematic representation of the in 1 shown workpiece with a notch,
3 a schematic representation of the provided with a notch workpiece 2 during the process step terminals and
4 a schematic representation of the in 3 shown workpiece during the process step breaking.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines zu schneidenden Werkstückes 2 während des Einbringens einer Kerbe 4 mittels Ultrakurzpulsen 6 eines Ultrakurzpulslasers (nicht dargestellt). Aufgrund der hohen Energiedichte der Laserpulse findet ein direktes Verdampfen des Materials des Werkstückes 2 statt, wodurch die Wandung der Kerbe 4 keine bis nur sehr geringe Umschmelzvorgänge aufweist. Das Werkstück mit einer durch die Laserstrahlung erzeugten Kerbe 4 ist in 2 dargestellt. Hierbei ist die Kerbe 4 im Wesentlichen in der Mitte des Werkstücks 2 angeordnet. Es ist ebenfalls möglich die Kerbe 4 an anderen Stellen des Werkstücks 2 sowie mehrere Kerben 4 an einem Werkstück 2 vorzusehen. Alternativ kann die Kerbe 4 oder die mehreren Kerben 4 auch mittels eines mechanischen Ritzgeräts erzeugt werden. 1 shows a schematic representation of a workpiece to be cut 2 during the introduction of a notch 4 by means of ultrashort pulses 6 an ultrashort pulse laser (not shown). Due to the high energy density of the laser pulses there is a direct evaporation of the material of the workpiece 2 instead, causing the wall of the notch 4 has no to very little remelting. The workpiece with a notch created by the laser radiation 4 is in 2 shown. Here's the score 4 essentially in the middle of the workpiece 2 arranged. It is also possible the notch 4 in other places of the workpiece 2 as well as several notches 4 on a workpiece 2 provided. Alternatively, the notch 4 or the multiple notches 4 also be generated by means of a mechanical scoring device.

Auf analoge Weise können jedoch auch mehrere Kerben 4 erzeugt werden. Weiterhin ist denkbar, dass ein Teil der Kerben vor einem Umformen des Werkstücks 2 erzeugt werden (vorgraviert bzw. vorgeritzt) und ein Teil der Kerben erst nach einem Umformen des Werkstücks 2 erzeugt werden (nachgraviert bzw. nachgeritzt).In a similar way, however, also several notches 4 be generated. Furthermore, it is conceivable that a part of the notches before forming the workpiece 2 be generated (pre-engraved or pre-scored) and a part of the notches only after a forming of the workpiece 2 be generated (re-engraved or retouched).

In 1 ist lediglich schematisch ein Ultrakurzpuls 6 dargestellt. Dies dient der schematischen Veranschaulichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Laser und/oder ein zur Führung der Laserstrahlung oder des mechanischen Ritzgeräts verwendeter Roboterarm kann jedoch als Teil der der in 3 dargestellten Schneidvorrichtung 8 sein.In 1 is only schematically a ultrashort pulse 6 shown. This is the schematic illustration of the operation of the method according to the invention. However, the laser and / or a robotic arm used to guide the laser radiation or the mechanical scorer may be used as part of that described in US Pat 3 illustrated cutting device 8th his.

Bevor das Werkstück 2 in die Schneidvorrichtung 8 eingelegt wird, kann ein Umformen des Werkstücks in einem Umformwerkzeug erfolgen. Alternativ kann das Werkstück 2 auch bereits ein umgeformtes Werkstück sein.Before the workpiece 2 into the cutting device 8th is inserted, a forming of the workpiece can be done in a forming tool. Alternatively, the workpiece 2 already be a formed workpiece.

In 3 ist eine schematische Darstellung des Werkstücks 2 während des Verfahrensschritts Klemmen in einer Schneidvorrichtung 8 dargestellt. Die Schneidvorrichtung 8 weist eine erste Werkzeughälfte 9 mit einem Werkstückhalter 10 und mit einem ersten Schneidmittel 12 und eine zweite Werkzeughälfte 13 mit einer Anlagefläche 14 und mit einem zweiten Schneidmittel 16 auf.In 3 is a schematic representation of the workpiece 2 during the process step clamping in a cutting device 8th shown. The cutting device 8th has a first tool half 9 with a workpiece holder 10 and with a first cutting means 12 and a second tool half 13 with a contact surface 14 and with a second cutting means 16 on.

Die erste Werkzeughälfte 9 besteht vorzugweise aus einem möglichst massiven, absenkbaren Verbundteil, welches in einer im Wesentlichen vertikalen Bewegung absenkbar ist. Dabei sind der Werkstückhalter 10 und das erste Schneidmittel 12 getrennt voneinander vertikal absenkbar. Die zweite Werkzeughälfte 13 besteht ebenfalls bevorzugt aus einem massiven Verbundteil, wobei sich das zweite Schneidmittel 16 an die Anlagefläche 14 anschließt und mit der Anlagefläche 14 fluchtet.The first tool half 9 preferably consists of a solid as possible, lowerable composite part, which is lowered in a substantially vertical movement. Here are the workpiece holder 10 and the first cutting means 12 can be lowered vertically from each other. The second half of the mold 13 also preferably consists of a solid composite part, wherein the second cutting means 16 to the contact surface 14 connects and with the contact surface 14 flees.

Das zu schneidende Werkstück 2 ist zwischen dem Werkstückhalters 10 und dem Niederhalter 14 in der Vorrichtung eingespannt, so dass ein Nachfließen des Werkstücks 2 während des Schneidvorgangs im Wesentlichen vermieden wird. Das Einspannen des Werkstücks 2 wird durch eine vertikale Bewegung des Werkstückhalters 10 nach unten verursacht.The workpiece to be cut 2 is between the workpiece holder 10 and the hold-down 14 clamped in the device, so that a subsequent flow of the workpiece 2 during the cutting process is substantially avoided. The clamping of the workpiece 2 is caused by a vertical movement of the workpiece holder 10 caused down.

Die zweite Werkzeughälfte 13 und die erste Werkzeughälfte 9 lassen sich in eine Beschnittseite und in eine Gutseite einteilen. Die Beschnittseite wird dadurch gekennzeichnet, dass diese diejenige Seite des Schneidprozesses definiert, auf welcher sich der abgeschnittene Teil (Schrott) des Werkstücks 2 befindet (hier links). Die andere Seite des Schnitts wird als Gutseite definiert (hier rechts).The second half of the mold 13 and the first tool half 9 can be divided into a trim page and a good page. The trimming side is characterized in that it defines the side of the cutting process on which the cut piece (scrap) of the workpiece is located 2 is located (here on the left). The other side of the section is defined as a good page (here on the right).

Die Schneidmittel 12 und 16 sind dabei entweder als Messer oder als Messer mit sich daran anschließenden Anlageflächen der ersten Werkzeughälfte 9 bzw. der zweiten Werkzeughälfte 13 ausgebildet.The cutting means 12 and 16 are either as a knife or as a knife with adjoining contact surfaces of the first mold half 9 or the second tool half 13 educated.

Beschnittseitig ist das erste Schneidmittel 12 mit einer Schräge versehen, die dazu dient mithilfe des Niederhalters 14 bzw. des zweiten Schneidmittels 16, das Scher-Biegemoment in das zu schneidende Werkstück 2 einzuleiten. Dabei hat das Schneidmittel 12 zunächst beabstandet von der Kerbe 4 bzw. Schnittlinie Kontakt mit dem Werkstück 2. Die Schräge verringert zwar den Schneidenwinkel des ersten Schneidmittels 12, was sich aber aufgrund des geringeren Kraftbedarfs nicht auf die Messerstandzeit auswirkt. Wahlweise kann die Schräge auch erst hinter der wirkenden Schneide des ersten Schneidmittels 12 beginnen. Analog dazu kann ein Kontermittel (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welches ebenfalls mit einer zu der Schräge des ersten Schneidmittels 12 parallelen Schräge versehen sein kann.Beschnittseitig is the first cutting means 12 provided with a slope, which serves with the help of the blank holder 14 or the second cutting means 16 , the shear bending moment in the workpiece to be cut 2 initiate. It has the cutting agent 12 initially spaced from the notch 4 or cutting line contact with the workpiece 2 , Although the slope reduces the cutting angle of the first cutting means 12 , but this does not affect the blade life due to the lower power requirement. Optionally, the slope also only behind the acting edge of the first cutting means 12 begin. Similarly, a locking means (not shown) may be provided which also with a to the slope of the first cutting means 12 parallel slope can be provided.

In 4 ist das Werkstück 2 während des Bruchschneidens dargestellt. Dazu wurde mittels des ersten Schneidmittels 12 und des Niederhalters 14 bzw. des zweiten Schneidmittels 16 ein Scher-Biegemoment auf das Werkstück 2 ausgeübt. Hierzu wird das erste Schneidmittel 12 mittels einer im Wesentlichen vertikalen Bewegung nach unten verfahren. Dank der Kerbe 4 müssen die beiden Schneidmittel 12 und 16 nach dem Einleiten des Scher-Biegemoments nur noch einen Riss 18 erzeugen.In 4 is the workpiece 2 shown during cutting. This was done by means of the first cutting means 12 and the hold-down 14 or the second cutting means 16 a shear bending moment on the workpiece 2 exercised. For this purpose, the first cutting means 12 Move downwards by means of a substantially vertical movement. Thanks to the score 4 need the two cutting means 12 and 16 after the introduction of the shear bending moment only a crack 18 produce.

Dadurch wird das Werkstück 2 bruchgeschnitten und es entsteht ein Schrottteil 20, welches nach unten wegfallen kann, und auf der Gutseite ein Schnittteil, welches anschließend weiterverarbeitet werden kann. Beispielsweise können anschließend zusätzliche Kerben erzeugt werden, die im Laufe des Bearbeitungsverfahrens des Schnittteils als Schnittlinien für Durchbrüche, Löcher, Ausklinkungen, Nachschnitte oder ähnlichem dienen.This will make the workpiece 2 fractured and it creates a scrap part 20 , which can be omitted down, and on the Gutseite a cut part, which can then be further processed. For example, subsequently additional notches can be generated, which in the course of the processing of the section as Cutting lines for breakthroughs, holes, notches, re-cuts or the like are used.

Die dargestellt Schneidvorrichtung 8 ist bevorzugt in die sowieso benötigten Tiefzieh- und Beschnittoperationen einer Presse integriert.The illustrated cutting device 8th is preferably integrated into the anyway required deep-drawing and trimming operations of a press.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

CA 2688043 [0011]

Claims

Method for cutting a workpiece, in particular a circuit board or a component to be trimmed, comprising the steps of: - inserting the workpiece to be cut in a cutting device, in particular in a device according to Claim 11 wherein the cutting device has a first mold half with at least one workpiece holder and with at least one first cutting means and a second mold half with at least one contact surface and with at least one second cutting means, clamping the workpiece by means of the workpiece holder and the contact surface, characterized in that at least a notch is produced along a cutting line of the workpiece to be cut by means of a laser, in particular an ultrashort pulse laser or a scoring device with a mechanical scoring knife, and - that the workpiece is fractured along the notch by means of the cutting means.

Method according to Claim 1 , characterized in that the notch is introduced by evaporating the material of the workpiece to be cut along the cutting line by means of the laser.

Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the notch produced by the laser or the scriber device has a depth of less than 0.5 mm, in particular a depth of less than 0.2 mm.

Method according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the notch at a speed of at least 0.2 m / s, in particular of at least 0.7 m / s, is generated.

Method according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the notch is cooled before the fracture cutting step, in particular by means of liquid nitrogen.

Method according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the fracture cutting of the workpiece by means of the cutting means is carried out as a punching operation without cutting angle or as a shearing process with cutting angle.

Method according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the workpiece is deformed prior to the step of fracture cutting.

Method according to one of Claims 1 to 7 in that - at least one further notch is produced by means of the laser or the scriber device prior to the fracture-cutting step and / or before the reshaping step, and - that the further notch is used in the course of the machining process of the workpiece as cut-lines for apertures, holes, Notches and / or re-cuts are used.

Method according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that - at least one further notch is produced by means of the laser or the scoring device after the step of the cutting edge, and - that the further notch serves as cutting lines for apertures, holes, notches and / or aftercuts in the course of the machining process of the workpiece.

Method according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that the workpiece is fractured along the at least one further notch by means of additional cutting means.

Device for cutting a workpiece (2), in particular for carrying out a method according to one of Claims 1 to 10 - with a first mold half (9) and - with a second mold half (13), - wherein the first mold half (9) at least one workpiece holder (10) and at least one first cutting means (12) and - wherein the second mold half (13 ) comprises at least one abutment surface (14) and at least one second cutting means (16), characterized in that - the device comprises a laser (6), in particular an ultrashort pulse laser, or a scoring device with a mechanical scoring blade for generating at least one notch (4) a cutting line of the workpiece (2).