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Aus
Blech hergestellte Fahrzeugkarosserien wurden in der Vergangenheit
meist durch Punktschweißverbindungen
zusammengefügt.
Falls bei einer Reparatur einzelne Bleche ausgetauscht werden müssen, können solche
Punktverbindungen mit Bohr- und Fräswerkzeugen gelöst werden.
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Bei
modernen Fahrzeugkarosserien kommen zur Erreichung höherer Karosseriesteifigkeiten immer
häufiger
Schweißnähte zum
Einsatz. Besonders bei modernen Stahl- und Aluminiumkarosserien werden
neben Klebeverbindungen Laserschweißverfahren angewendet. Diese
Laserverbindungen weisen eine sehr hohe Festigkeit auf und können zudem bei
vertretbarem Aufwand automatisiert werden.
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Problematisch
ist allerdings das Auftrennen von Schweißnähten. Müssen im Reparaturfall einzelne
Bleche ausgetauscht werden, werden Schweißnähte zumeist mit einem Winkelschleifer
getrennt. Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die exakte Führung eines
solchen Werkzeugs schwierig ist. Insbesondere kann bei bekannten
Winkelschleifern die Schnitttiefe nur unzureichend reguliert werden.
Dies hat zur Folge, dass nicht nur das auszutauschende Blech, sondern
meist auch darunter liegende Blech beschädigt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug bereitzustellen,
mit dem sich Schweißnähte, insbesondere
Laserschweißnähte leicht
auftrennen lassen. Weiter es ist Aufgabe der Erfindung, dass das
unten liegende Blech beim Auftrennen der Schweißnaht nicht zerstört wird.
Zudem soll das erfindungsgemäße Werkzeug
leicht zu handhaben und kostengünstig
herzustellen sein.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch ein Werkzeug nach einem der unabhängigen Ansprüche sowie
durch ein Verfahren zum Auftrennen von Schweißnähten.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Gemäß der Erfindung
ist ein materialabtragendes Werkzeug, insbesondere ein Fräser zum
Auftrennen von Schweißnähten vorgesehen.
Insbesondere eine Verwendung zum Auftrennen von Laserschweißnähten an
Karosserieblechen ist Gegenstand der Erfindung. Der Fräser umfasst
ein vorteilhafterweise im wesentliches kreiszylinderförmiges Schneidrad,
das gemäß einer
Ausführungsform
zumindest umfangseitig Schneiden aufweist. Zumindest auf einer Seite
des Schneidrads ist eine Distanzscheibe bevorzugt achsensymetrisch
angeordnet, die einen kleineren Radius als der materialabtragenden
Teil, insbesondere als der Außendurchmesser des
Schneidrads aufweist.
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Die
Schweißnaht
wird also insbesondere mit einem Umfangsfräser aufgetrennt. Es hat sich
herausgestellt, dass insbesondere Laserschweißnähte sich durch einen solchen
Umfangsfräser
wesentlich sauberer trennen lassen, als durch eine Schleifscheibe.
Eine achsensymetrisch angeordnete Distanzscheibe verhindert dabei,
dass das Werkzeug tiefer als beabsichtigt in die Karosserie eindringt.
So ist es möglich,
die Schweißnaht
im Wesentlichen nur bis auf die Dicke des oberen Bleches wegzufräsen. Dadurch
bleibt das untere Blech erhalten und braucht weder nachbearbeitet
noch ersetzt zu werden.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist auf beiden Seiten des Schneidrads zumindest eine Distanzscheibe
angeordnet. So ist sichergestellt, dass das Werkzeug auch nicht
durch eine Schrägstellung
beim Fräsen
auf einer Seite mehr Material abgeträgt. Es wird sogar im Wesentlichen
verhindert, dass es zu einer Schrägstellung des Werkzeugs kommt.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung sind Schneidrad oder Distanzscheiben
austauschbar. So ist es möglich,
das Werkzeug auf verschiedene Schnitttiefen einzustellen. Beispielsweise
können durch
Austausch der Distanzscheiben bei ein und demselben Schneidrad verschiedene
Tiefen eingestellt werden. Gleiches kann auch durch Austausch des
Schneidrads erreicht werden, vor allem ist aber ein Austausch des
Schneidrads bei Verschleiß vorgesehen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist der Fräser
einen Dorn zum Einspannen in eine Werkzeugaufnahme auf. So kann
das Werkzeug beispielsweise auf eine Bohrmaschine montiert werden.
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Vorteilhafterweise
sind an dem Dorn zum Einspannen in eine Werkzeugaufnahme das Schneidrad
und die Distanzscheiben befestigt.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist eine Distanzscheibe mit dem Dorn zum Einspannen in
eine Werkzeugaufnahme fest verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet.
Beispielsweise die hintere Distanzscheibe bildet so mit dem Dorn
eine Einheit. Die vordere Distanzscheibe kann dann beispielsweise
mit einem Gewinde aufgeschraubt sein und so gleichzeitig das Schneidrad
festklemmen. Beide Distanzscheiben drehen sich so mit dem Schneidrad
mit. Es hat sich herausgestellt, dass das daraus resultierende Reiben
der Distanzscheiben auf dem Blech nicht zu wesentlichen Beschädigungen führt.
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Alternativ
wäre denkbar,
dass die Distanzscheiben frei drehbar auf dem Dorn angeordnet sind. Nachteilig
ist hier aber, dass. Vorkehrungen gegen einen Verschleiß durch
Reibung zwischen dem Schneidrad und Distanzscheiben getroffen werden müssen.
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Für das Auffräsen von
Schweißnähten an Karosserieblechen
hat sich bei den Schneiden des Schneidrads ein Spanwinkel zwischen
3 und 15°,
bevorzugt zwischen 5 und 10° und
besonders bevorzugt zwischen 6 und 8° als vorteilhaft erwiesen. Die Schneiden
haben so einen hohen Spanabtrag und neigen nicht zum Ausbrechen.
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Zur
Reduzierung der Reibung ist es von Vorteil, die Schneiden des Schneidrads
hinterschnitten auszugestalten.
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Dabei
hat sich ein Freiwinkel zwischen 1 und 30°, bevorzugt zwischen 8 und 15
und besonders bevorzugt zwischen 10 und 12° als besonders geeignet heraus
gestellt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist das Schneidrad einen Außendurchmesser zwischen 10
und 120 mm, bevorzugt zwischen 15 und 70 mm und besonders bevorzugt zwischen
20 und 50 mm auf. Als Zahnanzahl des Schneidrads haben sich 25 bis
60 Zähne,
bevorzugt 40 bis 55 Zähne
als geeignet herausgestellt. Mit diesen Durchmessern und Zahnanzahlen
wird bei Karosserieblechen ein optimales Ergebnis erreicht.
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Für ein Karosserieblech
weist das Schneidrad eine Breite von 1 bis 10 mm, bevorzugt von
3 bis 6 mm aufweist. So können
gängige
Laserschweißnähte aufgetrennt
werden.
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Ein
Schneidrad aus Vollhartmetall hat sich zum Fräsen von Karosserieblechen als
besonders geeignet herausgestellt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des Fräsers
weisen die Distanzscheiben einen 0,1 bis 3 mm, bevorzugt 0,8 bis
1,2 mm und besonders bevorzugt 1,2 bis 1,7 mm kleineren Radius als
das Schneidrad auf. So sind typische Blechdicken im Automobilbereich
erfasst.
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Gegenstand
der Erfindung ist ferner ein Fräswerkwerkzeug
mit einem erfindungsgemäßen Fräser, einem
Haltegriff und einer Betätigungseinheit, wobei
der Fräser
mit einem Dorn in einer Aufnahme befestigbar ist.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung weist das Fräswerkzeug im wesentlichen parallel
zur Fräserachse
einen Schutz gegen umherfliegenden Späne auf. So wird sichergestellt,
dass in der Nähe
stehende Personen nicht durch umherfliegende Späne verletzt werden.
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Vorteilhafterweise
erstreckt sich der Schutz im wesentlichen kreisbogenförmig um
die Fräserachse
und ist aus transparentem Material, beispielsweise aus Plexiglas
ausgebildet. So kann der Fräsvorgang
optisch überwacht werden.
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Bei
einer besonderen Ausführungsform
des Fräswerkzeug
ist die Drehachse der Aufnahme in etwa rechtwinklig zum Haltegriff
angeordnet. Dennoch ist es möglich,
die Drehachse der Aufnahme schräg
zum Haltegriff anzuordnen. Es hat sich herausgestellt, dass mit
dieser Werkzeugform besonders zur Karosserie randseitige Schweißnähte gut zugänglich sind,
da sich Kopf und Griff des Werkzeugs, in dem sich üblicherweise
der Antrieb befindet, beim Fräsen
außerhalb
des Karosserieumrisses befinden.
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Gemäß der Erfindung
kann alternativ zum Fräser
ein Schleifwerkzeug verwendet werden. Danach ist Schleifwerkzeug
zum Trennschleifen, insbesondere hergerichtet zum Auftrennen von
Schweißnähten, insbesondere
von Laserschweißnähten an Karosserieblechen
vorgesehen, das eine Schleifscheibe umfasst und bei dem auf zumindest
einer Seite der Schleifscheibe achsensymetrisch eine Distanzscheibe
angeordnet ist, die einen kleineren Radius als den Außendurchmesser
der Schleifscheibe aufweist.
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Alternativ
zum Fräser
ist also statt dem Schneidrad eine Schleifscheibe vorgesehen. Eine solche
Schleifscheibe ist als Fertigteil erhältlich und somit wesentlich
billiger als das erfindungsgemäße Schneidrad.
Nachteilig ist allerdings, dass zumeist wesentlich höhere Umfangsgeschwindigkeiten
zum Erreichen einer hinreichenden Schneidleistung erforderlich sind.
Zudem führt
ein Verschleiß der
Schleifscheibe zu einer Verringerung des Durchmesser derselben,
wodurch sich die Schnitttiefe ändert.
Durch geeignete Materialien, wie beispielsweise ein Verbundmaterial
mit Diamantpartikeln, können
diese Nachteile verringert werden.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Auftrennen von Schweißnähten, insbesondere von
Laserschweißnähten an
Karosserieblechen. Gemäß der Erfindung
wird mit einem Umfangsfräser oder
einer Schleifscheibe die Schweißnaht
bis auf eine Tiefe, die in etwa dem oberen Blech entspricht, weggefräst. So ist
gewährleistet,
dass nur das obere Blech durch den Fräsvorgang beschädigt wird.
Das untere Blech, das typischerweise Teil der tragenden Karosseriestruktur
ist, wird so nicht beschädigt
und braucht im Reparaturfall weder nachgebessert noch ausgetauscht
zu werden.
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In
vorteilhafter Weise wird die Schweißnaht mit einem erfindungsgemäßen Fräser aufgetrennt. Dabei
wird zumindest eine Distanzscheibe achensymetrisch zum Fräser oder
zur Schleifscheibe angeordnet, die einen Radius hat, der in etwa
um die Dicke des oberen zu trennenden Bleches kleiner ist als der
materialabtragende Teil des Werkzeugs.
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So
ist gewährleistet,
dass die Schweißnaht nur
bis auf die Dicke des oberen Bleches aufgetrennt wird.
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Die
Erfindung soll im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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1 zeigt eine schematische
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fräsers.
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2 zeigt eine beispielhafte
Darstellung eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs.
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3 zeigt eine schematische
Skizze eines Schneidrads.
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4 zeigt eine schematische
Skizze einer Schneidradaufnahme.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Fräser 1.
Der Fräser 1 ist
zum Auftrennen von Laserschweißnähten an
Karosserieblechen ausgebildet. Das Schneidrad 2 hat einen
Außendurchmesser
von 45 mm und weist 52 Zähne
auf. Die Breite des Scheinrads 2 beträgt 4 mm. Neben dem Schneidrad 2 sind
beidseitig Distanzscheiben 3a,3b angeordnet. Zum
Einspannen in eine Werkzeugaufnahme (nicht zu sehen) verfügt der Fräser 1 über einen
kreiszylinderförmigen
Dorn 5. Der Dorn 5 und die hintere Distanzscheibe 3a sind
einstückig
ausgebildet. Das Scheidrad 2 und die vordere Distanzscheibe 3b werden
mit einer Schraube 4 an dem aus hinterer Distanzscheibe 3a und
Dorn 5 bestehenden Teil befestigt.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel
für ein erfindungsgemäßes Fräswerkzeug 20.
Das Fräswerkzeug 20 weist
eine Aufnahme 23 zum Einspannen des Fräsers 1 auf. Parallel
zur Drehachse ist ein Plexiglasschutz 25 angebracht. Das
Werkzeug weist einen Griff 21 mit einer Betätigungseinheit 22 auf. Oberhalb
des Griffes befindet sich der Kopf 24, zu dem im rechten
Winkel die Aufnahme 23 zum Einspannen des Fräsers 1 angeordnet
ist.
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3 zeigt eine Skizze eines
erfindungsgemäßen Schneidrads 2.
Das Schneidrad 2 besteht aus Vollhartmetall und hat einen
Außendurchmesser
von 25 mm. Zum Zentrieren und Aufspannen auf einem Dorn (nicht zu
sehen) ist eine Bohrung 6 mit einem Durchmesser von 8 mm
vorgesehen. Die 40 Zähne 11 des
Schneidrades 2 haben einen Spanwinkel γ von 8°. Die Schneiden sind mit einem
Freiwinkel a von 12° hinterschnitten.
Das Schneidrad 2 hat eine Breite von 4 mm. Die vorderen
Flanken 8 der Zähne haben
einen Höhe
h von 9 mm. Die hintere Flanke 7 und vordere Flanke 8 des
folgenden Zahnes stehen in einem Winkel von 55° zueinander.
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4 zeigt eine Skizze von
einer Aufnahme eines erfindungsgemäßen Fräsers. Die einstückige Aufnahme
besteht aus Dorn 5 zum Einspannen in eine Werkzeugaufnahme
(nicht zu sehen), einer Distanzscheibe 3 mit einem Durchmesser
von 23,4 mm und einem weiteren Dorn 10 zum Aufsetzen eines Schneidrads
sowie einer weiteren Distanzscheibe (nicht zu sehen), die dann mit
einer Schraube (nicht zu sehen), für die ein Gewinde 10 vorgesehen
ist, fixiert werden kann.