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Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine sowohl für das Ultraschallschleifen als auch für die Lasergravatur vorgesehene Bearbeitungsmaschine, auf der zwei Bearbeitungswerkzeuge kombinierbar montiert sind, was den Produktionsverfahren vereinfacht, die Effizienz erhöht und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert.
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Die herkömmlichen Bearbeitungsmaschinen sind normalerweise für spezielle Bearbeitungszwecke gestaltet und erfüllen meistens nur eine einzige Bearbeitungsfunktion. Sie können feste Bearbeitungsvorgänge an Werkstücken ausführen, um die erforderlichen Bearbeitungsanforderungen zu erfüllen.
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Um aus einem Werkstück ein fertiges Produkt zu machen, müssen jedoch in der Regel mehrere Bearbeitungsverfahren durchgeführt werden. Das heißt, nicht nur traditionelle Verfahren wie Schneiden, Bohren und Schleifen, sondern auch Verfahren wie Ultraschall- und Laserbearbeitung müssen durchgeführt werden. Jedes Verfahren erfordert eine eigene Bearbeitungsmaschine, um die erforderliche Bearbeitung an dem Werkstück sequentiell auszuführen und somit ein vollständiges Verfahren für das Werkstück bereitzustellen.
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Zum Beispiel sind Ultraschallwerkzeuge für die Materialentfernung in harten und spröden Strukturen geeignet, die aus Metall oder Nichtmetall besteht und schwer zu bearbeiten sind, wie superharten Legierungen, Gussstahl, Glas, Keramik, Saphir, Tantalcarbid usw. Durch die beim Betrieb der Bearbeitungsmaschine durch Ultraschallbetätigung erzeugte, axiale oder radiale Hochfrequenzschwingung der Ultraschall-Werkzeugspitze kann der Bearbeitungswiderstand des Werkstücks verringert, der Span verfeinert und die Materialabtragsrate stark verbessert werden.
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Lasergravurmaschinen können zum Entfernen von Oberflächenschichten aus metallischen oder nichtmetallischen Materialien verwendet werden, z. B. zum Bedrucken von Materialoberflächen, zum Beißen oder zum Entfernen von superhartem Klingenmaterial. Die Atome / Moleküle auf der zu bearbeitenden Oberfläche werden von einem Hochfrequenzlaser mit geringer Leistung abgestreift.
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Das Hauptproblem der herkömmlichen Bearbeitungsmaschinenausrüstung besteht jedoch darin, dass die Ultraschall- oder Lasergravurfunktion durch eine jeweilige mechanische Vorrichtung erfüllt ist, und es ist daher erforderlich, eine Vielzahl von Bearbeitungsmaschinen so zu konfigurieren, dass eine große Fertigungslinie entsteht. Noch wichtiger ist, dass das Werkstück jedes Mal, wenn der Bearbeitungsvorgang ausgeführt wird, von der Bearbeitungsmaschine des vorherigen Verfahrens entfernt und dann an der Bearbeitungsmaschine des nächsten Verfahrens festgeklemmt werden muss, und dass jeder Spannvorgang neu kalibriert werden muss, was nicht nur Zeit kostet, sondern auch das Verfahren kompliziert. Bei jeder Klemmarbeit wird ein Fehler erzeugt. Nachdem Fehler durch viele Verfahren akkumuliert wurden, wird die Präzision des Endprodukts unweigerlich herabgesetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Ultraschallschleifen als auch zur Lasergravur zu schaffen, die durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Ultraschallschleifen als auch zur Lasergravur, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Durch die Erfindung wird eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine geschaffen, die das Ultraschallschleifen und die Lasergravur funktionsmäßig kombiniert, was den Arbeitsfluss und die Produktionslinienkonfiguration erheblich vereinfacht und insgesamt die Arbeitseffizienz verbessert und gleichzeitig die Bearbeitungskosten der Bearbeitungsmaschine reduziert.
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Außerdem wird durch die Erfindung eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Ultraschallschleifen als auch zur Lasergravur geschaffen, wobei, wenn das Ultraschallschleifen oder die Lasergravur demselben Werkstück unterzogen wird, vermieden wird, dass eine Einspannvorrichtung zum Spannen des Werkstücks wiederholt bedient wird, das Werkstück wiederholt transportiert wird und seine Position erneut eingestellt wird. Damit wird die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks erheblich verbessert, und die Arbeitseffizienz wird gesteigert.
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Ferner wird durch die Erfindung eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Ultraschallschleifen als auch zur Lasergravur geschaffen, die mit vorhandenen Bearbeitungsmaschinen unterschiedlicher Steuerachsenanzahl kombiniert werden kann, wobei unnötige bzw. wiederholende Investitionen an Bearbeitungsmaschinen vermieden werden. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit Längenmesswerkzeug-/Klingenmessgeräten, Bildverarbeitungsgeräten, Werkstückmessgeräten, automatischem Frequenz-Sweeping und Amplitudeneinstellung sowie automatischer Be- und Entladevorrichtung zu einer integrierten Bearbeitungsanlage kombiniert werden.
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Gemäß der Erfindung wird eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine bereitgestellt, die mit der Möglichkeit sowohl zum Ultraschallschleifen als auch zur Lasergravur versehen ist und eine Bearbeitungsmaschine, eine Arbeitsplattform und eine Hybrid-Schneidvorrichtung aufweist.
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Die Bearbeitungsmaschine weist eine Basis zur Anordnung der Bearbeitungsmaschine auf, wobei in einem Seitenbereich der Basis ein Maschinenkörper vorgesehen ist.
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Die Arbeitsplattform ist auf der Basis montiert, um ein Werkstück zu befestigen.
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Die Hybrid-Schneidvorrichtung ist am Maschinenkörper angebracht und unten mit einer Ultraschall-Schleifeinheit und einer Lasergravureinheit versehen, durch die das Werkstück bearbeitet werden kann.
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Gemäß der Erfindung ist die Basis mit einer Schiene versehen, wobei die Arbeitsplattform bodenseitig auf der Schiene so verschiebbar ist, dass die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks nach der Hybrid-Schneidvorrichtung ausgerichtet ist.
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Gemäß der Erfindung ist die Hybrid-Schneidvorrichtung extern mit einem Gehäuse verpackt, wobei der Maschinenkörper mit einer Führungsschiene versehen ist, auf der das Gehäuse verschiebbar ist, um die Hybrid-Schneidvorrichtung näher an das Werkstück zu bringen.
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Gemäß der Erfindung ist die Arbeitsplattform mit einer Einspannvorrichtung versehen, mit der das Werkstück befestigbar und seine Position einstellbar ist.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hybrid-Bearbeitungsmaschine;
- 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hybrid-Schneidvorrichtung;
- 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ultraschall-Schleifeinheit im Betriebszustand;
- 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lasergravureinheit im Betriebszustand; und
- 5 ein Flussdiagramm der Arbeitsschritte der erfindungsgemäßen Hybrid-Bearbeitungsmaschine.
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Es sei auf 1 und 2 Bezug genommen, bei denen es sich um eine erfindungsgemäße Hybrid-Bearbeitungsmaschine handelt, die sowohl zum Ultraschallschleifen als auch zur Lasergravur verwendbar ist. Die erfindungsgemäße Hybrid-Bearbeitungsmaschine weist hauptsächlich eine Bearbeitungsmaschine 100, eine Arbeitsplattform 200 und eine Hybrid-Schneidvorrichtung 300 auf.
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Die Verarbeitungsmaschine 100 bietet Geräteplatz für jede Komponenteneinheit sowie andere Leistungs- und Steuereinheiten. Die Bearbeitungsmaschine 100 hat eine Basis 110 zur Anordnung der Bearbeitungsmaschine 100 für Bearbeitungsvorgänge. In einem Seitenbereich der Basis 110 ist ein Maschinenkörper 120 vorgesehen, an dem die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 angebracht ist.
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Die Arbeitsplattform 200 ist auf der Basis 110 montiert. Auf der Arbeitsplattform 200 ist ein zu bearbeitendes Werkstück 400 befestigt.
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Die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 ist am Maschinenkörper 120 angebracht und unten mit einer Ultraschall-Schleifeinheit 310 und einer Lasergravureinheit 320 versehen, durch die das Werkstück 400 bearbeitet werden kann.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, wird das Werkstück 400 zunächst an der Arbeitsplattform 200 befestigt. Dann wird die Arbeitsplattform 200 oder die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 so verschoben, dass die Ultraschall-Schleifeinheit 310 und die Lasergravureinheit 320 nahe an die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 400 gebracht werden und die jeweilige Bearbeitung durchführen, um den erforderlichen Bearbeitungsvorgang abzuschließen.
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Das erfindungsgemäße Arbeitsablaufdiagramm ist in 5 dargestellt. Die Verfahrenschritte werden wie folgt näher beschrieben:
- 5-1: Spannen des Werkstücks 400
Das Werkstück 400 wird auf der Arbeitsplattform 200 platziert und nach der Einstellung der Arbeitsposition festgeklemmt, um die anfängliche Positionierung des Werkstücks 400 vor der Bearbeitung abzuschließen.
- 5-2: Ultraschallschleifen
Zum Schleifen der rauen Oberfläche bzw. Kante, die nach anfänglicher Bearbeitung erzeugt wird, wird die Ultraschall-Schleifeinheit 320 unter Verwendung der Ultrahochfrequenzschwingung verwendet, um überschüssige Rückstände zu entfernen.
- 5-3: Lasergravur
Die Lasergravureinheit 320 wird verwendet, um einen Teil des Oberflächenmaterials auf dem Werkstück 400 unter Verwendung der thermischen Laserenergie zu entfernen. Die Lasergravur wird angewendet, um das Herstellungsdatum, das Modell des Objekts, den QR-Code usw. zu erstellen, oder einfach aus ästhetischen Gründen verwendet.
- 5-4: Entnahme des Fertigprodukts
Nachdem das Werkstück 400 der oben erwähnten Bearbeitung unterzogen wurde, wird das bearbeitete Produkt entnommen.
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Die Reihenfolge der obigen Schritte 5-2 und 5-3 kann ausgetauscht werden, wobei die jeweiligen Schritte wiederholt durchgeführt werden können. Während der Bearbeitung ist es überhaupt nicht erforderlich, das Werkstück 400 zu entfernen oder seine Position einzustellen. Das Bearbeitungsmodul [die Ultraschall-Schleifeinheit 310 bzw. die Lasergravureinheit 320] kann durch ein Bearbeitungsprogramm aufgerufen werden, wobei das Werkstück 400 automatisch entsprechend der Position des Bearbeitungsmoduls positioniert werden kann, um die gesamte Verarbeitung abzuschließen.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, kann die Arbeitsplattform 200 auf der Basis 110 verschoben werden, um das Werkstück 400 nahe an die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 zu bringen und somit eine praktische Bearbeitung zu gewährleisten. Dies wird dadurch erreicht, dass die Basis 110 mit einer Schiene 111 versehen ist, wobei die Arbeitsplattform 200 bodenseitig auf der Schiene 111 verschiebbar ist. Die Schiene 111 kann in Quer- oder Längsrichtung angeordnet sein, um eine freie Bewegung des Werkstücks 400 zu gewährleisten.
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Die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 ist extern mit einem Gehäuse 330 verpackt, in dem sich ein Leistungs- oder Steuermechanismus zum Antreiben der Hybrid-Schneidvorrichtung 300 befindet, was hier nicht näher erläutert wird. Der Maschinenkörper 120 ist mit einer Führungsschiene 121 versehen, auf der das Gehäuse 330 verschiebbar ist. Die Führungsschiene 121 verläuft in vertikaler Richtung, um die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 näher an das Werkstück 400 oder von dieser weg zu bringen.
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Außerdem kann eine magnetische Vorrichtung oder eine Unterdruckeinrichtung auf der Arbeitsplattform 200 angeordnet sein, um das Werkstück 400 direkt auf der Arbeitsplattform 200 zu befestigen. Alternativ dazu ist die Arbeitsplattform 200 mit einer Einspannvorrichtung 210 zum Fixieren und Einstellen der Position des Werkstücks 400 durch die Vorrichtung 210 versehen.
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Die vorstehende Beschreibung stellt die Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Ansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann vorgenommen werden können, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Bearbeitungsmaschine
- 110
- Basis
- 111
- Schiene
- 120
- Maschinenkörper
- 121
- Führungsschiene
- 200
- Arbeitsplattform
- 210
- Einspannvorrichtung
- 300
- Hybrid-Schneidvorrichtung
- 310
- Ultraschall-Schleifeinheit
- 320
- Lasergravureinheit
- 330
- Gehäuse
- 400
- Werkstück
