DE202019100025U1

DE202019100025U1 - Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen

Info

Publication number: DE202019100025U1
Application number: DE202019100025.2U
Authority: DE
Original assignee: LITZ HITECH CORP
Current assignee: LITZ HITECH CORP
Priority date: 2019-01-03
Filing date: 2019-01-03
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2029-01-04

Abstract

Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen, aufweisend
eine Bearbeitungsmaschine (100), die eine Basis (110) zur Anordnung der Bearbeitungsmaschine (100) aufweist, wobei in einem Seitenbereich der Basis (110) ein Maschinenkörper (120) vorgesehen ist;
eine Arbeitsplattform (200), die auf der Basis (110) montiert ist, um ein Werkstück (400) zu befestigen; und
eine Hybrid-Schneidvorrichtung (300), die am Maschinenkörper (120) angebracht und unten mit einer Laser-Schneideinheit (310) und einer Ultraschall-Schleifeinheit (320) versehen ist, durch die das Werkstück (400) bearbeitet werden kann.

Description

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 das Produktionsverfahren vereinfacht, die Effizienz erhöht und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert.
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.
Um aus einem Werkstück ein fertiges Produkt zu fertigen, 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.
Zum Beispiel können Laserschneidmaschinen zum Schneiden und Trennen von metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen verwendet werden, wie z. B. Blechschneiden für metallische oder nichtmetallische Werkstoffe. Ein Hochleistungslaser wird auf das Werkstück fokussiert und das Werkstück wird durch Hochleistungslaserenergie geschnitten und Teile davon abgetrennt.
Ultraschallwerkzeuge sind für die Materialentfernung in harten und spröden Strukturen geeignet, die aus Metall oder Nichtmetall bestehen und schwer zu bearbeiten sind, wie superharte 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.
Das Hauptproblem der herkömmlichen Bearbeitungsmaschinenausrüstung besteht jedoch darin, dass das Laserschneiden oder die Ultraschallfunktion durch eine jeweilige mechanische Vorrichtung erfüllt wird und es daher erforderlich ist, 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 verkompliziert. Bei jeder Klemmarbeit wird ein Fehler erzeugt. Nachdem Fehler durch viele Verfahren akkumuliert wurden, wird die Präzision des Endprodukts unweigerlich herabgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen zu schaffen, die durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen, die die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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.
Außerdem wird durch die Erfindung eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen 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.
Ferner wird durch die Erfindung eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen 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.
Gemäß der Erfindung wird eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine bereitgestellt, die mit der Möglichkeit sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen versehen ist und eine Bearbeitungsmaschine, eine Arbeitsplattform und eine Hybrid-Schneidvorrichtung aufweist.
Die Bearbeitungsmaschine weist eine Basis zur Anordnung der Bearbeitungsmaschine auf, wobei in einem Seitenbereich der Basis ein Maschinenkörper vorgesehen ist.
Die Arbeitsplattform ist auf der Basis montiert, um ein Werkstück zu befestigen.
Die Hybrid-Schneidvorrichtung ist am Maschinenkörper angebracht und unten mit einer Laser-Schneideinheit und einer Ultraschall-Schleifeinheit versehen, durch die das Werkstück bearbeitet werden kann.
Gemäß der Erfindung kann die Basis mit einer Schiene versehen sein, wobei die Arbeitsplattform bodenseitig auf der Schiene so verschiebbar ist, dass die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks nach der Hybrid-Schneidvorrichtung ausgerichtet ist.
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.
Gemäß der Erfindung ist die Arbeitsplattform mit einer Einspannvorrichtung versehen, mit der das Werkstück befestigbar und seine Position einstellbar ist.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen 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 Laser-Schneideinheit im Betriebszustand,
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ultraschall-Schleifeinheit im Betriebszustand und
5 ein Flussdiagramm der Arbeitsschritte der erfindungsgemäßen Hybrid-Bearbeitungsmaschine.

Es sei auf 1 und 2 Bezug genommen, bei denen es sich um eine erfindungsgemäße Hybrid-Bearbeitungsmaschine handelt, die sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen verwendbar ist. Die erfindungsgemäße Hybrid-Bearbeitungsmaschine weist hauptsächlich eine Bearbeitungsmaschine 100, eine Arbeitsplattform 200 und eine Hybrid-Schneidvorrichtung 300 auf.
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.
Die Arbeitsplattform 200 ist auf der Basis 110 montiert. Auf der Arbeitsplattform 200 ist ein zu bearbeitendes Werkstück 400 befestigt.
Die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 ist am Maschinenkörper 120 angebracht und unten mit einer Laser-Schneideinheit 310 und einer Ultraschall-Schleifeinheit 320 versehen, durch die das Werkstück 400 bearbeitet werden kann.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, wird das Werkstück 400 zunächst an der Arbeitsplattform 200 befestigt. Dann wird die Arbeitsplattform 200 oder die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 so verschoben, dass die Laser-Schneideinheit 310 und die Ultraschall-Schleifeinheit 320 nahe an die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks 400 gebracht werden und die jeweilige Bearbeitung durchführen, um den erforderlichen Bearbeitungsvorgang abzuschließen.
Das erfindungsgemäße Arbeitsablaufdiagramm ist in 5 dargestellt. Die Verfahrenschritte werden wie folgt näher beschrieben:
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.
Laserschneiden
Die Laserschneideinheit 310 wird verwendet, das Werkstück 400 mit einem konzentrierten Laserstrahl mit hoher Energie entlang der Kontur des Werkstücks 400 zu schneiden.
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.
Entnahme des Fertigprodukts:
Nachdem das Werkstück 400 einer der oben erwähnten Bearbeitungen unterzogen wurde, wird das bearbeitete Produkt entnommen.
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 Laser-Schneideinheit 310 bzw. die Ultraschall-Schleifeinheit 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.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, 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.
Die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 ist von einem externen Gehäuse 330 umgeben, 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.
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.
Die vorstehende Figurenbeschreibung bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und die Figurenbeschreibung soll insbesondere nicht zur einschränkenden Auslegung der Ansprüche herangezogen werden. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die sich aufgrund der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung für einen Fachmann in naheliegender Weise ergeben, sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Hybrid-Bearbeitungsmaschine, die mit der Möglichkeit sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen versehen ist und eine Bearbeitungsmaschine 100, eine Arbeitsplattform 200 und eine Hybrid-Schneidvorrichtung 300 aufweist. Die Bearbeitungsmaschine 100 weist eine Basis 110 zur Anordnung der Bearbeitungsmaschine 100 auf, um Bearbeitungsvorgänge durchzuführen, wobei in einem Seitenbereich der Basis 110 ein Maschinenkörper 120 vorgesehen ist, der für die Anordnung der Hybrid-Schneidvorrichtung 300 sorgt. Die Arbeitsplattform 200 ist auf der Basis 110 montiert, um ein zu bearbeitendes Werkstück 400 zu befestigen. Die Hybrid-Schneidvorrichtung 300 ist am Maschinenkörper 120 angebracht und unten mit einer Laser-Schneideinheit 310 und einer Ultraschall-Schleifeinheit 320 versehen. Mit der obigen Struktur wird das Werkstück zuerst auf der Arbeitsplattform fixiert und dann die Arbeitsplattform oder der Verbundschneider verschoben, so dass die Ultraschallpoliereinheit und die Lasergravureinheit jeweils im Bereich der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks die Bearbeitungsvorgänge durchführen können. Damit können die Bearbeitungsvorgänge abgeschlossen werden.
Bezugszeichenliste

100: Bearbeitungsmaschine
110: Basis
111: Schiene
120: Maschinenkörper
121: Führungsschiene
200: Arbeitsplattform
210: Einspannvorrichtung
300: Hybrid-Schneidvorrichtung
310: Laser-Schneideinheit
320: Ultraschall-Schleifeinheit
330: Gehäuse
400: Werkstück

Claims

Hybrid-Bearbeitungsmaschine mit der Möglichkeit sowohl zum Laserschneiden als auch zum Ultraschallschleifen, aufweisend eine Bearbeitungsmaschine (100), die eine Basis (110) zur Anordnung der Bearbeitungsmaschine (100) aufweist, wobei in einem Seitenbereich der Basis (110) ein Maschinenkörper (120) vorgesehen ist; eine Arbeitsplattform (200), die auf der Basis (110) montiert ist, um ein Werkstück (400) zu befestigen; und eine Hybrid-Schneidvorrichtung (300), die am Maschinenkörper (120) angebracht und unten mit einer Laser-Schneideinheit (310) und einer Ultraschall-Schleifeinheit (320) versehen ist, durch die das Werkstück (400) bearbeitet werden kann.
Hybrid-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (110) mit einer Schiene (111) versehen ist, wobei die Arbeitsplattform (200) bodenseitig auf der Schiene (111) so verschiebbar ist, dass die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks (400) nach der Hybrid-Schneidvorrichtung (300) ausgerichtet ist.
Hybrid-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsplattform (200) mit einer Einspannvorrichtung (210) versehen ist, mit der das Werkstück (400) befestigbar und seine Position einstellbar ist.
Hybrid-Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybrid-Schneidvorrichtung (300) extern mit einem Gehäuse (330) verpackt ist, wobei der Maschinenkörper (120) mit einer Führungsschiene (121) versehen ist, auf der das Gehäuse (330) verschiebbar ist, um die Hybrid-Schneidvorrichtung (300) näher an das Werkstück (400) zu bringen.