DE2950559A1 - Verfahren und vorrichtung zur spangebenden bearbeitung von glas und glasartigen werkstoffen sowie nach diesem verfahren bearbeitetes werkstueck aus glas oder glasartigem werkstoff - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur spangebenden bearbeitung von glas und glasartigen werkstoffen sowie nach diesem verfahren bearbeitetes werkstueck aus glas oder glasartigem werkstoffInfo
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Description
.J.Philips'fci^-r^j'oken, Eindhoven . 2950559
I9.IO.I979. X PHN 9306
Verfahren und Vorrichtung zur spangebenden Bearbeitung von Glas und glasartigen Werkstoffen sowie nach diesem Verfahren
bearbeitetes Werkstück aus Glas oder glasartigem Werkstoff
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur spangebenden Bearbeitung von Glas oder glasartigen Werkstoffen,
wobei ein zu bearbeitendes Werkstück aus Glas bzw. glasartigem Werkstoff und ein Schneidwerkzeug gegenüber
δ einander in Bewegung gebracht werden, das Werkzeug mit der
Oberfläche des Werkstücks in Berührung gebracht und das Werkstück an der Oberfläche einer zerspanenden Bearbeitung
ausgesetzt wird.
Bei einem derartigen allgemein bekannten Verfahren
^ wird ein gläsernes Werkstück einer Schleifbearbeitung ausgesetzt,
wobei der zu entfernende Werkstoff durch ggf. gebundene Schleifkörner abrasiv entfernt wird. Mit diesem
bekannten Verfahren lässt sich eine ziemlich hohe Massgenauigkeit erzielen, aber dadurch, dass der zu entfernende
1* Werkstoff zerkörnt wird, ist die bearbeitete Oberfläche
matt, d.h. optisch nicht transparent.
Es sind u.a. von Dr. D.M. Busch Untersuchungen durchgeführt auf dem Gebiet der spangebenden Bearbeitung von
Glas bei Raumtemperatur mit Hilfe eines Diamantmeissels.
Dabei wurde gefunden, dass Glas sich unter den obenstehenden Verhältnissen spanabhebend bearbeiten lässt nur, aber
auch nur wenn die Spandicke, d.h. die Anstellung der Meisselschneide klein ist d.h. in der Grössenordnung von
nur einigen /um. Als typisches Beispiel nennt Dr. Busch
2S einen Glasspan von 8 mm Länge, 7/um Breite und 3/um maximaler
Dicke. Die bearbeitete Oberfläche bleibt matt, d.h. die Oberflächenbeschaffenheit bei dieser Bearbeitung wird
nicht optisch transparent.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, ein Werkstück aus Glas oder
glasartigem Werkstoff derart zu bearbeiten, dass die bearbeitete Oberfläche eine hohe Massgenauigkeit sowie eine
optische Oberflächenqualität aufweist, mit einer Werkstoff-
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abnähme je Schnitt in der Grossenordnung von 20/um dick,
100/um breit und vielen Zentimetern lang. Unter optischer
Oberflächenqualität wird eine Oberfläche, die glatt und
transparent ist verstanden.
Transparent nennt man eine Oberfläche wenn die Erhabenheiten auf dieser Oberfläche eine Grosse von 0,02yUm nicht
tiberschreiten, d.h. sehr klein sind, gegenüber der Wellenlänge *X des sichtbaren Lichtes welches" das Wellenlängengebiet
umfasst von 0,4< A^ O, 7 (/um) und wobei die Abmessungen
in der Ebene gegenüber der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes gross bis sehr gross sein dürfen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch erfüllt, dass der zu bearbeitende Teil des Werkstücks derart erhitzt
wird, dass an der Oberfläche eine Viskosität nahezu entsprechend der Erweichungstemperatur erhalten wird, daraufhin
die erweichte Oberfläche mit Hilfe des Schneidwerkzeugs zerspant wird, wonach das Werkstück auf Umgebungstemperatur
abgekühlt wird.
Untersuchungen haben gezeigt, dass beim erfindungsgemässen Verfahren, im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren,
der zerspante Werkstoff nicht zerkörnt wird, sondern dass das Schneidwerkzeug den Werkstoff in Form eines ununterbrochenen
relativ dicken Spanes abhebt, in dem Abschuberscheinungen wahrnehmbar sind, mit einer grossen Länge
bis einige Meter, mit einer Dicke in der Grössenordnung von 20/um und in gewissem Sinne vergleichbar mit der Spanbildung
die beim Präzisionszerspanen von Metall, u.a. für optische Zwecke auftritt, z.B. bei der Bearbeitung von
Kupfer und Aluminium. Selbstverständlich wird das Werkstück nur bis zu einer Tiefe etwa entsprechend der gewünschten
Spandicke auf die Erweichungstemperatur oder etwas höher erhitzt} der Kern des Werkstücks bleibt auf
einer niedrigen Temperatur mit einer derart entsprechenden Viskosität, dass den bei der Bearbeitung auftretenden
Biege-und Torsionsmomenten ausreichender Widerstand geboten
werden kann. Offenbar wird die optische Oberflächenqualität durch abrasive Bearbeitung zusammen mit örtlicher
viskoser Verformung erhalten, d.h. durch thermisches
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Polieren infolge örtlichen relaxierenden Zerfliessens des
Glases an der Stelle der Schnittstelle während und gleich nach dem Schnittvorgang.
Die Erweichungstemperatur ist definiert als die Temperatur, bei der der Werkstoff eine Viskosität von ca.
10 ' Pa1S hat, Der Temperaturbereich über den ein Glas
oder ein glasartiger Werkstoff sich zerspanen lässt mit dem Verfahren nach der Erfindung lässt sich ziemlich genau
angeben. Bei einer zu niedrigen Temperatur an der Schnittstelle bildet sich kein Span; beim Bearbeiten bröckelt
der Werkstoff ab, Splitter springen von dem Werkstück ab und die Oberfläche ist äusserst uneben, rauh und optisch
matt. Eine zu hohe Temperatur an der Schnittstelle führt zu Zerschmelzung auf der Oberfläche des Werkstücks und
schliesst eine Präzisionsbearbeitung aus; unregelmässige Ausstülpungen, Verschmierungen und Zerschmelzungen auf
der Oberfläche des Werkstücks machen diese Bedingungen für eine Präzisionsbearbeitung unzulässig. Das Temperaturintervall
zwischen einer Oberfläche, die notorisch zu kalt und notorisch zu warm ist, bestreicht für die in der
Praxis in Betracht kommenden Werkstoffe ein Gesamtgebiet von etwa 50°. Der beim erfindungsgemässen Verfahren anwendbare
Temperaturbereich bestreicht ein Temperaturgebiet von 30° in der Mitte des Gesamtgebietes; und normalerweise
liegt der Erweichungspunkt in diesem Arbeitsgebiet.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere
für die spangebende Bearbeitung langer Gläser, d.h. Glasarten deren Viskositätsverlauf über einen relativ
langen Temperaturbereich ziemlich gering ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen
Verfallrens wird der zu bearbeitende Teil des Werkstücks vor dem Abkühlen einer mehrfachen an die Bearbeitung
angepassten Wärmebehandlung ausgesetzt. Dadurch ist es möglich verschiedenartige Gläser und glasartige
Werkstoffe auf eine für die Bearbeitung optimale Weise zu erhitzen und abzukühlen.
Eine andere bevorzugte Ausführungsforrn des erfindungsgemässen
Verfahrens weist das Kennzeichen auf, dass der
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zu bearbeitende Teil des Werkstücks durch eine erste gestreute Wärmezufuhr aufgewärmt und wenigstens der zu zerspanende
Teil nahezu integral und homogen auf nahezu die Erweichungstemperatur gebracht wird und dass gleichzeitig
δ die zu bearbeitende Oberfläche durch eine zweite der ersten überlagerte konzentrische Wärmezufuhr in Höhe der Schnittstelle
nahezu zu dem Zeitpunkt der Materialabnahme und bis zu einer Tiefe mindestens entsprechend der gewünschten
Schnittiefe örtlich erhitzt und auf einer Temperatur, die für die zerspanende Bearbeitung geeignet ist gehalten wird,
derart, dass die gesamte Energiezufuhr eine Spanbildung sowie eine relaxierende Zerfliessung der bearbeiteten
Oberfläche erfolgen lässt.
Durch die gekennzeichneten Massnahmen wird das Werkstück
derart thermisch behandelt, dass einerseits die Oberfläche zerspant werden kann, wobei gleichzeitig sowie
unmittelbar danach die durch das Schneidwerkzeug gebildeten Rillen durch Zerfliessung geebnet werden, während andererseits
die Erhitzung des Kerns derart beschränkt wird, dass während der Bearbeitung auftretende Biege- und Torsionsmomente
durch den Kern aufgefangen werden.
Eine Störung in der Spanbildung und Unregelmässigkeiten auf der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks
werden bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens dadurch vermieden, dass das Schneidwerkzeug
derart erwärmt wird, dass vom Werkstück zum Schneidwerkzeug kein wesentlicher Wärme transport stattfindet.
Dadurch, dass das Werkzeug auf diese Weise erwärmt wird, wird eine Störung der homogenen Temperaturverteilung
auf der Oberfläche des Werkstücks sowie die Bildung einer kalten Stelle an der Stelle des Schnittpunktes vermieden.
Diese Massnahme lässt sich insbesondere bei Verwendung eines Werkzeugs mit einem relativ hohen Wärmeleitungskoeffizienten,
wie Diamant, in vorteilhafter Weise anwenden. '5 Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen
Verfahrens weist das Kennzeichen auf, dass das Werkstück vor dem Abkühlen auf Temperatur gehalten wird bis zum
Erreichen der Entspannungstemperatur des Werkstoffes und
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zwar derart, dass das Werkstück nach dem Abkühlen spannungsfrei ist. Dadurch, dass das Werkstück auf diese Weise
spannungsfrei gemacht wird, wird die Massgenauigkeit in positivem Sinn beeinflusst. Das etwaige Weitererwärmen
ist von dem bearbeiteten Werkstoff abhängig. Beim Bearbeiten eines Werkstücks aus Quarzglas z.B. ist das Entspannen
nicht erforderlich.
Ein Werkstück aus Glas oder glasartigem Werkstoff,
das nach dem erfindungsgemässen Verfahren bearbeitet worden ist, ist gekennzeichnet durch eine hohe Massgenauigkeit in
der Grössenordnung von einigen /um, und durch eine optische Oberflächenqualität, d.h. eine glatte und transparente
Oberfläche. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können
Werkstücke aus Glas oder glasartigem Werkstoff verschiedenster Abmessungen und Formen, stab-, rohr- oder kugelförmig
bearbeitet werden; jedoch wegen der erzielbaren optischen Oberflächenqualität ist das Verfahren insbesondere geeignet
zum Herstellen optischer Elemente, z.B. asphärischer Linsen aus Glas und verwandten glasartigen Werkstoffen, glaskeramischen
Werkstoffen und Glaskunststoffen.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens; diese Vorrichtung
ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch einen rotierbaren Werkstückhalter, einen gegenüber dem Werkstückhalter
H einstellbaren Meisselhalter mit einem Meissel und ein
gegenüber dem Werkstückhalter einstellbares Heizelement, wobei der Werkstückhalter, das Heizelement und der Meisselhalter
gegenüber einander verschiebbar sind. Zum Durchführen des Verfahrens reicht eine relativ einfache jedoch
sehr stabile Präzisionsvorrichtung aus. Das Werkstück wird in dem Werkstückhalter eingespannt, mittels des Heizelements
auf die gewünschte Temperatur gebracht und mit Hilfe des Meisseis bearbeitet.
Eine bevorzugte Ausführungsfortn der Vorrichtung ist
gekennzeichnet durch ein zweites Heizelement mit konzentrierter Wärmeabgabe, wobei das erste Heizelement von der
Bauart mit gestreuter Wärmeabgabe ist. Mit Hilfe des ersten Heizelements wird das Werkstück über die ganze zu bearbei-
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tende Länge gleichmässlg erwärmt und mit Hilfe des zweiten
Heizelements zum Zeitpunkt der Spanabnahme und örtlich an der Schnittstelle weiter erwärmt, wodurch die beim Bearbeiten
auftretenden Ungleichmässigkeiten durch viskose Verformung direkt ausgeglichen werden.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemässen Vorrichtung ist das zweite Heizelement
von momentan regelbarer Bauart und ist 'an einen Regelkreis angeschlossen. Das erste Heizelement ist normalerweise
einer konstanten, zwar einstellbaren aber nicht momentan regelbaren Bauart. Mit Hilfe des zweiten momentan einstellbaren
Heizelements kann die Temperatur der zu bearbeitenden Oberfläche zum Zeitpunkt der Spanabnahme und an der Stelle
des Schnittes ohne Verzögerung auf den erforderlichen Wert
gebracht werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung enthält der Regelkreis ein
Strahlungstemperaturmesselement. Durch diese Massnahme
kann die Temperstur des Werkstücks an der Schnittstelle
durch Regelung des zweiten Heizelements mit einer Genauigkeit von ± 2°C eingestellt werden. Das Ausgangssignal des
Temperaturmesselements wird zu einem Regler zurückgekoppelt, der über ein Steuersignal des zweite Heizelement praktisch
verzögerungsfrei einstellt.
Die Heizelemente können verschiedenartiger Ausführungsformen sein, wie strahlende, leitende und konvektive EIe-'mente,
z.B. strahlende Widerstandselemente oder induktive Heizelemente, wenn die Leistung nur ausreicht um das
Werkstück auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung sind die Heizelemente als Gasbrenner ausgebildet, wobei der eine von dem Spaltbrennertyp und der
andere vom Punktbrennertyp ist. Gasbrenner bieten den Vorteil, dass das Werkstück schnell, örtlich und auf regelbare
Weise erwärmt werden kann, wobei die Brennerflamme ziemlich genau auf das Werkstück, vor bzw. hinter dem
Meissel gerichtet werden kann.
Eine letzte bevorzugte Ausführungsform der erfin—
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dungsgemässen Vorrichtung weist das Kennzeichen auf, dass
der Meissel aus einem an den zu spanenden Werkstoff angepassten verschleissfesten, temperaturfesten und formfesten
Werkstoff besteht. So wird z.B. Diamant als Werkstoff für den Meissel nicht für jeden für die Bearbeitung in
Betracht kommenden Werkstoff verwendet werden können; über einer Temperatur von etwa 5000C erfolgt nämlich ein Phasenübergang
von der Kristallform Diamant zu Graphit, das sog. Graphitieren von Diamant; dies geht sogar so weit, dass
Diamant bei 800°C verbrennt. Für Präzisionsarbeit ist diese Situation unzulässig. Andere bekannte Meisselwerkstoffe
wie Borazon und Hafniumnitrid kommen viel eher in Betracht als Diamant. Im allgemeinen muss der Meissel eine ausreichende
Härte und Verschleissfestigkeit aufweisen bei der Gebrauchstemperatur der Spanbearbeitung; auch Wärmeleitung
und Friktionswiderstand gegenüber dem zu bearbeitenden
Werkstoff sollen ausreichend sein. Diamant hat z.B. eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was zum Zerspanen für optische
Zwecke nachteilig ist.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung in Seitenansicht,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäss der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 und 4 den Temperaturverlauf in dem Werkstück,
Fig. 51 6 und 7 Bilder einer bearbeiteten Oberfläche
sowie eines Spanes.
Die in Fig. 1 und 2 auf schematische Weise dargestellte Vorrichtung 1 enthält im wesentlichen einen Werkstückhalter
3» einen Meisselhalter 5 mit einem Meissel 7
und zwei Gasbrenner, und zwar einen einstellbaren Spaltbrenner 9 und einen Punktbrenner 11, der einstellbar sowie
regelbar ist. Durch X-X ist die Mittellinie des Werkstückhalter
s 3 angegeben.
Der Werkstückhalter 3 kann durch ein weiterhin nicht
dargestelltes Getriebe entsprechend dem Pfeil A in Drehung
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versetzt werden. Der Meisselhalter 5 mit dem Meissel 7
ist nach dem Pfeil B in radialer Richtung gegenüber der Mittellinie X-X des Werkstückhalters einstellbar. Der Werkstückhalter
und der Meisselhalter sind in einer Richtung parallel zu der Mittellinie X-X des Werkstückhalters rela
tiv gegenüber einander verschiebbar. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Werkstückhalter 3 in der Richtung
gemäss dem Pfeil C verschiebbar.
Der Spaltbrenner 9 ist mittels eines Kugelgelenks
auf einem Halter 15 befestigt, der gemäss dem Pfeil D in
radialer Richtung und gemäss dem Pfeil E in axialer Richtung einstellbar ist. Der Punktbrenner 11 ist mittels
eines Kugelgelenks 17 auf einem Schlitten 19 angeordnet, der gemäss den Pfeilen F und G radial bzw. axial gegen—
'5 über dem Werkstückhalter einstellbar ist. Durch 21 ist ein
IR-Strahlungstemperaturmesselement bezeichnet, das mit
dein Punktbrenner 11 in einen Regelkreis 23 mit einem Regler 25 aufgenommen ist.
Durch W ist ein zylinderförmiges Werkstück bezeichnet,
2" mit einem zu bearbeitenden zylinderförmigen Teil L und einem
Einspannteil M, die durch eine Einschnürung N getrennt sind.
Zur zerspanenden Bearbeitung des Teils L, welcher z.B. durch eine Schleifbearbeitung bereits*vorbearbeitet
ist, wird das Werkstück mit dem Einspannteil M in dem
Werkstückhalter 3 eingespannt, wobei die Mittellinie des
Werkstücks mit der Mittellinie X-X des Werkstückhalters
zusammenfällt. Daraufhin wird der Werkstückhalter gemäss
dem Pfeil A in Drehung versetzt und der Spaltbrenner 9 derart positioniert, dass die breite Brennerflamme 27
genau radial auf und über die volle Länge des zu bearbeitenden Teils L des Werkstücks gerichtet ist. Die Gaszufuhr
wird derart fest eingestellt, dass das Werkstück L in axialer Richtung gesehen homogen und integral erwärmt wird
und auf der Oberfläche eine Viskosität entsprechend der Erweichungstemperatur erhalten wird. Der Punktbrenner 11
wird derart positioniert, dass die scharfe Brennerflamme
auf den zu bearbeitenden Teil L gerichtet ist, in axialer Richtung gesehen zur Höhe der Meisselspitze 31» die zu-
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gleich den Schnittpunkt bestimmt. Danach wird der Meisselhalter
5 in radialer Richtung derart eingestellt und der
Werkstückhalter 3 in axialer Richtung mit einer vorbestimmten
Geschwindigkeit derart verschoben, dass der Meissel
S einen Span der gewünschten Dicke abhebt mit relativ grosser Länge in der Grössenordnung von einigen cm. Der gestreuten
Wärmezufuhr durch den Spaltbrenner 9 überlagert, wird der Teil L durch den Punktbrenner örtlich zur Höhe der Meisselspitze
31 derart erhitzt, dass eine Spanbearbeitung sowie ein relaxierendes Zerfliessen der bearbeiteten Oberfläche
stattfindet. Die Temperatur des Werkstücks an der Stelle der Schnittstelle 31 wird durch das Temperaturmesselement
überwacht. Bei Abweichungen von einer voreingestellten Temperatur grosser als 3°C liefert das Temperaturelement 21
über den Regelkreis 23 ein Ausgangssignal zum Regler 25,
der über ein Steuersignal einen Gashahn 33 betätigt und die Gaszufuhr zum Punktbrenner 11 nachstellt.
Nachdem der Teil L völlig bearbeitet worden ist, kann das Werkstück, wenn das bearbeitete Material dies erwünscht
oder notwendig macht, vor dem Kühlen gleichmässig mit Hilfe des Spaltbrenners 9 auf Temperatur gehalten werden und
zwar bis zur Abkühlung auf die Entspannungstemperatur, derart, dass das Werkstück nach dem Kühlen'spannungsfrei
ist.
Nach vollständiger Bearbeitung und nach Abkühlung wird der Teil L zur Höhe der Einschnürung N von dem Einspannteil
M getrennt.
Die Fig. h zeigt die Temperaturverteilung in einem
Werkstück W, die bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung
gemessen wurde.
Das Werkstück bestand aus einem optischen Glas mit einem Erweichungspunkt von 8OO°C, mit einer Transformationsoder Entladungstemperatur von 529°C und mit der nachfolgen-
den Zusammensetzung in Gewichtsprozenten: SiO2:56,2;
Na2O: 1,5; K2O: 11 j BaO: 15; ZnO: 9; PbO: 7; Die Schnittgeschwindigkeit
betrug 1,25 m/sec., die Austeilung (Schnitttiefe war 10/um und die Vorschubgeschwindigkeit 10 min/min.
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In Fig. 3 sind die Messebenen in radialer Richtung gesehen dargestellt: Pegel I fällt mit der Mittellinie X-X
des Werkstücks W zusammen; Pegel III fällt mit der Oberfläche des Werkstücks zusammen; Pegel II befindet sich in
einer Tiefe y von 0,5 mm. Durch χ ist der Abstand vom Werkstückhalter
3 definiert.
Wie in Fig. 4 ersichtlich ist die Temperatur des zu bearbeitenden Werkstückteils L in der Achse des Werkstücks
etwa 1OO°C niedriger als die Erweichungstemperatur von etwa
80O0C an der Oberfläche des Werkstücks; in einer Tiefe von
0,5 mm ist die Temperatur um nur 2O°C niedriger als die
Erweichungstemperatur. Mit der genannten Glasart wurden überraschend gute Resultate erzielt und zwar eine hojie Massgenauigkeit sowie eine transparente Oberflächenqualität.
Die Fig. 5 und 6 zeigen fotografisch die Oberfläche,
die wie obenstehend beschrieben bearbeitet worden ist, in einer 100-fachen bzw. 500-fachen Vergrösserung.
Fig. 7 zeigt den dabei abgehobenen Span in 2-facher Vergrösserung. Gleich gute Resultate wie mit der obengenannten
Glasart wurden mit den in der nachfolgenden Tafel angegebenen Glasarten erzielt, die alle zu der Klasse der
optischen Gläser gehören.
TAFEL
Zusammen setzung |
( | I | jlasarten | III | IV | |
(Gew.^) | 0,4 | II | 0,3 | 0,1 | ||
As2°3 | 16,6 | 0,6 | 13,6 | 23 | ||
B2O3 | 11,2 | 8,0 | 24,0 7,6 |
1 8 |
||
BaO K2O |
18,9 | 9,8 | 0,3 5,0 |
14 | ||
30 | SrO ZnO Na?0 |
0,2 | 24,9 | 0,1 | - | |
ZrO TiO2 |
- | - | - | 0,1 | ||
CaO | 52,7 | - | 49,1 | 55 | ||
35 | SiO2 | 790 | 56,7 | 780 | 760 | |
ta Z"°c7 | 562 | 780 | 580 | 559 | ||
To £°Q.J | 534 | |||||
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Durch T. ist die Erweichungstemperatur und durch T die Transformations- oder Entladungstemperatur bezeichnet.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde das Werkstück in axialer Richtung gegenüber dem stillstehenden
Meissel und den ortsfesten Brennern verschoben. Es dürfte einleuchten, dass die kinematische Umkehrung, d.h. die
axiale Verschiebung des Meisseis und der Brenner synchron zum Meissel im Rahmen der Erfindung liegt. Auch kann das
Werkstück, wenn erforderlich, in zwei Phasen bearbeitet werden, wobei in der ersten Phase die zur Vorbearbeitung
dienen kann, eine grössere Schnittiefe in der Grössenordnung von 10 bis 50/um angewendet wird.
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Le
erse
it
Claims (1)
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PATENTANSPRÜCHE
Verfahren zur spangebenden Bearbeitung von Glas und glasartigen Werkstoffen, wobei ein zu bearbeitendes Werkstück
aus Glas bzw. glasartigem Werkstoff und ein Schneidwerkzeug gegenüber einander in Bewegung gebracht werden,
das Werkzeug mit der Oberfläche des Werkstücks in Berührung gebracht wird und das Werkstück an der Oberfläche einer
zerspanenden Bearbeitung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zu bearbeitende Teil des Werkstücks
derart erhitzt wird, dass an der Oberfläche eine Viskosität
W nahezu entsprechend der Erweichungstemperatur erhalten wird,
daraufhin die erweichte Oberfläche mit Hilfe des Schneidwerkzeugs zerspant wird, wonach das Werkstück auf Umgebungstemperatur
abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^ dass der zu bearbeitende Töil des Werkstücks vor dem Abkühlen
einer mehrfachen an die Bearbeitung angepassten Wärmebehandlung ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zu bearbeitende Teil des Werkstücks durch eine
'* erste gestreute Wärmezufuhr aufgewärmt und wenigstens der
zu zerspanende Teil nahezu integral und homogen auf nahezu die Erweichungstemperatur gebracht wird und dass gleichzeitig
die zu bearbeitende Oberfläche durch eine zweite, der ersten überlagerte konzentrierte Wärmezufuhr in Höhe
" der Schnittstelle nahezu zu dem Zeitpunkt der Materialabnahme
und bis zu einer Tiefe mindestens entsprechend der gewünschten Schnittiefe örtlich erhitzt und auf einer
Temperatur, die für die zerspanende Bearbeitung geeignet ist gehalten wird, derart, dass die gesamte Energiezufuhr sowie
eine relaxierende Zerfliessung der bearbeiteten Oberfläche erfolgen lässt.
h. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Schneidwerkzeug derart erwärmt wird,
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dass von dem Werkstück zum Schneidwerkzeug kein wesentlicher Wärmetransport erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch
gekennzeichnet, dass das Werkstück vor dem Abkühlen auf
δ Temperatur gehalten wird bis zum Erreichen der Entspannungstemperatur des Werkstoffes und zwar derart, dass das Werkstück
nach dem Abkühlen spannungsfrei ist.
6. Werkstück aus Glas bzw. glasartigem Werkstoff, bearbeitet nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
7· Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch einen drehbaren
Werkstückhalter, einen gegenüber dem Werkstückhalter einstellbaren
Meisselhalter mit einem Meissel und ein gegenüber dem Werkstückhalter einstellbaren Heizelement, wobei
der Werkstückhalter, das Heizelement und der Meisselhalter gegenüber einander verschiebbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 71 gekennzeichnet durch
ein zweites Heizelement mit konzentrierter Wärmeabgabe, wobei das erste Heizelement von der, Bauart mit gestreuter
Wärmeabgabe ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Heizelement von momentan regelbarer Bauart
ist und an einen Regelkreis angeschlossen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet,
dass der Regelkreis ein Strahlungstemperaturmesselement enthält.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente als Gasbrenner ausgebildet
sind, wobei der eine vom Spaltbrennertyp und der andere vom Punktbrennertyp ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Meissel aus einem an den zu
spanenden Werkstoff angepassten verschleissfesten, temperaturfesten
und formfesten Werkstoff besteht.
030027/07*7
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=19832083
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