DE3405479C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinu­ ierlichen Herstellen eines profilierten Metallbands mit we­ nigstens zwei unterschiedliche Dickenabmessungen (Quer­ schnittsabmessungen) aufweisenden Bereichen aus einem Band gleicher oder annähernd gleicher Dicke durch spangebende Formgebung, wobei das Band unter Vorspannung mittels statio­ närer Hobelwerkzeuge im Durchlauf bearbeitet wird.

Für viele Anwendungsfälle, beispielsweise als Vormaterial für Einlageplattierungen oder auch für Kontaktelemente in der Elektrotechnik und Elektronik, werden leitfähige Metallstrei­ fen benötigt, die einen oder mehrere Bereiche unterschiedli­ cher Dicke aufweisen. Handelt es sich hierbei um einen dicke­ ren und einen dünneren Bereich jeweils an den Enden des Me­ tallstreifens, dann dient im Falle von Kontaktelementen in der Regel der dickere Bereich dem Stromanschluß, während der dünnere Bereich gegebenenfalls nach entsprechender Formgebung zur eigentlichen Kontaktgabe zu einem korrespondierenden Ge­ genstück herangezogen wird.

Die Herstellung der für solche Kontaktelemente benötigten profilierten Metallbänder als Ausgangsmaterial ist bisher un­ terschiedlich verlaufen. Bekannte Walzverfahren haben den Nachteil, daß sie auf bestimmte Formen beschränkt sind und vor allem komplizierte Werkzeuge benötigen. Hinzu kommt, daß die durch Walzverfahren hergestellten Teile die geforderten Toleranzen nicht aufweisen und zudem die Oberflächenqualität zu wünschen übrig läßt.

Die Profilierung in den Metallbändern durch Fräsen zu erzeu­ gen, hat sich bisher, obwohl bekannt, offenbar auch nicht durchsetzen können. Fräsverfahren wurden als sehr zeitraubend angesehen und die ungünstige Spanform wurde bemängelt.

Die darüber hinaus bisher bekanntgewordenen Verfahren (DE 26 47 407 C2, DE 28 36 475 A1), von denen auch die vorliegende Erfindung ausgeht, gingen deshalb dahin, den Materialabtrag im vorgesehenen Bandbereich durch sogenanntes Abziehen oder Hobeln herbeizu­ führen. Die hierbei entstandenen Rattermarken hat man u. a. dadurch zu vermeiden versucht, daß das Metallband durch die Hobeleinrichtung zur Vergrößerung des Spanwinkels über eine gekrümmte Oberfläche geführt wird. Auch sollte zur Vermeidung einer Werkstoffversprödung die Bearbeitung des Me­ tallbands unter Vorspannung bis unterhalb der Streckgrenze vorgenommen werden.

Abgesehen davon, daß bei einem aufgrund der besonderen Pro­ filausbildung größeren Volumenabtrag beim Hobeln eine Mehr­ zahl von Durchgängen erforderlich ist, erreichen die nach den bekannten Verfahren hergestellten Bänder bzw. die hieraus wieder durch Trennen, Spalten oder Stanzen erzeugten Vor- oder Fertigerzeugnisse nicht die Oberflächenqualität, die beispielsweise an vergoldungsfähige Kontakte gestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, bei rationeller Fertigung profilierte Metallbänder hoher Oberflächenqualität zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Hobelvorgang das Band in mindestens einem Bereich durch Fräsen auf eine gegenüber der Ausgangsdicke verringerte Band­ dicke gebracht wird. Diese Kombination der unmittelbar nach­ einander ablaufenden Verfahrensschritte bringt es mit sich, daß ein hinreichender Materialabtrag in einem einzigen Ar­ beitsgang möglich ist. Hierdurch kann wesentlich an Ferti­ gungszeit eingespart werden. Durch das einander Zuarbeiten der unterschiedlichen spangebenden Werkzeuge, die quasi als gegenseitige Führung des Metallbands wirken, ist die Einhal­ tung bestimmter Fertigungstoleranzen auch in engen Grenzen problemlos. Die durch die Erfindung erzielte Oberflächenqua­ lität läßt den Auftrag auch extrem dünner Edelmetallschich­ ten, etwa auf elektrolytischem Wege, zu, so daß bei der Wei­ terverarbeitung z. B. zu elektrischen Kontaktelementen eine erhebliche Einsparung an teuren Edelmetallen, wie Gold, Sil­ ber, Platin und dergleichen, erreicht wird.

Wesentlich für die Durchführung der Erfindung ist, daß die durch Fräsen abgetragene Materialmenge ein Vielfaches der durch das Hobeln abgetragenen Materialmenge beträgt. Das be­ deutet, daß die eigentliche Profilierung, etwa das Heraushe­ ben einer längsverlaufenden Nut oder das ein- oder beidsei­ tige Abtragen von Bandmaterial im Kantenbereich, durch den Fräsvorgang erfolgt, während die Oberflächenrauhigkeit sowie die endgültige Abmessung des metallischen Bands durch den die Bearbeitung abschließenden Hobelvorgang bestimmt wird.

Wesentlich für die Maßgenauigkeit und Qualität des zu er­ zeugenden profilierten Metallbands ist ferner, daß die Dicke der durch das Hobeln abzutragenden Materialschicht unabhängig von der Dicke der durch den vorgeschalteten Fräsvorgang abge­ tragenen Materialschicht fest eingestellt wird. Diese z. B. auf 0,01 bis 0,02 mm Dicke festgelegte Materialschicht kann nach einem weiteren Erfindungsgedanken auch in zwei oder mehr in Durchlaufrichtung des Metallbands aufeinanderfolgenden Ho­ belvorgängen abgetragen werden. So ist es bei einem gewünsch­ ten Abtrag von 0,02 mm z. B. möglich, an den Fräsvorgang für die Profilierung in zwei aufeinander folgenden Schritten von jeweils 0,01 mm Materialabtrag die Bandendabmessungen und Endqualität zu erreichen.

Für bestimmte Legierungen, insbesondere für solche mit erhöh­ ter Federcharakteristik, kann mitunter eine gesonderte Band­ führung das Fertigungsverfahren erleichtern. In solchen Fäl­ len hat es sich in Weiterführung der Erfindung als zweckmäßig erwiesen, wenn das durch Fräsen profilierte und durch Hobeln in den gefrästen Bereichen geglättete Metallband vor dem Frä­ sen gerichtet wird. Hierfür geeignet sind z. B. aus Metall oder Kunststoff entsprechender Formgebung bestehende Ziehvor­ richtungen.

Die wesentliche Formgebung des Metallbands im Sinne einer Profilierung erfolgt nach der Erfindung und abweichend von den heute üblichen Techniken also nicht durch Hobeln, sondern durch Fräsen. Erst für die Oberflächenvergütung wird noch im gleichen Arbeitsgang ein Hobelvorgang nachgeschaltet. Mitent­ scheidend ist deshalb, welche Materialmenge, volumenmäßig, durch Fräsen und welche durch Hobeln entfernt wird. Nach der Erfindung soll in jedem Fall die durch Fräsen abgetragene Ma­ terialmenge ein Vielfaches der durch das Hobeln abgetragenen Materialmenge betragen. Je nach Art der Profilierung und ver­ wendetem Werkstoff, wie CuZn, CuNi oder CuFe, kann vorteil­ haft die durch Fräsen abgetragene Schichtdicke beispielsweise das 10-, 20- oder 50fache oder mehr der durch Hobeln abge­ tragenen Schichtdicke betragen.

Als besonders vorteilhaft für das erfindungsgemäße Verfahren hat es sich ferner erwiesen, wenn das gegebenenfalls gerich­ tete und anschließend gefräste Metallband in an sich bekannter Weise (DE 28 36 475 A1) während einer Um­ lenkung, beispielsweise während der Führung über eine Rolle oder Walze spangebend geglättet wird. Das hat eine mögliche Vergrößerung des Spanwinkels zur Folge bei gleichzeitiger ge­ ringer Querwölbung im Endprodukt.

Wie bereits ausgeführt, kommt es für die Erfindung darauf an, daß das Metallband im Zuge der Bearbeitung nacheinander in einem Arbeitsgang die verschiedenen Bearbeitungsstationen durchläuft. Für die Durchführung des Verfahrens nach der Er­ findung hat sich deshalb eine Einrichtung als vorteilhaft er­ wiesen, bei der im Durchlaufrichtung des Metallbands hinter­ einander eine stationäre Fräseinheit und eine oder mehrere stationäre Hobeleinheiten angeordnet sind. Damit kann ein op­ timales Arbeiten und eine gegenseitige Beeinflussung zugun­ sten der Bandqualität erreicht werden.

Für die spanende Formgebung besonders harter Kupferlegierun­ gen, etwa in Federqualität, kann zur zusätzlichen Führung des durchlaufenden Metallbands vor der Fräseinheit eine Richtein­ richtung angeordnet sein. Diese Maßnahme hat sich insbeson­ dere auch für dickere Metallbänder als vorteilhaft erwiesen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Fig. 1 bis 7 noch näher erläu­ tert.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen Querschnitte von nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren profilierten Metallbändern, bspw. auf der Basis von Kupferlegierungen. Während in der Fig. 1 zwischen den stehengebliebenen Randbereichen 1 gleichen Volumens eine in Achsrichtung verlaufende mittige Ausnehmung 2 aus dem Band herausgefräst und die gefräste Fläche anschließend gehobelt ist, befindet sich nach der Fig. 2 die Ausnehmung 3 zwischen Randzonen 4 und 5 unterschiedlichen Volumens.

Die Fig. 3 zeigt ein Band mit einseitig ausgefrästem Band­ teil 6, wobei die eine Oberfläche des stehengebliebenen Restes 7 abgeschrägt ist. Mit 8 ist der noch ursprüngliche, d. h. weder durch Hobeln noch durch Fräsen beeinflußte Band­ bereich bezeichnet.

In der Fig. 4 schließlich ist ein Bandquerschnitt als wei­ tere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, an dessen stehengebliebenem mittleren Bereich 9 sich zu den Bandkanten hin die ausgearbeiteten Bereiche 10 bzw. 11 anschließen.

Die Art der Herstellung der in den Fig. 1 bis 4 erläuter­ ten profilierten Metallbänder ist in den Fig. 5 bis 7 dargestellt.

Das beispielsweise aus einer CuZn-Legierung bestehende Me­ tallband 12 nach der Fig. 5 wird von einem nicht dargestell­ ten Bandvorrat abgezogen und in Pfeilrichtung einer schematisch angedeuteten Fräseinheit 13 zugeführt. Der hier verwendete Walzenfräser hebt spangebend einen in Bandrichtung verlaufen­ den Streifen 14, z. B. in einer Dicke von 0,18 mm, aus dem Metallband 12 mit einer Dicke von 0,5 mm heraus. In Durch­ laufrichtung hinter der Fräseinheit 13 ist eine Hobeleinheit 15, schematisch angedeutet, vorgesehen. Das Schneidmesser 16 dieser Einheit 15 hebt, wie dargestellt, von der Oberfläche des gefrästen Bandausschnitts einen Span mit einer Dicke von 0,01 mm ab. Dies führt dazu, daß die gefräste Oberfläche ge­ glättet, d. h. von jeglichen Frässpuren befreit wird. Gleich­ zeitig wird durch den Eingriff des Schneidmessers 16 der Fräsvorgang in seinem Ablauf stabilisiert, so daß enge Ferti­ gungstoleranzen eingehalten werden konnen.

Abweichend hiervon ist in Fig. 6 ein Herstellungsverfahren dargestellt, bei dem z. B. ein aus Kupfer bestehendes Band 18 mit einer Breite von 60 mm und einer Dicke von 1,3 mm mit ei­ ner mittigen Ausnehmung, etwa nach der Fig. 1, mit einer Tiefe von 0,8 mm versehen wird. Hierzu dient ein Walzenfräser 20, der zunächst eine Ausnehmung 21 mit einer Tiefe von z. B. 0,78 mm aus dem Band 18 heraushebt. Unmittelbar anschließend wird diese Ausnehmung 21 mittels einer Hobeleinheit 22 durch Abheben eines Spanes 23 von etwa 0,02 mm Dicke im mittleren Bereich geglättet, wobei gegebenenfalls durch gleichzeitiges Anschrägen der beiderseitigen Kanten 24 die Ausnehmung 19 in ihre endgültige Form und Abmessung gebracht wird.

Zwei weitere nachgeschaltete Hobeleinheiten 25 und 26 haben dagegen lediglich die Aufgabe, einen möglichen Grat an den Kanten zu beseitigen. Hierzu können selbstverständlich auch andere be­ kannte Mittel, wie Schleifscheiben, Bürsten oder dergleichen, eingesetzt werden.

Die Fig. 7 schließlich zeigt die Herstellung eines z. B. 66 mm breiten und 1,3 mm starken Bands 27 aus einer Kupfer-Ei­ sen-Legierung, bei dem entsprechend der Fig. 4 ein mittlerer Bereich 28 von beispielsweise 27 mm bestehen bleiben soll. Die Stärke der herzustellenden Bandkantenbereiche 29 soll etwa 0,4 mm betragen.

Zu diesem Zweck sind zwei Walzenfräser 30 und 31 vorge­ sehen, die bei Abzug des Bands 27 in Pfeilrichtung die in Bandrichtung verlaufenden Ausnehmungen 32 und 33 in einer Höhe von etwa 0,9 mm erzeugen. Zur Glättung der Oberflächen dieser Ausnehmungen ist eine Hobeleinheit 34 vorgesehen, die Streifen 35 und 36 in einer Dicke von etwa 0,02 mm abhebt und gegebenenfalls gleichzeitig für eine Schrägung der Kan­ tenbereiche 37 sorgt. Der bei diesen Arbeitsgängen möglicher­ weise am mittleren Bereich verbleibende Grat kann, wie ange­ deutet, mittels zwei weiterer Hobeleinheiten 38 und 39 oder anderer ge­ eigneter Mittel entfernt werden.

Ein Vergleich der Herstellungsverfahren nach den Ausführungs­ beispielen der Fig. 5 bis 7 zeigt für die durch Fräsen und durch Hobeln abgetragenen Materialmengen Verhältniswerte von etwa 18 : 1, 39 : 1 und 45 : 1.

Anstelle der in den Ausführungsbeispielen eingesetzten Wal­ zenfräser können selbstverständlich auch Stirnfräser oder an­ dere Fräseinheiten verwendet werden. Entscheidend für die Er­ findung ist vielmehr nur, daß die Profilgebung durch einen Fräs­ vorgang und die Glättung sowie die Endabmessungen und -quali­ tät durch einen abschließenden Hobelvorgang bewirkt wird.

Claims (9)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines profilier­ ten Metallbands mit wenigstens zwei unterschiedliche Dickenabmessungen aufweisenden Bereichen aus einem Band gleicher oder annähernd gleicher Dicke durch spangebende Formgebung, wobei das Band unter Vorspannung mittels sta­ tionärer Hobelwerkzeuge im Durchlauf bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Hobelvorgang das Band in mindestens einem Bereich durch Fräsen auf eine gegenüber der Ausgangsdicke verrin­ gerte Banddicke gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch Fräsen abgetragene Ma­ terialmenge ein Vielfaches der durch das Hobeln abgetra­ genen Materialmenge beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Metallband vor der spangebenden Bearbeitung gerichtet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband im Ein­ griffsbereich des Hobelwerkzeugs umgelenkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der durch das Hobeln abzutragenden Materialschicht unabhängig von der Dicke der durch den vorgeschalteten Fräsvorgang abgetra­ genen Materialschicht fest eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die fest eingestellte, durch das Hobeln abzutragende Materialschicht in zwei oder mehr in Durchlaufrichtung des Metallbands aufeinanderfolgenden Hobelvorgängen abgetragen wird.

7. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer stationären Hobeleinheit, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchlaufrichtung des Metallbands vor der Hobeleinheit eine stationäre Fräseinheit angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hobeleinheit mindestens eine weitere stationäre Hobeleinheit nachgeordnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor der Fräseinheit eine Richteinrichtung für das durchlaufende Metallband ange­ ordnet ist.