DE3939374A1 - Verfahren zur spanenden bearbeitung von thermoplastischen kunststoffen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur span­ enden Bearbeitung, insbesondere durch Fräsen von aus Kunst­ stoff, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, bestehen­ den Werkstücken, wobei ein Bearbeitungswerkzeug unter Vorschub mit dem Werkstück in Eingriff gebracht wird.

Bei der spanenden Bearbeitung von Kunststoffwerkstücken führt die auftretende Reibungswärme, bedingt durch die hohe Schnittgeschwindigkeit, verbunden mit dem Vorschub des Werkzeuges, dazu, daß das Kunststoffmaterial im Bearbei­ tungsbereich plastifiziert, wodurch einerseits eine maßhal­ tige Bearbeitung nicht mehr möglich ist und andererseits die Bearbeitungswerkzeuge durch das plastifizierte Kunst­ stoffmaterial sich zusetzen, so daß eine Weiterverwendung verhindert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung von Kunststoffwerkstüc­ ken, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff be­ stehenden Werkstücken zu schaffen, mit dem eine maßgenaue Bearbeitung der Werkstücke ohne Zusetzen der Werkzeuge durch plastifiziertes Kunststoffmaterial erfolgen kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Bereich der Bearbeitung Kühlmittel in Form von durch Unterkühlung verflüssigtem Gas zugeführt wird. Hierbei ist es insbeson­ dere vorteilhaft, wenn das Kühlmittel aus flüssigem Stick­ stoff besteht. Hierbei sind Austrittstemperaturen des Kühlmittels zwischen -100° und 0° Celsius möglich, wobei dieses dann zumindest teilweise verdampft ist.

Grundsätzlich ist es beispielsweise bei der spanenden Metallbearbeitung bekannt, sogenanntes Bohrwasser als Kühlflüssigkeit im Bearbeitungsbereich zuzuführen. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die bekannten, auf Wasserbasis beruhenden Kühlmittel deshalb nicht zur Kühlung bei der spanenden Bearbeitung von Kunststoffteilen, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Teilen geeignet sind, da sie Rückstände auf der Kunst­ stoffoberfläche bilden, so daß eine nachfolgende Reinigung erforderlich ist, die aber zusätzliche Bearbeitungsvorgänge erfordert und hierdurch erhöhte Bearbeitungskosten entste­ hen. Zudem verdampfen derartige Kühlmittel auf Wasserbasis, so daß keine nachhaltige Kühlung erfolgen kann. Das erfin­ dungsgemäße Verfahren beruht auf der überraschenden Er­ kenntnis, daß die durch das Kühlmittel, dem flüssigen Stickstoff, zu erwartende starke Abkühlung, und die damit grundsätzlich zu erwartende Versprödung des Kunststoffmate­ rials, durch die Verformungswärme derart kompensiert wird, daß eine Bearbeitung des Werkstückes möglich ist, ohne daß eine Versprödung bzw. Alterung des Kunststoffmaterials auftritt und die Werkzeuge sich nicht mit Kunststoffmateri­ al zusetzen, da eine Plastifizierung des Kunststoffmateri­ als nicht auftritt. Somit macht sich das erfindungsgemäße Verfahren die durch die spanende Bearbeitung auftretende Verformungswärme zunutze, ohne die es nicht anwendbar wäre.

Zusätzlich ist auch eine Gefährdung der Bedienungspersonen nicht zu erwarten, da das Kühlmittel schwerer ist als Luft, so daß dies nach unten sinkt und unterhalb des Werkzeuges vorzugsweise abgesaugt werden kann. Durch die Eigenschaft, daß das verwendete Kühlmittel schwerer ist als Luft, wird weiterhin erreicht, daß sich das Kühlmittel nicht in den Raum verflüchtigt, sondern im Bereich der zu kühlenden Bearbeitungsstelle verbleibt. Hierbei folgt praktisch das Kühlmittel dem Bearbeitungsvorschub, so daß es ausreicht, wenn das Kühlmittel mit nur geringem Überdruck auf die zu kühlende Stelle geleitet wird.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Bearbeitung von aus Kunststoff bestehenden Teilen durch Fräsen bei hoher Schnittgeschwindigkeit und großem Vorschub geeignet sowie auch zum Bohren tiefer Löcher in derartigen Werkstüc­ ken. Auch durch die tiefe Temperatur des Kühlmittels even­ tuell zu erwartenden Versprödungen des Materials des Bear­ beitungswerkzeuges werden durch die bei der Bearbeitung auftretende Wärme kompensiert.

Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine spanende Bearbei­ tung von Kunststoffwerkstücken, insbesondere aus thermopla­ stischem Kunststoff, ohne daß einerseits eine Verformung des Werkstückes und damit verbundene Formabweichungen auftreten, und andererseits werden lange Standzeiten des Werkzeuges gewährleistet, ohne daß ein Auswechseln oder Reinigen des Werkzeuges erforderlich ist.

Die Zufuhr des aus flüssigem Gas, insbesondere Stickstoff, bestehenden Kühlmittels, kann mittels einer unmittelbar oberhalb des zu bearbeitenden Werkstückes an der Bearbei­ tungsstelle endenden Zufuhrleitung erfolgen, die mit der Werkzeughalterung verbunden ist, so daß die Zuleitung der Bewegung des Werkzeuges folgt.

Der flüssige Stickstoff besitzt eine Austrittstemperatur am Werkstück von insbesondere ca. -60° Celsius, jedoch sind auch tiefere oder höhere Temperaturen möglich. Die Verwendung von flüssigen Stickstoff stellt eine sehr ko­ stengünstige und umweltfreundliche Lösung dar.

Claims (4)

1. Verfahren zur spanenden Bearbeitung, insbesondere durch Fräsen von aus Kunststoff, insbesondere thermo­ plastischem Kunststoff bestehenden Werkstücken, wobei ein Bearbeitungswerkzeug unter Vorschub mit dem Werk­ stück in Eingriff gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Bearbeitung Kühlmittel in Form von durch Unterkühlung verflüssigtem Gas zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel flüssiger Stickstoff verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel eine Austrittstemperatur von ca. -100° Celsius bis 0° Celsius, insbesondere von ca. -60° Celsius aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel im Bereich unterhalb des Werkstückes abgesaugt wird.