DE69910150T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten und Härten mittels Laser von Matrizenwalzen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten und Härten mittels Laser von Matrizenwalzen Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Matrizenwalze, insbesondere zum drehenden Ausschneiden von Rohlingen aus dünnen Blechen oder Materialbahnen.
  • Seit vielen Jahren wird ein Paar von übereinander angeordneten Matrizen mit Schneidblättern an einer oder an beiden der Matrizen verwendet, um Rohlinge aus einer dünnen Materialbahn auszuschneiden, die durch den Spalt zwischen den Matrizen läuft. Typischerweise besteht die dünne Bahn aus einem Material wie Papier, Pappe, Karton, Kunststoffolie, Metallfolie, dünnem Blech und dergleichen.
  • In US-A-4,608,895 wird ein Paar von Matrizenwalzen offenbart, die aus einem zylindrischen Rohling aus Werkzeugstahl bestehen, der gehärtet und dann geschliffen wird, um eine zylindrische Fläche herzustellen, bevor diese elektroerosiv bearbeitet wird (EDM), um auf der Oberfläche der Matrizen Schneidblätter mit der gewünschten Geometrie zum Ausschneiden der Rohlinge herzustellen. Die Schneidblätter werden an den Matrizenwalzen ausgebildet, nachdem der Stahl der Matrizenwalzen gehärtet wurde, um die Verformung zu verhindern, die auftreten würde, wenn die Schneidblätter ausgebildet und erst dann die Matrizenwalzen wärmebehandelt würden, um die Schneidblätter zu härten. Zwar werden diese Matrizenwalzen im Handel vertrieben und funktionieren bei Massenproduktionsvorgängen mit relativ hohem Volumen befriedigend, sie sind jedoch teuer und schwer herzustellen und nachzuschleifen, wenn sie im Gebrauch abgenutzt sind oder stumpf geworden sind.
  • In US-A-5,575,185 wird ein Paar von Matrizenwalzen mit zusammenwirkenden Schneidblättern offenbart, die von dem Hauptkörper jeder Matrizenwalze im allgemeinen radial nach außen vorstehen. Diese Matrizenwalzen sind aus ungehärtetem Werkzeugstahl ausgebildet, und die Schneidblätter können durch Bearbeitung mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen ausgebildet werden. Nachdem die Schneidblätter durch maschinelle Bearbeitung ausgebildet sind, werden die Schneidblätter gehärtet, indem sie mit einem Laser auf eine hohe Temperatur erhitzt und dann abgeschreckt werden, ohne den Kern oder Körper des Werkstücks wesentlich zu härten, und also ohne den Kern oder Körper des Werkstücks durch Wärmebehandeln desselben zu verbiegen. Mithin wird mit diesem System die EDM-Bearbeitung unnötig, wodurch die Kosten zur Herstellung von Matrizenwalzen sinken.
  • Jedoch neigen herkömmliche Schneidwerkzeuge dazu, eine unerwünschte Versetzung oder Unterschneidung zu erzeugen, wenn die Bearbeitung eines Schneidblatts versucht wird, das von einer Matrizenwalze im allgemeinen radial nach außen vorsteht. Durch die Unterschneidung entsteht ein Schneidblatt mit einer scharfen Kante oder mit Kanten, die sich schnell abnutzen und absplittern können und damit einen unbefriedigenden Schnitt bewirken. Ferner können die Blätter mit einer Unterschneidung dazu führen, daß ein ausgeschnittener Materialrohling an einem Zylinder haftenbleibt und das Ausschneiden nachfolgender Rohlinge behindert und potentiell die Schneidmatrizen verstopft oder beschädigt. Auch sind einzelne Abschnitte der Schneidblätter mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen schwer auszubilden, und durchschnittlich werden 30% bis 60% der gesamten Bearbeitungszeit für Schneidblätter mit herkömmlichen Werkzeugen verbraucht, um solche einzelne Abschnitte wie Ecken und sich überschneidende Abschnitte auszubilden.
  • In EP-A-0 191 203 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung von Schneidwerkzeugen und Schneidwerkzeugkanten (Schneidblättern) offenbart, wobei ein starker Strahlungsstrahl, wie er z. B. von einem Laser erzeugt wird, zum Ausbilden oder Anschleifen eines vorher ausgebildeten Schneidkantenabschnitts und zusätzlich zum Spannungsfreiglühen oder Härten von an die Schneidkante angrenzendem Material und/oder einschließlich von dieser verwendet wird, um deren physikalische Eigenschaften zu verbessern.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Patentanspruch 1 definiert. Weiterentwicklungen und Modifizierungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert, und zwar:
    ein Paar von Matrizenwalzen mit zusammenwirkenden Schneidblättern, die von einstückig ausgebildeten, von dem Hauptkörper jedes Zylinders im allgemeinen radial nach außen vorstehenden Stegen gebildet werden, und ein Verfahren zur Her stellung derselben durch Grobbearbeitung eines Werkstücks aus Werkzeugstahl mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen zur Ausbildung des allgemeinen Umrisses der Schneidblätter und danach durch Endbearbeitung und gleichzeitige Wärmebehandlung der Schneidblätter mit einem Laser, um ein genau ausgebildetes und gehärtetes Schneidblatt bereitzustellen. Vorzugsweise werden die Grobbearbeitung mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen und die Endbearbeitung und die Wärmebehandlung mit einem Laser mit der gleichen Werkzeugmaschine ausgeführt, beispielsweise einem Bearbeitungszentrum mit rechnergestützter numerischer Steuerung (CNC). Ein solches Bearbeitungszentrum ermöglicht eine rasche und genaue Grobbearbeitung sowie eine genaue Laser-Endbearbeitung der Schneidblätter. Durch die von einem Laser ausgeführte genauere Endbearbeitung wird ein genauer ausgebildetes Schneidblatt hergestellt, und das Blatt wird gleichzeitig auch mit minimaler Verformung des Blatts und ohne starke Verformung des Kerns oder Körpers des Zylinders wärmebehandelt.
  • Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen für ein Paar von Matrizenwalzen mit zusammenwirkenden Schneidblättern sorgen, die sich leichter und genauer ausbilden lassen, zuerst mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen grob ausgebildet werden können, mit einem gleichzeitig das Schneidblatt wärmebehandelnden Laser genau zu ihrer endgültigen Form geformt werden, ohne wesentliche Verformung des Schneidblatts oder der Matrizenwalze wärmebehandelt und gehärtet werden können, einen sauberen und genauen Ausschnitt eines Rohlings aus einer Materialbahn liefern, eine relativ einfache Konstruktion aufweisen und ökonomisch hergestellt und montiert werden und eine lange Nutzungsdauer im Betrieb aufweisen und mit einem Verfahren ausgebildet werden können, das genauer, schneller, leichter und weniger teuer als derzeitige Verfahren zur Herstellung der Matrizenwalzen ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und der besten Weise, den beigefügten Ansprüchen und aus den anliegenden Zeichnungen erkennbar, in denen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Paars von die Erfindung verkörpernden Matrizenwalzen zum Ausschneiden von Rohlingen aus einer durch den Spalt zwischen denselben laufenden Materialbahn ist;
  • 2 eine halbschematische Seitenansicht ist, welche die Grobbearbeitung einer Matrizenwalze mit einem herkömmlichen Schneidwerkzeug darstellt;
  • 3 eine halbschematische Seitenansicht ist, welche die Endbearbeitung eines Schneidblatts an der Matrizenwalze mit einem Laser gemäß der vorliegenden Erfindung zur gleichzeitigen genauen Ausbildung des Schneidblatts und zur Wärmebehandlung des Blatts zwecks Härtens desselben darstellt;
  • 4 eine teilweise im Schnitt ausgeführte fragmentarische Ansicht eines Schneidblatts vor dessen Endbearbeitung mit einem Laser ist;
  • 5 eine teilweise im Schnitt ausgeführte fragmentarische Ansicht eines Schneidblatts nach dessen Endbearbeitung mit einem Laser ist; und
  • 6 eine fragmentarische Schnittansicht ist, die einen Abschnitt der Schneidblätter an einem Paar von Matrizenwalzen darstellt.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Nunmehr wird ausführlicher auf die Zeichnungen eingegangen, wobei 1 ein Paar von die Erfindung verkörpernden Matrizenwalzen 10 darstellt, an denen sich zusammenwirkende Schneidblätter 12, 13 befinden, die dann, wenn sich die Walzen 10 zusammen drehen, im allgemeinen rechteckige Rohlinge 14 aus einer aus dünnem Material, beispielsweise aus Pappe, bestehenden und durch den Spalt 18 zwischen den Walzen 10 laufenden Bahn 16 ausschneiden. Vorzugsweise wird das Entfernen von Rohlingen 14 aus den Matrizenwalzen 10 durch Paare von Auswerferstegen 20 innerhalb der Umfangslinie der Schneidblätter 12, 13 erleichtert.
  • Bei Verwendung ist jede Matrizenwalze 10 durch ein Paar von Dornvorrichtungen mit koaxialen Spindeln mit (nicht gezeigten) einander gegenüberliegenden Nasen, die in komplementären Ausnehmungen 22 in den einander gegenüberliegenden Enden jeder Matrizenwalze 10 aufgenommen sind, drehbar gelagert. Jede Ausnehmung 22 ist vorzugsweise eine Bohrung mit einer sich von ihrem zugeordneten Walzenende nach innen verjüngenden kegelstumpfförmigen Seitenwand, die eine Positionierungsfläche liefert, die mit einer komplementären sich verjüngenden Fläche an der Nase einer zugeordneten Spindel in Eingriff kommen kann. Bei jeder Matrizenwalze 10 befinden sich die kegelstumpfförmigen Flächen von beiden ihrer Ausnehmungen 22 auf der gleichen oder einer gemeinsamen Umdrehungsachse der Walze 10. Bei Verwendung wird jede Walze 10 durch eine oder durch beide Spindeln ihrer Dornvorrichtung angetrieben, um in entgegengesetzten Richtungen mit im wesentlichen der gleichen Umfangsgeschwindigkeit ihrer Schneidblätter 12, 13 zusammen umzulaufen. Eine Spindel oder beide sind durch einen (nicht gezeigten) Keil, der in einer Keilnut 24 in der Ausnehmung 22 einer Walze 10 aufgenommen ist, auch mit ihrer zugeordneten Walze und drehbar mit dieser verbunden. Konstruktion und Anordnung der Ausnehmungen 22, der Keilnuten 24 und der kegelstumpfförmigen Flächen zum Lagern, Festlegen und Antreiben der Matrizenwalzen 10 werden ausführlicher offenbart in der anhängigen USA-Patentanmeldung, laufende Nr. 08/192,067, eingereicht am 3. Februar 1994, deren Offenbarung hier durch Verweis darauf einbegriffen ist, und werden daher nicht weiter ausführlich beschrieben.
  • Zur Erzeugung eines sauberen Schnitts sind die Matrizenwalzen 10 so konstruiert, daß die Position der Schneidkanten der zusammenwirkenden Blätter 12, 13 durch Bewegen der Matrizen in Axialrichtung and/oder in einem Drehphasenverhältnis in bezug zueinander variiert und verstellt werden kann. Das erfolgt durch Festlegen verschiedener Positionen der Kante der Schneidblätter 12, 13 jeder Matrize 10, so daß sich durch eine relative Bewegung der Matrizen 10 in einer Axialrichtung und/oder Drehphasenrichtung alle in Axial- und in Umfangsrichtung ver laufenden Schneidkantenabschnitte der Blätter 12, 13 beider Matrizen aufeinander zu bewegen und sich sogar überlappen und sich durch eine Bewegung in der entgegengesetzten Axial- und Drehphasenrichtung alle Schneidkanten der Blätter 12, 13 beider Matrizen voneinander weg bewegen und sich sogar voneinander beabstanden. Die Blätter 12, 13 weisen auch Überkreuzungsbereiche 26 auf, an denen sich die Schneidwirkung zwischen den Blättern 12, 13 von einer Kante jedes Blatts hinüber zu der anderen Kante verlagert, beispielsweise von der Innenkante zu der Außenkante des Blatts 12 und von der Außenkante zur Innenkante des Blatts 13. Konstruktion und Anordnung geeigneter Matrizenwalzen 10 mit Schneidblättern 12, 13 und Überkreuzungsbereichen 26, die diese relative Verstellung der Matrizenwalzen ermöglicht, sind in dem USA-Patent Nr. 5,575,185 offenbart, dessen Offenbarung hier durch Verweis darauf in ihrer Gesamtheit einbegriffen ist und daher nicht weiter ausführlich beschrieben wird.
  • Gemäß der Erfindung können die Matrzenwalzen 10 durch Bearbeitung eines Zylinders aus ungehärtetem Stahl mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen (2) hergestellt werden, um im wesentlichen die Stege und Überkreuzungsbereiche der Schneidblätter 12, 13 zu bilden und danach die endgültige gewünschte Form der Schneidblätter 12, 13 auszubilden und diese gleichzeitig mit einem Laser 28 wärmezubehandeln (3). Bei Bedarf kann das Werkstück aus Werkzeugstahl zuerst bis zu einer mäßigen Härte gehärtet werden, bei der immer noch mit herkömmlichen Werkzeugen bearbeitet werden kann. Vorzugsweise werden sowohl die anfängliche Bearbeitung mit herkömmlichen Werkzeugen als auch die Endbearbeitung mit dem Laser 28 auf einem Bearbeitungszentrum mit rechnergestützter numerischer Steuerung (CNC) ausgeführt, um die schnelle und genaue Ausbildung der Schneidblätter 12, 13 an den Matrizenwalzen 10 zu erleichtern. Durch die Endbearbeitung mit dem Laser 28 wird ein äußerst genaues Schneidblatt 12, 13 bereitgestellt, und im wesentlichen wird gleichzeitig nur das Schneidblatt 12, 13 wärmebehandelt und nicht der Matrizenkörper, um eine Verformung der Schneidblätter 12, 13 zu vermeiden, die nachteilig auf deren Geometrie und Leistung wirken würde.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird die Walze 10 zum Entfernen der Materialmasse von der äußeren Umfangsfläche der Walzen zur anfänglichen oder Grobbearbeitung der Außenflächen der Schneidblätter 12, 13 durch Dorne 32 genau in einer Werkzeugmaschine 30 angeordnet und in Drehung versetzt, wobei Spindeln 34 mit komplementären Nasen 36 in die Ausnehmungen 22 in den Enden der Walze 10 eingreifen. Vorzugsweise werden Umfangsabschnitte der Walze 10 in rohen Schnitten durch ein Fräswerkzeug 38 abgearbeitet, das von der Werkzeugspindel 40 in Koordination mit einer Winkel- oder einer bogenförmigen Drehbewegung der Walze um ihre Achse durch die Dornspindeln 34 längs verschiedener Achse in Drehung versetzt und bewegt wird. Vorzugsweise wird die koordinierte Bewegung der Spindel 40 und der Walze 10 durch eine CNC-Werkzeugmaschine 30 mit mindestens drei rechtwinkeligen Bewegungsachsen der Spindel relativ zu dem Werkstück und mit einer bogenförmigen oder Drehbewegungsachse des Werkstücks relativ zu der Spindel ausgeführt. Vorzugsweise erfolgt diese Bearbeitung auf einer sogenannten Fünfachsen- oder Sechsachsen-CNC-Werkzeugmaschine. Nachdem die allgemeine Kontur der Schneidblätter ausgebildet ist, können geneigte oder abgeschrägte Kannten mit einem in der Spindel der CNC-Werkzeugmaschine aufgenommenen Stirnfräswerkzeug ausgearbeitet werden.
  • Eine gegenwärtig bevorzugte Form der Schneidblätter 12', 13' nach der Grobbearbeitung ist in 4 gezeigt. Grundsätzlich weist das Schneidblatt 12, 13' einen Grund 42 auf, der an den Körper der Walze 10 angrenzt und sich zu einem Mittelabschnitt 44 verengt, der sich noch weiter zu einer Spitze 46 des Schneidblatts 12, 13 verengt. Die Spitze 46 besitzt eine abgeschrägte Rückseite 47, einen langgestreckten Stegabschnitt 48 und eine im allgemeinen flache Vorderseite 50, die im allgemeinen quer zu dem Steg 48 verläuft und von dem Mittelabschnitt 44 des Schneidblatts 12, 13' etwas nach außen verläuft und über diesen übersteht. Diese Vorderseite 50 steht nur um etwa 0,025 bis 0,635 mm (0,001 bis 0,025 Zoll) und um etwa 0,076 bis 0,508 mm (0,003 bis 0,020 Zoll) über den Mittelabschnitt 44 des Schneidblatts 12, 13 über und sorgt für eine leichte Stufe oder Schulter 52 zwischen diesen.
  • In der in 3 gezeigten Weise ersetzt der Laser 28 nach der Grobbearbeitung des Schneidblatts 12, 13 das herkömmliche Schneidwerkzeug in der Spindel 40 der CNC-Werkzeugmaschine 30, um das Schneidblatt 12, 13 endzubearbeiten und gleichzeitig wärmezubehandeln, um es zu härten. Der Emitter 54 des Lasers 28 kann in der Spindel 40 der CNC-Werkzeugmaschine aufgenommen sein, um diese auszurichten und zu betätigen, und um ihren Laserstrahl 56 auf die Schneidblätter 12', 13' zu richten, während die Walze 10 durch ihre Ausnehmungen 22 an den Dornen 32 der Werkzeugmaschine 30 aufgenommen und festgelegt wird. Der Laserstrahl 56 ist sehr klein, liegt typischerweise in der Größenordnung von etwa 0,127 bis 0,254 mm (fünf bis zehn Tausendstel Zoll) im Durchmesser, ist sehr genau und wird typischerweise von einem Strom von Inertgas umgeben, um eine gesteuerte Umgebung für die Bearbeitung mit dem Laser zu schaffen. Auf Grund der verhältnismäßig kleinen Größe des Laserstrahls 56 wird zu jeder vorgegebenen Zeit nur eine kleine Materialmenge durch den Strahl 56 entfernt. Mithin wird ein wesentlicher Abschnitt des Schneidblatts 12 durch den Grobbearbeitungsvorgang mit herkömmlichen Werkzeugen hergestellt, wobei nur ein kleiner Abschnitt mit dem Laser 28 endbearbeitet wird. Typischerweise werden 30 bis 60% der Gesamtbearbeitungszeit einer typischen Matrizenwalze 10 bei der Ausbildung der Ecken, Überkreuzungsbereiche und anderer Einzelheiten der Schneidblätter 12 verbraucht, die hohe Genauigkeit erfordern. Diese Abschnitte lassen sich im Vergleich zu Verfahren mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen mit dem Laserstrahl 56 sehr viel schneller ausbilden.
  • Wie in 5 und 6 gezeigt ist, weist die fertigen Schneidblätter 12, 13 nach der Bearbeitung mit dem Laser im wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Schneidblatt 12', 13' vor der Bearbeitung mit dem Laser auf mit der Ausnahme, daß der Überstand oder die Schulter 52 der Vorderseite 50 mit dem Laser 28 im wesentlichen, wenn nicht vollständig, entfernt wurde, wodurch eine fertige Vorderseite 50 bereitgestellt wird, die im allgemeinen mit einer Verlängerung des Mittelabschnitts 44 des Blatts 12 kontinuierlich ist. Es ist erwünscht, den oberen Abschnitt der Vorderseite 50 mit dem Laser zu bearbeiten, um die Unterschneidung der Vorderseite zu beseitigen, zu der es mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen kommt, und die den obersten Abschnitt der Vorderseite schwächen würde, sowie den gewünschten Abschnitt des Schneidblatts 12 genau endzubearbeiten und gleichzeitig wärmezubehandeln. Es ist jedoch unerwünscht, mit dem Laser 28 auf Grund der Schlacke oder des Metallschmelzematerials, die das durch den Laser 28 und den Strom des Inertgases verlagert wird und die Oberfläche des Schneidblatts 12', 13' verschmutzen kann, zu viel Metall zu entfernen.
  • Umgekehrt können die Schneidblätter 12', 13', wenn nicht genug Material zum Entfernen mit dem Laser 28 verbleibt, während der Bearbeitung mit dem Laser nicht auf eine hohe Temperatur gebracht werden, die zu deren wirksamer Behandlung ausreicht. Mithin ist ein mäßig großer Überstand im Bereich von etwa 0,076 bis 0,580 mm (0,003 bis 0,020 Zoll) notwendig, um eine ausreichende Wärmebehandlung der Schneidblätter 12', 13' bei der Bearbeitung derselben mit dem Laser sicherzustellen und dabei zu verhindern, daß eine unerwünschte Menge an Schlacke, Metallschmelzepfützen oder Metall entfernt wird. Die Schulter 52 und der ausgesparte Abschnitt 44 steuern beide die zwecks Entfernens durch den Laser verfügbare Materialmenge und schaffen einen Freiraum, damit die Metallschmelze schnell von der mit dem Laser bearbeiteten Fläche entfernt werden kann. Vorzugsweise besitzt der Laserstrahl eine Wellenlänge von weniger als etwa 1 065 Nanometern, um die Aufnahme seiner Energie durch die grobbearbeiteten Blätter aus poliertem Stahl zu erleichtern und eine Verformung der mit dem Laser endbearbeiteten und wärmebehandelten Blätter 12, 13 zu vermeiden. Es besteht die Meinung, daß Laser bei diesem Verfahren ein YAG-Laser zu bevorzugen ist.
  • Beispielsweise kann ein Schneidblatt 12, 13 nach der Grobbearbeitung einen Steg 48 mit einer Breite von etwa 0,889 mm (0,035 Zoll) und einer flachen Vorderseite 50 mit einer radialen Erstreckung von etwa 0,508 bis 1,27 mm (0,020 bis 0,050 Zoll) und vorzugsweise von 0,889 mm (0,035 Zoll) und mit einem Überstand um etwa 0,127 mm (0,005 Zoll) über einen Mittelabschnitt 44 aufweisen. Das Schneidblatt 12, 13 kann eine Gesamthöhe oder radiale Erstreckung von etwa 1,778 bis 2,54 mm (0,070 bis 0,10 Zoll) und vorzugsweise von etwa 2,03 mm (0,080 Zoll) aufweisen. Nach der Endbearbeitung mit dem Laser 28 kann der Steg 48 eine Breite von etwa 0,076 mm (0,030 Zoll) aufweisen, wobei der Überstand im wesentlichen, wenn nicht vollständig, entfernt wurde. Nach der Bearbeitung mit dem Laser besitzt ein Schneidblatt 12, 13 eine höhere Härte, wobei eine typische Härte eines fertigen Blatts zwischen etwa 58 und 64 auf der Rockwell-"C"-Skala liegt.
  • Mithin sind Matrizenwalzen 10, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Schneidblätter 12, 13 aufweisen, dauerhafter, sicherer und genauer im Gebrauch. Die Grobbearbeitung mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen erfolgt schnell, leicht und verhältnismäßig billig, und die Endbearbeitung mit dem Laser 28 ist hochgenau, und gleichzeitig werden die Schneidblätter 12, 13 ohne größere Verformung bis auf eine erwünschte Härte gehärtet. Ferner wird durch die Bearbeitung mit dem Laser die Unterschneidung der mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen ausgebildeten Schneidblätter 12, 13 vermindert bei dem Versuch, im allgemeinen radial nach außen vorstehende Seiten 50 der Schneidblätter 12, 13 vorzusehen. Der hochgenaue Laser 28 wirkt viel schneller als herkömmliche Verfahren zur Ausbildung der Schneidblätter, insbesondere an Ecken, Überkreuzungsbereichen und anderen einzelnen Abschnitten der Schneidblätter 12, 13.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Matrizenwalze mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines zylindrischen Körpers (10) aus Stahl, Entfernen von Material von mindestens einem Abschnitt des Außenumfangs des Körpers (10) zur Grobausarbeitung eines einstückig mit dem Körper (10) ausgebildeten Schneidblatts (12', 13'), das im allgemeinen radial von dem bearbeiteten Körper (10) vorsteht und eine Spitze (46), einen Grund (42, 44) und eine im allgemeinen von der Spitze (46) radial nach innen vorstehende Vorderseite (50) aufweist, wobei mindestens ein Abschnitt (50) über den Grund (42, 44) übersteht, danach das Entfernen von weiterem Material von mindestens einem Abschnitt der Vorderseite (50) des grob bearbeiteten Schneidblatts (12', 13') mit einem Laser zur gleichzeitigen genauen Ausbildung und zur Wärmebehandlung des Schneidblatts zwecks Bereitstellung eines fertig bearbeiteten, gehärteten Schneidblatts (12', 13') an dem zylindrischen Körper.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Entfernens von Material zur anfänglichen Bildung eines Schneidblatts (12', 13') mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Körper (10) aus anfänglich in einem im wesentlichen ungehärteten Zustand bereitgestellten Werkzeugstahl ausgebildet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Körper (10) aus Werkzeugstahl ausgebildet wird, der bis zu einem Grade vorgehärtet ist, bei dem mit her kömmlichen Schneidwerkzeugen immer noch Material von dem Körper (10) entfernt werden kann.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei durch den Schritt des Entfernens von Material zur Grobausarbeitung des Schneidblatts (12', 13') ein Schneidblatt im wesentlichen vollständig ausgebildet wird und durch den Schritt des Entfernens von weiterem Material mit einem Laser (28) nur eine kleine Materialmenge von dem Schneidblatt entfernt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Laser (28) zum Entfernen von etwa 0,076 bis 0,508 mm (0,003 bis 0,020 Zoll) Material längs mindestens einem Abschnitt von mindestens einer Fläche eines Schneidblatts (12', 13') verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 2, wobei die herkömmlichen Schneidwerkzeuge und der Laser (28) in einem CNC-Bearbeitungszentrum (30) aufgenommen sind, das deren Bewegung steuert, um das Entfernen von Material von dem Körper (10) und dem Schneidblatt (12', 13') zu bewirken.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch den Schritt des Entfernens von weiterem Material mit einem Laser (28) der überstehende Abschnitt der Vorderseite (50) des Schneidblatts (12', 13') im wesentlichen vollständig entfernt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der überstehende Abschnitt der Vorderseite (50) des Schneidblatts (12', 13') im allgemeinen um etwa 0,076 bis 0,508 mm (0,003 bis 0,020 Zoll) relativ zu dem angrenzenden Abschnitt der Vorderseite nach außen vorsteht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der überstehende Abschnitt der Vorderseite (50) des Schneidblatts (12', 13') im allgemeinen um etwa 0,508 bis 1,27 mm (0,020 bis 0,050 Zoll) radial vorsteht und das Schneidblatt (12', 13') eine Höhe von etwa 1,78 bis 2,54 mm (0,070 bis 0,10 Zoll) aufweist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das fertig bearbeitete Schneidblatt (12', 13') eine Härte von etwa 58 bis 64 auf der Rockwell-"C"-Skala aufweist.
DE69910150T 1998-11-25 1999-11-25 Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten und Härten mittels Laser von Matrizenwalzen Expired - Fee Related DE69910150T2 (de)

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US09/199,833 US6178852B1 (en) 1998-11-25 1998-11-25 Rotary die laser machining and hardening apparatus and method
US199833 1998-11-25

Publications (2)

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DE69910150D1 DE69910150D1 (de) 2003-09-11
DE69910150T2 true DE69910150T2 (de) 2004-06-09

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