EP4240555A1 - Verfahren zum schneiden von stahlblechen - Google Patents

Verfahren zum schneiden von stahlblechen

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Publication number
EP4240555A1
EP4240555A1 EP20803154.2A EP20803154A EP4240555A1 EP 4240555 A1 EP4240555 A1 EP 4240555A1 EP 20803154 A EP20803154 A EP 20803154A EP 4240555 A1 EP4240555 A1 EP 4240555A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
milling
cutting
steel sheets
milling head
cutter according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20803154.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Max Brandt
André BRANDT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Edge Precision Blanks Co GmbH
Original Assignee
Edge Precision Blanks Co GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Edge Precision Blanks Co GmbH filed Critical Edge Precision Blanks Co GmbH
Publication of EP4240555A1 publication Critical patent/EP4240555A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C1/00—Milling machines not designed for particular work or special operations
    • B23C1/002—Gantry-type milling machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C3/00—Milling particular work; Special milling operations; Machines therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/28—Features relating to lubricating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B11/00—Work holders not covered by any preceding group in the subclass, e.g. magnetic work holders, vacuum work holders
    • B25B11/005—Vacuum work holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2215/00—Details of workpieces
    • B23C2215/08—Automotive parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
    • B23C2222/84—Steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2230/00—Details of chip evacuation
    • B23C2230/08—Using suction

Definitions

  • the present invention relates to a method for cutting steel sheets using a milling cutter and an associated system.
  • the cutting of sheet steel is usually carried out either by means of stamping or laser welding processes.
  • the starting material is typically large steel sheets, from which the desired shape is cut out, which is then further processed to produce, for example, three-dimensional molded parts such as those used in body construction.
  • stamping or laser welding of sheet steel has a number of disadvantages. Edge cracks often occur on the cutting edges during punching. It is also known that such stamping processes have an unfavorable effect on the metal structure at the cutting edge. Similar problems arise with laser welding or laser cutting of sheet metal, since undesirable material changes can also occur here at the edges due to the thermal impact.
  • the resulting blanks can be used in particular for the production of molded body parts, but any other possible uses for the molded parts are also conceivable.
  • a milling system for this purpose, which comprises a liquid-cooled milling head, a milling table, set up to hold the steel sheet, preferably with a vacuum suction device for fixing the steel sheet to be machined.
  • the liquid cooling of the milling head has at least two functions. On the one hand it serves to cool the milling head, but on the other hand it also removes the milling chips.
  • the present inventors have namely established that the effective and as complete as possible removal of the milling chips during the milling or cutting process is very important for the economical processing of sheet steel.
  • Cooling liquid By setting a suitably high volume flow or pressure Cooling liquid not only improves the cutting performance, but also removes the milling chips from the machining area at the same time.
  • the optional vacuum suction device of the milling table allows the workpiece to be machined to be fixed quickly and securely, as well as allowing it to be changed quickly.
  • This vacuum clamping technology is therefore not only a cost-effective clamping or fixing device that is advantageous with regard to changing the workpiece, but it also prevents damage to the surface of the workpiece that can occur as a result of the mechanical clamping that is otherwise customary.
  • the milling system is provided with a suction device for sucking off milling chips.
  • the suction device in cooperation with the coolant ensures that the chips are transported away as soon as they occur, which means that a fast and high-quality milling performance can also be achieved on steel sheets.
  • the milling system also includes at least one groove in the milling table for partially accommodating the milling head during milling.
  • This groove corresponds to the cutting contour of the piece of sheet metal to be cut.
  • the milling head or the milling tool thus extends completely through the thickness of the steel sheet and at least partially into this groove(s) in the milling table. The groove is helpful for a successful discharge of the milling chips that have just been cut.
  • a steel sheet provided is fixed on the milling table. This is preferably done with the corresponding vacuum suction device of the router table. After being fixed on the milling table, the steel sheet is then cut with the milling head. High-speed cutting is used to advantage here.
  • the milling head is internally cooled.
  • the coolant is therefore not directed at the milling head from the outside, but rather runs through the milling head and preferably exits at its front end. Since the milling head is at least partially guided in the groove of the milling table, the coolant escaping from the end face of the milling head in the narrow groove channel ensures that the milling chips produced are quickly and almost completely flushed away so that they can then be sucked off by the suction device.
  • the milling head is preferably provided with a circular inner channel running coaxially to the axis of rotation. Coolant can be supplied through the inner channel to cool the milling head, but also to wash away the milling chips and Lubrication of the cut surfaces.
  • the inner channel preferably has an inner diameter d of 0.5 to 3 mm, more preferably 0.6 to 2.5 mm and most preferably 0.7 to 2 mm.
  • the circular inner channel preferably has a diameter d and the volume flow K of cooling liquid is set depending on the diameter d according to the following formula:
  • the volume flow is optimized for minimum quantity lubrication or cooling. This makes it possible to carry out cutting processes very economically.
  • the upper limit is then:
  • the upper limit for the volume flow is therefore 10 ml/min or even more preferably 6.25 ml/min.
  • a volume flow is generally preferably selected which lies between the minimum and upper limits defined in this way.
  • the end face and/or other free surfaces of the milling head are optionally provided with at least one one that extends radially outwards provided open flow channel for coolant, which is set up so that coolant flows radially outwards at the front end and / or over other free surfaces of the milling head.
  • a flow channel directs the coolant emerging from the inner channel at least partially radially outwards from the center of the milling cutter. Since the milling cutter rotates at high speed around its axis of rotation, a rotating flow of coolant is generated, which drains away milling chips very well.
  • the feed rate of the milling head when cutting the steel sheet is at least 8000 mm/min, more preferably at least 12,000 mm/min, even more preferably at least 20,000 mm/min and most preferably at least 25,000 mm/min.
  • These feed speeds allow very economical production or cutting of sheet steel, which is made possible by the method according to the invention.
  • the feed speed v of the milling head when cutting the steel sheet is adjusted depending on the thickness b of the sheet to be cut according to the following formula: v > (1/b) * 15,000 mm/min, where b is the thickness in mm and only the amount of b is used in the formula without specifying mm.
  • a sheet thickness of 0.5 mm for example, only the value 0.5 is used in b and not the dimension millimeter.
  • a sheet thickness of 0.5 mm for example, this leads to a feed rate v of at least 30,000 mm/min.
  • a sheet thickness of 0.8 mm leads to a feed rate v of at least 18,750 mm/min.
  • the speed of rotation of the cutter head when cutting the steel sheet is at least 8000 rpm, more preferably at least 12,000 rpm, even more preferably at least 20,000 rpm. and most preferably at least 25,000 rpm. These values are advantageous in order to achieve rapid and high-quality cutting performance with the method according to the invention.
  • Steel sheets with a thickness of 0.4 to 5 mm can preferably be processed with the method according to the invention, more preferably from 0.5 to 4 mm and most preferably from 0.5 to 2 mm.
  • Steel sheets of this type have a wide range of applications and are particularly preferred for use as molded body parts. With the method according to the invention, such thicknesses in particular can be cut quickly and with good quality.
  • the cooling liquid is provided in an amount of at least 1 ml/min, even more preferably at least 2 ml/min, even more preferably at least 2.5 ml, regardless of the shape and size of the cooling channel and the milling head /min and most preferably at least 3 ml/min. More preferably, no more than 500 mL/min is delivered, more preferably no more than 400 mL/min, and most preferably no more than 300 mL/min.
  • Such amounts of cooling ensure sufficient cooling of the milling head and also serve to advantageously completely remove the milling chips. The pressure of the coolant is therefore sufficient to loosen the milling chips immediately after their production and to flush them free so that they can be easily picked up by the suction device.
  • the milling head is internally cooled, i.e. if the coolant is routed through the interior of the milling head and exits, for example, at the free front end of the milling head.
  • the quantities of cooling liquid that escape from the milling head, together with the groove in which the milling head runs, ensure that almost all chips that are produced are flushed out immediately and almost completely, so that they cannot negatively affect the cutting performance of the milling head.
  • the milling system preferably comprises air nozzles arranged in a ring around the milling head, through which an air flow is emitted in the direction of the steel sheet to be machined. Even more preferably, the air flow is adjusted in such a way that it guides the chips towards the milling head when cutting the steel sheet.
  • the air nozzles produce a curtain of air, so to speak, which is directed downwards from the milling head onto the metal sheet and preferably completely encloses the milling head in the form of a ring.
  • the flow speed essentially corresponds to the axis of rotation of the milling head, with the air flow preferably being directed slightly inwards, ie towards the milling head, so that milling chips can be prevented from leaving the immediate working area of the milling head in an uncontrolled manner. Rather, the freshly cut chips remain in the vicinity of the extraction device so that they can be extracted quickly and efficiently.
  • the cutting edge or the cutting edges of the milling head is or are arranged in a helical shape.
  • the helix angle is preferably 14 to 16°, more preferably 12 to 14 ° , even more preferably 10 to 12° and most preferably 8 to 10°.
  • the milling head can thus be equipped with a single cutting edge which winds around the head in a helical manner.
  • the milling head is preferably provided with a plurality of cutters or cutting edges. These angles have proven to be particularly advantageous when cutting thin sheet steel and enable high cutting performance with good quality.
  • the present invention also relates to a system for cutting steel sheets by means of a milling cutter, which system comprises a milling machine.
  • the milling system has a liquid-cooled milling head, a milling table set up to hold a steel sheet, preferably with a vacuum suction device for fixing the steel sheet to be machined, a suction device for sucking off milling chips and at least one groove in the milling table for partially accommodating the milling head during milling, which groove corresponds to the cutting contour.
  • this milling system is set up to cut the steel sheet clamped in the vacuum suction device at a feed rate of the milling head of at least 8000 mm/min.
  • the system according to the invention is preferably set up to cut steel sheets with a thickness of 0.4 to 5 mm, more preferably 0.5 to 4 mm, and most preferably 0.5 to 3 mm.
  • the advantages correspond to those described above in connection with the method.
  • the suction device is arranged in a ring around the milling head and has a plurality of suction openings which are arranged radially around the milling head.
  • the cutting edge or cutting edges of the milling head are preferably arranged in a helix with a helix angle (also called helix angle) of 8 to 16°, preferably 9 to 15°, more preferably 10 to 12° and most preferably 10°.
  • FIG. 1 shows an example of a portal milling machine for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a milling head according to the invention when cutting a steel sheet
  • Figure 3 shows an adapter plate for the milling table.
  • FIG. 4 schematically shows a suction device for sucking off milling chips
  • FIG. 5 shows the underside of the suction device shown in FIG. 4,
  • Figure 6 shows a longitudinal view of a milling head
  • FIG. 7 shows a plan view of the end face of the milling head of FIG. 6 on an enlarged scale
  • FIGS. 8a to 8c comparative micrographs of cut edges.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a milling system 10.
  • the system comprises a milling table 11 and a portal milling cutter 14, which can be moved along the milling table 11 by means of rails 12.
  • the portal milling cutter 14 preferably carries a liquid-cooled milling head and a suction device for suction of milling chips.
  • the milling head is movably arranged on the portal milling cutter 14 in the usual way, so that the milling head itself can be moved freely over the milling table 11 .
  • FIG. 2 shows a schematic view of the cutting of a steel sheet 50 by means of a milling head 20.
  • the front end of the milling head 20 is partially guided in a groove 15 which defines the cutting contour for the starting sheet 50.
  • the groove itself is slightly wider than the diameter of the milling head and a few millimeters deep. It is particularly advantageous if the milling head 20 is cooled on the inside by means of a cooling liquid which emerges at its end face. The cooling liquid escaping under pressure quickly and reliably removes the milling chips from the immediate cutting area so that they can be removed by the suction device.
  • An exemplary adapter plate 40 for the milling table 11 is shown schematically in FIG. 3 .
  • the milling system 10 has a number of suction openings for this purpose, which are connected inside the milling table 11 and connected to a negative pressure source in the form of a vacuum pump.
  • the adapter plate 40 itself can be made, for example, from an aluminum plate a few millimeters thick, which is provided with a large number of bores 41 in order to enable the steel plate to be sucked in. For example, there are several thousand vacuum bores 41 per square meter of the adapter plate 40.
  • the grooves 15 can also be seen in the adapter plate 40, which ultimately define the cutting contour of the sheet metal pieces to be cut out. With the adapter plate shown, six pieces can be cut out of a clamped sheet of steel, for example.
  • the vacuum holes 41 allow the metal sheet to be processed to be securely fixed.
  • Fig. 4 shows a suction device 22, which is provided with a continuous cylindrical recess 23, for receiving or passing through the milling head 20.
  • the suction device 22 is movably held on the portal milling cutter 14 and can (together with the milling head) be moved across the milling table are, in the perspective shown in Fig. 4 so to the top left.
  • the portal milling cutter 14 is set up to be movable by means of the rails 12 in the longitudinal direction along the milling table 11, so that the suction device 22 can be moved freely over the surface of the milling table 11 or an adapter plate 40 arranged therein.
  • the suction of chips takes place via an opening provided on an inner wall of the recess 23.
  • the suction device 22 is connected via a suction hose 24 to a vacuum device (not shown).
  • FIG. 5 shows the underside of the suction device 22 from FIG. 4.
  • the cylindrical recess 23 through which the milling head (not shown here) is guided can be seen.
  • the suction device 22 also has air nozzles 25 which are arranged in a ring around the milling head. These air nozzles generate an air flow directed towards the workpiece to be worked and a forms an "air curtain" around the milling head. This effectively prevents milling chips from moving out of the immediate processing area and, for example, lying on the surface of the sheet metal, where they can lead to surface damage. The chips thus remain essentially within the ring-shaped arrangement of the air nozzles 25.
  • the air nozzles 25 are advantageously set up in such a way that the air flow generated by them is directed inwards and the chips are guided in the direction of the cylindrical recess 23 and thus the suction device.
  • FIG. 6 shows a milling head 20 according to the invention in a schematic side view.
  • the milling head 20 has a shank 26 and a cutting area 28.
  • the transition 27 between the shank and the cutting area is rounded and has a radius R.
  • the radius R is advantageously not constant but has an exponential course. This non-constant radius results in a particularly mechanically stable transition between the shank area and the cutting area.
  • the milling head 20 can, for example, have an overall length of 30-60 mm and a diameter of 1-10 mm.
  • the cutting area is 0.5-10 mm long.
  • the milling head is provided with a circular inner channel 29 which extends over the entire axial length of the milling head. This inner channel 29 is used to conduct cooling liquid.
  • the coolant exits advantageously under high pressure at the end face and/or other free surfaces of the milling head and ensures cooling of the milling head and effective removal of the chips.
  • FIG. 7 shows the end face of the milling head 20 in a schematic plan view.
  • Four cutting edges 30 and the opening of the inner channel 29 can be seen.
  • the end face of the milling head has two open flow channels 31 which extend radially outwards from the opening of the inner channel 29 . These open flow channels 31 discharge coolant radially outwards and cause the milling chips to be discharged particularly effectively.
  • FIGS. 8a, 8b and 8c Microscopic images of cut edges are shown in FIGS. 8a, 8b and 8c.
  • FIG. 8a shows the cut edge of a sheet steel which was cut using the method according to the invention. You can see an even cut across the entire thickness of the sheet metal.
  • FIG. 8b shows the cut edge of a sheet steel which has been processed using a conventional stamping process. A clear material deformation can be seen in the upper area, which was caused by the impact of the punching tool.
  • the cutting edge is one Steel sheet shown, which was processed with a conventional laser process. In the upper area you can clearly see material damage caused by the heat input from the laser beam.
  • Such cut edges in 8b and 8c have to be mechanically reworked in a complex manner in order to produce a surface that is as smooth as possible.
  • the cutting edge of FIG. 8a which was produced according to the invention, is considerably more uniform and has significantly less material deformation, so that the cutting edge does not have to be reworked.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

System und Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen (50) mittels eines Fräsers (14). Hierzu wird eine Fräsanlage (10) bereitgestellt, welche einen flüssigkeitsgekühlten Fräskopf (20) umfasst, einen Frästisch (11) eingerichtet zur Aufnahme des Stahlblechs (50) mit einer Vakuumsaugeinrichtung (41) zur Fixierung des zu bearbeitenden Stahlblechs (50) und eine Absaugeinrichtung (22) zur Absaugung von Frässpänen.

Description

VERFAHREN ZUM SCHNEIDEN VON STAHLBLECHEN
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers, sowie ein zugehöriges System.
Technischer Hintergrund
Das Schneiden von Stahlblechen, um beispielsweise Vorstücke für Karosserieformteile herzustellen, erfolgt im Stand der Technik üblicherweise entweder mittels Stanzen oder Laser-Schweißverfahren. Ausgangsmaterial sind typischerweise große Stahlbleche, aus denen die gewünschte Form herausgeschnitten wird, welche danach weiterverarbeitet wird, um bspw. dreidimensionale Formteile, wie sie im Karosseriebau verwendet werden, herzustellen. Das Stanzen oder Laserschweißen von Stahlblechen hat jedoch eine Reihe von Nachteilen. Beim Stanzen kommt es häufig zu Kantenrissen an den Schneidkanten. Auch ist es bekannt, dass derartige Stanzvorgänge das Metallgefüge an der Trennkante ungünstig beeinflussen. Ähnliche Probleme entstehen beim Laserschweißen bzw. Laserschneiden von Blechen, da es auch hier an den Kanten aufgrund der thermischen Beaufschlagung zu unerwünschten Materialveränderungen kommen kann.
Aus der EP 2 886 231 Ai desselben Anmelders ist ein Verfahren zum Herstellen eines Karosserieformteils vorbekannt, bei dem aus einem Feinblechabschnitt aus Leichtmetall mittels eines Fräsers ein Zuschnitt herausgeschnitten wird. Der Grundgedanke dieser älteren Anmeldung liegt darin, für das Herausschneiden des Zuschnitts eine spanabhebende Bearbeitung vorzusehen. Dabei ist Leichtmetall besonders gut spanabhebend zu bearbeiten, so dass mit diesem vorbekannten Verfahren kostengünstig Karosserieformteile, bzw. die Vorstücke davon, mit hoher Genauigkeit und hoher Oberflächenqualität hergestellt werden können. Aufgrund der guten Verarbeitbarkeit von Leichtmetall erlaubt das vorbekannte Verfahren die Verwendung von leichten Maschinen bekannter Bauart, mit denen hohe Schnittgeschwindigkeiten möglich sind, und damit eine ökonomische Fertigung. Ebenfalls aus derselben Veröffentlichung vorbekannt ist es, den Maschinentisch der Fräsanlage mit einer Vakuumsaugeinrichtung zur Fixierung des zu bearbeitenden Leichtmetallblechs auszustatten.
Während das vorbekannte Verfahren ausgezeichnete Resultate bei der Verarbeitung von Leichtmetallblechen erzielt, ist die Bearbeitung von Stahlblechen mit dem vorbekannten Verfahren nicht ohne weiteres, bzw. nicht ökonomisch und in guter Qualität möglich. Im Gegensatz zu Leichtmetall, wie insbesondere Aluminiumlegierungen, lässt sich Stahl nur erheblich schwerer spanend bearbeiten, so dass mit den vorbekannten Techniken keine ausreichend hohen Schnittgeschwindigkeiten erreicht werden können, die eine wirtschaftliche Zuschneidung von Stahlblechen erlauben.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. ein System zum Schneiden von Stahlblechen bereitzustellen, mit denen Stahlbleche in wirtschaftlicher Weise und hoher Qualität geschnitten werden können. Die resultierenden Zuschnitte können insbesondere für die Herstellung von Karosserieformteilen verwendet werden, jedoch sind auch beliebige andere Anwendungen der Formteile denkbar.
Diese sowie andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden mit einem Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen nach Anspruch 1 sowie einem System zum Schneiden von Stahlblechen nach Anspruch 14 zumindest teilweise gelöst.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers bereitgestellt. Hierfür wird eine Fräsanlage bereitgestellt, die einen flüssigkeitsgekühlten Fräskopf umfasst, einen Frästisch, eingerichtet zur Aufnahme des Stahlblechs, mit vorzugsweise einer Vakuumsaugeinrichtung zur Fixierung des zu bearbeitenden Stahlblechs. Die Flüssigkeitskühlung des Fräskopfs hat dabei zumindest zwei Funktionen. Zum einen dient sie zur Kühlung des Fräskopfs, zum anderen jedoch auch zum Abtragen der Frässpäne. Die vorliegenden Erfinder haben nämlich festgestellt, dass für eine ökonomische Bearbeitung von Stahlblechen das wirksame und möglichst vollständige Entfernen der Frässpäne während des Fräs- bzw. Schneidvorganges sehr wichtig ist. Durch die Einstellung eines geeignet hohen Volumenstroms bzw. Drucks der Kühlflüssigkeit wird somit nicht nur die Schnittleistung verbessert, sondern auch gleichzeitig die Frässpäne aus dem Bearbeitungsbereich entfernt. Die optionale Vakuumsaugeinrichtung des Frästischs erlaubt ein schnelles und sicheres Fixieren des zu bearbeitenden Werkstücks, sowie einen schnellen Wechsel desselben. Diese Vakuumspanntechnik ist damit nicht nur ein kostengünstiges und hinsichtlich des Werkstückwechsels vorteilhaftes Spann- bzw. Fixiermittel, sondern es verhindert auch Beschädigungen an der Oberfläche des Werkstücks, die durch das sonst übliche mechanische Einspannen entstehen können.
Weiter ist erfindungsgemäß die Fräsanlage mit einer Absaugeinrichtung zur Absaugung von Frässpänen vorgesehen. Die Absaugeinrichtung in Zusammenarbeit mit dem Kühlmittel sorgt dafür, dass die Späne sobald sie anfallen, weg transportiert werden, wodurch eine schnelle und qualitativ hochwertige Fräsleistung auch an Stahlblechen erzielt werden kann.
Weiter umfasst die Fräsanlage zumindest eine Nut im Frästisch zur teilweisen Aufnahme des Fräskopfs beim Fräsen. Diese Nut entspricht dabei der Schnittkontur des zu schneidenden Blechstücks. Beim Fräsen bzw. Schneiden des Stahlblechs erstreckt sich der Fräskopf bzw. das Fräswerkzeug also komplett durch die Dicke des Stahlblechs und zumindest teilweise in diese Nut(en) im Frästisch. Die Nut ist hilfreich für ein erfolgreiches Abführen der soeben geschnittenen Frässpäne.
Erfindungsgemäß wird ein bereitgestelltes Stahlblech auf dem Frästisch fixiert. Dies erfolgt vorzugsweise mit der entsprechenden Vakuumsaugeinrichtung des Frästisches. Nach der Fixierung auf dem Frästisch wird das Stahlblech dann mit dem Fräskopf geschnitten. Hierbei kommt vorteilhaft High-Speed-Cutting zum Einsatz.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Fräskopf innengekühlt. Das Kühlmittel wird also nicht von außen an den Fräskopf gerichtet, sondern durchläuft den Fräskopf und tritt vorzugsweise an seinem Stirnende aus. Da der Fräskopf zumindest teilweise in der Nut des Frästisches geführt wird, sorgt das aus der Stirnfläche des Fräskopfs austretende Kühlmittel im engen Nutkanal dafür, dass die entstandenen Frässpäne schnell und nahezu vollständig weggespült werden, um dann von der Absaugeinrichtung abgesaugt zu werden.
Vorzugsweise ist der Fräskopf mit einem koaxial zur Drehachse verlaufenden kreisrunden Innenkanal versehen. Durch den Innenkanal kann Kühlmittel zur Kühlung des Fräskopf zugeführt werden, aber auch zum Wegspülen der Frässpäne und Schmierung der Schnittflächen. Der Innenkanal hat vorzugsweise einen Innendurchmesser d von 0,5 bis 3 mm, noch mehr bevorzugt 0,6 bis 2,5 mm und am meisten bevorzugt 0,7 bis 2 mm.
Vorzugsweise hat der kreisrunde Innenkanal einen Durchmesser d und der Volumenstrom K an Kühlflüssigkeit wird abhängig vom Durchmesser d nach folgender Formel eingestellt:
K > (d/2)2 * 3 ml/min, wobei d der Durchmesser in mm ist und in der Formel nur der Betrag von d ohne Angabe von mm eingesetzt wird. Diese Formel erlaubt ein besonders günstiges Verhältnis von Volumenstrom zu Durchmesser des Kanals, bzw. vorteilhafte Strömungsgeschwindigkeiten der Kühlflüssigkeit, wenn diese aus dem Fräskopf austritt. In der Formel muss der Durchmesser des kreisrunden Innenkanals in Millimeter eingesetzt werden, wobei die Maßangabe Millimeter jedoch weggelassen wird. Ein Innendurchmesser von 1 mm führt nach obiger Formel also zu einem Volumenstrom von 0,75 ml/min. Ein Durchmesser von 1,8 mm führt zu einem Volumenstrom von 2,43 ml/min und ein Durchmesser von beispielsweise 1,3 mm zu einem Volumenstrom von 1,268 ml/min. Diese Volumenströme sind für einen gegebenen Durchmesser Mindestwerte bzw. Mindestgrenzen, es können demnach auch größere Volumenströme gewählt werden, jedoch vorzugsweise keine kleineren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Volumenstrom auf eine Minimalmengenschmierung bzw. -kühlung optimiert. Hiermit ist es möglich, Schneidvorgänge sehr ökonomisch durchzuführen. Es gilt dann als Obergrenze:
K < (d/2)2 * 40 ml/min, und noch mehr bevorzugt:
K < (d/2)2 * 25 ml/min, wobei d der Durchmesser in mm ist und in der Formel nur der Betrag von d ohne Angabe von mm eingesetzt wird. Bei einem Durchmesser von bsp. 1 mm ergibt sich als Obergrenze für den Volumenstrom demnach 10 ml/min bzw. noch mehr bevorzugt 6,25 ml/min. Generell bevorzugt wird ein Volumenstrom gewählt, der zwischen den so definierten Mindest- und Obergrenzen liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind wahlweise die Stirnseite und/oder weitere Freiflächen des Fräskopfs mit mindestens einem radial sich nach außen erstreckenden offenen Strömungskanal für Kühlfüssigkeit versehen, der so eingerichtet ist, dass Kühlfüssigkeit am Stirnende und/oder über weitere Freiflächen des Fräskopfs radial nach außen strömt. Ein derartiger Strömungskanal leitet die aus dem Innenkanal austretende Kühlflüssigkeit zumindest teilweise von dem Zentrum des Fräsers radial nach außen. Da sich der Fräser mit hoher Geschwindigkeit um seine Drehachse dreht, wird somit ein rotierender Strom von Kühlflüssigkeit erzeugt, der Frässpäne sehr gut ableitet.
Vorzugsweise beträgt die Vorschubgeschwindigkeit des Fräskopfs beim Schneiden des Stahlblechs mindestens 8ooo mm/min, mehr bevorzugt mindestens 12.000 mm/min, noch mehr bevorzugt mindestens 20.000 mm/min und am meisten bevorzugt mindestens 25.000 mm/min. Diese Vorschubgeschwindigkeiten erlauben eine sehr ökonomische Produktion bzw. Zuschneidung von Stahlblechen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht wird.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird die Vorschubgeschwindigkeit v des Fräskopfs beim Schneiden des Stahlblechs in Abhängigkeit abhängig von der Dicke b des zu schneidenden Blechs nach folgender Formel eingestellt wird: v > (1/b) * 15.000 mm/min, wobei b die Dicke in mm ist und in der Formel nur der Betrag von b ohne Angabe von mm eingesetzt wird. Bei einer Blechdicke von beispielsweise 0,5 mm, wird nur der Wert 0,5 in b eingesetzt und die Maßangabe Millimeter nicht. Bei einer Blechdicke von 0,5 mm führt dies bspw. zu einer Vorschubgeschwindigkeit v von mindestens 30.000 mm/min. Eine Blechdicke von 0,8 mm führt beispielsweise zu einer Vorschubgeschwindigkeit v von mindestens 18.750 mm/min. Mit diesen Werten lassen sich optimale Schnittgeschwindigkeiten für verschiedene Blechdicken zumindest als Annäherungswert ermitteln.
Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Drehzahl des Fräskopfs beim Schneiden des Stahlblechs mindestens 8000 Umdrehungen/min, mehr bevorzugt mindestens 12.000 Umdrehungen/min, noch mehr bevorzugt mindestens 20.000 Umdrehungen/min. und am meisten bevorzugt mindestens 25.000 Umdrehungen/min. Diese Werte sind vorteilhaft, um mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine schnelle und qualitativ hochwertige Schnittleistung zu erreichen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich vorzugsweise Stahlbleche in einer Dicke von 0,4 bis 5 mm bearbeiten, mehr bevorzugt von 0,5 bis 4 mm und am meisten bevorzugt von 0,5 bis 2 mm. Derartige Stahlbleche haben einen weiten Anwendungsbereich und sind insbesondere in der Verwendung als Karosserieformteile bevorzugt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich insbesondere derartige Dicken in guter Qualität schnell schneiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kühlflüssigkeit, unabhängig von der Form und Größe des Kühlkanals und des Fräskopfs, in einer Menge von mindestens 1 ml/min bereitgestellt, noch mehr bevorzugt von mindestens 2 ml/min, noch mehr bevorzugt von mindestens 2,5 ml/min und am meisten bevorzugt von mindestens 3 ml/min. Besonders bevorzugt ist es, wenn nicht mehr als 500 ml/min abgegeben werden, mehr bevorzugt nicht mehr als 400 ml/min und am meisten bevorzugt nicht mehr als 300 ml/min. Derartige Kühlmengen sorgen für eine ausreichende Kühlung des Fräskopfs und dienen darüber hinaus zu einem vorteilhaft vollständigen Abführen der Frässpäne. Der Druck des Kühlmittels ist damit ausreichend, um die Frässpäne direkt nach ihrer Produktion zu lösen und frei zu spülen, so dass sie von der Absaugeinrichtung gut aufgenommen werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Fräskopf innen gekühlt ist, d.h. wenn das Kühlmittel durch das Innere des Fräskopfs geführt wird und beispielsweise am freien Stirnende des Fräskopfs austritt. Die Mengen an Kühlflüssigkeit, die am Fräskopf austreten, sorgen zusammen mit der Nut, in der der Fräskopf läuft, dafür, dass nahezu alle entstehenden Späne sofort und beinahe vollständig ausgespült werden, so dass sie die Schnittleistung des Fräskopfs nicht negativ beeinträchtigen können.
Vorzugsweise umfasst die Fräsanlage ringförmig um den Fräskopf angeordnete Luftdüsen, durch die ein Luftstrom in Richtung des zu bearbeitenden Stahlbleches ausgegeben wird. Noch mehr bevorzugt wird der Luftstrom dabei so eingestellt, dass er die Späne beim Schneiden des Stahlblechs zum Fräskopf hin führt. Die Luftdüsen erzeugen sozusagen einen Luftvorhang, der vom Fräskopf nach unten auf das Blech gerichtet ist, und den Fräskopf vorzugsweise vollständig ringförmig umschließt. Die Strömungsgeschwindigkeit entspricht im Wesentlichen der Drehachse des Fräskopfs, wobei vorzugsweise der Luftstrom leicht nach innen, also zum Fräskopf hin, gerichtet ist, sodass verhindert werden kann, dass Frässpäne unkontrolliert den unmittelbaren Arbeitsbereich des Fräskopfs verlassen. Die frisch geschnittenen Späne verbleiben vielmehr in der Nähe der Absaugeinrichtung, sodass sie schnell und effizient abgesaugt werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schneidkante bzw. sind die Schneidkanten des Fräskopfs helix-förmig angeordnet. Der Helix- Winkel beträgt dabei vorzugsweise 14 bis 16°, mehr bevorzugt 12 bis 140, noch mehr bevorzugt 10 bis 12° und am meisten bevorzugt 8 bis 10°. Der Fräskopf kann also mit einer einzelnen Schneidkante ausgestattet sein, die sich helix-artig um den Kopf herumwindet. Vorzugsweise ist der Fräskopf jedoch mit mehreren Schneiden bzw. Schneidkanten versehen. Diese Winkel haben sich als besonders vorteilhaft im Schneiden von dünnen Stahlblechen herausgestellt und ermöglichen hohe Schneidleistungen bei guter Qualität.
Die folgende Erfindung betrifft auch ein System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers, welches System eine Fräsanlage umfasst. Die Fräsanlage weist einen flüssigkeitsgekühlten Fräskopf auf, einen Frästisch, eingerichtet zur Aufnahme eines Stahlblechs mit vorzugsweise einer Vakuumsaugeinrichtung zur Fixierung des zu bearbeitenden Stahlblechs, einer Absaugeinrichtung zum Absaugen von Frässpänen und zumindest eine Nut im Frästisch, zur teilweisen Aufnahme des Fräskopfs beim Fräsen, welche Nut der Schnittkontur entspricht. Weiter ist diese Fräsanlage dazu eingerichtet, um das in der Vakuumsaugeinrichtung eingespannte Stahlblech mit einer Vorschubgeschwindigkeit des Fräskopfs von mindestens 8000 mm/min zu schneiden. Die Vorteile einer derartigen Fräsanlage bzw. eines derartigen Systems entsprechen denjenigen, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden.
Das erfindungsgemäße System ist dabei vorzugsweise eingerichtet, um Stahlbleche mit einer Dicke von 0,4 bis 5 mm, mehr bevorzugt 0,5 bis 4 mm, und am meisten bevorzug 0,5 bis 3 mm zu schneiden. Auch hier entsprechen die Vorteile denen, die oben in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Absaugeinrichtung ringförmig um den Fräskopf angeordnet und weist eine Mehrzahl von Absaugöffnungen auf, die radial um den Fräskopf herum angeordnet sind. Die Schneidkante bzw. die Schneidkanten des Fräskopfs sind vorzugsweise helix-förmig angeordnet mit einem Helixwinkel (auch Drallwinkel genannt) von8 bis 16°, vorzugsweise 9 bis 150, mehr bevorzugt 10 bis 12° und am meisten bevorzugt io°.
Die oben in Zusammenhang mit dem Verfahren dargelegte Offenbarung, also bspw. Zahlen, Fakten, Funktionsweise, Vorteile, Zusammenhänge etc., gilt auch analog für das System. Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren genauer erläutert. Hierbei zeigt:
Figur i beispielhaft eine Portalfräsmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 schematisch einen erfindungsgemäßen Fräskopf beim Schneiden eines Stahlblechs;
Figur 3 eine Adapterplatte für den Frästisch.
Figur 4 schematisch eine Absaugeinrichtung zur Absaugung von Frässpänen;
Figur 5 die Unterseite der in Figur 4 gezeigten Absaugeinrichtung,
Figur 6 eine Längsansicht eines Fräskopf zeigt;
Figur 7 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Fräskopfs der Figur 6 in vergrößerter Darstellung zeigt; und
Figuren 8a bis 8c vergleichende Mikroskop aufnahmen von Schnittkanten.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Fräsanlage 10. Die Anlage umfasst einen Frästisch 11 sowie einen Portalfräser 14, der mittels Schienen 12 entlang des Frästischs 11 bewegt werden kann. Der Portalfräser 14 trägt dabei vorzugsweise einen flüssigkeitsgekühlten Fräskopf sowie eine Absaugeinrichtung zur Absaugung von Frässpänen. Der Fräskopf ist in üblicher Weise beweglich an dem Portalfräser 14 angeordnet, so dass der Fräskopf selbst frei über den Frästisch 11 bewegt werden kann.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Ansicht das Schneiden eines Stahlblechs 50 mittels eines Fräskopfs 20. Das Stirnende des Fräskopfs 20 ist dabei teilweise in einer Nut 15 geführt, welche die Schneidkontur für das Startblech 50 vorgibt. Die Nut selbst ist etwas breiter als der Durchmesser des Fräskopfs und einige Millimeter tief. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fräskopf 20 innen gekühlt ist mittels einer Kühlflüssigkeit, die an seiner Stirnseite austritt. Die unter Druck austretende Kühlflüssigkeit entfernt die Frässpäne aus dem unmittelbaren Schnittbereich schnell und zuverlässig, so dass sie von der Absaugeinrichtung abgeführt werden können. In Fig. 3 ist schematisch eine beispielhafte Adapterplatte 40 für den Frästisch 11 dargestellt. Die in Fig. 3 gezeigte Adapterplatte 40 kann in den eigentlichen Frästisch 11 eingesetzt werden und bildet die Werkstückauflagefläche für das Stahlblech. Wie bereits in der eingangs erwähnten EP 2 886 231 desselben Anmelders beschrieben, weist die Fräsanlage 10 hierzu eine Anzahl von Absaugöffnungen auf, die innerhalb des Frästischs 11 verbunden und an einer Unterdruckquelle in Form einer Vakuumpumpe angeschlossen sind. Die Adapterplatte 40 selbst kann beispielsweise aus einer wenige Millimeter dicken Aluminiumplatte gefertigt sein, die mit einer großen Anzahl an Bohrungen 41 versehen ist, um die Ansaugung der Stahlplatte zu ermöglichen. Auf einen Quadratmeter der Adapterplatte 40 kommen beispielhaft mehrere tausend Vakuumbohrungen 41. Die in Fig. 3 schematisch dargestellte Adapterplatte 40 hat beispielsweise Abmessungen von 1500 x 2200 x 4 mm und weist 4650 Bohrungen auf, die über die Fläche möglichst homogen verteilt sind.
In der Adapterplatte 40 sind auch die Nuten 15 zu erkennen, welche letztlich die Schnittkontur der auszuschneidenden Blechstücke vorgeben. Mit der dargestellten Adapterplatte lassen sich beispielsweise aus einem eingespannten Stahlblech sechs Stücke herausschneiden. Die Vakuumbohrungen 41 erlauben ein sicheres Fixieren des zu bearbeitenden Blechs.
Fig. 4 zeigt eine Absaugeinrichtung 22, welche mit einer durchgehenden zylindrischen Aussparung 23 versehen ist, zur Aufnahme bzw. zur Durchführung des Fräskopfs 20. Die Absaugeinrichtung 22 ist beweglich am Portalfräser 14 gehalten und kann (zusammen mit dem Fräskopf) quer über den Frästisch bewegt werden, in der in Fig. 4 gezeigten Perspektive also nach links oben. Gleichzeitig ist der Portalfräser 14 mittels der Schienen 12 in longitudinaler Richtung entlang des Frästischs 11 beweglich eingerichtet, so dass die Absaugeinrichtung 22 frei über die Fläche des Frästischs 11, bzw. einer darin angeordneten Adapterplatte 40 bewegt werden kann. Die Absaugung von Spänen erfolgt über eine Öffnung, die an einer Innenwand der Aussparung 23 vorgesehen ist Die Absaugeinrichtung 22 ist über einen Absaugschlauch 24 mit einer Vakuumeinrichtung (nicht gezeigt) verbunden.
Fig. 5 zeigt die Unterseite der Absaugeinrichtung 22 aus Figur 4. Man erkennt die zylindrische Aussparung 23, durch die der Fräskopf (hier nicht dargestellt) hindurchgeführt wird. Die Absaugeinrichtung 22 weist zusätzlich Luftdüsen 25 auf, die ringförmig um den Fräskopf angeordnet sind. Diese Luftdüsen erzeugen einen Luftstrom, der in Richtung des zu arbeitenden Werkstücks gerichtet ist und einen „Luft-Vorhang“ um den Fräskopf bildet. Damit kann wirksam verhindert werden, dass sich Frässpäne aus dem unmittelbaren Bearbeitungsbereich heraus bewegen und beispielsweise auf der Oberfläche der Bleche zu liegen kommen, wo sie zu Oberflächenbeschädigungen führen können. Die Späne verbleiben somit im Wesentlichen innerhalb der ringförmigen Anordnung der Luftdüsen 25. Vorteilhaft sind die Luftdüsen 25 derart eingerichtet, dass der durch sie erzeugte Luftstrom nach innen gerichtet ist, und die Späne in Richtung der zylindrischen Aussparung 23, und mithin der Absaugeinrichtung, leiten.
Figur 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Fräskopf 20 in einer schematischen Seitenansicht. Der Fräskopf 20 weist einen Schaft 26 auf, sowie einen Schneidbereich 28. Der Übergang 27 zwischen Schaft und Schneidbereich ist gerundet und weist einen Radius R auf. Der Radius R ist vorteilhaft nicht konstant, sondern hat einen exponentiellen Verlauf. Durch diesen nicht konstanten Radius gelingt ein besonders mechanisch stabiler Übergang zwischen Schaftbereich und Schneidbereich. Der Fräskopf 20 kann beispielsweise eine Gesamtlänge von 30-60 mm haben und einen Durchmesser von 1-10 mm. Der Schneidbereich ist 0,5-10 mm lang. Der Fräskopf ist mit einem kreisrunden Innenkanal 29 versehen, der sich über die gesamte axiale Länge des Fräskopfs erstreckt. Dieser Innenkanal 29 dient zum Hindurchleiten von Kühlflüssigkeit. Die Kühlflüssigkeit tritt vorteilhaft unter hohem Druck an der Stirnseite und/oder weiteren Freiflächen des Fräskopfs aus, und sorgt für eine Kühlung des Fräskopfs, sowie für einen wirksamen Abtrag der Späne.
In Figur 7 ist die Stirnseite des Fräskopfs 20 in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Man erkennt vier Schneiden 30 sowie die Öffnung des Innenkanals 29. Die Stirnseite des Fräskopfs weist zwei offene Strömungskanäle 31 auf, die sich radial von der Öffnung des Innenkanal 29 nach außen erstrecken. Diese offenen Strömungskanäle 31 führen Kühlflüssigkeit radial nach außen ab und bewirken eine besonders wirksame Ausspielung der Frässpäne.
In den Figuren 8a, 8b und 8c sind mikroskopische Aufnahmen von Schnittkanten gezeigt. In Figur 8a ist die Schnittkante eines Stahlblechs gezeigt, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geschnitten wurde. Man erkennt einen gleichmäßigen Schnittverlauf über die gesamte Dicke des Blechs. In Figur 8b ist die Schnittkante eines Stahlblechs gezeigt, welches mit einem herkömmlichen Stanzverfahren bearbeitet wurde. Man erkennt im oberen Bereich eine deutliche Materialverformung, die durch den Schlag des Stanzwerkzeugs erzeugt wurde. In Figur 8c ist die Schnittkante eines Stahlblechs gezeigt, welches mit einem herkömmlichen Laserverfahren bearbeitet wurde. Man erkennt im oberen Bereich eine deutliche Materiaschädigung, die durch den Wärmeeintrag des Laserstrahls erzeugt wurde. Derartige Schnittkanten in 8b und 8c müssen aufwendig mechanisch nachbearbeitet werden, um eine möglichst glatte Oberfläche zu erzeugen. Die Schnittkante der Figur 8a, welche erfindungsgemäß hergestellt wurde, ist hingegen erheblich gleichförmiger und weist deutlich geringere Materialverformungen auf, sodass die Nachbearbeitung der Schneidkante nicht erforderlich ist.

Claims

ANSPRÜCHE 1 bis 23
1. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers, umfassend: a) Bereitstellen einer Fräsanlage, welche Fräsanlage umfasst: einen flüssigkeitsgekühlten Fräskopf, einen Frästisch eingerichtet zur Aufnahme des Stahlblechs mit vorzugsweise einer Vakuumsaugeinrichtung zur Fixierung des zu bearbeitenden Stahlblechs, eine Absaugeinrichtung zur Absaugung von Frässpänen, und zumindest einer Nut im Frästisch zur teilweisen Aufnahme des Fräskopfs beim Fräsen, welche Nut der Schnittkontur entspricht; b) Bereitstellen eines Stahlblechs; c) Fixierung des Stahlblechs auf dem Frästisch; d) nach den Schritten a) bis c): Schneiden des Stahlblechs mittels des Fräskopfs, insbesondere mittels High Speed Cutting.
2. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß Anspruch 1, wobei der Fräskopf innengekühlt ist.
3. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß Anspruch 2, wobei der Fräskopf mit einem koaxial zur Drehachse verlaufenden kreisrunden Innenkanal versehen ist, der vorzugsweise einen Innendurchmesser d von 0,5 bis 3 mm hat, noch mehr bevorzugt 0,6 bis 2,5 mm und am meisten bevorzugt 0,7 bis 2 mm.
4. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß Anspruch 3, wobei der kreisrunde Innenkanal einen Durchmesser d hat und der Volumenstrom K an Kühlflüssigkeit abhängig vom Durchmesser d nach folgender Formel eingestellt wird:
K > (d/2)2 * 3 ml/min, wobei d der Durchmesser in mm ist und in der Formel nur der Betrag von d ohne Angabe von mm eingesetzt wird.
5. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der kreisrunde Innenkanal einen Durchmesser d hat und die Obergrenze für den Volumenstrom K an Kühlflüssigkeit abhängig vom Durchmesser d nach folgender Formel eingestellt wird:
K < (d/2)2 * 40 ml/min, mehr bevorzugt:
K < (d/2)2 * 25 ml/min, wobei d der Durchmesser in mm ist und in der Formel nur der Betrag von d ohne Angabe von mm eingesetzt wird.
6. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnseite des Fräskopfs mit mindestens einem radial sich nach außen erstreckenden offenen Strömungskanal für Kühlfüssigkeit versehen ist, der so eingerichtet ist, dass Kühlfüssigkeit am Stirnende des Fräskopfs radial nach außen strömt.
7. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorschubgeschwindigkeit v des Fräskopfs beim Schneiden des Stahlblechs mindestens 8000 mm/min beträgt, vorzugsweise mindestens 12.000 mm/min, mehr bevorzugt mindestens 20.000 mm/min und am meisten bevorzugt mindestens 25.000 mm/min beträgt.
8. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorschubgeschwindigkeit v des Fräskopfs beim Schneiden des Stahlblechs in Abhängigkeit von der Dicke b des zu schneidenden Blechs nach folgender Formel eingestellt wird: v > (1/b) * 15.000 mm/min, wobei b die Dicke in mm ist und in der Formel nur der Betrag von b ohne Angabe von mm eingesetzt wird. 14
9. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehzahl des Fräskopfs beim Schneiden des Stahlblechs mindestens 8ooo U/min beträgt, vorzugsweise mindestens 12.000 U/min, mehr bevorzugt 20.000 U/min und am meisten bevorzugt mindestens 25.000 U/min.
10. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bereitgestellte Stahlblech eine Dicke von 0,4 bis 5 mm hat, mehr bevorzugt 0,5 bis 4 mm und am meisten bevorzugt 0,5 bis 2 mm.
11. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fräsanlage ringförmig um den Fräskopf angeordnete Luftdüsen aufweist, durch die ein Luftstrom in Richtung des zu bearbeitenden Stahlbleches ausgegeben wird.
12. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Luftstrom so eingestellt wird, dass er die Späne beim Schneiden des Stahlblechs zum Fräskopf hin führt.
13. Verfahren zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schneidkante(n) des Fräskopfs helixförmig angeordnet ist bzw. sind, mit einem Helixwinkel von 14 bis 16°, vorzugsweise 12 bis 140, mehr bevorzugt 10 bis 120 und am meisten bevorzugt 8 bis io°.
14. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers, umfassend: eine Fräsanlage, welche Fräsanlage umfasst: einen flüssigkeitsgekühlten Fräskopf, einen Frästisch eingerichtet zur Aufnahme eines Stahlblechs mit vorzugsweise einer Vakuumsaugeinrichtung zur Fixierung des zu bearbeitenden Stahlblechs, eine Absaugeinrichtung zur Absaugung von Frässpänen, und zumindest einer Nut im Frästisch zur teilweisen Aufnahme des Fräskopfs beim Fräsen, welche Nut der Schnittkontur entspricht; wobei die Fräsanlage eingerichtet ist, um das Stahlblech mit einer
Vorschubgeschwindigkeit des Fräskopfs von mindestens 8000 mm/min zu schneiden.
15. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß Anspruch 14, wobei der Fräskopf innengekühlt ist.
16. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß Anspruch
15, wobei der Fräskopf mit einem koaxial zur Drehachse verlaufenden kreisrunden Innenkanal versehen ist, der vorzugsweise einen Innendurchmesser von 0,5 bis 3 mm hat, noch mehr bevorzugt 0,6 bis 2,5 mm und am meisten bevorzugt 0,7 bis 2 mm.
17. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß Anspruch
16, wobei der kreisrunde Innenkanal einen Durchmesser d hat und der Volumenstrom K an Kühlflüssigkeit abhängig vom Durchmesser d nach folgender Formel eingestellt wird:
K > (d/2)2 * 3 ml/min, wobei d der Durchmesser in mm ist und in der Formel nur der Betrag von d ohne Angabe von mm eingesetzt wird.
18. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei der kreisrunde Innenkanal einen Durchmesser d hat und die Obergrenze für den Volumenstrom K an Kühlflüssigkeit abhängig vom Durchmesser d nach folgender Formel eingestellt wird:
K < (d/2)2 * 40 ml/min, mehr bevorzugt:
K < (d/2)2 * 25 ml/min, wobei d der Durchmesser in mm ist und in der Formel nur der Betrag von d ohne Angabe von mm eingesetzt wird.
19. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die Stirnseite des Fräskopfs mit mindestens einem radial sich nach außen erstreckenden offenen Strömungskanal für Kühlfüssigkeit versehen ist, der so eingerichtet ist, dass Kühlfüssigkeit am Stirnende des Fräskopfs radial nach außen strömt.
20. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Systemansprüche, wobei das System eingerichtet ist, um Stahlbleche mit einer Dicke von 0,4 bis 5 mm hat, mehr bevorzugt 0,5 bis 4 mm und am meisten bevorzugt 0,5 bis 2 mm zu schneiden. 16
21. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Systemansprüche, wobei die Fräsanlage ringförmig um den Fräskopf angeordnete Luftdüsen aufweist, durch die ein Luftstrom in Richtung des zu bearbeitenden Stahlbleches ausgegeben wird.
22. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß dem vorhergehenden Systemansprüche, wobei die Luftdüsen so angeordnet sind, dass der austretende Luftstrom die Späne beim Schneiden des Stahlblechs zum Fräskopf hinführt.
23. System zum Schneiden von Stahlblechen mittels eines Fräsers gemäß einem der vorhergehenden Systemansprüche, wobei die Schneidkante(n) des Fräskopfs helixförmig angeordnet ist bzw. sind, mit einem Helixwinkel von 14 bis 16°, vorzugsweise 12 bis 140, mehr bevorzugt 10 bis 120 und am meisten bevorzugt 8 bis io°.
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