WO2011009639A1 - Optisches verfahren zur schneidkantenpräparation und korrespondierendes computerprogrammprodukt und korrespondierende vorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schneidkantenpräparation an einem Zerspanwerkzeug mit den Schritten: Positionieren des Werkstücks (10); Festlegen eines Bearbeitungsfelds (150) und mindestens einer Abtragsspur (155); Bewegen eines Laserstrahls (120) entlang der mindestens einen Abtragsspur (155) durch Umlenken des Laserstrahls (120) mittels eines Spiegels.

Description

"Optisches Verfahren zur Schneidkantenpräparation und korrespondierendes Computerprogrammprodukt und korrespondierende Vorrichtung"

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Verfahren zur Schneidkantenpräparation sowie ein korrespondierendes

Computerprogrammprodukt und eine korrespondierende Vorrichtung.

An einem Zerspanwerkzeug wie beispielsweise einer Wendeschneidplatte muß eine Schneidkante eine vorgegebene Geometrie und Härte aufweisen, um eine vorgegebene Zerspanung an einem Werkstück auszuführen. Wendeschneidplatten sind meist quadratische Schneidplatten, die an allen vier Seiten jeweils eine (Haupt)- Schneidkante aufweisen und an den Ecken unter Umständen Hilfsschneidkanten aufweisen. Derartige Schneidplatten werden in entsprechende Halter oder Fräsköpfe eingespannt bzw. angeschraubt und derart positioniert, daß eine aus der Vielzahl (der vier) Schneidkanten eine Bearbeitung an einem Werkstück ausführt. Sobald diese eine Schneidkante verschlissen ist, kann die Wendeschneidplatte um 90° gedreht werden, um eine andere Schneidkante für die Bearbeitung zu nutzen.

Die Schneidkante eines derartigen Zerspanwerkzeugs wie beispielsweise einer Wendeschneidplatte hat einen wesentlichen Einfluß auf den Zerspanvorgang, weil fast die gesamte Prozessenergie beim Zerspanen an der Schneidkante umgesetzt wird. Die Schneidkante unterliegt deshalb hohen Belastungen, die beispielsweise infolge von Mikroausbrüchen zu einer Beschädigung der Schneidkante führen können. Somit ist die Gestaltung und Formgebung der Schneidkante zu optimieren, um eine gute Oberflächengüte sowie einen niedrigen Werkzeugverschleiß des Zerspanwerkzeugs zu erzielen. Bisher wurden die Schneidkanten beispielsweise durch Bürsten, Strahlspanen, Schleppschleifen, magnetisch-mechanische Verfahren und optische Verfahren präpariert. Die Schneidkantenbearbeitung mit dem Bürstverfahren, wie sie beispielsweise in Werkstatttechnik Online 2003, Heft 3, Seite 202 bis 207 "Kantenpräparation an Hartmetall-Werkzeugen" und der Dissertation von D. Kötter "Herstellung von Schneidkantenverrundungen und deren Einfluß auf das Einsatzverhalten von Zerspanwerkzeugen", Universität Dortmund 2006 beschrieben ist, beruht dabei auf dem Aufschlagen von Abrasivkömern, die infolge der Bϋrstenrotation über eine entsprechende kinetische Energie verfügen, um die Schneidkante zu bearbeiten. Durch das Aufschlagen der Abrasivkörner auf die Schneidkante werden einzelne Körner oder auch Korngruppen von der Materialoberfläche abgetrennt, wodurch sich in Abhängigkeit von den gewählten Prozessparametern wie beispielsweise Bürstdauer Bürstpositionierung usw. ein vorgegebener Schneidkantenradius einstellt.

Beim Strahlverfahren, das ebenfalls in den o.a. Veröffentlichungen beschrieben ist, werden Abrasivkörner durch eine Strahldüse mit hoher Geschwindigkeit auf die zu bearbeitende Oberfläche geschleudert bzw. geleitet. Durch das Aufschlagen der

Abrasivkörner mit hoher Geschwindigkeit auf die zu bearbeitende Oberfläche werden einzelne Korngruppen wiederholt deformiert und infolge der entstehenden

Druckeigenspannungen von der zu bearbeitenden Oberfläche abgetragen. Dabei treten stochastisch verteilte Mikroausbrüche an der Oberfläche auf und es tritt mit ansteigender Bearbeitungszeit eine vorgegebene Schneidkantenverrundung bzw. ein

Radius der Schneidkante auf.

Beim Schleppschleifen, wie es beispielsweise in Hannover PZH Produktionstechnisches Zentrum 2005 "Lasertechnik für die Generierung und

Messung der Mikrogeometrie an Zerspanwerkzeugen" und in der Dissertation von K.

Risse "Einflüsse von Werkzeugdurchmessern und Schneidkantenverrundung beim

Bohren von Wendelbohrern in Stahl" Technische Universität Aachen 2006 beschrieben ist, erfolgt die Bearbeitung einer Schneidkante durch eine Relativbewegung zwischen einem Granulat und der zu bearbeitenden Oberfläche.

Dabei sind Werkzeuge an sogenannten Satellitenträgern starr eingespannt, die durch einen Arm der Bearbeitungsmaschine auf einer Kreisbahn durch ein Schleifmedium hindurch bewegt werden. Dabei gleiten Granulatkörner an der zu bearbeitenden Oberfläche entlang wodurch die Schneidkante bearbeitet und verrundet wird. Beim magnetisch-mechanischen Verfahren zur Schneidkantenpräparation, wie es in einer Produktinformation der Fa. Magnetfinish unter "www.Magnetfinish.com" im Internet und in Maschine und Werkzeug 2003, Heft 12 "Mit Magnetismus zum exakten Schliff" beschrieben ist, wird ein Werkzeug in einem definierten Abstand zwischen zwei Magnetköpfen positioniert und der verbleibende Spalt mit einem Bearbeitungspulver aufgefüllt. Die Magnetköpfe sind so gestaltet, daß sie sowohl eine lineare Bewegung zur Veränderung ihres Abstands voneinander als auch eine Rotationsbewegung zur Oberflächenbearbeitung durchführen können. Das Bearbeitungspulver ist eine Mischung aus magnetischen und abrasiven Körnern. Dabei hält der magnetische Bestandteil des Bearbeitungspulvers das Schleifmedium während des Bearbeitungsprozesses in dem Spalt zwischen den beiden Magnetköpfen, während die Abrasivkörner durch eine Vielzahl von Zerspanvorgängen Material in Form von Spänen von der zu bearbeitenden Oberfläche abtrennen. Schließlich beschreibt die EP 1 537 930 A1 ein Zerspanwerkzeug und ein Verfahren zur Endbehandlung des Zerspanwerkzeugs, die durch mikroformgebende Materialbearbeitung mittels Lasertrahlung erfolgt.

Dabei leidet das Bürstverfahren unter dem Nachteil, daß keine reproduzierbaren Verrundungen von kleiner als etwa 20 μm erzeugt werden können. Darüber hinaus können aufgrund der geringen Flexibilität in der Prozesskinematik keine komplexen

Schneidkantengeometrien erzeugt werden. Beim Strahlverfahren muß der

Verschleiß der Abrasivkörner in Folge des Bearbeitungsprozesses genau überwacht werden, weil beispielsweise eine Kornsplitterung zu kleineren Körnern und somit zu einer geringeren kinetischen Energie bei der Bearbeitung mit diesen Körnern führen würde. Dabei können mit dem Strahlverfahren keine Radien von kleiner als etwa 10 μm erzeugt werden. Das Schleppschleifen leidet unter dem Nachteil, daß die Gestaltung der Schneidkante nicht beliebig variiert werden kann. Darüber hinaus wird auch ein Bereich benachbart der Schneidkante unerwünschterweise bearbeitet.

Beim magnetisch-mechanischen Verfahren muß der Verschleiß des Bearbeitungspulvers genau überwacht werden und darüber hinaus kann keine definierte Veränderung der Schneidkantengestaltung durchgeführt werden. Schließlich ist auch der Materialabtrag bei diesem Verfahren nicht auf den Schneidkantenbereich beschränkt, sondern es werden unerwünschterweise zu der Schneidkante benachbarte Bereiche ebenfalls bearbeitet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit in der Schaffung eines neuartigen Verfahrens zur Schneidkantenpräparation, mit dem auch sehr kleine Radien der Schneidkante präzise und reproduzierbar in einem wirtschaftlichen Verfahren hergestellt werden können. Darüber hinaus soll eine korrespondierende Vorrichtung sowie ein korrespondierendes Computerprogrammprodukt für die Steuerung des Verfahrens zur Verfügung gestellt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Gemäß einem Gesichtspunkt wird ein Verfahren zur Schneidkantenpräparation an einem Zerspanwerkzeug mit den folgenden Schritten geschaffen:

Positionieren oder Ausrichten und Fixieren des Werkstücks;

Festlegen eines Bearbeitungsfelds an dem Werkstück und mindestens einer Abtragsspur, die vorzugsweise innerhalb des Bearbeitungsfeldes liegt;

Bewegen eines Laserstrahls entlang der mindestens einen Abtragsspur durch Umlenken des Laserstrahls mittels zumindest eines Spiegels. Vorzugsweise wird hierzu eine Vielzahl von Spiegeln verwendet.

Indem der Laserstrahl mittels eines oder mehrerer Spiegels innerhalb des Bearbeitungsfeldes an dem Werkstück bewegt wird, ist eine Bewegung des Lasers und des Werkstücks nicht erforderlich. In anderen Worten wird das Werkstück fix eingespannt und die Laservorrichtung steht einer fixen Position zu dem Werkstück und wird ebenfalls nicht bewegt. Lediglich der Spiegel, mit dem der Laserstrahl umgelenkt wird, wird verschwenkt, um den auf das Werkstück auftreffenden Laserstrahl entlang einer Abtragsbahn zu bewegen. Da der Spiegel mit hoher Präzision verschwenkt werden kann, kann eine sehr präzise Bearbeitung mit dem Laser an dem Werkstück durchgeführt werden.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren des weiteren mit den Schritt des Fokussierens des Laserstrahls auf eine Breite von etwa 20 bis etwa 60 μm, vorzugsweise auf eine Breite von etwa 30 bis etwa 50 μm, gemessen an dem Bearbeitungsfeld. Durch eine derartig starke Fokussierung des Laserstrahls kann eine hohe Energiedichte erzielt und eine präzise und reproduzierbare Bearbeitung durchgeführt werden. Weiter bevorzugt werden fünf bis zwanzig Abtragsspuren nebeneinanderliegend festgelegt.

Vorzugsweise überlappen sich die Abtragsspuren gegenseitig, wobei die Überlappung vorzugsweise etwa 10 bis etwa 90% der Breite einer Abtragsspur beträgt.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren des weiteren mit den Schritt des Festlegens und Bearbeitens mindestens eines weiteren Bearbeitungsfeldes, das vorzugsweise im wesentlichen unterhalb des einen Bearbeitungsfeldes liegt. Auf diese Weise können auch komplexe dreidimensionale Schneidkanten hergestellt werden, weil ein Abtrag in mehreren Ebenen erfolgt.

Vorzugsweise wird der Laserstrahl zum Bearbeiten des Werkstücks mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis etwa 400 mm/Sek, bewegt.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird ein Computerprogrammprodukt mit Computer-implementierten Anweisungen geschaffen, das nach dem Laden und Ausführen in einem geeigneten Commputersystem die Schritte eines Verfahrens, wie vorstehend beschrieben, ausführen kann.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird eine Vorrichtung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens zur Verfügung gestellt. Dabei weist die Vorrichung vorzugsweise einen Spiegel zur Steuerung bzw. Bewegung des Laserstrahls auf. Der Spiegel kann jedoch auch separat von der Laservorrichtung vorgesehen sein.

Weiter bevorzugt weist die Vorrichtung des weiteren eine Einrichtung zum Positionieren bzw. Ausrichten eines Zerspanwerkzeugs als Werkstück gegenüber einer Lasereinrichtung auf.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Detailansicht einer Wendeschneidplatte und eines Bearbeitungsfeldes zur Präparation der Schneidkante.

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer Wendeschneidplatte, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bearbeiten ist.

Fig. 3 zeigt die Bearbeitung der Schneidkante der Wendeschneidplatte mittels Laser.

Wie in den Figuren gezeigt ist, hat eine Wendeschneidplatte 10 als ein beispielhaftes Zerspanwerkzeug eine im wesentlichen quadratische Gestalt mit vier

Hauptschneidkanten 12 sowie vier Nebenschneidkanten 14. Eine derartige

Wendeschneidplatte 10 wird so in einen (nicht gezeigten) Werkzeughalter eingespannt, daß eine der Hauptschneidkanten 12 und/oder eine der

Nebenschneidkanten 14 mit einem zu bearbeitenden Werkstück in Eingriff tritt um über die Schneidkanten 12, 14 das Werkstück zu bearbeiten. Sobald die Schneiden der Schneidkanten 12, 14 verschlissen sind, kann die Wendeschneidplatte 10 um

90° in dem Werkzeughalter gedreht werden, um eine andere der Hauptschneiden 12 und Nebenschneiden 14 mit dem Werkstück in Eingriff zu bringen.

Dieser Vorgang des Wendens der Wendeschneidplatte 10 kann insgesamt viermal durchgeführt werden. Es gibt aber außer den viereckigen oder quadratischen Wendeschneidplatten 10 auch anders gestaltete Wendeschneidplatten, wie beispielsweise (nicht gezeigte) dreieckige Wendeschneidplatten, die im wesentlichen zum Drehen verwendet werden. Derartige dreieckige Wendeschneidplatten können demgemäß dreimal um 120° gedreht werden, wenn eine Schneidkante verschlissen ist.

Zum Herstellen einer derartigen Wendeschneidplatte wird die Wendeschneidplatte 10 vorgeformt beispielsweise durch Sintern, Schmieden, Gießen oder dergleichen und danach werden die Schneidkanten 12, 14 präpariert um eine vorgegebene Scharfkantigkeit bzw. Verrundung aufzuweisen.

Zur Schneidkantenpräparation der Wendeschneidplatte 10 wird an der Schneidkante 12 ein Bearbeitungsfeld 150 festgelegt, innerhalb dessen die Schneidkante 12 und der angrenzende Bereich bearbeitet werden. Hierzu wird ein Laserstrahl 120 entlang der Schneidkante 12 in einer Richtung X entlang einer Abtragsbahn 155 bewegt. Sobald der Laserstrahl 120 am Ende des Bearbeitungsfeldes 150 angekommen ist, wird die nächste Bearbeitungsbahn 155, die parallel zur ersten Bearbeitungsbahn 155 liegt (nicht in der Figur dargestellt) bewegt. Auf eine derartige Weise wird innerhalb des Bearbeitungsfelds 150 eine Vielzahl von Abtragsbahnen 155, die parallel nebeneinander liegen, mit dem Laser 120 bearbeitet. Zur Veränderung der Laserstrahlintensität kann die Pulsfolgefrequenz verändert werden.

Dabei findet vorzugsweise nur in der X-Richtung ein Abtrag statt, während in der entgegengesetzten Richtung beim Zurückfahren des Laserstrahls 120 entgegen der Richtung X die Vorschubgeschwindigkeit des Lasers erheblich erhöht wird, um die Nebenzeiten, d.h. Zeiten ohne Materialbearbeitung, so gering wie möglich zu halten. Alternativ könnte sowohl in der X-Richtung als auch in der entgegengesetzten Richtung beim Zurückfahren des Laserstrahls 120 entgegen der Richtung X jeweils ein Abtrag stattfinden.

Für die Bearbeitung wird die Wendeschneidplatte 10 mittels einer Einspannvorrichtung E fest eingespannt, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die Lasereinrichtung L steht dabei in einer fixen Position gegenüber der Einspannvorrichtung E. In anderen Worten werden während der Laserbearbeitung weder die Lasereinrichtung L noch die Einspannvorrichtung E bewegt. Vielmehr wird lediglich ein Spiegel S zum Umlenken des Laserstrahls so verschwenkt, dass der Laserstrahl 120 sich entlang der Bearbeitungsbahn 155 bewegt. Der aus der Lasereinrichtung L austretende und auf den Spiegel S auftreffende Laserstrahl 130 wird somit an dem Spiegel S reflektiert und als Laserstrahl 120 zu dem Werkstück gelenkt.

Um eine präzise Bearbeitung der Schneidkanten 12, 14 zu erzielen, wird der Laserstrahl 120 ferner stark fokussiert, vorzugsweise auf einen Fokusdurchmesser von etwa 30 bis etwa 50 μm. Der Laserstrahl 130 wird danach über den Spiegel S abgelenkt und der Spiegel S wird so gedreht, daß der abgelenkte Laserstrahl 120 in der Richtung X bewegt wird. Das Werkstück ist dabei gegenüber der

Lasereinrichtung L positioniert und fest eingespannt und wird nicht bewegt. Derart kann eine hohe Vorschubgeschwindigkeit für eine schnelle und wirtschaftliche

Bearbeitung der Wendeschneidplatte 10 vorgesehen werden. Die

Vorschubgeschwindigkeit beträgt dabei bis zu etwa 400 mm pro Sekunde, vorzugsweise bis zu etwa 320 mm pro Sekunde. Es können Radiusveränderungen im Bereich von etwa 2 μm bis etwa 40 μm bei einer Abstufung von etwa 2 μm zwischen den einzelnen Radien erzeugt werden. Eine maximale Radiusabweichung tritt im Bereich von etwa ±1 ,5 μm auf.

Somit wird ein neues Verfahren für eine berührungslose und somit verschleißfreie Bearbeitung von Schneidkanten 12, 14 geschaffen, das sich insbesondere durch eine hohe Bearbeitungspräzision und gute Reproduzierbarkeit auszeichnet. Mit diesem Verfahren können insbesondere auch komplexe Geometrien einer Schneidkante bearbeitet und hergestellt werden und der Materialabtrag kann sehr gezielt auf einen gewünschten Bereich der Schneidkante beschränkt werden.

Um größere Radien einer Schneidkante zu erzeugen, können mehrere Bearbeitungsfelder 150 übereinander geschichtet werden. In anderen Worten, nach der vollständigen Bearbeitung eines Bearbeitungsfeldes 150, kann zumindest ein weiteres (nicht dargestelltes) Bearbeitungsfeld, das unterhalb des fertig bearbeiteten Bearbeitungsfeldes 150 liegt, mit dem Laser 120 bearbeitet werden. Auf diese Weise kann auch eine Vielzahl von aufeinander geschichteten Bearbeitungsfeldern bearbeitet werden, um auch sehr komplexe Schneidkantengeometrien zu erzeugen.

Das vorstehend beschriebene Verfahren wird vorzugsweise für die Schneidkantenpräparation einer Wendeschneidplatte angewandt. Eine solche Wendeschneidplatte hat eine Polygonform, wie beispielsweise die im wesentlichen quadratische Form der Wendeschneidplatte 10 der Fig. 1 und 2. Demgemäß können an den vier Seiten der Wendeschneidplatte 10 insgesamt vier Hauptschneiden 12 ausgebildet werden.

Es ist jedoch auch möglich, eine Wendeschneidplatte in einer (nicht gezeigten) dreieckigen oder fünfeckigen Form etc. auszubilden, die dann drei bzw. fünf Hauptschneiden etc. aufweist. Darüber hinaus kann die Wendeschneidplatte als sogenannte Negativ-Schneidplatte mit einem Keilwinkel von 90° ausgebildet werden. In diesem Fall kann eine obere Fläche der Wendeschneidplatte gleich einer unteren Fläche der Wendeschneidplatte ausgebildet werden. Somit können auch an der unteren Fläche entsprechende Hauptschneiden vorgesehen werden.

In anderen Worten kann eine Wendeschneidplatte der negativen Art mit doppelt so vielen Hauptschneiden ausgebildet werden, wenn die Hauptschneiden nicht nur an der Oberseite sondern auch an der Unterseite der Wendeschneidplatte ausgebildet werden.

Darüber hinaus hat eine Negativ-Schneidplatte aufgrund des Keilwinkels von 90° einen negativen Spanwinkel und demgemäß eine stabile Schneidkante, die selbst bei harten Werkstoffen wie Gußeisen nicht bricht. Jedoch sind hohe Kräfte erforderlich und die Spanabfuhr ist aufgrund des negativen Spanwinkels problematisch. Aufgrund des rechteckigen Querschnitts der Negativ-Schneidplatte, d.h. einem rechten Winkel zwischen oberer Fläche und Seitenflächen sowie zwischen unterer Fläche und Seitenflächen hat diese Art von Schneidplatten den Vorteil einer stabilen Auflagefläche und vor allem der Möglichkeit, sowohl an der unteren als auch an der oberen Fläche gleichartige Schneiden vorzusehen.

Das Verfahren zur Schneidkantenpräparation kann dabei auch so gestaltet werden, dass nach dem Einspannen der Schneidplatte der Laserstrahl 120 um die Schneidplatte herumgeführt wird, so dass eine Vielzahl von Haupt- und oder Nebenschneiden in einem Zug bearbeitet wird. Eine Negativ-Schneidplatte mit Schneiden an Ober- und Unterseite kann nach dem Bearbeiten einer Seite umgeschnallt werden, um die andere Seite zu bearbeiten.

Die Spanbildung und Spanabfuhr ist bei der Negativ-Schneidplatte jedoch erheblich unterschiedlich zu jener bei Positiv-Schneidplatten und es müssen demgemäß entsprechende Spanflächen für die Spanabfuhr vorgesehen werden. Derartige Spanflächen können auch mit dem Laserstrahl 120 bearbeitet werden.

Aufgrund des rechtwinkligen Querschnitts mit dem Keilwinkel von 90° kann eine Negativ-Schneidplatte darüber hinaus während ihrer Verwendung nicht so eingebettet werden, dass der Spanwinkel positiv ist. Im Gegenteil, um bei einem Keilwinkel von 90° den erforderlichen Freiwinkel einzustellen, muss die Negativ- Schneidplatte in Schnittrichtung geneigt werden. Deshalb hat eine Negativ- Schneidplatte immer einen negativen Spanwinkel. Beim Schneiden wird der größte Teil der im Prozeß zu leistenden Verformungsarbeit in einer vorgegebenen Ebene, das heißt der Scherebene verbraucht, die mit dem Schnittgeschwindigkeitsvektor einen Winkel einschließt. Dieser Winkel ist empirisch in Abhängigkeit des Spanwinkels zu ermitteln. Je nach Verformungsvermögen des zu zerspanenden Werkstoffes ergeben sich unterschiedliche Spanarten wie beispielsweise Fließspan, Scherspäne oder Reißspäne. Der Fließspan bildet sich bei Werkstückstoffen ausreichender Verformungseigenschaften wie beispielsweise Stahl oder Nichteisenmetalle, wenn die Verformung beim Durchgang durch die Scherebene keine Versprödungserscheinung hervorruft, und die Spanbildung nicht durch äußere Schwingungen beeinflußt wird.

Scherspäne treten auf, wenn die Verformungsfähigkeit des Werkstücks in der Scherebene überschritten wird, und die Spanteile entweder getrennt über die Spanfläche ablaufen oder unter Wirkung von Druck und Temperatur wieder zusammengeschweißt werden.

Reißspäne treten insbesondere bei Werkstoffen mit ungleichmäßigem Gefüge und/oder Gefügeeinlagerungen wie beispielsweise Gußeisen und Gestein auf. Da diese Werkstoffe nur geringe oder keine Verformungsfähigkeit besitzen, bilden die über die Spanfläche ablaufenden Späne Einzelteile, die nicht zusammenhängen. Zusätzlich ist zu bemerken, daß durch die geringe Verformungsfähigkeit des Werkstoffs und/oder seiner Einschlüsse wie beispielsweise Graphitlamellen bei Gußeisen ein der Schneide voreilender Riß gebildet kann, der zu schlechten Oberflächengüten führt. Der Schneidkeil ist somit während der Zerspanung unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt, wie beispielsweise meist dynamischen Zerspankräften, Reibung des ablaufenden Spanes und am Werkstück, Temperaturbeanspruchung, Preßschweißungen, chemische Beanspruchung wie Diffusion und Oxidation etc.

Die Spanabfuhr und Schneidleistung müssen also beispielsweise durch Vorsehen entsprechender Spanflächen und Spanbrechern berücksichtigt werden, so dass kein Spanstau auftritt. Derartige Spanflächen und/oder Spanbrecher können ebenfalls mit dem Laserstrahl 120 bearbeitet und/ oder nachbearbeitet werden.

Nachdem durch die Laserbearbeitung eines Zerspanwerkzeugs praktisch kein Werkzeugverschleiß bei der Schneidkantenverrundung und

Schneidkantenpräparation auftritt, ist kein Werkzeugwechsel erforderlich, wodurch Nebenzeiten reduziert werden, um zu einer wirtschaftlichen Schneidkantenpräparation zu kommen. Obwohl die Erfindung anhand der Bearbeitung einer Wendeschneidplatte 10 beschrieben wurde, ist diese nicht darauf beschränkt, sondern es können auch beliebige andere Zerspanwerkzeuge mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet werden.

Bezugszeichenliste

10 Wendeschneidplatte

12 Hauptschneidkante

14 Nebenschneidkante

120 Laserstrahl nach dem Umlenken

130 Laserstrahl vor dem Umlenken

150 Bearbeitungsfeld

155 Abtragsbahn

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Schneidkantenpräparation an einem Zerspanwerkzeug mit den Schritten:

Positionieren des Zerspanwerkzeugs (10);

Festlegen eines Bearbeitungsfelds (150) und mindestens einer Abtragsspur (155); Bewegen eines Laserstrahls (120) entlang der mindestens einen Abtragsspur (155) durch Umlenken des Laserstrahls (120) mittels zumindest eines Spiegels (S).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , des weiteren mit dem Schritt des Fokussierens des Laserstrahls (120) auf eine Breite von etwa 20 bis etwa 60 μm, vorzugsweise auf eine Breite von etwa 30 bis etwa 50 μm, gemessen an dem Bearbeitungsfeld (150).

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei fünf bis zwanzig Abtragsspuren (155) nebeneinanderliegend festgelegt werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die Abtragsspuren (155) sich gegenseitig überlappen, wobei die Überlappung vorzugsweise etwa 10 bis etwa 90% der Breite einer Abtragsspur (155) beträgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, des weiteren mit dem Schritt des Festlegens und Bearbeitens mindestens eines weiteren Bearbeitungsfeldes, das vorzugsweise im wesentlichen unterhalb des einen Bearbeitungsfeldes (150) liegt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei der Laserstrahl (120) zum Bearbeiten des Zerspanwerkzeugs (10) mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis etwa 400 mm/Sek, bewegt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei das Zerspanwerkzeug (10) eine Wendeschneidplatte ist und zumindest eine Hauptschneidkante (12) und/oder zumindest eine Nebenschneidkante (14) mit dem Laserstrahl (120) präpariert wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest eine Spanfläche des Zerspanwerkzeugs (10) mit dem Laserstrahl (120) bearbeitet wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei das Zerspanwerkzeug (10) in einer Polygonform mit einer Vielzahl von Schneidkanten (12, 14) ausgebildet ist und vorzugsweise eine doppelseitig verwendbare Wendeschneidplatte ist.

10. Computerprogrammprodukt mit Computer-implementierten Anweisungen, das nach dem Laden und Ausführen in einem geeigneten Commputersystem die Schritte eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausführen kann.

11. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1 bis 9. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , die einen Spiegel (S) zur Steuerung des Laserstrahls (120) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 11 bis

12. die des weiteren eine Einrichtung (E) zum Positionieren eines Zerspanwerkzeugs (10) gegenüber einer Lasereinrichtung (L) aufweist.