DE102015012743A1 - Bearbeitungswerkzeug zur Rillenprofilierung, Verfahren und Schweißelektrode - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerkzeug (10) zum Einbringen eines Profils (56) in mindestens eine Kontaktfläche (52, 53) mindestens einer Schweißelektrode (50, 51), das einen ersten Abschnitt (12) mit einer ersten Profilschneide (14) aufweist und in einer Karkasse (40) einer Werkzeugmaschine anzuordnen ist, wobei die mindestens eine Kontaktfläche (52, 53) der mindestens einen Schweißelektrode (50, 51) mindestens die erste Profilschneide (14) kontaktiert und durch Rotation der Karkasse (40) mit dem Bearbeitungswerkzeug (10) um eine Mittelachse (54) der mindestens einen Schweißelektrode (50, 51) das zu einem Profil (16) der ersten Profilschneide (14) komplementäre Profil (56) in die Kontaktfläche (52) der mindestens einen Schweißelektrode (50) einzubringen ist, wobei das Profil (16) eine Vielzahl von Einkerbungen und einen Bereich ohne Einkerbungen aufweist, der dazu ausgebildet ist, während einer Anwendung des Bearbeitungswerkzeugs (10) in der mindestens einen Kontaktfläche (52, 53) der mindestens einen Schweißelektrode (50, 51) eine Vertiefung zu erzeugen, wobei der Bereich ohne Einkerbungen sich nach dem Anordnen in der Karkasse (40) in einem Durchmesser von ungefähr 0,5 Millimeter bis 2,0 Millimeter um die Mittelachse (54) der Schweißelektrode (50, 51) erstreckt und die Einkerbungen eine Höhe von einem Tal der Einkerbungen zu einer Spitze der Einkerbungen zwischen ungefähr 0,1 Millimeter und 0,5 Millimeter aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen eines Profils (16) in eine Kontaktfläche (52) einer Schweißelektrode (50) und eine entsprechende Schweißelektrode (50).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerkzeug zum Einbringen eines Profils in eine Kontaktfläche von Schweißelektroden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen eines Profils in eine Kontaktfläche von Schweißelektroden sowie eine entsprechende Schweißelektrode.
- Schweißverfahren sind im Automobilbau eine gängige und kostengünstige Methode zum schnellen Verbinden von mehreren Bauteilen. Ein solches Schweißverfahren ist das Widerstandspunktschweißen. Dabei wird auf beiden Seiten der zu verbindenden Teile jeweils eine Elektrode gepresst, über die Strom in die zu verbindenden Teile geleitet wird. Aufgrund der Stromwärme werden die zu verbindenden Teile über ihre jeweilige Schmelztemperatur erhitzt. In ihrer flüssigen Phase vermengen sich die Schmelzen und verbinden sich durch Erstarren.
- Das Widerstandspunktschweißen eignet sich zum Fügen von beispielsweise Aluminium-, Magnesium- oder Stahlwerkstoffen. Beim Aluminium-Widerstandspunktschweißen kommt es gegenüber Stahl-Punktschweißen verfahrensbedingt zu einem hohen Elektrodenverschleiß aufgrund des Vorhandenseins einer natürlichen Oxidschicht auf der Oberfläche des Aluminiumwerkstoffs. Die Oxidschicht erhöht einen Übergangswiderstand an der Schnittstelle zwischen Elektrode und Aluminium-Werkstoff und führt somit zu einer hohen Wärmeentwicklung an der Schnittstelle. Aufgrund hoher Potentialunterschiede zwischen einem Kupferwerkstoff der Elektrode und dem Aluminium-Werkstoff des zu verbindenden Bauteils kommt es zum Diffusionsaustausch zwischen beiden Werkstoffen. Dabei gehen Kupferionen in Aluminium über und umgekehrt. Dies führt bereits nach wenigen Schweißpunkten zum Anhaften der Elektroden an dem Aluminium-Werkstoff und wird als „pitting” bezeichnet. Bei dem Anhaften der Kupferelektrode an dem Aluminium-Werkstoff entstehen AlxCuy-Phasen, die beim Entfernen der Elektroden zu einem Abtrag von Kupfer-Material der Elektroden auf die Schweißpunktoberfläche führt, was als Elektrodenerosion bezeichnet wird. Um wieder konstante Fertigungsbedingungen herzustellen, müssten die Elektroden nach der Erosion durch ein Fräsen der Elektroden nachbearbeitet werden, um eine konstante Schweißpunktqualität sicherzustellen.
- Ein hoher Elektrodenverschleiß und die nicht reproduzierbare Schweißpunktqualität durch die Elektrodenerosion führen bei dem Aluminium-Widerstandspunktschweißen zu erhöhten Kosten in der Fertigung aufgrund des häufigen Elektrodenfräsens- und/oder -wechselns.
- Basierend auf dieser Erkenntnis wird vorgeschlagen, eine Schweißelektrode bereitzustellen, die die Oxidschicht des Aluminiumwerkstoffs durchdringt, um die zuvor genannten Effekte zu umgehen.
- Im Einzelnen wird ein erfindungsgemäßes Bearbeitungswerkzeug zum Einbringen eines Profils in eine Kontaktfläche mindestens einer Schweißelektrode vorgeschlagen, das einen ersten Abschnitt mit einer ersten Profilschneide aufweist und in einer Karkasse einer Fräsmaschine anzuordnen ist, wobei die Kontaktfläche der mindestens einen Schweißelektrode die erste Profilschneide kontaktiert und durch Rotation der Karkasse mit dem Bearbeitungswerkzeug um eine Mittelachse der Schweißelektrode das zu einem Profil der ersten Profilschneide komplementäre Profil, in die Kontaktfläche der mindestens einen Schweißelektrode einzubringen ist, wobei das Profil eine Vielzahl von Einkerbungen und einen Bereich ohne Einkerbungen aufweist, der dazu ausgebildet ist, während einer Anwendung des Bearbeitungswerkzeugs in der mindestens einen Kontaktfläche der mindestens einen Schweißelektrode eine Vertiefung zu erzeugen, wobei sich der Bereich ohne Einkerbungen nach dem Anordnen in der Karkasse in einem Durchmesser von ungefähr 0,5 Millimeter bis 2,0 Millimeter um die Mittelachse erstreckt und die Zähne eine Höhe von einem Tal der Zähne zu einer Spitze der Zähne zwischen ungefähr 0,1 Millimeter und 0,5 Millimeter aufweisen.
- Dadurch bildet sich nach der Anwendung des Bearbeitungswerkzeugs auf eine Schweißelektrode in der Mitte der Schweißelektrode eine konzentrische Vertiefung aus, die sich positiv auf die Vermeidung des Schweißelektrodenverschleißes auswirkt. Da in der Regel in der Elektrodenmitte der Stromübergang erfolgt, herrschen an dieser Stelle die höchsten Temperaturen in einem Kontaktbereich zwischen der Elektrode und einem Blech bzw. Schweißpartners. Die Vertiefung in der Elektrodenmitte bewirkt eine Umleitung der Strompfade auf sich ausbildende Rillenprofilspitzen außerhalb der Elektrodenmitte. Hierdurch wird eine hohe Wärmeentwicklung in der Elektrodenmitte vermieden und der Verschleiß der Elektrode reduziert.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs steigt die Höhe der Zähne von einem Ende des Profils zu dem anderen Ende des Profils konisch an.
- In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs sind die Täler der Einkerbungen auf einem Radius angeordnet.
- In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs schließt sich an den ersten Abschnitt ein zweiter Abschnitt mit zwei in entgegengesetzte Richtungen abragenden Flügeln an.
- In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs schließt sich an den zweiten Abschnitt ein dritter Abschnitt mit einem Haltestumpf an.
- In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs weist der erste Abschnitt eine zweite Profilschneide mit einem zweiten Profil zum Einbringen eines zu dem zweiten Profil komplementären Profils in eine zweite Schweißelektrode auf.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs weist der erste Abschnitt eine im wesentlichen viereckige Form auf, wobei die erste Profilschneide auf einer ersten Randfläche angeordnet ist und die zweite Profilschneide auf einer zweiten Randfläche angeordnet ist, wobei die erste Randfläche und die zweite Randfläche schräg zueinander liegen.
- In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs ist die erste Profilschneide und die zweite Profilschneide jeweils in einen Randbereich der entsprechenden ersten oder zweiten Randfläche eingearbeitet.
- In noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs sind die Einkerbungen dazu ausgebildet, entsprechend ihrer Form Zähne in die erste und/oder zweite Schweißelektrode einzubringen, wobei die Einkerbungen flache, runde, spitze oder andere geometrische Formen als Täler der Einkerbungen aufweisen
- Darüber hinaus wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bearbeiten von Schweißelektroden vorgeschlagen, bei dem ein erfindungsgemäßes Bearbeitungswerkzeug in eine Karkasse eingespannt wird, wobei der erste Abschnitt des Bearbeitungswerkzeugs im wesentlichen eine Hälfte einer Kontaktfläche einer Schweißelektrode kontaktiert und durch Rotation der Karkasse mit dem Bearbeitungswerkzeug um eine Mittelachse der Schweißelektrode die erste Profilschneide des Bearbeitungswerkzeugs ein zu dem Profil der Profilschneide komplementäres Profil in eine Kontaktfläche der Schweißelektrode einbringt.
- In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der erste Abschnitt des Bearbeitungswerkzeugs von zwei Schweißelektroden kontaktiert und durch Rotation der Karkasse mit dem Bearbeitungswerkzeug bringt die erste und die zweite Profilschneide jeweils in eine Kontaktfläche einer Schweißelektrode der zwei Schweißelektroden ein Profil ein, das zu dem jeweiligen Profil der entsprechenden ersten und zweiten Profilschneide komplementär ist.
- Ferner wird eine erfindungsgemäße Schweißelektrode zum Widerstandspunktschweißen vorgeschlagen, bei der eine Kontaktfläche ein Rillenprofil mit Einkerbungen aufweist, wobei sich durch die Einkerbungen Zähne herausbilden, die dazu ausgelegt sind, eine Oxidschicht eines Schweißpartners zu durchdringen, wobei die Kontaktfläche um eine Mittelachse der Schweißelektrode einen Bereich mit einer Vertiefung mit einem Durchmesser von ungefähr 0,5 Millimeter bis 2,0 Millimeter aufweist und die Zähne eine Höhe zwischen 0,1 Millimeter und 0,5 Millimeter aufweisen.
- In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode steigt die Höhe der Zähne von der Mittelachse zu einem Rand der Schweißelektrode konisch an.
- In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode sind die Spitzen der Einkerbungen auf einem Radius angeordnet.
- In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode sind die Zähne spitz zulaufend oder rund oder flach ausgebildet.
- In noch einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode ist das Rillenprofil im wesentlichen auf der gesamten Kontaktfläche ausgebildet.
- In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißelektrode ist das Rillenprofil in die Kontaktfläche durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeug eingefräst.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
- Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs. -
2 zeigt eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. -
3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Vorrichtung aus2 . -
4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode. -
5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode. - Unter Bezugnahme auf die
1 und soll das erfindungsgemäße Bearbeitungswerkzeug10 und seine Anwendung näher beschrieben werden. Das Bearbeitungswerkzeug10 weist einen ersten Abschnitt12 auf. In den ersten Abschnitt12 ist eine erste Profilschneide14 eingearbeitet. Die erste Profilschneide14 weist ein Profil16 mit Einkerbungen und einen Bereich ohne Einkerbungen auf. Die erste Profilschneide14 mit dem Profil16 ist in eine erste Randfläche18 des ersten Abschnitts12 des Bearbeitungswerkzeugs10 eingearbeitet. Der erste Abschnitt12 weist im wesentlichen eine viereckige Form auf, die von der ersten Randfläche18 und einer zweiten Randfläche20 , einer dritten Randfläche22 und einer vierten Randfläche24 sowie einer Frontfläche26 begrenzt ist. Während dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens fallen Späne an, die während des Einarbeitens eines zu dem Profil16 komplementären Profils56 (4 ) in eine Schweißelektrode50 ,51 (2 ) entstehen. Damit die entstehenden Späne abgeführt bzw. abfließen können, liegen die erste Randfläche18 und die zweite Randfläche20 schräg zueinander, während die dritte Randfläche22 und die vierte Randfläche24 im wesentlichen parallel zueinander sind. Die dritte Randfläche22 und die vierte Randfläche24 erstrecken sich über den ersten Abschnitt12 hinaus und definieren eine erste und eine zweite Seitenfläche des Bearbeitungswerkzeugs10 . - Unter einem komplementären Profil der Schweißelektrode
50 ,51 wird verstanden, dass das Profil56 genau entgegengesetzt oder umgekehrt zu dem Profil16 bzw.17 ist. Sprich Zähne im Profil16 ,17 erzeugen Vertiefungen bzw. Einkerbungen in dem Profil56 , während Vertiefungen bzw. Einkerbungen im Profil16 ,17 Zähne in dem Profil56 erzeugen. - In der gezeigten Ausführungsform weist der erste Abschnitt
12 eine zweite Profilschneide28 auf, die in die zweite Randfläche20 eingearbeitet ist. Auch die zweite Profilschneide28 weist ein Profil17 mit Einkerbungen und einen Bereich ohne Einkerbungen auf. Das Profil16 kann dabei von dem Profil17 unterschiedlich sein. Beispielsweise kann eines der Profile planar sein, wodurch beispielsweise lediglich eine umlaufende Fase in eine Schweißelektrode50 ,51 eingebracht wird. - Das Einarbeiten oder Einbringen des zu dem Profil
16 bzw.17 komplementären Profils56 in die Schweißelektrode50 ,51 wird dahingehend verstanden, dass ein Profil56 in der Schweißelektrode50 ,51 ausgebildet wird. Dabei weist das Profil56 ein entgegengesetztes bzw. umgekehrtes oder invertiertes Profil zu dem Profil16 ,17 auf. - Das Profil
16 ,17 ist in dem ersten Abschnitt12 durch Einkerbungen definiert, deren Flanken im Wesentlichen spitz zulaufen. Dadurch bilden sich in der Kontaktfläche52 ,53 (2 ) der ersten und zweiten Schweißelektrode50 ,51 (2 ) spitz zulaufende Zahntäler aus. Die Einkerbungen bzw. die Zähne weisen eine Höhe bzw. eine Profilhöhe d (3 ) auf. Es ist vorgesehen, dass die sich ausbildenden Zähne auch abgeflacht, flach oder rund sein können, wodurch in diesen Fällen der Abstand zwischen den Flanken bzw. die Einkerbungen des Bearbeitungswerkzeuges10 ebenfalls eine solche Form aufweisen. Ebenfalls ist vorgesehen, dass zwischen den Füßen der Zähne kein Abstand vorhanden ist, so dass die Flanken der Zähne ineinander übergehen, wodurch sich spitze Zähne in den Schweißelektroden50 ,51 ausbilden. Es ist auch vorgesehen, dass die Zähne vollständig über die Randfläche18 bzw.20 hinausragen, so dass die Fläche zwischen den Zähnen mit der entsprechenden Randfläche18 bzw.20 abschließt und/oder ggf. Teil davon ist. Um optimale Ergebnisse in Richtung Elektrodenverschleißreduzierung zu erzielen, sollte die Höhe der Zähne bzw. des Profils16 ,17 in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm liegen. In einer weiteren Ausführung ist es möglich, dass die Profilhöhe d sich aber auch konisch hin zu einem Rand des Profils16 ,17 verändert. Ferner kann das Profil16 ,17 einen Radius aufweisen, auf dem die Zähne bzw. die Spitzen und Täler der Zähne liegen, wie es in2 angedeutet ist. In einem vorderen Bereich des ersten Abschnitts12 , der sich an die Frontfläche26 anschließt, weist das Bearbeitungswerkzeug kein Profil16 ,17 auf. Eine Kante, die sich zwischen der Randfläche18 bzw.20 und der Seitenfläche24 ausbildet, überragt dabei in dem Bereich ohne Einkerbungen die Täler, die sich zwischen den Zähnen des Profils16 bzw.17 ausbilden. - An den ersten Abschnitt
12 schließt sich ein zweiter Abschnitt30 an. Von dem zweiten Abschnitt30 ragen in entgegengesetzte Richtungen ein erster Flügel32 und ein zweiter Flügel33 ab. Die Flügel32 ,33 unterstützen die Fixierung des Bearbeitungswerkzeugs10 in einer Karkasse40 (2 ) während eines Fräsvorgangs. - An den zweiten Abschnitt
30 schließt sich ein dritter Abschnitt34 an, der im wesentlichen einen Haltestumpf36 zum Halten des Bearbeitungswerkzeugs10 in der Karkasse40 repräsentiert. Weiterhin weist der dritte Abschnitt34 eine Ausnehmung38 auf. Die Ausnehmung38 kann beispielsweise zum Verschrauben des Bearbeitungswerkzeugs10 in der Karkasse40 vorgesehen sein. - Das Bearbeitungswerkzeug
10 wird in einer Karkasse40 angeordnet, um ein zu dem Profil16 und/oder17 komplementäres Profil56 in eine erste Schweißelektrode50 und/oder zweite Schweißelektrode51 einzubringen, wie in2 gezeigt. Mit anderen Worten wird durch das Profil16 bzw.17 ein zu dem Profil16 bzw.17 komplementäres Profil56 in die Schweißelektrode50 ,51 eingebracht. - Die Karkasse
40 ist dabei mehrteilig ausgebildet, wodurch mehrere Befestigungsmöglichkeiten des Bearbeitungswerkzeugs10 in der Karkasse40 ermöglicht werden. Beispielsweise kann das Bearbeitungswerkzeug10 über Spannkräfte in der Karkasse40 eingespannt werden. Alternativ ist vorstellbar, dass das Bearbeitungswerkzeug10 in der Karkasse40 verschraubt wird. - Der erste Abschnitt
12 mit der ersten Profilschneide14 kontaktiert dabei in etwa eine Hälfte einer Kontaktfläche52 der ersten Schweißelektrode50 . Die zweite Profilschneide28 kontaktiert ebenfalls eine Kontaktfläche53 einer zweiten Schweißelektrode51 . Eine Kraft, die auf die Schweißelektroden50 ,51 bspw. durch eine nicht gezeigte Schweißzange aufgebracht wird, bestimmt dabei eine Eindringtiefe des Profils16 oder17 in die Schweißelektroden50 ,51 (s.3 ). Die Karkasse40 mit dem Bearbeitungswerkzeug10 wird um eine Mittelachse54 der ersten und der zweiten Schweißelektrode50 ,51 rotiert. Dabei schneidet die erste Profilschneide14 und die zweite Profilschneide28 das jeweilige Profil16 ,17 in die Kontaktflächen52 ,53 der ersten und zweiten Schweißelektroden50 ,51 . Die Kontaktflächen52 ,53 erhalten dadurch ebenfalls ein Profil56 , wie in4 gezeigt, das zu dem jeweiligen Profil16 ,17 komplementär bzw. umgekehrt dazu ist. Einkerbungen in dem Profil16 ,17 treten dabei als Zähne in der Schweißelektrode50 ,51 hervor. Erfindungsgemäß sind die Zähne dazu ausgebildet, in eine widerstandserhöhende Schicht des zu bearbeitenden Materials einzudringen. - In
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs um die Mittelachse54 der2 gezeigt, der in2 als Kreisausschnitt angedeutet ist. Es ist ersichtlich, dass der erste Abschnitt12 des Bearbeitungswerkzeugs10 sich im Wesentlichen über die Hälfte der Schweißelektroden50 ,51 bis zu der Mittelachse54 erstreckt. Ebenfalls ersichtlich ist, dass der erste Abschnitt12 an seinem vorderen Ende einen Bereich aufweist, der frei von den Profilen16 ,17 ist. Es hat sich herausgestellt, dass damit der Verschleiß der Schweißelektroden50 ,51 beim Aluminium-Punktschweißen weiter reduziert werden kann und die Qualität der Schweißpunkte besser ist. Dazu wird um die Mittelachse54 der Schweißelektroden50 ,51 in einem Durchmesserbereich zwischen 0,5 mm bis 2,0 mm vor Beginn der Auskerbungen für die Rillenprofilierung, also vor Beginn der Profile16 ,17 , keine Vertiefung bzw. Zähne14 ,28 für die Rillenprofilierung auf dem Fräsmesser10 erzeugt. In der Elektrodenmitte wird somit eine konzentrische Vertiefung in einem Durchmesser zwischen 0,5 mm bis 2,0 mm gebildet, die sich positiv auf die Vermeidung des Elektrodenverschleißes auswirkt. Da in der Regel in der Elektrodenmitte der Stromübergang erfolgt, herrschen dort die höchsten Temperaturen im Kontaktbereich zwischen Schweißelektrode50 ,51 und einem zu bearbeitenden Werkstück oder Blech. Die kreisförmige Vertiefung in der Elektrodenmitte, erzeugt durch die Nicht-Aussparung bzw. die Nicht-Einbringung von Einkerbungen auf dem Fräsmesser10 in dem in den1 ,2 und3 linken Bereich des ersten Abschnitts12 , bewirkt eine Umleitung der Strompfade auf die Rillenprofilspitzen bzw. Spitzen der Zähne der Schweißelektroden50 ,51 außerhalb der Elektrodenmitte. Hierdurch wird eine hohe Wärmeentwicklung in der Elektrodenmitte vermieden und somit der Elektrodenverschleiß reduziert. - Aufgrund der Rotation der Karkasse
40 mit dem Bearbeitungswerkzeugs10 um die Mittelachse54 , wird ein Profil56 (4 ) in der Kontaktfläche52 ,53 der Schweißelektrode50 ,51 eingebracht, die im wesentlichen konzentrische Rillen aufweist, wie in4 ersichtlich. Die in4 in Schnittdarstellung gezeigte Schweißelektrode50 ,51 stellt eine Schweißelektrodenkappe dar, die auf einer der Kontaktfläche52 ,53 abgewandten Seite eine Ausnehmung58 aufweist, in die ein nicht gezeigter Stempel einer Schweißvorrichtung eingreifen kann. -
5 zeigt eine Situation, wie sie während des Schweißens mit einer erfindungsgemäßen Schweißelektrode50 ,51 vorliegt. Die (spitz zulaufenden) Zähne des Profils56 der Kontaktfläche52 ,53 der Schweißelektrode50 ,51 durchdringen eine Oxidschicht62 eines beispielhaften Aluminium-Werkstoffs60 , wodurch einerseits die Kontaktfläche zwischen Elektrode und Werkstoff erhöht wird und andererseits der Kontaktwiderstand an der Schnittstelle zwischen der Schweißelektrode50 ,51 und dem Werkstoff60 reduziert wird. Aufgrund des geringeren Kontaktwiderstands und der größeren Kontaktfläche kommt es während eines Stromflusses im Fortgang des Schweißprozesses auch zu einer geringeren Wärmeentwicklung an der Schnittstelle zwischen der Schweißelektrode50 ,51 und dem Werkstoff60 . Daraus resultiert eine Reduzierung des Verschleißes der Schweißelektrode50 ,51 und eine Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Schweißergebnisse und -qualität. Damit einhergehend werden die Kosten des Fügeverfahrens reduziert und die Wirtschaftlichkeit erhöht. - Das Bearbeitungswerkzeug
10 ist in eine Standard-Elektrodenfräsvorrichtung einsetzbar und bietet die Möglichkeit einer Nachbearbeitung der Elektroden. Sollte die Schweißelektrode50 ,51 zu einem gewissen Grad verschlissen sein, kann ein „frisches” Profil56 in die Schweißelektrode50 ,51 mit dem erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeug10 gefräst werden.
Claims (17)
- Bearbeitungswerkzeug (
10 ) zum Einbringen eines Profils (56 ) in mindestens eine Kontaktfläche (52 ,53 ) mindestens einer Schweißelektrode (50 ,51 ), das einen ersten Abschnitt (12 ) mit einer ersten Profilschneide (14 ) aufweist und in einer Karkasse (40 ) einer Werkzeugmaschine anzuordnen ist, wobei die mindestens eine Kontaktfläche (52 ,53 ) der mindestens einen Schweißelektrode (50 ,51 ) mindestens die erste Profilschneide (14 ) kontaktiert und durch Rotation der Karkasse (40 ) mit dem Bearbeitungswerkzeug (10 ) um eine Mittelachse (54 ) der mindestens einen Schweißelektrode (50 ,51 ) das zu einem Profil (16 ) der ersten Profilschneide (14 ) komplementäre Profil (56 ) in die Kontaktfläche (52 ) der mindestens einen Schweißelektrode (50 ) einzubringen ist, wobei das Profil (16 ) eine Vielzahl von Einkerbungen und einen Bereich ohne Einkerbungen aufweist, der dazu ausgebildet ist, während einer Anwendung des Bearbeitungswerkzeugs (10 ) in der mindestens einen Kontaktfläche (52 ,53 ) der mindestens einen Schweißelektrode (50 ,51 ) eine Vertiefung zu erzeugen, wobei der Bereich ohne Einkerbungen sich nach dem Anordnen in der Karkasse (40 ) in einem Durchmesser von ungefähr 0,5 Millimeter bis 2,0 Millimeter um die Mittelachse (54 ) der Schweißelektrode (50 ,51 ) erstreckt und die Einkerbungen eine Höhe von einem Tal der Einkerbungen zu einer Spitze der Einkerbungen zwischen ungefähr 0,1 Millimeter und 0,5 Millimeter aufweisen. - Bearbeitungswerkzeug (
10 ) nach Anspruch 1, bei dem die Höhe der Einkerbungen von einem Ende des Profils (16 ) zu dem anderen Ende des Profils (16 ) konisch ansteigt. - Bearbeitungswerkzeug (
10 ) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Täler der Einkerbungen auf einem Radius angeordnet sind. - Bearbeitungswerkzeug (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem sich an den ersten Abschnitt (12 ) ein zweiter Abschnitt (30 ) mit zwei in entgegengesetzte Richtungen abragenden Flügeln (32 ,33 ) anschließt. - Bearbeitungswerkzeug (
10 ) nach Anspruch 4, bei dem sich an den zweiten Abschnitt (30 ) ein dritter Abschnitt (34 ) mit einem Haltestumpf (36 ) anschließt. - Bearbeitungswerkzeug (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der erste Abschnitt (12 ) eine zweite Profilschneide (28 ) mit einem zweiten Profil (17 ) zum Einbringen eines zu dem zweiten Profil (17 ) komplementären Profils (56 ) in eine zweite Schweißelektrode (51 ) aufweist. - Bearbeitungswerkzeug (
10 ) nach Anspruch 6, bei dem der erste Abschnitt (12 ) eine im wesentlichen viereckige Form aufweist, wobei die erste Profilschneide (14 ) auf einer ersten Randfläche (18 ) angeordnet ist und die zweite Profilschneide (28 ) auf einer zweiten Randfläche (20 ) angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Randfläche (18 ,20 ) schräg zueinander liegen, um ein Abfließen von Spänen zu gewährleisten. - Bearbeitungswerkzeug (
10 ) nach Anspruch 7, bei dem die erste Profilschneide (14 ) und die zweite Profilschneide (28 ) jeweils in einen Randbereich der entsprechenden ersten oder zweiten Randfläche (18 ,20 ) eingearbeitet ist. - Bearbeitungswerkzeug (
10 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Einkerbungen dazu ausgebildet sind, entsprechend ihrer Form Zähne in die erste und/oder zweite Schweißelektrode (50 ,51 ) einzubringen, wobei die Einkerbungen flache, runde, spitze oder andere geometrische Formen als Täler der jeweiligen Einkerbungen aufweisen. - Verfahren zum Bearbeiten von Schweißelektroden (
50 ,51 ), bei dem ein Bearbeitungswerkzeug (10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in eine Karkasse (40 ) eingespannt wird, wobei der erste Abschnitt (12 ) des Bearbeitungswerkzeugs (10 ) im Wesentlichen eine Hälfte einer Kontaktfläche (52 ,53 ) mindestens einer Schweißelektrode (50 ,51 ) kontaktiert und durch Rotation der Karkasse (40 ) mit dem Bearbeitungswerkzeug (10 ) um eine Mittelachse (54 ) der mindestens einen Schweißelektrode (50 ,51 ) die erste Profilschneide (14 ) des Bearbeitungswerkzeugs (10 ) ein zu einem Profil (16 ) der Profilschneide (14 ) komplementäres Profil (56 ) in die Kontaktfläche (52 ) der ersten Schweißelektrode (50 ) einbringt. - Verfahren nach Anspruch 10, bei dem ein Bearbeitungswerkzeug (
10 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 7 verwendet wird, wobei der erste Abschnitt (12 ) des Bearbeitungswerkzeugs (10 ) von zwei Schweißelektroden (50 ,51 ) kontaktiert wird und durch Rotation der Karkasse (40 ) mit dem Bearbeitungswerkzeug (10 ) die erste und die zweite Profilschneide (14 ,28 ) jeweils in eine Kontaktfläche (52 ,53 ) einer Schweißelektrode (50 ,51 ) der zwei Schweißelektroden (50 ,51 ) ein Profil (56 ) einbringt, das zu dem jeweiligen Profil (16 ,17 ) der entsprechenden ersten und zweiten Profilschneide (14 ,28 ) komplementär ist. - Schweißelektrode (
50 ,51 ) zum Widerstandspunktschweißen, bei der eine Kontaktfläche (52 ,53 ) ein Rillenprofil (56 ) mit Einkerbungen aufweist, wobei sich durch die Einkerbungen Zähne herausbilden, die dazu ausgelegt sind, eine Oxidschicht (62 ) eines Schweißpartners (60 ) zu durchdringen, wobei die Kontaktfläche (52 ,53 ) um eine Mittelachse (54 ) der Schweißelektrode (50 ,51 ) einen Bereich mit einer Vertiefung mit einem Durchmesser von ungefähr 0,5 Millimeter bis 2,0 Millimeter aufweist und die Zähne eine Höhe von einem Tal der Einkerbungen zu einer Spitze der Einkerbungen zwischen ungefähr 0,1 Millimeter und 0,5 Millimeter aufweisen. - Schweißelektrode (
50 ,51 ) nach Anspruch 12, bei der die Höhe der Zähne von der Mittelachse zu einem Rand der Schweißelektrode konisch ansteigt. - Schweißelektrode (
50 ,51 ) nach Anspruch 13, bei der die Spitzen der Einkerbungen auf einem Radius angeordnet sind. - Schweißelektrode (
50 ,51 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem die Zähne spitz zulaufend oder rund oder flach ausgebildet sind. - Schweißelektrode (
50 ,51 ) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem das Rillenprofil (56 ) im wesentlichen auf der gesamten Kontaktfläche (52 ,53 ) ausgebildet ist. - Schweißelektrode (
50 ,51 ) nach Anspruch 16, bei dem das Rillenprofil (56 ) in die Kontaktfläche (52 ,53 ) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11 mit einem Bearbeitungswerkzeug (10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingefräst ist.
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