EP1537951A2 - Verfahren und Anordnung zur Bearbeitung von Dünnblechen und dünnwandigen, einfach oder doppelt gekrümmten Platten oder Schalen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and an arrangement for processing Thin sheets and thin-walled, single or double curved, three-dimensionally shaped sheets, plates or shells, in particular by Material-removing machining processes, such as milling and drilling.
- a device for clamping of plates to be processed with negative pressure has a flat support plate which has leading openings from its upper side to its lower side. Between the top of the support plate and the underside of a workpiece plate to be machined a limited air-permeable layer of filter paper is arranged. Via a vacuum pump, a partial vacuum can be generated, which acts on the workpiece via skillsströmungsdrosselstoff and the limited air-permeable layer. This makes it possible, regardless of the respective outline of the plate to be processed on the underside of a sufficiently large for clamping to generate negative pressure.
- the support plate is not dimensionally stable per se, but thin and flexible like a foil.
- Such a support plate is arranged with the interposition of air-permeable filter material of defined thickness on the base plate, there is a defined top of the support plate, which is completely suitable for clamping plates to be processed with the interposition of the limited air-permeable material.
- Disadvantage is the use of two thin-walled, film-like layers, the serve the defined generation of a vacuum. So it can be through Sliding friction at the boundary layers of these two films to local Shifts and thus position changes of the exciting Workpiece come.
- the technological production preparation requires the clamping of two flexible films on the vacuum table.
- Another disadvantage is that especially in highly structured, z. B. skeletal or fishbone shaped workpieces and in the Machining at high cutting and feed speeds, such as For example, when milling with end mills, no safe Positional fixation of the workpiece on the vacuum table can be realized.
- DE 40 30 113 C2 discloses a device for clamping plates to be processed, in which the base plate, on which the workpieces to be machined are received, has a multiplicity of closely spaced through bores with a diameter between 0.1 and 1.0 mm , Disadvantage of this arrangement are the comparatively high production costs for the production of the base plate.
- a replaceable wear material is placed in a preferred development on top of the base plate.
- the filter paper preferably used causes a change in the volume flow when applying a negative pressure to the base plate.
- the task of the filter paper is also to retain the chips produced during the processing of the plate from penetrating into the holes of the base plate so as to prevent damage to the vacuum pump.
- a vacuum clamping plate in which there is an adhesive coating on the surface of the clamping surface, which preferably consists of a perforated mat made of rubber or plastic or alternatively is sprayed onto the clamping surface.
- the reusable adhesive coating should ensure the absorption of the acting feed forces during rolling or face milling.
- the proposed use of an elastic adhesive coating this task can not be solved technically. So it comes with the use of an adhesive pad of perforated rubber or perforated plastic under the influence of the acting cutting and feed forces to a torsion-like movement of the clamped workpiece, which inevitably leads to positional or shape deviations.
- the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art eliminate and a method for safe pickup from cutting to machined workpieces, in particular of highly structured, broken parts on a vacuum table and an arrangement for Propose implementation of the procedure.
- a sufficiently large holding force is generated in a first step using a vacuum on a acting as a distributor or diffuser layer on the surface of the workpiece to be clamped for holding the position.
- the machining of the workpiece wherein the cutting parameters, in particular the cutting speed and the feed rate are adjusted so that it comes to a targeted local heating in the contact zone of the tool and workpiece, wherein the temperature peak is greater than or equal to the melting temperature of the Surface of the manifold or diffuser is.
- the heating particularly affects the burr.
- the temporary, local melting causes a positive connection and bonding of the burr on the surface of the distributor / diffuser.
- the assembly consists of a vacuum table with a base plate having a plurality of air exhaust ducts or bores opening at the top of the base plate.
- a thin-walled, film-like, layer is arranged, which is completely or partially permeable to air.
- the about 0.1 mm to 1.0 mm thick homogeneous layer uniformly or stochastically arranged perforations, which allow the passage of air.
- the perforations are preferably arranged in the form of a grid or a matrix.
- the individual perforations have a meandering structure or are formed as concentric circles.
- the arrangement of the perforations is adapted directly to the contour of the respective workpiece or workpiece range to be processed, depending on the lot size or number of pieces to be processed. Due to the spatial arrangement of the individual elements of the perforation and their distance from each other can be generated by the vacuum clamping device defined, constant voltages on the underside of the workpiece to be machined. In order to enable a secure tension even with larger cutting forces, in particular during contour milling with high feed and cutting speeds, at least the surface of the layer facing the workpiece to be clamped wets with a plastic that melts when heated slightly.
- the homogeneous layer consists of a thin-walled polyethylene film having a number of symmetrically arranged perforations.
- the layer consists of an environmentally friendly, air-permeable carrier material, such as paper flow or textile Tissue, on its surface point or line a slightly melting Plastic is applied.
- an environmentally friendly, air-permeable carrier material such as paper flow or textile Tissue
- upper and Bottom of the layer a partial wetting or coating with a Melting plastic on. This can make this layer twice be used because, after any damage, the, to exciting workpiece facing surface by a metal cutting Tool still the intact bottom of the layer for the subsequent one Operation can be used.
- the frictional heat between tool and workpiece leads locally and temporarily to a melting of the plastic on the surface of the layer in the region of the cutting edge, ie on the entire outer contour of the workpiece and in consequence to a positive, thermoplastic clamping of the underside of the workpiece with the surface of the from the vacuum clamping table in its position fixed layer.
- the used about 0.1 mm to 1.0 mm thick layer is relatively soft and has an average mechanical stability to prevent penetration of sharp edges z. B. burr allow. It is reusable and easy to clean due to its preferably smooth surface. Moreover, no unwanted particles (chip fragments) adhere to the layer.
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Abstract
Description
Haftspray oder ähnliche Mittel sind jedoch produktionstechnisch schwer zu handhaben, da zugleich alle ungewünschten Partikel wie Späne und dergleichen auf den Auflageflächen haften und erhebliche Risiken für eine einwandfreie Vakuumspannung darstellen.
In einer Weiterentwicklung ist die Abstützplatte für sich genommen nicht formstabil, sondern folienartig dünn und flexibel. Wenn eine solche Abstützplatte unter Zwischenordnung von luftdurchlässigem Filtermaterial definierter Dicke auf der Basisplatte angeordnet wird, ergibt sich eine definierte Oberseite der Abstützplatte, die zum Spannen von zu bearbeitenden Platten unter Zwischenordnung des begrenzt luftdurchlässigen Materials vollständig geeignet ist.
Um bei der spanenden Bearbeitung, insbesondere beim Fräsen, eine Kontaktierung zwischen den Hauptschneiden des rotierenden Schneidwerkzeuges und der Oberfläche der Grundplatte auszuschließen, wird in einer bevorzugten Weiterbildung auf der Oberseite der Grundplatte ein austauschbares Verschleißmaterial aufgelegt.
Das vorzugsweise verwendete Filterpapier bewirkt eine Änderung des Volumenstroms beim Anlegen eines Unterdrucks an die Grundplatte. Aufgabe des Filterpapiers ist es zudem, die bei der Bearbeitung der Platte anfallenden Späne vor dem Eindringen in die Bohrungen der Grundplatte zurückzuhalten, um so eine Beschädigung der Vakuumpumpe zu verhindern.
Durch den vorgeschlagenen Einsatz eines elastischen Haftbelages kann diese Aufgabe technisch nicht gelöst werden. So kommt es bei der Verwendung eines Haftbelages aus gelochtem Gummi oder gelochtem Kunststoff unter dem Einfluss der wirkenden Schnitt- und Vorschubkräfte zu einer torsionsartigen Bewegung des aufgespannten Werkstückes, die zwangsläufig zu Lage- bzw. Formabweichungen führt.
In einem zweiten Schritt folgt die spanende Bearbeitung des Werkstückes, wobei die Schnittparameter, insbesondere die Schnittgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass es zu einer gezielten lokalen Erwärmung in der Berührungszone von Werkzeug und Werkstück kommt, wobei die Temperaturspitze größer oder gleich der Schmelztemperatur der Oberfläche des Verteilers oder Diffusors ist. Neben den Spänen betrifft die Erwärmung besonders den Grat. Durch das temporäre, lokale Aufschmelzen wird eine formschlüssige Verbindung und eine Verklebung des Grates auf der Oberfläche des Verteilers/Diffusors bewirkt.
Nach der vollständigen spanenden Bearbeitung des Werkstückes wird in einem dritten Schritt die Vakuumspannung gelöst und das Werkstück von der Spanneinrichtung abgehoben.
Vorzugsweise weist die etwa 0,1 mm bis 1,0 mm starke homogene Schicht gleichförmig oder stochastisch angeordnete Perforierungen auf, die den Luftdurchtritt ermöglichen. In Abhängigkeit von den zu bearbeitenden Werkstückklassen und deren Konturen sind die Perforierungen vorzugsweise in Form eines Gitternetzes oder einer Matrix angeordnet. In weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungen weisen die einzelnen Perforierungen eine mäanderförmige Struktur auf oder sind als konzentrische Kreise ausgebildet.
In Abhängigkeit von der zu bearbeitenden Losgröße bzw. Stückzahl ist in einer weiteren vorzugsweisen Ausbildung die Anordnung der Perforierungen direkt an die Kontur des jeweils zu bearbeitenden Werkstückes bzw. Werkstücksortimentes angepasst. Durch die räumliche Anordnung der einzelnen Elemente der Perforierung und deren Abstand zueinander können durch die Vakuumspanneinrichtung definierte, konstante Spannungen an der Unterseite des zu bearbeitenden Werkstückes erzeugt werden. Um eine sichere Spannung auch bei größeren Schnittkräften, insbesondere beim Konturenfräsen mit hohen Vorschub- und Schnittgeschwindigkeiten zu ermöglichen, weist wenigstens die dem zu spannenden Werkstück zugewandte Oberfläche der Schicht eine Benetzung mit einem bei leichter Erwärmung aufschmelzenden Kunststoff auf. In einer vorzugsweisen Ausbildung besteht die homogene Schicht aus einer dünnwandigen Polyethylen-Folie mit einer Anzahl symmetrisch angeordneter Perforierungen.
Die verwendete, etwa 0,1 mm bis 1,0 mm starke Schicht ist relativ weich und besitzt eine mittlere mechanische Stabilität, um ein Eindringen von scharfen Kanten z. B. Grat zu ermöglichen. Sie ist wiederverwendbar und aufgrund ihrer vorzugsweise glatten Oberfläche leicht zu reinigen. Überdies bleiben keine unerwünschten Partikel (Spanbruchstücke) auf der Schicht haften.
Claims (13)
- Verfahren zur Bearbeitung von Dünnblechen und dünnwandigen, einfach oder doppelt gekrümmten, dreidimensional geformten Blechen, Platten oder Schalen, insbesondere durch materialabtragende Bearbeitungsverfahren, wie Fräsen und Bohren, bei dem
in einem ersten Schritt unter Verwendung eines Vakuums über eine als Verteiler oder Diffusor wirkende Schicht auf der Oberfläche des zu spannenden Werkstückes eine für die Lagefixierung hinreichend große Oberflächenspannung erzeugt wird,
und in einem zweiten Schritt die spanende Bearbeitung des Werkstückes erfolgt, wobei die Schnittparameter, insbesondere die Schnittgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit so eingestellt werden, dass es zu einer definierten lokalen Erwärmung in der Berührungszone von Werkzeug und Werkstück kommt, wobei die Temperaturspitze größer oder gleich der Schmelztemperatur der Oberfläche des Verteilers oder Diffusors ist,
und nach der vollständigen spanenden Bearbeitung des Werkstückes die Vakuumspannung gelöst und das Werkstück von der Spanneinrichtung abgehoben wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück mittels eines Luftkissen von der Spanneinrichtung abgehoben wird. - Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2,
im Wesentlichen bestehend aus einem Vakuumtisch mit einer Basisplatte, die eine Vielzahl von Luftabzugskanälen oder -bohrungen aufweist, die an der Oberseite der Basisplatte münden,
wobei auf der Oberseite der Basisplatte ein Verteiler oder Diffusor angeordnet ist, der aus einer dünnwandigen, vollständig oder partiell luftdurchlässigen, wärmereaktiven Schicht besteht. - Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die homogene Schicht Perforierungen aufweist, die den Luftdurchtritt ermöglichen. - Anordnung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierungen in Form eines Gitternetzes oder einer Matrix angeordnet sind. - Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierungen eine mäanderförmige Struktur aufweisen oder als konzentrische Kreise ausgebildet sind. - Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierungen stochastisch angeordnet sind. - Dünnwandige, vollständig oder partiell luftdurchlässige, wärmereaktive Schicht nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass Anzahl, Anordnung und Größe der Perforierungen dem Umriss oder der projizierten Fläche des zu bearbeitenden Werkstückes/der zu bearbeitenden Werkstücke angepasst sind. - Dünnwandige, vollständig oder partiell luftdurchlässige Schicht nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die homogene Schicht aus einer perforierten Polyethylen-Folie besteht. - Dünnwandige, vollständig oder partiell luftdurchlässige, wärmereaktive Schicht nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem ökologisch abbaubaren Trägermaterial besteht, auf der ein- oder beidseitig ein luftdurchlässiger, leichtschmelzender Kunststoff aufgebracht ist. - Dünnwandige, vollständig oder partiell luftdurchlässige, wärmereaktive Schicht nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial aus Papierfließ oder textilem Gewebe besteht, auf dessen Oberfläche punkt- oder linienförmig ein leichtschmelzender Kunststoff aufgebracht ist. - Dünnwandige, vollständig oder partiell luftdurchlässige, wärmereaktive Schicht nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass auf oder im Trägermaterial ein farbiger Kunststoff punkt- oder linienförmig auf- oder eingebracht ist. - Verwendung eines Verteilers oder Diffusors in Form einer dünnwandigen, vollständig oder partiell luftdurchlässigen, wärmereaktiven Schicht nach einem der Ansprüche 3 bis 12 für die Bohr- und Fräsbearbeitung nichtmagnetischer Dünn- und Grobbleche.
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