EP3331677A1 - Wasserstrahlschneidverfahren, wasserstrahlschneidmaschine und werkstückaufnahme - Google Patents

Wasserstrahlschneidverfahren, wasserstrahlschneidmaschine und werkstückaufnahme

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Publication number
EP3331677A1
EP3331677A1 EP16766927.4A EP16766927A EP3331677A1 EP 3331677 A1 EP3331677 A1 EP 3331677A1 EP 16766927 A EP16766927 A EP 16766927A EP 3331677 A1 EP3331677 A1 EP 3331677A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
water jet
jet cutting
workpiece holder
cut
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.)
Withdrawn
Application number
EP16766927.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph SAMMLER
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP3331677A1 publication Critical patent/EP3331677A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B24C1/045—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass for cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
    • B26F3/008—Energy dissipating devices therefor, e.g. catchers; Supporting beds therefor

Definitions

  • the present invention relates to a water jet cutting method, in which a workpiece is cut on a water jet cutting machine using a water jet, which may optionally contain abrasive particles. Furthermore, the invention relates to a workpiece holder for a water jet cutting machine and a water jet ⁇ cutting machine with such a workpiece holder.
  • Water jet cutting is a geometrically undefined cutting method in which the workpiece is cut using a bundled small diameter water jet with pressures of up to 6000 bar and exit speeds of up to 1000 m / s.
  • abrasive particles can be added to the water jet in order to be able to separate even harder materials.
  • Water jet cutting machines have in addition to the water jet forming nozzle is normally a water-filled catcher tank, is arranged on the workpiece holder as most ei ⁇ ne grid-like design cover.
  • stops or clamping devices can be provided, which are usually fastened directly to the cover.
  • This disadvantage comes into play, in particular, when the nozzle is moved in the course of series production to always the same traverse paths.
  • Another disadvantage is that during assembly it hit the water jet on the cover to remindstrahlef ⁇ Maschinenen comes, whereby the cover resting on the surface of the workpiece may be damaged.
  • the fiber-reinforced materials also has the disadvantage of bearing in mind that they tend to delamination when hitting the water jet, which can result in a high proportion of rejects.
  • the present invention provides a water jet cutting method of the type mentioned, which is characterized in that the workpiece to be cut ⁇ piece is added during cutting to at least two receiving surfaces, which are arranged on opposite sides of a predetermined cutting processing area defining passage opening.
  • the material to be cut workpiece is thus not superimposed on a grid-like design ⁇ stainless cover but added to at ⁇ least two opposing receiving surfaces, between which the cutting work area Defi- is defined. Accordingly, the support surfaces can not be damaged during workpiece machining, as far as the Be ⁇ processing is performed within the predetermined Schneidbearbeitungsbe ⁇ rich.
  • the workpiece is positioned in a predetermined position before the cutting machining and clamped in this position, wherein the positioning of the workpiece takes place in particular with reference to a coordinate system of the water jet cutting machine .
  • Positioning and tensioning of the workpiece has the advantage that it can not move during the cutting process, thereby achieving high precision in the cutting process.
  • the positioning of the workpiece relative to a Coordina ⁇ tensystem the water jet cutter enables re ⁇ reproducible location of the workpiece relative to the water ⁇ jet cutting machine, which is why the integration of the water ⁇ jet cutting method in complex production process chains is possible.
  • the workpiece to be cut is received at least between a lower replacement plate and an upper replacement plate to form a sandwich, the sandwich being urged in the direction of the bearing surfaces.
  • the lower replacement plate is preferably located on the receiving surfaces ⁇ .
  • the workpiece to be cut is covered on both sides by the replacement plates, which generally damages the surfaces of the
  • the lower replacement plate is preferably made of a geMum ⁇ th material, in particular of a foamed, closed-cell and hydrophobic plastic. Accordingly, the workpiece can not be damaged when clamping the sandwich assembly.
  • the upper replacement plate is preferably made of a
  • the lower replacement plate is positioned in a predetermined position prior to the cutting process, in particular with respect to a coordinate system of the water jet cutting machine. Accordingly, the lower replacement plate and the workpiece can be easily aligned relative to each other.
  • the separating cut is divided into two parting cuts, wherein after performing the first parting cut and before performing the second parting cut at least the lower replacement plate, but preferably both ⁇ the lower replacement plate as well as the upper replacement plate is rotated or replaced by a similar other replacement plate.
  • the vorlie ⁇ ing invention also provides a workpiece holder for a What ⁇ serstrahlschneidmaschine, in particular for carrying out a method according to the invention, which is characterized in that the workpiece holder has at least two receiving surfaces on opposite sides defining a predetermined cutting area Passage opening are arranged.
  • At least one clamping unit is provided, which is convertible into at least one clamping position, in which it presses a workpiece received in the workpiece holder downwards in the direction of the receiving surfaces.
  • a clamping device is used for vertical clamping of the workpiece.
  • the clamping unit has a frame-like pressure plate, which is arranged at least in the clamping position above a workpiece to be clamped. With such rah ⁇ menartig formed printing plate can be applied, a uniform surface pressure on the workpiece, which is very conducive to the machining accuracy.
  • First stops are advantageously provided which are designed for positio ⁇ discrimination of a received in the workpiece receiving workpiece within a horizontal plane. Thanks to such attacks reproducible positioning can be guaranteed ⁇ tion makes the workpiece within the workpiece holder. This is particularly advantageous if the workpiece must be re-clamped during processing and / or in the context of a series production.
  • the first stops define at least two stop surfaces, which are arranged at a predetermined angle to each other, in particular at an angle of 90 °. Thanks to such stop surfaces a very simple structure is achieved.
  • the predetermined angle is variable. Accordingly, the position of the stop surfaces can be variably adapted to differently shaped workpieces.
  • a clamping device is provided, which is set out ⁇ to press a piece received in the workpiece holder workpiece against the first stops. In this way, a fixation of the workpiece is achieved within the horizontal plane.
  • the tensioning device has at least two tensioning elements, which can be moved back and forth in mutually different directions, in particular in mutually perpendicular directions, whereby a simple construction is achieved.
  • second stops are provided between the receiving surfaces and the first stops, which are arranged offset to the first stops. Such second stops are used for posi ⁇ tioning a lower replacement plate, if such is used.
  • the second stops define at least two impact surfaces on ⁇ which are arranged at a predetermined angle to each other, in particular at an angle of 90 °, and in particular extending parallel to the stop surfaces of first abutments, said first abutment surfaces preferably inwardly beyond the second stop surfaces in the direction protrude through the passage opening.
  • According to one embodiment of the present invention is an at least partly provided below the bearing surfaces réellere ⁇ ADORABLE support bracket having a free end disposed at a common level with the bearing surfaces.
  • the advantages of such a support bracket were explained to ⁇ before already.
  • the support bracket on a U-shaped portion, wherein opposing legs of the U-shaped portion, one of which defines the free end, before ⁇ given a length of at least 50 cm.
  • the U-shaped section is advantageous in that areas of the
  • Support bracket which are spaced from the free end in the horizontal plane, during the processing of a workpiece can not be detected by the water jet.
  • the preferred length of the legs of at least 50 cm ensures that the arcuate portion of the U-shaped portion dives far enough into the Strahlfangbe ⁇ cken during processing of a workpiece in a water jet cutting machine and is protected accordingly from damage.
  • the vorlie ⁇ ing invention also provides a water jet cutting machine with a workpiece holder according to the invention. Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of a water jet cutting machine according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. That's it
  • Figure 1 is a schematic perspective view ei ⁇ nes a partial area Wasserstrahlschneidma ⁇ machine according to an embodiment of the vorlie- nenden invention, wherein a jet catcher of the water jet cutting machine is shown transparent for clarity;
  • Figure 2 is a partial schematic perspective view of a workpiece holder of Figure 1 in Darge ⁇ easily water jet cutter;
  • Figure 3 is a partial perspective view of the in FIG.
  • Figure 4 is a schematic partial perspective view of the arrangement shown in Figure 3 in a state in which the workpiece has been processed.
  • the figures show a portion of a water jet cutting machine 1 according to an embodiment of the present invention or components thereof.
  • the water jet cutting machine 1 comprises a nozzle 2, which is connected to a high-pressure pump, not shown, and serves to form a water jet 3 generated by the high-pressure pump.
  • the water jet cutter comprises a beam annihilator, in this case 4 in the form of a parallelepiped-shaped and filled with a water jet catch basin above the beam-catching basin 4, a workpiece support 5 vorgese ⁇ hen which is designed such that based on her a machinable of the workpiece 6 machinery own to a Coordinate system 7, which is defined by X, Y and Z axis, positi ⁇ oned and fixed.
  • the workpiece holder 5 comprises a frame-like base plate 8 with a rectangular through opening 9, which defines a predetermined cutting processing area for processing a workpiece 6 received in the workpiece holder 5.
  • a workpiece 6 At the top of the base plate are the side of the Through hole 9 four bearing surfaces 10 are formed, which in this case in pairs opposite to each other and connect directly to the through hole 9.
  • first stop means are provided, which in the present case define two first stop surfaces 11, which are arranged on a common level and define an angle of 90 ° within the XY plane.
  • Second stop means are also provided between the base plate 8 and the first stop means, which in the present case define two second stop faces 12 which extend parallel to the first stop faces 11 and also enclose an angle of 90 ° within the XY plane.
  • Both the first stop surfaces 11 and the second stop surfaces 12 are formed in this embodiment on a single L-shaped body 13, wherein the adjacent areas of the first stop surfaces 11 as well as the second stop surfaces 12 by a Z-direction through the Body 13 extending, in cross section in Wesentli ⁇ chen circular arc-shaped groove 14 are separated from each other.
  • FER ner includes the workpiece support 5 a presently arranged on the top of the base plate 8 clamping means 15 with two clamping elements 5, which are arranged at the same height as the ers ⁇ th stop surfaces 11 and on these opposite sides of the passage opening 9, wherein one of the tensioning elements 16 in the X direction and the other of Spannele ⁇ elements 16 in the Y direction can be moved back and forth, as indicated by arrows.
  • a U-shaped support bracket On the underside of the base ⁇ plate 8 a U-shaped support bracket is pivotally supported about a Z-axis, the free end 18 engages in the passage opening 9 and terminates flush in the Z direction with the top of the base plate 8.
  • the opposite leg ⁇ of the U-shaped portion of the support bracket 17 in the present case have a length of at least 50 cm.
  • a clamping unit 19 Above the base plate 8 and the components held on this, a clamping unit 19 is provided, which is convertible into at least one clamping position, in which they a down in the workpiece holder workpiece 6 in Direction of the receiving surfaces 10 presses.
  • the clamping unit 19, which also forms part of the workpiece holder 5, has a frame-like pressure plate 20 which extends within an XY plane and can be moved up and down in the Z direction by non-illustrated pressure elements, as it is indicated by the arrows 21.
  • a lower exchange plate 22 is placed on the bearing surfaces 10 and brought into abutment with the second stop surfaces 12, whereby a defined positioning of the lower replacement plate 22 is effected.
  • the lower replacement plate 22 is present cuboid and formed of a rigid foam, wherein the thickness of the lower replacement plate 22 is substantially thicker than that of the workpiece 6 is selected and the dimensions of the lower replacement plate 22 in the X and Y direction insignificance ⁇ gig greater than that of Workpiece 6 are.
  • the workpiece 6 is placed on the lower replacement plate 22 and brought into abutment with the first stop surfaces 11, whereby an alignment of the workpiece 6 is accompanied ⁇ goes.
  • the clamping elements 16 are moved in the direction of the workpiece 6 until they press the workpiece 6 firmly against the first stop surfaces 11 and fix it accordingly.
  • an upper replacement plate 23 which is made here of unfoamed Polysty ⁇ rol, placed on the workpiece 6, wherein the dimensions of the upper exchange plate 23 in the X and Y direction substantially correspond to those of the lower replacement plate 22 and the thickness is substantially less than that of the lower replacement plate 22.
  • the pressure plate 20 is lowered and pressed onto the upper Aus ⁇ exchange plate 23 until the entire sandwich assembly, which is formed from the lower exchange plate 22, the workpiece 6 and the upper exchange plate 23, with a terme ⁇ certain pressure between the Support surfaces 10 and the pressure plate 20 is stretched.
  • FIGS. 3 and 4 show, by way of example, the workpiece 6 after a first parting cut 24 has been made and after a second parting cut 25 has been made, which are carried out in order to cut a region 26 out of the workpiece 6.
  • the workpiece 6 shown in Figure 3 is already provided with the first parting cut 24.
  • both the lower Aus ⁇ exchange plate 22 and the upper exchange plate 23 are preferably rotated or replaced by similar other replacement plates 22, 23. In this way, it is prevented that the cut-out region 26 of the sandwich construction can fall into the jet-catching basin 4 after completion of the second partial-separation cut 25. Furthermore, the machining accuracy is increased, since the workpiece 6 is clamped during separation and remains po ⁇ sitioniert.
  • the above-described embodiment of the workpiece holder 5 ensures, despite the replacement of the replacement plates 22, 23, the reproducible positioning of the workpiece 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wasserstrahlschneidverfahren, bei dem ein Werkstück (6) auf einer Wasserstrahlschneidmaschine (1) unter Verwendung eines Wasserstrahls (3), der abrasive Partikel enthalten kann, geschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zu schneidende Werkstück (6) während der Schneidbearbeitung an zumindest zwei Aufnahmeflächen (10) aufgenommen ist, die an gegenüberliegenden Seiten einer einen vorbestimmten Schneidbearbeitungsbereich definierende Durchgangsöffnung (9) angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Werkstückaufnahme (5) für eine Wasserstrahlschneidmaschine (1) sowie eine Wasserstrahlschneidmaschine (1) mit einer solchen Werkstückaufnahme (5).

Description

Wasserstrahlschneidverfahren, Wasserstrahlschneidmaschine und
Werkstückaufnahme
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserstrahlschneid¬ verfahren, bei dem ein Werkstück auf einer Wasserstrahlschneidmaschine unter Verwendung eines Wasserstrahls, der wahlweise abrasive Partikel enthalten kann, geschnitten wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Werkstückaufnahme für eine Wasserstrahlschneidmaschine sowie eine Wasserstrahl¬ schneidmaschine mit einer solchen Werkstückaufnahme.
Beim Wasserstrahlschneiden handelt es sich um ein Trennverfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide, bei dem das Werkstück unter Verwendung eines gebündelten Wasserstrahls geringen Durchmessers mit Drücken von bis zu 6000 bar und Austrittsgeschwindigkeiten von bis zu 1000 m/s geschnitten wird. Zur Erhöhung der Schneidleistung können dem Wasserstrahl abrasive Partikel beigemischt werden, um auch härtere Materialien trennen zu können. Ein wesentlicher Vorteil des
Wasserstrahlschneidens besteht darin, dass sich das Werkstück während der Bearbeitung kaum erwärmt, weshalb
Gefügeänderungen des Werkstückmaterials nicht auftreten. Wasserstrahlschneidmaschinen weisen neben der den Wasserstrahl formenden Düse normalerweise ein mit Wasser gefülltes Strahlfangbecken auf, auf dem als Werkstückaufnahme meist ei¬ ne gitterrostartig ausgebildete Abdeckung angeordnet ist. Zur Positionierung und/oder Fixierung des Werkstückes an der Ab- deckung können Anschläge oder Spanneinrichtungen vorgesehen sein, die meist direkt an der Abdeckung befestigt werden.
Ein wesentlicher Nachteil bekannter Wasserstrahlschneidverfahren, die auf herkömmlichen Wasserstrahlschneidmaschinen durchgeführt werden, besteht darin, dass der das Werkstück durchtrennende Wasserstrahl auch in die gitterartig ausgebil¬ dete Abdeckung schneidet, weshalb diese in regelmäßigen Zeit¬ abständen ausgetauscht werden muss, was mit einem entspre- chenden Aufwand und hohen Kosten einhergeht. Dieser Nachteil kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn im Rahmen einer Serienfertigung die Düse auf immer gleichen Verfahrwegen bewegt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es beim Auf- treffen des Wasserstrahls auf die Abdeckung zu Rückstrahlef¬ fekten kommt, wodurch die auf der Abdeckung aufliegende Oberfläche des Werkstückes beschädigt werden kann. Beim Schnei¬ den faserverstärkter Werkstoffe kommt des Weiteren der Nachteil zum Tragen, dass diese beim Auftreffen des Wasserstrahls zur Delamination neigen, was einen hohen Ausschussanteil zur Folge haben kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn die fa¬ serverstärkten Werkstoffe sehr filigrane Strukturen und eine geringe Fasereinbettungslänge aufweisen. Ferner wird es als nachteilig angesehen, dass sich klassische Wasserstrahl- schneidmaschinen mangels einer hinreichend reproduzierbaren Werkstückpositionierung nur bedingt in komplexe Fertigungsprozessketten einbinden lassen, insbesondere bei der Bearbeitung kleiner bereits vorhandener Werkstückgeometrien in Form gefräster Nuten oder dergleichen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wasserstrahlschneidverfahren, eine Werkstückaufnahme für eine Wasserstrahlschneidmaschine sowie eine Wasserstrahlschneidmaschine mit einer solchen Werkstückaufnahme zu schaffen, welche die zuvor beschriebenen Nachteile zumindest teilweise beheben.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Wasserstrahlschneidverfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das zu schneidende Werk¬ stück während der Schneidbearbeitung an zumindest zwei Aufnahmeflächen aufgenommen ist, die an gegenüberliegenden Seiten einer einen vorbestimmten Schneidbearbeitungsbereich definierende Durchgangsöffnung angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist das zu schneidende Werkstück somit nicht auf eine gitter¬ rostartig ausgebildete Abdeckung aufgelegt sondern an zumin¬ dest zwei einander gegenüberliegenden Aufnahmeflächen aufgenommen, zwischen denen der Schneidbearbeitungsbereich defi- niert ist. Entsprechend können die Auflageflächen während der Werkstückbearbeitung nicht beschädigt werden, soweit die Be¬ arbeitung innerhalb des vorbestimmten Schneidbearbeitungsbe¬ reiches durchgeführt wird.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wasserstrahlschneidverfahrens wird das Werkstück vor der Schneidbearbei¬ tung in einer vorbestimmten Position positioniert und in dieser Position gespannt, wobei die Positionierung des Werk- Stücks insbesondere bezogen auf ein Koordinatensystem der Wasserstrahlschneidmaschine erfolgt. Ein Positionieren und Spannen des Werkstückes hat den Vorteil, dass sich dieses während der Schneidbearbeitung nicht bewegen kann, wodurch eine hohe Präzision bei der Schneidbearbeitung erzielt wird. Die Positionierung des Werkstücks bezogen auf ein Koordina¬ tensystem der Wasserstrahlschneidmaschine ermöglicht eine re¬ produzierbare Anordnung des Werkstücks relativ zur Wasser¬ strahlschneidmaschine, weshalb eine Einbindung des Wasser¬ strahlschneidverfahrens in komplexe Fertigungsprozessketten problemlos möglich ist.
Vorteilhaft ist das zu schneidende Werkstück während der Schneidbearbeitung zumindest zwischen einer unteren Austauschplatte und einer oberen Austauschplatte unter Bildung einer Sandwichanordnung aufgenommen, wobei die Sandwichanordnung in Richtung der Auflageflächen gedrückt wird. Dabei liegt die untere Austauschplatte bevorzugt auf den Aufnahme¬ flächen auf. Bei einer solchen Sandwichanordnung wird das zu schneidende Werkstück beidseitig von den Austauschplatten be- deckt, wodurch allgemein Beschädigungen der Oberflächen des
Werkstücks verhindert werden, insbesondere eine Delamination . Entsprechend wird zum einen der Ausschuss verringert. Zum an¬ deren können auch Werkstücke, die bislang mittels Wasserstrahlschneiden nicht ohne weiteres bearbeitet werden konn- ten, problemlos geschnitten werden, wie insbesondere faserverstärkte Werkstoffe, um nur ein Beispiel zu nennen. Bevorzugt ist die untere Austauschplatte aus einem geschäum¬ ten Material hergestellt, insbesondere aus einem geschäumtem, geschlossenzelligen und hydrophoben Kunststoff. Entsprechend kann das Werkstück beim Klemmen der Sandwichanordnung nicht beschädigt werden.
Die obere Austauschplatte ist bevorzugt aus einem
ungeschäumten Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus Polystyrol oder PMMA , wodurch trotz der Abdeckung des Werk- Stückes sehr gute Bearbeitungsergebnisse erzielt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wasserstrahlschneidverfahrens wird zumindest die untere Austauschplatte vor der Schneidbearbeitung in einer vorbestimmten Position positioniert, insbesondere bezogen auf ein Koordinatensystem der Wasserstrahlschneidmaschine. Entsprechend lassen sich die untere Austauschplatte und das Werkstück problemlos relativ zueinander ausrichten. Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Wasserstrahlschneidverfahrens, bei der ein Teilbereich des Werkstückes ausgeschnitten wird, wird der Trennschnitt in zwei Teiltrennschnitte unterteilt, wobei nach der Durchführung des ersten Teiltrennschnittes und vor der Durchführung des zweiten Teil- trennschnittes zumindest die untere Austauschplatte, bevor¬ zugt jedoch sowohl die untere Austauschplatte als auch die obere Austauschplatte, gedreht oder durch eine gleichartige andere Austauschplatte ersetzt wird bzw. werden. Auf diese Weise wird zum einen verhindert, dass der ausgeschnittene Teilbereich des Werkstückes - ggf. zusammen mit dem ausge¬ schnittenen Teilbereich der Austauschplatten - durch die zwischen den Auflageflächen definierte Durchgangsöffnung
hindurchfallen kann. Zum anderen werden Fertigungsungenauig- keiten minimiert, die sonst häufig beim Durchtrennen des letzten verbliebenen Stegbereiches auftreten.
Vorteilhaft liegt ein Stützbügel während der Schneidbearbei¬ tung stützend an der Unterseite des Werkstücks oder an der Unterseite der Sandwichanordnung an. Dank eines solchen
Stützbügels wird die Stabilität des Werkstücks bzw. der Sand¬ wichanordnung während der Bearbeitung verbessert. Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorlie¬ gende Erfindung ferner eine Werkstückaufnahme für eine Was¬ serstrahlschneidmaschine, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Werkstückaufnahme zumindest zwei Aufnahmeflächen aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten einer einen vorbestimmten Schneidbearbeitungsbereich definierenden Durchgangsöffnung angeordnet sind. Die Vorteile, die mit der Verwendung solcher Aufnahmeflächen anstelle von gitterrostartig ausge¬ bildeten Abdeckungen einhergehen, wurden eingangs bereits er- läutert.
Bevorzugt ist wenigstens eine Spanneinheit vorgesehen, die in zumindest eine Spannstellung überführbar ist, in der sie ein in der Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück abwärts in Richtung der Aufnahmeflächen drückt. Eine solche Spanneinrichtung dient zum vertikalen Spannen des Werkstückes.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Spanneinheit eine rahmenartig ausgebildete Druckplatte auf, die zumindest in der Spannstellung oberhalb eines zu spannenden Werkstücks angeordnet ist. Mit einer solchen rah¬ menartig ausgebildeten Druckplatte kann ein gleichmäßiger Flächendruck auf das Werkstück ausgeübt werden, was der Bearbeitungsgenauigkeit sehr zuträglich ist.
Vorteilhaft sind erste Anschläge vorgesehen, die zur Positio¬ nierung eines in der Werkstückaufnahme aufgenommenen Werkstücks innerhalb einer horizontalen Ebene ausgelegt sind. Dank solcher Anschläge kann eine reproduzierbare Positionie- rung des Werkstücks innerhalb der Werkstückaufnahme gewähr¬ leistet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Werkstück während der Bearbeitung umgespannt werden muss und/oder im Rahmen einer Serienfertigung. Vorteilhaft definieren die ersten Anschläge zumindest zwei Anschlagflächen, die in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind, insbesondere in einem Winkel von 90°. Dank solcher Anschlagflächen wird ein sehr einfacher Aufbau erzielt.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der vorbestimmte Winkel veränderbar. Entsprechend lässt sich die Position der Anschlagflächen variabel an unterschiedlich geformte Werkstücke anpassen.
Bevorzugt ist eine Spanneinrichtung vorgesehen, die dazu aus¬ gelegt ist, ein in der Werkstückaufnahme aufgenommenes Werk- stück gegen die ersten Anschläge zu drücken. Auf diese Weise wird eine Fixierung des Werkstücks innerhalb der horizontalen Ebene erzielt.
Vorteilhaft weist die Spanneinrichtung zumindest zwei Spann- elemente auf, die in zueinander verschiedenen Richtungen vor- und zurück bewegbar sind, insbesondere in zueinander senkrechten Richtungen, wodurch ein einfacher Aufbau erzielt wird . Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind zwischen den Aufnahmeflächen und den ersten Anschlägen zweite Anschläge vorgesehen, die versetzt zu den ersten Anschlägen angeordnet sind. Derartige zweite Anschläge dienen zur Posi¬ tionierung einer unteren Austauschplatte, wenn eine solche verwendet wird.
Bevorzugt definieren die zweiten Anschläge zumindest zwei An¬ schlagflächen, die in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind, insbesondere in einem Winkel von 90°, und die sich insbesondere parallel zu Anschlagflächen der ersten Anschläge erstrecken, wobei die ersten Anschlagflächen bevorzugt einwärts über die zweiten Anschlagflächen in Richtung der Durchgangsöffnung vorstehen. Somit wird ein einfacher Aufbau erzielt.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein sich zumindest teilweise unterhalb der Auflageflächen erstre¬ ckender Stützbügel vorgesehen, der ein freies Ende aufweist, das auf einem gemeinsamen Niveau mit den Auflageflächen angeordnet ist. Die Vorteile eines solchen Stützbügels wurden zu¬ vor bereits erläutert.
Vorteilhaft weist der Stützbügel einen U-förmigen Abschnitt auf, wobei einander gegenüberliegende Schenkel des U-förmigen Abschnitts, von denen einer das freie Ende definiert, bevor¬ zugt eine Länge von mindestens 50 cm aufweisen. Der U-förmige Abschnitt ist dahingehend von Vorteil, dass Bereiche des
Stützbügels, die von dem freien Ende in der horizontalen Ebene beabstandet angeordnet sind, während der Bearbeitung eines Werkstückes nicht von dem Wasserstrahl erfasst werden können. Die bevorzugte Länge der Schenkel von mindestens 50 cm stellt sicher, dass der bogenförmige Bereich des U-förmigen Abschnitts während der Bearbeitung eines Werkstücks in einer Wasserstrahlschneidmaschine weit genug in das Strahlfangbe¬ cken eintaucht und entsprechend vor Beschädigungen geschützt ist .
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorlie¬ gende Erfindung ferner eine Wasserstrahlschneidmaschine mit einer erfindungsgemäßen Werkstückaufnahme. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer¬ den anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Wasserstrahlschneidmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht ei¬ nes Teilbereiches einer Wasserstrahlschneidma¬ schine gemäß einer Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung, wobei ein Strahlfangbecken der Wasserstrahlschneidmaschine zur besseren Darstellung durchsichtig dargestellt ist;
Figur 2 eine schematische perspektivische Teilansicht einer Werkstückaufnahme der in Figur 1 darge¬ stellten Wasserstrahlschneidmaschine ;
Figur 3 eine perspektivische Teilansicht der in Figur
2 dargestellten Werkstückaufnahme, in der eine untere Austauschplatte und ein Werkstück ge¬ halten sind; und
Figur 4 eine schematische perspektivische Teilansicht der in Figur 3 dargestellten Anordnung in einem Zustand, in dem das Werkstück bearbeitet wurde .
Die Figuren zeigen einen Teilbereich einer Wasserstrahl- schneidmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beziehungsweise Komponenten derselben. Die Wasserstrahlschneidmaschine 1 umfasst eine an eine nicht näher dargestellte Hochdruckpumpe angeschlossene Düse 2, die dazu dient, einen von der Hochdruckpumpe generierten Wasserstrahl 3 zu formen. Ferner umfasst die Wasserstrahlschneidmaschine einen Strahlvernichter, vorliegend in Form eines quaderförmigen und mit Wasser gefüllten Strahlfangbeckens 4. Oberhalb des Strahlfangbeckens 4 ist eine Werkstückaufnahme 5 vorgese¬ hen, die derart ausgelegt ist, dass an ihr ein zu bearbeiten- des Werkstück 6 bezogen auf ein maschineneigenes Koordinatensystem 7, das durch X-, Y- und Z-Achse definiert ist, positi¬ oniert und fixiert werden kann.
Die Werkstückaufnahme 5 umfasst eine rahmenartig ausgebildete Basisplatte 8 mit einer rechteckigen Durchgangsöffnung 9, die einen vorbestimmten Schneidbearbeitungsbereich zum Bearbeiten eines in der Werkstückaufnahme 5 aufgenommenen Werkstücks 6 definiert. An der Oberseite der Basisplatte sind seitlich der Durchgangsöffnung 9 vier Auflageflächen 10 ausgebildet, die sich vorliegend paarweise einander gegenüberliegen und direkt an die Durchgangsöffnung 9 anschließen. Zur Positionierung eines Werkstücks 6 sind erste Anschlagmittel vorgesehen, die vorliegend zwei erste Anschlagflächen 11 definieren, die auf einem gemeinsamen Niveau angeordnet sind und innerhalb der X- Y-Ebene einen Winkel von 90° definieren. Zwischen der Basisplatte 8 und den ersten Anschlagmitteln sind ferner zweite Anschlagmittel vorgesehen, die vorliegend zwei zweite An- schlagflächen 12 definieren, die sich parallel zu den ersten Anschlagflächen 11 erstrecken und innerhalb der X-Y-Ebene ebenfalls einen Winkel von 90° einschließen. Sowohl die ersten Anschlagflächen 11 als auch die zweiten Anschlagflächen 12 sind bei dieser Ausführungsform an einem einzelnen L- förmigen Körper 13 ausgebildet, wobei die aneinander grenzenden Bereiche der ersten Anschlagflächen 11 ebenso wie die der zweiten Anschlagflächen 12 durch eine sich in Z-Richtung durch den Körper 13 erstreckende, im Querschnitt im Wesentli¬ chen kreisbogenförmige Nut 14 voneinander getrennt sind. Fer- ner umfasst die Werkstückaufnahme 5 eine vorliegend an der Oberseite der Basisplatte 8 angeordnete Spanneinrichtung 15 mit zwei Spannelementen 5, die auf gleicher Höhe wie die ers¬ ten Anschlagflächen 11 und auf diesen gegenüberliegenden Seiten der Durchgangsöffnung 9 angeordnet sind, wobei eines der Spannelemente 16 in X-Richtung und das andere der Spannele¬ mente 16 in Y-Richtung vor und zurück bewegt werden kann, wie es durch Pfeile angedeutet ist. An der Unterseite der Basis¬ platte 8 ist ein U-förmig ausgebildeter Stützbügel schwenkbar um eine Z-Achse gehalten, dessen freies Ende 18 in die Durch- gangsöffnung 9 greift und in Z-Richtung bündig mit der Oberseite der Basisplatte 8 abschließt. Die einander gegenüber¬ liegenden Schenkel des U-förmigen Abschnitts des Stützbügels 17 weisen vorliegend eine Länge von mindestens 50 cm auf. Oberhalb der Basisplatte 8 und der an dieser gehaltenen Komponenten ist eine Spanneinheit 19 vorgesehen, die in zumindest eine Spannstellung überführbar ist, in der sie ein in der Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück 6 abwärts in Richtung der Aufnahmeflächen 10 drückt. Die Spanneinheit 19, die ebenfalls einen Teil der Werkstückaufnahme 5 bildet, weist eine rahmenartig ausgebildete Druckplatte 20 auf, die sich innerhalb einer X-Y-Ebene erstreckt und durch nicht nä- her dargestellte Druckelemente in Z-Richtung auf- und abwärts bewegbar ist, wie es durch die Pfeile 21 angedeutet ist.
Zum Anordnen eines Werkstückes 6 in der Werkstückaufnahmeeinrichtung 5 wird in einem ersten Schritt eine untere Aus- tauschplatte 22 auf die Auflageflächen 10 aufgelegt und mit den zweiten Anschlagflächen 12 in Anlage gebracht, wodurch eine definierte Positionierung der unteren Austauschplatte 22 bewirkt wird. Die untere Austauschplatte 22 ist vorliegend quaderförmig und aus einem Hartschaum ausgebildet, wobei die Dicke der unteren Austauschplatte 22 wesentlich dicker als diejenige des Werkstückes 6 gewählt ist und die Abmessungen der unteren Austauschplatte 22 in X- und Y-Richtung geringfü¬ gig größer als die des Werkstückes 6 sind. In einem weiteren Schritt wird auf der unteren Austauschplatte 22 das Werkstück 6 aufgelegt und mit den ersten Anschlagflächen 11 in Anlage gebracht, womit eine Ausrichtung des Werkstückes 6 einher¬ geht. Daraufhin werden die Spannelemente 16 in Richtung des Werkstückes 6 bewegt, bis diese das Werkstück 6 fest gegen die ersten Anschlagflächen 11 drücken und es entsprechend fi- xieren. In einem sich anschließenden Schritt wird eine obere Austauschplatte 23, die vorliegend aus ungeschäumtem Polysty¬ rol hergestellt ist, auf das Werkstück 6 aufgelegt, wobei die Abmessungen der oberen Austauschplatte 23 in X- und Y- Richtung im Wesentlichen denen der unteren Austauschplatte 22 entsprechen und die Dicke wesentlich geringer als diejenige der unteren Austauschplatte 22 ist. In einem weiteren Schritt wird die Druckplatte 20 abgesenkt und auf die obere Aus¬ tauschplatte 23 gedrückt, bis die gesamte Sandwichanordnung, die aus der unteren Austauschplatte 22, dem Werkstück 6 und der oberen Austauschplatte 23 gebildet wird, mit einem vorbe¬ stimmten Druck zwischen den Auflageflächen 10 und der Druckplatte 20 gespannt ist. Daraufhin wird der Stützbügel 17 un¬ ter der unteren Austauschplatte 22 positioniert, insbesondere an einer Position, an der nicht geschnitten werden soll. Nunmehr kann die Bearbeitung des Werkstückes erfolgen, wobei der aus der Düse 2 austretende Wasserstrahl 3, dem wahlweise abrasive Partikel beigemengt sein können, die gesamte Sand- wichanordnung durchschneidet und dann im Strahlfangbecken 4 aufgefangen wird. Die Figuren 3 und 4 zeigen beispielhaft das Werkstück 6 nach der Durchführung eines ersten Teiltrennschnittes 24 und nach der Durchführung eines zweiten Teiltrennschnittes 25, die ausgeführt werden, um einen Bereich 26 aus dem Werkstück 6 auszuschneiden. Das in Figur 3 dargestellte Werkstück 6 ist bereits mit dem ersten Teiltrennschnitt 24 versehen. Nach der Durchführung dieses ersten Teiltrennschnittes 24 und vor der Durchführung des zweiten Teiltrennschnittes 25 wird zumindest die untere Austausch- platte 22 gedreht oder durch eine gleichartige Austauschplat¬ te 22 ersetzt. Bevorzugt werden jedoch sowohl die untere Aus¬ tauschplatte 22 als auch die obere Austauschplatte 23 gedreht oder durch gleichartige andere Austauschplatten 22, 23 ersetzt . Auf diese Weise wird verhindert, dass der ausge- schnittene Bereich 26 der Sandwichkonstruktion nach Fertigstellung des zweiten Teiltrennschnittes 25 in das Strahlfangbecken 4 fallen kann. Ferner wird die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht, da das Werkstück 6 beim Abtrennen eingespannt und po¬ sitioniert bleibt. Die zuvor beschriebene Ausbildung der Werkstückaufnahme 5 gewährleistet trotz des Austausches der Austauschplatten 22, 23 die reproduzierbare Positionierung des Werkstückes 6.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Dies gilt insbesondere in Bezug auf die konkrete Ausgestaltung und Anzahl der Auflageflächen 10, der Anschlagflächen 11 und 12, der Spannelemente 16 und der Spanneinheit 19. So können beispielsweise die Winkel, welche die Auflage¬ flächen 10 ebenso wie die Auflageflächen 11 einschließen, von verschieden oder variabel einstellbar sein. Auch müssen Anschlagflächen 10 und 11 nicht an einem einzelnen Körper ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Wasserstrahlschneidverfahren,
bei dem ein Werkstück (6) auf einer Wasserstrahlschneidma¬ schine (1) unter Verwendung eines Wasserstrahls (3), der abrasive Partikel enthalten kann, geschnitten wird, dadurch gekennzeichnet, dass
das zu schneidende Werkstück (6) während der Schneidbear- beitung an zumindest zwei Aufnahmeflächen (10) aufgenommen ist, die an gegenüberliegenden Seiten einer einen vorbestimmten Schneidbearbeitungsbereich definierende Durchgangsöffnung (9) angeordnet sind.
2. Wasserstrahlschneidverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkstück (6) vor der Schneidbearbeitung in einer vorbestimmten Position positioniert und in dieser Position ge- spannt wird,
wobei die Positionierung des Werkstücks (6) insbesondere bezogen auf ein Koordinatensystem (7) der Wasserstrahlschneidmaschine (1) erfolgt.
3. Wasserstrahlschneidverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das zu schneidende Werkstück (6) während der Schneidbear¬ beitung zumindest zwischen einer unteren Austauschplatte (22) und einer oberen Austauschplatte (23) unter Bildung einer Sandwichanordnung aufgenommen ist, und dass die Sandwichanordnung in Richtung der Auflageflächen (10) gedrückt wird,
wobei die untere Austauschplatte (22) bevorzugt auf den Aufnahmeflächen (10) aufliegt.
4. Wasserstrahlschneidverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Austauschplatte (22) aus einem geschäumten Material hergestellt ist, insbesondere aus geschäumtem Kunststoff.
5. Wasserstrahlschneidverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die obere Austauschplatte (23) aus einem ungeschäumten Kunststoff hergestellt ist.
6. Wasserstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest die untere Austauschplatte (22) vor der Schneid¬ bearbeitung in einer vorbestimmten Position positioniert wird, insbesondere bezogen auf ein Koordinatensystem (7) der Wasserstrahlschneidmaschine (1).
7. Wasserstrahlschneidverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Teilbereich des Werkstückes (6) ausgeschnitten wird, wobei der Trennschnitt in zwei Teiltrennschnitte (24, 25) unterteilt wird, und nach der Durchführung des ersten Teil¬ trennschnittes (24) und vor der Durchführung des zweiten Teiltrennschnittes (25) zumindest die untere Austauschplat¬ te (22),
bevorzugt jedoch sowohl die untere Austauschplatte (22) als auch die obere Austauschplatte (23) , gedreht oder durch ei¬ ne gleichartige andere Austauschplatte ersetzt wird bzw. werden .
8. Wasserstrahlschneidverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Stützbügel (17) während der Schneidbearbeitung stützend an der Unterseite des Werkstücks (6) oder an der Unterseite der Sandwichanordnung anliegt.
9. Werkstückaufnahme (5) für eine Wasserstrahlschneidma- schine ( 1 ) ,
insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Werkstückaufnahme (5) zumindest zwei Aufnahmeflächen (10) aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten einer einen vorbestimmten Schneidbearbeitungsbereich definierenden Durchgangsöffnung (9) angeordnet sind.
10. Werkstückaufnahme (5) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Spanneinheit (19) vorgesehen ist, die in zumindest eine Spannstellung überführbar ist, in der sie ein in der Werkstückaufnahme (5) aufgenommenes Werkstück (6) abwärts in Richtung der Aufnahmeflächen (10) drückt, wobei die Spanneinheit (19) bevorzugt eine rahmenartig aus¬ gebildete Druckplatte (20) aufweist, die zumindest in der Spannstellung oberhalb eines zu spannenden Werkstücks (6) angeordnet ist.
11. Werkstückaufnahme (5) nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
erste Anschläge vorgesehen sind, die zur Positionierung ei- nes in der Werkstückaufnahme (5) aufgenommenen Werkstücks
(5) innerhalb einer horizontalen Ebene (X-Y-Ebene) ausge¬ legt sind,
wobei die ersten Anschläge bevorzugt zumindest zwei An¬ schlagflächen (11) definieren, die in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind, insbesondere in einem
Winkel von 90°,
wobei der vorbestimmte Winkel insbesondere veränderbar ist.
12. Werkstückaufnahme (5) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Spanneinrichtung (15) vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, ein in der Werkstückaufnahme (5) aufgenommenes Werkstück (6) gegen die ersten Anschläge zu drücken, wobei die Spanneinrichtung (15) bevorzugt zumindest zwei
Spannelemente (16) aufweist, die in zueinander verschiede¬ nen Richtungen vor- und zurück bewegbar sind,
insbesondere in zueinander senkrechten Richtungen.
13. Werkstückaufnahme (5) nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den Aufnahmeflächen (10) und den ersten Anschlägen zweite Anschläge vorgesehen sind, die versetzt zu den ers- ten Anschlägen angeordnet sind,
wobei die zweiten Anschläge bevorzugt zumindest zwei An¬ schlagflächen (12) definieren, die in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind,
insbesondere in einem Winkel von 90°, und die sich insbe- sondere parallel zu Anschlagflächen (11) der ersten An¬ schläge erstrecken, wobei die ersten Anschlagflächen (11) bevorzugt einwärts über die zweiten Anschlagflächen (12) in Richtung der Durchgangsöffnung (9) vorstehen.
14. Werkstückaufnahme (5) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
ein sich zumindest teilweise unterhalb der Auflageflächen
(10) erstreckender Stützbügel (17) vorgesehen ist, der ein freies Ende (18) aufweist, das auf einem gemeinsamen Niveau mit den Auflageflächen (10) angeordnet ist,
wobei der Stützbügel (17) bevorzugt einen U-förmigen Ab- schnitt aufweist, wobei einander gegenüberliegende Schenkel des U-förmigen Abschnitts, von denen einer das freie Ende (18) definiert, bevorzugt eine Länge von mindestens 50 cm aufweisen .
15. Wasserstrahlschneidmaschine (1) mit einer Werkstückauf¬ nahme (5) nach einem der Ansprüche 9 bis 14.
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