DE2625636A1

DE2625636A1 - Verfahren zum spanlosen schneiden fester werkstoffe

Info

Publication number: DE2625636A1
Application number: DE19762625636
Authority: DE
Inventors: Alfred Fraas
Original assignee: FRAAS ALFRED HOLZ ING GRAD
Current assignee: FRAAS ALFRED HOLZ ING GRAD
Priority date: 1976-06-08
Filing date: 1976-06-08
Publication date: 1977-12-22

Description

Verfahren zum spanlosen Schneiden fester TWerkstoffe
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem es möglich ist, feste Werkstoffe, wie Holz, Dunststoffe usw. spanlos zu Schneiden.
Bisher werden solche Werkstoffe mit Kreis-, Bana-, Kettensagen, Gatter usw. geschnitten. Sie haben den Nachteil, uaß beim Schnitt ein gewisser Spananteil anfällt, der abtransportiert werden muß und die Materialausnutzung schralert, was erhebliche Kosten verursacht. Außerdem sind solche tÇaschinen mit einer erheblichen Lärmbelästigung verbunden. Die ualität des Schnittes ist wesentlich besser gegenüber herkömmlichen Methoden. Die Erfindung bietet neue Einsatzmöglichkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feste Werkstoffe spanlos, ohne Lärmbelästigung, mit hoher Schnittqualität, in wahlloser Richtung zu schneiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß der Schnitt mittels eines langgestreckten Schneidelementes, im Ultraschallbereich angeregt, und unter Aufrechterhaltung der Schwingungen in den zu schneidenden Werkstoff geführt wird, vollführt wird. Das Schneidelement wird in Langsrichtung einer starken mechanischen Spannung unterworfen.
Das Schneidelement wird nun in folgenden verschiedene Weisen zu Schwingungen angeregt: a; Das Schneidelement wird annähernd in Richtung (z)7 oder in einem Winkel zu der Längsachse des Schneidelementes zu Schwingungen angeregt.
b; Das Schneidelement wird gleichzeitig zu Schwingungen in mindestens zwei Richtungen angeregt, wobei die erste Schwingungsrichtung (w) annähernd senkrecht zur Längsachse des Schneidelementes liegt und die zweite Schwingungsrichtung (z) schrag unter einem Winkel (77 zur ersten verläuft.
c; Das Schneidelement wiru in mindestens zwei richtungen angeregt, wobei die erste Schwingungsrichtung (x) annähernd senkrecht zur Längsachse des Schneidelementes liegt, und die zweite Schwingungsrichtung (y) annähernd senkrecht zur Längsachse es Schneidelementes und in einem Winkel (ß) zur ersten verlauft.
d; Die resultierende Schwingungsrichtung aus "c" liest annahernd senkrecht zur Längsachse des tchneidelementes und die Schwingungsebene dieser resultierenden Schwingung wird fortlaufend um die Längsachse gedreht. Das kann durch ein Drehfeld erreicht werden.
e; Die Beschaffenheit des hc hneidelementes Jnd/oder der Frequenz und/oder einer entsprechenden chwingungsanregung am anderen Ende des Schneidelementes bewirkt eine langsam laufende stehende Welle.
f; Die Frequenzen der aplizierten Schwingungen werden an die Dichte, bzw. Molekülschwingungsfrequenz, bzw.
andere stoffspezifische Eigenschaften des zu schneidenden Werkstoffes angepaßt.
g; Um eine größere Gesammtamplitide des schwingenden Schneidelementes zu erreichen, wird eine in ähnlicher Weise arbeitende Trägerfrequenz überlagert.
h; Die bisher erwähnten Verfahren können miteinander kombiniert werden.
i; Das Schneidelement bildet ein glatter Draht, ein Band oder eine feine Klinge aus hochfestem Metall, oder hochfeste Kohlenstoff-, bzw. Eunststoffasern.
k; Die Erregung der Schwingunben wird mittels Eiezo-Keramik, Elektrodynamik, Elektromagnetik oder Dielektrik durchgeführt.
Die in dem Schneidelement enthaltene Schwingungsenergie ermöglicht es, die Energie zur Trennung des Nerkstoffes bereitzustellen.
Betrachtet man den Vorgang theoretisch für eine langere Zeit, einen Bruchteil einer Sekunde, so beanspruchen die Rewebungen der einzelnen Zasseteilchen des Schneidelementes einen bestimmten Raum, der rund zylindrisch, eliptisch zylindrisch oder quaderisch geformt erscheint. Durch die hohe kinetische Energie der einzelnen Masseteilchen bei den einzelnen Ausschlägen werden Werkstoffteilchen angestoßen. Dieser Impuls verdrängt die Werkstoffteilchen aus dem von dem schwingenden Schneidelement beanspruchten Raum.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum spanlosen schneiden fester ''erkstoffe ttels eines langgestreckten Schneidelementes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schneidelement zu Schwingungen im Ultraschallbereich angeregt und unter Aufrechterhaltung der Schwingangen in den zu schneidenden Werkstoff geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, u a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Schneidelement vor der Anregung zum Schwingen einer starken mechanischen spannung in Langsrichtung unterworfen wird, die während des Schneidvorganges aufrechterhalten bleibt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, ci a C1 ci r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das schneidelement annahernd in Richtung oder in einem Winkel zu der Langsachse des Schneidelementes zu chwingungen angeregt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schneidelement gleichzeitig zu Schwingungen in mindestens zwei Richtungen angeregt wird, wobei die erste Schwingungsrichtung annahernd senkrecht zur Längsachse des chneidelementes liegt und die zweite Schwingungsrichtung schrag zur ersten verläuft.
5. Verfahren nach den Ansprtichen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Achneidelement gleichzeitig zu Schwingungen in mindestens zwei Richtungen angeregt wird, wobei die erste Schwingungsrichtung annahernd senkrecht zur Längsachse des Schneidelementes liegt und die zweite Schwingungsrichtung annähernd senkrecht zur Längsachse des Schneidelementes und in einem Winkel zur ersten verlauft.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schwingungsebene der resultierenuen Schwingung fortlaufend um die Langsachse gedreht wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis C, a a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schneidelement auf eine bestimmte Art und weise in Schwingung versetzt wird, sodaß eine langsam laufende stehende Welle entsteht.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dak die Frequenzen der aplizierten Schwingungen an die Dichte, bzw. Molekülschwingungsfrequenz, bzw. anuere stoffspezifische Eigenschaften des zu schneidenuen Werkstoffes angepaßt werden.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß den Schwingungen des Schneidelementes eine in ähnlicher Weise arbeitende Trägerfrequenz überlagert wird.
10.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die erwähnten Verfahren miteinander kombiniert werden.
11.Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 10, d a dur c h g e k e n n z e i c hn e t , daß das Schneidelement von einem glatten Draht, einem Band oder einer feinen Klinge aus hochfestem Metall gebildet ist, das beiderseits des Ochneidbereichs unter Zugbelastung gelagert und von wenigstens einem Schwingungserreger beaufschlagt ist.
12.Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Schneidelement aus hochfesten Sohlenstoff- oder Kunststoffasern gebildet ist.
13.Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß piezo-elektrische Keramik-Schwingungerreger am Schneidelement sind.
14.Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d ci r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß elektrodynamische Schwingungerreger am Schneidelement sind
15. Vorrichtung nach Anspruch 11. d a ci j r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß elektromagnetische Schwingungerreger am Schneidelement sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß dielektrische Schwingungerreger am Schneidelement sind.
17. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schwingungerregung auf piezo-elektrischen oder/und elektrodynamischen oder/und elektromagnetischen oder/und dielektrischem Wege erfolgt.