DE102007009641B4 - Device for guiding a milling tool and its use - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Führung eines Fräswerkzeugs zum Bearbeiten einer gekrümmten Oberfläche (92) eines Werkstücks (90), umfassend einen an der Oberfläche (92) des Werkstücks arretierbaren Rahmen (12) und einen in einem von dem Rahmen (12) umgrenzten Bereich relativ zum Rahmen (12) bewegbaren Werkzeughalter (16) für das Fräswerkzeug,
wobei eine in einer ersten Richtung (x) langgestreckte erste Führungsschienenanordnung (18-1, 18-2) zur Bewegbarkeit des Werkzeughalters (16) in der ersten Richtung (x) vorgesehen ist,
wobei der Rahmen (12) eine in einer quer zur ersten Richtung (x) verlaufenden zweiten Richtung (y) langgestreckte zweite Führungsschienenanordnung (12-1, 12-2) zur Bewegbarkeit der ersten Führungsschienenanordnung (18-1, 18-2) in der zweiten Richtung (y) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsschienenanordnung (18-1, 18-2) als solche und/oder die zweite Führungsschienenanordnung (12-1, 12-2) als solche einen an die Krümmung der zu bearbeitenden Oberfläche (92) angepasst gekrümmten Führungsbahnverlauf besitzt.Device for guiding a milling tool for machining a curved surface (92) of a workpiece (90) comprising a frame (12) which can be locked on the surface (92) of the workpiece and a region bounded by the frame (12) relative to the frame ( 12) movable tool holder (16) for the milling tool,
wherein a first guide rail assembly (18-1, 18-2) elongated in a first direction (x) is provided for movability of the tool holder (16) in the first direction (x),
wherein the frame (12) comprises a second guide rail assembly (12-1, 12-2) elongated in a second direction (y) transverse to the first direction (x) for movability of the first guide rail assembly (18-1, 18-2) in the second direction (y) comprises
characterized in that the first guide rail arrangement (18-1, 18-2) as such and / or the second guide rail arrangement (12-1, 12-2) as such has a curved course of curvature adapted to the curvature of the surface (92) to be machined ,
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung eines Fräswerkzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie die Verwendung einer derartigen Vorrichtung gemäß Anspruch 8.The invention relates to a device for guiding a milling tool according to the preamble of
Eine derartige Werkzeugführung ist beispielsweise aus der
Auch aus der
Die bekannte Werkzeugführung ist vergleichsweise kompliziert und sperrig aufgebaut. Der an der Bauteiloberfläche arretierbare Rahmen der Werkzeugführung besteht aus mehreren jeweils zweischenkligen Gelenkarmen (z. B. ”Dreibein”), deren Positionen und Gelenkstellungen zunächst sorgfältig einzustellen und zu fixieren sind, damit ein im Zentrum der Vorrichtung an inneren Gelenkschenkeln des Rahmens angelenktes Lagergehäuse ordnungsgemäß orientiert und positioniert wird. Der eigentliche Werkzeughalter für das Fräswerkzeug ist über eine einstellbare Schwenkhebelanordnung mit dem Lagergehäuse verbunden. Nach einer einmal vorgenommenen Einstellung der Werkzeugführung kann der Werkzeughalter mit dem Fräswerkzeug nur entlang einer Kreisbahn um das zentral angeordnete Lagergehäuse herum geführt werden.The known tool guide is relatively complicated and bulky. The frame of the tool guide, which can be locked on the component surface, consists of a plurality of respectively two-limbed articulated arms (eg "tripods") whose positions and joint positions must first be carefully adjusted and fixed so that a bearing housing hinged to inner joint legs of the frame in the center of the device properly oriented and positioned. The actual tool holder for the milling tool is connected via an adjustable pivot lever assembly with the bearing housing. After a once made adjustment of the tool guide, the tool holder can be performed with the milling tool only along a circular path around the centrally arranged bearing housing around.
Das Ergebnis der bekannten Reparatur ist nicht in allen Anwendungsfällen zufriedenstellend. Außerdem erfordert die Bedienung der Werkzeugführung eine gewisse Erfahrung, um ein möglichst gut definiertes Schäftungsverhältnis (Verhältnis zwischen Radius der Konusfläche und Tiefe der Konusfläche bzw. Bauteildicke) zu erzielen. Ungenauigkeiten der Schäftungsform hätten zur Folge, dass ein ”anpassungsfähiges” Reparaturmaterial erforderlich ist, beispielsweise ein nach der Einbringung in die Schäftung noch in einem separaten Arbeitsschritt formanzupassender und auszuhärtender Reparaturflicken.The result of the known repair is not satisfactory in all applications. In addition, the operation of the tool guide requires some experience in order to achieve a well-defined relationship as possible (ratio between the radius of the conical surface and the depth of the conical surface or component thickness). Inaccuracies of the Schäftungsform would have the consequence that an "adaptable" repair material is required, for example, after the introduction into the Schaftung still in a separate step forma-fitting and curing repair patches.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach und kompakt aufgebaute Werkzeugführung der eingangs genannten Art bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide a simple and compact constructed tool guide of the type mentioned.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Führung eines Fräswerkzeugs nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a device for guiding a milling tool according to
Für die Erfindung ist wesentlich, dass eine in einer ersten Richtung langgestreckte erste Führungsschienenanordnung zur Bewegbarkeit des Werkzeughalters in der ersten Richtung vorgesehen ist, dass der Rahmen eine in einer quer zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung langgestreckte zweite Führungsschienenanordnung zur Bewegbarkeit der ersten Führungsschienenanordnung in der zweiten Richtung umfasst, und dass die erste Führungsschienenanordnung und/oder die zweite Führungsschienenanordnung einen an die Krümmung der zu bearbeitenden Oberfläche angepasst gekrümmten Führungsbahnverlauf besitzt.It is essential for the invention that a first guide rail arrangement elongated in a first direction is provided for movability of the tool holder in the first direction, that the frame comprises a second guide rail arrangement elongated in a second direction transverse to the first direction for movability of the first guide rail arrangement in the second Direction includes, and that the first guide rail assembly and / or the second guide rail assembly has a curvature adapted to the curvature of the surface to be processed curved guideway course.
Anders als bei der oben beschriebenen bekannten Werkzeugführung können mit der erfindungsgemäßen Werkzeugführung in einfacher Weise praktisch beliebige Bewegungsbahnen für den Werkzeughalter samt Fräswerkzeug realisiert werden. Wesentlich ist hierfür eine ”funktionale Verkopplung bzw. Hintereinanderschaltung” zweier quer zueinander orientierter Führungsschienenanordnungen. Für die Erfindung ist darüber hinaus wesentlich, dass – anders als bei einer herkömmlichen ”x-y-Führung” – wenigstens eine der beiden Führungsschienenanordnungen einen an die Krümmung der zu bearbeitenden Oberfläche angepasst gekrümmten Führungsbahnverlauf besitzt.Unlike the known tool guide described above can be realized with the tool guide according to the invention in a simple manner virtually any trajectories for the tool holder together with milling tool. Essential for this is a "functional coupling or series connection" of two transversely oriented guide rail arrangements. For the invention is also essential that - unlike a conventional "x-y-guide" - at least one of the two guide rail assemblies has adapted to the curvature of the surface to be machined curved guideway course.
Die konkrete Gestaltung des verwendeten Fräswerkzeugs ist im Rahmen der Erfindung von nachrangiger Bedeutung. Es kann vorteilhaft auf an sich bekannte, zur spanabhebenden Bearbeitung geeignete Werkzeuge, insbesondere rotierend spanabhebende Werkzeuge zurückgegriffen werden.The concrete design of the milling tool used is of secondary importance in the context of the invention. It can be used in an advantageous manner known per se, suitable for machining, tools, in particular rotary cutting tools.
Wenn die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks nur in einer Richtung gekrümmt ist (z. B. Zylinderflächenabschnitt), so genügt es, wenn entweder die erste oder die zweite Führungsschienenanordnung mit dem angepasst gekrümmten Führungsbahnverlauf vorgesehen ist. Bei Oberflächen, die in zwei Richtungen gekrümmt sind (z. B. Kugelflächenabschnitt) besitzen dementsprechend beide Führungsschienenanordnungen einen angepasst gekrümmten Führungsbahnverlauf. Wenn die Oberfläche nur in einer Richtung gekrümmt ist oder bei einer Krümmung in zwei Richtungen keine Rotationsymmetrie der Oberfläche bezüglich einer Normalen vorliegt, so ist für eine Anpassung der (gekrümmten) ”Fräsebene” an die (gekrümmte) Werkstückoberfläche die gesamte Werkzeugführung entsprechend im Azimutwinkel zu orientieren.If the surface of the workpiece to be machined is only curved in one direction (eg cylindrical surface section), then it is sufficient if either the first or the second guide rail arrangement with the suitably curved guideway course is provided. Accordingly, for surfaces that are curved in two directions (eg, spherical surface portion), both of the guide rail assemblies have a suitably curved track course. If the surface is only curved in one direction or there is no rotational symmetry of the surface with respect to a normal in the case of a curvature in two directions, then an adjustment of the (curved) "Milling plane" to the (curved) workpiece surface to orient the entire tool guide according to the azimuth angle.
Hinsichtlich einer möglichst universellen Verwendbarkeit der Werkzeugführung ist eine Ausführungsform besonders vorteilhaft, bei welcher wenigstens eine der beiden Führungsschienenanordnungen einfach (z. B. nach Lösen einer Verschraubung) austauschbar ist. Beispielsweise kann ein Sortiment von Führungseinrichtungen unterschiedlicher Länge und/oder Krümmung vorgesehen sein, aus welchem eine für die betreffende Werkstückoberfläche geeignete Einrichtung ausgewählt und als erste oder zweite Führungsschienenanordnung der Werkzeugführung verwendet wird.With regard to the most universal usability of the tool guide, an embodiment is particularly advantageous in which at least one of the two guide rail arrangements can be exchanged easily (for example, after loosening a screw connection). For example, an assortment of guide devices of different length and / or curvature can be provided, from which a device suitable for the relevant workpiece surface is selected and used as first or second guide rail arrangement of the tool guide.
Hinsichtlich der Arretierung des Rahmens an der Werkstückoberfläche kann die Vorrichtung beispielsweise eine Saugfußanordnung umfassen, insbesondere mehrere über den Umfang des Rahmens verteilt angeordnete und bevorzugt gelenkig mit dem Rahmen verbundene Saugfüße.With regard to the locking of the frame on the workpiece surface, the device may for example comprise a Saugfußanordnung, in particular a plurality of distributed over the circumference of the frame arranged and preferably hingedly connected to the frame suction cups.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Führungsschienenanordnung ein Paar von parallel zueinander verlaufenden Führungsschienen umfasst. Der Begriff ”parallel zueinander” ist hierbei so zu verstehen, dass darunter auch ein identisch gekrümmter Verlauf der beiden Führungsschienen fällt.In an embodiment, it is provided that the first guide rail arrangement comprises a pair of guide rails running parallel to one another. The term "parallel to each other" is to be understood here as including an identically curved course of the two guide rails.
Mit einer Krümmung des Führungsschienenpaars lässt sich in einfacher Weise eine entsprechende Krümmung des damit bewerkstelligten Führungsbahnverlaufs realisieren. Es ist jedoch anzumerken, dass ein gekrümmter Führungsbahnverlauf keineswegs zwingend eine entsprechende Krümmung der betreffenden Führungsschienen erfordert. Beispielsweise kann bei einer geraden Führungsschiene eine bis zu einem gewissen Ausmaß gekrümmte Führungsbahn durch einen entsprechend gekrümmten Führungsvorsprung oder eine entsprechend gekrümmte Führungsnut (z. B. Langloch) realisiert sein.With a curvature of the guide rail pair can be realized in a simple manner, a corresponding curvature of the so-managed guideway course. It should be noted, however, that a curved guideway course by no means necessarily requires a corresponding curvature of the respective guide rails. For example, in the case of a straight guide rail, a guide path which is curved to a certain extent can be realized by a correspondingly curved guide projection or a correspondingly curved guide groove (eg oblong hole).
Falls eine Führungsschienenanordnung aus einem Paar von parallel zueinander verlaufenden Führungsschienen ausgebildet ist und auswechselbar sein soll, so kann vorgesehen sein, dass die beiden Führungsschienen des Paars fest miteinander verbunden sind.If a guide rail arrangement is formed from a pair of mutually parallel guide rails and should be interchangeable, it can be provided that the two guide rails of the pair are firmly connected to each other.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rahmen aus vier parallelogrammartig, insbesondere rechteckartig, miteinander verbundenen Rahmenteilen gebildet ist, von welchen zwei einander gegebüberliegende Rahmenteile die zweite Führungsschienenanordnung tragen oder ausbilden. In diesem Fall werden die ersten und zweiten Richtungen der ersten und zweiten Führungsschienenanordnungen durch die beiden ”Parallelogrammrichtungen” definiert.In a preferred embodiment it is provided that the frame is formed of four parallelogram-like, in particular rectangular, interconnected frame parts, of which two frame members lying opposite one another support or form the second guide rail arrangement. In this case, the first and second directions of the first and second guide rail assemblies are defined by the two "parallelogram directions".
Hinsichtlich einer einfachen Verschraubbarkeit und Auswechselbarkeit von Rahmenteilen, welche z. B. eine Führungsschienenanordnung ausbilden oder als ”Distanzstücke” zwischen zwei Führungsschienen eines Führungsschienenpaars dienen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Rahmen eine insgesamt rechteckige Form besitzt.Regarding a simple Verschraubbarkeit and interchangeability of frame parts, which z. B. form a guide rail assembly or serve as "spacers" between two guide rails of a pair of guide rails, it is particularly advantageous if the frame has an overall rectangular shape.
Bei einem parallelogrammartigen, insbesondere rechteckigen Rahmen ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass im Verlauf wenigstens eines der vier Rahmenteile an einer oder mehreren Stellen im Längsverlauf eine Einrichtung bzw. Markierung vorgesehen ist, welche als ”Positionierhilfe” für die Positionierung des Werkzeughalters samt Werkzeug bezüglich des Rahmens und/oder zur Positionierung der gesamten Vorrichtung bezüglich der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche nützlich ist.In a parallelogram-like, in particular rectangular frame is provided according to a development that in the course of at least one of the four frame parts at one or more points in the longitudinal direction, a device or mark is provided which as "positioning aid" for the positioning of the tool holder with respect to the tool Frame and / or for positioning the entire device with respect to the workpiece surface to be machined is useful.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Führungsbahnverlauf der zweiten Führungsschienenanordnung durch Langlöcher in einander gegenüberliegenden Rahmenteilen des Rahmens vorgegeben ist. Der Verlauf der Langlöcher bestimmt dann, ob und gegebenenfalls in welchem Ausmaß die betreffende Führungsbahn gekrümmt ist.In one embodiment, it is provided that the guideway course of the second guide rail arrangement is predetermined by oblong holes in opposite frame parts of the frame. The course of the elongated holes then determines whether and, if appropriate, to what extent the relevant guideway is curved.
In einer für viele Anwendungsfälle besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein mit dem Werkzeughalter verbundenes Gestänge zur Steuerung der Bewegung des Werkzeughalters relativ zum Rahmen vorgesehen ist. In dieser Hinsicht ist zu bedenken, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Verkopplung von zwei Führungsschienenanordnungen in quer zueinander verlaufenden Richtungen eine Beweglichkeit des Werkzeughalters entlang einer Fläche geschaffen wird. Möchte man den Werkzeughalter jedoch innerhalb dieser erreichbaren Fläche entlang einer vorgegebenen, in dieser Fläche liegenden Werkzeugführungsbahn bewegen, so kann der entsprechende Antrieb und/oder eine entsprechende Zwangsführung des Werkzeughalters mit einem solchen Gestänge in einfacher Weise realisiert werden.In a particularly advantageous embodiment for many applications, it is provided that a linkage connected to the tool holder is provided for controlling the movement of the tool holder relative to the frame. In this regard, it should be considered that in the device according to the invention by the coupling of two guide rail assemblies in transverse directions, a mobility of the tool holder is provided along a surface. However, if you want to move the tool holder within this achievable area along a predetermined, lying in this area tool guideway, the corresponding drive and / or a corresponding positive guidance of the tool holder can be realized with such a linkage in a simple manner.
In einer bevorzugten Weiterbildung dieser Gestängesteuerung der Werkzeughalterbewegung ist vorgesehen, dass der Werkzeughalter fest mit einem Ende wenigstens einer Steuerstange verbunden ist, deren anderes Ende aus dem vom Rahmen umgrenzten Bereich herausreicht und dort während des Fräsvorganges angetrieben und/oder zwangsgeführt wird.In a preferred embodiment of this linkage control of the tool holder movement is provided that the tool holder is firmly connected to one end of at least one control rod, the other end extends out of the area bounded by the frame and driven there during the milling process and / or forced.
Das Gestänge zur Bewegungssteuerung kann beispielsweise einen Teil einer mechanischen Kopiereinheit zur Definition einer Werkzeugführungsbahn auf Basis einer Schablone bilden. Was die Ausbildung des Gestänges bzw. der Schablone anbelangt, so kann vorteilhaft auf entsprechenden Stand der Technik aus dem Bereich so genannter Kopierfräsen zurückgegriffen werden. Die Kopiereinheit kann im einfachsten Fall vorsehen, dass eine durch die verwendete Schablone definierte Bewegungsbahn 1:1 auf die Werkzeugführungsbahn abgebildet wird. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass die Kopiereinheit nach Art eines so genannten Pantographen ein Abbildungsverhältnis ungleich 1:1 vorsieht.The linkage for motion control, for example, a part of a mechanical Forming a copy unit for defining a tool guideway based on a template. As far as the formation of the linkage or the template is concerned, it is advantageously possible to make use of the prior art from the area of so-called copy milling machines. In the simplest case, the copying unit can provide that a trajectory defined by the template used is imaged 1: 1 on the tool guideway. However, it should not be ruled out that the copying unit, in the manner of a so-called pantograph, provides for an imaging ratio not equal to 1: 1.
Bei einer Definition der Werkzeugführungsbahn auf Basis einer Schablone kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Abschnitt des Rahmens auf seiner Außenseite Befestigungsmittel zur lösbaren Befestigung der zu verwendenden Schablone aufweist.In a definition of the tool guideway based on a template can be provided that at least a portion of the frame has on its outer side fastening means for releasably securing the stencil to be used.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können vorteilhaft prinzipiell beliebige Fräsarbeiten an Werkstückoberflächen, insbesondere gekrümmten Werkstückoberflächen in einfacher Weise vorgenommen werden.By using the device according to the invention, it is advantageously possible in principle to carry out any desired milling work on workpiece surfaces, in particular curved workpiece surfaces, in a simple manner.
Eine bevorzugte Verwendung ist beispielsweise das Schäften des Werkstücks.A preferred use is, for example, the shanks of the workpiece.
Ganz allgemein bezeichnet der Begriff ”Schäftung” eine an einem Werkstück ausgebildete Ausnehmung (bzw. den entsprechenden Vorgang), deren Tiefe zum Zentrum der Ausnehmung hin konusartig zunimmt. Zu diesem Zweck kann die Schäftung z. B. durch Ausfräsen von schrittweise im Durchmesser vergrößerten konzentrischen Kreisringen erstellt werden. Im Sinne einer ”Hand-Fräseinheit” kann hierbei ein Bediener den Werkzeughalter manuell auf der jeweiligen Kreisbahn um das Schäftungszentrum herum bewegen, wobei diese Kreisbahn z. B. mittels einer Kopiereinheit der oben erläuterten Art von einer Schablone definiert (erzwungen) wird.More generally, the term "shank" refers to a recess formed on a workpiece (or the corresponding process), the depth of which increases conically towards the center of the recess. For this purpose, the Schäftung z. B. be created by milling away gradually enlarged in diameter concentric circular rings. In the sense of a "hand-milling unit" here an operator can move the tool holder manually on the respective circular path around the center of the work around, this circular path z. B. by means of a copying unit of the type described above of a template defined (enforced) is.
Um hierbei eine möglichst exakte Konusform der gefrästen Schäftungsfläche zu erzielen, ist es denkbar, für die schrittweise im Durchmesser vergrößerten (jedoch in der Frästiefe verringerten) Fräsgänge ein Fräswerkzeug zu benutzen, welches bei jedem Fräsgang bereits die Konusform des betreffenden Kreisringbereichs entsprechend des gewünschten Schäftungsverhältnisses ausarbeitet. Alternativ kann eine durch Ausfräsen von schrittweise im Durchmesser vergrößerten konzentrischen Kreisringbereichen erstellte ”gestufte Schäftung” zur Erzielung einer Konusform entsprechend nachbearbeitet (z. B. durch Ausschleifen) werden.In order to achieve the most exact possible conical shape of the milled bearing surface, it is conceivable to use a milling tool for the incrementally increased in diameter (but reduced in the milling depth) Fräsgängen, which already prepares the conical shape of the respective circular ring area according to the desired Shawn ratio at each Fräsgang , Alternatively, a "stepped shank" created by milling stepwise enlarged diameter concentric annulus areas may be appropriately post-processed (eg, by abrading) to obtain a cone shape.
Der Begriff ”gestufte Schäftung” soll zum Ausdruck bringen, dass die Ausnehmungstiefe zwar zu einem Zentrum der Ausnehmung hin zunimmt, die Ausnehmungsfläche jedoch nicht konusförmig sondern wenigstens eine Stufe aufweist. Im Rahmen einer unten noch beschriebenen speziellen Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des damit bewerkstelligten Schäftungsverfahrens ist eine solche gestufte Schäftung von besonderem Vorteil.The term "stepped stiffening" is intended to express that although the recess depth increases towards a center of the recess, the recess surface does not have a cone-shaped but at least one step. In the context of a special application of the device according to the invention or of the method of stitching effected therewith as described below, such a stepped support is of particular advantage.
Sowohl für die Ausbildung einer konischen Schäftung als auch die Ausbildung einer gestuften Schäftung kann auch vorgesehen sein, dass die Schäftung durch Ausfräsen von schrittweise im Durchmesser reduzierten konzentrischen Kreisbereichen erstellt wird, wie dies bereits in der oben erwähnten
Eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Reparatur eines Bauteils, insbesondere z. B. eines Faserverbundbauteils, umfassend die Schritte:
- – Schäftung des Bauteils im Bereich einer Schadensstelle, und
- – Einbringung von Reparaturmaterial in die Schäftung.
- - Lining of the component in the area of a damaged area, and
- - Carrying of repair material in the Schäftung.
Diese Art und Weise einer Reparatur ist als solche aus der oben erwähnten
Gemäß einer Weiterbildung dieses Reparaturverfahrens ist vorgesehen, dass die Schäftung mit einer Stufenfläche ausgebildet wird und als das Reparaturmaterial ein mit einer korrespondierenden Stufenfläche vorgefertigtes Reparaturstück in die Schäftung eingebracht wird.According to a development of this repair method, it is provided that the shank is formed with a step surface and, as the repair material, a repair piece prefabricated with a corresponding step surface is introduced into the shank.
Die Ausbildung einer Schäftung mit einer vorbestimmten Stufenfläche ist in der Praxis oftmals einfacher und präziser möglich als die Ausbildung einer entsprechenden Konusfläche. Die Einbringung eines vorgefertigten Reparaturstücks mit einer korrespondierenden Stufenfläche erfordert daher, wenn überhaupt, allenfalls geringfügige Formanpassungen. Bei hinreichend präziser Ausbildung der gestuften Schäftung sowie des vorgefertigten Reparaturstücks ist vorteilhaft eine ”bündige” Reparatur des Schadens möglich, insbesondere auch ohne einen separaten Arbeitsschritt zur Nachbearbeitung der Schäftung oder zur Formanpassung des Reparaturstücks. Außerdem ist die gemäß der Erfindung reparierte Bauteilstelle tendenziell widerstandsfähiger gegenüber später auftretenden mechanischen Belastungen.The formation of a shank with a predetermined step surface is often simpler and more precise in practice than the formation of a corresponding conical surface. The introduction of a prefabricated repair piece with a corresponding step surface therefore requires, if at all, at most slight shape adjustments. With sufficiently precise training of the stepped stiffening as well as the prefabricated repair piece is advantageously a "flush" repair of the damage possible, especially without a separate step for reworking the Schaftung or for adapting the shape of the repair piece. In addition, the repaired according to the invention component site tends to be more resistant to later occurring mechanical loads.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung besteht für die Reparatur von Strukturbauteilen in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Es können sowohl ebene als auch gekrümmte Bauteile bzw. Bauteiloberflächen repariert werden, insbesondere z. B. platten- oder schalenförmige Bauteile. Bei dem zu reparierenden Bauteil kann es sich z. B. um eine in einer oder zwei Richtungen gekrümmte Flugzeugrumpfschale handeln.A preferred application of the invention is for the repair of structural components in the aerospace industry. Both flat and curved components or Component surfaces to be repaired, in particular z. B. plate or cup-shaped components. In the component to be repaired, it may, for. B. may be a curved in one or two directions fuselage shell.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bauteil ein Faserverbundbauteil (z. B. aus CFK) oder ein Leichtmetallbauteil ist.In one embodiment, it is provided that the component is a fiber composite component (eg made of CFRP) or a light metal component.
Die Stufenfläche kann abgerundete und/oder abgefarste Stufenkanten aufweisen, beispielsweise um dadurch Kerbwirkungen und mechanische Spannungsspitzen an der fertigen Reparaturstelle zu vermindern.The step surface may have rounded and / or abgefufste step edges, for example, thereby to reduce notch effects and mechanical stress peaks at the finished repair site.
Die Stufenfläche kann z. B. mindestens zwei Stufen aufweisen. Bevorzugt weist die Stufenfläche mindestens drei Stufen auf.The step surface can z. B. have at least two stages. Preferably, the step surface on at least three stages.
Jede Stufe kann aus einer ringförmig, insbesondere kreisringförmig, um das Schadenszentrum herum und im Wesentlichen parallel zur Bauteiloberfläche verlaufenden Ausnehmungsfläche bestehen, welche über eine ringförmig geschlossen und im Wesentlichen orthogonal zur Bauteiloberfläche verlaufende Kantenfläche mit einer höher oder tiefer liegenden, wieder im Wesentlichen parallel zur Bauteiloberfläche verlaufenden Ausnehmungsfläche verbunden ist.Each step can consist of a ring-shaped, in particular annular, around the damage center and extending substantially parallel to the component surface recess surface, which via an annular closed and substantially orthogonal to the component surface extending edge surface with a higher or lower, again substantially parallel to the component surface extending recess surface is connected.
In einer Ausführungsform des Reparaturverfahrens ist vorgesehen, dass als Reparaturstück ein hartes bzw. ausgehärtetes Teil, beispielsweise aus dem gleichen Material wie das Bauteil selbst, verwendet wird. Ein solches ”fertiges” Reparaturstück, kann insbesondere z. B. durch Kleben in der Schäftung am Bauteil befestigt werden.In one embodiment of the repair method, it is provided that a hard or cured part, for example of the same material as the component itself, is used as repair piece. Such a "finished" repair piece, in particular z. B. by gluing in the Schäftung be attached to the component.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:The invention will be further described by means of embodiments with reference to the accompanying drawings. They show:
Diese Reparatur wird unter Verwendung der in
Zurückkommend auf
Mit dem Rahmen
In den Figuren sind ferner orthogonal zur Hochrichtung z und orthogonal zueinander orientierte Lateralrichtungen x und y eingezeichnet, welche den Erstreckungsrichtungen der Rahmenteile
Die Werkzeugführung
Die Enden der Führungsstangen
Die in y-Richtung sich erstreckenden Rahmenteile
Anders als bei einer herkömmlichen ”x-y-Führung” besteht im dargestellten Beispiel jedoch die Besonderheit, dass die in y-Richtung sich erstreckenden Langlöcher
Durch die funktionale Hintereinanderschaltung der x-Führung und der geringfügig gekrümmten y-Führung ergibt sich eine Beweglichkeit des Werkzeughalters
Im beschriebenen Anwendungsbeispiel der annähernd zylindrischen Form der Oberfläche
Die an der Schadensstelle
Die im dargestellten Ausführungsbeispiel verwendete Kopiereinrichtung besteht aus einer fest mit dem Werkzeughalter
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Schablone
Bei der in
Nach Ersatz der Schablone
Zusammenfassend stellt die beschriebene Werkzeugführung
Im dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich z. B. jeweils auf halbem Weg der Rahmenteile
Bei der nachfolgenden Beschreibung eines weiteren Ausführungsbeispiels werden für gleichwirkende Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet, jeweils ergänzt durch einen kleinen Buchstaben ”a” zur Unterscheidung der Ausführungsform. Dabei wird im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen und im Übrigen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung des vorangegangenen Ausführungsbeispiels verwiesen.In the following description of a further embodiment, the same reference numerals are used for equivalent components, each supplemented by a small letter "a" to distinguish the embodiment. In this case, essentially only the differences from the exemplary embodiment already described are discussed and, moreover, explicit reference is made here to the description of the preceding exemplary embodiment.
Eine Besonderheit der Werkzeugführung
Auf Grund dieses gekrümmten Stangenverlaufs sind außerdem auf der Unterseite des Werkzeughalters
Die in
Die beschriebenen Werkzeugführungen
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