Forschungsberichte

Verbesserung der Schnittfläche durch Anpassung der Stempelgeometrie an die Kinematik des Rotationsschneiden

Thomas Schmidt

Rotationsschneiden ist ein Fertigungsverfahren zum Zerteilen von Bändern.
 Die Schneidwerkzeuge werden dazu am Umfang zweier Walzen angebracht. Das Band wird durch synchronisierte Rotation der Werkzeuge geschnitten. Werkzeugdrehung und Bandvorschub sind dabei aufeinander abgestimmt. Die bei intermittierend, translatorisch arbeitenden Pressen pro Hub erforderliche Beschleunigung und Verzögerung von Werkzeugoberteil und Werkstück entfällt. Die Kinematik des Rotationsschneidens erlaubt den kontinuierlichen Betrieb mit einer hohen Fertigungsgeschwindigkeit. 
 In der Praxis werden bereits Bandgeschwindigkeiten von bis zu 200 Metern pro Minute erreicht. Das Spektrum der verarbeitbaren Werkstoffe reicht von Stahl über NE Metalle bis hin zu Kunststoffen. Industriell hergestellte Produkte sind Kabeltragesysteme, Fliesenabschlussschienen oder Regalelemente. 
Beim Rotationsschneiden ist jedoch eine mangelhafte Schnittflächenqualität festzustellen. Der Mangel ergibt sich aus der Verfahrenskinematik. Die Schneidwerkzeuge bewegen sich relativ zum Band entlang einer gekrümmten Bahnkurve. Die Bahnkurve zeichnet sich, insbesondere bei Aluminiumbändern, verstärkt an den quer zur Bandlaufrichtung ausgerichteten Schnittflächen ab.

In dieser Arbeit wird die Qualität der quer zur Bandlaufrichtung orientierten Schnittflächen durch die geometrische Anpassung des Schneidstempels an die Kinematik des Rotationsschneidens verbessert.

Zunächst wird die mathematische Beschreibung des kinematikbedingten Schnittflächenprofils erarbeitet. Anschließend wird die Geometrie des angepassten Schneidstempels berechnet. Experimentelle Anschneidversuche mit Aluminiumbändern unterschiedlicher Dicken verifizieren den Lösungsansatz. Experimentelle Durchschneidversuche mit Aluminiumbändern unterschiedlicher Legierungen veranschaulichen die verfahrensbedingten Grenzen der Stempelanpassung.

Die Vorteile der angepassten Stempelgeometrie sind unabhängig vom Bandwerkstoff und schaffen wesentliche Voraussetzungen für den verstärkten industriellen Einsatz des Rotationsschneidverfahrens.