DE10049500A1 - Absaughaube für spanabhebende Werkzeuge - Google Patents
Absaughaube für spanabhebende WerkzeugeInfo
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Abstract
Eine Absaughaube für spanabhebende Werkzeuge (8) in Werkzeugmaschinen, insbesondere in Holzbearbeitungsmaschinen, mit einer teilweise geöffneten Umfangswandung (1) und einem Absauganschluss (7) zum Absaugen der Späne, zeichnet sich dadurch aus, dass die Umfangswandung (1) zumindest über Teilbereiche konisch oder sphärisch gekrümmt ausgebildet ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Absaughaube für spanabhebende Werk
zeuge in Werkzeugmaschinen, insbesondere in Holzbearbeitungsma
schinen, mit einer teilweise geöffneten Umfangswandung und einem
Absauganschluss zum Absaugen der Späne.
Bei der spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoffen oder
ähnlichen Materialien, wie Kunststoffen, Hartschäumen oder Ver
bundwerkstoffen mit rotierenden Werkzeugen in Werkzeugmaschinen,
fallen große Spanmengen an. Die Abführung der Späne aus dem Ar
beitsbereich der Werkzeuge ist von entscheidender Bedeutung für
die Bearbeitungsqualität an den Werkstücken und für den
störungsfreien Betrieb von Maschinen und Anlagen.
Zur Späneerfassung werden üblicherweise das Werkzeug teilweise
umschließende Absaughauben eingesetzt, die an eine Absaugleitung
angeschlossen sind, um die entstehenden Späne einzufangen und
abzusaugen.
Das mit der Verwendung von Absaughauben auftretende Problem
liegt darin, dass entstandene Späne nicht sofort abgesaugt wer
den können, sondern teilweise mit dem Werkzeug umlaufen und ein
zweites Mal zerspant werden. Dabei hinterlassen sie an der fer
tigen Oberfläche des Werkstücks Eindrücke. Diese sogenannten
Spanschläge führen zu Ausschuss bzw. erfordern eine Zeit- und
kostenintensive Nachbearbeitung.
Aus der DE 299 07 571 U1 ist eine Späneleiteinrichtung für ein
Zerspanaggregat bekannt, die das Werkzeug über einen Bereich von
180° umgreift und die in der zum Werkzeug parallelen Wandung ein
Späneleitblech aufweist, das vom mittleren Bereich nach axial
außen bogenförmig geführt ist, und über das die Späne zu einem
definierten Punkt innerhalb der Maschine gefördert werden sol
len, wo dann eine Absaugung vorgenommen werden kann.
Des Weiteren werden Absaughauben verwendet, die napfförmig das
Werkzeug axial übergreifen und in Umfangrichtung nur einen klei
nen Bereich als Bearbeitungsöffnung aussparen, über die das
Werkstück mit dem Werkzeug in Verbindung bringbar ist. Eine der
artige Absaughaube ist in Fig. 6 und 7 gezeigt. Über die Um
fangswandung der Absaughaube werden die Späne eingefangen. In
einem Winkel von 0° bis 90° zur Bearbeitungsöffnung
(Bearbeitungsstelle) ist eine Öffnung zum Anschluss einer Ab
saugleitung vorgesehen, über die die Späne abtransportiert wer
den. Die Wandung der Absaughaube ist so breit wie die axiale
Werkzeugbreite. Bei Verwendung derartiger Absaughauben erfolgt
die Bewegung der Späne immer in der Rotationsebene (Arbeitsebe
ne) des Werkzeugs. Rotierende, spanende Werkzeuge verfügen über
einen Werkzeugkörper mit Schneiden und Vertiefungen, Ausnehmun
gen oder Hohlräumen vor den Schneiden, sogenannte Spanräume, zur
Aufnahme der an der Schneide abfließenden Späne. Nach einem be
stimmten Drehwinkel des Werkzeugs werden die Späne aus dem Span
raum wieder aufgeworfen. Der Auswurfwinkel hängt im wesentlichen
von der Art des zerspanten Materials, der Schneidengeometrie,
der Spanraumgröße und der Eingriffstiefe des Werkzeugs ab und
streut in sehr weiten Bereichen. Günstigerweise wird die Öffnung
zum Abtransport der Späne aus der Absaughaube deshalb unter dem
Auswurfswinkel der Späne angeordnet. Konstruktiv ist dies aber
aus Gründen der großen Streuung des Spänestrahls und aus Platz
gründen an der Maschine nicht immer möglich.
Beim Aufprall der Späne auf die Innenwandung der Absaughaube
wird ein Teil der Späne wieder in Richtung des Werkzeuges re
flektiert. In den Fig. 6 und 7 ist die Flugbahn der Späne mit
Pfeilen angedeutet. Die Späne prallen von der Absaughaube wieder
auf das Werkzeug zurück und werden von diesem und dessen Luft
strömung mitgenommen. Dadurch gelangen sie nicht in die Absaug
öffnung, sondern laufen mit dem Werkzeug um, treten an der Be
arbeitungsöffnung aus der Absaughaube auf und treffen auf das
Werkstück und verursachen die bereits erläuterten Spanschläge.
Um die Absaugwirkung zu verbessern, wird in der Regel die Ab
saugluftgeschwindigkeit erhöht, was dazu führt, dass oftmals für
den Abtransport der Späne genauso viel Energie eingesetzt werden
muss, wie für deren Erzeugung.
Von dieser Problemstellung ausgehend soll die zuvor beschriebene
Absaughaube so verbessert werden, dass nicht nur die Späne bes
ser abgesaugt werden können, sondern die Absaugleistung auch
reduziert werden kann.
Zur Problemlösung zeichnet sich eine gattungsgemäße Absaughaube
dadurch aus, dass die Umfangswandung zumindest über Teilbereiche
konisch oder sphärisch gekrümmt ausgebildet ist.
Durch diese Ausgestaltung sind umfangsseitig keine senkrechten
Prallflächen vorhanden, über die die Späne in das Werkzeug zu
rück geworfen werden können. Vielmehr werden auftreffende Späne
durch die schräge, konische (oder sphärisch gewölbte) Innenkon
tur den Reflektionsgesetzen folgend axial ablenkt und bewegen
sich infolge ihrer Eigenenergie und der vom rotierenden Werkzeug
erzeugte Luftströmung auf einer Spiralbahn entlang der konischen
Innenkontur zum großen Durchmesser hin. Auf diesem Weg können
die Späne dann problemlos abgesaugt werden.
Die zur Bearbeitung notwendige Öffnung der Umfangswandung er
streckt sich vorzugsweise über einen Bereich, der kleiner als
180° ist. Insbesondere vorzugsweise erstreckt sich die Öffnung
über einen Bereich von etwa 110° bis 120°. Weiterhin vorteilhaft
ist es, wenn sich die Öffnung in axialer Richtung nur über einen
Teilbereich erstreckt.
Um die Bewegungsbahn der Späne weiterhin günstig zu beeinflus
sen, ist es vorteilhaft, wenn die Absaughaube einseitig axial
verschlossen ist, insbesondere im Bereich des kleineren Durch
messers.
Um einen Späneflug außerhalb der Absaughaube zu vermeiden, ist
es insbesondere vorteilhaft, wenn diese beidseitig axiale Deckel
aufweist, und somit nahezu vollständig geschlossen ist.
Der konische oder sphärisch gekrümmte Verlauf der Wandung kann
in einen achsparallelen Verlauf, also eine zylindrische Wandung,
übergehen. Im größten Durchmesserbereich der Absaughaube ist
vorzugsweise der Absauganschluss angeordnet. Der Absauganschluss
kann auch über die volle Breite der Absaughaube reichen.
Der konische oder sphärisch gekrümmte Verlauf der Wandung kann
spiegelsymmetrisch ausgebildet sein, wobei die Symmetrielinie
vorzugsweise im Bereich der halben Werkzeugbreite liegt. Bei
einer spiegelsymmetrischen Ausbildung können auch zwei Absaug
anschlüsse vorgesehen sein. Es sind auch Ausführungsformen denk
bar, bei denen der Verlauf der Wandung zwar gegenläufig aber
nicht spiegelsymmetrisch ist.
Der Neigungswinkel der Umfangswandung beträgt vorzugsweise 10°
bis 80° zur Längsachse.
Der Absauganschluss kann senkrecht zur Längsachse und insbeson
dere tangential zur Innenkontur der Wandung verlaufen.
Ein Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere von
Holzwerkstoffen mit einer Absaughaube gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 11 zeichnet sich dadurch aus, dass die Brei
te der Absaughaube größer als die Arbeitsbreite des Werkzeugs
ausgebildet ist, wobei sich der konische oder sphärisch gekrümm
te Bereich zumindest über die Breite des Werkzeuges erstreckt.
Vorzugsweise ist die Wandung in dem über die Arbeitsbreite b des
Werkzeugs hinausgehenden Bereich umfangsseitig völlig geschlos
sen.
Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfin
dung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer Absaughaube mit dar
in angeordnetem Werkzeug;
Fig. 2 eine erste Absaughaube im Querschnitt mit darin ange
ordnetem Werkzeug;
Fig. 3 eine zweite Absaughaube im Querschnitt mit darin an
geordnetem Werkzeug;
Fig. 4 eine dritte Absaughaube im Querschnitt mit darin an
geordnetem Werkzeug;
Fig. 5 die Draufsicht auf die Absaughaube nach Fig. 1;
Fig. 5a ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Absaughaube mit
darin angeordnetem Werkzeug;
Fig. 6 die perspektivische Darstellung einer Absaughaube mit
darin angeordnetem Schneidwerkzeug nach dem Stand der
Technik;
Fig. 7 den Querschnitt der Absaughaube nach Fig. 6.
Die Absaughaube 1 übergreift in axialer Richtung (Längsachse L)
das Werkzeug 8. Die Wandung 1 verläuft konisch, wobei sich der
größere Durchmesser in Richtung des Werkzeugschafts bzw. der
Antriebswelle 10 befindet. Senkrecht zur Längsachse L weist die
Wandung 1 eine Öffnung 11 auf, an die ein Absaugstutzen 7 an
schließt. Über einen Bereich von etwa 110° bis 120° ist in der
konisch verlaufenden Wandung 1 eine Bearbeitungsöffnung 2 vor
gesehen (vgl. Fig. 5), über die das hier nicht dargestellte
Werkstück mit den Schneidmessern 9 des Werkzeugs 8 in Berührung
bringbar ist. Der Neigungswinkel α der Wandung 1 beträgt zwischen
10° und 80°. Durch diese Ausgestaltung werden Späne, die
von dem sich drehenden Werkzeug 8 tangential weggeschleudert
werden in dem Winkel von der Wandung 1 reflektiert, mit dem sie
zuvor auftrafen. In den Figuren ist die Flugbahn F der Späne mit
strichlierten Pfeilen angegeben. Die Späne fliegen in Richtung
des größeren Durchmesser der Absaughaube, wo sie dann einfach
über den Ansauganschluss 7 abgesaugt werden können. Auf der
durchmessergrößten Seite ist die Wandung 1 über einen Deckel 5
axial verschlossen. Der Deckel 5 weist nur eine zentrale Öffnung
12 auf, damit der Werkzeugschaft 10 bzw. die Antriebswelle des
Werkzeugs 8 aus der Absaughaube herausgeführt werden kann.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel geht der
konische Verlauf der Wandung 1 in einen zylindrischen Abschnitt
4 über.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die
Wandung 1, 1' spiegelsymmetrisch zur Mitte des Werkzeugs 8 aus
gestaltet. Der konische Verlauf der Wandungen 1, 1' geht hier in
einen zylindrischen Wandabschnitt 4, 4' über, der umfangsseitig
völlig geschlossen sein kann. Beidseitig ist die Absaughaube
über axiale Deckel 5 und 6 verschlossen. Dabei schließt der
Deckel 6 die Absaughaube dicht ab. Der Deckel 5 weist auch hier
eine zentrale Öffnung 12 für den Durchtritt des Werkzeugschaftes
10 auf. Zur Verbesserung der Absauggeschwindigkeit für die Späne
sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Absauganschlüsse 7, 7'
vorgesehen. Die Absauganschlüsse 7, 7' sind in der Zeichnung in
paralleler Anordnung dargestellt. Sie können aber auch in Um
fangsrichtung zueinander versetzt sein.
Die Absaugstutzen 7, 7' verlaufen senkrecht zur Längsachse
(Werkzeugachse) L. Sie sind vorzugsweise tangential zu der In
nenkontur der Wandung 1 in Drehrichtung des Werkzeugs geführt.
In dem Bereich, der über die Arbeitsbreite b des Werkzeugs 8
hinausragt, ist die Wandung 1, 1' und/oder 4, 4' umfangsseitig
vollkommen geschlossen. Anstatt konisch zu verlaufen, kann die
Wandung 1 auch sphärisch nach außen gekrümmt sein. Auch durch
diese Maßnahme wird verhindert, dass die Späne unmittelbar auf
das Werkzeug 8 zurückgeschleudert werden können, wenn sie auf
die Innenseite der Wandung 1, 1' auftreffen. Der Absaugkanal 7,
7' muss nicht notwendigerweise im Winkel der auftreffenden Späne
liegen, sondern er kann auch axial zum großen Durchmesser hin
versetzt und in einem Winkel angeordnet sein, der größer ist als
der Spanaustrittswinkel aus dem Werkzeug. Dadurch kann die Ab
saughaube im Bereich des Werkzeugs 8 sehr kompakt ausgebildet
werden, wenn der Absaugstutzen 7 dann beispielsweise mehr in
Richtung des hier nicht dargestellten Antriebsmotors verlagert
wird.
Der konische Verlauf der Wandung 1 ebenso wie eine sphärische
Krümmung der Wandung 1 kann auch stufenförmig realisiert werden.
Wichtig ist im wesentlichen nur, dass im Bereich der Werkzeug-
Arbeitsbreite b keine achsparallelen Flächen in der Innenwandung
vorgesehen sind, die die Späne unmittelbar auf das Werkzeug 8
zurückschleudern könnten.
Die in Fig. 5a gezeigte Absaughaube weist innerhalb der Öffnung
2 ein eingesetztes Späneleitblech 13 auf, das einen Auswurf der
Späne verhindert. Ansonsten ist die Absaughaube analog zu dem in
Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Das senkrecht
zur Werkzeugachse 11 verlaufende Späneleitblech 13 kann durch
gängig sein. An der Stelle, wo die Späne entsteht, (bei einer
Drehrichtung des Werkzeugs 8 im Uhrzeigersinn, in der Figur
links) kann das Späneleitblech 13 fehlen, da dort keine Späne
ausgeworfen werden kann.
1
konische, sphärische Wandung
2
Öffnung
4
zylindrische Wandung
4
' zylindrische Wandung
5
Deckel
6
Deckel
7
Absaugstutzen
7
' Absaugstutzen
8
Werkzeug
9
Schneide
10
Werkzeugschaft/Antriebswelle
11
Öffnung
12
Öffnung
13
Späneleitblech
B Breite
b Arbeitsbreite
F Flugbahn
H Hochachse
L Längsachse/Werkzeugsachse
B Breite
b Arbeitsbreite
F Flugbahn
H Hochachse
L Längsachse/Werkzeugsachse
Claims (16)
1. Absaughaube für spanabhebende Werkzeuge (8) in Werkzeugma
schinen, insbesondere in Holzbearbeitungsmaschinen, mit ei
ner teilweise geöffneten Umfangswandung (1) und einem Ab
sauganschluss (7) zum Absaugen der Späne, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Umfangswandung (1) zumindest über Teil
bereiche konisch oder sphärisch gekrümmt ausgebildet ist.
2. Absaughaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (2) der Umfangswandung über einen Bereich klei
ner als 180° reicht.
3. Absaughaube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Öffnung (2) über einen Bereich von etwa 110° bis
120° erstreckt.
4. Absaughaube nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass sich die Öffnung (2) in axialer Richtung
nur über einen Teilbereich erstreckt.
5. Absaughaube nach einem oder mehreren der vorstehenden An
sprüche, gekennzeichnet durch einen einseitigen axialen
Deckel (5).
6. Absaughaube nach einem oder mehreren der vorstehenden An
sprüche, gekennzeichnet durch beidseitige axiale Deckel (5,
6).
7. Absaughaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der konische oder sphärisch gekrümmte Verlauf der Wandung
(1) in einen achsparallelen Verlauf übergeht.
8. Absaughaube nach einem oder mehreren der vorstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der konische oder
sphärisch gekrümmte Verlauf der Wandung (1, 1') an einer
Hochachse (H) gegenläufig, insbesondere spiegelsymmetrisch
ausgebildet ist.
9. Absaughaube nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
zwei Absauganschlüsse (7, 7') vorgesehen sind.
10. Absaughaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Neigungswinkel α der Umfangswandung 10° bis 80° zur
Längsachse (L) beträgt.
11. Absaughaube nach einem oder mehreren der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absaugan
schluss (7, 7') im Bereich des größten Durchmessers
angeordnet ist.
12. Absaughaube nach Anspruch 1, 9 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Absauganschluss (7, 7') senkrecht zur
Längsachse (L) verläuft.
13. Absaughaube nach Anspruch 1, 9 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Absauganschluss (7, 7') tangential zur
Innenkontur der Wandung (1) verläuft.
14. Absaughaube nach einem oder mehreren der vorstehenden An
sprüche, gekennzeichnet durch ein senkrecht zur Längsachse
(L) verlaufendes, im Bereich der Wandung eingesetztes Spä
neleit-Blech (13).
15. Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere von
Holzwerkstoffen, mit einer Absaughaube gemäß einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass die Breite (B) der Absaughaube größer ist als die
Arbeitsbreite (b) des Werkzeugs (8), wobei sich der koni
sche oder sphärisch gekrümmte Bereich zumindest über die
volle Breite (b) des Werkzeugs (8) erstreckt.
16. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wandung (1) in dem über die Arbeitsbreite (b) des Werkzeugs
(8) hinausragenden Bereich umfangsseitig geschlossen ist.
Priority Applications (1)
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DE10049500A DE10049500B4 (de) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Werkzeugmaschine |
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