DE10049500A1

DE10049500A1 - Absaughaube für spanabhebende Werkzeuge

Info

Publication number: DE10049500A1
Application number: DE10049500A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kisselbach; Karl-Heinz Kellner; Juergen Graef
Original assignee: Leitz GmbH and Co KG
Current assignee: Leitz GmbH and Co KG
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2020-10-07
Also published as: DE10049500B4

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.

Bezugszeichenliste

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

Claims

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.