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Verfahren und Vorrichtung zum Abfördern von Spänen oder
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dergleichen aus dem Bearbeitungsbereich von spanabhebenden Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfördern von Spänen
oder dergleichen aus dem Bearbeitungsbereich von spanabhebenden Werkzeugmaschinen,
z. B.
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Fräsmaschinen, mittels eines Saugluftstromes.
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Es ist bekannt, die beim Betrieb von spanabhebenden Werkzeugmaschinen,
bspw. Fräsmaschinen, im jeweiligen Arbeitsbereich der Werkzeuge anfallenden Späne
oder dergleichen mit Hilfe eines Saugluftstromes durch eine Absaugevorrichtung zu
entfernen.
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Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß hierbei im wesentlichen nur die
in einem eng begrenzten Bereich um die Mündung der Absaugevorrichtung befindlichen
Späne oder dergleichen einigermaßen sicher entfernt werden können, während die in
der weiteren Umgebung auf der Werkstück-Oberfläche liegenden Späne oder dergleichen
durch den Saugluftstrom nicht erfaßt und abtransportiert werden können. Deshalb
hat man auch die Mündung der Absaugevorrichtung möglichst dicht an das Bearbeitungswerkzeug
herangeführt, damit wenigstens aus dessen unmittelbarer Umgebung eine weitgehende
Entfernung der Späne oder dergleichen erreicht wird.
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Nachteilig bei dieser Art der Abförderung von Spänen oder dergleichen
ist vor allem deren geringe Effektivität, weil nämlich, wenn nicht unverhältnismäßig
groß dimensionierte Sauggebläse eingesetzt werden, jeweils nur ein geringer Teil
des bei der Zerspanungsarbeit anfallenden Werkstoffs
mit Hilfe der
Absaugvorrichtung entfernt werden können, während die überwiegende Menge von Spänen
oder dergleichen auf andere Art und Weise, bspw. durch Abfegen, vom Werkstück entfernt
und dann in einen Sammelbehälter gebracht werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Zweckvorstellung zugrunde, diesem Mangel abzuhelfen
und eine Möglichkeit zu finden, durch die eine nahezu vollständige und unmittelbare
Abförderung der im Bearbeitungsbereich von spanabhebenden Werkzeugmaschinen, z.B.
Fräsmaschinen,anfallenden Späne oder dergleichen, erreicht wird.
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In verfahrenstechnischer Hinsicht ist die Lösung dieses Problems hauptsächlich
dadurch erreicht, daß der Saugluftstrom durch mindestens einen gleichgerichteten
Blasluftstrom unterstützt wird.
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Praktische Versuche haben ergeben, daß diese Verfahrensart eine Effektivität
um 90% erreicht, so daß sich gegenüber der bisherigen Verfahrensart eine wesentliche
Verbesserung der Verhältnisse ergibt.
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Eine wichtige verfahrenstechnische Weiterbildung liegt dabei nach
der Erfindung darin, daß der Blasluftstrom aus größerer Entfernung und über den
Bearbeitungsbereich hinweg in den Saugluftstrom gerichtet wird. Hierdurch kann er
den Bearbeitungsbereich desWerkstückes großflächig bestreichen und die dort abgelagerten
bzw. entstehenden Späne sicher in den Saugluftstrom einbringen, welcher dann die
weitere Abförderung übernimmt.
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Eine optimale Wirkungsweise ergibt sich, wenn nach einem weiteren
Erfindungsvorschlag der Blasluftstrom von der Bearbeitungsebene weg ansteigend in
den Saugluftstrom gerichtet wird und/
oder ein zweiter Blasluftstrom
unmittelbar in den Saugluftstrom eingeleitet wird. Das Entstehen eines die Abförderung
erleichternden Schwebezustands der Späne oder dergleichen wird hierdurch begünstigt.
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Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens, bei welcher ein Absaugkanal
in die Nähe des Bearbeitungsbereiches der Werkzeugmaschine geführt ist, zeichnet
sich im wesentlichen dadurch aus, daß dieser Absaugkanal zum Bearbeitungsbereich
hin eine sich trichterförmig erweiternde Öffnung hat und diesr Öffnung eine Breitschlitzdüse
einer Blasluftleitung im Abstand gegenüberliegt.
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Besonders bewährt hat sich erfindungsgemäß dabei eine Anordnung, bei
der die Wirkebene der Breitschlitzdüse geringfügig oberhalb der unteren Mündungskante
der trichterförmigen Öffnung des Absaugkanals liegt.
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Von Vorteil kann es auch sein,wenn die untere Mündungskante der trichterförmigen
Öffnung des Absaugkanals dicht an die Bearbeitungsebene des Werkstücks heranreicht,
während die untere Mündungskante der Breitschlitzdüse in ihrem Abstand von der Bearbeitungsebene
des Werkstücks einstellbar ist.
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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann die untere Begrenzungswand
der trichterförmigen Öffnung des Absaugkanals starr ausgebildet sein, während seine
obere Begrenzungswand aus mehreren durch Scharniere miteinander verbundenen und
relativ zueinander winkelverstellbaren Teilen besteht. Andererseits ist es auch
möglich, die Breitschlitzdüse über ein Scharnier an fächerförmige Verbreiterungen
mehrerer nebeneinanderliegender Blasluftleitungen verstellbar anzulenken.
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Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn einerseits der
Absaugkanal über die obere Begrenzungswand seiner trichterförmigen Öffnung und andererseits
der untere Teil der
Blasluftleitungen über die Breitschlitzdüse
am Spindelschlitten der Werkzeugmaschine aufgehängt ist. Hierdurch kann nämlich
die gesamte Abfördervorrichtung für die Späne oder dergleichen in unmittelbarer
Abhängigkeit von der Bewegung des Spindelschlittens an den Bearbeitungsbereich des
Werkstücks herangeführt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abfördervorrichtung
für Späne oder dergleichen ist vorgesehen, daß der unteren Begrenzungswand der trichterförmigen
Öffnung des Absaugkanals an der Mündungskante eine in Saugrichtung offene, weitere
Breitschlitzdüse zugeordnet ist, die mit einer Blasluftleitung in Verbindung steht
und unmittelbar auf der unteren Begrenzungswand der trichterförmigen Öffnung des
Absaugkanals die Erzeugung einer Blasluftschicht ermöglicht, welche die Abförderung
der Späne oder dergleichen unterstützt.
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In baulicher Hinsicht liegt dabei ein Erfindungsmerkmal darin, daß
die weitere Breitschlitzdüse von einer die untere Begrenzungswand der trichterförmigen
Öffnung des Absaugekanals auf der ganzen Breite unterfassenden und um deren Mündungskante
mit Abstand herumgeführten Wand gebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist es schließlich
für einen einwandfreien Eintritt der Späne oder dergleichen in die trichterförmig
erweiterte Öffnung des Absaugkanals von Vorteil, wenn die Wand an ihrem um die Mündungskante
geführten Bereich einen Leitkeil trägt.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Ausführungsbeispielen
dargestellt. Dabei zeigt Figur 1 in schematisch vereinfachter, teilweise geschnittener
Seitenansicht eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Abfördern von Spänen
oder dergleichen an Werkzeugmaschinen, Figur 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung II
der Fig. 1,
Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Abfördern von Spänen oder dergleichen an Werkzeugmaschinen in schematischer,
teilweise geschnittener Seitenansicht und Figur 4 in größerem Maßstab den in Fig.
3 mit IV gekennzeichneten Teilbereich.
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Beim Betrieb von spanabhebenden Werkzeugmaschinen 1, bspw.
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Fräsmaschinen, besteht das Bedürfnis, die anfallenden Späne oder dergleichen
nicht nur aus dem Arbeitsbereich des Werkzeuges 2, sondern möglichst von der gesamten
Oberfläche des Werkstücks 3 zu entfernen. Zur Erreichung dieses Ziels ist deshalb
der Werkzeugmaschine 1 eine Späne-Abfördervorrichtung 4 zugeordnet.
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Diese Späne-Abfördervorrichtung 4 weist dabei einen mittels eines
Saugluftstromes betriebenen Absaugkanal 5 und eine einen Blasluftstrom erzeugende
Blasluftleitung 6 auf. Der Absaugekanal 5 hat dabei eine sich zum Bearbeitungsbereich
der Werkzeugmaschine 1 hin sich trichterförmig erweiternde Öffnung 7, welcher mit
größerem Abstand eine an die Blasluftleitung 6 angeschlossene Breitschlitzdüse 8
gegenüberliegt.
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Die Anordnung der Breitschlitzdüse 8 ist dabei so getroffen, daß deren
Wirkebene geringfügig oberhalb der unteren M(indungskante 9 der trichterförmigen
Öffnung 7 liegt. Die untere Mündungskante 9 der trichterförmigen Öffnung 7 des Absaugkanals
5 reicht dabei möglichst dicht an die Bearbeitungsebene des Werkstücks 3 heran,
während die untere Mündungskante 10 der Breitschlitzdüse 8 vorzugsweise in ihrem
Abstand von der Bearbeitungsebene des Werkstücks 3 einstellbar ist. Die untere Begrenzungswand
11 der trichterförmigen Öffnung 7 des Absaugkanals 5 ist vorzugsweise starr ausgebildet,
während seine obere Begrenzungswand 12 aus mehreren, bspw. drei relativ zueinander
beweglichen Wandteilen 13, 14 und 15 besteht, die durch Scharniere 16 und 17
relativ
zueinander winkelverstellbar verbunden sind. Durch ein weiteres Scharnier 18 ist
der gesamte Absaugkanals 5 bspw. am Spindelschlitten der Werkzeugmaschine 1 aufgehängt.
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Mit Hilfe einer (nicht näher gezeigten) Stellvorrichtung läßt sich
die Winkellage zwischen den über die Scharniere 16 und 17 miteinander verbundenen
Wandteilen 13, 14 und 15 verändern und damit auch die Relativlage des gesamten Absaugkanals
5 gegenüber der Bearbeitungsebene des Werkstückes 3 den jeweiligen Bedürfnissen
entsprechend auf einfache Weise einjustieren.
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Die Breitschlitzdüse 8 ist ebenfalls mit Hilfe eines Scharniers 19
verschwenkbar mit der Blasluftleitung 6 verbunden und steht andererseits über ein
Scharnier 20 mit einem Halter 21 in Verbindung, welcher an der Werkzeugmaschine
festgelegt werden kann. Mit Hilfe des Halters 21 läßt sich dabei die Winkellage
der Breitschlitzdüse 8 relativ zur Bearbeitungsebene des Werkstücks 3 den jeweiligen
Bedürfnissen entsprechend einstellen.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Blasluftleitung 6 aus mehreren
Leitungssträngen 6', 6", 6"' gebildet werden kann, deren jede eine fächerförmige
Verbreiterung 22', 22" und 22"' aufweist. Diese fächerförmigen Verbreiterungen 22',
22", 22"' stehen wiederum mit einem im Querschnitt flach rechteckigen.
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gekrümmten Kanalstück 23 in Verbindung, an dessen freiem Ende die
Breitschlitzdüse 8 gelagert ist.
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Beim Betrieb der Späne-Abfördervorrichtung 4 nach den Fig.
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1 und 2 wird einerseits im Absaugkanal 5 ein Saugluftstrom erzeugt
und andererseits durch die Breitschlitzdüse 8 ein zu diesem Saugluftstrom gleichgerichteter
Blasluftstrom über die Oberfläche des Werkstücks 3 geführt. Der Blasluftstrom drückt
dabei die durch das Werkzeug 2 vom Werkstück 3 abgenommenen Späne zwangsläufig in
die trichterförmig erweiterte
Öffnung des Absaugkanals 5 hinein,
von wo aus dann der weitere Abtransport der Späne oder dergleichen mittels des Saugluftstromes
bewirkt wird.
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Da der aus der Breitschlitzdüse 8 austretende Blasluftstrom eine verhältnismäßig
große Reichweite aufweist, kann er auch von einem entsprechend großen Flächenbereich
sämtliche Späne oder dergleichen in den Absaugkanal 5 hineinfördern, von welchem
aus dann der Weitertransport in einen Späne-Sammelbehälter stattfindet.
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Es hat sich gezeigt, daß die Späne-Abfördervorrichtung 4 am günstigsten
arbeitet, wenn sowohl der Saugluftstrom im Absaugkanal 5 als auch der Blasluftstrom
aus der Breitschlitzdüse 8 eine Strömungsgeschwindigkeit hat, die etwa bei 25 mis
liegt. Wenn dann noch der Blasluftstrom geringfügig von der Bearbeitungsebene des
Werkstückes 3 weg ansteigend in den Saugluftstrom gerichtet wird, ergibt sich eine
so günstige Wirkung, daß etwa 90 % der an der Oberfläche des Werkstücks 3 anfallenden
Späne sicher abgefördert werden.
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Eine noch günstigere Wirkung ist aber erreichbar, wenn die Späne-Abfördervorrichtung
4 in der aus den Fig. 3 und 4 ersichtlichen Art und Weise weitergebildet wird. Dort
ist nämlich der unteren Begrenzungswand 11 dr trichterförmig erweiterten Öffnung
7 des Absaugkanals 5 an der Mündungskante 9 eine in Saugrichtung offene, weitere
Breitschlitzdüse 24 zugeordnet, die mit einer Blasluftleitung 25 in Verbindung steht.
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Die weitere Breitschlitzdüse 24 wird dabei von einer die untere Begrenzungswand
11 der trichterförmig erweiterten Öffnung 7 des Absaugkanals 5 auf der ganzen Breite
unterfassenden und um deren Mündungskante (9) mit Abstand herumgeführten Wand gebildet,
wie das besonders deutlich aus Fig. 4 hervorgeht.
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Die aus dieser Breitschlitzdiise 24 austretende Blasluft bewegt sich
in verhältnismäßig dünner Schicht unmittelbar über
die Oberseite
der unteren Begrenzungswand 11 der trichterförmigen Öffnung 7 und hält die vom ersten
Blasluftstrom erfaßten und in die trichterförmig erweiterte Öffnung 7 hineingetriebenen
Späne oder dergleichen in einem solchen Schwebezustand, daß sie vom Saugluftstrom
leicht und sicher weitertransportiert werden können.
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Damit vermieden wird, daß sich ein Teil der vom ersten Blasluftstrom
erfaßten Späne oder dergleichen vor der unteren Mündungskante der trichterförmig
erweiterten Öffnung 7 staut, ist die die zweite Breitschlitzdüse 24 bildende Wand
26 an ihrem um die Mündungskante 9 geführten Bereich mit einem Leitkeil 27 ausgestattet,
welcher die Späne oder dergleichen sicher in den Absaugkanal 5 ablenkt.
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Mit Hilfe einer Späne-Abfördervorrichtung 4, wie sie in den Fig. 3
und 4 gezeigt ist, lassen sich nahezu sämtliche auf der Oberfläche des zu bearbeitenden
Werkstücks 3 anfallenden Späne oder dergleichen einfach und sicher erfassen und
in einen Sammelbehälter führen.
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