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Einrichtung zum Brechen der bei spanabhebenden Werkzeugen anfallenden Späne
Bei den hohen Schnittgeschwindigkeiten von 100 bis 300 m/min und mehr, die bei sinterstoffbestück- ten Zerspanungswerkzeugen zulässig sind, fallen beim Einsatz solcher Werkzeuge die scharfkantigen und sehr heissen Späne in kürzester Zeit in grossen Mengen an. Die Späne die je Minute in Längen von vielen
Metern pro Werkzeug abgehoben werden, bilden turbulente, heisse, scharfkantige und erosive Massen, welche die Dreher, Werkstücke und die Maschinen gefährden und den Betrieb behindern. 1m besonderen besteht auch während des Schlichtens der Werkstücke die Gefahr, dass diese durch die ablaufenden Späne zerkratzt und damit unbrauchbar werden.
Um diese schädlichen sowie gefährlichen Auswirkungen einer regellosen Spanbildung hintanzuhalten, werden gegenwärtig sogenannte Spanformer- bzw. Spanbrechernuten entlang der Schneide der Drehmesser eingeschliffen. Solche Einschliffe an Sinterstoffwerkzeugen, deren Härte zwischen Korund und Diamant (Härtegrad 10) liegt, erfordern grösste Sorgfalt, viel Zeit, hohe Kosten, teure Spezia1schleifmaschinen und hochqualifizierte Fachschleifer. Dazu kommt noch der Umstand, dass die Tiefe und Breite solcher Spanleitstufen die gesinterte Schneidplatte schwächen, das Nachschärfen erschweren und das Werkzeug mit jedem Nachschliff unter Mitte zu liegen kommt. Ebenso nachteilig ist das Übel, wonach eine eingeschliffene Tiefe und Breite der Spanleitstufe nur für einen ganz bestimmten Zerspanungsfall brauchbar ist.
Bei Änderung irgend eines Zerspanungsfaktors wie Vorschub, Spantiefe, Schnittgeschwindigkeit, Werkstoff usw., ist ein mühsames Umschleifen unvermeidlich, d. h. die Stufe muss umso tiefer und breiter umgeschliffen werden, je grösser z. B. der Vorschub oder die Geschwindigkeit usw. an der Werkzeugmaschine eingestellt wird. Zusätzlich verbrauchen solche Spanleitstufenschneiden eine weitaus grössere Energie, welche die Drehbank hergeben muss. Sehr kritisch sind die Auswirkungen eingeschliffener Stufenschneiden besonders beim Schruppen unrundlaufender Werkstücke, wobei innerhalb einer Umdrehung die Spantiefe oft von 0 bis 1 mm und mehr schwankt.
Spanquetschungen verursachen dann enormen Schaden an Maschine, Werkstück und Werkzeug, Im günstigsten Fall werden übrigens, mittels der Spanleitstufe, die Späne quetschend verbogen und gegen das rotierende Werkstück gedrückt, wodurch sie brechen. Dabei wird die Maschine überlastet, weiters das Werkstück zerkratzt und infolge übermässigen Spandruckes oft die spröde Sinterstoffschneidplatte durch Bruch vernichtet. Verstellbare Spanschirme sind auch bekannt, Sie fangen lediglich die Späne ab, falls diese von der Schneide als schon gebrochene Spanbrocken wegfliegen. Zum Brechen der langen Stahlspäne wurde bisher sogar vorgeschlagen, am Drehwerkzeug eine zweischneidige Rolle anzubringen. Ihre Aufgabe soll es sein, den Fliessspan zu knicken und in kurze Stücke zu zerschneiden.
Wie bei der vorerwähnten eingeschliffenen Spanleitstufe, ist auch diese Spanleitrolle in ihren Abmessungen unveränderlich und daher nur für einen ganz bestimmten Zerspanungsfall anwendbar.
Demnach wird bei einer Veränderung der Zerspanungsfaktoren, z. B. Werkstoff oder Schnittiefe usw., ein und dieselbe Spanleitrolle versagen.
Wesentlich anders ist es bei der vorliegenden Erfindung. Darin wird grundsätzlich der Vorgang der Spangestaltung vom Vorgang der Spanzerkleinerung getrennt bewältigt. Der Vorgang der Spangestaltung ist durch die bereits bekannten Fliessspanregler-Drehwerkzeuge (Patent Nr. 750032/439 und Patent Nr. 175760) gelöst worden. Für jeden Zerspanungsfall kann einer koordinierten Spankontrolle durch den einstellbaren Spanregler schnell entsprochen werden. Der Vorgang der Spanzerkleinerung hingegen, wird einer neuentwickelten Stauwand übertragen. Infolge ihrer vielseitigen Einstellbarkeit, ist sie auch dazu befähigt, allen Varianten der Zerspanung wirksam angepasst zu werden. Auf diese Weise werden die vorerörterten Nachteile bisheriger Spanbrecher vorteilhaft beseitigt.
Beachtenswert ist auch noch die Zerkleinerung der Späne,
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die mittels der erfindungsgemässen Einrichtung während der Zerspanung, ohne Beschädigung der bearbeite- ten Oberfläche des Werkstückes, selbsttätig und ohne Kraftaufwand der Werkzeugmaschine erfolgt. Zudem kann die Zerkleinerungslänge der Späne beliebig eingestellt werden, Im besonderen mag hinzugefügt werden, dass die erwähnten Reglerwerkzeuge es ermöglichen, dem abgehobenen Span, zum Zwecke seiner raschen Beseitigung, jede gewünschte und günstige Form zu geben. Bei zähen Werkstoffen kann es jedoch vorkommen, dass Wendelspane entstehen, weil der Span in einer für die Gesamtform der anfallenden Spanmasse günstigen Weise gekrümmt wird, aber nicht bricht. Wendelspäne sind natürlich weitaus besser als unkontrollierte Band-und Wirrspäne.
Um aber bei jedem Werkstoff geeignete Span Verhältnisse zu ermöglichen und darüber hinaus für alle Werkstoffe die derzeit möglichen Schnittgeschwindigkeiten weiterhin erheblich steigern zu können, wird der ablaufende Span im Erfindungssinne nicht nur entsprechend geformt, sondern auch, im Zuge seines Entstehens, in Spanlocken beliebig geeigneter Länge gebrochen. Dadurch wird nicht nur jede Anhäufung, Verstopfung der Vielstahlbank und Gefährdung des Facharbeiters durch die anfallenden Spanmassen bei hohen Drehzahlen beseitigt, sondern auch der flotte und einfache Abtransport von der Maschine sowie die weitere Handhabung dieses sperrigen Materials, ermöglicht.
Die Erfindung besteht darin, dass z. B. im Bereich der Schneide des spanabhebenden Werkzeuges quer zur Spanablaufrichtung eine vorteilhaft rauhe oder gerauhte bzw. mit Erhöhungen versehene Wand (Fläche, Block od. dgl.) vorgesehen ist, so dass der von der Schneide ablaufende, vorzugsweise als Wendel vorgeformte, Bewegungsspan beim Anstossen auf die Wand komprimiert und so in kleine Teilstücke gebrochen wird. Diese"Siauwand"für den Fliessspan bzw. Wendelspan kann am Werkzeug (Schaft, Halter od. dgl.) oder aber auch am Support verstellbar angeordnet sein, wodurch sie mit veränderbarem Abstand quer zur Spanablaufrichtung eingestellt werden kann. Die Verstellmittel sind vorteilhaft als Dreh-und/oder Neigund/oder Schwenkeinrichtung bzw.
Schiebeeinrichtung, insbesondere als Schwalbenschwanzschieber und Stangenhülsen- oder Bügelhülsenschieber der Wandkonsole, ausgebildet. Hiedurch ist sowohl die Stellung der Stauwand zum Span,'als auch der Abstand der Stauwand von der Schneide vielseitig veränderbar und damit der Wirkungsgrad der Einrichtung und die gewünschte Länge der Spanlocke einstellbar.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Die Fig. 1 zeigt den Grundriss eines Fliessspanregler-Drehwerkzeuges, das mit der erfindungsgemässen Einrichtung ausgestattet ist. Die Fig. 2 stellt den Aufriss dieses Werkzeuges dar. In Fig. 3 ist eine gelenkige Ausführungsform als Grundriss dargestellt. Die Fig. 4 ist der Aufriss davon. Die Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht nach der Linie V-V der Fig. 4. In Fig. 6 ist eine Einzelheit dargestellt.
Der Werkzeugschaft l trägt am Kopf 2 das Schneidmesser 3 samt Spanregler 4, die mittels der Stellschraube 5 einstellbar sind. Zu diesem Beispiel ist 6 das Werkstück, 7 der ablaufende Span und 8 eine rauhe bzw. gerauhte Stauwand, die der Werkzeugschneide 3 derart gegenübersteht, dass der abrollende Span ungefähr senkrecht auftrifft. Statt der Rauhung kann die Spanaufprallfläche der Stauwand auch mit andern geeigneten Erhöhungen ausgerüstet sein. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung besteht darin, dass dem von der Schneide ablaufenden Span, zunächst mittels des Spanreglers, vorzugsweise die gewünschte Wendelform erteilt wird.
Als Wendelspan trifft er dann mit seiner Anfangswindung auf die gerauhte Prallfläche der Stauwand, wird dort durch die Erhöhungen der Rauhung festgehalten und infolge der fortlaufenden Zerspanung-ähnlich einer gewundenen Feder, die unter Druck gesetzt wird-progressiv komprimiert. Bei einer gewissen, der Festigkeit des Spanwerkstoffes entsprechenden Kompressionsspannung, bricht der Wendelspan, so dass fortlaufend kurze Spanlocken entstehen. Unter ausgelöster Kompressionskraft springen sie in den Spanraum der Werkzeugmaschine hinab, wodurch sie die Dreharbeit weder gefährden noch behindern können. Die Stauwand 8 kann am Werkzeugschaft 1 oder am Support der Drehbank verstellbar angeordnet sein.
In Fig. l und 2 ist beispielsweise von einer Schraubenverbindung 11 und Langlöchern 10 Gebrauch gemacht, so dass die Teile 8 und 9 in Richtung des Schaftes verstellbar sind. Dadurch ist die Entfernung der Stauwand 8 von der Schneide 3 veränderbar und die Länge der Spanlocken einstellbar. Auch die Dicke des Spanes ist bei der Einstellung der Stauwand entsprechend berücksichtigt.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3-5 ist die Anordnung so getroffen, dass die Stauwand 8 für den Span 7 im Raum beliebig an der Konsole einstellbar ist. Die Verschiebbarkeit längs des Werkzeugschaftes 1 wird durch einen Befestigungsschenkel 13 der Konsole bewerkstelligt, der in der Nut 12 des Werkzeug- chaftes läuft und mittels der Schraube 14 festgeklemmt ist. Der Befestigungsschenkel 13 der Konsole ist mit einem wegstehenden Armschenkel 15 versehen, auf dem wiederum ein Bügel mit versetzten Klemmlülsen 16, 17 in schräger Raumlage dreh-und verstellbar angeordnet und mit Schraube 18 festgespannt werden kann. In der Klemmhülse 17 steckt der Bolzen 20, welcher am Flansch 21. die Stauwand 8 für den Span trägt.
Durch Lösen der Stellschrauben 14,18, 19 kann die Stauwand 8 jede gewünschte Lage im laum mit Bezug auf die Werkzeugschneide und den abrollenden Span 7 einnehmen. Durch die kombinier-
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te Einstellbarkeit des Bügels mit überkreuzten Klemmhülse 16,17 am wegstehenden Armschenkel 15 und am Stauwandbolzen 20 zusammen mit jener der Konsole 13 in der Schwalbenschwanzführung 12 des Werkzeugschaftes 1, ist die Stauwand 8 mit einer universalen Schwenk-, Neig- und Dreheinstellung der Höhenlage, Seiten-, Vor-, Rück-und Schräglage, in bezug auf das Werkstück 6, die Schneide 3 und den ablaufenden Span 7, ausgestattet.
Infolgedessen ist die Stellung der Stauwand 8 zur Aufprallrichtung des Spanes 7 vielseitig anpassungsfähig angeordnet und ebenso die Entfernung der Stauwand 8 vom Spanursprung am Werkstück 6, entlang dem Ablaufweg des Spanes 7, beliebig veränderbar gestaltet.
Vorzugsweise wird die Stauwand 8 senkrecht zur Ablaufrichtung des Spanes eingestellt, weil hiebei die beste Kompressions- und Bruchcharakteristik erzielt wird. Da die Erhöhungen bzw. Rauhung der Stauwand den Span wirksam fassen und festhalten, bis er unter eigener Kompressionskraft der fortlaufenden
Zerspanung gebrochen wird, genügt es mitunter die Stauwand annähernd senkrecht einzustellen. Bei etwas nach oben oder unten oder seitlich geneigter Stellung der Stauwand kann der komprimierte Wendelspan im Moment der Überschreitung der Werkstoffestigkeit und dabei erfolgter Zerkleinerung als gebrochenes Spanstück nach oben oder unten oder seitlich reflektiert werden, sofern dies vorteilhaft ist. Allenfalls kann auch von andern als ebenen Stauwänden, z.
B. von gewölbter Form, Gebrauch gemacht werden. Dennoch wäre der ebenen und gerauhten, neben einer glatten Ausführung der Stauwand der Vorzug zu geben. Die Stauwand kann den Stellbolzen 20 auch von oben mittels eines Flansches 21 fassen, wie die Fig. 6 zeigt.
Zur allseitigen Verstellung der Stauwand könnten beispielsweise auch Kugelgelenke verwendet werden.
Die Einrichtung eignet sich ganz besonders für Wendelspäne, ist aber auch für jede sonstige Art von Spänen verwendbar. Die Erfindung ist für alle spanabhebenden Werkzeuge u : ; d namentlich für FliessspanreglerDrehwerkzeuge der Patente Nr. 750032/439 und Nr. 175760 anwendbar. Die erfindungsgemässe Einrichtung zum Brechen der bei spanabhebenden Werkzeugen anfallenden Späne könnte am Werkzeugschaft, Halter, Support od. dgl. natürlich auch fest angeordnet bzw. in den Werkzeug- oder Maschinenelementen eingebaut sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Brechen der bei spanabhebenden Werkzeugen anfallenden Späne, dadurch gekennzeichnet, dass abseits des im Einsatz befindlichen Werkzeuges (1) bzw. dessen Schneide (3) und quer zum Ablaufweg des Spanes (7) eine Stauwand (8) angebracht ist.