-
Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere Holzbearbeitungsmaschine,
mit einer Antriebswelle, mit einem mindestens eine Schneide aufweisenden
Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung und einer das Werkzeug abdeckenden
Absaughaube mit einer teilweise geöffneten Umfangswandung und
einem Absauganschluss zum Absaugen von Spänen.
-
Bei
der spanenden Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoffen oder ähnlichen
Materialien, wie Kunststoffen, Hartschäumen oder Verbundwerkstoffen
mit rotierenden Werkzeugen in Werkzeugmaschinen, fallen große Spanmengen
an. Die Abführung der
Späne aus
dem Arbeitsbereich 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 werden können,
sondern teilweise mit dem Werkzeug umlaufen und ein zweites Mal
zerspant werden. Dabei hinterlassen sie an der fertigen 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
sollen, wo dann eine Absaugung vorgenommen werden kann.
-
Des
Weiteren werden Absaughauben verwendet, die napfförmig das
Werkzeug axial übergreifen
und in Umfangrichtung nur einen kleinen Bereich als Bearbeitungsöffnung aussparen, über die
das Werkstück
mit dem Werkzeug in Verbindung bringbar ist. Eine derartige Absaughaube
ist in 6 und 7 gezeigt. Über die
Umfangswandung der Absaughaube werden die Späne eingefangen. In einem Winkel von
0° bis 90° zur Bearbeitungsöffnung (Bearbeitungsstelle)
ist eine Öffnung
zum Anschluss einer Absaugleitung vorgesehen, über die die Späne abtransportiert
werden. Die Wandung der Absaughaube ist so breit wie die axiale
Werkzeugbreite. Bei Verwendung derartiger Absaughauben erfolgt die
Bewegung der Späne
immer in der Rotationsebene (Arbeitsebene) des Werkzeugs. Rotierende,
spanende Werkzeuge verfügen über einen
Werkzeugkörper
mit Schneiden und Vertiefungen, Ausnehmungen oder Hohlräumen vor
den Schneiden, sogenannte Spanräume, zur
Aufnahme der an der Schneide abfließenden Späne. Nach einem bestimmten Drehwinkel
des Werkzeugs werden die Späne
aus dem Spanraum 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 Platzgründen
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 reflektiert. In den 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 Luftströmung
mitgenommen. Dadurch gelangen sie nicht in die Absaugöffnung,
sondern laufen mit dem Werkzeug um, treten an der Bearbeitungsöffnung 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 Absaugluftgeschwindigkeit
erhöht,
was dazu führt,
dass oftmals für
den Abtransport der Späne
genauso viel Energie eingesetzt werden muss, wie für deren
Erzeugung.
-
Die
EP 0 262 577 offenbart eine
Schleifmaschine, bei der die Schleifscheiben mit einer Absaughaube
abgedeckt sind. Die Absaughaube ist stufenförmig zylindrisch ausgebildet
und geht an ihren äußeren Bereich
in einen konischen Verlauf über.
Durch die zylindrische Ausbildung wird die Schleifscheibe achsparallel
umgeben. Ein der Schleifscheibe nachgeordneter, auf die Antriebswelle
aufgesetzte Propeller, der ebenfalls achsparallel zylindrisch von
der Abzughaube umgeben wird, erzeugt eine Luftströmung, um
den Schleifstaub nach außen
zu befördern.
-
Aus
der
DE 42 18 247 C2 ist
eine Fräse
bekannt, die mit einem Abtragauffanggehäuse versehen ist. Das Fräswerkzeug
ist aus dem Auffanggehäuse
herausgeführt
und die Schneiden werden von ihm nicht umgeben. Im Inneren verläuft das
Auffanggehäuse
konisch. Das Werkzeug rotiert um die Spindelachse und trägt von dem
Werkstück
Späne ab. Die
Späne weisen
eine tangentiale Bewegungsrichtung von dem Werkzeug weg auf, die
von einem Steigungswinkel von etwa 12° bis 13° gegenüber der Oberfläche des
Werkstücks
gekenn zeichnet ist. An diesen Steigungswinkel ist der Öffnungswinkel
des Innenkonus des Abtragauffanggehäuses angepasst, um das Eintreten
der Späne
in die zentrale Öffnung zu
ermöglichen.
-
Von
der geschilderten Problemstellung ausgehend, soll die Absaughaube
der zuvor beschriebenen Werkzeugmaschine so verbessert werden, dass nicht
nur die Späne
besser abgesaugt werden können,
sondern die Absaugleistung auch reduziert werden kann.
-
Zur
Problemlösung
zeichnet sich eine gattungsgemäße Werkzeugmaschine
dadurch aus, dass die Umfangswandung der Absaughaube im Bereich
der Rotationsebene der Schneide konisch oder sphärisch gekrümmt ausgebildet ist und sich
der größere Durchmesser
in Richtung der Antriebswelle befindet.
-
Durch
diese Ausgestaltung sind umfangsseitig an der Absaughaube keine
senkrechten Prallflächen
vorhanden, über
die die Späne
in das Werkzeug zurück
geworfen werden können.
Vielmehr werden auftreffende Späne
durch die schräge,
konische (oder sphärisch
gewölbte)
Innenkontur 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 erstreckt 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 beeinflussen, ist es vorteilhaft, wenn die Absaughaube einseitig
axial verschlossen ist, insbesondere im Bereich des kleineren Durchmessers.
-
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 Absauganschlüsse
vorgesehen sein. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, 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 insbesondere tangential
zur Innenkontur der Wandung verlaufen.
-
Mit
Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung
nachfolgend näher
erläutert
werden. Es zeigt:
-
1 – die perspektivische
Ansicht einer Absaughaube mit darin angeordnetem Werkzeug;
-
2 – eine erste
Absaughaube im Querschnitt mit darin angeordnetem Werkzeug;
-
3 – eine zweite
Absaughaube im Querschnitt mit darin angeordnetem Werkzeug;
-
4 – eine dritte
Absaughaube im Querschnitt mit darin angeordnetem Werkzeug;
-
5 – die Draufsicht
auf die Absaughaube nach 1;
-
5a – ein weiteres
Ausführungsbeispiel einer
Absaughaube mit darin angeordnetem Werkzeug;
-
6 – die perspektivische
Darstellung einer Absaughaube mit darin angeordnetem Schneidwerkzeug
nach dem Stand der Technik;
-
7 – den Querschnitt
der Absaughaube nach 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 anschließt. Über einen Bereich von etwa
110° bis
120° ist
in der konisch verlaufenden Wandung 1 eine Bearbeitungsöffnung 2 vorgesehen
(vgl. 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
zwi schen 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 3 dargestellten Ausführungsbeispiel geht der konische
Verlauf der Wandung 1 in einen zylindrischen Abschnitt 4 über.
-
Bei
dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wandung 1, 1' spiegelsymmetrisch
zur Mitte des Werkzeugs 8 ausgestaltet. 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 Umfangsrichtung zueinander versetzt sein.
-
Die
Absaugstutzen 7, 7' verlaufen
senkrecht zur Längsachse
(Werkzeugachse) L. Sie sind vorzugsweise tangential zu der Innenkontur
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 Absaughaube 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 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 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ausgebildet. Das senkrecht zur Werkzeugachse 11 verlaufende Späneleitblech 13 kann
durchgängig
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