DE102012007344A1

DE102012007344A1 - Erfassungseinrichtung von Staub und Spänen während der Bearbeitung von faserverstärktem Kunststoff, Honeycomb, Holz oder dergleichen

Info

Publication number: DE102012007344A1
Application number: DE102012007344A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hintze; Hendrik Kober; Tobias Geis
Original assignee: Individual
Current assignee: Fooke GmbH
Priority date: 2012-04-14
Filing date: 2012-04-14
Publication date: 2013-10-17
Also published as: WO2013163976A1

Abstract

Zur wirkstellennahen Absaugung von Spanpartikeln beim Fräsen und Schleifen von Faserverbundkunststoffen und dergleichen wird eine Absaugvorrichtung (18) vorgeschlagen. Sie besitzt ein Mundstück (6) mit Absaugöffnung (7). Das Mundstück wird zum Fräswerkzeug (1) derart angeordnet, dass es entsprechend der Fräserdrehrichtung den Staubstrom beim Schneidenaustritt auffängt. Das Mundstück wird entsprechend der Vorschubbahn (3) des Fräswerkzeugs durch Drehung um mindestens eine Achse (2) nachgeführt, die koaxial, vorzugsweise identisch der Fräserdrehachse ist und im Wesentlichen der Orientierung der Fräserachse zur Bauteiloberfläche entspricht, wobei es sich kollisionsfrei in einem Hüllvolumen bewegt, das vom Werkzeug während der aktuellen oder einer vorangegangenen Bearbeitung aufgespannt wurde. Das Mundstück kann gegenüber dem Fräswerkzeug axial verschoben werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Absaugung von Spänen und Staub bei der Bearbeitung von Faserverstärktem Kunststoff, Honeycomb, Holz, Kunststoff oder dergleichen, insbesondere beim Schaftfräsen von Schalenbauteilen.
Bei der zerspanenden Bearbeitung von Faserverstärktem Kunststoff, Honeycomb oder dergleichen kommt es insbesondere beim Besäumen und Stirnumfangsfräsen zu einem erheblichen Staubanfall. Häufig wird dabei im Vollschnitt gearbeitet, d. h. der Arbeitseingriff a_e stimmt mit dem Fräserdurchmesser d_F überein (a_e = d_F). Dem Vollschnitt kann ein Teilschnitt (a_e < d_F) nachgeschaltet sein zur Verbesserung der Bauteilqualität. Der anfallende Staub ist in bestimmten Konzentrationen bzw. Mischungsverhältnissen mit Luft explosionsgefährlich. Der entstehende Staub muss deshalb abgesaugt werden, was bei vielen Anwendungen durch eine Raumabsaugung des eingehausten Zerspanaggregates geschieht. Insbesondere bei großen Bauteilen wie Rotorblättern oder Flugzeugrümpfen ist eine Umhausung, die für eine Raumabsaugung zwingend nötig ist, oft schlecht oder gar nicht zu bewerkstelligen oder mit einem hohen Kosten- und Energieaufwand verbunden. Außerdem kann verpresster Staub Delamination, insbesondere von Decklagen verursachen oder bei Vakuumspannung diese beeinträchtigen, wenn der Staub zwischen Bauteil und Aufspannung gelangt.
Beim Besäumen von Bauteilen werden zur Vermeidung von Delamination an beiden Decklagen bevorzugt Fräswerkzeuge mit einem entlang der Schneiden wechselnden, an den Decklagen entgegengesetzten Drall eingesetzt. Jedoch fördern diese das Spangut nicht von der Bauteiloberfläche weg sondern bewirken eine Bündelung des Späneflugs im Bereich der gefrästen Nut, die zum Spänestau führen kann. In der Folge kann es zur Schädigung des Bauteils sowie zu erhöhtem Verschleiß am Fräser kommen, da die gestauten Späne mehrfach zerspant werden und die Spankammern zusetzen.
Weitere Probleme ergeben sich, wenn die Bauteile einseitig mittels Vakuum gespannt sind: Bei leistungsstarker Raumabsaugung besteht die Gefahr, dass sich Bauteile von der Vakuumspannung lösen. Schließlich verhindern Saugglockenlösungen die Zugänglichkeit für Sensoren zur Prozessbeobachtung.
Aus [1], [2] und [3] sind Absaughauben bekannt die zur Absaugung bzw. Entsorgung von Staub dienen, bei denen das Werkzeug das Material von oben bearbeitet, es aber nicht durchstößt. Es sind ausnahmslos Absaughauben, die das Werkzeug komplett umschließen.
In [4] wird eine Absaugvorrichtung beim Besäumen von Holzmatten mit Hilfe eines Sägeblattes beschrieben. Auch hier ist das Werkzeug (Sägeblatt in diesem Fall) vollständig umschlossen. Bei dem beschriebenen Verfahren durchstößt das Werkzeug die Holzmatte.
In [5] ist eine Absaugvorrichtung beschrieben die ein Werkzeug verwendet welches Ausbrüche besitzt die eine Verbindung zwischen Außenbereich und Innenbereich der Absaughaube sicherstellen. Bei dieser Lösung ist das Werkzeug nur einseitig von der Absaughaube umschlossen.
Erfindung [6] beschreibt eine Absaugung, welche den Ort der Bearbeitung entweder komplett abschließt und die Späne unter Zugabe von Luft abgesaugt werden oder eine in einer zweiten Variante ein Schlitz zwischen Absaughaube und Werkstück belassen wird, durch den Luft eingesaugt werden kann.
Aus [7] ist eine Absaughaube bekannt, welche sich auch für den Einsatz mit Fünf-Achs-Bearbeitung eignet. Die Haube umschließt dabei die gesamte Kinematik, welche die Fünf-Achs-Bearbeitung möglich macht (2 der 5 Achsen). Sie wird zum flächigen Bauteil durch einen Lamellenvorhang abgetrennt.
[8] beschreibt eine Absaughaube einer Plattenbearbeitungsmaschine, bei der nicht das Werkzeug verfährt, sondern das Werkstück (in diesem Fall die Platten). An der Durchstoßseite des Werkzeuges durch die Platte ist eine Absaugvorrichtung angebracht. Des Weiteren befindet sich ein Spänefang hinter der entstehenden Nut, welcher die Späne nach oben ableitet/absaugt.
Ein Nachteil bekannter Lösungen ist, dass nicht nah genug an der Entstehungsstelle abgesaugt wird, so dass sich der anfallende Staub beim Schneidenaustritt infolge seiner kinetischen Energie fächerförmig streuend im Arbeitsraum ausbreitet. Aufgrund dessen ist eine vollständige Stauberfassung schwierig bzw. erfordert einen hohen Energieeinsatz der Absaugaggregate. Nachteilig an bekannten Absaugglockenlösungen ist, dass sie sich nur für ein eng begrenztes Spektrum von Bearbeitungsaufgaben eignen wie z. B. für Sägeschnitte oder das Schaftfräsen ebener Platten und damit eine geringe Flexibilität hinsichtlich der Geometrie von Schalenbauteilen aufweisen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, beim Verzicht auf eine Raumabsaugung oder ergänzend dazu eine ausreichende Sauberkeit des Bearbeitungsprozesses sicher zu stellen. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die bei der mechanischen Bearbeitung von Faserverstärktem Kunststoff und dergleichen anfallenden Stäube und Späne möglichst vollständig zu erfassen und deren Verteilung im Arbeitsraum entscheidend zu vermindern oder gänzlich zu vermeiden. Schließlich soll die Stauberfassung hinsichtlich der bearbeitbaren Bauteilgeometrien, insbesondere von Schalenbauteilen, möglichst flexibel und hinsichtlich des notwendigen Energiebedarfs des Absaugaggregats möglichst sparsam sein.
Es wird deshalb vorgeschlagen, nahe am Fräser abzusaugen. Dabei bewegt sich das Absaugmundstück kollisionsfrei in dem vom Werkzeug aufgespannten Hüllvolumen. Insbesondere beim Vollschnitt bewegt sich das Mundstück in der gefrästen Nut. Dies geschieht dadurch, dass das Absaugmundstück in kleinem Abstand hinter dem Fräser angeordnet ist. Auf diese Weise wird der entstehende Staubstrom nahe dem Schneidenaustritt aufgefangen, bevor er fächerförmig streuend aufweitet.
Um das Mundstück auch bei nicht geradlinigen Vorschubbewegungen des Werkzeugs dicht hinter dem Fräser zu führen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Absaugmundstück dem Werkzeug im gefrästen Nutbereich ”im Windschatten” folgt, d. h. kollisionsfrei nachgeführt wird. Dazu ist das Absaugmundstück vorzugsweise mittels einer zur Werkzeugdrehachse koaxialen NC-Achse gesteuert drehbar. Vorteilhafter Weise handelt es sich bei dieser NC-Achse um eine an der Zerspanungsanlage bereits vorhandene C-Achse. Alternativ sind auch zusätzliche Achsen zur Verdrehung des Mundstücks denkbar.
Beim Fräsen mit einem Roboter serieller Kinematik wird die Werkzeugspindel parallel, insbesondere koaxial zur vorzugsweise letzten Handachse angeordnet, um die Drehung des Absaugmundstücks mit dieser Achse zu bewerkstelligen.
Der Querschnitt des Mundstücks im Nutbereich liegt erfindungsgemäß innerhalb eines Hüllkreises, dessen Durchmesser d_MHüll der Fräserdurchmesser d_F ist und dessen Mittelpunkt M_M zur Achse des spanenden Fräsers M_F den Abstand A hat. Des Weiteren liegt der Querschnitt des Mundstücks außerhalb des Umfangs des spanenden Fräsers. Der Abstand A beträgt 0.1 d_F ≤ A ≤ 1.2 d_F, vorzugsweise 0.2 d_F ≤ A ≤ 0.8 d_F.
Erfindungsgemäß folgt beim Vollschnitt der Mittelpunkt M_M des das Mundstück umschließenden Hüllkreises auf der Vorschubbahn des Mittelpunktes M_F des spanenden Fräsers der Fräserachse M_F im Abstand A nach. Dabei bestimmt sich der momentane Drehwinkel φ_M der NC-Achse des Mundstücks aus der momentanen Orientierung der Abstandsstrecke A. φ_M ist bei Fortbewegung des Fräsers um Bahninkremente ds_F jeweils neu aus der Orientierung der Abstandsstrecke A zwischen Fräserachse und Hüllkreismittelpunkt M_M im Nutbereich zu ermitteln. Daraus ergibt sich die inkrementale Verdrehung dφ_M. Die Berechnung der Drehwinkel φ_M erfolgt vorteilhaft durch ein CAM-Programm oder auf CNC-Steuerungsebene.
Diese Ausführung erlaubt eine kollisionsfreie Nachführung des Mundstücks bei flexiblen Bearbeitungen mit räumlichen Fräserbahnen im Falle dünnwandiger und/oder schwach gekrümmter Bauteile/Vorschubbahnen.
Die Breite des Absaugmundstücks d_M ist kleiner das 1-fache des Fräserdurchmessers d_F. Geringere Breiten erlauben dabei, kollisionsfrei auch 5-achsig gekrümmte Bahnen fahren zu können. Auch können Mundstücke geringerer Breite d_M vorteilhaft genutzt werden für Werkzeuge, die außer mit dem Ausgangsdurchmesser d_F0 durch Nachschliff bis zu einem kleinsten Durchmesser d_Fmin eingesetzt werden.
Im Falle einer gegenüber dem Hüllkreis kleineren Breite des Absaugmundstücks kann das Mundstück beim Vollschnitt kollisionsfrei um einen Winkel Δφ (vermindert um einen kleinen Sicherheitsabstand s) in der Nut gedreht werden. Eine Verdrehung des Mundstücks erfolgt vorteilhaft in Richtung des Schneidenaustrittspunktes des Fräsers dergestalt, dass ein teilweises Entweichen des dort austretenden Staubstroms vorbei am Mundstück minimiert wird.
Weiterhin kann das Absaugmundstück elastisch/nachgiebig gestaltet sein, so dass Kollisionen mit dem Werkstück/Bauteil toleriert werden können. Im Falle eines nachgiebig elastischen Absaugmundstücks ist auch eine Breite größer dem 1-fachen des Fräserdurchmessers d_F möglich.
Beim Besäumfräsen im Teilschnitt (Arbeitseingriff a_e < Fräserdurchmesser d_F) wird entweder im Gegenlauf (a_e < d_F/2) bzw. überwiegend im Gegenlauf (d_F/2 ≤ a_e < d_F) oder im Gleichlauf (a_e < d_F/2) bzw. überwiegend im Gleichlauf (d_F/2 ≤ a_e < d_F) gefräst. Im letzteren Fall gelten die zuvor für den Vollschnitt von Nuten beschriebenen Zusammenhänge.
Im erstgenannten Fall des Teilschnitts im Gegenlauf bzw. überwiegenden Gegenlauf erfolgt der Schneidenaustritt an der Ausgangsfläche des Bauteils. Es wird davon ausgegangen, dass beim Teilschnitt der Arbeitseingriff a_e entlang der Vorschubbahn bekannt ist. Speziell wird angenommen, dass der Arbeitseingriff a_e durch einen vorangegangenen Vollschnitt mit einem Fräser gleichen oder größeren Durchmessers erzeugt wurde, sowie dass der entstandene Verschnitt lose ist bzw. entfernt wurde, so dass das für das Mundstück zur Verfügung stehende Hüllvolumen auf der der Bauteilkontur abgewandten Seite nicht beschränkt ist. Erfindungsgemäß wird das Mundstück gegenüber dem spanenden Fräser derart verdreht, dass die Außenkontur des Mundstücks einen kleinen Sicherheitsabstand S zum Konturzug der Ausgangsfläche aufweist. Der Konturzug der Ausgangsfläche wird aus der bekannten Endkontur des Bauteils durch schrittweise Verschiebung um das bekannte a_e senkrecht zum Endkonturzug ermittelt. Im Falle eines konstanten a_e ergibt sich eine Äquidistante. Mit der ebenfalls bekannten Vorschubbahn des Fräsers erfolgt die Bestimmung des Drehwinkels φ_M vorteilhaft iterativ durch ein CAM-Programm oder auf CNC-Steuerungsebene, wobei der Fräser in Inkrementen ds_F entlang der Vorschubbahn fortgeführt wird.
Auf diese Weise wird auch im Teilschnitt stets eine Anordnung des Mundstücks nahe am Schneidenaustritt entsprechend den extrem unterschiedlichen möglichen Richtungen des Staubstroms gewährleistet. Insbesondere kann der Staubstrom, wenn der Schneidenaustritt beim Gegenlauf in Vorschubrichtung vor der Fräserachse liegt, anteilig in Vorschubrichtung oder quer dazu erfolgen. Erfindungsgemäß kann dafür das Absaugmundstück ebenfalls in Vorschubrichtung zur Fräserachse vorlaufend angestellt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, den Transport des Spanmaterials in das Absaugmundstück durch Druckluft zu unterstützen, die vorzugsweise durch das Werkzeug oder durch einen rückseitigen Kanal im Mundstück zugeführt wird.
Des Weiteren kann das Absaugmundstück in Axialrichtung des Werkzeugs verschieblich gelagert sein. Dies kann federnd oder über eine zusätzliche Vorschubachse steuerbar erfolgen. Auf diese Weise kann beim Eintauchen des Werkzeugs in das Material das Absaugmundstück passiv nach oben gedrückt oder aktiv zurückgezogen werden. Sobald der Fräser verfährt, kann das Mundstück beispielsweise durch Federkraft in die Nut gleiten. Der Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist, dass der Großteil des anfallenden Staubes wirkstellennah abgesaugt wird ohne sich von der Entstehungsstelle entfernen zu können.
Zur Optimierung der Stauberfassung bei beidseitiger Zugänglichkeit der Bearbeitungsstellen am Bauteil wird weiterhin vorgeschlagen, an der der Werkzeugspindel abgewandten Seite das oder ein zusätzliches Absaugmundstück entsprechend der Vorschubbahn des Werkzeugs zu führen, welches vorzugsweise von einem mit dem Fräsaggregat kooperierenden Roboter bewegt wird. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft bei Durch- und Aufbohroperationen sowie beim Fräsen von Konturen, die in 2 Richtungen starke konvexe, konkave oder wechselnde Krümmungen haben. Diese Lösung gestattet, das Absaugmundstück in Lage und Orientierung seiner Achse exakt der Lage und Achsorientierung des Werkzeugs am jeweiligen Punkt der Vorschubbahn nachzuführen.
Bei Werkzeugen mit gedrallten Schneiden kann je nach Drallrichtung der Staubstrom schräg zur Ober- oder Unterseite des Bauteils gerichtet sein, wodurch das vollständige Auffangen auch bei nahe angeordnetem Mundstück erschwert wird. Es wird deshalb vorgeschlagen, dafür eine Haube vorzusehen. Diese wird entweder mit dem Zerspanaggregat bewegt. Alternativ kann sie bei rückseitiger Zugänglichkeit des Bauteils durch ein kooperierendes Bewegungsaggregat entsprechend der Vorschubbahn geführt werden. Die Haube wird so gestaltet, dass ihr Durchmesser nicht wesentlich größer als der Werkzeugdurchmesser ist, vorzugsweise höchstens das 3-Fache, speziell das 1.5-Fache. Auf diese Weise wird die Zugänglichkeit des Fräsers zur Bearbeitungsstelle nicht erheblich eingeschränkt.
Bei kleineren und mittelgroßen Werkstücken ist es vorgesehen, dass die translatorischen und rotatorischen Relativbewegungen anstatt von Werkzeugspindel, Absaugvorrichtung und rückseitiger Absaugvorrichtung ganz oder teilweise vom Werkstück ausgeführt werden.
Vorteilhaft lassen sich die auf bestimmte Werkzeuggeometrien (Durchmesser, Länge) oder Bearbeitungsaufgaben abgestimmten Absaugmundstücke zusammen mit dem Werkzeug vorzugsweise automatisch wechseln.
Die Erfindung eignet sich nicht nur für zylindrische Schaftwerkzeuge sondern ist auch für profilierte Werkzeuge und Umfangsstirnfräser.
1 zeigt ein Schaftfräswerkzeug (1) mit dem Durchmesser d_F, der durch den Mittelpunkt M_F gekennzeichneten Fräserachse (2) und die Vorschubbahn (3) des Fräsermittelpunktes. Im Abstand A zur Fräserachse ist ein dem Fräservolumen entsprechendes Hüllvolumen (4) mit dem Durchmesser d_MHüll und dem Mittelpunkt M_M dargestellt, das durch den Verschnitt mit der Fräsermantelfläche (5) reduziert wird. In dem Hüllvolumen ist ein Absaugmundstück (6) angeordnet, das auf der der Fräsermantelfläche zugewandten Seite eine Öffnung (7) hat. Das Absaugmundstück bildet eine starre Einheit mit dem Verbindungselement (8), das um die Fräserachse (2) gesteuert drehbar ist.
2 stellt einen vergrößerten Ausschnitt einer Vorschubbahn (3) des Fräsermittelpunktes im Vollschnitt dar. Der Fräsermittelpunkt M_F bewegt sich auf der Bahn um ein Inkrement ds_F, das klein im Vergleich zum Abstand A ist, von M_F1 nach M_F2. Der Mittelpunkt M_M des Absaugmundstücks (6) liegt im Abstand A auf der Vorschubbahn (3) und bewegt sich auf ihr von M_M1 nach M_M2. Dies wird durch Drehung des Verbindungselements mit dem Abstand A um das Inkrement dφ_M von der Abstandslage A1 in die Lage A2 erreicht.
3 stellt ein Absaugmundstück dar, dessen Breite d_M deutlich kleiner als der Durchmesser des Hüllvolumens d_MHüll ist. Die Hilfsstrecke H verbindet den Fräsermittelpunkt M_F und eine Außenkante (9) des Absaugmundstücks und schließt mit der Abstandsstrecke A den Winkel φ₂ ein. Bei Drehung des Mundstücks von φ₂ auf φ₁ berührt die Außenkante des Mundstücks die gefräste Fläche. Um das Entweichen des Staubstroms vorbei an der Außenkante (9) zu vermeiden, wird das Mundstück um einen Differenzwinkel Δφ = φ₁ – φ₂, der praktisch um einen kleinen Sicherheitsabstand vermindert wird, zur Seite des Schneidenaustritts verdreht.
4 stellt einen Fräser (1) mit dem Durchmesser d_F dar, der sich auf einer Vorschubbahn (3) bewegt. Er bearbeitet das Werkstück (10), das eine Ausgangsfläche (12) und eine gefertigte Fläche (13) aufweist, im Teilschnitt mit einem Arbeitseingriff von a_e < d_F/2 im Gleichlauf (11). Der Mittelpunkt M_M folgt dem Fräsermittelpunkt M_F im Abstand A auf der Vorschubbahn (3).
5 stellt einen Fräser (1) mit dem Durchmesser d_F dar, der sich auf einer Vorschubbahn (3) bewegt. Er bearbeitet das Werkstück (10), das eine Ausgangsfläche (12) und eine gefertigte Fläche (13) aufweist, im Teilschnitt mit einem Arbeitseingriff von a_e < d_F/2 im Gegenlauf (14). Der Fräsermittelpunkt M_F bewegt sich auf der Vorschubbahn (3) um ein Inkrement ds_F von M_F1 nach M_F2. Unter Einhaltung des kleinen Sicherheitsabstands S zur Ausgangsfläche (12) ergibt sich die Drehung des Absaugmundstücks (6) um das Inkrement dφ_M.
6 stellt einen Fräser (1) mit dem Durchmesser d_F dar, der sich auf einer Vorschubbahn (3) bewegt. Er bearbeitet das Werkstück (10), das eine Ausgangsfläche (12) und eine gefertigte Fläche (13) aufweist, im Teilschnitt mit einem Arbeitseingriff von a_e < d_F/2 im Gleichlauf (11). Der Mittelpunkt M_M folgt dem Fräsermittelpunkt M_F im Abstand A auf der Vorschubbahn (3). Zur Lenkung des Staubstroms weist das Absaugmundstück auf der dem Fräser abgewandten Seite einen Kanal zur Druckluftzuführung (15) auf, der zum Fräser hin Druckluftöffnungen (16) hat.
7 zeigt im oberen Teil eine Bearbeitungsspindel (17) mit Werkzeug und Absaugvorrichtung (18) in der Seitenansicht, im unteren Teil ein plattenförmiges Werkstück (10) mit geschnittenem Werkzeug (1) und Absaugmundstück (6) in der Draufsicht. Das Absaugmundstück (6) folgt dem Werkzeug (1) und ist in Bezug auf die Werkzeugspindel (17) um die Achse C gesteuert drehbar.
Das Absaugmundstück (6) ist entlang der Werkzeugspindelachse C (19) in z-Richtung verschiebbar, wobei es mit Hilfe einer Feder (20) nach in z-Richtung (21) gedrückt und mit der Führung (22) und durch einen Anschlag (23) begrenzt wird.
8 zeigt den Ablauf, wenn ein Werkzeug (1) bei montierter Absaugvorrichtung (18) in das Werkstück (10) in z-Richtung (21) eintaucht (normal zur Oberfläche). Zunächst wird das Absaugmundstück (6) entgegen der Vorschubrichtung (in diesem Fall entgegen z-Richtung) (21) relativ zum Werkzeug (1) verschoben (Schritt 1–3). Sobald das Werkzeug entlang des Werkstücks, in x-Richtung (24), (tangential zur Oberfläche) verfahren ist, gleitet das Absaugmundstück in z-Richtung (21) in das entstandene Hüllvolumen (4) (Schritt 4).
9 zeigt eine Werkzeugspindel (17) mit einem Zerspanungswerkzeug (1), das ein Werkstück (10) im Vollschnitt bearbeitet, in der Seitenansicht und in der Draufsicht. Auf der der Spindel abgewandten Seite des Werkstücks ist eine Haube (25) mit Absaugmundstück (6) angeordnet, die von einem in translatorischen und rotatorischen Achsen steuerbaren Bewegungsgerät (26) geführt wird.
10 zeigt eine Werkzeugspindel (17) mit einem Zerspanungswerkzeug (1), das ein Werkstück (10) im Vollschnitt bearbeitet, in der Seitenansicht und in der Draufsicht. Auf der der Spindel zugewandten Seite des Werkstücks (10) umschließt eine Haube (25) das Werkzeug (1) und geht im Bereich der Nut in das Absaugmundstück (6) über.
Bezugszeichenliste

1: Schaftfräswerkzeug
2: Fräserachse
3: Vorschubbahn des Fräsermittelpunktes
4: Hüllvolumen
5: Fräsermantelfläche
6: Absaugmundstück
7: Öffnung des Absaugmundstücks
8: Verbindungselement
9: Außenkante
10: Werkstück
11: Gleichlauf
12: Ausgangsfläche
13: gefertigte Fläche
14: Gegenlauf
15: Druckluftzuführung
16: Druckluftöffnungen
17: Bearbeitungsspindel
18: Absaugvorrichtung
19: Werkzeugspindelachse
20: Feder
21: z-Richtung
22: Führung
23: Anschlag
24: x-Richtung
25: Haube
26: Bewegungsgerät

Claims

Absaugeinrichtung zum Fräsen und Schleifen, insbesondere Besäumfräsen oder -schleifen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Absaugmundstück hinter einem Werkzeug so nachgeführt wird, das es bezogen auf das Bauteil in dem vom Werkzeug aktuell oder bei der Vorbearbeitung aufgespannten Hüllvolumen bleibt, beim Besäumen im Vollschnitt insbesondere in der bearbeiteten Nut
Absaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung im Vollschnitt oder im Teilschnitt bei Gleichlauf oder überwiegendem Gleichlauf geschieht, wobei der Mittelpunkt eines das Absaugmundstück umschließenden Hüllvolumens mit dem Werkzeugdurchmesser durch Drehung um eine zur Werkzeugdrehachse parallele, vorzugsweise koaxiale Achse der Werkzeugmittelpunktsbahn im Abstand beider Punkte folgt.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung im Teilschnitt mit einem Arbeitseingriff bei Gegenlauf oder überwiegendem Gegenlauf geschieht, wobei das Absaugmundstück dem sich entlang der Bauteilendkontur fortbewegenden Werkzeug dergestalt folgt, dass die Außenkontur des Mundstücks gegenüber der um den Arbeitseingriff zur Endkontur äquidistanten Ausgangsfläche durch Drehung um eine zur Werkzeugachse parallele, vorzugsweise koaxiale Drehachse einen kleinen Sicherheitsabstand einhält.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ober- oder Unterseite des bearbeiteten Bauteil das Absaugmundstück in eine Haube übergeht, deren Durchmesser nicht wesentlich größer als der Werkzeugdurchmesser, vorzugsweise kleiner als der dreifache Werkzeugdurchmesser ist.
Fräs- oder Schleifvorrichtung mit einem Roboter und einer Absaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspindel parallel, insbesondere koaxial zu einer, vorzugsweise zur letzten Handachse angeordnet ist, um die Drehung der Absaugdüse mit dieser Achse zu bewerkstelligen, wobei vorzugsweise das Absaugmundstück und oder die Haube mit dem Werkzeug wechselbar sind.
Fräs- oder Schleifvorrichtung für im wesentlichen ebene Bauteile mit einer vorzugsweise in 3 NC-Achsen steuerbaren Werkzeugmaschine und einer Absaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel, insbesondere koaxial zur Werkzeugspindel eine CNC-gesteuerte Drehachse angeordnet ist, um die Drehung des Absaugmundstücks mit dieser Achse zu bewerkstelligen, wobei vorzugsweise das Absaugmundstück und oder die Haube mit dem Werkzeug wechselbar sind.
Fräs- oder Schleifvorrichtung für einfach bzw. zweifach gekrümmte Bauteile mit einer vorzugsweise in 4 bzw. in 5 NC-Achsen steuerbaren Werkzeugmaschine und einer Absaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel, insbesondere koaxial zur Werkzeugspindel eine zusätzliche CNC-gesteuerte Drehachse angeordnet ist, um die Drehung des Absaugmundstücks mit dieser Achse zu bewerkstelligen wobei vorzugsweise das Absaugmundstück und oder die Haube mit dem Werkzeug wechselbar sind.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absaugmundstück wirkstellennah im Hüllvolumen durch separate NC-Achsen, insbesondere einen separaten kooperierenden Industrieroboter, der Achse des im Eingriff befindlichen Werkzeugs in Position und Orientierung nachgeführt wird.
Die Erfindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet ist, dass gewölbte flächige bzw. Massivbauteile mit der Stirn und dem Umfang des Werkzeugs bearbeitet werden.
Absaugeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Absaugmundstücks das 0.7- bis 0.95-fache des Fräserdurchmessers ist.