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Die nachfolgende Erfindung bezieht sich auf einen Fräskopf mit Minimalmengenschmierung, eine motorisch betriebene Handfräsvorrichtung mit einem solchen Fräskopf und eine Handfräs-Anlage.
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Handfräsvorrichtungen bzw. -maschinen werden in der Metallbearbeitung überall dort eingesetzt, wo es nötig ist Werkstückkanten zu entgraten oder anzufasen. Das Entgraten bzw. Anfasen mit einer Handfräsmaschine ist dem Entgraten bzw. Anfasen von Hand vorzuziehen, da eine Handfräsmaschine in der Regel über eine Führungseinrichtung verfügt, die es ermöglicht, die Bearbeitungsparameter wie Tiefe, Breite und/oder Winkel einzustellen und während der ganzen Bearbeitung sehr genau einzuhalten. Insbesondere zur Schweißvorbereitung für die Erstellung von V-, U-, Y-, und/oder D-Nähten oder bestimmten Kehlnahttypen ist die Erzeugung reproduzierbarer Fasen bzw. Radien oder im Sinne einer wirksamen Qualitätssicherung wichtig.
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In der Regel verfügen Handfräsmaschinen über einen Fräskopf mit einem angetriebenen Fräser, wobei der Fräser ein Kegelfräser, Doppelkegelfräser oder ein Radienfräser zum Verrunden von Werkstückkanten sein kann.
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Obwohl die Schneiden des Fräsers aus sehr harten Werkstoffen wie Hartmetall, oder anderen technischen Keramiken bestehen, oder sogar mit Diamant beschichtet sein können, ist deren Standzeit, vor Allem bedingt durch hohe lokale Temperaturen in der Schnittzone und das Bilden von Aufbauschneiden, immer noch vergleichweise gering, da Handfräsmaschinen häufig keine Kühlschmierung aufweisen. Ursächlich hierfür sind in erster Linie die großen benötigten Kühlschmierstoff-Volumina, die aus der Anwendung von Kühlschmierstoff resultierenden Verschmutzungen sowie die Notwendigkeit aufwändiger Rezyklierungseinrichtungen für den Kühlschmierstoff.
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Fräsköpfe für Handfräsmaschinen und Handfräsmaschinen an sich sind dem Fachmann bekannt.
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Es existieren auch Fräsköpfe für Handfräsvorrichtungen, die über eine Kühlschmiereinrichtung verfügen, sowie Fräsköpfe mit einer Kühlschmiereinrichtung, die als „Minimalmengenschmiereinrichtung” fungieren. Unter „Minimalmengenschmierung” wird dabei verstanden, dass die Kühlschmiereinrichtungen eine Schmiermittelmenge von maximal 50 ml pro Stunde ausgeben, wobei das Schmiermittel mit einem Transportmedium, das auch gleichzeitig als Kühlmittel fungieren kann, transportiert wird.
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Ein solcher Fräskopf für eine Handfräsmaschine ist aus der Patent-Offenlegungsschrift
DE 10 2006 040 090 A1 bekannt. Dieser verfügt über eine in einem Gehäuse gelagerte Spindel, die einen Fräser trägt, der mit Wendeschneidplatten bestückt ist. Die Wendeschneidplatten können mit einer Flüssigkeit, die durch Kanäle zugeführt wird, die drehbar in der Spindel enthalten sind, gekühlt werden. Die Kanäle verlaufen entlang der Längsachse der Spindel und sind im Bereich des Fräsers im Wesentlichen radial nach außen geführt. Als Flüssigkeit zur Kühlung bzw. Schmierung wird dort Druckluft mit einem Ölnebel erwähnt. Die mitbewegten Kanäle erfordern allerdings eine aufwändige und verschleißbehaftete Abdichtung an einem Übergang, an dem ein bewegter Teil und ein stationärer Teil aufeinander treffen.
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Ferner offenbart die Patentschrift
DE 42 42 874 C1 einen Fräser, der in einer Spindel eingespannt ist, die von einem Antriebsmotor angetrieben wird. Der Fräser wird zur Vermeidung hitzebedingter Schäden an Werkzeug oder Werkstück gekühlt und geschmiert. Die Kühlung und Schmierung sind durch eine Kühlvorrichtung realisiert, die dem Fräser ein Kühlschmiermittel in Form einer Luftsuspension von feinen Tropfen eines langkettigen Alkohols zuführt, ergo durch eine Minimalmengenschmierung. Das Kühlschmiermittel wird dort nicht durch in den Fräskopf eingebrachte Kanäle dem Fräser zugeführt, sondern durch eine von außen an den Fräser heran geführte Schlauchleitung, wie es aus dem Bereich der Werkzeugmaschinen bekannt ist. Für eine Handfräsmaschine ist dies jedoch unpraktikabel, da zur Bearbeitung einer Werkstückkante dann neben der Handfräsmaschine zusätzlich noch die Schlauchleitung angesetzt und mitgeführt werden müsste.
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Eine Handfräsmaschine ohne Kühlschmiereinrichtung, ist aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 93 06 249 U1 bekannt. Dort ist ein Fräskopf an einem Antriebsmotor angeflanscht, der aus einem Befestigungsflansch, einer drehbar gelagerten Antriebswelle und einem Fräser mit auswechselbaren Wendeschneidplatten, der drehfest und auswechselbar mit der Antriebswelle gekoppelt ist, besteht. Die Antriebswelle ist operativ mit dem Antriebsmotor gekoppelt. Auf den Fräskopf ist zudem eine Führungseinrichtung aufgeschraubt, die den Fräser definiert von einem zu bearbeitenden Werkstück beabstanden soll. Eine solche Handfräsmaschine weist vorteilhaft eine kompakte Bauweise auf, verfügt aber nachteilig nicht über eine Kühlschmiereinrichtung, wodurch die Standzeit der Wendeschneidplatten vergleichsweise kurz ist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fräskopf bereitzustellen, der eine längere Standzeit des Fräswerkzeugs ermöglicht und eine verschleißfrei in den Fräskopf integrierte Minimalmengenschmierung aufweist, so dass die Nachteile bekannter Kühlschmiereinrichtung vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch einen Fräskopf mit Minimalmengenschmierung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Darüber hinaus ergibt sich die Aufgabe, eine motorisch betriebene Handfräsvorrichtung zu schaffen, die über einen erfindungsgemäßen Fräskopf und eine Minimalmengenschmierung verfügt, wobei die Minimalmengenschmierung sauber, platzsparend und verschleißfrei in die Handfräsvorrichtung integriert ist, und die Handfräsmaschine über eine ähnlich kompakte und ergonomische Bauweise verfügt wie bekannte Handfräsvorrichtungen.
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Diese Aufgabe wird durch eine motorisch betriebene Handfräsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7 gelöst.
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Schließlich ergibt sich noch die Aufgabe eine Handfräs-Anlage bereitzustellen, mit dem es möglich ist, eine erfindungsgemäße Handfräsvorrichtung mit möglichst geringsten Kühlmittelmengen zu betreiben, und die benutzerfreundlich ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine motorisch betriebene Handfräsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 13 gelöst.
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Weiterbildungen werden jeweils durch die Unteransprüche beschrieben.
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Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fräskopfs mit Minimalmengenschmierung, der zur Verwendung mit einer Handfräsvorrichtung geeignet ist, umfasst einen Grundkörper, an dem ein rotierbares Fräswerkzeug angeordnet ist. Ferner ist eine Schmiereinrichtung zur Ausgabe eines Kühlschmiermittels operativ mit dem Fräskopf verbunden, die zumindest eine Austrittsdüse für das Kühlschmiermittel aufweist, die ortsfest an einer dem Fräswerkzeug zugewandten Seite des Grundkörpers vorliegt. Die Austrittsdüse ist radial von dem Fräswerkzeug beabstandet angeordnet und mit einer Kühlschmiermittelleitung fluidisch verbunden, wobei die Kühlschmiermittelleitung mit einer Kühlschmiermittelzuführleitung fluidisch verbindbar ist.
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Die Austrittsdüse ist vorteilhaft so ausgerichtet, dass das Kühlschmiermittel direkt auf das Fräswerkzeug ausgebracht werden kann. Wenn es sinnvoll erscheint, z. B. wenn Fräswerkzeuge mit vergleichsweise großem Durchmesser zum Einsatz kommen, können auch mehrere Austrittsdüsen entlang dem Umfang des Fräswerkzeugs angeordnet sein. Es wird vorgeschlagen, zur Minimalmengenschmierung ein Druckluft-Öl Gemisch zu verwenden, wobei das Öl schmiert und die Druckluft durch Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten die Kühlung der Schneiden des Fräswerkzeugs verbessert. Dadurch kann der Bildung von Aufbauschneiden und/oder dem vorzeitigen Verschleiß aus anderen Gründen effektiv entgegen gewirkt werden.
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Dem Fachmann ist bekannt, welche anderen Schmiermittel oder -gemische in Frage kommen.
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Die Verwendung einer Minimalmengenschmierung mit einem Fräskopf, der für die Verwendung mit einer Handfräsvorrichtung geeignet ist, ist an sich vorteilhaft, da dadurch Verschmutzungen des Werkstücks und der Späne, die bei der Verwendung einer herkömmlichen Kühlschmiereinrichtung zwangläufig auftreten würden, vermieden werden können. Dadurch muss ein mit einer Handfräsvorrichtung bearbeitetes Werkstück nicht aufwändig gereinigt werden und entstehende Späne sind nicht als Sondermüll zu behandeln. Es ist zudem auch für den Anwender angenehmer mit einer geringeren Menge an Kühlschmiermittel zu arbeiten, da dadurch auch Unfällen, die aufgrund mit Kühlschmiermittel verunreinigter Oberflächen auftreten können vorgebeugt werden kann.
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Gegenüber einer Zuführung des Kühlschmiermittels wie im Stand der Technik, d. h., mittels mitbewegter bzw. mitgedrehter Kühlschmiermittelleitungen, bietet der erfindungsgemäße Fräskopf den Vorteil, dass die Kühlschmiermittelleitung ortsfest bezüglich des Grundkörpers des Fräskopfs und damit verschleißfrei betrieben werden kann. Ein solcher Fräskopf benötigt, zumindest hinsichtlich der Kühlschmiereinrichtung, also nur ein Mindestmaß an Wartung. Im Wesentlichen muss der Fräskopf lediglich noch zum Austausch des Fräswerkzeugs bzw. sonstigen unerlässlichen Wartungsarbeiten wie Lagerwechsel o. ä. außer Betrieb genommen werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Kühlschmiermittelleitung durch eine in den Grundkörper des Fräskopfs eingebrachte Zugangsbohrung gebildet sein. Insbesondere kann sich die Zugangsbohrung von einer Mantelfläche des Grundkörpers bis zur dem Fräswerkzeug zugewandten Seite des Grundkörpers erstrecken. Zusätzlich oder alternativ kann die Austrittsdüse auswechselbar mit einem Ende der Zugangsbohrung, das an der dem Fräswerkzeug zugewandten Seite des Grundkörpers vorliegt, verbunden sein.
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Wird die Kühlschmiermittelleitung durch eine Zugangsbohrung im Grundkörper gebildet, so besteht keine Gefahr die Kühlschmiermittelleitung durch unbeabsichtigtes Verhaken an Gegenständen der Werkstatteinrichtung oder durch versehentlichen Kontakt mit dem Fräswerkzeug zu beschädigen. Dies ermöglicht ein hohes Maß an Bewegungsfreiheit für den Anwender und zeichnet sich durch eine kompakte Bauform aus.
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Zum auswechselbaren Anbinden der Austrittsdüse an den Grundkörper kann beispielsweise ein Bajonett-Verschluss oder eine Klemmringverschraubung oder jedes andere dem Fachmann als geeignet erscheinende Befestigungsmittel eingesetzt werden. Es können mit dem erfindungsgemäßen Fräskopf aufgrund der schnellen und einfachen Austauschbarkeit der Austrittsdüse also unterschiedliche Austrittsdüsen verwendet werden, die auf das aktuell verwendete Fräswerkzeug abgestimmt werden können. Die Austrittsdüsen können beispielsweise nach den Parametern Höhe, Austrittsquerschnitt, Sprühwinkel, Sprühbreite und nach noch weiteren Parametern ausgewählt werden.
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In einer noch weiteren Ausführungsform kann die Austrittsdüse durch einen sich von der dem Fräswerkzeug zugewandten Seite des Grundkörpers weg erstreckenden Hohlstift mit zumindest einer endseitig in den Hohlstift eingebrachten Austrittsbohrung gebildet sein.
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Ein Hohlstift als Austrittsdüse ist vorteilhaft, da dieser einfach und kostengünstig mit leicht verfügbarer Fertigungstechnik und zu geringen Kosten hergestellt werden kann und prinzipbedingt in vielen verschiedenen Varianten, die auf das verwendete Fräswerkzeug abstimmbar sind, hergestellt werden kann. Die Austrittsbohrung in dem Hohlstift ist dabei vorteilhaft endseitig radial in den Hohlstift eingebracht, um das Kühlschmiermittel gerichtet auf das Fräswerkzeug auszubringen. Es können bei großen Fräswerkzeugen oder einem erhöhten Kühlschmierbedarf aber auch in einem Hohlstift endseitig mehrere Austrittsbohrungen vorliegen. Der Hohlstift kann dabei einfach in das Ende der Zugangsbohrung von der dem Fräswerkzeug zugewandten Seite des Grundkörpers ein Stück weit in den Grundkörper eingesteckt werden, wobei die Passung des Hohlstifts und der Durchgangsbohrung vorteilhaft so gewählt werden kann, dass keine zusätzlichen Maßnahmen zur Abdichtung notwendig sind.
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Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Fräskopf eine Antriebsbefestigungsvorrichtung aufweisen, mit der der Grundkörper an einem Antrieb befestigbar ist. Die Antriebsbefestigungsvorrichtung kann dabei vorteilhaft als ein Befestigungsflansch ausgebildet sein. Ferner kann der Fräskopf eine drehbar gelagerte Antriebswelle aufweisen, die von dem Grundkörper umgeben ist, und die ein Abtriebsende und ein Fräswerkzeugende aufweist, wobei das Fräswerkzeug an dem Fräswerkzeugende auswechselbar und drehfest mit der Antriebswelle gekoppelt ist. Die Antriebswelle ist wiederum operativ mit dem Antrieb koppelbar.
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Die Antriebswelle ist dabei vorteilhaft so lang, dass verschiedene Fräswerkzeuge mit unterschiedlichen Längen mit der Antriebswelle gekoppelt werden können, ohne darüber hinaus zu ragen. Das Fräswerkzeug kann beispielsweise auf die Antriebswelle aufschraubbar sein, kann aber auch mittels eines Quer- oder Längspressverbands mit der Antriebswelle koppelbar sein oder kann über formschlüssige Verbindungen, wie einer Keilwellenverbindung oder Passfederverbindung, mit der Antriebswelle gekoppelt werden, wobei es dann zusätzlich denkbar ist, endseitig eine Wellenmutter zur axialen Festlegung aufzuschrauben. Unabhängig von der Art der Kopplung, ist es zusätzlich möglich, endseitig hinter dem Fräswerkzeug einen Sicherungsring auf der Antriebswelle als zusätzliche Verliersicherung für das Fräswerkzeug respektive für ein endseitig hinter dem Fräswerkzeug montiertes Radiallager anzubringen.
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Des Weiteren kann das Fräswerkzeug ein Kegelfräser, ein Doppelkegelfräser oder ein Radienfräser sein, wobei auf einer oder mehreren Außenflächen jeweils zumindest eine Schneidplatte, bevorzugt eine Wendeschneidplatte auswechselbar angeordnet ist. Vorteilhaft können mehrere Wendeschneidplatten auf der Außenfläche oder den Außenflächen des Fräswerkzeugs angeordnet sein. Zudem ist es möglich, dass die Wendeschneidplatten so auf dem Fräswerkzeug angeordnet sind, dass die in Bezug zur Bewegungsrichtung des Fräswerkzeugs vordere Kante einer jeweiligen Wendeschneidplatte höher gelegen ist als die der Bewegungsrichtung abgewandte Kante der Wendeschneidplatte. Dies kann durch eine winklige Einbauposition der Wendeschneidplatten auf dem Fräswerkzeug erreicht werden und dient dazu, den von jeder einzelnen Wendeschneidplatte durchgeführten Materialabtrag zu begrenzen, was zu einer hohen Oberflächengüte beiträgt.
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Der Fräswerkzeug-Typ kann in Abhängigkeit der zu bewältigenden Aufgabe ausgewählt werden; so ist zur Anfasung bzw. Schweißnahtvorbereitung für unterschiedliche Schweißnaht-Typen eine Anfasung mit unterschiedlichen Winkeln vorgesehen, beispielsweise 5° bis 90° gegenüber einer Längsachse des Fräswerkzeugs, wobei 30° bis 60° gebräuchlich sind. Darüber hinaus können es Anforderungen an die Werkstückkanten hinsichtlich Unfallverhütung erforderlich machen, dass diese verrundet werden müssen, wobei dann ein Radienfräser eingesetzt werden kann. Der Einsatz eines Doppelkegelfräsers macht es beispielsweise möglich, die Werkstückkanten zur Erstellung einer Doppel-V-Naht in einem Arbeitsdurchgang ohne Wenden des Werkstücks anzufasen, wobei auch möglich ist, dass ein Doppelkegelfräser zwei unterschiedliche Fasenwinkel erzeugt. Grundsätzlich kann auch ein Doppelradienfräser eingesetzt werden, was zu ähnlichen Vorteilen führt.
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Zusätzlich oder alternativ kann an dem Grundkörper eine Führungseinrichtung lösbar befestigt sein, die insbesondere aufgeschraubt oder aufgeschraubt und mittels einer Spannvorrichtung arretiert sein kann.
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Eine Führungseinrichtung ist vorteilhaft um Werkstücke mit voreingestellten Bearbeitungsparametern, wie z. B. Eintauchtiefe des Fräswerkzeugs und/oder Winkel bezüglich einer Werkstückoberfläche, mit hoher Wiederholtreue zu bearbeiten. Die Bearbeitungsparameter sind dabei teilweise an der Führungseinrichtung einstellbar. Zusätzlich dient Letztere als Führung auf der Werkstückoberfläche, wozu diese etwa als Führungsteller oder als Führungseinrichtung mit einem Geradführungsanschlag ausgebildet sein kann. Ein möglicher Geradführungsanschlag kann beispielsweise durch eine Platte, die eine Ausnehmung für das Fräswerkzeug aufweisen kann, gebildet sein, wobei die Platte endseitig hinter dem Fräswerkzeug an dem Grundkörper des Fräskopfs oder an dem Führungsteller lösbar befestigt wird und so gestaltet ist, dass sie mit einer Kante an der Kante eines zu bearbeitenden Werkstücks entlang geführt werden kann. Bei Verwendung des Geradführungsanschlags, kann das Radiallager, das ansonsten der Einstellung des radialen Abstands zum Werkstück dient, entfallen.
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Die Spannvorrichtung dient der axialen Festlegung der Führungseinrichtung unter Last, sodass ein einmal eingestellter Höhenwert sich nicht mehr unbeabsichtigt verstellt, wobei Letztere dabei beliebig ausgebildet sein kann und beispielsweise aus einen Sicherungsstift, der radial in den Grundkörper und die Führungseinrichtung eingesteckt ist, oder aus einer Klemmschraube bestehen kann. Es ist aber auch möglich, dass die Spannvorrichtung aus einer Kontermutter besteht, die in Richtung der Antriebsbefestigungsvorrichtung hinter der Führungseinrichtung auf den Grundkörper aufgeschraubt ist, und zum Arretieren gegen die Führungseinrichtung verspannt wird.
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Eine erste Ausführungsform einer motorisch betriebenen Handfräsvorrichtung weist einen erfindungsgemäßen Fräskopf mit Minimalmengenschmierung auf.
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„Motorisch” beinhaltet hierbei jegliche dem Fachmann bekannte Antriebe, die eine Rotation ermöglichen, unabhängig der zum Antrieb eingesetzten Energieform. Beispielsweise kann der Antrieb mittels eines Elektromotors, Pneumatikmotors oder Hydraulikmotors geschehen. Eine erfindungsgemäße motorisch betriebene Handfräsvorrichtung ermöglicht, da diese einen erfindungsgemäßen Fräskopf aufweist, einen sehr verschleißarmen Betrieb der Minimalmengenschmiereinrichtung und des Fräswerkzeugs und kann aufgrund der beeinträchtigungsfreien Verlegung der Kühlschmiermittelleitung verwendet werden wie eine Handfräsvorrichtung ohne Minimalmengenschmierung, so dass ein Anwender für deren Bedienung nicht umgelernt werden muss. Die Handfräsvorrichtung weist eine ähnlich kompakte und ergonomische Bauform auf, wie Handfräsvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik, bei erhöhter Standzeit des eingesetzten Fräswerkzeugs.
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Ferner kann eine erfindungsgemäße Handfräsvorrichtung einen in einem Motorgehäuse gelagerten Antriebsmotor aufweisen, wobei der Fräskopf mit der Antriebsbefestigungsvorrichtung an einem Abtriebsende des Motorgehäuses befestigt ist. Der Antriebsmotor ist dabei operativ mit dem Antriebsende der Antriebswelle des Fräskopfs gekoppelt.
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Es ist dabei möglich, dass der Antriebsmotor und die Antriebwelle direkt gekoppelt sind, oder dass zusätzlich ein Getriebe dazwischen angeordnet ist, das neben der Drehzahl auch die Drehachsen wandelt.
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Das Motorgehäuse kann hierbei einen ergonomischen Handgriff für den Benutzer bilden.
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Ferner kann die Kühlschmiermittelleitung des Fräskopfs fluidisch mit einer Kühlschmiermittelzuführleitung verbunden sein, die im Inneren des Motorgehäuses geführt ist.
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Die Kühlschmiermittelzuführleitung kann mit einer intern im Motorgehäuse oder extern angeordneten Zuführeinrichtung, die das Kühlschmiermittel aufbereitet und dosiert, verbunden sein. Die Verlegung der Kühlschmiermittelzuführleitung im Inneren des Motorgehäuses ist eine saubere und platzsparende Lösung, die auch nachgerüstet werden kann und den vorhandenen Bauraum effizient nutzt. Dadurch ist die Handfräsvorrichtung zu Bedienen wie eine Handfräsvorrichtung nach dem Stand der Technik, da keine zusätzlichen Leitungen vorhanden sind, die den Anwender stören könnten.
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Des Weiteren kann zumindest ein Abschnitt der Kühlschmiermittelzuführleitung eine flexible Schlauchleitung sein, die vorteilhaft aus Polytetrafluorethylen besteht. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlschmiermittelzuführleitung außen mit einer Verstärkungslage, etwa einem Metallgewebe, versehen sein. Ferner kann es sich bei der Kühlschmiermittelzuführleitung auch um eine Koaxialleitung handeln.
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Eine Koaxialleitung ist vorteilhaft, da in dem Ringspalt und dem inneren Kreisquerschnitt unterschiedliche Medien gefördert werden können; im Fall eines Druckluft-Öl-Gemischs beispielsweise das Öl in dem Kreisquerschnitt und die Druckluft in dem Ringspalt. Die Mischung zum Aerosol erfolgt dann erst in der Austrittsdüse. Die Kühlschmiermittelzuführleitung muss aber nicht entlang des gesamten Wegs durch das Motorgehäuse aus einer flexiblen Schlauchleitung bestehen, sondern kann entlang eines oder mehrerer Abschnitte aus einem festen Rohr bestehen, insofern es die thermischen Verhältnisse erfordern, was beispielsweise in einem Bereich um den Antriebsmotor der Fall sein kann.
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Darüber hinaus kann das Motorgehäuse an einem dem Abtriebsende abgewandten Ende eine Eintrittsöffnung und an dem Abtriebsende eine Austrittsöffnung aufweisen, wobei sich die Kühlschmiermittelzuführleitung in dem Motorgehäuse von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung erstreckt. Dabei ist die Kühlschmiermittelzuführleitung fluidisch mit der Zugangsbohrung in dem Grundkörper des Fräskopfs gekoppelt.
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Die Eintrittsöffnung ist hierbei vorteilhafterweise die Eintrittsöffnung, durch die auch die Energiezuführungsleitung geführt ist. Die Kühlschmiermittelzuführleitung kann sich dabei von der Eintrittsöffnung komplett bis zu einer Austrittsöffnung an dem Abtriebsende des Motorgehäuses in der Nähe des Fräskopfs erstrecken oder die Austrittsöffnung ist von dem Fräskopf beabstandet, wobei die Kühlschmiermittelzuführleitung noch ein Stück extern geführt werden kann.
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Ferner kann die Kühlschmiermittelzuführleitung stromaufwärts der Eintrittsöffnung parallel zu, und insbesondere gebündelt mit der Energiezuführungsleitung geführt sein, was vorteilhaft ist, da in diesem Fall keine Behinderungen durch zusätzliche Leitungen entstehen.
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Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Handfräs-Anlage weist eine erfindungsgemäße Handfräsvorrichtung und eine Kühlschmiermittel-Zuführeinrichtung auf, die fluidisch mit der Kühlschmiermittelzuführleitung der Handfräsvorrichtung verbunden ist.
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Die Kühlschmiermittel-Zuführeinrichtung kann insbesondere extern angeordnet sein und dient dazu, das Kühlschmiermittel entsprechend den aktuellen Anforderungen der Handfräsvorrichtung aufzubereiten und zu dosieren und die für den Transport zur Austrittsdüse notwendige Energie bereitzustellen. Bei einem Druckluft-Öl-Gemisch besteht eine Kühlschmiermittel-Zuführeinrichtung beispielsweise aus einer Einrichtung zur Bereitstellung von Druckluft, z. B. einem Kompressor, und einem Ölvernebler. Vorteilhaft kann die Kühlschmiermittel-Zuführeinrichtung dann eingeschaltet werden, wenn auch die Handfräsvorrichtung eingeschaltet wird, was durch einen gemeinsamen Schalter an der Handfräsvorrichtung möglich ist. Dadurch ist eine solche Handfräs-Anlage sehr benutzerfreundlich zu bedienen und Bedienungsfehlern, wie dem Vergessen des Einschaltens der Kühlschmiereinrichtung durch den Anwender, wird vorgebeugt.
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Das Kühlschmiermittel kann ein Aerosol sein, wobei ein Öl-Luft-Gemisch vorteilhaft ist, da Luft in Form von Druckluft in ausreichendem Maße vorhanden ist und Öl gute Schmiereigenschaften aufweist, wodurch vergleichsweise geringe Mengen an Öl zur Erreichung einer guten Schmierung ausreichen, und es zu günstigen Kosten verfügbar ist. Es können aber auch andere Stoffe als Öl verwendet werden, beispielsweise Alkohole oder sonstige dem Fachmann als geeignet erscheinende Flüssigkeiten oder Gase. Das Kühlschmiermittel kann ferner mit einem Druck in einem Bereich von 2 bar bis 6 bar zugeführt werden, wobei 2 bar bis 4 bar vorteilhaft sind, da dies einen guten Kompromiss zwischen der erreichbaren Zerstäubungsfeinheit des Kühlschmiermittels und dem Zusatzaufwand für die Bereitstellung noch höherer Drücke darstellt.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Es zeigt:
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1 eine Draufsicht auf eine Handfräsvorrichtung mit Teilschnitt im Bereich des Fräskopfs,
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2 das Detail A aus der 1.
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Die Schnittebene des Teilschnitts der 1 ist eine Ebene, die die Längsachse L der Antriebswelle 12 enthält, wobei nur in einem Bereich um das Fräswerkzeug 13 des Fräskopfs 1 geschnitten ist, so dass das Fräswerkzeug 13 sichtbar ist, weshalb das Fräswerkzeug 13 und die Antriebswelle 12 nicht geschnitten sind. Die dargestellte Handfräsvorrichtung 10 wird im Wesentlichen durch einen Fräskopf 1 und ein Motorgehäuse 101 gebildet, wobei der Fräskopf 1 mit dem Befestigungsflansch 111 an dem Motorgehäuse 101, genauer an einem an einem an dam Abtriebsende 101' des Motorgehäuses 101 vorliegenden Getriebe angeflanscht ist. Der Fräskopf 1 ist mit dem Getriebe, das die Drehachse und Drehzahl des in dem Motorgehäuse 101 vorliegenden Antriebsmotors wandelt, verschraubt und die Antriebswelle 12 ist operativ zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl mit einer Getriebeausgangswelle gekoppelt. Die Antriebswelle 12 erstreckt sich entlang einer Längsachse L durch den Grundkörper 11 des Fräskopfs 1, wobei diese an einem dem Befestigungsflansch abgewandten Ende 112 des Grundkörpers 11 übersteht. An einem Fräswerkzeugende 121 der Antriebswelle 12 ist ein Fräswerkzeug 13 auswechselbar und drehfest mit der Antriebswelle 12 gekoppelt, wobei die Schneiden des Fräswerkzeugs 13 durch mehrere auf der Außenfläche auswechselbar angeordnete Wendeschneidplatten 13' gebildet sind. An einem noch näher am Fräswerkzeugende 121 der Antriebswelle 12 liegenden Abschnitt der Antriebswelle 12 ist ein Radiallager 18 angeordnet, das die Antriebswelle 12 während der Benutzung der Handfräsmaschine definiert von einer Werkstückkante beabstanden soll. Das Radiallager 18 ist ferner, obwohl es auf die Antriebswelle 12 aufgepresst ist, durch einen Sicherungsring 122 gegen Herausfallen gesichert und kann zur Einstellung des radialen Abstands als Bearbeitungsparameter ausgewechselt werden. Es kann also problemlos ein Radiallager 18 mit einem größeren Außendurchmesser verbaut werden, wodurch sich jedoch die herstellbare Fasenlänge verkürzt.
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Das dargestellte Fräswerkzeug 13 ist ein Kegelfräser 13, wobei mit der erfindungsgemäßen Handfräsvorrichtung 10 jedoch auch andere Fräsertypen, wie Doppelkegelfräser oder (Doppel-)Radienfräser eingesetzt werden können, was aber nicht in 1 dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist das Fräswerkzeug 13 auswechselbar mit der Antriebswelle 12 gekoppelt, was hier durch eine Verschraubung realisiert ist; die Verbindung kann jedoch auch als ein Längs- oder Querpressverband ausgeführt sein oder es kann sich dabei um jede andere dem Fachmann bekannte Verbindung, die zu einer drehfesten Festlegung führt, handeln. Der Kegelfräser 13 kann hierbei auch als Modularfräser bezeichnet werden, da dessen Schneiden durch Wendeschneidplatten 13' gebildet werden, die sich einfach und mit wenigen Handgriffen austauschen lassen. Es ist aber nicht nur der Kegelfräser 13 selbst modular aufgebaut, sondern es stellt jedes mit der Handfräsvorrichtung 10 verwendbare Fräswerkzeug 13 im Bezug zu der erfindungsgemäßen Handfräsvorrichtung 10 aufgrund seiner Auswechselbarkeit ein modulares Fräswerkzeug 13 dar. Modular kann aber auch bedeuten, dass beispielsweise aus zwei stirnseitig koaxial zusammengebrachten Kegelfräsern 13 ein Doppelkegelfräser gebildet werden kann, was in der Figur nicht dargestellt ist.
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An einer Mantelfläche 113 des Grundkörpers 11 ist ferner ein Außengewinde 113' geschnitten, auf das eine Kontermutter 16 und ein Führungsteller 15 aufgeschraubt sind. Durch den Führungsteller 15 ist es möglich, eine Werkstückkante stets mit einer konstanten Eintauchtiefe des Fräswerkzeugs 13 zu bearbeiten. Um das Handfräswerkzeug 10 möglichst flexibel einsetzen zu können, ist der Führungsteller 15 ferner entlang der Längsachse L höhenverstellbar. Dazu wird der Führungsteller 15 relativ gegenüber dem Grundkörper 11 des Fräskopfs 1 verdreht. Zusätzlich kann der Führungsteller 15 auch noch durch die Kontermutter 16 gegen unbeabsichtigtes Verstellen der Höheneinstellung gesichert werden. Die eingestellte Höhe des Führungstellers 15 kann bequem auf einer Längenskala 17, die sich auf einer Mantelfläche 113 des Grundkörpers 11 befindet, abgelesen werden.
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Um die Standzeit der Wendeschneidplatten 13' zu erhöhen, ist an der dem Befestigungsflansch 111 abgewandten Seite 112 des Grundkörpers 11 eine Austrittsdüse 14 für ein Kühlschmiermittel angebracht, der ein Kühlschmiermittel mittels einer in den Grundkörper 11 eingebrachten Zugangsbohrung zugeführt wird. Dafür sind die Zugangsbohrung und die Austrittsdüse 14 fluidisch miteinander verbunden. Die Austrittsdüse ist einfach in das Ende der Zugangsbohrung, das auf der dem Fräswerkzeug 13 zugewandten Seite 112 des Grundkörpers 11 vorliegt, eingepresst, wobei alternativ (was nicht figurativ gezeigt ist) auch Schnellwechselverschlüsse, wie Bajonett-Verschlüsse oder Klemmringverschraubungen, oder eine andere dem Fachmann als geeignet erscheinende Verbindungstechnik hierfür verwendet werden können.
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Die Austrittsdüse 14 weist endseitig eine Austrittsbohrung 14' auf, die vorteilhaft so ausgerichtet ist, dass die Wendeschneidplatten mit dem Kühlschmiermittel benetzt werden können (siehe dazu 2). Dadurch, dass erfindungsgemäß ein Öl-Luft-Gemisch als Kühlschmiermittel verwendet werden kann, wobei die Luft quasi als Transportmedium dient, werden die Wendeschneidplatten 13' nicht nur mit den enthaltenen Öltröpfchen geschmiert, sondern durch den Luftstrom zusätzlich gekühlt. Die Austrittsdüse 14 kann so mit dem Grundkörper 11 verbunden sein, dass diese auf einfache Art schnell ausgetauscht werden kann, um beispielsweise auf das Kühlschmiermittel angepasste Austrittsdüsen 14 einsetzen zu können oder durch eine Variation des Austrittsquerschnitts unterschiedliche Kühlschmiermittel-Massenströme einstellen zu können. Darüber hinaus können auch in Abhängigkeit des eingesetzten Fräswerkzeugs 13 unterschiedlich lange oder gebogene Austrittsdüsen 14 eingesetzt werden, so dass zu jedem Fräswerkzeug 13 eine passende Austrittsdüse 14 vorliegt, die eine optimale Kühlung und Schmierung der Schnittzone erlaubt.
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Anders als bisher bekannt, weist die erfindungsgemäße Handfräsvorrichtung 10 keine mitbewegten Kanäle für das Kühlschmiermittel auf; sämtliche Zugangsbohrungen bzw. Kühlschmiermittelleitungen 103 sind ortsfest festgelegt, wodurch die Kühlschmiereinrichtung verschleißfrei betrieben werden kann.
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Die Zugangsbohrung im Grundkörper 11 wird mittels einer Kühlschmiermittelleitung 103 von einer externen Zuführeinrichtung mit Kühlschmiermittel versorgt. Die Kühlschmiermittelzuführleitung 103 ist hierbei sauber und platzsparend in das Motorgehäuse 101 integriert, wobei diese durch eine Eintrittsöffnung 102 an einem dem Abtriebsende 101' abgewandten Ende 101'' des Motorgehäuses 101 in das Motorgehäuse 101 eintritt und durch eine Austrittsöffnung an einem Abtriebsende 101' des Motorgehäuses 101 wieder aus dem Motorgehäuse 101 austritt. Von der Austrittsöffnung wird die Kühlschmiermittelzuführleitung 103 extern bis hin zu einem anderen Ende der Zugangsbohrung, die die Austrittsdüse 14 versorgt, geführt, wobei die Kühlschmiermittelzuführleitung 103 und die Zugangsbohrung dort fluidisch verbunden sind. Dies kann auch mittels einer Schnellwechselvorrichtung der oben genannten Art geschehen, was nicht in der Figur dargestellt ist.
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Zur Vermeidung unnötig vieler Anschlussleitungen kann die Kühlschmiermittelzuführleitung 103 stromaufwärts der Eintrittsöffnung 102 mit der Energiezuführleitung 102 gekoppelt sein. An dem stromabwärts gelegenen Ende kann die Kühlschmiermittelzuführleitung 103 ferner einen Schnellverschluss zum Verbinden mit der Kühlschmiermittel-Zuführeinrichtung aufweisen, was nicht in der Figur dargestellt ist.
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Die erfindungsgemäße Handfräsvorrichtung 10 zeichnet sich mit der Minimalmengenschmierung durch eine kompakte Bauweise und hohe Ergonomie aus. Die Handfräsvorrichtung 10 kann bedient werden, wie eine bekannte Handfräsvorrichtung ohne Kühlschmiereinrichtung, ermöglicht es aber qualitativ sehr hochwertige Fasen mit großer Wiederholtreue herzustellen und erhöht die Lebensdauer der Wendeschneidplatten erheblich.
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In der 2, die das Detail A aus der 1 zeigt, ist die Austrittsdüse 14 genauer zu erkennen. Die Austrittsdüse 14 ist durch einen Hohlstift 14'' mit endseitig eingebrachter radialer Austrittsbohrung 14' gebildet, wobei der Hohlstift 14'' mit seinem der Austrittsbohrung 14' abgewandten Ende in das Ende der Zugangsbohrung, das an einer dem Fräswerkzeug 13 zugewandten Seite 112 des Grundkörpers 11 (siehe 1) vorliegt, auswechselbar eingesteckt ist. Kommt nun ein längeres Fräswerkzeug 13 zum Einsatz, so kann einfach eine der Höhe des anderen Fräswerkzeugs 13 entsprechende Austrittsdüse 14, die einen längeren Hohlstift 14'' aufweist, eingesetzt werden.
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Die Austrittsbohrung 14' ist so orientiert, dass diese im Betrieb das Kühlschmiermittel, z. B. das Aerosol, genau auf das Fräswerkzeug 13 bzw. die Wendeschneidplattem 13' ausbringt. Obwohl das Fräswerkzeug 13 in der in der 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung auf die Antriebswelle 12 aufgeschraubt, ist hier zusätzlich ein Sicherungsring 122 endseitig hinter dem Fräswerkzeug 13 auf der Antriebswelle 12 angeordnet, der vor Allem dazu dient das Radiallager 18 vor dem Herausfallen zu sichern, aber auch zusätzliche Sicherheit für einen Anwender der Handfräsvorrichtung 10 bereitstellt, indem der Sicherungsring 122, im Falle eines Versagens der Verbindung von Fräswerkzeug 13 und Antriebswelle 12, auch das Fräswerkzeug sichert.
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Es ist auch möglich, dass mehrere Austrittsdüsen entlang des Umfangs des Fräswerkzeugs
13 auf der dem Fräswerkzeug
13 zugewandten Seite
112 des Grundkörpers
11 angeordnet sind, was nicht figurativ gezeigt ist. Bezugszeichenliste
| Nr. | Beschreibung |
| 1 | Fräskopf |
| 10 | Handfräsvorrichtung |
| 101 | Motorgehäuse |
| 101' | Abtriebsende des Motorgehäuses |
| 101'' | Dem Abtriebsende abgewandtes Ende des Motorgehäuses |
| 102 | Eintrittsöffnung für eine Kühlschmiermittelzuführleitung |
| 103 | Kühlschmiermittelzuführleitung/Energiezuführungsleitung |
| 11 | Grundkörper des Fräskopfs |
| 111 | Befestigungsflansch des Grundkörpers |
| 112 | Dem Fräswerkzeug zugewandte Seite des Grundkörpers |
| 113 | Mantelfläche des Grundkörpers |
| 113' | Gewinde auf der Mantelfläche des Grundkörpers |
| 12 | Antriebswelle des Fräskopfs |
| 121 | Fräswerkzeugende der Antriebswelle |
| 122 | Sicherungsring der Antriebswelle |
| 13 | Fräswerkzeug |
| 13' | Wendeschneidplatte |
| 14 | Austrittsdüse |
| 14' | Austrittsbohrung |
| 14'' | Hohlstift |
| 15 | Führungsteller |
| 16 | Kontermutter |
| 17 | Längenskala |
| 18 | Radiallager |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006040090 A1 [0007]
- DE 4242874 C1 [0008]
- DE 9306249 U1 [0009]
