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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schälmaschine zur Herstellung von geraden Rundstangen mit definierter Toleranz und/oder Oberflächenqualität aus Metall aus einem Werkstück
- - mit einer um eine Längsachse drehbar gelagerten, ein- oder mehrteiligen Hohlwelle, wobei die Längsachse der Hohlwelle sich in einer Transportrichtung des Werkstückes durch den Schälmaschine erstreckt,
- - mit einem Antrieb zum Antreiben der Hohlwelle zur Drehung um die Längsachse,
- - mit mindestens einem Werkzeughalter, der an der Hohlwelle befestigt ist,
- - mit mindestens einem Werkzeug zum Schälen eines Werkstücks, das an dem Werkzeughalter befestigt ist,
- - mit mindestens einem Antrieb zum Antreiben des Werkstückes in der Transportrichtung.
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Schälmaschinen werden benutzt, um geschälte Rundstangen aus Metall, zum Beispiel Blankstahl herzustellen. Eine geschälte Rundstange hat eine ebene, glatte Oberfläche, die eine bessere Bearbeitungsfähigkeit bietet. Eine geschälte Rundstange weist eine wesentlich größere Maßgenauigkeit auf als eine ungeschälte Rundstange aus warmgeformtem Metall, insbesondere warmgeformtem Stahl, die meisten Fertigungsfehler aus der Warmumformung wie Poren und Risse an der Oberfläche der Rundstange sind entfernt und sie eignet sich gut für eine anschließende Oberflächenveredelung. Beim Schälen von warmgeformten Rundstangen, zum Beispiel sogenanntem Schwarzstahl wird eine äußere Schicht des Werkstückes durch spanende Bearbeitung abgehoben. Anschließend kann das Werkstück richtpoliert und ggf. geschliffen werden.
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Die Standzeiten der für das Schälen verwendeten Schälwerkzeuge und die Beseitigung der beim Schälen entstehenden Späne soll verbessert werden.
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Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Schälmaschine mindestens ein Mittel zum Ausbringen eines Kühlmediums, insbesondere zum konzentrierten Ausbringen eines Kühlmediums an das Werkzeug aufweist. Das Mittel sorgt dafür, dass das Kühlmedium gezielt an das Werkzeug herangebracht wird. Das Mittel zum Ausbringen führt das Kühlmedium dem Werkzeug zu. Das Kühlmedium nimmt Wärme aus dem Werkzeug auf. Konzentriert in diesem Sinne bedeutet, dass der ausgebrachte Kühlmediumstrahl ausreichend ist, dass eine durch auf dem erwärmten Werkstück oder Werkzeug verdampfendes Kühlmedium entstehende Gasphase durch den Kühlmediumstrahl zerstört wird, so dass das Kühlmedium auf das erwärmte Werkstück oder Werkzeug auftreffen kann. Dazu ist insbesondere eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit von zum Bespiel mindestens 100m/s am Ort der Bearbeitung notwendig. Das kann insbesondere durch einen hohen Druck erreicht werden, der im Zusammenspiel mit dem Mittel zum Ausbringen für einen harten Strahl am Ort der Bearbeitung sorgt. Das Kühlmedium wird aber auch wieder von dem Werkzeug abtransportiert. Dabei führt das Kühlmedium die Wärme vom Werkzeug ab. Dabei werden Späne, die beim Schälen entstehen, mitgenommen. Der Ort der Bearbeitung, d.h. der Arbeitsbereich, in dem das wenigstens eine Werkzeug eingesetzt wird und auf das Werkstück einwirken kann, wird dadurch von den Spänen befreit. Durch die Kühlung des wenigstens einen Werkzeugs wird dessen Standzeit erhöht. Zugleich werden Späne aus dem Bereich des Werkzeugs entfernt. Dafür sorgt insbesondere auch der konzentrierte Kühlmediumstrahl, der für den Abtransport der Späne sorgt und das Werkstück vor einer weiteren Bearbeitung oder Führung durch Führungsrollen von den Spänen befreit und so das Werkstück vor Beschädigungen durch die Späne schützt.
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Vorzugsweise kann wenigstens ein Mittel zum Ausbringen das Kühlmedium versprühen, um so für einen das Werkzeug und das Werkstück allseits benetzenden Nebel zu sorgen.
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Das wenigstens eine Mittel zum Ausbringen des Kühlmediums an das Werkzeug oder eines der Mittel zum Ausbringen kann ein erstes Mittel zum Ausbringen des Kühlmediums sein, das in der Transportrichtung des Werkstückes vor dem Werkzeug und/oder vor der Hohlwelle angeordnet ist.
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Das wenigstens eine Mittel zum Ausbringen des Kühlmediums oder eines der Mittel zum Ausbringen kann ein zweites Mittel zum Ausbringen eines des Kühlmediums sein, das in der Transportrichtung des Werkstückes hinter dem Werkzeug angeordnet ist. Das zweite Mittel kann in der Hohlwelle angeordnet sein. Vorzugsweise wird das zweite Mittel bei einer Drehung der Hohlwelle nicht bewegt und ist zumindest mittelbar fest mit einem Maschinenrahmen oder -ständer verbunden.
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Sowohl das erste als auch das zweiten Mittel sorgen durch ein konzentriertes Ausbringen des Kühlmediums für das zerstören der sich durch verdampfen bildenden Gasphase und insbesondere das zweite Mittel befreit das Werkstück von Spänen.
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Sind bei einer Schälmaschine sowohl mindestens ein erstes Mittel und ein zweites Mittel zum Ausbringen des Kühlmediums vorgesehen, kann das Kühlmedium das Werkzeug und das Werkstück von zwei Seiten erreichen und so für einen verbesserten Wärme- und Spantransport sorgen. Insbesondere durch das zweite Mittel zum Ausbringen kann das bearbeitete Werkstück von anhaftenden Spänen befreit werden. Das kann mit dem zweiten Mittel unmittelbar am Ort der Bearbeitung stattfinden, so dass die Späne schon am Ort der Entstehung vom Werkstück abtransportiert werden.
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Das Mittel zum Ausbringen eines Kühlmittels an das Werkzeug, insbesondere das erste oder das zweite Mittel, kann mindestens eine Düse umfassen. Durch die Düse kann die Form des Strahls und die Austrittsgeschwindigkeit vorgegeben sein. Es kann sich dabei um eine Düse handeln, mit der die Form und/oder die Geschwindigkeit des aus der Düse austretenden und an das Werkzeug heran beförderten Kühlmediums fest eingestellt sind oder von Fall zu Fall eingestellt werden können. Die Düse bzw. die Düsen des oder der Mittel zum Ausbringen können auswechselbar sein.
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Die Düse kann eine Düse sein, mit der ein Rundstrahl geformt wird. Sollten mehrere Düsen eingesetzt werden, können diese gleiche oder verschiedene Strahlen formen.
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Das wenigstens eine Mittel zum Ausbringen umfasst mehrere Düsen, die an wenigstens einem vorzugsweise einstellbaren Halter befestigt sind, wobei die Düsen mit Abstand zueinander um das wenigstens eine Werkzeug angeordnet sind. Sind die Düsen mit einem Abstand zueinander angeordnet, ist es möglich, dass die aus den Düsen ausgehenden Kühlmediumstrahlen aus verschiedenen Richtungen in den Arbeitsbereich mit einem harten Strahl spritzen oder sprühen. Das Werkzeug, aber auch das Werkstück können dann von verschiedenen Seiten benetzt werden, was die Kühlung, aber auch den Spantransport verbessert.
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Gemäß der Erfindung können die Düsen in Gruppen angeordnet sein. Das kann insbesondere die Versorgung der Düsen mit dem Kühlmedium oder die Befestigung der Düsen vereinfachen. So können die Düsen einer Gruppe über eine gemeinsame Kühlmediumversorgung mit dem Kühlmedium versorgt werden oder an einem gemeinsamen Halter befestigt werden. Ebenso ist es möglich, dass die Düsen einer Gruppe so ausgerichtet sind, dass über sie aus einer Richtung das Kühlmedium in einen Teil des Arbeitsbereichs gespritzt oder gesprüht werden kann, der mit einer einzelnen Düse nicht abgedeckt werden kann.
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Die Düse kann oder die Düsen können auf einen Weg ausgerichtet sein, den das wenigstens eine Werkzeug bei einer Drehung der Hohlwelle zurücklegt. Sobald das Werkzeug dann auf seinem Weg den Strahl der Düse bzw. die Strahlen der Düsen passiert, erreicht das Kühlmedium das Werkzeug und das Werkstück, wodurch diese gekühlt und von Spänen gereinigt werden.
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Vorzugsweise ist eine erfindungsgemäße Schälmaschine so beschaffen, dass der Weg des wenigstens einen Werkzeugs im Betrieb der Schälmaschine zumindest abschnittsweise lückenlos oder nahezu lückenlos von einem von den Düsen ausgebrachten Kühlmedium angestrahlt ist.
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Die wenigstens eine Düse des ersten Mittels zum Ausbringen einer erfindungsgemäßen Schälmaschine kann auf den Weg ausgerichtet sein, den eine Schneidkante des wenigstens einen Werkzeugs bei einer Drehung der Hohlwelle zurücklegt. Das Heranführen des Kühlmediums ist in diesem Fall weiter optimiert, so dass das Kühlmedium an die Stelle gebracht wird, an der die Späne, aber auch die Wärme entsteht.
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Das erste Mittel zum Ausbringen kann einen bogenförmigen Halter für die Düsen aufweisen. Der bogenförmige Halter kann einen Transportweg des Werkstücks von oben und von der Seite halbkreisartig oder dreiviertelkreisartig umfassen. Dadurch kann zumindest aus diesen Richtungen das Kühlmedium durch das erste Mittel zum Ausbringen in den Arbeitsbereich gebracht werden.
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Die wenigstens eine Düse des zweiten Mittels zum Ausbringen kann auf den Weg ausgerichtet sein, den eine hintere Kante des wenigstens einen Werkzeugs bei einer Drehung der Hohlwelle zurücklegt. Diese Düse kann auch das Kühlmedium auf den Teil des Werkstücks bringen, der von dem wenigstens einen Werkzeug überstrichen wird und bearbeitet wird. Sind mehrere Werkzeuge vorgesehen, können die Düsen des zweiten Mittels bei einer entsprechenden Drehstellung der Hohlwelle bzw. der Werkzeuge gegen die Transportrichtung zwischen die Werkzeuge spritzen oder sprühen, um so das Werkstück zu Kühlen und/oder Späne von den Werkzeugen und/oder der Oberfläche des Werkstückes zu entfernen.
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Gemäß der Erfindung kann das zweite Mittel einen Halter aufweisen. Dieser Halter ist vorzugsweise einstellbar, so dass der vom zweiten Mittel ausgehende Kühlmittelstrahl auf den Ort der Bearbeitung ausgerichtet werden kann. Das macht es möglich, dass auch bei Werkstücken mit unterschiedlichen Durchmessern der vom zweiten Mittel ausgehende Kühlmediumstrahl stets auf den Ort der Bearbeitung ausgerichtet werden kann.
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Die Düsen des zweiten Mittels zum Ausbringen einer erfindungsgemäßen Schälmaschine können an einem Rollenhalter für Führungsrollen, auch hintere Führung genannt, angeordnet sein, die in Transportrichtung hinter dem wenigstens einen Werkzeug angeordnet sind und das Werkstück führen. Der Vorteil der Anbringung an dem Rollenhalter ist, dass das zweite Mittel dann zusammen mit dem Rollenhalter bei einer Anpassung der Schälmaschine auf verschiedene Durchmesser der Rundstangen verstellt wird. Das macht es möglich, dass das zweite Mittel auch ohne eigenen Einstellmechanismus stets auf den Ort der Bearbeitung ausgerichtet ist.
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Wenigstens eine Zuführleitung für das zu dem zweiten Mittel zum Ausbringen zu führende Kühlmedium kann von einer dem wenigstens einen Werkzeug abgewandten Seite durch die Hohlwelle zum zweiten Mittel zum Ausbringen geführt sein.
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Insbesondere das wenigstens eine zweite Mittel ist so ausgerichtet, dass es das Kühlmedium zum Teil gegen die Transportrichtung des Werkstücks spritzt, was insbesondere für die Reinigung des Werkstücks von den Spänen von Vorteil ist.
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Vorzugsweise sind das wenigstens eine erste Mittel und das wenigstens eine zweite Mittel so ausgerichtet, dass die von ihnen ausgebrachten Kühlmediumstrahlen sich nicht kreuzen und so stören.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:
- 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Schälmaschine,
- 2 ein Detail aus der 1,
- 3 eine vereinfachte Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Schälmaschine und
- 4 eine Ansicht ähnlich der Ansicht aus 2, jedoch mit geänderte Strahlführung durch die Düse eines zweiten Mittels zum Ausbringen eines Kühlmittels.
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Das in den Figuren dargestellte Beispiel einer erfindungsgemäßen Schälmaschine weist einen nicht dargestellten Maschinenrahmen, nicht dargestellte Antriebsmittel zum Transportieren eines im Querschnitt kreisförmigen Werkstücks und weitere Maschinenbaugruppen auf, die nicht dargestellt sind, die einem Fachmann für die Konstruktion von Schälmaschinen geläufig sind.
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Die Schälmaschine weist eine Hohlwelle 1 auf, die über Lager 2 an dem Maschinenrahmen um ihre Längsachse drehbar gelagert ist. Ein ebenfalls an dem Maschinenrahmen befestigter Motor 3 treibt ein Zahnrad 4 an, welches einen Zahnkranz der Hohlwelle kämmt. Mittels des Motors 3 kann somit die Hohlwelle 1 angetrieben werden.
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Entlang der Längsachse verläuft durch die Hohlwelle 1 ein Transportweg des zu schälenden Werkstücks 7. Von dem Werkstück soll mittels der Schälmaschine ein Span abgehoben werden, so dass ein blankes Werkstück 7 die Schälmaschine verlässt.
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An einer vorderen Stirnseite der Hohlwelle 1 sind mehrere Werkzeughalter 5 befestigt, von denen nur einer dargestellt ist. Die Werkzeughalter sind im Abstand von zum Beispiel 90°, 60° oder 45° an der Stirnseite der Hohlwelle 1 angeordnet und halten jeweils ein Werkzeug 6. Mit diesen Werkzeugen 6 wird von der Oberfläche des Werkstückes der Span abgehoben, um eine glatte, blanke Oberfläche herzustellen. Das Werkzeug kann ähnlich einer Wendeschneidplatte mit mehreren, vorzugsweise vier Schneiden versehen sein, mit denen das Werksstück bearbeitet werden kann. Von den z.B. vier, sechs oder acht Schneiden ist jeweils nur eine im Einsatz.
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Die Werkzeughalter 5 sind so gestaltet, dass sie zum Zwecke der Anpassung an unterschiedliche Durchmesser der zu bearbeitenden Werkstücke 7 eingestellt werden können.
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In der Hohlwelle 1 sind im Winkel von ca. 120° versetzt zueinander Rollenhalter 9 angeordnet, von denen nur einer dargestellt ist. Die Rollenhalter sind nicht mit der Hohlwelle 1 verbunden, sondern zumindest mittelbar mit dem Maschinenrahmen. An diesen Rollenhaltern 9 sind hintereinander Führungsrollen 8 befestigt, welche das Werkstück 7 in der Hohlwelle 1 führen.
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Die erfindungsgemäße Schälmaschine weist ein erstes und ein zweites Mittel zum Ausbringen eines Kühlmediums an das Werkzeug und an das Werkstück auf. Das erste Mittel ist außerhalb der Hohlwelle 1 in der Transportrichtung vor der Hohlwelle 1 zumindest mittelbar am Maschinenrahmen angeordnet. Das zweite Mittel ist in der Hohlwelle, in der Transportrichtung des Werkstückes 7 hinter den Werkzeugen 6 an den Rollenhaltern 9 der hinteren Führung angeordnet. Weder das erste Mittel noch das zweite Mittel rotiert zusammen mit der Hohlwelle.
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Beide Mittel weisen mehrere Düsen auf, von denen jeweils nur eine dargestellt ist. Diese Düsen 10, 11 sind über nur zum Teil dargestellte Leitungen 12 mit einem nicht dargestellten Kühlmediumreservoir verbunden, aus dem den Düsen 10, 11 das Kühlmedium zugeleitet wird, welches unter Druck mit den Düsen in einen Ort der Bearbeitung der Werkzeuge 6 mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten von zum Bespiel mindestens 100m/s gespritzt oder gesprüht wird, um die Werkzeuge 6 und das Werkstück 7 zu kühlen und von Spänen zu befreien.
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Das von den Düsen 10, 11 ausgebrachte und mit Spänen angereicherte Kühlmedium wird in einer Wanne (nicht dargestellt) unter dem Arbeitsbereich aufgefangen, gefiltert und einer Wiederverwendung zugeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014207460 B4 [0002]
- DE 102009041340 A1 [0002]
