DE10231763C1 - Werkstück-Spannvorrichtung mit Späneableit-Komponenten - Google Patents

Abstract

Bei einer Trocken- oder Minimalmengenschmierungs-Bearbeitung von Werkstücken werden Spanableit-Komponenten für hochtemperierte Späne an dem Aufspannkörper, an den beweglichen oder festen Spannmodulen und an den Werkstücken vorgeschlagen. DOLLAR A Durch eine runde, abgerundete oder ovale Querschnittsform des Aufspannkörpers (1) DOLLAR A und eine, entlang der Spannwand (2) verlaufende Trennwand (14) erfolgte Aufteilung in Späneraum (12) und spanfreien Vorrichtungsraum (13) DOLLAR A und einer Grundplatte (4) unter den Spann-Modulen (6) angeordnet, die als Lochplatte oder Gitterrost strukturiert ist, DOLLAR A erfolgt eine effektive Ableitung der Späne von der Werkstück-Spannvorrichtung und den Werkstücken. DOLLAR A Mit Niederzug-Säulenspannern (9) in den Spannmodulen (6), die in geschlossene Öffnungen des Werkstückes (10) ragen und tiefziehend bis zur flächigen Auflage spannen, sind die Späne von den Spannflächen (8) abgewiesen. DOLLAR A Anwendungsgebiet sind Werkstück-Spannvorrichtungen für in mehreren Bearbeitungslagen zu schwenkende, zu spannende und spanend zu fertigende gehäuseförmige Werkstücke. Der Aufwand für Entspänung und Säuberung der Werkstück-Spannvorrichtung und des Werkstückes ist deutlich reduziert.

Description

Für die spanende Bohr- und Fräsbearbeitung als Trockenbearbeitung oder als Bearbeitung mit Minimal­ mengenschmierung sind spezifische Werkzeugmaschinen für das Handling hochtemperierter oder fest anhaftender Späne mit geeigneten Komponenten für das Ableiten und Austragen dieser Späne aus den Werkzeugmaschinen ausgestattet worden. Daneben sind auch die Werkstück-Spannvorrichtungen mit den gespannten Werkstücken so mit Späneableit-Komponenten ergänzend auszustatten, dass die hoch­ temperierten Späne nach Beendigung der spanenden Fertigung, ohne anzuhaften, auch von der Werk­ stück-Spannvorrichtung abgeleitet werden können.

Dabei geht es um Ausbildungen mit nur einer oder mit mehreren neben- oder untereinander angeordneten, als Spannpaletten für die Positionierung und Spannung ausgebildeten dreh- oder schwenkbeweglichen adaptiven Spannmodule. Die Beweglichkeit orientiert sich auf mindestens zwei Bearbeitungs- sowie unter­ schiedlich eingestellten Winkellagen der Werkstücke.

Die so spanend zu fertigenden Werkstücke haben überwiegend eine gehäuseförmige, annähernd recht­ kantige, Körperstruktur.

Die bekannten Ausbildungen von Werkstück-Spannvorrichtungen oder von speziellen Komponenten zum Abhalten und Ableiten von Bearbeitungsspänen in der Trockenbearbeitung bestehen im wesentlichen aus einer zusätzlichen Anordnung von senkrechten oder stark nach unten geneigten Abdeck- und von Ableitblechen über störanfälligen Teilen und Flächen und aus einem zweckmäßigen späneabweisenden Oberflächen-Design der Baugruppen und Elemente der jeweiligen Spannvorrichtung. Daneben ist es bekannt, bei Anwendung von adaptiven Vorrichtungsstrukturen die mit Handlingsgeräten aus der Spannvorrichtung entnommene Adapterplatte mit oder ohne gespanntem Werkstück oder einem Abdeckblech für das Werkstück in einer Servicestation mit mechanischen oder chemischen Mitteln einer Reinigung oder Entspänung zuzuführen.

Unter anderem ist aus DE 198 49 833 A1 bekannt, die Werkstück-Spannvorrichtung mit dem Werkstück zur Seite gerichtet überstehend anzuordnen, so dass die mit der Bearbeitung entstehenden Späne frei nach unten fallen und in einem darunter stehenden Sammelbehälter oder Förderer aufgenommen werden.

Bekannt ist außerdem, den geschlossenen Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine mit flexiblen aber späneabweisenden Trennwänden auszustatten und in 2 Räume aufzuteilen. Die Späne verbleiben zunächst in dem einen Raumteil, in dem das in einer Werkstück-Spannvorrichtung gespannte Werkstück spanend gefertigt wird. Die an den Werkstück-Spannvorrichtungen haften bleibenden Späne können in einem bestimmten Anteil auch im Rahmen der Funktionsbewegungen, Palettenwechsel sowie Wechsel- und Schwenkbewegung der Werkstücke durch die Bewegungsdynamik und durch Fliehkräfte abgeleitet oder abgeworfen werden.

Aus DD 129 750 ist eine Absaughaube bekannt, über die die Späne unmittelbar an ihrer Entstehungsstelle am gespannten Werkstück entfernt und abgeleitet werden können, wobei zusätzlich die Spanneinrichtungen abgedeckt sind.

Außerdem ist bekannt, Späne durch ein Späne-Abführungsverfahren unter Verwendung von CO2-Teilchen in einem Gasstrom von der Entstehungsstelle am Werkstück zu entfernen und abzuleiten.

Die benannten erfinderischen Ausbildungen beeinflussen die Strukturen von Werkzeugmaschinen grund­ sätzlich und bedingen zusätzliche Komponenten, die zum Teil einen erheblichen Investitionsaufwand erfor­ dern. Die überwiegende Entspänung der Oberflächen von verbliebenen Resten anhaftender Späne an den hängenden Werkstück-Spannvorrichtungen und an den in ihnen gespannten Werkstücken ist kein zwangs­ läufiges Ergebnis dieser Lösungen. Der Anteil an nicht herabgefallenen und abgeführten Spänen kann daher noch relativ groß sein und zusätzliche Reinigungsaufwendungen erfordern.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, für Werkstück- Spannvorrichtungen ein Paket sich ergänzender Komponenten zur Späneableitung für die spanende Ferti­ gung, insbesondere unter den Bedingungen der spanenden Trockenbearbeitung und Bearbeitung mit Minimalmengenschmierung vorzuschlagen. Im Ergebnis soll eine höhere Effektivität der Späneableitung mit Design- und Funktionsvorschlägen unter weitestgehender Nutzung der für die Positionierung und Spannung der Werkstücke ohnehin erforderlichen Komponenten an und in der Werkstück-Spannvorrichtung unter Anwendung beweglicher Spannmodule erzielt werden.

Diese Probleme werden durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung im Patentanspruch 1 sind späneableitende Komponenten und Formausbildungen am Aufspannkörper, an den beweglichen Spannmodulen, an den gespannten Werkstücken und späneabweisende Ausbildungen an den tiefziehenden Werkstückspann-Komponenten selbst. Daneben werden Lösungen einer Raumabgrenzung- oder abkammerung eines Späneraumes, als Teil des Raumes, des für Werkstück-Spannvorrichtungen benötigten Anteiles des Arbeitsraumes der Werkzeugmaschinen vorgeschlagen.

Für die Spannstellen selbst werden Lösungen, die den Späneeintritt vollständig ausschließen, vorgeschlagen.

Dabei werden auch vorrichtungsinterne Komponenten vorgeschlagen, die, auch ohne Späneableit- Komponenten in den Werkzeugmaschinen, die gestellte Aufgabe der Ableitung hochtemperierter Späne an der Werkstück-Spannvorrichtung und dem darin gespannten Werkstück lösen.

Eine vorteilhafte Ausbildungen einer Späneableit-Komponente ist Gegenstand des Patentanspruches 2. Dort werden kostengünstige technologische Maßnahmen vorgeschlagen, mit denen anhaftende Späne abgelöst werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und wird im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Werkstück-Spannvorrichtung mit drehbeweglichen Spannmodulen

Fig. 2 eine Seitenansicht nach Fig. 1 mit schwenkbeweglichen Spannmodulen

Fig. 3 eine Draufsicht nach Fig. 1, mit einer Abtrennung des Späneraumes dargestellt

Eine Werkstück-Spannvorrichtung besteht nach Darstellung in Fig. 1 und in Fig. 2 aus einem doppelwinkel­ förmigen Aufspannkörper 1 und auf einer Seite an einer senkrechten Fläche der Spannwand 2 übereinan­ der angeordnete, dreh- oder schwenkbewegliche, Spannmodule 6, auf denen jeweils ein gehäuseförmiges rechtkantiges Werkstück 10 mittels Niederzug-Säulenspanner 9 in mehreren Winkellagen positioniert und gespannt ist. Der Aufspannkörper 1 besteht aus einer Spannwand 2, die mit Stützwänden 3 abgestützt, auf einer Grundplatte 4 stabil aufsitzt.

In Fig. 1 ist darüberhinaus dargestellt, dass von der Oberseite der Spannwand 2 entlang der Rücken der zwei Stützwände 3 bis zur rückseitigen Stirnseite der Grundplatte 4 verlaufend, schrägdachartig, eine bekannte stark nach unten geneigte, glatte unabgestufte Ableitfläche 5 für Späne, als ein Abdeckblech 11, ausgebildet, angeordnet ist.

Die Oberseite der Spannwand 2 hat eine halbrunde Querschnittsform.

Die an ihren oberen Kanten und Ecken ebenfalls abgerundet ausgebildete Grundplatte 4 des Aufspannkör­ pers 1 ist, an der zu den Spannmodulen 6 gerichteten Seite, im Späneraum 12 der Werkstück- Spannvrorrichtung, als eine Lochplatte ausgebildet, wobei die Ableitflächen 5 für Späne als ein Raster von kegelstumpfartigen Bohrungen, die Späne hindurch ableitend, ausgebildet sind.

Die durch die Grundplatte 4 und durch die Spannwand 2 gebildete eckige Hohlkehle ist durch eine Deck­ schicht 16, aus einem kaltverformbaren streichfähigen Stoff, hier Mineralguss, bestehend, abgedeckt. Dabei wird eine späneableitende Rundung gebildet.

Stirnseitig an der Spannwand 2 sind, untereinander angeordnet, zwei vor- oder überstehende Spannmo­ dule 6 mit je einem aufgespannten Werkstück 10 einseitig gelagert, befestigt und angetrieben. Die Spann­ module 6 sind um waagerechte Achsen ebenso wie der Aufspannkörper 1 um eine senkrechte Achse, elektromotorisch angetrieben, drehbar. Mit einer nicht dargestellten Steuerung sind gestuft unterschiedliche und damit auch erhöhte Geschwindigkeiten einstellbar.

Die Spannmodule 6 bilden gemeinsam mit den Werkstücken 10 rotatorisch bewegliche Ableitflächen 5 für die Ableitung der Späne von diesen Flächen und von den freien Teilen der Spannflächen 8.

Die für die Spannung der Werkstücke 10 auf den Spannflächen 8 der Spannmodule 6 eingesetzten jeweils zwei Niederzug-Säulenspanner 9 sind axialgerichtet beweglich und verfügen über radialgerichtet expandie­ rende Positionier- und Klemmelemente, hier säulengeführte Kugeln. Dazu sind in den Werkstücken 10 je­ weils zwei Spannbohrungen 15, als geschlossene Grundbohrungen mit einem Spannkragen ausgebildet, hinter den die Positionier- und Klemmelemente radialgerichtet expandiert zur Anlage kommen. Über einen nicht dargestellten hydraulisch betätigten endlichen Linearantrieb erfolgt die Niederzugspannung der Werk­ stücke 10 bis zur festen An- und Auflage über die Spannflächen 8 auf den Spannmodulen 6. Eine Ver­ schmutzung der Spannstellen zwischen den flächig aneinander liegenden Werkstücken 10 und Spannmodulen 6 durch eindringende Späne ist durch die Ausbildung und Anordnung der Niederzug- Säulenspanner 9 weitestgehend ausgeschlossen.

In Fig. 2 ist dargestellt, dass an beiden Stirnseiten des Aufspannkörpers 1 bekannte Abdeckbleche 11 als Ableitflächen 5 für die Späne angeordnet sind. Alle Kanten am Aufspannkörper 1 und an den Spannmodulen 6 sind abgerundet ausgebildet.

Die Spannmodule 6 sind um waagerechte Achsen ebenso wie der Aufspannkörper 1 um eine senkrechte Achse, hydraulisch angetrieben, zwischen zwei Anschlägen um ein vorher bestimmtes und eingestelltes Winkelmaß, wechselseitig gerichtet, schwenkbar ausgebildet.

Die Geschwindigkeit der wechselseitig geschwenkten Ableitflächen 5 ist funktionsabhängig, für Werkstück- Schwenkung oder für Späneableitung, über eine nicht dargestellte Hydraulik-Steuerung differenziert steuer­ bar.

In Fig. 3 ist eine Variante der Späneabweisung oder Spänefernhaltung von bestimmten Teilen der Werk­ stück-Spannvorrichtung dargestellt. Im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine, über dem Maschinentisch 17 angeordnet, wird durch die Trennwand 14, die entlang und über der Spannwand 2 verläuft und an dieser befestigt ist, in einem kleinen Späneraum 12 und in einem spanfreien Vorrichtungsraum 13 abgetrennt. Damit sind die Maßnahmen zur Späneableitung auf die unmittelbaren Bauteile-Kombinationen, Werkstück 10 und Spannmodul 6, auf die zugewandte Seite der Spannwand 2 und auf die Grundplatte 4 begrenzt. Die im spanfreien Vorrichtungsraum 13 befindlichen Teile der Werkstück-Spannvorrichtung sind von Spänen ferngehalten.

Bezugszeichenliste

1

Aufspannkörper

2

Spannwand

3

Stützwände

4

Grundplatte

5

Ableitflächen

6

Spannmodule

7

Achsen (der Spannmodule

6

)

8

Spannflächen (zwischen Werkstück

10

und Spannmodulen

6

)

9

Niederzug-Säulenspanner

10

Werkstück

11

Abdeckbleche

12

Späneraum

13

spanfreier Vorrichtungsraum

14

Trennwand (zwischen Späneraum

12

und spanfreiem Vorrichtungsraum

13

)

15

geschlossene Öffnungen (des Werkstückes

10

)

16

Deckschicht (am Aufspannkörper

1

)

17

Maschinentisch

Claims (2)

1. Werkstück-Spannvorrichtung mit Späneableit-Komponenten für die spanende Fertigung als Trocken­ bearbeitung oder Bearbeitung mit Minimalmengenschmierung von gehäuseförmigen Werkstücken auf, mit geeigneten Komponenten für das Handling hochtemperierter Späne ausgestatteten, Werkzeugma­ schinen, wobei mittels Drucköl, Druckluft oder Elektroenergie die Positionierung, Spannung und Bewe­ gung der Werkstücke in mindestens zwei Bearbeitungs- sowie in unterschiedlich eingestellten Winkel- Lagen, auf beweglichen adaptiven Spannmodulen erfolgt und die Späne vor einer Anhaftung ableitbar sind, mit einem
Aufspannkörper (1) und vorstehenden Spann-Modulen (6) mit einer runden, abgerundeten oder ovalen Querschnittsform,
und einer, entlang der Spannwand (2) verlaufenden Trennwand (14), die den Aufspannkörper (1) umschließt, und einen Vorrichtungsraum in einen Späneraum (12) und in einen spanfreien Vorrichtungsraum (13) aufteilt,
mit einer Grundplatte (4) des Aufspannkörpers (1) auf der zum Späneraum (12) gerichteten Seite, die unter Spannmodulen (6) angeordnet, als Lochplatte oder als Gitterrost strukturiert ist und eingearbeitete Ableitflächen (5) als ein Raster von kegel- oder pyramidenstumpfartigen Bohrungen oder Öffnungen aufweist, und wobei
durch die flächig auf den Spannmodulen (6) aufliegenden Werkstücke (10), die mittels der von den Spannmodulen ausgehenden, in Spannbohrungen oder in geschlossene Öffnungen (15) des Werkstüc­ kes (10) ragenden und in diesen radial gerichtet expandierenden Niederzug-Säulenspannern (9) tiefge­ zogen positioniert und gespannt sind, die Spannflächen (8) und die Niederzug-Säulenspanner (9) gegenüber dem Späneraum (12) abgedeckt sind,
und Ableitflächen (5) von Spann-Modulen (6) mit aufgespannten Werkstücken (10) mit gestuft einstellbarer erhöhter Geschwindigkeit rotatorisch bewegbar sind.

2. Werkstück-Spannvorrichtung mit Späneableit-Komponenten nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber dem Späneraum (12) offenen Hohlräume, Hohlkehlen und Ausbuchtungen am Aufspannkörper (1) mittels einer kaltverformbaren, streichfähigen Deckschicht (16), vorzugsweise aus Mineralguss bestehend, abdeckbar sind.