DE3143847A1

DE3143847A1 - Hilfs-vorrichtung zum spanenden bearbeiten von faserverbundwerkstoffen, schaeumen oder dgl.

Info

Publication number: DE3143847A1
Application number: DE19813143847
Authority: DE
Inventors: Peter 8264 Waldkraiburg Eschenfelder
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-11-05
Filing date: 1981-11-05
Publication date: 1983-05-11

Description

Hilfs-Vorrichtung zum spanenden Bearbeiten von Faserverbund-
werkstoffen, Schäumen od. dgl.
Die Erfindung betrifft eine Hilfs-Vorrichtung zur Anwendung beim spanenden Bearbeiten von Faserverbundwerkstoffen, Schäumen od. dgl.
Die Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen (FVW) ist im Vergleich zu mehr herkömmlichen Werkstoffen in verschiedener Hinsicht s'chwieriger: - Einerseits ist die Standzeit der üblicherweise verwendeten Hartmetall-Werkzeugschneiden (Wendeplatten) relativ kurz, andererseits sind die an sich erhältlichen härteren Diainant-Werkzeugschneiden beträchtlich teuerer: - Staub, Späne od. dgl. fallen in großer Menge an, so daß eine erhebliche Gefahr von Gesundheitsschäden und von Schäden an den Werkzeugmaschinen-Führungen besteht; und - durch die beim Bearbeiten freigesetzte Wärme tritt oft eine thermische Überlastung des Verbunds von Faser und Harz ein, was einen beträchtlichen Abfall der Festigkeitswerte des betreffenden Werkstücks mit sich bringt; dabei ist es aber sehr schwierig, eine thermische Überlastung überhaupt bzw. ihr Ausmaß zu ermitteln, d.h. zu entscheiden, ob das Werkstück nicht bereits Ausschuß ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die vorbezeichneten Nachteile überwindet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung an den Werkzeug-Schneiden vorbei und über die Werkzeug-Achse abgeführte Luft, die vorzugsweise die Umgebungsluft ist, bewirkt gleichzeitig eine Kühlung der Werkzeug-Schneiden und des von ihnen bearbeiteten Faserverbundwerkstoffs, so daß die Werkzeug-Standzeit beträchtlich verlängert wird und thermische Überlastungen des Werkstoffs praktisch vermieden werden, sowie einen sicheren Abtransport der anfallenden Späne od. dgl. unmittelbar am Ort ihres Auttretens, nämlich der Bearbeitungsstelle.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorteilhafterweise können bereits vorhandene Werkzeugmaschinen ohne weiteres mit dem vorzugsweise vorgesehenen Zwischenteil nachgerüstet werden.
Das Zwischenteil ist insbesondere als Zwischenflansch sehr einfach aufgebaut und entsprechend einfach herstellbar t nämiich durch bloßes Drehen und Fräsen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Zwischenflansch hat sich bereits bei der Herstellung der Anschlußbohrungen eines Großflügels für eine Windenergieanlage hervorragend im obigen Sinn bewährt. So wurden 42 Bohrungen vom Durchmesser 45 und einer Tiefe von 100 mm und 42 Bohrungen vom Durchmesser 22 und einer Tiefe von 133 mm ins Volle gebohrt, wobei die Qualität der Borhungen dem Toleranz feld H 9 entsprach.
Es versteht sich aber, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch beim Fräsen oder anderen zerspanenden Bearbeitungen ohne weiteres eingesetzt werden kann.
Demgegenüber ist lediglich folgender aufwendiger Stand der Technik, der langwierige intensive Bemühungen der Fachwelt belegt, bisher bekannt geworden: - (vgl. DE-AS 21 52 951) eine Vorrichtung zum Ausbringen der Späne an einer Bohrmaschine, insbesondere Tieflochbohrmaschine, wobei durch einen Kanal im Bohrer eine Flüssigkeit wie Drucköl der Bohrerspitze zum Ausspülen der Späne aus dem Bohrloch in einen Spänefangkasten zugeführt wird und der Bohrer von einer aus zwei Teilen gebildeten ringförmigen Düse umgeben ist, der über einen ringförmigen Hohlraum eine w e i t e r e Flüssigkeit wie Drucköl zugeführt wirdk und die ringförmige Düse an der dem Werkstück gegenüberliegenden Seite des Spänefangskastens angeordnet sowie mit ihrer Mündung gegen den aus dem Bohrloch austretenden, Späne abführenden Flüssigkeitsstrom gerichtet ist; demgegenüber kommt die Erfindung mit einem einzigen Medium aus, das zudem (Umgebungs-)Luft ist, die über einen Kanal im Bohrer od. dgl. nicht zugeführt, sonder - überraschenderweise - a b geführt wird; - (vgl. DE-OS 24 57 168) eine Schneidemaschine zum Zerschneiden von elastischen Werkstoffen, insbesondere Schaumstoffen und Fahrzeugreifen, bestehend aus zumindest zwei einanander zugeordneten Schneidwalzen mit gegenläufig angetriebenen Messerwellen und darauf befestigten sich überschneidenden Messerscheiben sowie zwischen den Messer scheiben angeordneten Dis- tanzringen.und diesen zugeordneten Abstreifringen, welche Schneidemaschine eine Trennung des zerschnittenen Guts nach dem Austritt aus dem Schneidspalt von den Schneidwalzen in einwandfreier Weise selbst dann erreichen soll, wenn es sich bei dem Schneidgut um hochflexible und anbackfähige Schaumkunststoffe handelt, indem der oberen und/oder der unteren Schneidwalze im Abstreifbereich eine oder mehrere Abblasevorrichtungen zugeordnet sind, die die Schneidwalzen in vorgegebenem Anstellwinkel entgegen der Walzenumlaufrichtung anblasen und vorzugsweise als sich über die Länge der Schneidwalzen erstreckende Langschlitzdüsen mit vorgeordnetem Gebläse und zwischengeschalteten' Luftkanälen ausgebildet sind; dabei soll die Trennfunktion der Abstreifringe durch die Abblasevorricktungen unterstützt werden, die gezielt gegen die Schneidwalzen angestellt werden können und diese dann mit dem jeweils erforderlichen Luftdruck für ein Trennen der zerschnittenen Guts von den Schneidwalzen anblasen; demgegenüber liegt der Erfindung also bereits eine grundsätzlich andere Aufgabe zugrunde; - (vgl. DE-AS 28 13 460) ein rotierend angetriebenes Schleifwerkzeug, das mit radialem Abstand von einem rohrförmigen Absauggehäuse, in dem ein Antriebsmotor untergebracht ist und das an eine Absaugeinrichtung anschließt, mit einem an ihm im Bereich des Schleifwerkzeugs angeordneten Mündungsabschnitt, umgeben ist, wobei der Mündungsabschnitt gegenüber dem Absauggehäuse gegen die Kraft einer den Mündungsabschnitt vom Gehäuse weg vorspannenden Feder teleskopartig koaxial zum Werkzeug verschiebbar ist; im Gegensatz zur Erfindung ist hier also ein gesondertes Absauggehäuse mit weiterer aufwendiger Mechanik erforderl ich; - (vgl. DE-OS 23 28 546) ein Verfahren zum Anbringen von im Abstand aufeinanderfolgenden öffnungen in eine Wand einer flachliegenden Schlauffolienbahn, wobei die gegenüberliegenden Wände voneinander getrennt und so dann eine Wand mit öfnungen versehen wird, indem die Wände der SchlauchEolienbahn durch an deren Oberflächen angelegten Unterdruck auseinandergezogen und während Bahnstillständen die Öffnungen eingestanzt oder eingeschnitten werden; und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die oberhalb und unterhalb der Bahntransportebene im Abstand voneinander angeordnete, mit Saugöffnungen versehene Flächen besitzt, von denen eine eine Ausnehmung aufweist, in der ein Schneid- oder Stanzwerkzeug angeordnet ist, das im Takt der intermittierend voranbewegten Schlauchfolienbahn senkrecht zu dieser über diese hinausbewegbar und hinter diese zurückziehbar ausgebildet ist und das zudem rohrförmig ausgebildet und mit seinem Innenraum an eine Vakuumquelle angeschlossen ist; damit soll verhindert werden, daß der ausgestanzte oder ausgeschnittene Wandausschnitt in das Innere des Folienschlauches fällt, wobei im übrigen der ausgeschnittene Schnipsel durch das Werkzeug abgesaugt und einem Abfallbehälter zugeführt wird; ein grundlegender Unterschied zur Erfindung besteht also bereits darin, daß keine Abluft abgeführt wird; - (vgl. DE-GM 70 01 891) ein Putz- und Poliergerät mit Staubabsaugung, bei dem in einem rohrförmigen Gehäuse ein gegenüber der Gehäusewand einen axial durchgehenden Ringspalt freilassender Motor mit einer zur Gehäuseachse parallelen, an beiden Stirnseiten des Motors herausragenden Antriebswelle angeordnet ist, die am einen Ende Gebläseschaufeln trägt, denen ein das Gehäuse bis auf Luftaustrittsöffnungen abschließender Staubbecher mit Staubfangbeuteln nachgeschaltet ist, und die am anderen Ende über ein Getriebe an eine in der Gehäusemündung angeordnete, drehbar gelagerte Putz- und Polierscheibe angeschlossen ist, die mit der Gehäusewandung einen ringförmigen Ansaugspalt bildet, der über einen Ringkanal innerhalb des Gehäuses mit dem den Motor umgebenden Ringspalt in Verbindung steht; abgesehen davon, daß im Gegensatz zur Erfindung hier gar keine Abluft abgeführt wird, und vor allem (ähnlich wie nach der DE-AS 28 13 460) ein. Absauggehäuse mit komplizierter Mechanik vorgesehen ist, treten insbesondere folgende Mängel auf: - ein einigermaßen dichtes Abschließen der Bearbeitungsstelle von der Umgebung ist nicht möglich, so daß vom Werkstück abgearbeitete Partikel, die nicht ganz leicht oder ganz klein sind, durch die ihnen erteilte Radialbeschleunigung so weit nach außen geschleudert werden, daß sie nicht. mehr von der Absaugung erfaßt werden; und - die feste Anordnung des Mündungsabschnitts gegenüber dem Absauggehäuse ist bei der Bearbeitung gekrümmter Oberflächen hinderlich; und - (vgl. US-PS 3 583 821) eine Handbohrmaschine, deren Werkzeug von einem elastisch verformbaren und von einer Feder vorgespannten Becher zum Auffangen von Spänen od. dgl. umgeben ist; ein derartiger Becher ist insbesondere nicht für die beim Schleifen und Polieren häufig erforderliche Vorschubbewegung des Werkzeugs quer zur Werkzeugachse geeignet, weil sich dabei der Becher unter Umständen seitlich mitverschieben und vom Werkzeug beschädigt werden kann.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Crundsätzlichen Aufbau der.erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 ein detailliertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßear Vorrichtung in Anwendung bei einem Bohrer; und Fig. 3 einen Schnitt A-- A von Fig. 2.
Ausweislich F i g . 1 wird ein (im Teilschnitt gezeigtes) FV1-Werkstück 1 mittels eines im Teilschnitt gezeigten, drehsymmetrischen Werkzeugs 3 (hier ein Bohrer) mit Werkzeug-Schneiden 3a zerspanend bearbeitet.
Während dieser Bearbeitung wird Zuluft 5 im Zwischenraum zwischen dem Werkstück 1 und dem Werkzeug 3 den Werkzeug-Schneiden 3a zugeführt, wie schematisch durch Pfeile angedeutet ist, und anschließend als Abluft 7 mit (nicht gezeigten)Spänen, Staub od. dgl. im Innenraum des hohl ausgebildeten Werkzeugs 3 abgeführt.
Indem die Zuluft 5 die Schneiden 3a umspült, um dann als die Abluft 7 abgeführt zu werden, erfolgt auch eine ausreichende Kühlung der Schneiden 3a, die deren Standzeit beträchtlich erhöht, ferner des Werkstücks 1 selbst an der Bearbeitungsstelle.
Ein detailliertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand von F i g . 2 u n d 3 erläutert.
Ein FVW-Werkstück 17 wird mit Wendeplatten 16 an einer hohlen Bohrstange 15 bearbeitet, die ihrerseits von einem herkömmlichen Spannfutter 12 gehalten ist.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem Spannfutter 12 und einem (ebenfalls herkömmlchen) Aufnahmeflansch 10 der Werkzeugmaschine ein Zwischenflansch 11 vorgesehen.
Das Spannfutter 12, der Zwischenflansch- 11 und der Aufnahmeflansch 10 sind durch Schrauben 35 lösbar zusammengehalten.
Der Zwischenflansch 11 (vgl. F i g . 3) besitzt einen mittigen kreisrunden Abluft-Sammelraum 20, von dem radiade Abluft-Kanäle 22 ausgehen.
Am Umfang des Zwischenflansches 11 ist ein ortsfester Mantel 13 angeordnet, der über Dichtungen 30 gegen das umlaufende Spannfutter -12 und den umlaufenden Aufnahmeflansch 10 der Werkzeugmaschine abgedichtet ist, um keine Falschluft zu ziehen. Der Mantel 13 besitzt-einen Ringspalt 23, dem von den radialen Abluft-Kanälen 22 Luft mit Spänen, Staub od. dgl. zugeführt wird. Der Ringspalt 23 ist seinerseits an einen von einem Halter 14 getragenen Absaug- Stutzen 24 angeschlossen, der mit einem (nicht gezeigten) Staubsauger verbunden ist.
Zu- und Abluft strömen, wie durch Pfeile angedeutet. Leerseite

Claims

A n s p r ü c h e r1 .Hilfs-Vorrichtung zum spanenden Bearbeiten, - insbesondere Bohren, Fräsen, Schleifen od. dgl., von Faserverbundwerkstoffen, Schäumen od. dgl.

gekennzeichnet durch - eine Zuluft-Zufuhr - von Zuluft(5) an die Bearbeitungsstelle des Werkzeugs (3) von außerhalb der Werkzeugschneide(n) (3a) und - eine Abluft-Abfuhr - zum Abführen der Zuluft mit angefallenen Spänen, Staub od. dgl. als Abluft (7) von innerhalb der Werkzeugschneide (n) (3a) (Fig. 1).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß die Zuluft-Zufuhr - der mit Umgebungsluft beaufschlagte Zwischenraum zwischen dem Werkstück (1) und dem Werkzeug (3) ist (Fig. 1).
3. Vorrichtung nach Ans'bruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - daß die Abluft-Zufuhr - einen Staubsauger besitzt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - ein Zwischenteil, das - zwischen dem hohlen Werkzeug und einer Werkzeug-Halterung der Werkzeugmaschine angeordnet sowie - hohl und nach außen geöffnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, gekennzeichnet durch - ein Zwischenteil (11), das - zwischen einem hohlen Werkzeug-Halter (15) und einer Aufnahme (10) der Werkzeugmaschine angeordnet sowie - hohl und nach außen geöffnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - daß das Zwischenteil (11) besitzt: - einen mittigen Abluft-Sammelraum (20) und - mindestens einen radialen Abluft-Kanal (22) (Fig. 2, 3).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch - einen ortsfesten Mantel (13), der - das Zwischenteil (12) auf seinem ganzen Umfang umgibt und - einen gestreckten Spalt (23) besitzt, - in den der radiale Abluft-Kanal (22) des Zwischenteils (11) mündet (Fig. 2, 3).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch - Dichtungen (13a) zwischen - einerseits dem Mantel (13) und - andererseits dem Werkzeug-Halter (15) und der Aufnahme (10) der Werkzeugmaschine.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, - daß das Zwischenteil - ein Zwischenflansch (13) zwischen einem Spannfutter (12) des Werkzeug-Halters (15) und einem Aufnahmeflansch (10) ist (Fig. 2, 3).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, - daß der gestreckte Spalt im Mantel (13) - ein Ringspalt (23) ist (Fig. 2, 3).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 - 9, gekennzeichnet durch - einen Absaug-Stutzen (24), - der mit dem Spalt (23) im Mantel (13) verbunden ist (Fig. 2, 3).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 11, dadurch gekennzeichnet, - daß das Zwischenteil (11), die Werkzeug-Halterung und die Aufnahme (10) der Werkzeugmaschine - durch Schrauben (35) verbunden sind (Fig. 2, 3).