DE4403327A1

DE4403327A1 - Reinigungsvorrichtung an mehrachsigen Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE4403327A1
Application number: DE4403327A
Authority: DE
Inventors: Karl Bauch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-02-03
Filing date: 1994-02-03
Publication date: 1995-08-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung an mehrachsigen Werkzeugmaschinen, die wenigstens eine Bearbeitungsspindel mit einer Werkzeugaufnahme und eine Werkzeugwechselvorrichtung zum Überführen eines Werkzeuges in die/aus der Werkzeugaufnahme der Bearbeitungsspindel aus/zu einem Werkzeugmagazin aufweisen.

Derartige Reinigungsvorrichtungen werden insbesondere bei der spanenden Bearbeitung an mehrachsigen Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen oder Bearbeitungszentren verwendet.

Hierbei ist in Nähe des Spindelkopfes der Werkzeugmaschine wenigstens eine Reinigungsdüse angeordnet, mit der unter Druck je nach bearbeitetem Material Kühlschmiermittel, beispielsweise Bohrmilch, gegebenenfalls mit Druckluft versetzt, auf die Bearbeitungsstelle gesprüht wird. Hierdurch ist mit der Kühlung und Schmierung des Werkzeuges zugleich eine Spanabfuhr verbunden. Um jedoch ein zuverlässiges Entfernen von beispielsweise bei der Fräsbearbeitung entstehenden Spänen zu ermöglichen, ist eine sehr große Flüssigkeitsmenge erforderlich, damit die entstehenden Späne abgeschwemmt werden. Die Reinigungsdüse selbst ist hierbei auf den Durchmesser des größten Werkzeuges, beispielsweise eines Fräskopfes ausgerichtet, damit die Reinigungsdüse beim Ein- bzw. Auswechseln des Werkzeuges aus bzw. zu einem Werkzeugmagazin nicht verschoben wird. Zudem dürfen sich die Reinigungsdüsen nicht im Bewegungsweg der Werkzeugwechselvorrichtung befinden, um so eine Kollision zu vermeiden. Häufig wird deshalb eine Vielzahl von derartigen Reinigungsdüsen verwendet, die mit hohem Druck eine große Menge von Reinigungsfluid auf die Bearbeitungsstelle sprühen. Insbesondere bei der Bearbeitung von tiefliegenden Bohrungen, beispielsweise Einstichen in einer Bohrung oder bei Sacklochbohrungen ist die Entfernung der Bearbeitungsspäne nicht zuverlässig möglich, so daß häufig die Bedienperson mittels Druckluft die bearbeiteten Werkstücke nachreinigen muß. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn im Zwei- oder Dreischichtbetrieb eine mannlose Fertigung angestrebt wird. Häufig werden deshalb bei der Nachtschicht noch Personen eingesetzt, die nur die Reinigung von bearbeiteten Werkstücken und die Reinigung der Aufspanntische und der Spannvorrichtungen vor dem Neu-Aufspannen des nächsten Werkstückes übernehmen. Die Alternative hierzu, nämlich eine ausreichend hohe Anzahl von noch zu bearbeitenden Werkstücken auf Paletten, Aufspanntischen und dergleichen vorzubereiten, bedarf jedoch eines hohen Maschinen- und Raumaufwandes.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung für mehrachsige Werkzeugmaschinen zu schaffen, mit der eine zuverlässige Reinigung der Werkstücke ohne zusätzlichen Personalaufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Durch die Ausbildung der Reinigungsvorrichtung zusammen mit dem Werkzeug als eine Einheit, die von der Werkzeugwechselvorrichtung handhabbar ist, kann die Reinigungsvorrichtung aus dem Werkzeugmagazin bei Bedarf, beispielsweise nach Abschluß einer Bearbeitungsaufgabe, durch die Werkzeugwechselvorrichtung in die Bearbeitungsspindel eingesetzt werden, um die zuvor bearbeitete Stelle am Werkstück zu reinigen. Da hierbei die Reinigungsvorrichtung zusammen mit dem Werkzeug in die Bearbeitungsspindel der Werkzeugmaschine eingesetzt ist, kann die gewünschte Reinigungsstelle mit derselben Präzision angefahren werden, wie dies bei der Bearbeitung mit der NC- bzw. CNC-Werkzeugmaschine üblich ist. Beispielsweise kann damit eine Reinigungsdüse mit relativ geringem Durchmesser, aber großer Auskragung, in Art einer Bohrstange genau in eine Sacklochbohrung eingefahren werden, so daß der Bohrungsgrund direkt mit dem Reinigungsfluid beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige und sichere Reinigung unzugänglicher Bearbeitungsstellen erreicht. Da die gewünschten Positionen aufgrund der NC- bzw. CNC-Steuerung genau angefahren werden können, ist zudem der Reinigungsmittelverbrauch relativ gering.

Nach dem Reinigungsvorgang kann die Werkzeug/Reinigungsdüsen- Einheit wieder mit der Werkzeugwechselvorrichtung in das Werkzeugmagazin abgelegt werden, um dann das nächste Zerspanungswerkzeug einzuwechseln. In dem Werkzeugmagazin können mehrere derartige Reinigungsvorrichtungen, beispielsweise mit unterschiedlicher Auskragung der Reinigungsdüsen magaziniert sein, so daß je nach Bedarf die passende Reinigungsvorrichtung eingewechselt werden kann. Dies gilt auch für die Ausbildung der Reinigungsdüse selbst, bei der je nach Reinigungsaufgabe eine Punktstrahldüse, eine Flachstrahldüse oder eine Rotationsstrahldüse Verwendung finden kann. Beispielsweise ist für die Reinigung von Sacklochbohrungen eine Punktstrahldüse zweckmäßig, wobei zudem das Werkzeug beim Reinigungsvorgang in seiner Rotationsachse mit geringer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden kann. Für die abschließende Reinigung des Werkstückes nach der Bearbeitung kann eine Flachstrahldüse oder eine Rotationsstrahldüse, bei der sich die Düse um eine geneigte Achse innerhalb des Werkzeuges aufgrund des Eigenantriebs durch das Reinigungsfluid dreht, zweckmäßig sein. Hierdurch kann auch, beispielsweise vor dem Neu-Aufspannen eines Werkzeuges, der Werkzeugmaschinentisch gereinigt werden, insbesondere auch die relativ verdeckt liegenden T-Nuten, so daß immer gleiche Aufspannbedingungen gewährleistet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Reinigungsvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Reinigungsvorrichtung, die in ein in einer Bearbeitungsspindel aufgenommenes Werkzeug eingesetzt ist;

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführung einer Reinigungsdüse; und

Fig. 3 eine weiterhin abgewandelte Ausführung der Reinigungsdüse gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine Reinigungsvorrichtung 1 gezeigt, die in eine mehrachsige Werkzeugmaschine 2, von der hier jedoch nur der Spindelkopf dargestellt ist, eingesetzt ist. Eine Bearbeitungsspindel 3 der Werkzeugmaschine 2 ist hier in Strichpunktlinien dargestellt, wobei eine Werkzeugaufnahme 4 zur Aufnahme eines Werkzeuges 6 beispielsweise von einem genormten ISO-Konus ausgebildet ist. Derartige Stellkegel- Werkzeugaufnahmen 4 werden je nach Bearbeitungsmaschinenleistung verwendet, wobei für Fräsmaschinen im allgemeinen ein Steilkegel SK 40 verwendet wird.

Das hier hülsenförmig ausgebildete, im Längsschnitt dargestellte Werkzeug 6 wird mittels einer Werkzeugwechselvorrichtung 5, beispielsweise einem Doppelarmgreifer, dessen Angriffsstellen hier mit den beidseitigen Pfeilen angedeutet sind, in die Werkzeugaufnahme 4 der Bearbeitungsspindel 3 eingesetzt bzw. aus dieser entnommen und dann wieder in einem nicht näher dargestellten Werkzeugmagazin gespeichert. Weiterhin ist an dem verjüngten Ende des Werkzeuges 6 durch einen Doppelpfeil die Angriffsstelle für eine Klemmvorrichtung 7 angedeutet, mit der das Werkzeug 6 in der Spindel 3 arretiert wird. In Fortsetzung der konusförmigen Spannfläche des Werkzeuges 6 ist die Bearbeitungsspindel 3 hohl ausgebildet, so daß hierdurch ein Reinigungsfluid 8 zu dem ebenfalls hohlgebohrten Werkzeug 6 und einer an dem vorderen Ende des Werkzeuges 6 angeordneten Reinigungsdüse 9 geleitet werden kann. Diese Zuleitung von Reinigungsfluid 8, beispielsweise einem Kühlschmiermittel oder Druckluft, ist über eine Zuleitung 8a angedeutet. In der Zuleitung 8a ist ein Kompressor oder eine Pumpe 8b vorgesehen, um das in einem Vorratstank befindliche Reinigungsfluid 8 unter Druck der Reinigungsdüse 9 zuzuleiten. Die Zuführung in die hohlgebohrte Bearbeitungsspindel 3 kann hierbei beispielsweise durch eine Drehdurchführung erfolgen. Mit dieser Anordnung einer hohlen Bearbeitungsspindel 3 und eines hohlgebohrten Werkzeuges 6 wird erreicht, daß das Werkzeug 6 zusammen mit der Reinigungsdüse 9 beim Reinigungsvorgang um die gemeinsame Rotationsachse mit geringer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden kann. Dies erfolgt über die üblichen, auch zur Bearbeitung verwendeten Spindelantriebe. Bei dieser Rotationsbewegung würde sich dann bei der hier eingesetzten Reinigungsdüse 9 ein kegelförmiger Reinigungsstrahl ergeben. Es sei darauf hingewiesen, daß die Reinigungsdüse 9 in dem Werkzeug 6 auswechselbar befestigt ist, so daß die in Fig. 2 bzw. 3 gezeigten Reinigungsdüsen 9 mit einer punktförmigen Austrittsöffnung 13 oder einer abgeflachten Austrittsöffnung eingesetzt werden können. Die Reinigungsdüse 9 wird hierbei durch eine versenkt angeordnete Schraube 10 fixiert und bezüglich der Aufnahmebohrung 11 in dem Werkzeug 6 mittels eines Dichtringes 12 abgedichtet.

Hierbei sei darauf hingewiesen, daß die mit gleicher Länge dargestellten Reinigungsdüsen 9 gemäß Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 mit beliebiger Länge ausgeführt sein können. Beispielsweise kann eine relativ lange, rohrförmige Reinigungsdüse 9 in die Aufnahmebohrung 11 des Werkzeuges 6 eingesetzt werden, so daß hierdurch auch der Bohrungsgrund von sehr tiefen Bohrungen erreicht werden kann. Außerdem kann auch eine unter dem von-der Pumpe 8b aufgebauten Druck selbsttätig rotierende Rotationsstrahldüse in die Werkzeughülse 6 eingesetzt sein. Eine derartige Rotationsstrahldüse ist beispielsweise in der DE 39 02 478 oder der DE 41 29 026 beschrieben. Hierbei ist auch möglich, daß anstatt der zentral durch die Bearbeitungsspindel 3 geführten Reinigungsfluid-Zuleitung 8a eine Zuleitung 8c seitlich an das Werkzeug 6 und die Reinigungsdüse 9, beispielsweise über eine hohlgebohrte Schraube 10, angeschlossen ist, wie dies hier durch einen strichlierten Pfeil angedeutet ist. Diese Ausführung hat jedoch gegenüber der zentralen Reinigungsfluid-Zuleitung 8a den Nachteil, daß das Werkzeug 6 und damit die Reinigungsdüse 9 selbst nicht um die zentrale Rotationsachse (= auch Spindelachse) drehbar ist. Zudem müßte der dann außen liegende Zuleitungsschlauch 8c bei dem Werkzeugwechselvorgang mitgeführt werden, was bei Werkzeugmaschinen mit großen Verfahrlängen nicht immer realisierbar ist.

In Fig. 2 und Fig. 3 sind, wie oben angedeutet, abgewandelte Ausführungsformen der Reinigungsdüse 9 dargestellt, die je nach Reinigungsaufgabe nach Lösen der Schraube 10 in die Aufnahmebohrung 11 des Werkzeuges 6 eingesetzt werden können. Wie ersichtlich, weisen die Reinigungsdüsen 9 gemäß Fig. 3 und Fig. 2 gegenüber derjenigen in Fig. 1 einen verringerten Auslaßquerschnitt der Auslaßöffnungen 13 (vgl. auch die um 90° nach oben geklappt dargestellte Unteransicht) auf, so daß hierdurch ein Punktstrahl des Reinigungsfluids 8 erreicht wird. Dabei können die Auslaßöffnungen 13 auch etwa radial ausgerichtet sein und spiralförmig am Umfang mit unterschiedlichen Abstrahlwinkeln α verlaufen, so daß bei Rotation des Werkzeuges Verunreinigungen vom Zentrum weg nach außen gespült werden.

Claims

1. Reinigungsvorrichtung an mehrachsigen Werkzeugmaschinen, die wenigstens eine Bearbeitungsspindel mit einer Werkzeugaufnahme und eine Werkzeugwechselvorrichtung zum Überführen eines Werkzeuges in die/aus der Werkzeugaufnahme der Bearbeitungsspindel aus/zu einem Werkzeugmagazin aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung (1) in das Werkzeug (6) eingesetzt ist und mit diesem zusammen als eine Einheit von der Werkzeugwechselvorrichtung (5) handhabbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsspindel (3) zumindest teilweise hohl ausgebildet ist und an eine Zuleitung (8a) eines Reinigungsfluids (8) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung (1) durch eine zentral in dem Werkzeug (6) angeordnete Reinigungsdüse (9) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsdüse (9) im Werkzeug (6) auswechselbar befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsdüse (9) am vorderen Ende des Werkzeuges (6) auskragend angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsfluid (8) ein Kühlschmiermittel ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsfluid (8) Druckluft ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsdüse (9) eine Punktstrahldüse ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsdüse (9) eine Flachstrahldüse ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsdüse (9) eine Rotationsstrahldüse ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (6) zusammen mit der Reinigungsdüse (9) beim Reinigungsvorgang in seiner Rotationsachse mit geringer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktstrahldüse mehrere Düsenöffnungen (13) mit in Radialrichtung unterschiedlich ausgerichteten Abstrahlwinkeln (a) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (13) spiralförmig am Umfang in gleicher Verdrehrichtung versetzt angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuleitungen (8a) für unterschiedliche Reinigungsfluids (8) vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Reinigungsdüse (9) außermittig im Werkzeug (6) angeordnet ist.