DE4443421A1 - Kühl- und Staubsammelvorrichtung für Werkzeugmaschine - Google Patents
Kühl- und Staubsammelvorrichtung für WerkzeugmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kühl- und Staubsammelvor
richtung einer Werkzeugmaschine zum Kühlen eines Schneidwerk
zeugs und zum Abführen von Schneidspänen sowie insbesondere
eine Kühl- und Staubsammelvorrichtung einer Zentriermaschine
zum Kühlen eines Zentrierbohrers und Abführen von Schneidspä
nen.
Verschiedene Arten von Kühl- und Staubsammelvorrichtun
gen für Werkzeugmaschinen wurden bereits vorgeschlagen. Bei
spielsweise offenbart die JP-OS-58-59746 Toku-Kai-Sho eine
Kühl- und Staubsammelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine,
bei der ein Bohrer von einer Haube umgeben ist und der Bohrer
durch einen Schneidöl-Sprühnebel zur Mitte des Bohrers in
mehreren Richtungen gekühlt wird. Ferner offenbaren die
JP-OS-63-300807 Toku-Kai-Sho und 3-3713 Toku-Kai-Hei eine Druck
haube, die mit einem Absauger für Schneidspäne über einen
Schlauch so verbunden ist, daß im Inneren der Druckhaube ein
Unterdruck aufrechterhalten und zusätzlich Druckluft aus der
Umgebung des vorderen Endes der Druckhaube in die Tangenten
richtung des Bohrers geblasen wird. Die Druckluft dehnt sich
in der Druckhaube nahezu adiabatisch aus, wodurch ihre Tempe
ratur stark gesenkt wird. Die derart abgekühlte Druckluft
kühlt den Bohrer der Bohrmaschine und wird zum Absauger für
Schneidspäne zusammen mit Schneidspänen abgeführt.
Da jedoch bei den genannten Kühl- und Staubsammelvor
richtungen für Werkzeugmaschinen ein Schneidölnebel oder
Druckluft zu einem Schneidwerkzeug nahezu in waagerechte
Richtung geblasen wird, wird ein außerhalb eines Werkstücks
freiliegender Abschnitt des Schneidwerkzeugs gekühlt, während
ein in ihm verdeckter Abschnitt niemals gekühlt wird. Bei der
einen Ölnebel verblasenden Art von Vorrichtung neigen
Schneidspäne dazu, an der Innenseite der Haube (der Druck
haube) zu kleben, und auch bei der Druckluft verblasenden Art
von Vorrichtung läßt sich keine ausreichende Luftströmung zum
Abführen von Schneidspänen in der Haube erzielen, so daß es
bei diesen Arten der Kühl- und Staubsammelvorrichtung schwie
rig ist, Schneidspäne ausreichend abzuführen, besonders wenn
ein Werkstück aus Metall mit hohem spezifischen Gewicht be
steht.
Gewöhnlich kommen als Wärmequelle des Schneidwerkzeugs
Schneidwärme sowie Wärme in Frage, die vom Antriebsbereich
des Schneidwerkzeugs übertragen wird. Bei der bekannten Kühl- und
Staubsammelvorrichtung wurde der vom Antriebsbereich des
Schneidwerkzeugs übertragenen Wärme keinerlei Bedeutung bei
gemessen, so daß es zu keiner ausreichenden Kühlung des
Schneidwerkzeugs kam.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kühl- und
Staubsammelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine vorzusehen,
die einen im Werkstück verdeckten Abschnitt und gleichzeitig
einen außen freiliegenden Abschnitt kühlen kann, um die Wär
meübertragung vom Antriebsbereich des Schneidwerkzeugs zu un
terbrechen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
Kühl- und Staubsammelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine
vorzusehen, die Schneidspäne sicher durch Erzeugen einer Wir
belströmung der kalten Druckluft nach Kühlen des Schneidwerk
zeugs abführen kann.
Offenbart ist eine Vorrichtung mit:
einer an der Werkzeugmaschine befestigten Haube zum Ein schließen einer Spindel und eines Schneidwerkzeugs der Werk zeugmaschine;
mehreren Leitschaufeln, die radial an dem offenen Ende der Haube vorgesehen sind, um Außenluft in die Haube über die Leitschaufeln einzuleiten;
einer innerhalb der Haube vorgesehenen Lufteinblasein richtung zum Einblasen von kalter Druckluft zu der Spindel und zu dem Schneidwerkzeug;
einer Luftabsaugeinrichtung zum Absaugen und Abführen der eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten Druckluft zusammen mit Schneidspänen; und
einer Wirbeleinrichtung zum Erzeugen eines Wirbels der eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten Druck luft innerhalb der Haube.
einer an der Werkzeugmaschine befestigten Haube zum Ein schließen einer Spindel und eines Schneidwerkzeugs der Werk zeugmaschine;
mehreren Leitschaufeln, die radial an dem offenen Ende der Haube vorgesehen sind, um Außenluft in die Haube über die Leitschaufeln einzuleiten;
einer innerhalb der Haube vorgesehenen Lufteinblasein richtung zum Einblasen von kalter Druckluft zu der Spindel und zu dem Schneidwerkzeug;
einer Luftabsaugeinrichtung zum Absaugen und Abführen der eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten Druckluft zusammen mit Schneidspänen; und
einer Wirbeleinrichtung zum Erzeugen eines Wirbels der eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten Druck luft innerhalb der Haube.
In der so aufgebauten Kühl- und Staubsammelvorrichtung
wird die kalte Druckluft zur Umgebung des in der Haube einge
schlossenen Schneidwerkzeugs in die Tangentenrichtung des
Schneidwerkzeugs geblasen, um nicht nur den im Werkstück ver
deckten Abschnitt, sondern auch den außerhalb des Werkstücks
freiliegenden Abschnitt zu kühlen, und gleichzeitig erfolgt
eine Abführung der Schneidspäne durch die Absaugleitung mit
Hilfe einer Wirbelströmung der Luft, die aus den Kaltluft-
Auslaßlöchern eingeblasen wird, und der Außenluft, die über
die Leitschaufeln eingeleitet wird.
Fig. 1 ist eine schematische Seitenschnittansicht einer
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühl- und Staubsam
melvorrichtung für eine Werkzeugmaschine;
Fig. 2 ist eine Vorderansicht einer Ausführungsform ei
ner erfindungsgemäßen Kühl- und Staubsammelvorrichtung für
eine Werkzeugmaschine;
Fig. 3 ist eine teilweise Draufsicht einer Ausführungs
form einer erfindungsgemäßen Kühl- und Staubsammelvorrichtung
für eine Werkzeugmaschine im Einspannzustand eines Werk
stücks;
Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines Einspannbereichs;
und
Fig. 5 ist eine Seitengesamtansicht einer Kühl- und
Staubsammelvorrichtung, die an einer Werkzeugmaschine ange
bracht ist.
Anhand von Fig. 1 bis 5 wird im folgenden nunmehr eine
Ausführungsform einer Kühl- und Staubsammelvorrichtung be
schrieben, die auf eine Zentriermaschine angewendet ist.
Gemäß Fig. 5 bezeichnet eine Bezugszahl 1 eine Ankörnma
schine, an der zwei Vorschubeinheiten 2 gegenüberliegend an
gebracht sind. Jede Vorschubeinheit 2 hat eine Führungsschie
ne 2a und einen (nicht gezeigten) Vorschubzylinder, mit dem
ein Vorschubtisch 3 gleitend auf der Führungsschiene 2a be
wegt wird. Ferner ist ein Spindelkasten 4 am entsprechenden
Vorschubtisch 3 angebracht. Eine Spindel 5 ist drehbar an
(nicht gezeigten) Lagern des Spindelkastens 4 angebracht. Am
Kopf der Spindel 5 ist ein Zentrierbohrer 6 über einen Werk
zeughalter 5a abnehmbar befestigt, und das hintere Ende der
Spindel 5 ist mit einer Abtriebsscheibe 7 gekoppelt. Ferner
steht eine an einer Abtriebswelle 8a eines Antriebsmotors 8
befestigte Antriebsscheibe 9 mit der Abtriebsscheibe 7 über
einen Transmissionsriemen 10 in Verbindung. Jeder Antriebsmo
tor 8 ist am jeweiligen Spindelkasten 4 so angebracht, daß
die Höhenposition einstellbar ist.
Andererseits ist an einer Vorderfläche 4a des Spindelka
stens 4 eine Haube 11 gleichachsig mit der Spindel 5 ange
baut. Die Haube 11 ist so zusammengesetzt, daß sie in zwei
Stücke an einer Radiallinie geteilt werden kann. Ferner sind
am Öffnungsabschnitt 11a der Haube 11 mehrere Leitschaufeln 12
radial in gleichen Abständen angeordnet. Die Leitschaufeln 12
haben jeweils einen festgelegten Anstellwinkel, um der einge
leiteten Luft eine Wirbelbewegung zu verleihen. Ferner durch
dringt ein Kaltluft-Einblasrohr 13 den Außenumfang der Haube
11. Die Mittellinie des Kaltluft-Einblasrohrs 13 ist in die
Tangentenrichtung eines gedachten Kreises um den Zentrierbohrer
6 gerichtet. Kalte Druckluft wird in die Tangentenrichtung
des Kreises des Ankörnbohrers 6 und in die Gegenrichtung zur
Drehrichtung des Ankörnbohrers 6 eingeblasen.
Ferner ist ein Einlaßanschluß 14a einer Absaugleitung 14
in die Tangentenrichtung der Haube 11 vorgesehen, und ein
Auslaßanschluß der Absaugleitung 14 ist mit einem (nicht ge
zeigten) saugenden Staubsammler verbunden. Gemäß Fig. 2 ist
die Richtung der Luftströmung durch die Absaugleitung 14
identisch mit der Richtung der Luftströmung, die die Einblas
luft aus dem Kaltluft-Einblasrohr 13 hat.
Im Betrieb des Staubsammlers wird Luft aus dem Inneren
der Haube 11 durch die Absaugleitung 14 gesaugt, und an
schließend wird eine Wirbelströmung in der Haube 11 durch ei
nen abgelenkten Luftstrom erzeugt, der über die Leitschaufeln
12 geführt wird. Durch diese Wirbelströmung wird der Bohrer 6
gekühlt, wobei gleichzeitig Schneidspäne aufgewirbelt und an
schließend durch die Absaugleitung 14 zusammen mit Luft abge
führt werden.
Da die Haube 11 in ein Oberteil und ein Unterteil aufge
teilt ist, die mit einem Scharnier verbunden sind, läßt sich
der Zentrierbohrer 6 leicht auswechseln, indem das Oberteil der
Haube 11 nach Entfernen von Schrauben 16, durch die das Ober
teil festgezogen ist, geöffnet wird.
Gemäß Fig. 3 ist eine senkrechte Führungsschiene 17 an
der Innenfläche 4a des jeweiligen Spindelkastens 4 ange
bracht, und zwei Einspannglieder 18a und 18b sind gleitend an
der senkrechten Führungsschiene 17 angebracht. Die Einspann
glieder 18 halten ein Werkstück W in der Zentrierposition durch
die Kraft eines entsprechenden Hydrozylinders 19.
Im folgenden wird ein Betriebsablauf der erfindungsgemä
ßen Kühl- und Staubsammelvorrichtung für eine Werkzeugmaschi
ne beschrieben.
Zunächst wird ein Werkstück mit den Einspanngliedern 18a
und 18b an beiden Werkstückenden durch Betätigen des Hydrozy
linders 19 für die Einspannglieder festgehalten.
Anschließend wird der Antriebsmotor 8 eingeschaltet, um
den Zentrierbohrer 6 in Drehung zu versetzen. Nach Einstellen
der Spitze des Zentrierbohrers 6 auf die Mitte des Werkstücks W
an beiden Enden wird das Werkstück W zum Zentrierbohren gebohrt.
Während des Bohrens wird Kaltluft aus dem Kaltluft-Einblas
rohr 13 in die Tangentenrichtung des Zentrierbohrers 6 einge
blasen, um nicht nur den außen freiliegenden Abschnitt, son
dern auch den im Werkstück W verdeckten Abschnitt zu kühlen.
Beim Abführen der kalten Druckluft durch die Absaugleitung 14
verwirbelt die kalte Druckluft innerhalb der Haube 11, und
gleichzeitig wird Außenluft in die Haube 11 in einem Wirbel
strom über die Leitschaufeln 12 eingeleitet. Dadurch werden
Schneidspäne weggewirbelt, abgesaugt und durch das Saugrohr
14 abgeführt.
In der vorgenannten Ausführungsform ist der Zentrierbohrer
an beiden Enden des Werkstücks vorgesehen; möglich ist aber
auch eine Ausführungsform, bei der der Zentrierbohrer nur auf
einer Seite vorgesehen ist. Ferner ist das Bohren nicht auf
Zentrierbohren gemäß der vorstehenden Beschreibung be
schränkt; daher läßt sich das Bohren auf normales Bohren
oder Schneiden anwenden.
Zusammenfassend ist gemäß der vorstehenden Beschreibung
die erfindungsgemäße Kühl- und Staubsammelvorrichtung für ei
ne Werkzeugmaschine dadurch gekennzeichnet, daß die Haube so
vorgesehen ist, daß sie die Spindel und das Schneidwerkzeug
einschließt; die kalte Druckluft zum Bohrer aus dem Kaltluft-
Einblasrohr in die Tangentenrichtung des Bohrers eingeblasen
wird; die Außenluft über die Leitschaufeln eingeleitet wird;
und die Luft innerhalb der Haube zwangsweise durch die Ab
saugleitung abgeführt wird, so daß nicht nur der Kantenab
schnitt des Schneidwerkzeugs, sondern auch der Spindelab
schnitt gekühlt werden kann. Da ferner die Kühl- und Staub
sammelvorrichtung so aufgebaut ist, daß die kalte Druckluft
und die Außenluft in die Tangentenrichtung der Haube einge
leitet werden, können Schneidspäne durch die Kraft der Wir
belströmung abgeführt werden, ohne daß sich Schneidspäne in
der Haube ansammeln.
Gezeigt und beschrieben wurde zwar die vorstehend ge
nannte Ausführungsform der Erfindung; es ist jedoch klar, daß
diese Offenbarung lediglich der Veranschaulichung dient und
daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen wer
den können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung gemäß den
beigefügten Ansprüchen abzuweichen.
Claims (6)
1. Kühl- und Staubsammelvorrichtung für eine Werkzeugma
schine zum Kühlen eines Schneidwerkzeugs und zum Absau
gen und Abführen von Schneidspänen zum Äußeren der Vor
richtung, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine an der Werkzeugmaschine befestigte Haube zum Einschließen einer Spindel und eines Schneidwerkzeugs der Werkzeugmaschine;
mehrere Leitschaufeln, die radial an dem offenen Ende der Haube vorgesehen sind, um Außenluft in die Haube über die Leitschaufeln einzuleiten;
eine innerhalb der Haube vorgesehene Lufteinblaseinrich tung zum Einblasen von kalter Druckluft zu der Spindel und zu dem Schneidwerkzeug;
eine Luftabsaugeinrichtung zum Absaugen und Abführen der eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten Druckluft zusammen mit Schneidspänen; und
eine Wirbeleinrichtung zum Erzeugen eines Wirbels der eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten Druckluft innerhalb der Haube durch die Luftabsaugein richtung.
eine an der Werkzeugmaschine befestigte Haube zum Einschließen einer Spindel und eines Schneidwerkzeugs der Werkzeugmaschine;
mehrere Leitschaufeln, die radial an dem offenen Ende der Haube vorgesehen sind, um Außenluft in die Haube über die Leitschaufeln einzuleiten;
eine innerhalb der Haube vorgesehene Lufteinblaseinrich tung zum Einblasen von kalter Druckluft zu der Spindel und zu dem Schneidwerkzeug;
eine Luftabsaugeinrichtung zum Absaugen und Abführen der eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten Druckluft zusammen mit Schneidspänen; und
eine Wirbeleinrichtung zum Erzeugen eines Wirbels der eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten Druckluft innerhalb der Haube durch die Luftabsaugein richtung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Leit
schaufeln einen festgelegten Anstellwinkel zum Verstär
ken des durch die Wirbeleinrichtung erzeugten Wirbels
haben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lufteinblasein
richtung mindestens ein innerhalb der Haube vorgesehenes
Lufteinblasrohr zum Einblasen der kalten Druckluft in
die Tangentenrichtung des Schneidwerkzeugs und in die
Gegenrichtung zu der Drehrichtung des Schneidwerkzeugs
hat.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Luft
absaugeinrichtung mindestens eine an der Haube ange
brachte und mit einer externen Luftabsaugvorrichtung in
Verbindung stehende Luftabsaugleitung zum Absaugen der
eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten
Druckluft in der Tangentenrichtung der Haube hat, um
den Wirbel innerhalb der Haube zu erzeugen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die
kalte Druckluft in die gleiche Richtung wie die
Drehrichtung des Wirbels eingeblasen wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die
Haube in zwei Teile aufgeteilt ist, um das Auswechseln
des Schneidwerkzeugs zu erleichtern.
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