DE4443421C2 - Kühl- und Staubsammelvorrichtung für Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühl- und Staubsammelvorrichtung einer Werkzeugmaschine zum Kühlen eines Schneidwerkzeugs und zum Abführen von Schneidspänen sowie insbesondere eine Kühl- und Staubsammelvorrichtung einer Zentriermaschine zum Kühlen eines Zentrierbohrers und Abführen von Schneidspänen.

Verschiedene Arten von Kühl- und Staubsammelvorrichtungen für Werkzeugmaschinen wurden bereits vorgeschlagen.

Die DE 93 01 943 U1 betrifft eine variable Staubabsaugung zur Reinigung der Atemluft an staubbelasteten Arbeitsplätzen wie an Schleifmaschinen mit einem Gebläse und einer Absaugleiste zur Absaugung staubbelasteter Luft. An der Austrittsöffnung des Gebläses sowie an der Eintrittsöffnung der Absaugleiste sind Leitbleche zur Beeinflussung von Saugwirkung und Strömungsrichtung vorgesehen.

Die DE 42 18 247 A1 betrifft eine Vorrichtung zur materialabtragenden Bearbeitung eines eine ebene Oberfläche aufweisenden Werkstückes mit einem rotationssymmetrisch um den Werkzeugkopf angeordneten Abtragauffanggehäuse, welches eine Innenoberfläche aufweist, die einen bis auf eine zentrale Öffnung an der der Oberfläche des Werkstückes zugewandten Unterseite des Abtragauffanggehäuses geschlossenen Innenkonus bildet. Im Bereich der zentralen Öffnung ist eine das Werkzeug seitlich mit Kühlmedium beaufschlagende Zuführleitung vorgesehen, die so angeordnet ist, dass die Beaufschlagung des Werkzeuges mit Kühlmedium tangential in dessen Drehrichtung erfolgt.

Da jedoch bei der genannten Kühl- und Staubsammelvor­ richtung 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 nicht direkt 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, wenn ein Werkstück aus Metall mit hohem spezifischen Gewicht be­ steht.

Gewöhnlich kommen als Wärmequelle des Schneidwerkzeugs Schneidwärme sowie Wärm in Frage, die vom Antriebsbereich des Schneidwerkzeugs übertragen wird. Bei der bekannten Kühl- und Staubsammelvorrichtung wurde der vom Antriebsbereich des Schneidwerkzeugs übertragenen Wärme keine Bedeutung bei­ gemessen.

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.

Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

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-Einblasrohr 13 in die Tangentenrichtung des Zentrierbohrers 6 einge­ blasen, um nicht nur den außen freiliegenden Abschnitt, son­ dern auch den litt 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 werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.

Claims (2)

1. Kühl- und Staubsammelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine zum Kühlen eines Schneidwerkzeuges und zum Absaugen und Abführen von Schneidspänen, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine an der Werkzeugmaschine (1) befestigte Haube (11) zum Einschließen einer Spindel (5) der Werkzeugmaschine,
eine innerhalb der Haube (11) vorgesehene Lufteinblaseinrichtung (13) zum Zuführen von kalter Druckluft zu der Spindel (5) und zu einem Schneidwerkzeug (6), und
eine Luftabsaugeinrichtung (14, 14a) zum Absaugen der Druckluft und Abführen der Schneidspäne,
wobei eine Wirbelströmung der eingeleiteten Außenluft und der eingeblasenen kalten Druckluft innerhalb der Haube (11) erzeugt wird und die Luftabsaugeinrichtung (14, 14a) die eingeleitete Außenluft zusammen mit der eingeblasenen kalten Druckluft und den Schneidspänen abführt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (11) das Schneidwerkzeug (6) einschließt,
die kalte Druckluft in die Tangentenrichtung des Schneidwerkzeugs (6) in Gegenrichtung zu der Drehrichtung des Schneidwerkzeugs (6) bläst, und
mehrere Leitschaufeln (12) mit einem festgelegtem Anstellwinkel radial an einem offenen Ende (11a) der Haube (11) vorgesehen sind, um die Außenluft in die Haube (11) einzuleiten und die Wirbelströmung zu erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Haube (11) in zwei Teile aufgeteilt ist, um das Auswechseln des Schneidwerkzeugs (6) zu erleichtern.