DE4480343C2 - Vorrichtung zum Ansaugen und Entfernen von Spänen für eine Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ansaugen und Entfernen von Spänen bzw. Schneidspänen für eine Werkzeugmaschine mit automatischer Werkzeug­ wechselvorrichtung, bei der Späne, die durch ein Schneidwerkzeug wie etwa einen Bohrer erzeugt werden, kontinuierlich während der Bearbeitung eines Werkstücks durch das Werkzeug angezogen und entfernt werden können.

Hintergrund der Erfindung

Bei Werkzeugmaschinen, die ein drehbares, abtragendes Werkzeug oder einen Bohrer aufweisen, gibt es Vorrichtungen zum Ansaugen von Schneidspänen, die zum unmittelbaren und kontinuierlichen Ansaugen und Entfernen von Schneidspänen, die während der Bearbeitung eines Werkstücks erzeugt werden, mit Hilfe eines Luftstroms ausgelegt sind.

Diese Vorrichtungen zum Ansaugen von Schneidspänen können eine Beeinträchtigung der Arbeitsumgebung durch verstreute Späne verhindern, den Aufwand einer Person zur Beseitigung von Schneidspänen einsparen und auch eine Verschlechterung der Genauigkeit eines Werkstücks aufgrund von Verzerrungen bzw. Beschädigungen des Werkstücks aufgrund der Hitze der Späne verhindern.

Eine Werkzeugmaschine, die einen automatischen Werkzeugwechsler aufweist, erfordert auch, daß Späne, die während der Bearbeitung eines Werkstücks durch ein Werkzeug wie etwa einen Bohrer, eine Reibahle oder einen Gewindeschneider erzeugt werden, ohne Bemühung einer Person entfernt werden sollten.

Ein Schneidwerkzeug wie etwa ein Bohrer erzeugt jedoch Späne an einer relativ tief liegenden Position eines Werkstücks. Daher können die herkömmlichen Vorrichtungen zum Ansaugen von Spänen die vorstehend genannte Anforderung kaum erfüllen. Dies trifft insbesondere bei einem Werkstück zu, das aus Aluminium besteht.

Aus der DE 33 33 267 A1 ist eine spanabhebende Maschine mit Werkzeugwechsler und mit einer Materialsaugeinrichtung bekannt, bei der ein Einheitsgehäuse die Gestalt eines Hohlzylinders aufweist und demontierbar in einer Spindel unter Verwendung eines Einheitshalteteils angebracht werden kann. Nach einer Ausführungsform ist ein spanabhebendes Werkzeug in dem Einheitsgehäuse angebracht, wobei die Saugdüse des Einheitsgehäuses mit der Gestalt eines Hohlzylinders gleitbar in einem Mündungsendteil des Einheitsgehäuses über ein Führungsteil und durch eine Feder vorgespannt gehalten wird. Das Einheitsgehäuse ist mit einer Saugleitung verbunden, über die Luft mit den Spänen abgesaugt und zu einer Reinigungseinrichtung geführt wird. Die Luft wird im wesentlichen durch eine Vertiefung am Mündungsende der Saugdüse eingesaugt. Wie das komplette Einheitsgehäuse automatisch gewechselt werden könnte, ist dort nicht erläutert.

Aus der Zeitschrift Industrieanzeiger, Jahrgang 102, Nr. 86 vom 24. Oktober 1980, S. 23, ist ein pneumatisches Kernbohrsystem bekannt, bei dem die im Kernbohrkopf verwendeten Schneiden Wendeplatten mit Sonderanschliff sind, die auf austauschbaren Stahlhaltern befestigt sind. Bei diesem pneumatischen Kernbohrsystem erfolgt eine Druckluftzufuhr von innen zum Abtransport der Späne auf der Rohraußenseite.

Aus der EP 0 407 836 A2 ist eine Eingriffseinrichtung zum Regeln oder Begrenzen der Drehung eines Schneidwerkzeug-Haltelements auf eine festgelegte Position bekannt, die ein vorstehendes Stangenelement aufweist, das durch eine Feder vorgespannt ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine automatisch wechselbare Vorrichtung zum Ansaugen und Entfernen von Spänen zu schaffen, die von einem Schneidwerkzeug wie etwa einem Bohrer erzeugt werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe wird durch eine Werkzeugwechselvorrichtung geeignet gehalten und derart bewegt, daß sie an der Spindel angebracht oder von dieser abgenommen werden kann.

Wenn die Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe eingewechselt wird, wird das Schneidwerkzeug-Halteelement in geeigneter Weise zu einer festgelegten Position an der Spindel aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Eingriffseinrichtung und der Orientierungsfunktion der Spindel bewegt. Dabei befindet sich das Stangenelement mit dem Spindelhalteelement in Eingriff, so daß die Drehbewegung der Haubeneinrichtung in einer Drehrichtung des Schneidwerkzeugs begrenzt wird. Darüber hinaus wird die Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe in Betrieb versetzt, nachdem eine zugeordnete Bewegung von später beschriebenen Elementen erfolgt ist.

Wenn die Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe abgenommen wird, wird das Schneidwerkzeug-Halteelement von der Spindel in einer festgelegten, relativen Anordnung aufgrund der Wechselwirkung zwischen der Eingriffseinrichtung und der Orientierungsfunktion der Spindel abgenommen. Nach der Abnahme wird eine Drehrichtung der Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe durch die Eingriffseinrichtung auf eine festgelegte Position gerichtet.

Während der Bearbeitung mittels des Schneidwerkzeugs wird die Luft aus dem Luft­ ansaugrohr und den Luftlöchern in den im wesentlichen luftdichten Raum gesaugt. Aufgrund der Saugkraft strömt die Luft in den im wesentlichen luftdichten Raum aus der vorderen Öffnung des Schneidwerkzeugs über den Durchgang des Schneidwerkzeug- Halteelements und das Luftloch des Schneidwerkzeugs. Hierbei werden Schneidspäne unmittelbar nach ihrer Erzeugung an dem vorderen Ende des Schneidwerkzeugs durch die Luftströmung in den im wesentlichen luftdichten Raum geblasen. Die Späne werden dann durch die Luft, die in dem Luftloch strömt, zu einer anderen Stelle transportiert. Darüber hinaus nimmt die Luft, die in dem Luftloch des Schneidwerkzeugs strömt, die Wärme hinweg, die während der Bearbeitung mittels des Schneidwerkzeugs erzeugt wird, wodurch das Schneidwerkzeug gekühlt wird.

Die Eingriffseinrichtung (26) weist ein Stangen- bzw. Stabelement (28) auf, das in einer axialen Richtung des Spindelhalteelements (1) verläuft, an einer Endfläche der Haubeneinrichtung an deren Spindelseite an einer Position unabhängig vorgesehen ist, die näher bei dem Schneidwerkzeug-Halteelement (7) als die Mittellinie der Luftführung (s2) liegt, und dem durch eine im Inneren vorgesehene Feder (27) die drückende Kraft für eine individuelle Bewegung verliehen wird.

Bei der zweiten Ausführungsform erreicht komprimierte Luft, die von dem Druckluftrohr bzw. Druckluftschlauch zugeführt wird, während der Bearbeitung des Werkstücks das Luftloch des Schneidwerkzeugs durch den Durchgang des Schneidwerkzeug-Halteelements hindurch und strömt intensiv aus dessen vorderer Öffnung aus. Diese Druckluft bzw. komprimierte Luft wird zu einer starken Luftströmung, die eine Richtung mit Bezug zu der Saugkraft des Luftsaugrohrs bzw. Luftsaugschlauchs besitzt, so daß die Späne, die an dem vorderen Ende des Schneidwerkzeugs erzeugt werden, sofort und aktiv in die Haube transportiert werden. Die in dieser Weise transportierten Späne werden durch den Luftsaugschlauch zusammen mit der Luft zu einer anderen Stelle gefördert.

Weiterhin kühlt die komprimierte Luft das erhitzte vordere Ende des Schneidwerkzeugs aufgrund ihrer starken Strömung kraftvoll, so daß eine Abnutzung und eine Wärmever­ formung des Schneidwerkzeugs wirksam verhindert werden.

Bei der Eingriffseinrichtung (26) ist das Stangen- bzw. Stabelement (28) separat vorgesehen, derart, daß es in einer axialen Richtung des Spindelhalteelements (1) verläuft, und daß es durch die Haltekraft oder Anschlagkraft der Feder unabhängig abnehmbar ist. Bei einem solchen Aufbau besitzt die äußere Kraft, die die Eingriffseinrichtung (26) beeinflußt, keinen Einfluß auf die zugehörigen Elemente wie etwa die Luftführung (s2) und das Luftsaugrohr (15), wodurch vollständig verhindert wird, daß sich ihre eingreifenden oder gleitenden Teile durch die Späne zusetzen.

Es kann eine Schneidfluid-Zufuhreinrichtung zum Einführen eines nebelförmigen Schneidfluids in die komprimierte Luft in dem Luftloch, die von dem Druckluft- Zufuhrschlauch zugeführt wird, vorgesehen sein. Hierbei schmiert das Schneidfluid das Schneidwerkzeug, ohne die Strömung der komprimierten Luft zu behindern, wodurch eine Abnutzung oder eine Deformation des Schneidwerkzeugs durch die Wärme noch wirksamer begrenzt wird.

Darüber hinaus können die zylindrischen Elemente (16 und 19) aus einem steifen bzw. festen Material wie etwa Metall hergestellt sein. Demzufolge kann die Stärke bzw. Festigkeit der Haubeneinrichtung, die relativ starke äußere Kräfte während der Bearbeitung erfährt, verstärkt werden, und die Haubeneinrichtung kann ohne Schwierigkeiten betrieben werden.

Weiterhin kann eine Kerbe oder ein Durchgangsloch anstelle der Kerbe an der vorderen Endfläche des inneren zylindrischen Elements (19) vorgesehen sein. Bei diesem Aufbau ermöglicht das Durchgangsloch oder die Kerbe eine Einströmung von Luft in die Haube für eine Ergänzung der darin befindlichen Luft selbst dann, wenn die Einströmung der Luft in die Haube aus dem Luftloch des Schneidwerkzeugs nicht ausreichend sein sollte.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Teils eines Bearbeitungskopfs für eine Werkzeugmaschine mit einem automatischen Werkzeugwechsler in Über­ einstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der ersten Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe, die an dem Bearbeitungskopf angebracht und von diesem abgenommen werden kann.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Teils eines Bearbeitungskopfs für eine Werkzeugmaschine mit einem automatischen Werkzeugwechsler gemäß einem Ausführungsbeispiel der zweiten Erfindung.

Fig. 4 und 5 zeigen unterschiedliche Formen des Bearbeitungskopfs, der in Fig. 3 gezeigt ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der ersten Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 erläutert.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Spindelstütz- oder Spindelhalteelement, das einen Bearbeitungskopf einer Bohrmaschine bildet. Eine Spindel 3 ist in einem inneren Hohlraum des Stützelements 1 mit Hilfe von Kugellagern 2 an einer festgelegten Position derart vorgesehen, daß sie drehbar antreibbar ist. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Prüf- bzw. Leitringelement, das an der oberseitigen Fläche des Spindelstützelements 1 vor­ gesehen ist. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein abdeckendes Ringelement, das mit dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden spitzenseitigen Ende der Spindel 3 in Eingriff steht und mit diesem verbolzt bzw. verschraubt ist, während 6, 6 zwei Schlüssel für die Regulierung von Umdrehungen eines Blattfestlegungselements 7 (eines Halters) bezeichnet, die mit der Spindel 3 in Eingriff stehen und an dieser befestigt sind, wobei jeder Schlüssel 6 mit Hilfe eines Bolzens vorstehend an der Endfläche der Spindel 3 befestigt ist.

Der Halter 7 ist mit einem Kegel oder Konus 8 an seiner Basisseite versehen, wobei der Kegel oder Konus bzw. kegelförmige Abschnitt 8 in ein Loch einzuführen ist, das in der Mitte der Spindel 3 ausgebildet ist. Ein Ziehstutzen bzw. Ziehbolzen 9 ist an dem rücksei­ tigen Ende des Kegels 8 vorgesehen. Während der Halter 7 festgelegt ist, befindet sich der Ziehstutzen 9 mit einer nicht dargestellten Zugstange in Eingriff und wird nach hinten gezogen. Wenn der Halter 7 herausgenommen wird, wird der Ziehbolzen 9 auf die Spitzenendseite bzw. spitze Vorderseite der Spindel 3 durch die Zugstange gedrückt, so daß er aus dem Eingriff mit der Zugstange freigegeben wird.

Um den mittleren Teil des Halters 7 herum ist ein Schlüsselelement 10 vorgesehen, das konkave Bereiche 10a, 10a für den Eingriff mit den beiden Schlüsseln 6, 6 an zwei Teilen an der Endfläche der Spindel 3 und einen ringförmigen konkaven Bereich 10b an seinem Umfang aufweist.

Das spitzenseitige Ende des Halters 7 steht vor und weist ein Mittelloch 7a für die Einfüh­ rung eines Schneidwerkzeugs 11 wie etwa eines Bohrers, eines Gewindeschneiders oder ei­ ner Reibahle auf, und ist weiterhin mit einer Greifeinrichtung 12 zum Halten der Basis des Schneidwerkzeugs 11, das in das vorstehend genannte Mittelloch 7a eingeführt ist, verse­ hen.

Eine Hauben- bzw. Umhüllungseinrichtung oder Hülleneinrichtung 13, die aus einem steifen Material hergestellt ist, ist um das Schneidwerkzeug 11 wie etwa einen Bohrer zur Bildung eines luftdichten Raums um diesen vorgesehen. Die speziellen Erläuterungen folgen nachstehend.

Ein zylindrisches, metallisches Haubenkörperelement (ein äußeres, zylindrisches Element) 14 ist so ausgebildet, daß es den Halter 7 umschließt. Das äußere, zylindrische Element ist mit einer Abtrennung bzw. Unterteilung oder Trennwand 14a mit verkleinertem Durchmesser an seinem mittleren Teil an der Innenseite versehen, um einen Abschnitt 14c kleinen Durchmessers auszubilden.

Ein inneres, metallisches, zylindrisches Element 16 ist gleitverschieblich in den kleinen Durchmesser aufweisenden Teil 14c derart eingeführt, daß ein luftdichter Raum in diesem gebildet ist. Eine dünne Rille 16a ist an dem äußeren Umfang des inneren, zylindrischen Elements 16 entlang dessen axialer Richtung vorgesehen. Eine Führungsschraube 17 ist an dem Umfang des kleinen Durchmesser aufweisenden Teils 14c angeschraubt und befestigt. Das spitzenseitige Ende (spitze Ende) der Führungsschraube 17 befindet sich mit der dün­ nen Rille 16a in Eingriff, um hierdurch die Drehungen des inneren, zylindrischen Ele­ ments 16 in Umfangsrichtung zu regulieren. Folglich ist das innere, zylindrische Element 16 in das Haubenkörperelement 14 im Bereich der Länge der dünnen Rille 16a einstellbar eingeführt.

Ein mit Flansch versehener Abschnitt bzw. geflanschter Abschnitt 16b ist an dem spitzen­ seitigen Ende des inneren, zylindrischen Elements 16 vorgesehen. Ein zusammengedrück­ ter Federring bzw. Druckfederring 18 ist an dem kleinen Durchmesser aufweisenden Teil 14c zwischen dem mit Flansch versehenen Abschnitt 16b und der vorstehend erläuterten Differenz bzw. Stufung 14b derart vorgesehen, daß das innere, zylindrische Element 16 durch die Federkraft in Richtung zu dessen spitzenseitigen Ende bzw. vorderen Ende oder Stirnfläche nach außen gedrückt wird.

In diesem Fall ist es vorzuziehen, daß ein metallisches, zylindrisches Element 19 zur Ein­ stellung der vorstehenden Länge gleitverschieblich in das innere, zylindrische Element 16 eingeführt werden kann, daß eine Fixierschraube 20 an den Umfang des inneren, zylindri­ schen Elements 16 angeschraubt sein kann, und daß die positionsmäßigen Beziehungen bzw. Lage des zylindrischen Elements in einer Richtung f1 durch Betätigen der Fixier­ schraube 20 erzielt werden können. Falls notwendig, kann eine Kerbe k an einer offenen Endfläche 19a des zylindrischen Elements 19 an geeigneten Intervallen in dessen Umfangs­ richtung vorgesehen sein, so daß das Innere des zylindrischen Elements 19 mit dem Umge­ bungsbereich (Atmosphärenbereich) kommunizieren kann. Ein Durchgangsloch, das an dem vorderseitigen Ende des zylindrischen Elements 19 vorgesehen sein kann, kann die Kerbe k ersetzen.

Der Halter 7 ist an dem äußeren zylindrischen Element 14 an einer festgelegten Position mit Hilfe von Kugellagern 2a, 2b drehbar angebracht. Ein Ende des Kugellagers 2a wird durch eine vorstehende Stange (Stab) 7a, die in dem Halter 7 vorgesehen ist, gehalten, während das andere Kugellager 2b durch eine Endfläche eines Scheibenelements 21 gehalten ist, das an der Außenseite des Halters 7 montiert ist. Die andere Endfläche des Scheibenelements 21 ist durch eine Mutter 22 festgeklemmt, die mit einem mit Gewinde versehenen Abschnitt m in Eingriff steht, der an dem Außenumfang des Halters 7 ausgebil­ det ist. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet eine Bei- bzw. Unterlagscheibe, die zwischen dem Scheibenelement 21 und der Mutter 22 vorgesehen ist. An der Vorderfläche der Unterteilung 14a ist eine ringförmige Rille n vorgesehen, in der eine Packung bzw. Dichtung 24 eingepaßt ist. Die Dichtung 24 befindet sich mit der radial gerichteten Fläche mit der Scheibe 21 in Berührung, um hierdurch einen luftdichten Raum auch bei sich drehendem Zustand des Halters 7 aufrecht zu erhalten. Das Bezugszeichen 4a bezeichnet ein Anschlagringelement, das an dem äußeren zylindrischen Element 14 verbolzt oder verschraubt ist.

Dies ist alles im Hinblick auf den Aufbau der Haubeneinrichtung 13. Folglich ist um das Schneidwerkzeug 11 herum ein abgedichteter Raum ausgebildet, der durch die Hauben­ einrichtung 13 umgeben ist.

Es ist notwendig, Luft in den hierdurch gebildeten Raum einzulassen, und es ist daher an dem Schneidwerkzeug 11 in dessen axialer Richtung ein Luftloch 11a vorgesehen. Da das in dieser Figur gezeigte Schneidwerkzeug 11 ein Bohrer ist, sind zwei Luftlöcher 11a in Übereinstimmung mit dem spiralförmigen Verlauf des Bohrers vorgesehen. Ein Ende des Luftlochs 11a liegt an dem Spitzenende bzw. der Vorderseite des Schneidwerkzeugs 11 offen, während das andere Ende an dem rückseitigen Ende des Schneidwerkzeugs offen ist.

Ein Durchgang ist in dem Halter 7 vorgesehen, so daß das rückseitige Ende des Schneid­ werkzeugs 11 gegenüber dem Atmosphärenbereich bzw. Umgebungsbereich offen liegt. Bei dieser Figur weist der Durchgang ein Mittelloch p1, das mit dem vorstehend genann­ ten Luftloch 11a in Verbindung steht, und ein Seitenloch p2 auf, das mit dem Mittelloch p1 in Verbindung steht. Das Seitenloch p2 ist gegenüber der Luft außerhalb der Hauben­ einrichtung 13 an der ringförmigen Rille 11b offen.

Ein Teil 14A des äußeren zylindrischen Elements 14 steht in einer seitlichen Richtung vor. Dieser vorspringende Teil weist einen Luftkanal s1 in einer radialen Richtung des Halters 7 sowie einen Luftkanal s2 in einer axialen Richtung des Halters 7 auf. Ein Basiselement 25 ist an dem äußeren Ende des Luftkanals s2 befestigt.

Das Bezugszeichen 26 bezeichnet eine Eingriffseinrichtung, bei der ein Stab- oder Stangenelement 28, das durch eine zusammengedrückte Feder 27 gedrückt wird, in ein Loch eingeführt ist, das in dem äußeren zylindrischen Element 14 auf der Seite der Spindel 3 statt bei dem Luftkanal s2 vorgesehen ist, wobei das Stabelement 28 in einer Axialrichtung des Halteelements 1 der Spindel angeordnet ist. Ein Eingriffselement 30 ist mit der Oberseite des Stangenelements 28 mit Hilfe eines Kappenelements 29 verbolzt oder verschraubt. Das Spitzenende bzw. vordere Ende 30a des Eingriffselements 30 kann mit einer Rille 10a (als konkaver Bereich benutzt) in Eingriff treten, die an dem Schlüssel­ element 10 in einer axialen Richtung des Halters vorgesehen ist, wohingegen das Basisende 30b des Eingriffselements 30 mit einer Rille 25a in Eingriff steht, die an dem Basiselement 25 in der Richtung der Spindel 3 vorgesehen ist, wodurch die notwendige Funktion hinsichtlich der Befestigung oder der Entfernung einer später beschriebenen Schneidwerk­ zeug-Unterbaugruppe ausgeführt wird.

Ein Basiselement 15A, das mit dem Luftsaugrohr 15 verbunden ist, ist an dem Anschlag­ ringelement 4 befestigt. Eine Packung oder Dichtung 31 ist an der äußeren Endfläche des Basiselements 15A passend aufgebracht. Die Dichtung 31 dient dazu, die äußere Endfläche des Basiselements 25 mit der äußeren Endfläche des Basiselements 15A luftdicht zu verbinden. Eine Eingriffsrille g ist an einer festen Stelle an der äußeren Endfläche des Basiselements 15A in radialer Richtung der Spindel 3 vorgesehen. Ein Kappenelement 29 der Eingriffseinrichtung 26 steht mit der Eingriffsrille g in Eingriff.

Der Halter 7, die Haubeneinrichtung 13, das Schneidwerkzeug 11, das Basiselement 25 und die Eingriffseinrichtung 26, die jeweils voneinander unabhängig sind, sind integral als eine Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe U aufgebaut, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

Es folgt nun eine Erläuterung eines Arbeitsbeispiels und von dessen Betriebsweise im Hin­ blick auf die derart ausgestaltete Erfindung. Ein Werkstück w ist an einem nicht dargestell­ ten Werkstücktisch befestigt, und es wird die nach vorne vorstehende Länge des zylin­ drischen Elements 19 in geeigneter Weise durch Betätigung der Fixierschraube 20 festge­ legt. Danach wird die Werkzeugmaschine in Betrieb versetzt und die Spindel wird durch Bewegung des Bearbeitungskopfs in die Nähe des Werkstücks bewegt.

Wenn die Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe U nicht benutzt wird, wird sie in einem Ma­ gazin als eine Einheit aufbewahrt. Je nach Notwendigkeit hält ein Werkzeugwechselarm ei­ ner automatischen Werkzeugwechselvorrichtung die ringförmige, konkave Rille 10b des Halters 7, um hierdurch die Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe U in geeigneter Weise zu bewegen.

Wenn die Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe an der Spindel 3 befestigt ist oder wird, ist oder wird die Drehrichtung des Halters 7 in gewissem Ausmaß geregelt, da der Halter 7 mit dem vorderen Ende 30a des Eingriffselements 30 und einer festen Position (einem konkaven Abschnitt 10a) des Schlüsselelements 10 in Eingriff steht. Demgemäß sind die konkaven Bereiche 10a, 10a des Halters 7 exakt den Schlüsseln 6, 6 zugewandt, die an einer festgelegten Position in der Drehrichtung aufgrund einer Orientierungsfunktion der Spindel 3 verbleiben.

Nachdem sich das Kappenelement 29 derart bewegt, daß es mit der Eingriffsrille g in Eingriff steht, fungiert der Werkzeugwechselarm dann derart, daß er die Schneidwerkzeug- Unterbaugruppe U zur linken Seite gemäß Fig. 1 drückt. Demgemäß wird das vorderseiti­ ge Ende 30a des Eingriffselements 30 zusammen mit dem Kappenelement 29 relativ zu dem konkaven Abschnitt 10a des Schlüsselelements 10 verlagert. Der Halter 7 wird dann aus seiner Drehregulierung bzw. Drehbegrenzung freigegeben, so daß er drehbar ist. Zur gleichen Zeit ist der Halter 7 an der Spindel 3 in Verbindung mit der Zurückziehung einer nicht dargestellten Zugstange befestigt. Zu diesem Zeitpunkt regelt oder begrenzt der Eingriff zwischen dem Kappenelement 29 und der Eingriffsrille g die Drehung der Hau­ beneinrichtung 13 um die Spindel 3.

Hierbei befindet sich die Verbindungsebene des Basiselements 25 in Berührung mit einer Verbindungsebene des anderen Basiselements 15A, so daß das Luftloch s2 fest mit dem Luftsaugrohr 15 verbunden ist.

Nach der Anbringung der Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe an der Spindel 3 in dieser Weise beginnt die Bearbeitung des Werkstücks in der folgenden Weise. Zu diesem Zeit­ punkt wird die Luft im Inneren der Haubeneinrichtung 13 durch das Luftsaugrohr (Luft­ ansaugkanal bzw. Luftansaugschlauch) 15 und die Luftlöcher s2, s1 angesaugt.

Wenn die Spindel 3 sich um eine gewisse Strecke zu dem Werkstück bewegt, berührt die offene Endfläche 19a des zylindrischen Elements 19 das Werkstück w, so daß ein ge­ schlossener Raum gebildet wird, der durch das Haubenkörperelement 14, das innere, zylindrische Element 16, das zylindrische Element 19 und das Scheibenelement bzw. Plattenelement 21 umgeben ist. In Abhängigkeit von Vorwärtsbewegungen der Spindel 3 werden dann das innere, zylindrische Element 16 und das zylindrische Element 19 gemein­ sam, entgegen der in Verlängerungsrichtung wirkenden Kraft der Feder 18, in das äußere, zylindrische Element 14 gedrückt. In diesem Zustand wird die freie Einströmung der Luft in die Haubeneinrichtung 13 geregelt, wobei die Luft in dem umschlossenen Raum des Haubenelements 13 über das Luftsaugrohr 15 abgesaugt wird, wodurch in diesem ein Unterdruck hervorgerufen wird. Demzufolge wird die Luft zwangsweise über das Seiten­ loch p2, das Mittelloch p1 und das Luftloch 11a in die Haubeneinrichtung 13 eingeleitet und anschließend durch das Luftsaugrohr 15 herausgefördert.

Wenn sich die Spindel 3 weiter bewegt, berührt das Spitzenende des Schneidwerkzeugs 11 die Oberfläche des Werkstücks w und der Schneidvorgang beginnt. Zu diesem Zeitpunkt werden Späne bzw. Schneidspäne in großem Ausmaß erzeugt, wobei die Luft aus dem vor­ deren Ende des Schneidwerkzeugs 11 intensiv ausgestoßen und in das Luftsaugrohr 15 eingesaugt wird. Demzufolge werden die Späne mit der Luftströmung bewegt und an eine bestimmte Stelle herausgefördert.

Selbst wenn das Schneidwerkzeug 11 das Werkstück tief bearbeitet, strömt die Luft nachfolgend noch weiter aus dem vorderen Ende des Schneidwerkzeugs kontinuierlich aus. Demzufolge wird die Strömung bzw. Bewegung der Späne nicht verhindert, so daß die Späne sofort und sanft von der Schneidstelle des Schneidwerkzeugs 11 zu der Außenseite des Werkstücks w ausgestoßen bzw. heraustransportiert werden.

Während dieser Bearbeitung wird die Drehkraft um die Spindel 3 auf das äußere zylin­ drische Element 14 übertragen. Diese Drehkraft wird durch das Stabelement 28 fest abgestützt, das sich in der gleichen Linie wie eine axiale Richtung des Stützelements 1 der Spindel befindet, wodurch das Basiselement 25 kaum direkt beeinflußt wird. Demzufolge beeinflussen die Späne, die durch das Luftloch s2 hindurchgehen, die Verbindungsteile der Basiselemente 25 und 15A niemals.

Weiterhin tendiert die Temperatur des Schneidwerkzeugs 11 dazu, sich aufgrund der Reibungswärme zu erhöhen. Jedoch kühlt die Luft, die in das Luftloch 11a strömt, dieses wirksam, wodurch der Anstieg der Temperatur verhindert wird.

In Abhängigkeit von dem Aufbau der Werkzeugmaschine oder von den Bearbeitungs­ bedingungen des Werkstücks kann es eventuell nicht ausreichend sein, Luft lediglich aus dem vorderen Ende des Schneidwerkzeugs 11 in den umschlossenen Raum der Hauben­ einrichtung 13 einzuführen. In einem solchen Fall wird die Luft über die Kerbe k in den umschlossenen Raum der Haubeneinrichtung 13 zur Ergänzung eingeleitet.

Die Haubeneinrichtung 13 kann zwangsweise in einer Richtung, die rechtwinklig zu der Spindel 3 verläuft, bewegt werden, während sie sich mit dem Werkstück in Berührung findet. Darüber hinaus können ihre Wandflächen durch kühne bzw. scharfe Späne intensiv gestreift werden. Jedoch können das äußere zylindrische Element 14, das innere zylin­ drische Element 16 und das zylindrische Element 19, die sämtlich aus steifem Material wie etwa Metall hergestellt sind, diesem in ausreichendem Maße widerstehen.

Wenn der Arbeitsvorgang erledigt ist, hält die Spindel 3 erneut an der montierten Position bzw. Anbringungsposition aufgrund einer Orientierungsfunktion derselben an. Der Werk­ zeugwechselarm nimmt dann die Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe von der Spindel 3 in der zur Anbringung umgekehrten Reihenfolge ab und speichert diese in dem Magazin. Zu diesem Zeitpunkt wird das Kappenelement 29 frei und dessen Drücken in Richtung zu der Feder 27 wird beendet, wodurch das Eingriffselement 30 durch die Kraft der Feder 27 in die ursprüngliche Position zurückgeführt wird. Demgemäß tritt die festgelegte Position des Halters 7 erneut mit dem vorderseitigen Ende 30a des Eingriffselements 30 in Eingriff, wodurch die Drehrichtung des Halters 7 in gewissem Ausmaß reguliert bzw. begrenzt wird. Der Halter 7 wartet dann auf die nächste Anbringung an der Spindel 3.

Bei der in dieser Weise aufgebauten ersten Erfindung kann eine Werkzeugmaschine, die eine automatische Werkzeugwechseleinrichtung aufweist, eine Schneidwerkzeug-Unter­ baugruppe automatisch ohne Probleme festhalten und entfernen und auch die weiteren Wirkungen aufweisen. Die Luft wird in die Haubeneinrichtung 13 von dem vorderseitigen Ende des Schneidwerkzeugs 11 eingeleitet, wodurch die Schneidspäne kontinuierlich und sanft unmittelbar nach ihrer Erzeugung durch das Schneidwerkzeug selbst dann beseitigt werden, wenn ein relativ tiefes Loch in dem Werkstück w eingebracht wird. Demgemäß ist sie insbesondere bei einem Werkstück w wirkungsvoll, das aus einem Aluminiummate­ rial hergestellt ist, dessen Späne die Rille des Schneidwerkzeug 11 leicht verstopfen. Ferner bewirkt die Luft, die durch das Luftloch 11a des Schneidwerkzeugs 11 hindurch­ tritt, die Verhinderung eines Anstiegs der Temperatur des Schneidwerkzeugs 11, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert wird. Da die erhitzten Späne sofort von dem Werkstück w ausgestoßen bzw. wegtransportiert werden, wird darüber hinaus verhindert, daß das Werkstück w sich aufgrund der Hitze krümmt, wodurch die Bearbeitungsgenau­ igkeit noch weiter verbessert wird. Ferner wird verhindert, daß die bearbeitete Oberfläche durch die Späne beschädigt wird, was die Bearbeitungsqualität erhöht. Das Haubenkörper­ element und das zylindrische Element, die aus einem festen bzw. steifen Material wie etwa Metall hergestellt sind, können ferner ohne irgendwelche Störungen selbst unter schwieri­ gen Einsatzbedingungen funktionieren.

Im folgenden wird eine Erläuterung bezüglich eines Ausführungsbeispiels der zweiten Er­ findung unter Bezugnahme auf Fig. 3 gegeben. Das Bezugszeichen 32 bezeichnet eine Druckluftquelle, 33 einen von dieser ausgehenden Druckluft-Zufuhrschlauch, und p3 einen Durchgang, der in der Mitte des Halters 7 vorgesehen ist. Ein Ende des Durchgangs bzw. der Passage p3 ist mit dem Luftloch 11a des Schneidwerkzeugs 11 verbunden, während das andere Ende derselben mit einem Mittelloch p4 der Spindel 3 oder mit einem äußeren Druckluftzufuhrrohr 33 mit Hilfe einer geeigneten, drehbaren Gelenkverbindung verbunden ist.

Eine Schmiermittelzufuhreinrichtung 34, die an dem Weg bzw. Verlauf des Druckluftzu­ fuhrrohrs bzw. -schlauchs vorgesehen ist, dient zum Fördern von Schmiermittel in die Luft, die durch das Druckluftzufuhrrohr bzw. den Druckluftzufuhrschlauch 33 hindurch­ geht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Art der Verbindung des Durchgangs p3 mit dem Druckluftzufuhrrohr 33 in der nachfolgenden Weise geändert werden.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, kann der Endteil des Mittellochs p3 an der Seite der Spindel 3 nämlich schräg unterteilt sein und gegenüber der Endfläche des Schlüsselelements 10 offen sein. Die Öffnung kann nahe bei einer Spitzenöffnung e1 eines Durchgangs 3a verbunden sein, die an einem dicken Abschnitt der Spindel 3 vorgesehen ist, und der obere Teil des Durchgangs 3a kann mit dem Druckluftzufuhrrohr 33 mit Hilfe einer geeigneten drehbaren Verbindung bzw. Drehgelenk verbunden sein.

Es kann aber auch, wie in Fig. 5 gezeigt ist, der Endteil des Mittellochs p3 schräg unterteilt sein und gegenüber der Umfangsseitenfläche des Kegels 8 offen sein. Die Öffnung kann dann nahe bei bzw. eng mit einer Spitzenöffnung e2 des Durchgangs 3b verbunden sein, der an einem dicken Teil der Spindel 3 vorgesehen ist.

Das Gerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel befindet sich gemäß der ersten Erfindung im Einsatz. Nachfolgend wird eine Beschreibung gegeben, die speziell für die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung zutrifft. Gemäß Fig. 3 wird während der Bearbeitung des Werk­ stücks w die Druckluft, die nebelförmiges Schmiermittel enthält, von dem Druckluftzufuhrrohr 33 zu dem Luftloch 11a geleitet. Zur gleichen Zeit wird die Luft im Inneren der Hau­ beneinrichtung 13 kontinuierlich durch das Luftsaugrohr bzw. den Luftansaugschlauch 15 abgesaugt.

Bei diesem Aufbau strömt die komprimierte Luft aus dem vorderseitigen Ende des Schneidwerkzeugs 11 aus und strömt in einer festgelegten Richtung in Verbindung mit der Saugfunktion, die durch das Luftsaugrohr 15 ausgeübt wird. Diese intensive Strömung der komprimierten Luft kann die Späne aktiv kühlen und auch die Späne sofort und zuverlässig in die Haubeneinrichtung 13 transportieren. Das Schmiermittel, das durch die Schmiermit­ telzufuhreinrichtung 34 in die komprimierte Luft eingeleitet wird, wird zu einem Betäti­ gungsabschnitt des Schneidwerkzeugs 11 transportiert, um diesen insgesamt zu schmieren.

Gemäß der in dieser Weise aufgebauten zweiten Erfindung kann die Werkzeugmaschine, die einen automatischen Werkzeugwechsler aufweist, die Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe ohne Probleme automatisch fixieren und abnehmen, und auch die Späne sanft durch die Luftabsaugung während der Bearbeitung transportieren, da keine äußeren Kräfte direkt auf den Luftkanal s2 einwirken, in gleichartiger Weise wie bei der ersten Erfindung. Weiterhin weist sie die nachfolgenden Wirkungen auf. Da die komprimierte Luft aus dem vorderseiti­ gen Ende des Schneidwerkzeugs 11 intensiv ausströmt, können die gleichen Wirkungen wie bei der ersten Erfindung noch stärker und zuverlässig hervorgerufen werden. Ins­ besondere kann die komprimierte Luft, die sich unmittelbar nach dem Ausstoßen aus dem Luftloch 11a ausdehnt, die Hitze des Schneidwerkzeugs 11 kraftvoll kühlen, so daß die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs verlängert wird. Falls eine Schneidfluid-Zufuhrein­ richtung 34 vorgesehen ist, wird ferner in starkem Maße verhindert, daß das Schneidwerk­ zeug 11, das durch das Schneidfluid geschmiert wird, beschädigt wird oder sich aufgrund der Wärme verformt.

In allen vorstehend beschriebenen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen gleiche Teile.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Ansaugen und Entfernen von Spänen für eine Werkzeugmaschine, die ein Spindelhalteelement (1), eine Spindel (3), ein Luftsaugrohr oder einen Luftansaugschlauch (15) mit einer verbindenden Öffnung nahe dem Spindelhalteelement (1), und eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung aufweist, und
bei der eine Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe (U), die ein Schneidwerkzeug- Halteelement (7) aufweist, an der Spindel anbringbar und von dieser abnehmbar ist,
wobei die Vorrichtung integral mit der Schneidwerkzeug-Unterbaugruppe (U) ausgebildet ist, und

• a) eine Haubeneinrichtung (13) zur Bildung eines im wesentlichen luftdichten Raums um ein Schneidwerkzeug (11), das an dem vorderen Ende des Schneidwerkzeug- Halteelements (7) montiert ist, mit
  zylindrischen Elementen (16, 19), die eine Öffnung an der vorderen Endfläche der zylindrischen Elemente definieren, wobei das vordere Ende mit einem Werkstück in Berührung bringbar ist, und zurückziehbar und relativ zu dem Werkstück entgegen der Kraft einer Feder (18) in Richtung zu dem vorderen Ende des Schneidwerkzeugs gleitverschieblich sind, und
  Luftführungen (s1, s2) zum Ansaugen der Luft im Inneren der Hauben­ einrichtung, die eine Verbindungsöffnung für die Luftführungen (s1, s2) an der Endfläche der Haubeneinrichtung an deren Spindelseite aufweisen,
• b) einen Durchgang (p1, p3) in dem Schneidwerkzeug-Halteelement (7) zum Verbinden eines Luftloches (11a) in einem Schaft des Schneidwerkzeugs, wobei ein Ende des Luftlochs an dem vorderen Ende des Schneidwerkzeugs offen ist, während das andere Ende mit dem Durchgang (p1, p3) verbunden ist, und
• c) eine Eingriffseinrichtung (26) zum Begrenzen der Drehung des Schneidwerkzeug-Halteelements (7) auf eine festgelegte Position, die derart ausgestaltet ist, daß sie ein vorstehendes Stangenelement (28) aufweist, und daß die Drehbegrenzung des Schneidwerkzeug-Halteelements (7) durch eine drückende Bewegung des Stangenelements (28) entgegen der Kraft einer Feder (27) freigegeben wird, wenn die Endfläche der verbindenden Öffnung des Luftansaugschlauchs (15) mit der Endfläche der Verbindungsöffnung der Luftführungen (s1, s2) eng verbunden ist,

aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (p1, p3) in dem Schneidwerkzeug-Halteelement (7) mit einem äußeren Druckluftzufuhrschlauch oder Druckluftzuführrohr (33) oder mit einem Durchgang (p2), der zum Atmosphärendruck offen ist, verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Durchgang (p3) mit einer Schneidfluidzufuhreinrichtung (23) zum Einspeisen von nebelförmigem Schneidfluid in die Druckluft für das Luftloch (11a), die von dem Druckluftzufuhrrohr bzw. Druckluftzufuhrschlauch (33) zugeführt wird, verbindbar ist.

4. Vorrichtung nach einem, der Ansprüche 1 bis 3, bei der die zylindrischen Elemente (16, 19) aus einem steifen Material wie etwa Metall hergestellt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der
eine Kerbe (k) an der vorderen Endfläche des zylindrischen Elements (19) vorgesehen ist, oder
stattdessen ein Durchgangsloch an dem vorderen Ende des zylindrischen Elements (19) vorgesehen ist.