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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, umfassend eine Vorrichtung,
mit der vermieden wird, dass sich Späne, die beim Schneiden eines Werkstücks mit
einer Werkzeugmaschine entstehen, und/oder eine Schneideflüssigkeit
verteilen.
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Ein
Problem einer Werkzeugmaschine ist, dass Späne, die beim Schneiden eines
Werkstücks entstehen,
verteilt werden, was zur Verschlechterung der Arbeitsumgebung führt. Wenn
die Werkzeugmaschine eine Schneideflüssigkeit zum Schneiden des Werkstücks umfasst,
wird diese ebenfalls verteilt. Die verteilte Schneideflüssigkeit
wird zudem zu einem Nebel, was zur Verschmutzung der umliegenden Umwelt
führt.
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Insbesondere
werden neuerdings für
den Zweck der Bereitstellung einer verbesserten Bearbeitbarkeit,
einer gesteigerten Schneidegenauigkeit, einer verlängerten
Lebensdauer einer Werkzeugmaschine usw. verschiedene Additive zu
der Schneideflüssigkeit
zugegeben. Obwohl sich eine Verbesserung der Schneidebedingungen
und eine Reduktion der Schneidedauer oder dergleichen erzielen lässt, werden
infolgedessen Werkzeugmaschinenteile aus Gummi und Harz unter dem
Einfluss dieser Additive beschädigt,
was in einigen Fällen
zur Entstehung von Defekten führt.
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Wie
man die Auswirkung auf die Umwelt mit steigender Produktion reduziert,
ist außerdem
gewöhnlich
strittig. Vor diesem Hintergrund möchte man immer mehr vermeiden,
dass sich Späne und/oder
Schneideflüssigkeit
insbesondere auf dem Gebiet des mit einer Werkzeugmaschine durchgeführten Schneidens
verteilen.
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11 zeigt
eine allgemeine Konfiguration einer herkömmlichen Werkzeugmaschine,
die verwirklicht wurde, damit sich keine Späne und/oder Schneideflüssigkeit
mehr verteilen. 11 zeigt ein Beispiel für eine Werkzeugmaschine,
die einen Nebelsammler zum Sammeln von Schneideflüssigkeitsnebel
einsetzt.
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Ein
Spindelkopf 2 ist derart über eine Übersetzungsführungsbahn 15 an
einer Säule 1 befestigt, dass
er in Achsenrichtung einer Spindel 13 beweglich ist. Eine
Spindeleinheit 14 ist an dem Spindelkopf 2 befestigt.
Die Spindeleinheit 14 weist die Spindel 13 auf,
an der eine von verschiedenen Werkzeugen 4 austauschbar
durch einen Werkzeugwechsler 3 befestigt ist. Das Werkzeug 4,
das an der Spindel 13 befestigt ist, dreht sich in verschiedenen
Umdrehungsgeschwindigkeiten zusammen mit der Spindel 13,
so dass eine relative Bewegung in Bezug auf ein Werkstück 6 auf
verschiedene an die Schnittmodi angepasste Weisen erfolgt, wodurch
das Werkstück 6 geschnitten
wird. Das Werkstück 6 ist
an Ort und Stelle auf einem Tisch 5 befestigt, der so gehalten
wird, dass er sich in zwei Richtungen (X- und Y-Achsen-Richtungen)
orthogonal zur Achsenrichtung (Z-Achsen-Richtung) der Spindel 13 bewegen
lässt.
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Der
Spindelkopf 2 hat eine Vielzahl von Düsen 22. Eine Pumpe 20 für Schneideflüssigkeit
ist so ausgelegt, dass eine Schneideflüssigkeit aus einem Behälter 11 für die Schneideflüssigkeit
zu der Vielzahl von Düsen 22 über einen
Schlauch 21 für
die Schneideflüssigkeit
befördert
wird. Die Schneideflüssigkeit
wird durch die Düsen 22 von
der Seite der Spindel 13 zu einer Vielzahl von vorbestimmten
Stellen des Werkzeugs 4 entladen. Die Vielzahl von Düsen 22 ist
deshalb erforderlich, weil ein Austausch von Werkzeugen eine Auswahl
eines geeigneten Werkzeugs aus einer Vielzahl von Werkzeugen beinhaltet,
so dass die Schneideflüssigkeit
je nach der Form des ausgewählten
Werkzeugs an die richtigen Stellen geschickt werden muss.
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Die
Schneideflüssigkeit
prallt gegen das sich drehende Werkzeug, verteilt sich und wird
dann zu einem Nebel. Hat das sich drehende Werkzeug einen kleinen
Durchmesser, wird die Schneideflüssigkeit vergleichsweise
weniger neblig. Wird jedoch ein Werkzeug mit großem Durchmesser, wie eine Fräse, verwendet
oder prallt die durch die Düsen 22 ausgelassene
und auf das Spitzenende eines kurzen Werkzeugs gerichtete Schneideflüssigkeit
gegen ein großlumiges
Halterungsteil eines langen Werkzeugs, wird befürchtet, dass die Schneideflüssigkeit
eine große Menge
Nebel ergibt, der dann in einer verteilten Weise auf die Außenseite
der Werkzeugmaschine geschickt wird.
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In
diesem Zusammenhang wird vermieden, dass die Schneideflüssigkeit
verteilt wird, indem ein Schneideabschnitt der Werkzeugmaschine
mit einer Spritzsicherung 23 bedeckt wird und ein Nebelsammler
bereitgestellt wird, der den verteilten Schneideflüssigkeitsnebel über eine
Leitung 25 sammelt. Die Spritzsicherung 23 weist
eine Luke 24 auf.
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Die
Luke 24 ist geschlossen, während das Werkstück 6 geschnitten
wird. Die Schneideflüssigkeitspumpe 20 ist
dazu angepasst, die Schneideflüssigkeit
aus dem Behälter 11 für die Schneideflüssigkeit
zu der Vielzahl von Düsen 22 durch
den Schlauch 21 für
die Schneideflüssigkeit
zu speisen, und die Schneideflüssigkeit
wird durch die Düsen 22 zu
dem sich drehenden Werkzeug 4 entlassen. Auf diese Weise
schneidet das Werkzeug 4 das Werkstück 6.
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Ströme der Schneideflüssigkeit,
die aus einem Schneidebereich auslaufen und Tröpfchen mit relativ großer Masse
der Schneideflüssigkeit und/oder
Späne werden
in den Behälter 11 für die Schneideflüssigkeit
längs der
Innenseite der Spritzsicherung 23 zurück geführt. Der feine Schneideflüssigkeitsnebel
wird dagegen durch die Leitung 25 am oberen Teil der Werkzeugmaschine
zusammen mit der Luft ausgelassen, die durch eine Öffnung in
einem unteren Teil der Werkzeugmaschine in die Spritzsicherung 23 eingesogen
wird. Eine allerdings nicht gezeigte Struktur wird übernom men,
in der der Schneideflüssigkeitsnebel,
der zum Nebelsammler geschickt wurde, durch einen Filter- und/oder
Zentrifugen-Scheider in den Schneideflüssigkeitsbehälter abgelassen
wird, wodurch die Zirkulation der Schneideflüssigkeit ermöglicht wird.
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Die
Verwendung der Spritzsicherung 23 kann ein Auslaufen des
resultierenden Schneideflüssigkeitsnebels
aus der Werkzeugmaschine in ihre Außenumgebung in großem Maße unterdrücken, während die
Werkzeugmaschine in Dauerbetrieb ist. Man befürchtet jedoch, dass die Werkzeugmaschine in
einigen Fällen
unter dem Einfluss der Schneideflüssigkeit und/oder der Späne Fehler
darin entwickelt. In einem solchen Fall und/oder bei Beendigung des
Schneidens muss die Luke 24 für das Einrichten des nächsten Schneidevorgangs
geöffnet
werden. Es dauert lange, bis genug Luft in die Werkzeugmaschine
ventiliert ist, die mit der Spritzsicherung 23 und der
Luke 24 verschlossen ist. Aus diesem Grunde fließt der Schneideflüssigkeitsnebel,
wenn die Luke sofort nach der Beendigung des Schneidens geöffnet wurde,
aus der Werkzeugmaschine durch einen geöffneten Lukenabschnitt, was
zur außenseitigen
Verschmutzung der Werkzeugmaschine mit Schneideflüssigkeit
und/oder Spänen
führen
würde.
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Die
verteilte Schneideflüssigkeit
und/oder die Späne
haben insbesondere folgende Auswirkungen auf die Werkzeugmaschine
usw.:
- • Das
Haften der Späne
an einem leeren Werkzeugtopf oder einem Bereitschaftswerkzeug des Werkzeugwechslers
erschwert einen Werkzeugwechselvorgang, was die Schneidegenauigkeit mindert.
- • Sind
die Schneideflüssigkeit
und/oder die Späne auf
der Innenseite der Werkzeugmaschine verteilt, macht es das Anhaften
der verteilten Schneideflüssigkeit
und/oder der Späne
an einem Fester der Spritzsicherung unmöglich, den Innenzustand der
Werkzeugmaschine zu überprüfen.
- • Das
Haften der Schneideflüssigkeit
an Teilen aus Harz oder Gummi zerstört (beispielsweise quillt oder
härtet)
diese Teile, so dass deren mechanische Eigenschaften verloren gehen,
was zur Beschädigung
dieser Teile führt.
- • Das
Haften von Schneideflüssigkeit
an einem Werkzeugmaschinenteil, das mit Fett beschichtet ist, zerstört das Fett
oder wäscht
es ab, was zur Entstehung von Fehlern führt, die auf eine unzureichende
Schmierung zurückzuführen sind.
- • Bedienungspersonal,
das die Luke auf der Vorderseite der Werkzeugmaschine öffnet, könnte den
Schneideflüssigkeitsnebel
durch Einatmen aufnehmen.
- • Wird
die Schneideflüssigkeit
aus der Werkzeugmaschine entlassen, erzeugt die auf der Fußbodenoberfläche haftende
Schneideflüssigkeit
eine gefährliche
rutschige Arbeitsumgebung.
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In
diesem Zusammenhang wird zusätzlich
zu den vorstehenden Verfahren, die die Spritzsicherung und den Nebelsammler
verwenden, eine Vielzahl von Verfahren bereitgestellt, mit denen
vermieden wird, dass sich Späne
und/oder Schneideflüssigkeit
verteilen. In den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 62-74546
und Nr. 2000-94261
und in der japanischen Gebrauchsmuster-Registrierung Nr. 2592097
ist ein Verfahren offenbart, in dem ein Spindelkopf bereitgestellt
ist, der mit einer Vorrichtung zur Einspeisung von Schneideflüssigkeit
versehen ist, welche an die Ausgabe einer Schneideflüssigkeit
in einer ringförmigen
Form angepasst ist, wodurch ermöglicht
wird, dass die Schneideflüssigkeit
eine Rieselschürze
bereitstellt, mit der verhindert wird, dass sich die Schneideflüssigkeit
und/oder die Späne
verteilen.
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Bei
dem vorstehenden herkömmlichen
Verfahren, bei dem mit der Schneideflüssigkeit um das Werkzeug und
die Spindel herum eine Berieselung erfolgt, damit verhindert wird,
dass sich die Schneideflüssigkeit
und/oder die Späne
verteilen, wird die Vorrichtung zum Beschicken der Schneideflüssigkeit,
mit der die Rieselschürze
aus der Schneideflüssigkeit geschaffen
wird, am Spindelkopf befestigt. Aus diesem Grunde steigt das Gewicht
des Spindelteils, was zur Minderung der Beschleunigungs- bzw. Abbrems-Leistung
des Spindelteils und somit zu gesenkter Produktivität führt.
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Bei
dem vorstehenden Verfahren muss auch die Zufuhr der Schneideflüssigkeit
beim Auswechseln des Werkzeugs unterbrochen werden. Folglich wird
befürchtet,
dass sich der Schneideflüssigkeitsnebel,
der von der Rieselschürze
eingegrenzt wurde, nach außen
verteilt. Man befürchtet
auch, dass das Schneiden gestartet wird, bevor eine Rieselschürze nach
dem Austausch des Werkzeugs erneut gebildet wird, wodurch der Schneideflüssigkeitsnebel
in die Spritzsicherung verteilt wird. Wenn das Bedienungspersonal
bei Bestätigung
der Bildung einer Rieselschürze
nach dem Austausch des Werkzeugs das Schneiden beginnt, damit man
vermeidet, dass der Schneideflüssigkeitsnebel
verteilt wird, wird die Schneidedauer verlängert, was zu einer verminderten
Produktivität
führt.
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Zudem
wird bei dem vorstehen Verfahren die Vorrichtung zur Beschickung
der Schneideflüssigkeit zusammen
mit der Spindel während
des Schneidebetriebs bewegt, so dass der Abstand zwischen der Vorrichtung
zur Beschickung der Schneideflüssigkeit und
dem Werkstück
variiert. Die Länge
der Rieselschürze
variiert zwar ebenfalls mit der Bewegung der Vorrichtung zur Beschickung
der Schneideflüssigkeit wenn
die Spindel in ihrer Achsenrichtung bewegt wird, jedoch wird das
Volumen eines Raums, der von der Rieselschürze eingeschlossen wird, konstant
gehalten. Somit erfolgt eine Variation der Form der Rieselschürze. Demnach
beinhaltet das vorstehende Verfahren insofern ein Problem, als es
beim Fortbewegen der Spindel von dem Werkstück beispielsweise zum Schrumpfen
der Rieselschürze
(mit anderen Worten zum Schrumpfen eines Teilbereichs der Rieselschürze, ersichtlich
in einer Ebene orthogonal zur Werkzeugachse in der Nähe des Werkstücks) kommt,
und zwar in dem Maße,
dass die Rieselschürze
mit dem sich drehenden Teil der Spindel und/oder dem Werkzeug zusammenkommt,
wodurch die Schneideflüssigkeit
zu einem Nebel wird. Die Länge
einer Rieselschürze
ist zur stabilen Bildung der Rieselschürze zudem beschränkt. Wird
somit ein Werkzeug mit der gleichen Länge wie die Rieselschürze oder
länger
verwendet, wird ein Durchtritt durch die Rieselschürze geöffnet. Man
befürchtet
somit, dass die Späne
und/oder der Schneideflüssigkeitsnebel
durch den Durchtritt der Rieselschürze entweichen könnten. Bei
einer horizontalen Werkzeugmaschine mit einer Spindel, deren Achse
parallel zur Horizontalrichtung ist, ist darüber hinaus die Länge der
Rieselschürze
zur stabilen Bildung der Rieselschürze unter dem Einfluss der
Schwerkraft eingeschränkt.
Somit wird nur eine kurze Rieselschürze erzielt. Das vorstehende
Verfahren wird daher für
die horizontale Werkzeugmaschine als nicht geeignet angesehen.
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Ein
weiteres Beispiel für
einen Spindelkopf, der mit einer Vorrichtung zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
ausgestattet ist, ist in US-A-4,798,50 offenbart und in dem Oberbegriff
des beigefügten
Anspruchs 1 erläutert.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Werkzeugmaschine,
umfassend eine Vorrichtung, mit der vermieden wird, dass sich Späne und/oder
Schneideflüssigkeit
in der Werkzeugmaschine verteilen, wodurch es besser vermieden wird, dass
sich die Späne
und/oder die Schneideflüssigkeit verteilen.
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Die
Erfindung stellt eine Werkzeugmaschine bereit, umfassend eine Vorrichtung,
mit der vermieden wird, dass sich Späne und/oder Schneideflüssigkeit
in der Werkzeugmaschine verteilen, welche ermöglicht, dass sich eine Spindel
in Bezug auf ein Werkstück
bewegt, wodurch das Werkstück
geschnitten wird. Ein Stützelement
ist derart an der Werkzeugmaschine befestigt, dass es fest oder
beweglich eine relative Position zu dem Werkstück konstant in einer Achsenrichtung
der Spindel hält
und es auch eine relative Position zu der Spindel konstant in Richtungen
orthogonal zur Achsenrichtung der Spindel hält. Außerdem ist eine Flüssigkeitsaustragsvorrichtung
zum Austragen einer Flüssigkeit
in Form eines Film derart an dem Stützelement befestigt, dass die
Flüssigkeitsaustragsvorrichtung
an das Austragen der Flüssigkeit
in der Form eines Films zum Außenumfang
einer Fläche
ausgelegt ist, in die die Spindel oder das an der Spindel befestigte
Werkzeug vorwärts
bewegt wird.
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Die
Flüssigkeitsaustragsvorrichtung
kann zudem einen Lufteinlassweg aufweisen. Eine Öffnung des Lufteinlasswegs
befindet sich auf der Innenseite einer Flüssig keitsaustragsöffnung der
Flüssigkeitsaustragsvorrichtung,
wohingegen sich die andere Öffnung
des Lufteinlasswegs an einer Stelle befindet, die von einem durch
die Drehung der Spindel verursachten Luftstrom isoliert ist.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ist durch den beigefügten Anspruch 3 definiert.
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Die
vorangehenden und anderen Eigenschaften der Ausführungsformen der Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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Es
zeigt:
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1,
eine Seitenansicht, eine Anwendung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
mit der man vermeidet, dass sich Späne und/oder Schneideflüssigkeit
auf einer länglichen Werkzeugmaschine
verteilen;
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2,
eine Draufsicht, eine Vorrichtung zur Beschickung von Schneideflüssigkeit
von 1;
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3 eine
Unteransicht der Vorrichtung zur Beschickung von Schneideflüssigkeit
von 2;
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4 eine
Seitenschnittansicht der Vorrichtung zur Beschickung von Schneideflüssigkeit
von 2;
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5(a) bis 5(h) jeweils
Ansichten verschiedener Formen einer Spritzdüse, die als eine der Bestandteile
der Vorrichtung zur Beschickung von Schneideflüssigkeit bereitgestellt ist;
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6(a) und 6(b) jeweils
Ansichten des Zustands der Spritzdüsen mit den in 5(a) und 5(b) gezeigten Formen, wenn eine Flüssigkeit
durch diese Spritzdüsen
ausgetragen wird;
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7,
wie die Luft um ein Werkzeug und eine Spindel zirkuliert werden
soll, wenn die Vorrichtung zur Beschickung von Schneideflüssigkeit
von 1 eine Rieselschürze aus der Schneideflüssigkeit
um das Werkzeug bildet;
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8,
wie die Luft um das Werkzeug und die Spindel auf eine andere Art
als in 7 gezeigt zirkuliert werden soll, wenn die Vorrichtung
zur Beschickung von Schneideflüssigkeit
von 1 eine Rieselschürze aus der Schneideflüssigkeit
um das Werkzeug bildet;
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9,
eine Seitenansicht, eine Anwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
mit der man vermeidet, dass sich Späne und/oder Schneideflüssigkeit
auf eine horizontale Werkzeugmaschine verteilen;
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10 eine
Ausführungsform,
die es ermöglicht,
dass die in 1 oder 9 gezeigte
Vorrichtung zur Beschickung von Schneideflüssigkeit von einer Säulenseite
verschoben wird; und
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11,
eine Seitenansicht, eine herkömmliche
Werkzeugmaschine, die bei der Überlegung
verwirklicht wurde, wie man vermeidet, dass sich Späne und/oder
Schneideflüssigkeit
verteilen.
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1 ist
eine Werkzeugmaschine mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
mit der man vermeidet, dass sich Späne und/oder Schneideflüssigkeit
verteilen.
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Ein
Spindelkopf 2 wird von einer Säule 1 derart gehalten,
dass er sich über
eine Übersetzungsführungsbahn 15 in
Achsenrichtung einer Spindel 13 bewegen lässt. Eine
Spindeleinheit 14 ist an dem Spindelkopf 2 befestigt.
Die Spindeleinheit 14 hat die Spindel 13, an der
eines von verschiedenen Werkzeugen 4 austauschbar durch
einen Werkzeugwechsler 3 befestigt ist. Das an der Spindel 13 befestigte
Werkzeug 4 ist derart angepasst, dass es sich mit verschiedenen
Umdrehungsgeschwindigkeiten zusammen mit der Spindel 13 dreht.
Ein Werkstück 6 ist
an Ort und Stelle auf einem Tisch 5 befestigt. Der Tisch 5 wird
derart gehalten, dass er sich in zwei Richtungen (X- und Y-Achsen-Richtungen)
orthogonal zu einer Achsenrichtung (Z-Achsen-Richtung) der Spindel 13 bewegen
lässt.
Das Werkzeug 4 macht auf verschiedene Arten, die sich für die Schneidearten
eignen, eine relative Bewegung zum Werkstück 6, wodurch das
Werkstück
geschnitten wird.
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Ein
Raum eines Schneidabschnitts, der das Werkzeug 4 und das
Werkstück 6 enthält, ist
durch eine Spritzsicherung 23 und eine Luke 24 umgrenzt. Zudem
hat die Werkzeugmaschine in ihrem unteren Teil einen Durchgang,
der es ermöglicht,
dass eine Schneideflüssigkeit
C, die in den Schneidebereich gespeist wurde, in einen Behälter 11 für die Schneideflüssigkeit
zurückkehrt.
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Die
vorstehende Konfiguration der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist die
gleiche wie für
die herkömmliche
Werkzeugmaschine. Man beachte, dass die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Vorrichtung 7 zur
Beschickung der Schneideflüssigkeit
nicht an dem Spindelkopf 2, sondern an der Säule 1 befestigt
ist.
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Die
Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
befindet sich an einem Stützelement 8,
das an der Säule 1 befestigt
ist. 2, 3 und 4 sind jeweils
eine Draufsicht, eine Unteransicht und eine Seitenschnittansicht
der Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit.
Die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schnei deflüssigkeit enthält eine
Schneideflüssigkeitsdüse 9a,
eine Spritzdüse 10a und
zwei Rohrsysteme zur Zufuhr der Schneideflüssigkeit C zu diesen Düsen 9a und 10a.
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Die
Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
hat eine ringförmige
Spritzdüseneinheit 10i.
Die Spritzdüseneinheit 10i ist
an einer Stützplatte 10g mit
einem ringförmigen
Loch in Mitte befestigt. Die Stützplatte 10g ist
an dem Stützelement 8 befestigt
(siehe 1). Die Stützplatte 10g hat
einen Spritzdüsenverteiler 10f,
und der Spritzdüsenverteiler 10f ist
an der Spritzdüseneinheit 10i über einen
O-Ring 10h angeschlossen.
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Die
Spritzdüseneinheit 10i enthält einen
Weg 10j für
die Zirkulation der Schneideflüssigkeit.
Der Weg 10j für
die Zirkulation der Schneideflüssigkeit hat
einen schmalen Abschnitt, der auf eine Trennwand 10k eingeschränkt ist,
wodurch die Spritzdüse 10a bereitgestellt
wird. Dann machen die Spritzdüseneinheit 10i und
die Stützplatte 10g eine
Flüssigkeitsaustragsvorrichtung
aus, und die Spritzdüse 10a macht
eine Flüssigkeitsaustragsöffnung der
Flüssigkeitsaustragsvorrichtung
aus.
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Die
Trennwand 10k, die zum Verengen des Weges 10j zur
Zirkulation der Schneideflüssigkeit
angepasst ist, welcher sich zur Spritzdüse 10a verbreitert,
dient der Abnahme der Fließgeschwindigkeit
der Schneideflüssigkeit
C, die über
den Spritzdüsenverteiler 10f in
die Spritzdüseneinheit 10i gespeist
wird, so dass der Weg 10j zur Zirkulation der Schneideflüssigkeit
mit der Schneideflüssigkeit
C gefüllt
wird, und so die filmförmige
Schneideflüssigkeit
C (Rieselschürze)
gebildet wird, die durch die Spritzdüse 10a auf gleichförmige und
kontinuierliche Weise ausgelassen wird. Zudem wird ein Lufteinlassweg 10m zwischen
der Stützplatte 10g und
der Spritzdüseneinheit 10i bereitgestellt.
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An
den Spritzdüsenverteiler 10f ist
ein Spritzdüsenschlauch 10e angeschlossen.
Der Spritzdüsenschlauch 10e ist
ebenfalls über
einen Filter 10d zur Entfernung der Späne und einen Schlauch 10c an
einer Spritzdüsenpumpe 10b angeschlossen.
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Zudem
ist ein Schneideflüssigkeitsverteiler 9d an
der Stützplatte 10g befestigt.
An dem Schneideflüssigkeitsdüsenverteiler 9d ist
ein Schneideflüssigkeitsweg 9e angeschlossen,
der auf der Innenseite der ringförmigen
Spritzdüseneinheit 10i gebildet ist.
An den Schneideflüssigkeitsweg 9e ist
eine Vielzahl von Schneideflüssigkeitsdüsen 9a angeschlossen.
Man beachte, dass der Grund für
die erforderliche Vielzahl der Schneideflüssigkeitsdüsen 9a ist, dass die
Schneideflüssigkeit
C je nach den verschiedenen Arten der Werkzeuge an die richtigen
Stellen jedes Werkzeugs geschickt werden muss.
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Ein
Schneideflüssigkeitsdüsenschlauch 9c ist
an dem Schneideflüssigkeitsdüsenverteiler 9d angeschlossen,
der an der Stützplatte 10g befestigt
ist, und eine Schneideflüssigkeitsdüsenpumpe 9b ist
so ausgelegt, dass die Schneideflüssigkeit C aus dem Behälter 11 für die Schneideflüssigkeit
zu der Vielzahl der Schneideflüssigkeitsdüsen 9a geleitet
wird.
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Beim
Schneiden ist das Werkzeug 4 an der Spindel 13 befestigt,
und der Spindelkopf 2 wird entlang der Übersetzungsführungsbahn 15 bewegt,
so dass sich das Werkzeug 4 in der Achsenrichtung (Z-Achsenrichtung)
der Spindel 13 bewegen lässt. Der Tisch 5 wird
in zwei Richtungen (X- und Y-Achsen-Richtungen) orthogonal zur Achsenrichtung
der Spindel 13 bewegt. Auf diese Weise wird das Werkstück 6 wie
gewünscht
geschnitten.
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Beim
Schneiden des Werkstücks 6 werden die
Schneideflüssigkeitsdüsenpumpe 9b und
die Spritzdüsenpumpe 10b betrieben.
Die Schneideflüssigkeit
C, die von der Schneideflüssigkeitsdüsenpumpe 9b aus
dem Behälter 11 für Schneideflüssigkeit
nach oben gepumpt wird, wird durch den Schneideflüssigkeitsdüsenschlauch 9c,
den Schneideflüssigkeitsdüsenverteiler 9d und
den Schneideflüssigkeitsweg 9e zu
der Vielzahl von Schneideflüssigkeitsdüsen 9a gespeist,
durch welche die Schneideflüssigkeit
C an eine bestimmte Stelle auf dem bestimmten Werkzeug 4 gesprüht wird.
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Die
Schneideflüssigkeit
C, die von der Spritzdüsenpumpe 10b aus
dem Behälter 11 für die Schneideflüssigkeit
nach oben gepumpt wird, wird zur Spritzdüseneinheit 10i durch
den Spritzdüsenschlauch 10c,
den Filter 10d zur Entfernung der Späne, den Spritzdüsenschlauch 10e und
den Spritzdüsenverteiler 10f eingeleitet.
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Die
Schneideflüssigkeit
C, die in dem Weg 10j zur Zirkulation der Schneideflüssigkeit
im Inneren der Spritzdüseneinheit 10i gefüllt ist,
wird durch den schmalen Weg, der durch die Trennwand 10k eingeschränkt wird,
zur Spritzdüse 10a gespeist,
durch die die Schneideflüssigkeit
C gesprüht
wird, damit sie die Spindel 13 und das Werkzeug 4 umgibt.
Die Spritzdüse 10a hat
die Form eines ringförmigen
Schlitzes, wodurch eine im Wesentlichen zylindrische Rieselschürze geschaffen
wird, die die Spindel 13 und das Werkzeug 4 umgibt.
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Wenn
Späne oder
dergleichen, welche in der Schneideflüssigkeit C gemischt sind, die
in in dem Weg 10j zur Zirkulation der Schneideflüssigkeit
gefüllt
ist, bereits mit Hilfe des Filters 10d zur Entfernung der
Späne entfernt
wurden, wird der schmale Weg, der von der Trennwand 10k beschränkt wird, und/oder
ein Zwischenraum der Spritzdüse 10a niemals
mit Spänen
verstopft, die in der Schneideflüssigkeit
C enthalten sind. Folglich wird eine gleichförmige Rieselschürze auf
kontinuierliche Weise gebildet, und der Schneidebereich ist von
der Rieselschürze
umgeben.
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Die
Schneideflüssigkeit
C, die durch die Vielzahl von Scheideflüssigkeitsdüsen 9a ausgelassen wurde
und die gegen das sich drehende Werkzeug und/oder das Werkstück prallt
und verteilt wird, und der Nebel der Schneideflüssigkeit C sind von der zylindrischen
Rieselschürze
umgeben, die von der Spritzdüse 10a ausgelassen
wird, und können
demnach nicht weiter verteilt werden. Von den Spänen, die beim Schneiden des
Werkstücks 6 mit
dem Werkzeug 4 entstehen, werden leichtere Späne gezwungen,
mit der Rieselschürze
der Schneideflüssigkeit
C nach unten zu fließen,
während
schwerere Späne aus
der Rieselschürze
der Schneideflüssigkeit
C laufen können.
Man beachte, dass die Rieselschürze der
Schneideflüssigkeit
C die Energie der schweren Späne
verteilt, so dass es nicht möglich
ist, dass die schwereren Späne
in der Distanz verteilt werden.
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Somit
kann es vermieden werden, dass sich die Späne nach oben zu dem Werkzeugwechsler,
der an einem leeren Werkzeugtopf befestigt ist, oder dem Bereitschaftswerkzeug
verteilen, mit dem Ergebnis, dass die Anhaftung der Späne an dem
leeren Werkzeugtopf oder dem Bereitschaftswerkzeug in dem Werkzeugwechsler
eliminiert werden kann, wodurch ein Hindernis entfernt wird, das
zum Zeitpunkt des Werkzeugwechsels verursacht wird, und dass die Schneidegenauigkeit
hoch gehalten wird.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorstehenden Ausführungsform,
mit der vermieden wird, dass sich Späne und/oder Schneideflüssigkeit
verteilen, wird bei einer Werkzeugmaschine angewendet, bei dem das
Werkzeug 4 in der Achsenrichtung (Z-Achsen-Richtung) der Spindel 13 bewegt
wird, und der Tisch 5, an dem das Werkstück 6 befestigt
ist, in zwei Richtungen (X- und Y-Achsen-Richtung) orthogonal zur
Z-Achsen-Richtung
bewegt wird. Zudem sind gemäß der Vorrichtung
der vorstehenden Ausführungsform
die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit,
die die Schneideflüssigkeitsdüse 9a enthält, und
die Spritzdüse 10a fest
an der Säule 1 an der
Werkzeugmaschine des vorstehenden Typs befestigt, wodurch ermöglicht wird,
dass sich das Werkzeug 4 und die Spindel 13 in
der Achsenrichtung der Spindel 13 über eine zentrale Position
der Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
(d.h. durch ein Loch in der Stützplatte 10g an
deren Mitte) bewegen.
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Folglich
wird die relative Position der Vorrichtung 7 zur Beschickung
der Schneideflüssigkeit 7 (die Flüssigkeitsaustragsvorrichtung,
wie die Schneideflüssigkeitsdüse 9a und
die Spritzdüse 10a)
in Bezug auf das Werkstück 6 in
der Achsenrichtung (Z-Achsen-Richtung) der Spindel 13 konstant
gehalten. Die relative Stellung der Vorrichtung 7 zur Beschickung der
Schneideflüssigkeit
in Bezug auf die Spindel 13 wird ebenfalls in zwei Richtungen
(X- und Y-Achsen-Richtungen) orthogonal zur Achsenrichtung der Spindel 13 konstant
gehalten. Mit anderen Worten, die Position, bei der das Werkzeug 4 das
Werkstück 6 schneidet,
ist immer von der zylindrischen Rieselschürze umgeben. Selbst wenn die
Spindel 13 und/oder der Tisch 5 bewegt werden,
bleibt daneben die Länge
der Rieselschürze
unverändert,
so dass eine stabile zylindrische Rieselschürze während des Schneidevorgangs
aufrecht erhalten werden kann. Mit anderen Worten, die erfindungsgemäße Ausführungsform
vermeidet effizient das Problem des Standes der Technik, so dass
die Instabilität
bei der Bildung einer Rieselschürze
aus einer filmförmigen Schneideflüssigkeit
aufkommt, wenn die Länge
der Rieselschürze
variiert wird.
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Der
Lufteinlassweg 10m wird zudem zwischen der Spritzdüseneinheit 10i und
der Stützplatte 10g bereitgestellt,
so dass vermieden wird, dass sich die Rieselschürze verformt, sie pulsiert,
aufgebrochen usw. wird, und zwar aufgrund des Luftstroms, der von
der Drehung des Werkzeugs 4 und der Spindel 13 verursacht
wird.
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Die 7 veranschaulicht
eine Luftzirkulation, die durch die Umdrehungen des Werkzeugs 4 und
der Spindel 13 auf die Rieselschürze ausgeübt wird.
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Ein
Lufteinlassweg 10m verläuft
durch eine Öffnung
zwischen der Spritzdüseneinheit 10i und
der Stützplatte 10g und
ist zur Innenseite der Spritzdüseneinheit 10i offen.
Der Lufteinlassweg 10m ist so angepasst, dass er eine Kommunikation
zwischen der Innenseite und der Außenseite der Rieselschürze schafft.
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Die
Spindel 13, die mit einem Spindelgetriebe 12 zum
Antreiben eines Drehkreuzes ausgestattet ist, und das Werkzeug 4 blasen
die Luft aus der Rieselschürze,
wobei der Luftstrom von den Umdrehungen der Spindel 13 und
des Werkzeugs 4 verursacht wird, damit der Druck in der
Rieselschürze
wie in 7 gezeigt reduziert wird. Die Außenluft
wird dagegen in die Rieselschürze
durch die Öffnung
und den Lufteinlassweg 10m eingeleitet, der mit der Stützplatte 10g isoliert
ist, so dass die Luft nicht von dem Luftstrom beeinträchtigt wird,
der von der Umdrehung der Spindel verursacht wird. Somit wird die Reduktion
des Drucks in der Rieselschürze
verhindert, und demzufolge können
die Verformung, das Pulsieren, das Aufbrechen usw. der zylindrischen Rieselschürze, die
von der Spritzdüse 10a ausgelassen
wird, verhindert oder verringert werden.
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Die 8 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Öffnung,
durch die Luft in die Rieselschürze
eingelassen wird.
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Die
in der 8 gezeigte Ausführungsform hat ebenfalls einen
Lufteinlassweg 10m, der mit der Stützplatte 10g isoliert
ist, so dass die Luft nicht von der Störung durch den Luftstrom beeinträchtigt wird, der
von den Umdrehungen der Spindel 13 und des Werkzeugs 4 verursacht
wird.
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Wie
vorstehend beschrieben ist die Vorrichtung 7 zur Beschickung
der Schneideflüssigkeit,
einschließlich
der Schneideflüssigkeitsdüse 9a und
der Spritzdü se 10a,
an der Säule 1 und
nicht am Spindelkopf 2 befestigt, wie es im Stand der Technik
der Fall ist. Da das Gewicht des Spindelteils im erfindungsgemäßen Fall
nicht ansteigt, verschlechtert sich somit die Beschleunigungs- bzw.
Abbremsleistung zur Bewegung der Spindel nicht. Wenn wie im Fall
des Standes der Technik die Vorrichtung zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
am Spindelkopf befestigt ist, ergibt das Anheben der Spindel für einen
Austausch des Werkzeugs ein Anheben der Vorrichtung zur Beschickung
der Schneideflüssigkeit,
so dass die Zufuhr der Schneideflüssigkeit C zur Schneideflüssigkeitsdüse 9a und
der Spritzdüse 10a beendet
werden muss. Wird dagegen wie im Fall der erfindungsgemäßen Ausführungsform
die Spindel 13 zum Werkzeugwechsel angehoben wird, hebt
sich die Vorrichtung zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
nicht zusammen mit der Spindel 13, so dass die Zufuhr der Schneideflüssigkeit
C zur Schneideflüssigkeitsdüse 9a und
der Spritzdüse 10 nicht
beendet werden muss, so dass die Schneideflüssigkeit C ohne Unterbrechung
zugeführt
werden kann. Aus diesem Grund spielt es keine Rolle, ob sich die
Spindel dreht und das Schneiden sofort nach dem Werkzeugwechsel begonnen
wird, so dass man die Arbeitseffizienz steigern kann. Erfindungsgemäß kann zudem
eine Rieselschürze
kontinuierlich gebildet werden, so dass man verhindern kann, dass
die umgebende Umwelt mit dem Nebel der Schneideflüssigkeit
C und/oder den Spänen
verunreinigt wird, die außerhalb
der Werkzeugmaschine verteilt werden.
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Bei
der vorstehenden Ausführungsform
ist die Schneideflüssigkeitsdüse 9a an
der Säule 1 befestigt.
Alternativ kann die Schneideflüssigkeitsdüse 9a an
der Spindel 13 befestigt sein, solange sich die Austragung
der Schneideflüssigkeit
C in die Rieselschürze
erzielen lässt.
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Bei
der vorstehenden Ausführungsform
hat die Spritzdüse 10a,
die eine Rieselschürze
aus der Schneideflüssigkeit
C bildet, die Form eines ringförmigen
Schlitzes. Da die Rieselschürze
nur den Schneidebereich für
das Werkstück 6 um
Werkzeug 4 und Spindel 13 umgeben muss, ist die
Form der Spritzdüse 10a,
die die Rieselschürze
bildet, nicht eingeschränkt
auf eine ringförmige
Form, und andere Formen sind ebenfalls anwendbar.
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Die 5(a) bis 5(h) veranschaulichen
andere Formen der Spritzdüse,
die die Rieselschürze bereitstellt.
In den 5(a) bis (h) stellt eine Schraffur
einen Teil dar, der von der Spritzdüse eingeschlossen ist. Die
Spindel 13 und das Werkzeug 4 bewegen sich in
Richtung senkrecht zum Zeichnungsblatt und treten in den schraffierten
Teil ein. Ein Teil mit durchgezogener Linie, das den schraffierten Teil
einschließt,
veranschaulicht die Form eines Schlitzes, der die Spritzdüse bildet.
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5(a) zeigt eine Ausführungsform, in der eine ringförmige Spritzdüse bereitgestellt
wird. 5(b) zeigt eine Ausführungsform,
in der ein Teil der ringförmigen
Spritzdüse
offen ist. Wie in der 5(b) gezeigt,
ist es nicht immer notwendig, dass die Spritzdüse in einer geschlossenen Form
ausgebildet ist. 5(c) zeigt eine Ausführungsform,
in der eine quadratische Spritzdüse
bereitgestellt ist. 5(d) zeigt eine
Ausführungsform,
in der eine Seite der quadratischen Spritzdüse offen ist. 5(e) zeigt
eine Ausführungsform,
in der eine Spritzdüse aus
vier linearen Spritzdüsenelementen
bereitgestellt ist. 5(f) zeigt eine
Ausführungsform,
in der eine fünfeckige
Spritzdüse
bereitgestellt ist. 5(g) zeigt eine
Ausführungsform,
in der eine Seite der fünfeckigen
Spritzdüse
offen ist. 5(h) zeigt eine Ausführungsform,
in der eine Spritzdüse
aus zwei linearen Spritzdüsenelementen
parallel zueinander bereitgestellt ist.
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6(a) zeigt den Zustand der Schneideflüssigkeit
C, die durch die Spritzdüse
von 5(a) ausgelassen wird, und 6(b) zeigt den Zustand der Schneideflüssigkeit,
die durch die Spritzdüse
von 5(b) ausgelassen wird.
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Die
Vorrichtung, mit der verhindert wird, dass sich Späne und/oder
Schneideflüssigkeit
gemäß der vorstehenden
Ausführungsform
verteilen, wird bei einer längslaufenden
Werkzeugmaschine eingesetzt, wo die Richtung der Spindelachse vertikal
ist. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
mit der vermieden wird, dass sich Späne und/oder Schneideflüssigkeit verteilen,
kann ebenfalls bei einer horizontalen Werkzeugmaschine eingesetzt
werden, wo die Richtung der Spindelachse horizontal ist, wenn die
Länge des Rieselschürze fest
ist und nicht geändert
wird.
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9 ist
eine schematische Ansicht, welche eine Ausführungsform zeigt, bei der eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
bei einer horizontalen Werkzeugmaschine angewendet wird. Man beachte,
dass ähnliche
Bauteile wie diejenigen, die in der 1 gezeigt
sind, mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Die Vorrichtung 7 zur
Beschickung der Schneideflüssigkeit
hat ein Loch in der Mitte. Das Werkzeug 4 und die Spindel 13 nähern sich
dem Werkstück 6 durch das
Loch in der Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
an und kommt dann damit zusammen, damit das Werkstück 6 geschnitten
wird. Die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
hat die ringförmige
Spritzdüse 10a.
Zudem hat die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
auch eine Vielzahl von Schneideflüssigkeitsdüsen 9a auf der Innenseite
der ringförmigen
Spritzdüse 10a,
wodurch ermöglicht
wird, dass die Schneideflüssigkeit
C durch die Schneidedüsen 9a entlassen
wird, und sie an einer bestimmten Stelle gegen das Werkzeug 4 prallt.
Die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
ermöglicht
auch, dass die Schneideflüssigkeit
C durch die Spritzdüse 10a entlassen
wird, so dass eine horizontale zylindrische Rieselschürze entlang
der Achse der Spindel 13 gebildet wird. Somit wird diese
Rieselschürze
bereitgestellt, damit die Spindel 13 und das Werkzeug 4 umgeben
werden, wodurch verhindert wird, dass Späne und/oder die Schneideflüssigkeit
C verteilt werden.
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Die 10 zeigt
eine Ausführungsform,
die es ermöglicht,
dass die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
derart verschoben wird, dass Arbeitsschritte wie der Austausch eines Werkstücks erleichtert
werden. Die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
ist an der Säule 1 und
nicht am Spindelkopf befestigt, was sich vom Stand der Technik unterscheitet.
Folglich kann die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
wie in 10 gezeigt an dem Stützelement 8' befestigt werden,
das durch die Säule 1 derart
gestützt wird,
dass es sich um eine Achse drehen lässt. Mit der vorstehenden Konfiguration
kann die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
verschoben werden, damit sie aus der Spindelachse entnommen werden
kann, wodurch die Arbeitsschritte, wie der Wechsel eines Werkstücks, erleichtert
werden.
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Die
Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
ist zwar in der vorstehenden Ausführungsform der 10 an
der Säule 1 befestigt,
jedoch kann die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
auch an einem festen Abschnitt befestigt sein, wie an der Basis
oder am Gehäuse
einer Werkzeugmaschine und nicht an der Säule 1, und zwar im
Falle einer Werkzeugmaschine, bei der ein Tisch beweglich ist, da
es ausreicht, dass die Fläche
des Werkstücks 6,
das von dem Werkzeug 4 geschnitten werden soll, mit einer
Rieselschürze der
Schneideflüssigkeit
bedeckt wird. Bei einer Werkzeugmaschine, in der sich die Säule 1 in
Richtungen orthogonal zur Achsenrichtung der Spindel 13 bewegt,
muss jedoch die Vorrichtung 7 zur Beschickung der Schneideflüssigkeit
an der Säule 1 befestigt
sein.
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Die
vorstehenden Ausführungsformen
werden zwar bei einer Werkzeugmaschine angewendet, die einen Schneidevorgang
durchführt,
während
ein Werkzeug mit der Schneideflüssigkeit
C besprüht wird,
jedoch ist es nicht nötig,
ein System zur Beschickung der Schneideflüssigkeit, wie die Schneideflüssigkeitsdüse 9a,
die die Schneideflüssigkeitsdüsenpumpe 9b,
den Schneideflüssigkeitsdüsenschlauch 9c,
den Schneideflüssigkeitsdüsenverteiler 9d und den
Schneideflüssigkeitsweg 9e beinhaltet,
bei einer Werkzeugmaschine bereitzustellen, die den Schneidebetrieb
ohne Besprühen
eines Werkzeugs mit einer Schneideflüssigkeit durchführt. In
diesem Fall können
die Späne,
die beim Schneiden entstehen, mit einer Rieselschürze verhindert
werden, die durch die Spritzdüse
entlassen wird.
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Wie
vorstehend beschrieben ist selbst wenn die Schneideflüssigkeit
C gegen das Werkzeug und das Werkstück spritzt, der Außenumfang
der Schneideflüssigkeit
C erfindungsgemäß mit einer
ringförmigen
Rieselschürze
der Schneideflüssigkeit
umgeben, so dass das Verteilen der Schneideflüssigkeit unterdrückt werden
kann. Von den Spänen,
die an einem Schneidepunkt entstehen, werden zudem leichtere Späne durch
die Rieselschürze
der Schneideflüssigkeit
C blockiert und gezwungen, nach unten zu fließen, während schwerere Späne durch
die Rieselschürze
der Schneideflüssigkeit
C zur Außenseite gezwungen
werden. Das Verteilen der Späne
ist jedoch auf einen schmalen Bereich eingeschränkt, so dass die Späne nicht
nach oben zu einem Werkzeugwechsler mit leerem Werkzeugtopf oder
einem Bereitschaftswerkzeug verteilt werden. Somit kann ein Problem,
wie die Anhaftung von Spänen
an den leeren Werkzeugtopf des Werkzeugwechslers, eliminiert werden.
Zudem kann das Werkzeug bei Bedarf gewechselt werden, ohne dass
der Austrag der Schneideflüssigkeit
C zu dem Werkzeug und der Austrag der Schneideflüssigkeit C zur Bildung einer
Rieselschürze
gestoppt werden muss. Somit kann der Nebel der Schneideflüssigkeit,
der von dem Schnittvorgang resultiert, immer innerhalb der Rieselschürze eingeschlossen
sein, so dass die Umweltbedingungen innerhalb und außerhalb
der Werkzeugmaschine zufriedenstellend gehalten werden. Da zudem
die Vorrichtung zur Beschickung der Schneideflüssigkeit an der Säule befestigt
ist, kann man ein Abfallen der Beschleunigungs- bzw. Bremsleistung
aufgrund eines Anstiegs der Trägheit
des Spindelabschnitts verhindern.
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Da
die Länge
der Rieselschürze
unverändert bleibt
und ein Lufteinlassweg, der zum Einsaugen der Außenluft in die Rieselschürze ausgelegt
ist, bereitgestellt wird, kann man die Verformung, Pulsierung, Aufbrechen
usw. der zylindrischen Rieselschürze, die
durch die Spritzdüse
ausgetragen wird, durch den Luftstrom, der durch die Umdrehung der
Spindel mit einem Spindelgetriebe zum Antreiben eines Drehkreuzes
verursacht wird, verhindern oder abschwächen.