DD280271A1 - Vorrichtung zum entfernen von spaenen aus bohrungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Spaenen aus Bohrungen, insbesondere aus ausgedrehten Grundbohrungen mit Hilfe eines Spaenehakens. Erfindungsgemaess ist der Spaenehaken mit einer zu seiner Laengsachse abgewinkelten Spitze versehen und in einem Gehaeuse um seine Laengsachse drehbar gelagert, wobei eine Verbindung zu einem Drehantrieb besteht. Durch weitere Ausgestaltung der Vorrichtung mit einem Verbindungsstueck in Form eines Werkzeugkonus, kann bei Kuppelung der Vorrichtung mit der Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine deren Drehantrieb genutzt werden, wobei die aus der Bohrung mit dem Spaenehaken herausgezogenen Spaeneknaeule durch Fliehkraft abgeschleudert werden. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Vorrichtung zum Entfernen von Spänen aus bohrungen soll vorzugsweise in Drehbearbeitungszentren oder ähnlichen Werkzeugmaschinen bzw. Fertigungzellen mit automatischem Werkstückwechsel eingesetzt werden, um den bedienarmen Betrieb zu sichern.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Spänen, die bei der Bohrungsbearbeitung mit einschneidigen Werkzeugten entstehen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei der automatischen Bearbeitung von Werkstücken, beispielsweise in FMS oder Fertigungsstraßen, ist die vollständige Spänebeseitigung am und im Werkstück, und insbesondere auch in Grundbohrungen, eine wichtige Voraussetzung für die Qualitätssicherung bei den nachfolgenden Arbeitsgängen.

Mit zunehmender Schnittgeschwindigkeit, geringen Spantiefen, kleinen Vorschüben und bei erhöhtem Verschleiß der Werkzeugschneide tendieren bei langspanenden Werkstoffen die Spanformen zu Wirr- und Bandspänen.

Diese Spanformen führen besonders bei der Bohrungsbearbei'ung, beispielsweise beim Feindrehen von Grundbohrungen, zur Anhäufung von Wirrspänen bzw. zur Bildung eines Späneknauls im Werkstück bzw. in der Bohrung, was sich selbst bei optimalem Werkzeugeinsatz und angepaßten Schnittbedingungen nicht in jedem Fall vermeiden läßt.

Es ist bekannt, durch Anwendung von Spanabweisern, Änderungen der Schneidengeometrie oder Spanformstufen eine weniger problematische Spanbildung herbeizuführen, jedoch wurde damit insbesondere bei der Feinbearbeitung von Werkstoffen hoher Festigkeit und Zähigkeit, nicht immer ein befriedigendes Ergebnis erreicht.

Durch die DE-OS 2040260; B 23 B 25/02 ist auch eine Vorrichtung zum selbsttätigen Abführen und Zerkleinern von langfaserigen Spänen bei der Drehbearbeitung bekannt geworden, bei welcher der ·όιπ Drehmeißel ablaufende Span in einem Trichter aufgefangen und von einer im Trichterschlund umlaufenden Spirale erfaßt und abgeleitet wird.

Diese Vorrichtung stellt einen relativ komplizierten Anbau an Drehmaschinen dar, der bei modernen Maschinen auf Grund seines Platzbedarfes kaum einsetzbar sein dürfte.

Weiterhin ist eine Einbindung dieser Vorrichtung h den automatischen Bearbeitungsablauf mit Werkstückwechsel durch Industrieroboter nur rr.it erheblichem Aufwand vorstellbar. Für die Späneabführung aus Bohrungen ist diese Vorrichtung außerdem ohnehin weniger geeignet, da die zwangsweise Erfassung der langfaserigen Späne nach dem Prinzip dieser Offenlegungsschrift dann kaum noch möglich ist und keinesfalls die erforderliche Sicherheit beim Einsatz in FMS oder Fertigungsstraßen bietet.

Wie im Beispiel der DE-OS 3320598, B23 Q11/00 sind auch Bürsten zum Reinigen von Bohrungen in bestimmten Anwendungsfällen als ausreichend zu betrachten.

Die Integration rotierender Bürsten in den automatischen Bearbeitungsablauf bietet jedoch keine Lösung für die Späneausbringung aus Bohrungen, insbesondere dann nicht, wenn eine Absaugung wirkungslos ist, wie bei der Entfernung von

Späneknäulen, die in der Regel Bohrungen vollständig ausfüllen und daher auch bei stärkerem Sog, auf Grund der starken Reibung des Spänefilzes an den Bohrungswänden, nicht abgesaugt werden können. Außerdem ist nachteilig, daß eine Absaugvorrichtung in Dröhzellen zusätzlich installiert werden müßte, da serienmäßig nur Druckluft an den meisten modernen Fertigungsmaschinen vorhanden ist.

Rotierende Bürsten sind für die Späneausbringung aus Bohrungen ebenfalls ungeeignet, da der in ausgedrehten Bohrungen befindliche Späneknaul mit Bürsten nicht sicher erfaßt werden kann und insbesondere das Abstreifen oder Abschleudern des Spänefitzes aus den Bürsten erhebliche Schwierigkeiten bereiten dürfte.

Für den automatischen Betrieb in Fertigungszellen ist auch bekannt, durch Handhabungsgeräte eine Spanentfernungsvorrichtung in die Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine anstelle des Bearbeitungswerkzeuges einzusetzen, wozu die Vorrichtung einen Werkzeugkonus aufweist. Dabei werden Anschlüsse für Druckluft oder Kühlwasser mitverbunden, so daß die Späne mit Hilfe eines Düsenrohres ausblasbar sind. Die Vorrichtung eignet sich jedoch nur für Bruchspäne. Spänefitz in Form sich verklemmender Knäule ist nicht /ntfernbar. (DE-OS 3338158; B 23 Q 11/00)

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Wirksamkeit bei der Entfernung langfaserigen Spänefitzes aus Bohrungen, sowie die Erhöhung der Betriebssi hurlinit im automatischen Ablauf des Entfernungsprozesses und damit die Schaffung von Voraussetzungen für den automatisierten Betrieb.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrun Je, eh.e Vorrichtung zum Entfernen von Spänen aus Bohrungen, mit einem in die Bohrung einführbaren Spänehaken zu schaffen, mit deren Hilfe die Späneknäule in Bohrungen sicher erfaßt werden und unter Beibehaltung des mit der Erfassung eingeleiteten mechanischen Haftkontaktes ein gezieltes Ausbringen der Späne entgegen den Reibungswiderständen des Späneknauls erfolgt und daß die Späne nach dem Entfernen aus der Bohrung mit der gleichen Vorrichtung automatisch aus dem Bohrungsbereich, sowie vom Spänehaken entfernt werden.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Spänehaken eine Spitze aufweist, die gegenüber seiner verlängerten Längsachse in einem spitzen Winkel abgebogen ist und daß der Spänehaken in einem Gehäuse um seine Längsachse drehbar gelagert ist, wobei eine Verbindung zu einem Drehantrieb besteht.

Nach einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Spänehaken, ausgehend von seinem zur Rotationsachse rotationssymmetrisch verlaufenden Teiles in verschiedenen, aufeinanderfolgenden Abschnitten mehrfach abgewinkel'.

Ausgehend vom zu entfernenden Spanvolumen kann es zweckdienlich sein, am Spänehaken vorzugsweise im Bereich einer Abwinkelung einen Fangteller anzuordnen.

Als Drehpunkt für den Spänehaken dient ein im Gehäuse der Vorrichtung angebrachter Antriebsmotor. Eine besonders günstige Lösung ergibt sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, daß der Spänehaken in Verlängerung seiner Rotationsachse einen aus dem Gehäuse der Vorrichtung herausragenden Werkzeugkonus aufweist. Dadurch wird der Werkzeugantriob der Werkzeugmaschine bei eingesetztem Werkzeugkonus zum Drehantrieb für den Spänehaken und die Positionierbewegungen der Vorrichtung zur zu reinigenden Bohrung sind mit den Linearanirieben der Werkzeugspindel ausführbar.

Besitzt die Werkzeugspindel keinen Konus, sondern eine andere Verbindungsart zum Werkzeug, dann versteht sich erfindungsgemäß die Ausbildung der Verlängerung des Spänehakens als entsprechend ausgebildetes Verbindungsstück.

Eine Vervollständigung des Reinigungseffektes kann dadurch erfolgen, daß im Gehäuse der Vorrichtung in einem Abstand zum rotatorischen Wirkungsbereich des Spänehakens eine Düse mit Blas- bzw. Spül richtung zur zu reinigenden Bohrung angeordnet und mit einer Zuleitung für gasförmige und/oder Medien verbunden ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Die erfindungsgemäße Vorrichtung in Arbeitsposition in Verbindung mit der Werkzeugspindel einer Werxzeugmasch ine, Fig. 2: die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer zweiten Arbeitsposition nach dem Entfernen des Späneknauls.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1 in dem ein Spänehaken 2 mit seinem zylindrischen Teil drehbar gelagert ist. Der Spänehaken 1 ist mit einer Spitze 3 ausgetattet. Ausgehend von dem zu seiner Rotationsachse rotationssymmetrisch verlaufenden Teil des Spänehakens 2 ist dieser bis zu seiner Spitze 3 mehrfach in aufeinanderfolgenden Abschn itten zunächst geringfüg ig um einen spitzen Winkel 4 zur gedacht verlängerten Rotationsachse abgewinkfilt, um dann im Bereich seiner Spitze 3 eine weitere Abwinkelung um einen größeren spitzen Winkel 5 zu erfahren. Am Ende der Spitze 3 ist im Bereich der zweiten Abwinkelung ein Fangteller 6 angeordnet. Der Spänehaken 2 ist in Verlängerung seiner Rotationsachse mit einem aus dem Gehäuse 1 herausragenden Werkzeugkonus 7 verbunden, der paßgerecht der Werkzeugspindel 8 im Werkzeugträger 9 einer Werkzeugmaschine zugeordnet ist. Im Gehäuse 1 der Vorrichtung ist weiterhin in einem Abstand zum rotatorischen Wirkungsbereich des Spänehakens 2 eine Düse 10 mit Blas· bzw. Spülrichtung zur zu reinigenden Bohrung 11 angeordnet. An der dem Werkzeugträger 9 zugekehrten Seite des Gehäuses 1 befindet sich an diesem ein Kuppelstutzen 12, der in eine Kuppelbohrung am Werkzeugträger 9 eingreift, in welche eine Zuleitung 13 für ein Gemisch von Druckluft und Spülemuloion mündet.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel soll aus einer in einem Werkstück 14 befindlichen Bohrung 11, die in Form einer ausgedrehten Grundbohrung vorliegt, ein Späneknaul 15, sowie kleinere Bruchspäne entfernt werden.

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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist dabei folgendo:

Im automatischen Zyklus der Fertigung des Werkstuckes 14 erfolgt nach Fertigstellung der Bohrung 11 ein Zurückziehen des Werkzeugträgers 9 und mit Hilfe eines maschinenintegrierten Werkzeugwechslers das Entfernen des Zerspanungswerkzeuges aus der Werkzeugspindel 8. Danach erfaßt der Werkzeugwechsler die im Werkzuugspeicher der Werkzeugmaschine gespeicherte Vorrichtung an ihrem Gehäuse 1 und führt sie so der Werkzeugspindel 8 zu, daß der Werkzeugkonus 7 der Vorrichtung in den Werkzeug-Innenkonus der Werkzeugspindel 8 eingeführt wird. Dabei gleitet gleichzeitig der Kuppelstutzen 12 in die Kuppelbohrung am Werkzeugträger 9, wodurch die Verbindung der Düse 10 mit der Zuleitung 13 hergestellt ist. Durch eine entsprechende Programmierung fährt der Werkzeugträger 9 nun zunächst in eine Position, in welcher der Spänehaken 2 der Bohrung 11 einfahrgerecht gegenübersteht. Durch weitere, ggf. auch überlagerte Bewegungen, der Li.iearachsen des Werkzeugträgers 9 oder der Werkzeugspindel 8 wird nun der Spänehaken 2 auf geradliniger oder gekrümmter Bahn in die 3ohrung 11 eingeführt, wobei seine Spitze 3 in den Späneknaul 15 eindringt. (Fig. 1) Bsi der sich anschließenden Rückzugsbewegung der Werkzeugspindel 8 wird der Späneknaul aus der Bohrung 11 entfernt. Bei Bedarf kann der Spänehaken 2 dabei durch die Ausführung einer langsamen Drehbewegung der Werkzeugspindel 8 in eine langsame Drehung um seine Längsachse unter Beachtung der Kolissionsbedingungen versetzt werden. Dies kann die Entfernung des Späneknauls 15 erleichtern. Nachdem sich die Spitze 3 des Spänehakens 2 außerhalb der Bohrung 11 befindet, verfährt der Werkzeugträger 9 in eine Position, in welcher sich die Düse 10 der Vorrichtung mit Zielstellung auf die Bohrungr öffnung befindet, worauf die Luft und Emulsionszufuhr eingeschaltet wird und damit ein Ausblasen bzw. Ausspülen der noch verbliebenen Bruchspäne erfolgt. (Fig. 2) Der Späneknaul 15 wird von der Spitze 3 des Spänehakens 2 dadurch entfernt, daß die Werkzeugspindel 8 in schnelle Drehungen versetzt wird. Dies bewirkt eine schnelle Rotation des Spänehakens 2, wodurch das Späneknaul 15 von der Spitze 3 durch Fliehkraftwirkung abgeschleudert wird.

Nach Abschluß der Späneentfernung wird die Vorrichtung wieder automatisch aus der Werkzeugspindel 8 entfernt und dem Werkzeugspeicher zugeführt.

Der technisch-ökonomische Effekt der Erfindung besteht insbesondere darin, daß die Vorrichtung wie ein Werkzeug im automatischen Fertigungsablauf handhabbar ist und zu ihrer Nutzung keinerlei Antriebsmechanismen benötigt, da die Rotationsbewegung des Spänehakens wie auch die notwendigen Linearbewegungen zu seiner Positionierung gegenüber den zu reinigenden Bohrungen von schon vorhandenen Achsen der Werkzeugmaschine übernommen werden können.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Entfernen von Spänen aus Bohrungen, mit einem in die Bohrung einführbaren Spänehaken, dadurch gekennzeichnet, daß der Spänehaken (2) eine Spitze (3) aufweist, die gegenüber seiner verlängerten Längsachse in einem spitzen Winkel (5) abgebogen ist und daß der Spänehaken (2) in einem Gehäuse (1) um seine Längsachse drehbar gelagert ist, wobei eine Verbindung zu einem Drehantrieb besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spänehaken (2), ausgehend von seinem zur Rotationsachse rotationssymmetrisch verlaufenden Teiles in verschiedenen, aufeinanderfolgenden Abschnitten mehrfach abgewinkelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spänehaken (2) einen Fangteller (6) aufweist.

4. Vorrichtung nach Ans,',; uch 1 oder 1 und 2 oder 1 und 3 oder 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb für den Spänehaken (2) im Gehäuse (1) der Vorrichtung angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 1 und 2 oder 1 und 3 oder 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spänehaken (2) in Verlängerung seiner Rotationsachse ein aus dem Gehäuse (1) herausragendes Verbindungsstück (7) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück als Werkzeugkonus (7) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) in einem Abstand zum rotatorischen Wirkungsbereich des Spänehakens (2) eine Düse (10) mit Blas- bzw. Spülrichtung zur zu reinigenden Bohrung (11) angeordnet und mit einar Zuleitung (13) für gasförmige und/oder flüssige Medien verbunden ist.