DE4223480C2 - Vorrichtung zum Auffangen von Staub oder pulverigen Spänen beim Fräsen von Werkstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffangen von Staub oder pulverigen Spänen beim Fräsen von Werkstoffen wie Graphit, Modellbauwerkstoff, u.ä. gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Das Fräsen von körnigen Werkstoffen wie Graphit oder Modellbau­ werkstoff bereitet hinsichtlich der Entsorgung der Späne große Schwierigkeiten, da die körnigen oder pulverigen Späne um das Fräswerkzeug in der Gegend herumspritzen und nur schwer unter Kontrolle gehalten werden können.

Aus der US-PS 4 813 462 ist eine Vorrichtung zum Auffangen von Graphit oder anderen Staubteilchen zum Einsatz an einer Fräsma­ schine bekannt. Dabei ist ein an eine Saugeinrichtung ange­ schlossener Kasten mit einem Boden und Seitenwänden, in welchem sich das Werkstück befindet, fest auf einer Unterlage montiert, die in der Ebene senkrecht zur Achse des Fräsers in beiden Rich­ tungen verfahrbar ist. Die Achse des Fräsers ist in bezug auf den Rahmen der Fräsmaschine stationär. Der Kasten wird an der Oberseite von einer in bezug auf den Rahmen der Fräsmaschine stationären Platte abgedeckt, die mit einer Öffnung zum Durch­ treten der Frässpindel versehen ist. Die Platte ist so groß, daß sie den Kasten auch dann noch vollständig abdeckt, wenn dieser an der Grenze des Verfahrbarkeitsbereichs steht. Die vorbekannte Vorrichtung ist somit sperrig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte Vorrich­ tung zum Auffangen von Staub und pulverigen Spänen beim Fräsen von Werkstoffen wie Graphit, Modellbauwerkstoff etc. zu schaf­ fen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruchs 1.

Dadurch wird erreicht, daß die pulverigen Späne in dem Kasten eingeschlossen bleiben und von einem Industriestaubsauger ab­ gesaugt werden können. Beim Hochgeschwindigkeitsfräsen ist es nicht ausreichend, nur abzusaugen. Vielmehr muß zunächst die kinetische Energie der zerspanten Teilchen vernichtet werden, d. h. die Geschwindigkeit muß abgebremst werden. Erst dann kann abgesaugt werden. Würde nur abgesaugt, müßte eine überdimensio­ nierte Absauganlage installiert sein. Das Vernichten der kineti­ schen Energie erfolgt durch den Aufprall der Teilchen gegen den Kasten oder die Faltenbälge.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Kasten, der auf den Maschinentisch gesetzt wird. Der Kasten wird mit einem Faltenbalg, der in einem Rahmen läuft, abgedeckt. Er ist in X- Richtung beweglich entsprechend dem Hub der Maschine. In der Mitte ist eine Öffnung vorgesehen. Über der Öffnung befindet sich ein zweiter Faltenbalg, der mit einem geringen Abstand über dem ersten Faltenbalg angebracht und in Y-Richtung beweglich ist. Die einzige feste Verbindung zwischen dem oberen und unte­ ren Faltenbalg bildet ein Verbindungsblech. Verfährt der Tisch in X-Richtung, so sorgt das Blech dafür, daß der untere Falten­ balg in X-Richtung (plus oder minus) zusammengeschoben wird.

Der obere Faltenbalg hat eine Öffnung mit einem festen Rahmen, in die die Werkzeugspindel frei eintaucht. Die Öffnung ist so ausgebildet, daß nicht zu viel freier Raum zwischen Spindel und Rahmen besteht. Der Rahmen, in den die Spindel eintaucht, ist mit dem unbeweglichen Teil der Schlittenführung in der Z-Achse verbunden. Dadurch werden alle Bewegungen in Y-Richtung mitge­ macht, während die Spindel in Z-Richtung frei beweglich ist. Diese freie Beweglichkeit ist erforderlich, damit auch Positio­ nen außerhalb der Vorrichtung, beispielsweise für den Werkzeug­ wechsel, angefahren werden können.

Mit zwei Flügelmuttern läßt sich der untere Faltenbalg leicht öffnen, um das Werkstück zu entnehmen.

Am Kasten befinden sich eine oder mehrere Öffnungen, durch die mit einem normalen Industriestaubsauger entsprechender Leistung abgesaugt wird. Die Saugleistung muß einen hinreichend große Unterdruck gewährleisten, damit kein Staub zwischen den beiden Faltenbälgen in X- und Y-Richtung austreten kann.

Dieses Prinzip macht aufwendige Abdichtungen des gesamten Ar­ beitsraumes überflüssig. Die Vorrichtung ist einfach und billig herzustellen. Die entstehenden Staubteilchen und Späne werden gleich am Entstehungsort gesammelt. Ein besonderer Schutz der Führungen und Spindeln kann entfallen. Sie ist leicht jeder Maschinenkonstruktion anzupassen und kann ohne Umstände schnell auf- und abgebaut werden. Dadurch entfällt die bisherige Notwen­ digkeit, durch Kapselungen aufwendige Spezialmaschinen für die Graphitbearbeitung zu bauen. Es entfällt auch die unangenehme und aufwendige Entsorgung von Schlämmen, die beim Fräsen hinter Wasservorhängen notwendig ist.

Bisher hat sich das Erodieren mit Graphit nicht in dem Umfang durchsetzen können, wie es entsprechend der technologischen Überlegenheit gegenüber dem Erodieren mit Kupfer zu erwarten und wünschen wäre. Die Probleme der Absaugung und Entsorgung bei der Herstellung der Graphitwerkzeuge haben viele Betriebe davon abgehalten, diese Technologie anzuwenden. Die einfache Vorrich­ tung gemäß der Erfindung schafft hier einen billigen und effek­ tiven Ausweg.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläu­ tert; es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Fräsmaschine mit Absaugvorrichtung; und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Absaugvorrichtung von Fig. 1.

Die in Fig. 1 perspektivisch gezeigte Fräsmaschine 1 ist nur schematisch dargestellt. Man erkennt eine Grundplatte 2, auf der ein Portal 3, 3′ montiert ist. An dem Portal 3, 3′ ist eine Y- Führung 4 angeordnet, die von einem Faltenbalg 14 abgedeckt ist. An der linken Seite des Portals 3′ ist in Fig. 1 ein Y-Motor 8 angebracht, der über Kabel 12 elektrisch versorgt und angesteu­ ert wird. Die Achse des Y-Motors 8 erstreckt sich horizontal und quer über den Tisch 5.

An der Y-Führung 4 ist in an sich bekannter Weise eine Z-Führung 16 angeordnet, die einen Schlitten 17 mit Hilfe eines Z-Motors 22 auf und ab bewegt. An beiden Seiten des Schlittens 17 setzt wiederum ein Faltenbalg 18 an, der die Z-Führung 16 nach außen abdeckt. Der Z-Motor 22 wird wiederum über Kabel 24 angesteuert. Ein Kabelstrang 20 führt zu einem nicht dargestellten Steuerge­ rät. Am unteren Ende der Z-Führung 16 ist eine Frässpindel-Auf­ nahme 28 angebracht, in der die Frässpindel 29 sitzt. Die Fräs­ spindel 29 wird über Schläuche 26 mit Kühlmittel versorgt.

Auf den Tisch 5 ist ein Kasten 30 aufgesetzt, der sich unter dem Portal 3, 3′ hindurch erstreckt und an seiner Oberseite durch einen ersten Faltenbalg 44 verschlossen wird. Der erste Falten­ balg 44 wird in U-Profilen in X-Richtung geführt. Er ist mit einer Seitenkante an der Vorderwand 40 des Kastens 30 befestigt. Die gegenüberliegende andere Seitenkante trägt ein Verbindungs­ blech 46, das mit einer Querführung 48 verbunden ist. An der in Fig. 1 hinteren Seite der Querführung 48 setzt ebenfalls ein Verbindungsblech an, das an den anderen Teil des Faltenbalgs 44′ anschließt. Die Querführung 48 ist ebenfalls durch einen in U- Profilen verschiebbaren Faltenbalg 50, 50′ abgedeckt, der eine Öffnung für den Durchtritt der Frässpindel 29 freiläßt.

Die Querführung 48 ragt seitlich über den Kasten 30 raus, um die Frässpindel 29 über den Kasten 30 hinaus verfahren zu können. Dies dient vor allem dazu, ein Werkzeug aus einem entlang dem Kasten 30 angeordneten Werkzeugwechsler 13 aufzunehmen. Der Werkzeugwechsler 13 enthält dazu in an sich bekannter Weise eine Reihe von Fräswerkzeugen, die in X-Richtung in Reihe nebenein­ ander angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Kastens 30 ohne die Fräsmaschine 1 von Fig. 1. Man erkennt einen Rahmen, der aus den Seitenwän­ den 32 und 34, der Rückwand 38 und der Vorderwand 40 gebildet ist. Die Höhe des Kastens 30 muß an die Fräsmaschine angepaßt sein. In der Rückwand 38 ist ein Anschlußstutzen 56 für das An­ schließen eines Industriestaubsaugers angebracht. Es ist klar, daß auch mehrere Anschlußöffnungen für eine Absaugeinrichtung vorgesehen sein können. An der Innenseite der Oberkanten der Seitenwände 32 und 34 sind Profilschienen 42, 42′ angebracht, die sich über die gesamte Länge des Kastens 30 erstrecken. Sie dienen zur Führung des ersten Faltenbalgs 44, 44′, der unter Freilassung einer Öffnung den Kasten 30 abdeckt. Die beiden Teile des ersten Faltenbalgs 44 und 44′ sind jeweils mit einem Seitenrand an der Vorderwand 40 bzw. der Rückwand 38 befestigt. Ihre anderen Seitenränder sind jeweils an dem Verbindungsblech 46 befestigt, das ebenfalls in dem Profilschienen 42, 42′ in Längsrichtung des Kastens 30 und damit in X-Richtung verschieb­ bar ist. Die Verbindungsbleche 46 erstrecken sich daher im rech­ ten Winkel quer über den Kasten 30. In Fig. 2 ist der eine Teil des Faltenbalgs 44 zur besseren Übersichtlichkeit und um einen Blick in den Kasten 30 zuzulassen von dem Verbindungsblech 46 gelöst und in Richtung der Rückwand 38 zurückgeschoben. Das andere Verbindungsblech, das mit dem anderen Teil des ersten Faltenbalgs 44′ verbunden ist, hat identische Form, ist jedoch aus zeichnerischen Gründen nicht erkennbar.

Die beiden Verbindungsbleche 46 lassen also eine Öffnung des ersten Faltenbalgs 44, 44′ offen, die aber von einem ebenfalls geteilten zweiten Faltenbalg 50, 50′ abgedeckt wird, der in der Querführung 48 in Y-Richtung verschiebbar ist. Man erkennt, daß die Querführung 48 seitlich über den Kasten hinausragt. Es sind ebenfalls wieder Profilschienen 42 zur seitlichen Führung des zweiten Faltenbalgs 50, 50′ vorgesehen. An der Trennstelle der beiden Teile 50, 50′ des zweiten Faltenbalgs ist ein Rahmen 52 für die Spindelaufnahme angebracht. Der Rahmen 52 hat rechtecki­ gen oder quadratischen Querschnitt und besitzt Befestigungsboh­ rungen 58 für die Z-Traverse. In dem Rahmen 52 sitzt eine Man­ schette 54 zum Abdichten der Frässpindel 29.

Arbeitsweise

Der Kasten 30 wird auf dem Tisch 5 der Fräsmaschine 1 montiert und ist zusammen mit dem Tisch 5 in X-Richtung verfahrbar. Die Querführung 48 wird so positioniert, daß die Frässpindel 29 durch den Rahmen 52 in das Innere des Kastens 30 abgesenkt wer­ den kann. Dabei dichtet die Manschette 54 die Frässpindel 29 ab. Der Rahmen 52 wird mit Flügelschrauben an dem unteren Ende der Z-Führung 16 befestigt. Wenn nun die Frässpindel 29 mit Hilfe des Motors 8 in Y-Richtung bewegt werden soll, so macht der Rahmen 52 diese Bewegung mit und schiebt dabei in der Querfüh­ rung 48 einen Teil des zweiten Faltenbalgs 50 zusammen, während der andere Teil 50′ auseinandergezogen wird. Für eine Bewegung in X-Richtung wird der auf dem Tisch 5 befestigte Kasten 30 zusammen mit dem Tisch 5 verfahren und dabei schiebt das Ver­ bindungsblech 46 beispielsweise einen Teil 44 des ersten Falten­ balgs zusammen, während der andere Teil 44′ des ersten Falten­ balgs etwas auseinandergezogen wird. Auf diese Weise läßt sich durch die Frässpindel 29 jeder innerhalb des Kastens 30 liegende Punkt erreichen, ohne daß die Abdeckung des Kastens 30 geöffnet werden muß. Für einen Werkzeugwechsel wird die Frässpindel 29 mit dem Z-Motor 22 hochgefahren und mit dem Y-Motor 8 seitlich über den Kasten 30 hinausbewegt. Dabei bleibt der Kasten 30 weiterhin geschlossen und die Frässpindel 29 kann von oben in den Werkzeugwechsler 13 greifen, um das alte Fräswerkzeug ab­ zusetzen und ein neues aufzunehmen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Auffangen von Staub oder pulverigen Spänen beim Fräsen von Werkstoffen wie Graphit, Modellbauwerkstoff, u.ä., mit einem auf dem Werkstückaufnahmetisch (5) einer Fräsmaschine montierbaren Kasten (30) mit Seitenwänden (32, 34), mit einer Rückwand (38) und mit einer Vorderwand (40), gekennzeichnet durch einen den Kasten (30) nach oben abdec­ kenden, geteilten ersten Faltenbalg (44, 44′), über dem eine Querführung (48) montiert ist, die einen ebenfalls geteil­ ten, zweiten Faltenbalg (50, 50′) aufweist, der einen Rahmen (52) für die Aufnahme der Werkzeugspindel (29) einschließt, wobei der Rahmen (52) zusammen mit den zweiten Faltenbälgen (50, 50′) in der Querführung (48) gegenüber dem Kasten (30) in Y-Richtung verschiebbar ist, während die den Kasten (30) abdeckenden ersten Faltenbälge (44, 44′) mit einem Ende an der Vorderwand (40) bzw. der Rückwand (38) des Kastens (30) und mit dem jeweils anderen Ende an der Querführung (48) befestigt und zusammen mit der Querführung (48) in X-Rich­ tung verschiebbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückwand (38) des Kastens (30) ein Anschlußstutzen (56) für einen Staubsauger vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Faltenbalg (50, 50′) tragende Querfüh­ rung (48) seitlich über den Kasten (30) hinausragt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Faltenbälge (44, 44′; 50, 50′) in Profilen verschiebbar geführt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Rahmen (52) eine Manschette (54) zum Umschließen der Werkzeugspindel (29) angeordnet ist.