DE102009008221A1 - Machine tool, particularly multi axis-milling machine, has machine frame, working space for machining work piece, cabin surrounding working chamber and air supply device for supplying tempered air - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit einer Zufuhr von temperierter Luft.The The invention relates to a machine tool with a feed of tempered air.
Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Mehrachsen-Fräsmaschinen, ist es erforderlich, die Bearbeitung mit höchster Präzision durchzuführen. Dabei trägt nicht nur die Gesamtkonstruktion der Werkzeugmaschine zu einer exakten Maßhaltigkeit des Bearbeitungsvorganges bei, sondern es wirken auch andere Störgrößen. Hierbei sind insbesondere thermisch bedingte Dimensionsänderungen der Werkzeugmaschine, von Komponenten der Werkzeugmaschine sowie des Werkstücks von Wichtigkeit.at Machine tools, in particular multi-axis milling machines, it is necessary the processing with highest precision perform. there does not carry only the overall design of the machine tool to an exact Dimensional accuracy of Machining process, but it also affect other disturbances. in this connection are in particular thermally induced dimensional changes of the machine tool, of components of the machine tool as well as the workpiece of Importance.
Aufgrund ständig steigender Genauigkeitsanforderungen an Werkzeugmaschinen müssen thermisch bedingte Verlagerungen und Maßabweichungen bei der Bearbeitung zunehmend berücksichtigt werden.by virtue of constantly Increasing accuracy requirements on machine tools must be thermal conditional displacements and deviations be taken increasingly into account during processing.
Zur Erzielung hoher Bearbeitungsgenauigkeiten ist es aus dem Stand der Technik bekannt, eine klimatisierte Aufstellung der Werkzeugmaschine vorzunehmen, beispielsweise in einer klimatisierten Halle. Diese Maßnahme ist jedoch nur bedingt wirksam, da insbesondere bei großen Hallen unterschiedlichen Wärmequellen zeitlich unregelmäßig auftreten können, die eine konstante Temperatur sowie eine gleichmäßige Temperaturverteilung in einer derartigen Halle verhindern.to Achieving high machining accuracy, it is from the state of Technique known to make an air-conditioned installation of the machine tool, for example in an air-conditioned hall. This measure is but only partially effective, especially in large halls different heat sources occur irregularly in time can, which has a constant temperature as well as a uniform temperature distribution in prevent such a hall.
Aus dem Stand der Technik ist es deshalb bekannt, Vorkehrungen gegen thermisch bedingte Verlagerungen in der Maschine zu treffen. Dazu werden meist die inneren Wärmequellen, insbesondere die Antriebe der Hauptspindel und der Achsen (Bewegungsbahnen, beispielsweise X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bei einer drei-Achsenwerkzeugmaschine), auf konstanter Temperatur gehalten, üblicherweise durch eine Wasser- oder Öltemperierung. Auf diese Weise wird ein aufwändiges Einfahren oder Warmlaufen der Maschine vermieden. Am ersten Werkstück nach dem Einschalten der Maschine soll so bereits die gewünschte Genauigkeit erreicht werden.Out It is therefore known in the prior art to take precautions against thermally induced displacements in the machine. To are usually the internal heat sources, in particular the drives of the main spindle and the axes (trajectories, for example, X-axis, Y-axis and Z-axis in a three-axis machine tool), held at a constant temperature, usually by a water or oil tempering. This is a time-consuming process Retraction or warm-up of the machine avoided. After the first workpiece switching on the machine should already have the desired accuracy be achieved.
Alle aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen konzentrieren sich jedoch meistens auf die Maschine und ihre Komponenten an sich. Der Arbeitsraum der Maschine bleibt unberücksichtigt. Die Praxis zeigt jedoch, dass es gerade im Arbeitsraum zu erheblichen Temperaturveränderungen kommen kann, die zu unerwünschten Maßabweichungen am Werkstück führen.All However, solutions known from the prior art concentrate mostly on the machine and its components. The workroom the machine is disregarded. However, the practice shows that it is in the work space to considerable temperature changes that can come to unwanted deviations on the workpiece to lead.
Diese Temperaturveränderungen können verursacht werden durch Verdunstungskälte von wasserhaltigen Kühlschmierstoffen (Emulsionen), durch im Zerspanprozess entstehende Wärme, die in das Werkstück oder die abgetragenen Späne gelangt oder auch durch die Hauptspindel, die Werkzeugaufnahmen und ähnliches, die sich für die Bearbeitung im Arbeitsraum befinden und die sich meist erwärmen.These temperature changes can be caused are due to evaporative cold of water-based cooling lubricants (Emulsions), due to heat generated in the cutting process, the into the workpiece or the removed chips passes or through the main spindle, the tool holders and similar, for themselves the processing are located in the work area and usually heat up.
In einigen Fällen wird versucht, eine stabile Temperatur durch große Mengen von temperiertem Kühlschmierstoff zu erzeugen. Insbesondere bei Mehrachsmaschinen werden diese jedoch abhängig von der Art der Zerspanung sehr unterschiedlich im Arbeitsraum verteilt und zerstäubt, was zu Schwankungen bei der Temperierung insbesondere durch die wechselnde Kühlwirkung durch Verdunstungskälte führt.In some cases is trying to maintain a stable temperature due to large amounts of tempered coolant to create. Especially in multi-axis machines, however, these are depending on The type of machining very different distributed in the work space and atomises, resulting in fluctuations in the temperature control in particular by the changing cooling effect by evaporation cold leads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine gleichbleibende Temperierung im Arbeitsbereich sicherstellt.Of the Invention is based on the object, a machine tool of to create the aforementioned type, which with a simple structure and easier, cheaper Manufacturability while avoiding the disadvantages of the prior art ensures a constant temperature control in the work area.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention Problem solved by the combination of features of claim 1, the under claims show further advantageous embodiments of the invention.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass eine Werkzeugmaschine, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein Maschinengestell aufweist, an welchem die weiteren Aggregate und Komponenten gelagert sind. Diese Aggregate und Komponenten umfassen beispielsweise bei einer Mehrachs-Fräsmaschine mehrere Bewegungsbahnen oder Achsen, längs derer entweder das Werkstück oder das Werkzeug bewegbar sind. Es handelt sich somit beispielsweise um eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse, um welche oder längs welcher die Bewegungen durch geeignete Schlitten, Spindeln oder Ähnliches möglich sind.According to the invention is thus provided that a machine tool, as in the prior art known, having a machine frame, on which the other Aggregates and components are stored. These aggregates and components For example, in a multi-axis milling machine include multiple trajectories or Axes, longitudinal derer either the workpiece or the tools are movable. It is thus for example around an X-axis, a Y-axis and a Z-axis, around which or along which the movements by suitable slides, spindles or the like possible are.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine umfasst einen Arbeitsraum zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks. In dem Arbeitsraum ist somit zumindest ein Werkzeug vorgesehen, welches mit dem zumindest einen Werkstück in Eingriff bringbar ist. Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Kabine oder Abdeckung vorgesehen, welche den Arbeitsraum im Wesentlichen umschließt, sofern dies nicht durch die weiteren Aggregate oder Bewegungsbahnen, beispielsweise ein Portal oder Ähnliches geschieht.The The machine tool according to the invention comprises a work space for machining a workpiece. In the working space is thus provided at least one tool which with the at least one workpiece can be brought into engagement. Furthermore, according to the invention is a cabin or cover provided which the work space substantially encloses unless this is due to the other aggregates or trajectories, for example, a portal or the like happens.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Luftzuführvorrichtung zur Zuführung von temperierter Luft vorgesehen. Die Luft wird erfindungsgemäß in zumindest eine Kammer (Zwischenkammer) eingeleitet. In dieser Kammer kann eine Bewegungsbahn, beispielsweise die Z-Achse, angeordnet sein. Die Kammer ist durch die Wandung zum Arbeitsraum hin abgegrenzt, wobei die Wandung durch eine Achsabdeckung der in der Kammer befindlichen Bewegungsbahn oder durch eine Achsabdeckung einer anderen Bewegungsbahn gebildet wird. Erfindungsgemäß ist die Wandung luftdurchlässig ausgebildet, so dass die in die Kammer eingeleitete temperierte Luft in den Arbeitsraum austreten kann.According to the invention, an air supply device for supplying tempered air is further provided. According to the invention, the air is introduced into at least one chamber (intermediate chamber) tet. In this chamber, a movement path, for example, the Z-axis, be arranged. The chamber is delimited by the wall towards the working space, wherein the wall is formed by an axle cover of the movement path located in the chamber or by an axle cover of another movement path. According to the invention, the wall is permeable to air, so that the tempered air introduced into the chamber can escape into the working space.
Erfindungsgemäß ist somit eine Umluft- oder Luftzuführung im Arbeitsraum mit temperierter Luft vorgesehen. Dies ist speziell auch bei Bearbeitungen von Vorteil, bei denen der Einsatz von Kühlschmierstoffen (Emulsionen oder Ähnlichem) unerwünscht ist.According to the invention is thus a recirculation or air supply provided in the working room with tempered air. This is special Also advantageous for machining operations where the use of cooling lubricants (Emulsions or the like) is undesirable.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Arbeitsraum durch die Kabine oder Ähnliches im Wesentlichen geschlossen ist. Es liegt lediglich eine Öffnung vor, um anfallende Späne abzuführen oder abzusaugen.According to the invention, it is provided that the working space is substantially closed by the cabin or the like is. There is only one opening before, to accumulating chips dissipate or to suck off.
Erfindungsgemäß ist somit eine Lösung geschaffen, mittels derer eine sehr gleichmäßige, großflächige Zufuhr von temperierter Luft in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine sichergestellt ist.According to the invention is thus a solution created by means of which a very uniform, large-scale supply of tempered Air is ensured in the working space of the machine tool.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht somit eine Modifizierung oder Änderung einer Achsabdeckung oder einer Abdeckung einer Bewegungsbahn vor, wodurch eine ausreichend große Kammer gebildet wird, in welche die temperierte Luft eingeleitet werden kann. Somit ist sichergestellt, dass ein ausreichendes Luftvolumen zugeführt werden kann und in allen Bearbeitungssituationen zur Verfügung steht, um den Arbeitsraum zu temperieren.The sees solution according to the invention thus a modification or change an axle cover or a cover of a trajectory, causing a sufficiently large Chamber is formed, in which the tempered air are introduced can. This ensures that a sufficient volume of air supplied can be and is available in all editing situations to temper the work space.
Um die Achsen (Bewegungsbahnen, Verfahrachsen) der Werkzeugmaschine vor Spänen zu schützen, werden üblicherweise Faltenbälge, Rollos oder Blechabdeckungen oder auch Teleskopabdeckungen verwendet. Die erfindungsgemäß vorgesehene, luftdurchlässige Wandung kann somit durch geeignete Ausgestaltung dieser Achsabdeckung geschaffen werden, nämlich durch geeignete Ausgestaltung des Faltenbalgs, des Rollos, der Blechabdeckung oder der Teleskopabdeckung. Bei Rollos oder Faltenbälgen wird dabei erfindungsgemäß ein stoffähnliches Material oder Stoffmaterial eingesetzt, welches den Beanspruchungen durch die ständige Bewegung standhält. Dieses gewährleistet erfindungsgemäß eine ausreichende Abdeckung der Achse (Bewegungsbahn, Verfahrachse), ist jedoch nicht luftdicht und ermöglicht bei einer einseitigen Beaufschlagung mit der temperierten Luft bereits bei einem sehr geringen Überdruck einen Luftstrom aus der Kammer in den Arbeitsraum.Around the axes (trajectories, travel axes) of the machine tool in front of chips to protect, become common bellows, Roller blinds or sheet metal covers or telescopic covers used. The inventively provided, air-permeable Wall can thus by suitable design of this axle cover be created, namely by suitable design of the bellows, the roller blind, the sheet metal cover or the telescope cover. For roller blinds or bellows is according to the invention a substance-like Material or fabric material used, which the stresses through the constant movement withstand. This ensures According to the invention a sufficient Cover of the axis (trajectory, trajectory), but is not airtight and allows in a one-sided exposure to the tempered air already at a very low pressure an air flow from the chamber into the working space.
Durch die erfindungsgemäß geschaffene Möglichkeit, die Wandung der Kammer als Achsabdeckung einzusetzen bzw. eine derartige Achsabdeckung erfindungsgemäß auszubilden, wird eine relativ große Fläche zur Verfügung gestellt, durch welche die Zufuhr von temperierter Luft in den Arbeitsraum möglich ist. Es ist somit lediglich erforderlich, in der Kammer, hinter der Achsabdeckung bzw. der Wandung ein entsprechendes Volumen an temperierter Luft zuzuführen.By the possibility created according to the invention to use the wall of the chamber as axle cover or such Form axle cover according to the invention, will be a relatively large one area to disposal provided by which the supply of tempered air in the working space is possible. It is thus only necessary in the chamber, behind the axle cover or the wall a corresponding volume of tempered air supply.
Die Zuführung der temperierten Luft kann erfindungsgemäß beispielsweise mit einem Klimagerät erfolgen.The feed The tempered air according to the invention, for example, with a Air conditioner done.
Um eine ausreichende Luftzufuhr in den Arbeitsraum sicherzustellen, ist es besonders günstig, wenn die Kammer im Wesentlichen luftdicht abgedichtet ist, so dass die temperierte Luft nicht anderweitig entweichen kann.Around to ensure a sufficient supply of air to the working area it is especially favorable if the chamber is essentially hermetically sealed, so that the tempered air can not escape otherwise.
Durch die großflächige Einleitung der temperierten Luft durch die Wandung ist sichergestellt, dass der Arbeitsraum gleichmäßig temperiert wird.By the large-scale introduction the tempered air through the wall ensures that the working space is evenly tempered becomes.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Kammer so zu dimensionieren, dass in dieser weitere, wesentliche Maschinenelemente oder Aggregate angeordnet werden können, die durch die temperierte Luft ebenfalls temperiert, d. h. auf eine vorgegebene Temperatur gebracht werden. Erfindungsgemäß kann die Temperierung sowohl eine Kühlung einzelner Aggregatsteile, beispielsweise eines Lagers beinhalten, als auch die Erwärmung von Bereichen, die beispielsweise durch Verdunstungskälte eine niedere Temperatur aufweisen.It is according to the invention possible, to dimension the chamber so that in this further, essential Machine elements or aggregates can be arranged, the also tempered by the tempered air, d. H. on a given temperature can be brought. According to the invention, the Tempering both a cooling individual aggregate parts, for example a bearing, as well as the warming of areas, for example, by evaporative cooling a have low temperature.
In besonders günstiger Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem möglich, aus der temperierten Kammer hinter der Achsabdeckung über geeignete zusätzliche Auslässe einen Teil der temperierten Luft in andere Bereiche der Maschine zu führen, um diese Bereiche ebenfalls zu temperieren, beispielsweise in den Bereich, in dem sich die an der Maschine angebrachten Aggregate befinden, oder Teile des Maschinengestells.In especially cheaper Embodiment of the invention, it is also possible from the tempered Chamber behind the axle cover over suitable additional outlets a part of the tempered air to other areas of the machine respectively, also to temper these areas, for example in the Area where the units attached to the machine are located or parts of the machine frame.
Die durch die Wandung der Kammer bzw. den Stoff der Achsabdeckung dringende Luft wirkt gleichzeitig wie eine Sperrluft, die ein Eindringen von Schmutz verhindert und eventuell auf der Achsabdeckung anhaftende Schmutzpartikel oder Späne abbläst.The through the wall of the chamber or the material of the axle cover urgent Air acts at the same time as a barrier air, which is an intrusion of dirt prevents and possibly on the axle cover adhering dirt particles or shavings blows off.
Wenn die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in einem klimatisierten Aufstellraum installiert wird, kann die Zufuhr der Luft in die klimatisierte Kammer hinter der Achsabdeckung auch mit einem einfachen Ventilator erfolgen. Da die Umgebungsluft der Maschine bereits durch die Klimatisierung des Aufstellraumes temperiert ist, ist ein Klimagerät für die Zufuhr der Luft in die klimatisierte Kammer nicht mehr erforderlich.When the machine tool according to the invention is installed in an air-conditioned installation room, the supply of the air into the air-conditioned chamber behind the axle cover can also take place with a simple fan. Since the ambient air of the machine already by the air conditioning of the If the installation room is tempered, an air conditioning unit for the supply of air to the air-conditioned chamber is no longer necessary.
Bei sehr hohen Genauigkeitsanforderungen kann erfindungsgemäß die Temperierung und damit die Genauigkeit der Maschine dadurch verbessert werden, dass, obwohl die Maschine bereits in einem klimatisierten Aufstellraum steht, die Luft, die in die geschlossene Kammer eingeleitet wird, trotzdem mit einem gesonderten Klimagerät temperiert wird. Es ist technisch eine erheblich bessere Temperaturkonstanz für die in die klimatisierte Kammer einzuleitende Luft mit einem extra Klimagerät erreichbar, im Vergleich zu der erreichbaren Temperaturkonstanz im Aufstellraum (Halle) der Maschine, zumal wenn es sich um eine Halle mit mehreren Maschinen handelt.at very high accuracy requirements according to the invention, the temperature and thereby improve the accuracy of the machine, that, although the machine is already in an air conditioned installation room stands, the air that is introduced into the closed chamber, nevertheless tempered with a separate air conditioner. It's technical a much better temperature stability for those in the air-conditioned Chamber to be introduced air with an extra air conditioner accessible, in comparison to the achievable temperature stability in the installation room (Hall) of the machine, especially if it is a hall with several Machines are.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine, bei welchem temperierte Luft einer im Wesentlichen geschlossenen Kammer zugeführt wird, aus welcher die Luft in einen im Wesentlichen geschlossenen Arbeitsraum geleitet wird.The The invention also relates to a method for operating a Machine tool, in which tempered air of a substantially fed closed chamber becomes, from which the air in a substantially closed Workspace is conducted.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:in the Below, the invention is based on an embodiment in connection described with the drawing. Showing:
Die
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine umfasst
ein Maschinengestell
Erfindungsgemäß erfolgt
die Zuführung
von temperierter Luft
Wie
insbesondere in
In
Weiterbildung der Erfindung kann die Kammer
- 11
- Maschinengestellmachine frame
- 22
- Arbeitsraumworking space
- 33
- Kabinecabin
- 44
- Luftzuführvorrichtungair supply
- 55
- Temperierte Lufttempered air
- 6, 76 7
- Bewegungsbahn (Z-Achse)trajectory (Z-axis)
- 88th
- Wandungwall
- 99
- Bewegungsbahn (X-Achse)trajectory (X axis)
- 1010
- Bewegungsbahn (Y-Achse)trajectory (Y-axis)
- 1111
- Maschinentischmachine table
- 1212
- WerkzeugTool
- 1313
- Bauelement/AggregatComponent / assembly
- 1414
- Luftströmungairflow
- 1515
- Luftströmungairflow
- 1616
- Kammerchamber
Claims (10)
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|---|---|---|---|
| DE102009008221A DE102009008221A1 (en) | 2009-02-10 | 2009-02-10 | Machine tool, particularly multi axis-milling machine, has machine frame, working space for machining work piece, cabin surrounding working chamber and air supply device for supplying tempered air |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=42317490
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| DE102009008221A Ceased DE102009008221A1 (en) | 2009-02-10 | 2009-02-10 | Machine tool, particularly multi axis-milling machine, has machine frame, working space for machining work piece, cabin surrounding working chamber and air supply device for supplying tempered air |
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