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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffangen von Spänen bei der Fräsbearbeitung eines Werkstücks.
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Aus dem Stand der Technik sind mobile sowie stationäre Fräsvorrichtungen in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Bei einer spanenden Bearbeitung eines Werkstücks mittels einer Fräsvorrichtung entstehen sehr feine Frässpäne, die mittels einer Absaugvorrichtung, welche an die Fräsvorrichtung angeschlossen ist, abgesaugt werden können. Aufgrund der Rotationsbewegung des Fräskopfes eines Fräswerkzeugs der Fräsvorrichtung werden die Frässpäne in tangentialer Richtung senkrecht zur Drehachse des Fräswerkzeugs weggeschleudert. In der Praxis zeigt es sich, dass die beim Fräsen des Werkstücks erzeugten Frässpäne mittels der Absaugvorrichtung häufig nicht vollständig abgesaugt werden können, so dass ein Teil der Frässpäne in die Arbeitsumgebung austritt. Dieses ist insbesondere beim Fräsen kunststoffhaltiger Werkstoffe, wie zum Beispiel beim Fräsen von Kunststoffkanten an Werkstücken, nachteilig, da sich die Frässpäne elektrostatisch aufladen und dann auf Gegenständen, Wänden oder dem Boden in der Umgebung der Fräsvorrichtung anhaften. Entsprechend schwierig gestaltet sich die Reinigung der Umgebung nach dem Ende der Fräsbearbeitung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Auffangen von Spänen bei der Fräsbearbeitung eines Werkstücks zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, dass die Frässpäne im Vergleich zum Stand der Technik mittels der Absaugvorrichtung effizienter abgesaugt werden können.
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Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Vorrichtung zum Auffangen von Spänen bei der Fräsbearbeitung eines Werkstücks mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auffangen von Spänen bei der Fräsbearbeitung eines Werkstücks umfasst:
- - eine Späneauffanghaube, die einen hohlen, teilzylindrisch ausgebildeten Grundkörper mit einer Kontaktfläche aufweist und derart gelagert ist, dass sie um ihre Längsachse drehbar ist und die so ausgebildet ist, dass sie sich nach der Montage um ein freies Ende, insbesondere um einen Fräskopf eines Fräswerkzeugs, der Fräsvorrichtung herum erstreckt,
- - Rückstellmittel, die dazu eingerichtet sind, während des Betriebs der Vorrichtung bei der Fräsbearbeitung des Werkstücks ein Drehmoment zu erzeugen, welches derart gerichtet ist, dass es die Kontaktfläche des Grundkörpers der Späneauffanghaube in einen mechanischen Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks zwingt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auffangen von Spänen bei der Fräsbearbeitung eines Werkstücks wird somit durch die rotierbare Späneauffanghaube (Fräshaube) zum Auffangen der in tangentialer Richtung weggeschleuderten Frässpäne und durch die Rückstellmittel charakterisiert. Der Begriff „teilzylindrisch“ bedeutet vorliegend, dass ein Teil der Mantelfläche eines Zylinders weggelassen worden ist, um den Grundkörper der Späneauffanghaube zu bilden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich gleichermaßen für eine mobile Fräsvorrichtung wie auch für eine stationäre Fräsvorrichtung. Der Grundkörper der Späneauffanghaube weist eine Kontaktfläche auf, die aufgrund des von den Rückstellmitteln erzeugten Drehmoments stets an der zu fräsenden Werkstückoberfläche anliegt und in diesem Bereich abdichtet, so dass das Austreten der Frässpäne in diesem Bereich wirksam verhindert werden kann. Die Späneauffanghaube ist also in ihrer Drehbewegung in vorteilhafter Weise rückstellend gelagert und mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, die ein Drehmoment erzeugt, so dass die Kontaktfläche immer an der zur fräsenden Oberfläche des Werkstücks, die zum Beispiel einen Kantenstreifen aufweist, anliegt. Dadurch kann ein unerwünschter Austritt der Frässpäne aus der Späneauffanghaube verhindert werden und deren Absaugung im Verglich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erheblich vereinfacht werden. Abhängig von der Art des zu bearbeitenden Werkstücks kann der maximal mögliche Drehwinkel der rotierbaren Späneauffanghaube unterschiedlich gewählt werden. Bei plattenförmigen Werkstücken mit einer geraden zu fräsenden Oberfläche ohne Formkonturen sind bereits kleine Drehwinkel, insbesondere Drehwinkel < 5°, ausreichend, um einen mechanischen Kontakt der Kontaktfläche mit der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks zu gewährleisten. Bei Formteilen mit komplex verlaufenden Oberflächen ist ein Drehwinkel von 90° oder mehr vorteilhaft.
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In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper so ausgebildet ist, dass sich dessen Außenwand entlang eines Viertelkreises erstreckt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Inneren des Grundkörpers zumindest eine Schrägfläche vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, während des Betriebs eine Flugrichtung der Frässpäne aus einer tangentialen Richtung in Richtung der Drehachse des Fräswerkzeugs umzulenken. Die Flugrichtung der Frässpäne kann somit durch zumindest eine oder alternativ auch mehrere in die Späneauffanghaube eingebrachte Schrägfläche(n) vorteilhaft in Richtung der Drehachse des Fräswerkzeugs umgelenkt werden. Je nach Ausgestaltung der Schrägfläche(n) erfolgt eine Umlenkung der Frässpäne im montierten Zustand der Späneauffanghaube in vertikaler Richtung nach oben oder nach unten, so dass die Absaugvorrichtung zum Absaugen der Frässpäne unterschiedlich positioniert werden kann. Eine Ausführungsform der Späneauffanghaube ohne Schrägfläche(n) ist ebenfalls möglich.
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Der Grundkörper kann vorzugsweise auf seiner Oberseite eine Abdeckung aufweisen. Dadurch kann das Auffangen der Frässpäne während der Fräsbearbeitung des Werkstücks weiter verbessert werden. Diese Abdeckung kann in einer alternativen Ausführungsform auch weggelassen werden, wenn zum Beispiel eine Absaugung der Frässpäne an der Oberseite des Grundkörpers erfolgen soll oder längere Fräswerkzeuge verwendet werden sollen, die sich durch den Grundkörper der Späneauffanghaube hindurch erstrecken.
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In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Gleitplatte zum Auflegen des Werkstücks oder zum Anlegen auf das Werkstück umfasst. Vorzugsweise kann die Gleitplatte so ausgebildet sein, dass sie an einer mobil oder stationär ausgeführten Fräsvorrichtung montierbar ist oder ein Teil der Fräsvorrichtung ist. Die Späneauffanghaube kann vorzugsweise in oder an der Gleitplatte drehbar gelagert sein. Beim Verdrehen der Gleitplatte relativ zur Achse des Fräswerkzeugs bleibt die Kontaktfläche des Grundkörpers der Späneauffanghaube stets am zu fräsenden Werkstück angelegt und verhindert dadurch in vorteilhafter Weise das Austreten der Frässpäne in diesem Bereich. Vorzugsweise können die Rückstellmittel zumindest teilweise in oder an der Gleitplatte angebracht sein.
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In einer Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Gleitplatte ein Arretiermittel aufweist, welches so angeordnet ist, dass die Kontaktfläche des Grundkörpers in einer Ruhestellung der Späneauffanghaube abschnittsweise an dem Arretiermittel angreift.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rückstellmittel eine mechanisch vorgespannte Rückstellfeder und ein Drahtseil umfassen, mit dem die Rückstellfeder wirkverbunden ist, wobei das Drahtseil am Grundkörper der Späneauffanghaube angreift. Dadurch wird eine mechanisch robuste Ausgestaltung der Rückstellmittel geschaffen. Die Rückstellfeder kann auch so ausgestaltet sein, dass sie einen Rückstellanschlag für die Späneauffanghaube bildet. In einer alternativen Ausführungsform kann die Vorrichtung auch pneumatisch arbeitende Rückstellmittel umfassen.
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In einer Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Späneauffanghaube derart gelagert ist, dass sie um einen Winkel von mindestens 270° um ihre Längsachse drehbar ist.
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In einer Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Späneauffanghaube derart gelagert ist, dass sie um einen Winkel von mehr als 360° um ihre Längsachse drehbar ist. Dieses ist beispielsweise für das Fräsen einer Tischkante mit einer geschlossenen Innenkontur oder bei der Verwendung der Vorrichtung in einer CNC-Fräsvorrichtung vorteilhaft.
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Die hier vorgestellte Vorrichtung mit der rotierbaren Späneauffanghaube eignet sich für eine Vielzahl von Fräsanwendungen, wie zum Beispiel zum Fräsen von Holz beziehungsweise Holzwerkstoffen, Kunststoff oder auch Metall. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für das Fräsen von Kantenstreifen aus Kunststoff, die durch die spanende Bearbeitung mittels des Fräswerkzeugs elektrostatisch aufgeladen werden. Die Vorrichtung kann in einer stationären Einrichtung, wie zum Beispiel in einer stationären Kantenanleimvorrichtung oder in einer stationären Fräsvorrichtung, oder zusammen mit einer mobilen Fräsvorrichtung verwendet werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Auffangen von Spänen bei der Fräsbearbeitung eines Werkstücks, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt ist,
- 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 1,
- 3 eine weitere perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 1,
- 4 noch eine weitere perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 1.
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Es ist nicht notwendig, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Auffangen von Spänen bei der Fräsbearbeitung eines Werkstücks 2 alle nachfolgend in den Zeichnungen dargestellten Merkmale aufweist. Es ist auch möglich, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 nur einzelne der in den Zeichnungen dargestellten Merkmale aufweist.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 ist dort eine Vorrichtung 1 zum Auffangen von Spänen bei der Fräsbearbeitung eines vorliegend plattenförmigen Werkstücks 2 in mehreren unterschiedlichen Ansichten dargestellt.
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Für die Fräsbearbeitung des Werkstücks 2 ist eine Fräsvorrichtung 5 vorgesehen, die aus Vereinfachungsgründen in den Figuren nur zum Teil dargestellt wurde und ein Fräswerkzeug 50 mit einem Fräskopf 51 aufweist.
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Wie in den Figuren zu erkennen, ist auf einer der Schmalflächen des Werkstücks 2 ein Kantenstreifen 20 aufgebracht, der oben und/oder unten jeweils einen Überstand zur Oberseite 21 beziehungsweise Unterseite des Werkstücks 2 aufweist. Derartige Überstände können mittels des Fräswerkzeugs 50 der Fräsvorrichtung 5 spanend abgetragen werden.
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Bei der Fräsbearbeitung des Werkstücks 2 entstehen sehr feine Frässpäne, die in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel tangential in horizontaler Richtung entgegengesetzt zu der in 3 durch einen Pfeil symbolisierten Fräsrichtung weggeschleudert werden. An die Fräsvorrichtung 5 ist eine hier nicht explizit dargestellte Absaugvorrichtung angeschlossen, die dem Zweck dient, die bei der Fräsbearbeitung des Werkstücks 2 entstehenden Frässpäne abzusaugen. Die praktische Erfahrung zeigt jedoch, dass ein Teil dieser Frässpäne mittels der Absaugvorrichtung nicht wirksam abgesaugt werden kann, sondern in die Umgebung ausgetragen wird. Da der Kantenstreifen 20 aus einem Kunststoffmaterial besteht, werden die abgetragenen Frässpäne des Kantenstreifens 20 während des Fräsvorgangs elektrostatisch aufgeladen und haften dann zum Beispiel an einem Tastrad des Fräskopfes 51 sowie an Gegenständen, die sich in der Nähe der Fräsvorrichtung 5 befinden, am Boden oder an Wänden an. Daraus resultieren ein unsauberes Fräsbild sowie schließlich ein erhöhter Reinigungsaufwand nach dem Abschluss der Fräsarbeiten.
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Um diesem vorstehend genannten Problem abzuhelfen, weist die Vorrichtung 1 zum Auffangen von Spänen bei der Fräsbearbeitung des Werkstücks 2 eine rotierbare Späneauffanghaube 6 auf. Die Späneauffanghaube 6 kann - in Abhängigkeit vom Durchmesser des eigentlichen Fräswerkzeugs 50 der Fräsvorrichtung 5 - verschiedene Größen aufweisen.
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Ferner verfügt die Vorrichtung 1 über eine Gleitplatte 3 zum Auflegen des Werkstücks 2 oder zum Anlegen auf das Werkstück 2, wobei die Gleitplatte 3 so ausgebildet ist, dass sie an einer mobilen oder stationären Fräsvorrichtung 5 montierbar ist oder selbst ein Teil der Fräsvorrichtung 5 ist. In oder an der Gleitplatte 3 ist die Späneauffanghaube 6 drehbar gelagert. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Gleitplatte 3 für eine Montage an einer mobilen Fräsvorrichtung 5 vorgesehen. Zu diesem Zweck sind Montagebohrungen 30, 31, 32 in der Gleitplatte 3 ausgebildet, durch die bei der Montage entsprechende Befestigungsmittel, insbesondere Befestigungsschrauben, hindurchgeführt werden können, um die Gleitplatte 3 an der Fräsvorrichtung 5 zu montieren.
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Die Späneauffanghaube 6 weist einen hohlen, teilzylindrisch ausgebildeten Grundkörper 60 mit einer Kontaktfläche 61 für den Kontakt mit der spanend zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 2 auf, bei der es sich vorliegend um den Kantenstreifen 20 handelt. Der Grundkörper 60 ist in diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass sich dessen Außenwand 64 - wie insbesondere in 2 zu erkennen - entlang eines Viertelkreises erstreckt. Die Späneauffanghaube 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Gleitplatte 3 derart gelagert, dass sie um einen Winkel von 270° um ihre Längsachse, die sich orthogonal zur Ebene der Gleitplatte 3 erstreckt, drehbar ist. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Späneauffanghaube 6 in der Gleitplatte 3 derart gelagert ist, dass sie um einen Winkel von mehr als 270°, insbesondere um einen Winkel von mehr als 360° um ihre Längsachse drehbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Lagerung der Späneauffanghaube 6 mittels eines Kugellagers oder mittels eines Gleitlagers, welches in der Gleitplatte 3 oder in einer Frässpindel des Fräswerkzeugs 5 arretiert ist.
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Um sicherzustellen, dass die Kontaktfläche 61 des Grundkörpers 60 bei der Fräsbearbeitung stets mit der zu bearbeitenden Oberfläche, vorliegend also mit dem Kantenstreifen 20, des Werkstücks 2 in Kontakt steht, weist die Späneauffanghaube 6 in den Darstellungen nicht explizit erkennbare Rückstellmittel auf. Diese Rückstellmittel sind dazu eingerichtet, eine Rückstellkraft zur Verfügung zu stellen, welche ein Drehmoment erzeugt, um die Kontaktfläche 61 in Richtung der zu bearbeitenden Oberfläche (hier: des Kantenstreifens 20) des Werkstücks 2 zu zwingen, so dass die Kontaktfläche 61 während der Fräsbearbeitung des Werkstücks 2 stets die zu bearbeitende Oberfläche berührt. Die Rückstellmittel bewirken also mit anderen Worten ein Zurückdrehen des Grundkörpers 60 mit der Folge, dass die Kontaktfläche 61 stets an der zu bearbeitenden Oberfläche (Kantenstreifen 20) des Werkstücks 2 anliegt. Die Rückstellmittel können zum Beispiel eine innerhalb der Gleitplatte 3 unter mechanischer Vorspannung angeordnete Rückstellfeder umfassen, die mit einem Drahtseil wirkverbunden ist, welches vorzugsweise seitlich am Grundkörper 60 angreift und sich bei einer Drehung des Grundkörpers 60 an dessen Außenfläche aufrollt oder abrollt. Andere konstruktive Ausgestaltungen der Rückstellmittel sind grundsätzlich möglich. Beispielsweise könnte die Rückstellfeder auch außerhalb der Gleitplatte 3 angeordnet sein.
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Wie oben bereits erwähnt, ist die Späneauffanghaube 6 in der Gleitplatte 3 in diesem Ausführungsbeispiel derart gelagert, dass sie um einen Winkel von 270° um ihre Längsachse, die senkrecht zur Ebene der Gleitplatte 3 orientiert ist, drehbar ist. Dieses wird dadurch realisiert, dass innerhalb der Gleitplatte 3 ein Arretiermittel, insbesondere ein Arretierfinger, derart angeordnet ist, dass die Kontaktfläche 61 des Grundkörpers 60 in einer Ruhelage abschnittsweise an diesem Arretiermittel anliegt und so bei einer Drehbewegung stets den gleichen Ausgangspunkt hat. Das Arretiermittel, insbesondere der Arretierfinger, könnte auch außerhalb der Gleitplatte 3 angeordnet sein.
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Die vorstehend beschriebene konstruktive Ausgestaltung der drehbar ausgebildeten Späneauffanghaube 6 ermöglicht es, dass beim Verdrehen der Gleitplatte 3 relativ zur Drehachse des Fräswerkzeugs 50 die Kontaktfläche 61 des Grundkörpers 60 der Späneauffanghaube 6 stets an der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 2 anliegt und somit ein Austreten der Frässpäne verhindert.
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Um eine Flugrichtungsänderung der abgetragenen Frässpäne innerhalb des Grundkörpers 60 zu ermöglichen, weist dieser in seinem Inneren zumindest eine Schrägfläche 62 auf, die so orientiert ist, dass sie die Frässpäne aus einer zunächst tangentialen, in diesem Ausführungsbeispiel horizontalen Flugrichtung nach unten in eine vertikale Flugrichtung und somit in Richtung der Drehachse des Fräswerkzeugs 50 umlenkt. Die Absaugvorrichtung zum Absaugen befindet sich dann unterhalb der Gleitplatte 3 in oder an der Fräsvorrichtung 5.
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Zudem weist der Grundkörper 60 in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich eine obere Abdeckung 63 auf. Diese obere Abdeckung 63 ist aber nicht zwingend notwendig. Es ist möglich, die obere Abdeckung 63 wegzulassen, um zum Beispiel längere Fräswerkzeuge 50 einsetzen zu können oder eine Absaugvorrichtung oberhalb der Späneauffanghaube 6 anzuordnen. Bei der Absaugung der Frässpäne von oben, müsste die Schrägfläche 62 „spiegelbildlich“ zur hier beschriebenen Ausführung ausgeprägt sein, damit sie die Frässpäne aus der zunächst tangentialen horizontalen Flugrichtung nach oben in eine vertikale Flugrichtung umlenkt.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Fräswerkzeug 50 derart verbaut, dass sich dessen Drehachse in vertikaler Richtung erstreckt. Grundsätzlich kann das Fräswerkzeug 50 auch so verbaut werden, dass sich die Drehachse in horizontaler Richtung erstreckt. Die tangentiale Flugrichtung der Frässpäne ist dann die vertikale Richtung. Auf die grundlegende Funktion der Späneauffanghaube 6 hat diese um 90° gedrehte Orientierung der Drehachse des Fräswerkzeugs 50 keinerlei Einfluss.