Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgraten von Metallteilen mittels eines Hochdruck-Flüssigkeitsstrahles mit einem Druck > 400 bar, der aus einer Hochdruck-Düse austritt und auf das zu behandelnde Werkstück gerichtet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens auf einer Metallbearbeitungsmaschine.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 195 33 579 A1 bekannt. Bei diesem Stand der Technik wird der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl mit einem Hochdruck bis 500 bar unter Verwendung einer Ölemulsion gebildet. Derartige Ölemulsionen enthalten maximal 10 bis 15 % Öl in Wasser und Additiven vorzugsweise Emulgatoren, die die feinste Verteilung des Öls in dem Wasser begünstigen, mit dem sich Öl nicht vermischt. Dabei wird die Entgratungswirkung von dem spezifisch schwereren Wasser erreicht und üblicherweise wird bei den auf dem Markt befindlichen Anlagen mit maximal 350 bar gearbeitet. Dieser Hochdruck reicht bei dem vorwiegend aus Wasser bestehenden Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl aus, um eine ausreichende Entgratungs- und Säuberungswirkung zu erreichen. Der Entgratungs- und Säuberungsprozess läßt sich, wie dieser Stand der Technik zeigt, leicht in den Herstellungsprozess des Werkstückes integrieren, wenn dieser in der Maschinenkammer durchgeführt wird und für den Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl die schon für die Kühlung des zu bearbeitenden Werkstückes verwendete Bohr- oder Schneidölemulsion verwendet wird.
Nun werden aber immer mehr Metallbearbeitungsmaschinen eingesetzt, bei denen als Kühl- und Schmiermittel Schneidöle oder Bohröle verwendet werden, bei denen das Öl nicht in Emulsionen fein verteilt ist, sondern mit Additiven als Lösung vorliegt und demzufolge nur noch einen vernachlässigbaren Anteil an Wasser aufweist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Entgratungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass auch Öle als Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl mit ausreichend großer Entgratungs- und Säuberungswirkung ohne Gefahr eingesetzt werden können.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl mit einem Ölanteil > 50 % verwendet wird, und dass die Hochdruck-Düse mit dem zu bearbeitenden Werkstück während der Bearbeitung in einer in einer Maschinenkammer einer Metallbearbeitungsmaschine angeordneten gekapselten Werkstückkammer untergebracht werden.
Die gekapselte Unterbringung von Hochdruck-Düse und zu bearbeitendem Werkstück in einer gekapselten Werkstückkammer bewirkt, dass der beim Entgraten gebildete Ölnebel keine Brand- und Explosionsgefahr mehr darstellt, da das Volumen der Werkstückkammer klein gehalten und von der Maschinenkammer mit der zu öffnenden und zu schließenden Tür eindeutig entkoppelt werden kann und Vorgänge, die dort ablaufen, sich nicht gegenseitig beeinträchtigen können. Der Ölnebel kann nicht in die Maschinenkammer gelangen, aus dieser austreten und zu Verschmutzungen führen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens auf einer spanabhebenden Metallbearbeitungsmaschine, die mindestens eine Maschinenkammer mit einer Hochdruck-Düse aufweist, deren Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl auf das in die Maschinenkammer eingebrachte, zu behandelnde Werkstück gerichtet ist, und die eine Hochdruck-Erzeugungseinrichtung für den Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl mit einem Druck > 400 bar sowie einen Behälter für die Bearbeitungs-Flüssigkeit aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschinenkammer der Metallbearbeitungsmaschine eine gekapselte Werkstückkammer untergebracht ist, in die die Hochdruck-Düse eingebracht und das zu behandelnde Werkstück während der Bearbeitung einbringbar ist.
Für die Werkstücke ist für die Entgratung und Säuberung kein zusätzlicher Handhabungsaufwand mehr erforderlich. Die Fertigungszeit der Teile lässt sich dadurch erheblich verkürzen. Die gelösten Grate werden in der Metallbearbeitungsmaschine auf gleiche Weise abtransportiert, wie die Späne bei der spanabhebenden Bearbeitung. Dazu ist lediglich vorzusehen, dass die Werkstückkammer mit einem Ablaufausgang versehen ist, der mit der Ölablaufeinrichtung der Metallbearbeitungsmaschine in Verbindung steht oder gebracht werden kann.
Ist eine Zufuhr von Schutzgasen in die gekapselte Werkstückkammer vorgesehen, dann ist nach einer Ausgestaltung die Werkstückkammer mit einem Anschluß für eine von der Gasversorgung kommende Leitung versehen.
Das Öl aus dem Öltank der Metallbearbeitungsmaschine ist direkt oder über einen Ölzwischenbehälter der Hochdruck-Erzeugungseinrichtung zugeführt.
Bei größeren Werkstücken kann zudem vorgesehen sein, daß in der Werkstückkammer mehrere, von der Hochdruck-Erzeugungseinrichtung gespeiste Hochdruck-Düsen angeordnet sind, deren Bearbeitungsrichtung und Abstand zum Werkstück einstellbar sind. Dabei können mehrere Hochdruck-Düsen auf ein einziges Werkstück gerichtet sein oder es kann jedem Werkstück von mehreren Werkstücken jeweils eine oder mehrere Hochdruck-Düsen zugeordnet sein.
Die Ausgestaltung kann weiterhin so ausgeführt sein, daß die Hochdruck-Erzeugungseinrichtung als von der Metallbearbeitungsmaschine getrennte Baueinheit ausgebildet ist.
Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen als Blockschaltbilder dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Das Medium mit einem Ölanteil von > 50% ist in einem Ölbehälter ÖV enthalten, aus dem es einer Hochdruck-Erzeugungseinrichtung HD-Q zuführbar ist, wie Fig. 1 zeigt. Das Medium wird in der Hochdruck-Erzeugungseinrichtung HD-Q auf einen Hochdruck > 400 bar gebracht, wobei in bekannter Weise Pumpen, pneumatische Regeleinrichtungen und dgl. verwendet werden. Das Medium wird dann einer Hochdruck-Düse HD-D zugeführt, die in einer gekapselten Werkstückkammer WK angeordnet und auf die zu entgratende Stelle des in die Werkstückkammer WK eingebrachten Werkstückes WS gerichtet ist. Der aus der Hochdruck-Düse HD-D austretende Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl HD-FS ist sehr energiereich und bricht die Grate am Werkstück ab oder trägt sie ab. Das sich in der Werkstückkammer WK ansammelnde Medium fließt über einen Ablauf AL wieder zum Ölbehälter ÖV zurück.
Damit sich der Ölnebel in der Werkstückkammer WK nicht entzünden oder explodieren kann, wird zusätzlich Kohlenstoffdioxyd CO2 oder Stickstoff N in die Werkstückkammer WK eingeleitet und dies zumindest während des Entgratungsvorganges. Die Werkstückkammer WK hat dabei einen Anschluß AS für eine von einer entsprechenden Gasversorgung GV kommende Leitung. Ist diese zusätzliche Sicherheitsmaßnahme nicht erforderlich, dann kann der Anschluß AS auch verschlossen werden.
Fig. 2 zeigt nun, wie das neue Entgratungsverfahren in den Fertigungsablauf des Werkstückes auf einer handelsüblichen Metallbearbeitungsmaschine (Dreh- und Rundtastmaschinen mit Ölkühlung und/oder Ölschmierung) integriert werden kann. Das Öl der Metallbearbeitungsmaschine MBM wird auch als Medium zum Entgraten verwendet. Es wird aus dem Öltank ÖT der Metallbearbeitungsmaschine MBM entnommen und direkt oder über einen Ölbehälter ÖV der Hochdruck-Erzeugungseinrichtung HD-Q zugeführt und auf einen Hochdruck > 400 bar gebracht. Die Metallbearbeitungsmaschine MBM weist mehrere Bearbeitungsstationen auf, in die das Werkstück nacheinander gebracht wird. Dabei sind jeder Bearbeitungsstation spezielle Werkzeuge für die darin vorzunehmend Bearbeitungsgänge zugeordnet. In bekannter Weise kann für die Bearbeitungsgänge Öl aus dem Öltank ÖT zur Kühlung und/oder Schmierung des Werkstückes WS und/oder der Werkzeuge verwendet werden. Das Öl wird mit den Spänen abtransportiert, von den Spänen befreit und wieder dem Öltank ÖT zugeführt. In der letzten Bearbeitungsstation im Zyklus des Herstellungsablaufes wird die Entgratung durchgeführt. Diese Bearbeitungsstation weist eine gekapselte Werkstückkammer WK auf, in die das in einer Werkstückaufnahme WA gehaltene und fertig bearbeitete Werkstück WS eingeführt wird. In der Werkstückkammer WK ist die Hochdruck-Düse HD-D angeordnet und auf die zu entgratende Stelle des Werkstückes WS ausgerichtet. Dabei kann die Ausrichtung und der Abstand der Hochdruck-Düse HD-D zum Werkstück verändert und eingestellt werden. Selbstverständlich können in der Werkstückkammer WK auch mehrere Hochdruck-Düsen HD-D angeordnet und auf ein und dasselbe Werkstück WS oder auf mehrere Werkstücke ausgerichtet sein.
Der Auslauf AL der Werkstückkammer WK führt zu einem angedeuteten, maschinenseitigen Sammelauslauf ALm und darüber schließlich zum Öltank ÖT zurück. Die Werkstückkammer WK kann über den Anschluß AS mit einer Gasversorgung GV für Kohlenstoffdioxyd CO2 oder Stickstoff N verbunden sein.
Diese Integration der Entgratung in den üblichen Herstellungsablauf des Teiles hat weitreichende Vorteile, da dadurch nicht nur der Arbeitsablauf vereinfacht und die'Herstellkosten reduziert werden können, es wird auch keine weitere Umweltbelastung vorgenommen, da die gebrochenen Grate wie die Späne der Bearbeitungsgänge in der Metallbearbeitungsmaschine abtransportiert und entsorgt werden können.