Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bearbeitungsanlage zum spanenden Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Werkzeug in einem Zerspan-Bearbeitungsprozess gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Bearbeitungsanlage gemäß Anspruch 14.The invention relates to a method for operating a machining system for machining a workpiece with a tool in a machining process according to the preamble of claim 1 and a machining system according to claim 14.
In vielen Zerspan-Bearbeitungsprozessen ist es vorteilhaft, an der Bearbeitungsstelle zwischen Werkzeug und Werkstück eine Kühlung und/oder Schmierung vorzusehen. Durch eine solche Kühlung und/oder Schmierung kann die Prozesssicherheit zumeist erheblich gesteigert werden. Es lässt sich die Bearbeitungsqualität sowie die Standzeit des Werkzeugs steigern und der Temperatureintrag ins Werkstück reduzieren.In many Zerspan machining processes, it is advantageous to provide cooling and / or lubrication at the machining point between the tool and the workpiece. By such cooling and / or lubrication process reliability can usually be increased considerably. It is possible to increase the machining quality as well as the service life of the tool and to reduce the temperature input into the workpiece.
Gleichzeitig sollen die Kosten für das jeweilige Kühl- und/oder Schmiermittel jedoch niedrig gehalten sowie ein unnötiges Freisetzen von Kühl- und/oder Schmiermittel in die Umgebung vermieden werden. Zudem soll ein Reinigen des Werkstücks von Kühl- und/oder Schmiermittel nach der Bearbeitung möglichst vermieden werden. Mit der Größe des Werkstücks steigt der Aufwand für das Reinigen erheblich an. Um die eingesetzte Kühl- und/oder Schmiermittelmenge im Zerspan-Bearbeitungs-Prozess zu reduzieren, wurden sogenannte Minimalmengenschmiersysteme entwickelt.At the same time, however, the costs for the respective coolant and / or lubricant should be kept low and unnecessary release of coolant and / or lubricant into the environment should be avoided. In addition, a cleaning of the workpiece of coolant and / or lubricant after processing should be avoided as far as possible. With the size of the workpiece, the cost of cleaning increases significantly. In order to reduce the amount of coolant and / or lubricant used in the machining process, so-called minimum quantity lubrication systems have been developed.
Aus der DE 20 2009 017 656 U1 ist beispielsweise ein Minimalmengenschmiersystem für die spanende Bearbeitung bekannt, bei dem das Kühl- und/oder Schmiermittel mit einer Hochdruckdüse in eine Kammer eingesprüht wird, welches mittels eines Druckluftstroms zur Bearbeitungsstelle transportiert wird. Durch das Einspritzen bildet das Kühl- und/oder Schmiermittel hier mit der Luft des Druckluftstroms ein Aerosol. Bei diesem internen Minimalmengenschmiersystem wird das Aerosol durch das Werkzeug zur Bearbeitungsstelle geführt. Das Minimalmengenschmiersystem kann dabei als Einkanalminimalmengenschmiersystem ausgebildet sein, bei dem das Aerosol außerhalb der Spindel einer Bearbeitungsanlage erzeugt wird und mittels einer Einkanalführung durch die Spindel und das Werkzeug zur Bearbeitungsstelle transportiert wird, oder, es kann als Zweikanalminimalmengenschmiersystem ausgebildet sein, bei dem das Aerosol innerhalb der Spindel erzeugt wird und durch das Werkzeug zur Bearbeitungsstelle transportiert wird. In diesem Fall wird der Spindel mittels separaten Leitungen die Druckluft und das Kühl- und/oder Schmiermittel zugeführt.From the DE 20 2009 017 656 U1 For example, a minimum quantity lubrication system for machining is known in which the coolant and / or lubricant is sprayed with a high-pressure nozzle into a chamber which is transported by means of a compressed air stream to the processing site. By injecting the coolant and / or lubricant here forms an aerosol with the air of the compressed air stream. In this internal minimum quantity lubrication system, the aerosol is guided through the tool to the processing point. The minimal quantity lubrication system can be designed as a single-channel minimum quantity lubrication system in which the aerosol is generated outside the spindle of a processing system and transported by a single-channel guide through the spindle and the tool to the processing site, or it can be designed as a two-channel minimum amount lubrication system, wherein the aerosol within the Spindle is generated and transported by the tool to the processing point. In this case, the spindle is fed by means of separate lines, the compressed air and the coolant and / or lubricant.
Ferner sind externe Minimalmengenschmiersysteme bekannt, welche das Kühl- und/oder Schmiermittel nicht durch die Spindel und das Werkzeug zur Bearbeitungsstelle führen, sondern außerhalb zu derselben.Furthermore, external minimal quantity lubrication systems are known, which do not lead the coolant and / or lubricant through the spindle and the tool to the processing point, but outside to the same.
Das in der DE 20 2009 017 656 U1 beschriebene System weist im Verhältnis zu anderen Minimalmengenschmiersystemen, zumindest wenn es als Zweikanalminimalmengenschmiersystem ausgebildet ist, bereits verbesserte Reaktionszeiten auf und kann verhältnismäßig flexibel auf wechselnde Anforderungen reagieren. Allerdings ist eine Anordnung der Kammer und des Einspritzventils innerhalb der Spindel bauraumbedingt nicht immer möglich. Insofern besteht hinsichtlich Reaktionszeit und Einstellbarkeit, insbesondere für Bohroperationen, weiterer Optimierungsbedarf.That in the DE 20 2009 017 656 U1 described system has in relation to other minimal quantity lubrication systems, at least when it is designed as a two-channel minimum quantity lubrication system, already improved response times and can react relatively flexibly to changing requirements. However, an arrangement of the chamber and the injection valve within the spindle due to space constraints is not always possible. In this respect, with regard to reaction time and adjustability, in particular for drilling operations, further optimization is required.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die Reaktionszeit sowie die Anpassung an sich ändernde Bedingungen und die Menge des einzusetzenden Kühl- und/oder Schmiermittels zu verbessern, insbesondere bei sehr kleinen Spindeln.The present invention is therefore based on the problem to improve the reaction time and the adaptation to changing conditions and the amount of coolant and / or lubricant to be used, especially for very small spindles.
Das vorstehend genannte Problem wird bei einem Verfahren zum Betreiben einer Bearbeitungsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.The above problem is solved in a method for operating a processing plant according to the preamble of claim 1 by the features of the characterizing part of claim 1.
Die Grundidee der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Bearbeitungsanlage zum spanenden Bearbeiten eines Werkstückes mit einem Werkzeug in einem zerspanenden Bearbeitungsprozess bereitzustellen, bei dem ein Minimalmengenschmiersystem zum Kühlen und/oder Schmieren des Zerspan-Berarbeitungsprozesses zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück eingesetzt wird. Das Minimalmengenschmiersystem weist eine Zerstäubereinheit mit einem Einspritzventil zum Einspritzen des Kühl- und/oder Schmiermittels auf, wobei von der Zerstäubereinheit das Schmiermittel zerstäubbar ist und mittels eines Druckluftstroms als Transportstrom von der Zerstäubereinheit durch einen Weiterführungskanal durch das Werkzeug zur Bearbeitungsstelle transportierbar ist. Ferner weist die Bearbeitungsanlage eine Steuerungsanordnung zur Steuerung der Bearbeitungsanlage und des Zerspan-Bearbeitungsprozesses auf. Vorschlagsgemäß ist vorgesehen, dass vor oder während eines Zerspan-Bearbeitungsprozesses der Transportstrom aufgebaut wird und dem aufgebauten Transportstrom das Kühl- und/oder Schmiermittel, mit dem Transportstrom ein Aerosol bildend, beigefügt wird.The basic idea of the invention is to provide a method for operating a machining system for machining a workpiece with a tool in a machining process, in which a minimum amount of lubrication system for cooling and / or lubricating the Zerspan-processing process between the tool and the workpiece is used. The minimum quantity lubrication system has an atomizer unit with an injection valve for injecting the coolant and / or lubricant, wherein the lubricant is atomisable by the atomizer unit and can be transported by means of a compressed air stream as a transport stream from the atomizer unit through a continuation channel through the tool to the processing site. Furthermore, the processing plant has a control arrangement for controlling the processing plant and the cutting machining process. According to the proposal, it is provided that before or during a Zerspan machining process, the transport stream is established and the built-up transport stream, the coolant and / or lubricant, forming an aerosol with the transport stream, is attached.
Dadurch, dass zunächst der Transportstrom aufgebaut wird und danach das Kühl- und/oder Schmiermittel dem Transportstrom zum Bilden des Aerosols beigefügt wird, wird eine kurze Reaktionszeit zum Bringen von Kühl- und/oder Schmiermittel an die Bearbeitungsstelle ermöglicht. Es kann hierdurch sehr flexibel auf sich ändernde Bearbeitungsparameter reagiert werden, insbesondere dann, wenn der Transportstrom und das Einspritzventil unabhängig voneinander durch die Steuerung ansteuerbar sind. Zudem ist es möglich, nur Druckluft in Form des Transportstroms zur Bearbeitungsstelle zu bringen. Diese kann eine spanbrechende Funktion erfüllen und/oder ein Kühlen bewirken, ohne dass ein Kühl- und/oder Schmiermittel eingesetzt werden muss. Dies birgt insbesondere bei der Bearbeitung von Hybridwerkstücken, wie beispielsweise CFK- oder Glare-Bauteilen, welche schichtweise aufgebaut sind, erhebliche Vorteile für den Zerspan-Bearbeitungsprozess.Characterized in that first the transport stream is established and then the coolant and / or lubricant is added to the transport stream to form the aerosol, a short reaction time for bringing coolant and / or lubricant is made possible to the processing site. It can This reacts very flexibly to changing processing parameters, in particular when the transport stream and the injection valve can be controlled independently of one another by the controller. In addition, it is possible to bring only compressed air in the form of transport stream to the processing site. This can fulfill a chip-breaking function and / or cause cooling without the need for a coolant and / or lubricant. This has considerable advantages for the machining process, in particular when machining hybrid workpieces, such as CFRP or glare components, which are constructed in layers.
Hier und vorzugsweise wird das Kühl- und/oder Schmiermittel erst nach dem vollständigen Ausbilden eines konstanten Transportstroms diesem beigefügt, sodass hierdurch das Fördern von Aerosol zur Bearbeitungsstelle besonders präzise und reproduzierbar gesteuert werden kann.Here and preferably, the coolant and / or lubricant is added to this only after the complete formation of a constant transport stream, so that in this way the delivery of aerosol to the processing point can be controlled in a particularly precise and reproducible manner.
In den Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 2 bis 7 ist die Ansteuerung zum Aufbau des Transportstroms bzw. des Einspritzventils zum Erzeugen des Aerosols näher beschrieben. Dies ermöglicht eine präzise Steuerung der Zufuhr von Aerosol zur Bearbeitungsstelle.In the developments of the invention according to claims 2 to 7, the control for the construction of the transport stream and the injection valve for generating the aerosol is described in more detail. This allows for precise control of the delivery of aerosol to the processing site.
In den Ansprüchen 9 bis 11 sind bevorzugte Verfahren des Einbringens des Kühl- und/oder Schmiermittels in den Transportstrom zum Bilden des Aerosols beschrieben.Claims 9 to 11 describe preferred methods of introducing the coolant and / or lubricant into the transport stream to form the aerosol.
Gemäß der Weiterbildung von Anspruch 12 wird beim Beenden des Zerspan-Bearbeitungsprozesses zunächst das Beifügen des Kühl- und/oder Schmiermittels zu dem Transportstrom gestoppt und danach der Transportstrom. Hierdurch kann Kühl- und/oder Schmiermittel noch aus der Spindel und dem Werkzeug ausgeblasen werden, so dass sich weniger hiervon im Weiterführungskanal anlagert.According to the embodiment of claim 12, the addition of the cooling and / or lubricant to the transport stream is stopped at the end of the Zerspan machining process, and then the transport stream. As a result, coolant and / or lubricant can still be blown out of the spindle and the tool, so that less thereof attaches in the continuation channel.
Gemäß Anspruch 13 handelt es sich bei dem Zerspan-Bearbeitungsprozess um einen Bohrprozess, auf den ein weiterer Bohrprozess folgt.According to claim 13, the machining process is a drilling process followed by another drilling process.
Darüber hinaus wird das eingangs beschriebene Problem bei einer Bearbeitungsanlage durch die Merkmale von Anspruch 14 gelöst.In addition, the problem described above in a processing system by the features of claim 14 is achieved.
Es ergeben sich dieselben Vorteile, wie zuvor im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben. Die Bearbeitungsanlage kann sämtliche im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale einzeln oder in Kombination aufweisen.There are the same advantages as described above in connection with the method. The processing system can have all the features described in connection with the method individually or in combination.
Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 15 handelt es sich bei der Bearbeitungsanlage bevorzugt um eine Bohrmaschine.According to the embodiment according to claim 15, the machining system is preferably a drilling machine.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens in einem Ablaufdiagramm,
- 2 ein Werkzeug und ein Werkstück in verschiedenen Relativ-Stellungen,
- 3 ein Ausführungsbeispiel einer vorschlagsgemäßen Bearbeitungsanlage zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens,
- 4 eine schematische Darstellung des Minimalmengenschmiersystems der Bearbeitungsanlage aus 3 mit einer Zerstäubereinheit in dreidimensionaler Darstellung und
- 5 einen Schnitt gemäß V-V durch die Zerstäubereinheit des Minimalmengenschmiersystems aus 4.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment. In the drawing shows - 1 1 is a schematic representation of an embodiment of the method in a flowchart,
- 2 a tool and a workpiece in different relative positions,
- 3 An embodiment of a proposed processing plant for carrying out the proposed method,
- 4 a schematic representation of the minimum quantity lubrication system of the processing plant 3 with a nebulizer unit in three-dimensional representation and
- 5 a section according to VV through the atomizer unit of the minimum quantity lubrication system 4 ,
1 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des vorschlagsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren dient dem Betreiben einer Bearbeitungsanlage 1 zum spanenden Bearbeiten des Werkstücks 2 mit einem Werkzeug 3 in einem Zerspan-Bearbeitungsprozess. 1 schematically shows a flowchart of an embodiment of the proposed method. The method is used to operate a processing plant 1 for machining the workpiece 2 with a tool 3 in a machining process.
Bevorzugt handelt es sich bei der Bearbeitungsanlage 1 um eine Bohr-/Nietmaschine, auf welche weiter unten näher eingegangen werden soll. Mit dieser werden hier und vorzugsweise als Werkstück 2 Flugzeugstrukturbauteile hergestellt. Vorzugsweise weist ein zu bearbeitendes Werkstück 2 mindestens zwei Werkstückteile 2a, 2b auf, welche hier je eine Lage des Werkstücks 2 bilden. Das Werkstück 2 wird hier und vorzugsweise, wie in der 2 gezeigt, zunächst gebohrt, und dann die mindestens zwei Werkstückteile 2a, 2b des Werkstücks 2 miteinander vernietet.Preferably, it is the processing plant 1 to a drilling / riveting machine, which will be discussed in more detail below. With this are here and preferably as a workpiece 2 Aircraft structure components made. Preferably, a workpiece to be machined 2 at least two workpiece parts 2a . 2 B on, which here each one position of the workpiece 2 form. The workpiece 2 is here and preferably, as in the 2 shown, first drilled, and then the at least two workpiece parts 2a . 2 B of the workpiece 2 riveted together.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Bearbeitungsanlage 1 ist in der 3 gezeigt. Die Bearbeitungsanlage 1 weist ein Mininmalmengenschmiersystem 4 zum Kühlen und/oder Schmieren des Zerspan-Bearbeitungsprozesses zwischen dem Werkzeug 3 und dem Werkstück 2 auf.An embodiment of such a processing plant 1 is in the 3 shown. The processing plant 1 has a Mininmalmengenschmiersystem 4 for cooling and / or lubricating the machining process between the tool 3 and the workpiece 2 on.
Das Minimalmengenschmiersystem 3 ist hier und vorzugsweise dazu geeignet und/oder eingerichtet, im Zerspan-Bearbeitungsprozess gleich oder weniger als (insgesamt) 50 ml Kühl- und/oder Schmiermittel in der Stunde zu verbrauchen. Hier und vorzugsweise werden im Zerspan-Bearbeitungsprozess maximal 50 ml, weiter vorzugsweise maximal 40 ml, weiter vorzugsweise maximal 30 ml, Kühl- und/oder Schmiermittel in der Stunde verbraucht.The minimum quantity lubrication system 3 is here and preferably suitable and / or adapted to consume in the machining process equal to or less than (in total) 50 ml of coolant and / or lubricant per hour. Here and preferably, a maximum of 50 ml, more preferably a maximum of 40 ml, more preferably a maximum of 30 ml, of coolant and / or lubricant per hour are consumed in the machining process.
Das Minimalmengenschmiersystem 4 weist eine Zerstäubereinheit 6 mit einem Einspritzventil 7 zum Einspritzen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 auf. Mit der Zerstäubereinheit 6 ist das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 zerstäubbar und mittels eines Druckluftstroms als Transportstrom 8 von der Zerstäubereinheit 6 durch einen Weiterführungskanal 9 durch das Werkzeug 3 zur Bearbeitungsstelle 10 transportierbar. Der Transportstrom 8 und mit ihm ggf. das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 tritt dann hier und vorzugsweise durch mindestens eine Austrittsöffnung 3a des Werkzeugs 3 an der Bearbeitungsstelle 10 aus. Eine solche Zerstäubereinheit 6 ist schematisch in der 3 gezeigt und wird weiter unten anhand der 3 bis 5 näher erläutert.The minimum quantity lubrication system 4 has an atomizer unit 6 with an injection valve 7 for injecting the coolant and / or lubricant 5 on. With the atomizer unit 6 is the coolant and / or lubricant 5 atomizable and by means of a compressed air stream as a transport stream 8th from the atomizer unit 6 through a continuation channel 9 through the tool 3 to the processing point 10 transportable. The transport stream 8th and with him possibly the coolant and / or lubricant 5 then occurs here and preferably through at least one outlet opening 3a of the tool 3 at the processing station 10 out. Such an atomizer unit 6 is schematic in the 3 shown and will be explained below using the 3 to 5 explained in more detail.
Zudem weist die Bearbeitungsanlage 1 eine Steuerungsanordnung 11 zur Steuerung der Bearbeitungsanlage 1 und des Minimalmengenschmiersystems 4 und damit des Zerspan-Bearbeitungsprozesses auf. Hier und vorzugsweise weist die Steuerungsanordnung 11 eine Bearbeitungsanlagensteuerung und ggf. eine Minimalmengenschmiersystemsteuerung auf. Bei der Bearbeitungsanlagensteuerung handelt es sich vorzugsweise um eine SPS-Steuerung. Sie steuert den Zerspan-Bearbeitungsprozess. Die Minimalmengenschmiersystemsteuerung erhält hier und vorzugsweise von der Bearbeitungsanlagensteuerung Kühl- und/oder Schmiermittelparameter. In Abhängigkeit von diesen wird das Minimalmengenschmiersystem 4, insbesondere die Zerstäubereinheit 6 des Minimalmengenschmiersystems 4, gesteuert, insbesondere das Beifügen des Kühl- und/oder Schmiermittel 5 sowie der Transportstrom 8.In addition, the processing plant points 1 a control arrangement 11 for controlling the processing plant 1 and the minimum quantity lubrication system 4 and thus of the machining process. Here and preferably, the control arrangement 11 a processing plant control and possibly a minimum quantity lubrication system control. The processing plant control is preferably a PLC control. It controls the machining process. The minimum quantity lubrication system controller receives cooling and / or lubricant parameters here and preferably from the processing system controller. Depending on these, the minimum quantity lubrication system becomes 4 , in particular the atomizer unit 6 of the minimum quantity lubrication system 4 controlled, in particular the addition of the coolant and / or lubricant 5 as well as the transport stream 8th ,
Wie der 1 entnommen werden kann, ist die Grundidee hinter der Erfindung, dass vor oder während eines Zerspan-Bearbeitungsprozesses der Transportstrom 8 aufgebaut wird und dem aufgebauten Transportstrom 8 das Kühl- und/oder Schmiermittel 5, mit dem Transportstrom 8 ein Aerosol bildend, beigefügt wird.Again 1 can be removed, the basic idea behind the invention that before or during a Zerspan machining process, the transport stream 8th is constructed and the established transport stream 8th the coolant and / or lubricant 5 , with the transport stream 8th forming an aerosol is attached.
Das Aerosol kann dann auf besonders einfache Art und Weise durch den Transportstrom 8 zur Bearbeitungsstelle 10 transportiert werden. Das Aufbauen des Transportstroms 8 vor dem Einspritzen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 ermöglicht eine sehr genaue Steuerung des Zufügens des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 sowie dessen Transport zur Bearbeitungsstelle 10 und damit ein sehr genaues Steuern der Kühlung bzw. Schmierung. Hierdurch können geringe Mengen Kühl- und/oder Schmiermittel 5 zu genau den Zeitpunkten eingesetzt werden, zu denen das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 tatsächlich benötigt wird oder einen Vorteil bietet.The aerosol can then in a particularly simple manner by the transport stream 8th to the processing point 10 be transported. Building the transport stream 8th before injecting the coolant and / or lubricant 5 allows a very precise control of the addition of the coolant and / or lubricant 5 as well as its transport to the processing station 10 and thus a very accurate control of the cooling or lubrication. As a result, small amounts of coolant and / or lubricant 5 be used at exactly those times, to which the coolant and / or lubricant 5 is actually needed or offers an advantage.
Im Ausführungsbeispiel wird das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 erst nach dem Ausbilden eines konstanten Transportstroms 8 beigefügt. Also dann, wenn der Transportstrom 8 sich quasistationär ausgebildet hat. Dies ermöglicht es, die Zeitspanne, nach der das Aerosol nach dem Ansteuern des Einspritzventils 7 zum Einspritzen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 aus der mindestens einen Austrittsöffnung 3a des Werkzeugs 3 austritt, sehr genau zu bestimmen. Besonders bevorzugt wird das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 derart dem Transportstrom 8 beigefügt, dass das Aerosol erst nach dem Eintauchen, insbesondere vollständigen Eintauchen, mindestens einer Austrittsöffnung 3a des Werkzeugs 3 in das Werkstück 2 aus der mindestens einen Austrittsöffnung 3a austritt.In the exemplary embodiment, the coolant and / or lubricant 5 only after the formation of a constant transport stream 8th attached. So then, if the transport stream 8th has formed quasi-stationary. This allows the period of time after which the aerosol after driving the injector 7 for injecting the coolant and / or lubricant 5 from the at least one outlet opening 3a of the tool 3 exit, to determine very precisely. Particularly preferred is the coolant and / or lubricant 5 such the transport stream 8th added that the aerosol only after immersion, in particular complete immersion, at least one outlet opening 3a of the tool 3 into the workpiece 2 from the at least one outlet opening 3a exit.
Unter einem Aerosol wird ein koloides System aus Gas (hier der Druckluft) mit darin verteilten kleinen festen und/oder flüssigen Teilchen (Schwebstoffen, hier dem Kühl- und/oder Schmiermittel 5) verstanden. Hier und vorzugsweise sind es flüssige Teilchen. Die Teilchen weisen vorzugsweise Durchmesser von 10-7 bis 10-3 cm auf. Das Kühl- und/oder Schmiermittel weist im Ausführungsbeispiel und vorzugsweise eine kinematische Viskosität von 9*10-6 m2/s auf.Under an aerosol is a koloides system of gas (here the compressed air) with distributed therein small solid and / or liquid particles (suspended matter, here the coolant and / or lubricant 5 ) Understood. Here and preferably they are liquid particles. The particles preferably have diameters of 10 -7 to 10 -3 cm. The coolant and / or lubricant has in the exemplary embodiment and preferably a kinematic viscosity of 9 * 10 -6 m 2 / s.
Der Zerspan-Bearbeitungsprozess, im Ausführungsbeispiel der 1 ein Bohrprozess, beginnt hier und vorzugsweise mit dem Laden der Zerspannbearbeitungsparameter für den anstehenden Zerspan-Bearbeitungsprozess (A2: Start Zerspan-Bearbeitungsprozess).The Zerspan machining process, in the embodiment of 1 a drilling process, here and preferably begins with the loading of the machining parameters for the upcoming machining process ( A2 : Start machining process).
Die Zerspannbearbeitungsparameter können beispielsweise das zu verwendende Werkzeug 2 und/oder die Zerspan-Geometrie, hier beispielsweise die Geometriedaten des Bohrlochs, und/oder eine Startposition und/oder ein Werkzeugvorschub und/oder eine Spindeldrehzahl und/oder Werkstückparameter, wie beispielsweise Werkstückmaterialaufbau und/oder Werkstückgeometrie und/oder die Werkstückausrichtung, und/oder Kühl- und/oder Schmiermittelparameter sein. Vorzugsweise wird, hier und vorzugsweise durch und/oder mit der Übergabe von mindestens einem Kühl- und/oder Schmiermittelparameter, ein Kühl- und/oder Schmierprozess mittels des Minimalmengenschmiersystems 4 gestartet (B1: Übergabe Kühl- und/oder Schmiermittelparameter). Dieser wird weiter unten genauer beschrieben. Nach dem Laden der Zerspan-Bearbeitungsparameter wird das Werkzeug 3 hier und vorzugsweise zu der Startposition verfahren (A3: Verfahren zur Startposition).For example, the machining parameters may be the tool to be used 2 and / or the Zerspan geometry, here for example the geometric data of the borehole, and / or a start position and / or a tool feed and / or a spindle speed and / or workpiece parameters, such as workpiece material structure and / or workpiece geometry and / or the workpiece orientation, and / or or cooling and / or lubricant parameters. Preferably, here and preferably by and / or with the transfer of at least one coolant and / or lubricant parameter, a cooling and / or lubricating process by means of the minimum quantity lubrication system 4 started ( B1 : Transfer of cooling and / or lubricant parameters). This will be described in more detail below. After loading the Zerspan machining parameters, the tool becomes 3 proceed here and preferably to the start position ( A3 : Procedure to start position).
Unter der Startposition wird hier und vorzugsweise die Position verstanden, von der aus das Werkzeug zum Zerspanen in einem Bearbeitungsmodus angefahren wird, vgl. 2a). Die Startposition wird in der Regel in einem Eilgang, vorzugsweise mit einer sich an diesen anschließenden Feinpositionierung, angefahren. Während des Verfahrens im Eilgang und während der sich anschließenden Feinpositionierung befindet sich die Bearbeitungsanlage 1 in einem Positioniermodus.The starting position is understood here and preferably as the position from which the tool for cutting is approached in a processing mode, cf. 2a) , The starting position is usually approached in rapid traverse, preferably with a subsequent fine positioning. During the process in rapid traverse and during the subsequent fine positioning is the processing plant 1 in a positioning mode.
Im Ausführungsbeispiel der 1 werden nun die Bearbeitungsparameter für den Zerspan-Bearbeitungsprozess, insbesondere die nächste Lage des Werkstücks 2, aktiviert. Hier und vorzugsweise wird die Spindel 12 auf die Bearbeitungsdrehzahl beschleunigt und ein Vorschubverfahrprofil für das Werkzeug 2 aktiviert (A4: Aktivierung der Zerspan-Bearbeitungsparameter). In the embodiment of 1 Now the machining parameters for the machining process, in particular the next position of the workpiece 2 , activated. Here and preferably, the spindle 12 accelerated to the machining speed and a feed traverse profile for the tool 2 activated ( A4 : Activation of the machining parameters).
Darauf folgt das Zerspannen im Zerspan-Bearbeitungsprozess. Hier wird bis zu einem Lagenende des Werkstücks gebohrt (A5: Bohren bis Lagenende). Wird ein Lagenende des Werkstücks 2 erreicht (A6: Lagenende erreicht?) wird abgefragt, ob das Werkstück 2 eine weitere Lage aufweist(A7: weitere Lage). Weist es eine weitere Lage auf, werden für diese Lage die Zerspan-Bearbeitungsparameter aktiviert und insofern wird zur Aktivierung der Zerspan-Bearbeitungsparameter (Schritt A4) zurückgesprungen. Für die weitere Lage können erneut Kühl- und/oder Schmiermittelparameter, insbesondere an das Minimalmengenschmiersystem 4, übergeben werden. Der Kühl- und/oder Schmierprozess wird dann entsprechend angepasst. Weist das Werkstück 2 keine weitere Lage auf, wird der Kühl- und/oder Schmierprozess gemäß einer Stoproutine beendet, vgl. 1, B8 bis B10.This is followed by cutting in the machining process. Here is bored up to a layer end of the workpiece ( A5 : Drilling to the end of the layer). Becomes a ply end of the workpiece 2 reached ( A6 : Position reached?) Is queried whether the workpiece 2 another situation ( A7 : more location). If it has another position, the machining machining parameters are activated for this position and, to that extent, the machining machining parameters (step A4 ) jumped back. Cooling and / or lubricant parameters, in particular to the minimum quantity lubrication system, can again be used for the further position 4 , be handed over. The cooling and / or lubricating process is then adjusted accordingly. Indicates the workpiece 2 no further situation, the cooling and / or lubricating process is terminated according to a stop routine, cf. 1 . B8 to B10 ,
Danach erfolgt hier und vorzugsweise eine Abfrage, ob eine Senkoperation durchzuführen ist (A8: Senkoperation?). Ist dies der Fall, folgt eine Senkroutine. Ist dies nicht der Fall, wird das Werkzeug 3 vom Werkstück 2 zurückgezogen, hier der Bohrer aus dem gebohrten Loch herausgezogen (A11: Herausziehen des Werkzeugs). Damit ist das Loch fertiggestellt und der Zerspan-Bearbeitungsprozess abgeschlossen (A12: Ende Zerspan-Bearbeitu ngsprozess).Thereafter, here and preferably a query is made as to whether a lowering operation is to be carried out ( A8 : Lowering operation?). If this is the case, a sinking routine follows. If not, the tool becomes 3 from the workpiece 2 pulled back, here the drill pulled out of the drilled hole ( A11 : Pulling out the tool). This completes the hole and completes the machining process ( A12 : End machining process).
Soll noch eine Senkoperation durchgeführt werden, wird ein Fast-Travel (also ein weiterer Vorschub mit erhöhter Vorschubgeschwindigkeit) zu einem Senkereintritt durchgeführt und die Senkoperation gestartet. Das Senken erfolgt mit einem Senkabschnitt des Werkzeugs. Hier und vorzugsweise löst der Fast-Travel zu dem Senkereintritt einen Senk-Kühl- und/oder -Schmierprozess aus (A9: Fast-Travel zu Senkereintritt). Das Kühlen und/oder Schmieren der Senkoperation erfolgt hier und vorzugsweise mittels einer externen Minimalmengenschmierung. Hier und vorzugsweise weist das Minimalmengenschmiersystem 4 eine externe Zerstäubereinheit 37 auf, welche außerhalb der Spindel 12 angeordnet ist und deren externer Weiterführungskanal 9 an der Spindel 12 vorbei zur Bearbeitungsstelle 10 führt. Vorzugsweise weist die externe Zerstäubereinheit 37 dieselben Merkmale wie die interne Zerstäubereinheit 6 auf. Vorzugsweise sind sie bauglich.If a lowering operation is to be carried out, a fast travel (ie a further advance with an increased feed rate) is carried out to a sinking entry and the lowering operation is started. The sinking takes place with a countersinking section of the tool. Here and preferably, the fast-travel triggers a lowering-cooling and / or -schmierier process to the sink entry ( A9 : Fast-travel to sink entry). The cooling and / or lubricating the lowering operation takes place here and preferably by means of an external minimum quantity lubrication. Here and preferably, the minimum quantity lubrication system 4 an external atomizer unit 37 on which outside the spindle 12 is arranged and their external continuation channel 9 at the spindle 12 over to the processing station 10 leads. Preferably, the external atomizer unit 37 the same features as the internal atomizer unit 6 on. Preferably, they are suitable.
Es können ebenfalls Kühl- und/oder Schmiermittelparameter für die externe Minimalmengenschmierung übergeben werden (C: externe Minimalmengenschmierung). Ist die Senkoperation ausgeführt, wird das Werkzeug 3 wie bereits beschrieben aus dem gebohrten Loch herausgezogen (A11: Herausziehen des Werkzeugs) und der Zerspan-Bearbeitungsprozess abgeschlossen (A12: Ende Zerspan-Bearbeitungsprozess).Coolant and / or lubricant parameters for external minimum quantity lubrication can also be transferred (C: external minimum quantity lubrication). When the countersink operation is executed, the tool becomes 3 pulled out of the drilled hole as already described ( A11 : Pulling out the tool) and the machining process finished ( A12 : End machining process).
Der Kühl- und/oder Schmierprozess läuft hier während des Zerspan-Bearbeitungsprozesses folgendermaßen ab.The cooling and / or lubrication process runs as follows during the machining process.
Hier wird vorzugsweise durch Übergabe von mindestens einem Kühl- und/oder Schmiermittelparameter der Kühl- und/oder Schmierprozess innerhalb der Steuerungsanordnung 11 gestartet (B1: Übergabe Kühl- und/oder Schmiermittelparameter).Here is preferably by transfer of at least one coolant and / or lubricant parameters of the cooling and / or lubricating process within the control arrangement 11 started ( B1 : Transfer of cooling and / or lubricant parameters).
Hierdurch wird eine, insbesondere interne, Schmiermittelversorgung aktiviert. Unter einer internen Schmiermittelversorgung ist hier und vorzugsweise ein Minimalmengenschmiersystem 4 zu verstehen, welches die Bearbeitungsstelle 10 durch das Werkzeug 3 mit Kühl- und/oder Schmiermittel 5 versorgt (B2: Aktivieren der internen Minimalmengenschmierung).As a result, a, in particular internal, lubricant supply is activated. Under an internal lubricant supply is here and preferably a minimum quantity lubrication system 4 to understand which the editing point 10 through the tool 3 with coolant and / or lubricant 5 provided ( B2 : Activate the internal minimum quantity lubrication).
Vorzugsweise werden nun Einstellungen für den Transportstrom 8 und/oder einen ersten Druckluftstrom 13 und/oder einen zweiten Druckluftstrom 14 vorgenommen, vgl. 1, B3. Diese basieren hier und vorzugsweise auf den übergebenen Kühl- und/oder Schmiermittelparametern.Preferably, now settings for the transport stream 8th and / or a first compressed air flow 13 and / or a second compressed air stream 14 made, cf. 1 . B3 , These are based here and preferably on the given cooling and / or lubricant parameters.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Steuerungsanordnung 11 zu einem Transportluft-Ansteuerzeitpunkt den Aufbau des Transportstroms 8, insbesondere durch Ansteuerung einer Druckluftventilanordnung 15, basierend auf einem vordefinierten Ereignis, dem Transportluft-Ereignis, des Zerspan-Bearbeitungsprozesses oder zu einem prognostizierten vordefinierten zukünftigen Ereignis, dem prognostizierten Transportluft-Ereignis, des Zerspan-Bearbeitungsprozesses vornimmt. Hierdurch lässt sich die Steuerung bzw. der Aufbau des Transportstroms 8 besonders gut und präzise auf die Anforderung im Zerspan-Bearbeitungsprozess hin ansteuern.It has proven to be advantageous if the control arrangement 11 at a transport air control timing, the structure of the transport stream 8th , in particular by controlling a compressed air valve arrangement 15 based on a predefined event, the transport air event, the machining process, or a predicted predefined future event, the predicted transport air event, of the machining process. This allows the control or the structure of the transport stream 8th particularly well and precisely to the requirement in the Zerspan machining process to drive.
Das Transport-Ereignis oder prognostizierte Transport-Ereignis kann eine vorbestimmte zeitliche und/oder geometrische Entfernung des Werkzeugs 3 zum Werkstück 2 und/oder der erste Kontakt des Werkzeugs 3 mit dem Werkstück 2 und/oder das unmittelbar bevorstehende Eintauchen der mindestens einen Austrittsöffnung des Werkzeugs 3 in das Werkstück 2 und/oder das Erreichen einer vorbestimmten Eintauchtiefe der Austrittsöffnung des Werkzeugs 3 in das Werkstück 2 und/oder das vollständige Eintauchen der mindestens einen Austrittöffnung 3a des Werkzeugs 3 in das Werkstück 2 sein.The transport event or predicted transport event may be a predetermined temporal and / or geometric removal of the tool 3 to the workpiece 2 and / or the first contact of the tool 3 with the workpiece 2 and / or the imminent immersion of the at least one outlet opening of the tool 3 into the workpiece 2 and / or the achievement of a predetermined immersion depth of the outlet opening of the tool 3 into the workpiece 2 and / or the complete immersion of the at least one outlet opening 3a of the tool 3 into the workpiece 2 be.
Im Ausführungsbeispiel der 1 ist das Transportluft-Ereignis das Erreichen einer vorbestimmten zeitlichen Entfernung des Werkzeugs 3 zum Werkstück 2 (B4: Erreichen der vorbestimmten Entfernung des Werkzeugs). Dies entspricht der Relativ-Stellung von Werkzeug 3 und Werkstück 2 in 2b). Hier ist das Erreichen eine zeitlichen Entfernung des Werkzeugs 3, hier der Bohrerspitze, zum Werkstück 2 von 50ms als Transportluft-Ereignis vorgesehen. Diese zeitliche Entfernung ist aufgrund des bekannten Vorschubs leicht bestimmbar. Beim Eintritt dieses Ereignisses wird der Transportstrom 8 aufgebaut (B5: Aufbau des Transportstroms). Der Aufbau des Transportstroms 8 dauert zwischen 15 und 40 ms, vorzugsweise zwischen 20 und 30 ms, hier 25 ms.In the embodiment of 1 the transport air event is the achievement of a predetermined time distance of the tool 3 to the workpiece 2 ( B4 : Reaching the predetermined distance of the tool). This corresponds to the relative position of the tool 3 and workpiece 2 in 2 B) , Here is reaching a temporal removal of the tool 3 , here the drill bit, to the workpiece 2 of 50ms intended as a transport air event. This temporal distance is easily determinable due to the known feed. When this event occurs, the transport stream 8th built up ( B5 : Structure of the transport stream). The structure of the transport stream 8th lasts between 15 and 40 ms, preferably between 20 and 30 ms, here 25 ms.
Zusätzlich oder alternativ ist hier und vorzugsweise vorgesehen, dass die Steuerungsanordnung 11 zu einem Einspritz-Ansteuerzeitpunkt die Ansteuerung des Einspritzventils 7 zum Beifügen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 zum Transportstrom 8 basierend auf einem vordefinierten Ereignis, dem Einspritz-Ereignis, des Zerspan-Bearbeitungsprozesses oder zu einem prognostizierten vordefinierten zukünftigen Ereignis, dem prognostizierten Einspritz-Ereignis, des Zerspan-Bearbeitungsprozesses vornimmt. Auf dieser Basis kann, besonders genau auf den Zerspan-Bearbeitungsprozess und die Stellung des Werkzeugs 3 abgestimmt, das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 zur Bearbeitungsstelle 10 transportiert werden. Der Transportluft-Ansteuerzeitpunkt liegt hier vor dem Einspritz-Ansteuerzeitpunkt. Vorzugsweise liegt der Transportluft-Ansteuerzeitpunkt mindestens zwischen 10 und 500 ms, weiter vorzugsweise zwischen 12 und 200 ms, weiter vorzugsweise zwischen 15 und 100 ms, weiter vorzugsweise zwischen 18 und 50 ms, hier 25 ms, vor dem Einspritz-Ansteuerzeitpunkt.Additionally or alternatively, it is here and preferably provided that the control arrangement 11 at an injection control timing, the control of the injection valve 7 for adding the coolant and / or lubricant 5 to the transport stream 8th based on a predefined event, the injection event, the machining process or a predicted predefined future event, the predicted injection event, of the machining process. On this basis can, especially on the Zerspan machining process and the position of the tool 3 matched, the coolant and / or lubricant 5 to the processing point 10 be transported. The transport air-driving time is here before the injection drive timing. Preferably, the transport air control time is at least between 10 and 500 ms, more preferably between 12 and 200 ms, more preferably between 15 and 100 ms, more preferably between 18 and 50 ms, here 25 ms, before the injection drive time.
Das Einspritz-Ereignis oder das prognostizierte Einspritz-Ereignis kann eine vorbestimmte zeitliche und/oder geometrische Entfernung des Werkzeugs 3 zum Werkstück 2 und/oder der erste Kontakt des Werkzeugs 3 mit dem Werkstück 2 und/oder das unmittelbar bevorstehende Eintauchen der mindestens einen Austrittsöffnung 3a des Werkzeugs 3 in das Werkstück 2 und/oder das Erreichen einer vorbestimmten Eintauchtiefe der Austrittsöffnung 3a des Werkzeugs 23in das Werkstück 2 und/oder das vollständige Eintauchen der mindestens einen Austrittsöffnung 3a des Werkzeugs 3 in das Werkstück 2 sein.The injection event or the predicted injection event may be a predetermined temporal and / or geometric removal of the tool 3 to the workpiece 2 and / or the first contact of the tool 3 with the workpiece 2 and / or the imminent immersion of the at least one outlet opening 3a of the tool 3 into the workpiece 2 and / or the achievement of a predetermined immersion depth of the outlet opening 3a of the tool 23 into the workpiece 2 and / or the complete immersion of the at least one outlet opening 3a of the tool 3 into the workpiece 2 be.
Hier und vorzugsweise ist das Einspritz-Ereignis der erste Kontakt des Werkzeugs 3, hier des Bohrers, mit dem Werkstück 2, also das Auftreffen der Bohrerspitze auf das Werkstück 2 (B6: Kontakt des Werkzeugs mit Werkstück). Dies ist in der 2c) gezeigt. Die Ansteuerung des Einspritzventils 7 zum Einspritzen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 erfolgt zu diesem Zeitpunkt und das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 wird eingespritzt (B7: Einspritzen des Kühl- /und/oder Schmiermittels). Die Zeit zwischen der Ansteuerung des Einspritzventils 7 und dem Austritt des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 beträgt vorzugsweise maximal 15 ms, hier 10 ms.Here and preferably, the injection event is the first contact of the tool 3 , here the drill, with the workpiece 2 That is, the impact of the drill bit on the workpiece 2 ( B6 : Contact of the tool with workpiece). This is in the 2c ). The control of the injection valve 7 for injecting the coolant and / or lubricant 5 takes place at this time and the coolant and / or lubricant 5 is injected ( B7 : Injection of coolant and / or lubricant). The time between activation of the injection valve 7 and the exit of the coolant and / or lubricant 5 is preferably a maximum of 15 ms, here 10 ms.
Die Ereignisse (Transportluft-Ereignis, prognostiziertes Transportluft-Ereignis, Einspritz-Ereignis, prognostiziertes Einspritz-Ereignis) dienen hier sozusagen als Trigger bzw. prognostizierte Trigger für den Aufbau des Transportstroms bzw. das Ansteuern des Einspritzventils 7 zum Beginnen des Einspritzens des Kühl- und/oder Schmiermittels 5.The events (transport air event, predicted transport air event, injection event, forecast injection event) serve as a kind of trigger or predicted trigger for the construction of the transport stream or the triggering of the injection valve 7 for starting the injection of the coolant and / or lubricant 5 ,
Hier und vorzugsweise sind, wie sich aus der vorstehenden Erläuterung ergibt, das Einspritz-Ereignis bzw. das prognostizierte Einspritz-Ereignis und das Transportluft-Ereignis bzw. das prognostizierte Transportluft-Ereignis unterschiedlich definiert. Beide können jedoch auch gleich definiert sein, wobei dann ein, insbesondere vordefinierter, zeitlicher Versatz zwischen Transportluft-Ansteuerzeitpunkt und Einspritz-Ansteuerzeitpunkt vorgesehen ist.Here and preferably, as is evident from the above explanation, the injection event or the predicted injection event and the transport air event or the predicted transport air event are defined differently. However, both can also be defined the same, in which case a, in particular predefined, time offset between transport air control time and injection control time is provided.
Bevorzugt wird das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 derart dem Transportstrom 8 beigefügt, dass das Aerosol erst nach dem Eintauchen, insbesondere vollständigen Eintauchen, mindestens einer Austrittsöffnung 3a des Werkzeugs 3 in das Werkstück 2 aus der mindestens einen Austrittsöffnung austritt. Im Ausführungsbeispiel erfolgt das Beifügen derart, dass das Aerosol erst nach dem vollständigen Eintauchen aller Austrittsöffnungen 3a des Werkzeugs 3 aus den Austrittsöffnungen 3a austritt. Eine entsprechende Relativ-Stellung ist in der 2d) gezeigt.The coolant and / or lubricant is preferred 5 such the transport stream 8th added that the aerosol only after immersion, in particular complete immersion, at least one outlet opening 3a of the tool 3 into the workpiece 2 emerges from the at least one outlet opening. In the exemplary embodiment, the addition is carried out such that the aerosol only after the complete immersion of all outlet openings 3a of the tool 3 from the outlet openings 3a exit. A corresponding relative position is in the 2d ).
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Ansteuerereignis spezifischer auf das Werkstück 2 bzw. eine Relativ-Stellung zwischen Werkstück 2 und Werkzeug 3 abgestimmt ist.However, it can also be provided that the drive event is more specific to the workpiece 2 or a relative position between the workpiece 2 and tool 3 is tuned.
Es kann im Rahmen des Verfahrens eine Latenzzeit zwischen dem Ansteuern des Einspritzventils 7 und dem Austritt des Aerosols aus einer Austrittsöffnung 3b des Werkzeugs 3 bestimmt werden. Beispielsweise kann diese gemessen und vorzugsweise in der Steuerungsanordnung 11 abgespeichert werden. Eine solche kann aber beispielsweise auch von der Steuerungsanordnung 11 bestimmt, insbesondere berechnet werden.In the context of the method, it may be a latency period between the activation of the injection valve 7 and the exit of the aerosol from an exit port 3b of the tool 3 be determined. For example, this can be measured and preferably in the control arrangement 11 be stored. But such can also, for example, by the control system 11 determined, in particular, to be calculated.
Insbesondere können für verschiedene Werkzeuge 3 verschiedene Latenzzeiten bestimmt werden. Vorzugsweise bestimmt die Steuerungsanordnung 11 die Latenzzeit basierend auf einem bearbeitungsanlagen-spezifischen Wert und einem werkzeugspezifischen Wert und gegebenenfalls einem kühl- und/oder schmiermittelspezifischen Wert.In particular, for different tools 3 different latencies are determined. Preferably, the control arrangement determines 11 the latency based on a processing plant-specific value and a tool-specific value and optionally a cooling and / or lubricant-specific value.
Bevorzugt beträgt die Latenzzeit kleiner gleich 50 ms, vorzugsweise kleiner gleich 40 ms, weiter vorzugsweise kleiner gleich 30 ms.Preferably, the latency is less than or equal to 50 ms, preferably less than or equal to 40 ms, more preferably less than or equal to 30 ms.
Zum Beifügen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 wird der Austritt desselben aus dem Einspritzventil 7 gesteuert. Mit oder nach dem Austritt des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 aus dem Einspritzventil 7 wird das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 zerstäubt. Dies erfolgt hier und vorzugsweise mittels einer Düse 16. Diese ist vorzugsweise stromabwärts, insbesondere separat, von dem Einspritzventil 7 in der Zerstäubereinheit 6 angeordnet. Das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 kann zuvor bereits durch das Einspritzventil 7 beim Austritt aus demselben teilzerstäubt werden.For adding the coolant and / or lubricant 5 the exit of the same from the injection valve 7 controlled. With or after the exit of the coolant and / or lubricant 5 from the injection valve 7 becomes the coolant and / or lubricant 5 atomized. This is done here and preferably by means of a nozzle 16 , This is preferably downstream, in particular separately, from the injection valve 7 in the atomizer unit 6 arranged. The coolant and / or lubricant 5 may already be through the injector 7 Partially atomized at the exit from the same.
Wie in der 2 gezeigt und weiter unten näher erläutert, wird das Aerosol durch Einspritzen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 in einen ersten Druckluftstrom 13, insbesondere mittels eines Einspritzventils 7 und vorzugsweise durch das Zerstäuben des Druckluftgemisches des eingespritzten Kühl- und/oder Schmiermittels 5 und ersten Druckluftstroms 13, insbesondere durch die Düse 16, erzeugt. Der erste Druckluftstrom 13 und der zweite Druckluftstrom 14 bilden dann hier und vorzugsweise, gegebenenfalls mit dem eingespritzten und/oder zerstäubten Kühl- und/oder Schmiermittel 5, den Transportstrom 8.Like in the 2 shown and explained in more detail below, the aerosol by injecting the coolant and / or lubricant 5 in a first compressed air stream 13 , in particular by means of an injection valve 7 and preferably by atomizing the compressed air mixture of the injected coolant and / or lubricant 5 and first compressed air flow 13 , in particular through the nozzle 16 , generated. The first compressed air stream 13 and the second compressed air stream 14 then form here and preferably, optionally with the injected and / or atomized coolant and / or lubricant 5 , the transport stream 8th ,
Das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 wird, insbesondere mittels des Einspritzventils 7 und gegebenenfalls der Düse 16, pulsartig zur Bildung des Aerosols dem aufgebauten Transportstrom 8 zugefügt. Während des pulsartigen Zufügens des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 ist die Öffnungsdauer des Einspritzventils 7 hier und vorzugsweise kürzer als die Dauer zwischen zwei Öffnungen des Einspritzventils 7. Zum Einspritzen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 wird das Einspritzventil vorzugsweise mit einer Ansteuerfrequenz von 5 bis 100 Hz, vorzugsweise 10 bis 50 Hz, hier 35 Hz, angesteuert. Die Öffnungsdauer des Einspritzventils 7 beträgt vorzugsweise weniger als 10 ms, weiter vorzugsweise weniger als 2 ms, weiter vorzugsweise weniger als 1 ms, weiter vorzugsweise weniger als 0,5 ms, weiter vorzugsweise weniger als 0,4 ms, im Ausführungsbeispiel 0,37 ms.The coolant and / or lubricant 5 is, in particular by means of the injection valve 7 and optionally the nozzle 16 , pulsed to form the aerosol the established transport stream 8th added. During the pulse-like addition of the coolant and / or lubricant 5 is the opening duration of the injector 7 here and preferably shorter than the duration between two openings of the injection valve 7 , For injecting the coolant and / or lubricant 5 the injection valve is preferably with a drive frequency of 5 to 100 Hz, preferably 10 to 50 Hz, here 35 Hz, driven. The opening duration of the injector 7 is preferably less than 10 ms, more preferably less than 2 ms, more preferably less than 1 ms, more preferably less than 0.5 ms, more preferably less than 0.4 ms, in the exemplary embodiment 0.37 ms.
Vorzugsweise kann, insbesondere ein Bediener, das Minimalmengenschmiersystem 4 für ein Werkstück 2, insbesondere für jede Lage des Werkstücks 2, im Zerspan-Bearbeitungsprozess einstellen und/oder parametrisieren. Hierdurch kann für verschiedene Lagen, insbesondere jede Lage, des Werkstücks 2 die Kühl- und/oder Schmierung angepasst werden. Das Einstellen und/oder Parametrisieren erfolgt hier und vorzugsweise vor dem Beginn des Zerspan-Bearbeitungsprozesses.Preferably, in particular an operator, the minimum quantity lubrication system 4 for a workpiece 2 , in particular for each position of the workpiece 2 , adjust in the machining process and / or parametrize. This makes it possible for different layers, in particular each layer of the workpiece 2 the cooling and / or lubrication can be adjusted. The setting and / or parameterization takes place here and preferably before the beginning of the machining process.
Eine Lage eines Werkstücks 2 kann durch ein Werkstückteil 2a, 2b gebildet werden. In diesem Fall kann für jedes Werkstückteil 2a, 2b das Minimalmengenschmiersystem 4 eingestellt und/oder parametrisiert werden.A layer of a workpiece 2 can through a workpiece part 2a . 2 B be formed. In this case, for each workpiece part 2a . 2 B the minimum quantity lubrication system 4 be set and / or parameterized.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Werkstück 2, insbesondere ein Werkstückteil 2a, 2b, aus mehreren Lagen bestehen. Dies kann beispielsweise ein schichtweise aufgebautes Hybridwerkstück sein. Dann kann jede Schicht des Werkstücks 2 bzw. Werkstückteils 2a, 2b eine Lage des Werkstücks 2 bilden.Additionally or alternatively, a workpiece 2 , in particular a workpiece part 2a . 2 B , consist of several layers. This can be, for example, a hybrid work piece constructed in layers. Then every layer of the workpiece 2 or workpiece part 2a . 2 B a position of the workpiece 2 form.
Vorzugsweise ist der Transportstrom 8, insbesondere der Druck des ersten Druckluftstroms 13 und/oder des zweiten Druckluftstroms 14, und die verwendete Kühl- und/oder Schmiermittelmenge 5, insbesondere durch den Bediener, einstellbar und/oder parametrisierbar. Das Einstellen und/oder Parametrisieren erfolgt hier und vorzugsweise vor dem Beginn des Zerspan-Bearbeitungsprozesses. Hier und vorzugsweise wird zum einen der Druck des zweiten Druckluftstroms 14 vom Bediener parametrisiert und die Steuerungsanordnung 11, insbesondere die Minimalmengenschmiersystemsteuerung, stellt basierend auf der Parametrisierung des zweiten Druckluftstroms 14 den ersten und den zweiten Druckluftstrom 13, 14 ein. Zusätzlich oder alternativ kann der Bediener die Schmiermittelmenge parametrisieren. Hier und vorzugsweise stellt die Steuerungsanordnung 11, insbesondere die Minimalmengenschmiersystemsteuerung, basierend auf der Parametrisierung der Schmiermittelmenge den Druck des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 und/oder die Ansteuerung des Einspritzventils 7 ein. Die Einstellung der Ansteuerung des Einspritzventils 7 erfolgt hier und vorzugsweise durch die Bestimmung der Ansteuerfrequenz und/oder der Öffnungsdauer und/oder einen Transienten, welcher einen Flatterstatus des Ventils beschreibt.Preferably, the transport stream 8th , in particular the pressure of the first compressed air flow 13 and / or the second compressed air flow 14 , and the amount of coolant and / or lubricant used 5 , in particular by the operator, adjustable and / or parameterizable. The setting and / or parameterization takes place here and preferably before the beginning of the machining process. Here and preferably, on the one hand, the pressure of the second compressed air stream 14 parameterized by the operator and the control system 11 , in particular the minimum quantity lubrication system control, sets based on the parameterization of the second compressed air flow 14 the first and the second compressed air stream 13 . 14 one. Additionally or alternatively, the operator may parameterize the amount of lubricant. Here and preferably represents the control arrangement 11 , in particular the minimum quantity lubrication system control, based on the parameterization of the lubricant quantity, the pressure of the coolant and / or lubricant 5 and / or the control of the injection valve 7 one. The setting of the control of the injection valve 7 takes place here and preferably by the determination of the drive frequency and / or the opening duration and / or a transient, which describes a flutter status of the valve.
Bevorzugt wird im Zerspan-Bearbeitungsprozess für eine erste Lage des Werkstücks 2 die Kühlung und/oder Schmierung anders eingestellt, als für eine zweite Lage des Werkstücks 2. Zusätzlich oder alternativ kann das Beifügen von Kühl- und/oder Schmiermittel 5 für einzelne Lagen des Werkstücks 2 abgestellt werden, insbesondere wenn diese Lagen aus Faserverbundwerkstoff, insbesondere einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK), sind.It is preferred in the machining process for a first position of the workpiece 2 the cooling and / or lubrication set differently than for a second layer of the workpiece 2 , Additionally or alternatively, the addition of coolant and / or lubricant 5 for individual layers of the workpiece 2 be turned off, especially if these layers of fiber composite material, in particular a carbon fiber reinforced plastic (CFRP), are.
Vorzugsweise sieht die Steuerungsanordnung unterschiedliche Öffnungsdauern des Einspritzventils 7 in Abhängigkeit von der Viskosität des gerade verwendeten Kühl- und/oder Schmiermittels 5 vor.Preferably, the control arrangement sees different opening durations of the injection valve 7 depending on the viscosity of the currently used coolant and / or lubricant 5 in front.
Wie ferner der 1 entnommen werden kann, wird beim Beenden des Zerspan-Bearbeitungsprozesses zunächst das Beifügen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 zu dem Transportstrom 8 gestoppt und danach der Transportstrom 8 gestoppt. Vorzugsweise erfolgt das Stoppen des Beifügen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 mit dem beginnenden Austritt des Werkzeugs 3 aus dem Werkstück 2 und/oder dem vollständigen Durchstoßen des Werkzeugs 3, hier des Bohrkopfes, durch das Werkstück 2 und/oder dem Erreichen einer vorbestimmten Relativ-Stellung des Werkzeugs 3 zum Werkstück 2. How further the 1 can be removed, is the end of the Zerspan machining process first adding the coolant and / or lubricant 5 to the transport stream 8th stopped and then the transport stream 8th stopped. Preferably, the stopping of the addition of the coolant and / or lubricant takes place 5 with the beginning of the exit of the tool 3 from the workpiece 2 and / or the complete piercing of the tool 3 , here the drill head, through the workpiece 2 and / or the achievement of a predetermined relative position of the tool 3 to the workpiece 2 ,
Das Stoppen des Beifügens von Kühl- und/oder Schmiermittel 5 erfolgt im Ausführungsbeispiel und vorzugsweise mit Erreichen eines Lagenendes, insbesondere des letzten Lagenendes, des Werkstücks 2 (B8: Stoppen des Einspritzens). Diese Relativ-Stellung von Werkzeug 3 und Werkstück 2 ist in der 2e) gezeigt. Vorzugsweise wird nach dem Stoppen des Beifügens des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 zu dem Transportstrom 8 der Transportstrom 8 erst nach einer, insbesondere vorbestimmten, Zeit gestoppt (B9: Warten der vorbestimmten Zeit; B10: Stop des Transportstroms). Auf diese Art und Weise kann das Aerosol, welches sich noch im Weiterführungskanal 9 befindet, noch zu einem Großteil aus diesen heraustransportiert werden. Hier und vorzugsweise beträgt die Zeit vom Stoppen des Beifügens des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 zu dem Transportstrom 8 und dem Stoppen des Transportstroms 8 vorzugsweise zwischen 50 und 500 ms, weiter vorzugsweise zwischen 200 und 300 ms, hier 250 ms.Stopping the addition of coolants and / or lubricants 5 takes place in the embodiment and preferably with reaching a layer end, in particular of the last layer end of the workpiece 2 ( B8 : Stopping the injection). This relative position of tool 3 and workpiece 2 is in the 2e) shown. Preferably, after stopping the addition of the coolant and / or lubricant 5 to the transport stream 8th the transport stream 8th stopped only after one, in particular predetermined, time ( B9 : Waiting the predetermined time; B10 : Stop the transport stream). In this way, the aerosol, which is still in the continuation channel 9 is still to be transported out of these to a large extent. Here and preferably, the time is from stopping the addition of the coolant and / or lubricant 5 to the transport stream 8th and stopping the transport stream 8th preferably between 50 and 500 ms, more preferably between 200 and 300 ms, here 250 ms.
Im Ausführungsbeispiel ist der Zerspan-Bearbeitungsprozess ein Bohrprozess für ein erstes Bohrloch. Nach diesem Bohrprozess kann ein weiterer Bohrprozess für ein zweites Bohrloch, insbesondere an demselben Werkstück 2, durchgeführt werden. Hier und vorzugsweise wird zwischen den beiden Bohrprozessen der Transportstrom 8 aufgehoben und neu gestartet, wobei vor oder während des zweiten Bohrprozesses als weiterer Zerspan-Bearbeitungsprozess der Transportstrom aufgebaut wird und dem zumindest im Einspritzbereich aufgebauten Transportstrom 8 durch das Einspritzventil 7 das Kühl- und/oder Schmiermittel 5, mit dem Transportstrom 8 ein Aerosol bildend, beigefügt wird. Vorzugsweise wird zwischen den beiden Bohrprozessen ein Nietelement von der Bearbeitungsanlage 1 in das erste Bohrloch gesetzt. Durch die Abschaltung kann Energie gespart werden. Zudem wird vermieden, dass im Weiterführungskanal 9 anhaftende Kühl- und/oder Schmiermittelreste während des Nietelementsetzens ausgeblasen werden.In the exemplary embodiment, the machining process is a drilling process for a first borehole. After this drilling process, a further drilling process for a second borehole, in particular on the same workpiece 2 , be performed. Here and preferably between the two Bohrprozessen the transport stream 8th canceled and restarted, wherein before or during the second drilling process as a further Zerspan machining process, the transport stream is established and the at least in the injection area constructed transport stream 8th through the injector 7 the coolant and / or lubricant 5 , with the transport stream 8th forming an aerosol is attached. Preferably, a rivet element of the processing plant is between the two drilling processes 1 set in the first hole. Shutdown can save energy. It also avoids that in the continuation channel 9 adhering coolant and / or lubricant residues are blown out during the rivet element setting.
Die Funktionsweise der Zerstäubereinheit 6 soll anhand der 5 erläutert werden, welche die Zerstäubereinheit 6 im Schnitt gemäß V-V der 4 zeigt.The functioning of the atomizer unit 6 should be based on the 5 to be explained which the atomizer unit 6 on average according to VV of the 4 shows.
Die Zerstäubereinheit 6 dient dem Bereitstellen eines Kühl- und/oder Schmiermittels 5 zum Kühlen und/oder Schmieren eines Zerspan-Bearbeitungsprozesses zwischen einem Werkzeug 3 und einem Werkstück 2 an einer Bearbeitungsstelle 10. Bei dem Werkzeug 3 kann es sich insbesondere um ein spanabhebendes Werkzeug 3, hier und vorzugsweise einen Bohrer, handeln. Das Werkstück 2 ist hier und vorzugsweise ein Strukturbauteil, insbesondere ein Flugzeugstrukturbauteil. Flugzeugstrukturbauteile sind beispielsweise Rumpfsektionen und/oder Flügelsektionen eines Flugzeugs. Das Werkstück 2 kann aus mehreren Werkstückteilen 2a, 2b bestehen. Sie werden hier gemeinsam durchbohrt und anschließend miteinander vernietet.The atomizer unit 6 serves to provide a coolant and / or lubricant 5 for cooling and / or lubricating a machining process between a tool 3 and a workpiece 2 at a processing point 10 , At the tool 3 in particular, it may be a cutting tool 3 , here and preferably a drill, act. The workpiece 2 is here and preferably a structural component, in particular an aircraft structural component. Aircraft structural components are, for example, fuselage sections and / or wing sections of an aircraft. The workpiece 2 can consist of several workpiece parts 2a . 2 B consist. They are pierced together here and then riveted together.
Die Zerstäubereinheit 6 weist vorzugsweise eine Kammeranordnung 17 mit einem Kammeranordnungsinnenraum 18, mindestens einen ersten Zuführkanal 19 zum Zuführen eines ersten Druckluftstroms 13 in und durch den Kammeranordnungsinnenraum 18 zu einem Weiterführungskanal 9 und ein Einspritzventil 7 zum Einspritzen eines Kühl- und/oder Schmiermittels 5 in einen Einspritzbereich 21 in den ersten Druckluftstrom 13 im Kammeranordnungsinnenraum 18 auf.The atomizer unit 6 preferably has a chamber arrangement 17 with a chamber arrangement interior 18 , at least one first feed channel 19 for supplying a first compressed air flow 13 in and through the chamber arrangement interior 18 to a continuation channel 9 and an injection valve 7 for injecting a coolant and / or lubricant 5 in an injection area 21 in the first compressed air stream 13 in the chamber arrangement interior 18 on.
Vorzugsweise weist die Zerstäubereinheit 6 mindestens einen zweiten Zuführkanal 20 zum Zuführen eines zweiten Druckluftstroms 14 in und durch den Kammeranordnungsinnenraum 18 zu dem Weiterführungskanal 9 auf. Dabei ist die Zerstäubereinheit 6 derart ausgestaltet, dass sich der zweite Druckluftstrom 14 mit dem ersten Druckluftstrom 13 und dem ggf. in den ersten Druckluftstrom 13 eingespritzten Kühl- und/oder Schmiermittel 5 stromabwärts des Einspritzbereichs 21 zu einem Transportstrom 8 zum Transport des eingespritzten Kühl- und/oder Schmiermittels 5 vereinigt und dass der Transportstrom 8 durch den Weiterführungskanal 9 zur Bearbeitungsstelle 10 geführt wird.Preferably, the atomizer unit 6 at least one second feed channel 20 for supplying a second compressed air flow 14 in and through the chamber arrangement interior 18 to the continuation channel 9 on. Here is the atomizer unit 6 configured such that the second compressed air stream 14 with the first compressed air stream 13 and possibly in the first compressed air stream 13 injected coolant and / or lubricant 5 downstream of the injection area 21 to a transport stream 8th for transporting the injected coolant and / or lubricant 5 united and that the transport stream 8th through the continuation channel 9 to the processing point 10 to be led.
Durch das Einspritzen des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 in den ersten Druckluftstrom 13 und das spätere stromabwärts Hinzufügen eines zweiten Druckluftstroms 14 ermöglicht eine homogene Verteilung des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 bei niedriger Konzentration im Transportstrom 8. Es ist ein Aerosol aus Druckluft und Kühl- und/oder Schmiermittel 5 herstellbar. Dies ist insbesondere von Vorteil bei kurzen Zerspan-Bearbeitungsprozessen, wie beispielsweise beim Bohren. Insbesondere beim Bohren von Flugzeugstrukturbauteilen und ggf. anschließenden Nieten treten solche kurzen Zerspan-Bearbeitungsprozesse auf.By injecting the coolant and / or lubricant 5 in the first compressed air stream 13 and later adding downstream a second compressed air stream 14 allows a homogeneous distribution of the coolant and / or lubricant 5 at low concentration in the transport stream 8th , It is an aerosol of compressed air and coolant and / or lubricant 5 produced. This is particularly advantageous for short Zerspan machining processes, such as drilling. In particular, when drilling aircraft structural components and possibly subsequent riveting such short Zerspan machining processes occur.
Zudem ermöglicht dieser konstruktive Aufbau der Zerstäubereinheit 6 kurze Reaktionszeiten für das Zu- und Abschalten des Aerosols zum Zerspan-Bearbeitungsprozess. Es bildet sich durch das Einspritzen und/oder Zerstäuben des Kühl- und/oder Schmiermittels 5 mit dem Transportstrom 8 ein Aerosol, welches durch den Weiterführungskanal 9 zur Bearbeitungsstelle 10 strömt und dort den Zerspan-Bearbeitungsprozess kühlt und/oder schmiert. In addition, this design allows the atomizer unit 6 Short reaction times for switching the aerosol on and off for the machining process. It is formed by the injection and / or atomization of the coolant and / or lubricant 5 with the transport stream 8th an aerosol which passes through the continuation channel 9 to the processing point 10 flows and there cools and / or lubricates the Zerspan machining process.
Im Ausführungsbeispiel und bevorzugt weist die Kammeranordnung 17, wie in der vergrößerten Darstellung der 5 gezeigt, vorzugsweise eine Einspritzkammer 22 auf, in deren Innenraum 23 durch das Einspritzventil 7 das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 eingespritzt wird und wobei die Einspritzkammer 22 den Einspritzbereich 21 umfasst. Im Ausführungsbeispiel bildet die Einspritzkammer 22 den Einspritzbereich 21.In the exemplary embodiment and preferred, the chamber arrangement 17 , as in the enlarged view of 5 shown, preferably an injection chamber 22 in, in whose interior 23 through the injector 7 the coolant and / or lubricant 5 is injected and wherein the injection chamber 22 the injection area 21 includes. In the embodiment, the injection chamber forms 22 the injection area 21 ,
Der erste Druckluftstrom 13 strömt im Ausführungsbeispiel durch mehrere, hier vier, erste Teilzuführkanäle 24 in die Zerstäubereinheit 6. Diese werden, hier und vorzugsweise in der Zerstäubereinheit 6, zu einem ersten Gesamtzuführkanal 25 vereint. Die Zuführung des ersten Druckluftstroms 13 zur Einspritzkammer 22 erfolgt hier radial umlaufend um das Einspritzventil 7 bzw. den Auslass des Einspritzventils 7. Vorzugsweise verläuft mindestens eine Richtungskomponente des ersten Druckluftstroms 13 beim Eindringen in die Einspritzkammer 22 in Haupteinspritzrichtung des Kühl- und/oder Schmiermittels 5. Hier verläuft der erste Druckluftstrom 13 unmittelbar vor dem Eindringen in die Einspritzkammer 22 im Wesentlichen parallel zur Haupteinspritzrichtung des Kühl- und oder Schmiermittels 5.The first compressed air stream 13 flows in the embodiment by a plurality, here four, first Teilzuführkanäle 24 in the atomizer unit 6 , These are, here and preferably in the atomizer unit 6 , to a first total feed channel 25 united. The supply of the first compressed air flow 13 to the injection chamber 22 takes place here radially around the injection valve 7 or the outlet of the injection valve 7 , Preferably, at least one direction component of the first compressed air flow runs 13 when entering the injection chamber 22 in the main injection direction of the coolant and / or lubricant 5 , Here runs the first compressed air flow 13 immediately before entering the injection chamber 22 substantially parallel to the main injection direction of the coolant and / or lubricant 5 ,
Bei dem Einspritzventil 7 handelt es sich hier und vorzugsweise um ein Hochdruckeinspritzventil, insbesondere ein Benzindirekteinspritzventil. Dieses ist aus dem Automobilbereich bekannt und zuverlässig erprobt. Das Einspritzventil 7 ist elektrisch ansteuerbar. Es wird hier und vorzugsweise mit einer Spannung von 48V versorgt. Zur Ansteuerung und/oder Spannungsversorgung weist es einen elektrischen Anschluss 26 auf. Dieser ist mit einer Steuerungsanordnung 11 verbindbar. Zum Öffnen und/oder Schließen des Einspritzventils 7 weist dieses hier und vorzugsweise einen Elektromagneten 27 und/oder einen Piezo-Aktuator auf. Mittels diesem wird ein Schließstift 28 zum Öffnen und/oder Schließen des Einpritzventils 7 bewegt.At the injection valve 7 this is preferably a high-pressure injection valve, in particular a gasoline direct injection valve. This is known from the automotive industry and reliably tested. The injection valve 7 is electrically controlled. It is supplied here and preferably with a voltage of 48V. For driving and / or power supply, it has an electrical connection 26 on. This is with a control arrangement 11 connectable. To open and / or close the injector 7 has this here and preferably an electromagnet 27 and / or a piezo actuator. By means of this will be a locking pin 28 for opening and / or closing the injection valve 7 emotional.
Hier und vorzugsweise wird das Einspritzventil 7 pulsartig angesteuert. Dabei ist bevorzugt die Öffnungsdauer des Einspritzventils 7 kürzer als die Dauer zwischen zwei Öffnungen des Einspritzventils 7.Here and preferably, the injection valve 7 activated in a pulsed manner. In this case, the opening duration of the injection valve is preferred 7 shorter than the duration between two openings of the injector 7 ,
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass für verschiedene Kühl- und/oder Schmiermittel 5 unterschiedliche Pulsfrequenzen einstellbar sind. Vorzugsweise wird die Dauer zwischen zwei Öffnungen des Einspritzventils 7, insbesondere in Abhängigkeit von der Viskosität des Kühl- und/oder Schmiermittels 5, verstellt. Die Öffnungsdauer des Einspritzventils 7 während eines Pulses bleibt dabei vorzugsweise konstant. Im Ausführungsbeispiel und vorzugsweise ergibt sich eine Kühl- und/oder Schmiermitteleinspritzmenge im Transportluftstrom von 29 g/h.It can be provided in particular that for various coolants and / or lubricants 5 different pulse frequencies are adjustable. Preferably, the duration between two openings of the injection valve 7 , in particular depending on the viscosity of the coolant and / or lubricant 5 , disguised. The opening duration of the injector 7 during a pulse remains preferably constant. In the exemplary embodiment and preferably results in a cooling and / or lubricant injection amount in the transport air flow of 29 g / h.
Ferner weist die Kammeranordnung 17 eine Zerstäuberkammer 29 auf, in deren Innenraum 30 das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 zerstäubt wird. Dabei bildet der Innenraum 30 der Zerstäuberkammer 29 einen Teil des Kammeranordnungsinnenraums 18. Die Zerstäuberkammer 29 ist stromabwärts der Einspritzkammer 22 angeordnet. Grundsätzlich kann das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 bereits beim Einspritzen desselben in die Einspritzkammer 22 zerstäubt werden. Hier und vorzugsweise wird es jedoch in der Zerstäuberkammer 29 zumindest weiter zerstäubt. Auf diese Weise lässt sich ein homogenes Aerosol für das Kühlen und/oder Schmieren des Zerspan-Bearbeitungsprozesses erzeugen.Furthermore, the chamber arrangement 17 an atomizer chamber 29 in, in whose interior 30 the coolant and / or lubricant 5 is atomized. The interior forms 30 the atomizer chamber 29 a part of the chamber arrangement interior 18 , The atomizer chamber 29 is downstream of the injection chamber 22 arranged. Basically, the coolant and / or lubricant 5 already during the injection of the same into the injection chamber 22 be atomized. Here and preferably, however, it will be in the atomizer chamber 29 at least further atomized. In this way, a homogeneous aerosol for cooling and / or lubricating the Zerspan machining process can be generated.
Um die Qualität des zu erzeugenden Aerosols weiter zu verbessern, können die Einspritzkammer 22 und die Zerstäuberkammer 29 durch die Düse 16, insbesondere zum Zerstäuben des ersten Druckluftstroms 13 mit dem ggf. eingespritzten Kühl- und/oder Schmiermittel 5, voneinander getrennt sein. Hier und vorzugsweise strömt der erste Druckluftstrom 13, ggf. mit dem eingespritzten Kühl- und/oder Schmiermittel 5, durch die Düse 16 von der Einspritzkammer 22 in die Zerstäuberkammer 29. Das eingespritzte Kühl- und/oder Schmiermittel 5 wird durch den ersten Druckluftstrom 13 durch die Düsenöffnung 31 der Düse 16 getrieben. Der erste Druckluftstrom 13 fördert also das in ihn eingespritzte Kühl- und/oder Schmiermittel 5 durch die Düse 16 und zerstäubt es so. Auch die Düse 16 weist hier und vorzugsweise einen Innenraum 32 auf. Der Innenraum 32 der Düse 16, der Innenraum 23 der Einspritzkammer 22 und der Innenraum 30 der Zerstäuberkammer 29 bilden hier und vorzugsweise gemeinsam den Kammeranordnungsinnenraum 18.To further improve the quality of the aerosol to be generated, the injection chamber 22 and the atomizer chamber 29 through the nozzle 16 , in particular for atomizing the first compressed air stream 13 with the optionally injected coolant and / or lubricant 5 to be separated from each other. Here and preferably, the first compressed air flow flows 13 , if necessary with the injected coolant and / or lubricant 5 through the nozzle 16 from the injection chamber 22 into the atomizer chamber 29 , The injected coolant and / or lubricant 5 is due to the first compressed air flow 13 through the nozzle opening 31 the nozzle 16 driven. The first compressed air stream 13 thus promotes the injected into him coolant and / or lubricant 5 through the nozzle 16 and sputter it like that. Also the nozzle 16 here and preferably has an interior 32 on. The interior 32 the nozzle 16 , The interior 23 the injection chamber 22 and the interior 30 the atomizer chamber 29 form here and preferably together the chamber assembly interior 18 ,
Die Düsenöffnung 31 ist hier und vorzugsweise im Wesentlichen rund ausgebildet. Grundsätzlich kann sie jedoch auch eine andere Geometrie aufweisen. Ihre maximale Durchtrittsöffnungsweite beträgt hier und vorzugsweise maximal 0,5 mm, weiter vorzugsweise maximal 0,3 mm, hier 0,2 mm.The nozzle opening 31 is here and preferably formed substantially round. In principle, however, it can also have a different geometry. Their maximum passage opening width is here and preferably at most 0.5 mm, more preferably at most 0.3 mm, here 0.2 mm.
Im Ausführungsbeispiel wird das Kühl- und/oder Schmiermittel von dem ersten Druckluftstrom 13 durch die Düse 16 gefördert und das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 in den zweiten Druckluftstrom 14 zerstäubt.In the exemplary embodiment, the coolant and / or lubricant from the first compressed air flow 13 through the nozzle 16 promoted and the coolant and / or lubricant 5 in the second compressed air stream 14 atomized.
Der zweite Druckluftstrom 14 strömt im Ausführungsbeispiel durch mehrere, hier vier, zweite Teilzuführkanäle 33 in die Zerstäubereinheit 6. Diese werden, hier und vorzugsweise in der Zerstäubereinheit 6, zu einem zweiten Gesamtzuführkanal 34 vereint. Die Zuführung zur Zerstäuberkammer 6 erfolgt hier radial umlaufend um die Düse 16. Vorzugsweise verläuft mindestens eine Richtungskomponente des ersten Druckluftstroms 13 beim Eindringen in die Zerstäuberkammer 6 in Längsrichtung der Düsenöffnung 31. Hier verläuft der zweite Druckluftstrom 14 unmittelbar vor dem Eindringen in die Zerstäuberkammer im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Düsenöffnung. Bei aufgebautem Transportstrom ist der Volumenstrom des zweiten Druckluftstroms hier und vorzugsweise größer als der Volumenstrom des ersten Druckluftstroms, weiter vorzugsweise mindestens um den Faktor 2 größer als der Volumenstrom des ersten Druckluftstroms, weiter vorzugsweise mindestens um den Faktor 5 größer als der Volumenstrom des ersten Druckluftstroms, weiter vorzugsweise mindestens um den Faktor 10 größer als der Volumenstrom des ersten Druckluftstroms. The second compressed air flow 14 flows in the embodiment through several, here four, second Teilzuführkanäle 33 in the atomizer unit 6 , These are, here and preferably in the atomizer unit 6 , to a second total feed channel 34 united. The supply to the atomizer chamber 6 takes place radially around the nozzle 16 , Preferably, at least one direction component of the first compressed air flow runs 13 when entering the atomizer chamber 6 in the longitudinal direction of the nozzle opening 31 , Here runs the second compressed air stream 14 immediately prior to penetration into the atomizer chamber substantially parallel to the longitudinal direction of the nozzle opening. When the transport stream is constructed, the volume flow of the second compressed air flow is here and preferably greater than the volume flow of the first compressed air flow, more preferably at least by the factor 2 greater than the volume flow of the first compressed air flow, more preferably at least by a factor 5 greater than the volume flow of the first compressed air flow, more preferably at least by a factor 10 greater than the volume flow of the first compressed air flow.
Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Minimalmengenschmiersystem 4. Es weist im Ausführungsbeispiel die zuvor beschriebene Zerstäubereinheit 6 auf. Zudem ist eine Kühl- und/oder Schmiermittelquelle 35 zur Versorgung des Einspritzventils 7 mit Kühl- und/oder Schmiermittel 5 vorgesehen. Das Kühl- und/oder Schmiermittel 5 ist hier und vorzugsweise flüssig. Es wird hier und vorzugsweise von der Kühl- und/oder Schmiermittelquelle 35 mit einem Druck von 50 bis 250 bar vorzugsweise von 80 bis 220 bar, weiter vorzugsweise von 100 bis 200 bar, weiter vorzugsweise von 130 bis 170 bar, hiervon 150 bar, bereitgestellt. So hohe Drücke ermöglichen bereits beim Einspritzen in die Einspritzkammer 22 eine gute Verteilung des Kühl- und/oder Schmiermittels 5.The 4 shows an embodiment of a minimum quantity lubrication system 4 , In the exemplary embodiment, it has the above-described atomizer unit 6 on. In addition, a source of coolant and / or lubricant 35 for supplying the injection valve 7 with coolant and / or lubricant 5 intended. The coolant and / or lubricant 5 is here and preferably liquid. It is here and preferably from the source of coolant and / or lubricant 35 at a pressure of 50 to 250 bar, preferably from 80 to 220 bar, more preferably from 100 to 200 bar, more preferably from 130 to 170 bar, of which 150 bar provided. Such high pressures already allow injection into the injection chamber 22 a good distribution of the coolant and / or lubricant 5 ,
Ferner weist das Minimalmengenschmiersystem 4 eine Druckluftquellenanordnung 36 zur Versorgung des ersten und/oder zweiten Zuführkanals 19, 20, mit Druckluft auf. Vorzugsweise ist eine einzige Druckluftquelle zur Versorgung beider Zuführkanäle mit Druckluft vorgesehen. Alternativ können jedoch auch zwei getrennte Druckluftquellen die Druckluftquellenanordnung 36 ausbilden und eine erste Druckluftquelle versorgt den ersten Zuführkanal 19 mit Druckluft und eine zweite Druckluftquelle versorgt den zweiten Zuführkanal 20 mit Druckluft. Die Druckluft wird hier und vorzugsweise aus Umgebungsluft erzeugt.Further, the minimum quantity lubrication system 4 a compressed air source arrangement 36 for supplying the first and / or second feed channel 19 . 20 , with compressed air on. Preferably, a single compressed air source is provided for supplying both supply channels with compressed air. Alternatively, however, two separate compressed air sources, the compressed air source arrangement 36 form and a first compressed air source supplies the first supply channel 19 with compressed air and a second compressed air source supplies the second supply channel 20 with compressed air. The compressed air is generated here and preferably from ambient air.
Wie in der 4 gezeigt, weist das Minimalmengenschmiersystem 4 des Ausführungsbeispiels eine Druckluftquelle auf, welche die Druckluft für den ersten Druckluftstrom 13 und den zweiten Druckluftstrom 14 bereitstellt. Vorzugsweise ist hier in der Zuleitung für den ersten Druckluftstrom ein Nachverdichter 38 vorgesehen, welcher den Druck des ersten Druckluftstroms 13 durch Nachverdichtung erhöht.Like in the 4 shown has the minimum quantity lubrication system 4 of the embodiment, a compressed air source, which the compressed air for the first compressed air flow 13 and the second compressed air stream 14 provides. Preferably, here in the supply line for the first compressed air flow is a booster 38 provided, which the pressure of the first compressed air flow 13 increased by re-compaction.
Besonders bevorzugt ist es so, dass dem ersten Zuführkanal 13 Druckluft mit einem höheren Druck bereitgestellt wird als dem zweiten Zuführkanal 15. Die Druckdifferenz der Druckbereitstellung beträgt hier und vorzugsweise von 2 bis 8 bar, weiter vorzugsweise 4 bis 7 bar, weiter vorzugsweise im Wesentlichen 5 bar. Vorzugsweise wird dem ersten Zuführkanal 19 Druckluft bei aufgebautem Transportstrom 8 mit einem Druck von 3 bis 8 bar, im Ausführungsbeispiel von 6 bar bereitgestellt und/oder dem zweiten Zuführkanal 20 Druckluft bei aufgebautem Transportstrom 8 mit einem Druck von 8 bis 15 bar, weiter vorzugsweise von 9 bis 13 bar, hier von 11 bar, bereitgestellt. Vorzugsweise ist der Druck des ersten und des zweiten Druckluftstroms getrennt voneinander einstellbar.It is particularly preferred that the first supply channel 13 Compressed air is provided at a higher pressure than the second supply channel 15 , The pressure difference of the pressure supply is here and preferably from 2 to 8 bar, more preferably 4 to 7 bar, more preferably substantially 5 bar. Preferably, the first supply channel 19 Compressed air with built-up transport stream 8th at a pressure of 3 to 8 bar, provided in the embodiment of 6 bar and / or the second feed channel 20 Compressed air with built-up transport stream 8th at a pressure of 8 to 15 bar, more preferably 9 to 13 bar, here 11 bar provided. Preferably, the pressure of the first and the second compressed air stream is adjustable separately from each other.
Die Bearbeitungsanlage 1 weist hier ein Werkzeug 3 und ein Minimalmengenschmiersystem 4 mit einer Zerstäubereinheit 6 auf. Die Bearbeitungsanlage 1 weist eine Spindel 12 mit einer Werkzeugaufnahme 39 zur Aufnahme des Werkzeugs 3 auf. Hier weist die Bearbeitungsanlage 1 einen Endeffektor 40 auf, in welchem die Spindel 12 angeordnet ist.The processing plant 1 has a tool here 3 and a minimum quantity lubrication system 4 with a nebulizer unit 6 on. The processing plant 1 has a spindle 12 with a tool holder 39 for holding the tool 3 on. Here the processing plant points 1 an end effector 40 on, in which the spindle 12 is arranged.
Die Druckluftquellenanordnung 36 und/oder die Kühl- und/oder Schmiermittelquelle 35 ist dabei hier und vorzugsweise entfernt vom Endeffektor angeordnet.The compressed air source arrangement 36 and / or the coolant and / or lubricant source 35 is here and preferably arranged away from the end effector.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Bearbeitungsanlage 1 um eine Bohrmaschine, hier um eine Bohr/Nietmaschine. Das Werkzeug 3 ist im Ausführungsbeispiel ein Bohrer. Die Spindel 12 ist hier und vorzugsweise Bestandteil einer Bohreinheit 41 des Endeffektors 40. Zusätzlich kann der Endeffektor 40 eine Nieteinheit 42 zum Setzen von Nietelementen in ein mit der Bohreinheit gebohrtes Loch aufweisen.Preferably, it is the processing plant 1 a drilling machine, here a drilling / riveting machine. The tool 3 is a drill in the embodiment. The spindle 12 is here and preferably part of a drilling unit 41 of the end effector 40 , In addition, the end effector 40 a riveting unit 42 for setting rivet elements in a hole drilled with the drilling unit.
Wie in der Fig. gezeigt, ist die Zerstäubereinheit 6 hier und vorzugsweise außerhalb der Spindel 12 angeordnet. Dies ist insbesondere bei kleinen und kompakten Spindeln 12 notwendig. Eine Anordnung der Zerstäubereinheit 6 in der Spindel 12 ist hier bauraumbedingt zumeist nicht möglich. Der Weiterführungskanal 9 verläuft hier von der Zerstäubereinheit 6 durch die Spindel 12 und das Werkzeug 3 zur Bearbeitungsstelle 10.As shown in the figure, the atomizer unit 6 here and preferably outside the spindle 12 arranged. This is especially true for small and compact spindles 12 necessary. An arrangement of the atomizer unit 6 in the spindle 12 This is usually not possible due to space constraints. The continuation channel 9 runs here from the atomizer unit 6 through the spindle 12 and the tool 3 to the processing point 10 ,
Die Zerstäubereinheit 6 ist in Strömungsrichtung des Transportstroms 8 vor der Spindel 12 angeordnet. Vorzugsweise beträgt der Strömungsweg W von der Zerstäubereinheit 6 bis zur Spindel 12 weniger als 50 cm, weiter vorzugsweise weniger als 20 cm, weiter vorzugsweise weniger als 10 cm. Je dichter sich die Zerstäubereinheit 6 an der Spindel 12 befindet, desto kürzere Latenzzeiten für das Zu- und/oder Wegschalten des Aerosols können erreicht werden.The atomizer unit 6 is in the flow direction of the transport stream 8th in front of the spindle 12 arranged. The flow path W of the atomizer unit is preferably 6 to the spindle 12 less than 50 cm, more preferably less than 20 cm, more preferably less than 10 cm. The closer the atomizer unit 6 at the spindle 12 the shorter the latency for the supply and / or or switching off the aerosol can be achieved.
Vorzugsweise ist es so, dass die Spindelachse S das Einspritzventil 7 und/oder die Düse 16 schneidet, weiter vorzugsweise, dass die Spindelachse S koaxial zur Mittelachse ME des Einspritzventils 7 und/oder zur Mittelachse MD der Düsenöffnung 31 der Düse 16 angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders gute Führung des Aerosols im Weiterführungskanal 9. Alternativ können die Spindelachse S und die Mittelachse ME und/oder die Mittelachse MD auch nicht koaxial angeordnet sein. Bevorzugt sind sie dann parallel zueinander ausgebildet oder ihr Schnittpunkt ist vorzugsweise maximal 20 cm, weiter vorzugsweise maximal 10 cm, von der Zerstäubereinheit 6 entfernt angeordnet.Preferably, it is such that the spindle axis S the injection valve 7 and / or the nozzle 16 further preferably cuts, that the spindle axis S coaxial to the central axis M E of the injection valve 7 and / or to the central axis M D the nozzle opening 31 the nozzle 16 is arranged. This allows a particularly good guidance of the aerosol in the continuation channel 9 , Alternatively, the spindle axis S and the central axis M E and / or the central axis M D also not be arranged coaxially. Preferably, they are then formed parallel to one another or their point of intersection is preferably at most 20 cm, more preferably at most 10 cm, from the atomizer unit 6 arranged away.
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DE 202009017656 U1 [0004, 0006]DE 202009017656 U1 [0004, 0006]