(57)【要約】  工具によるワークの切削加工におけるセミドライ加工のための装置及び方法であって、工具とワークの加工個所に、加工個所を潤滑及び／又は冷却する潤滑剤及び／又は冷却剤を方向付けて供給し、前記潤滑剤及び／又は冷却剤をその後排出する、セミドライ加工のための装置及び方法において、前記潤滑剤及び／又は冷却剤が加工個所を潤滑若しくは冷却した後、前記潤滑剤及び／又は冷却剤を方向付けて導出することを特徴としている。
2014530113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具によるワークの切削加工におけるセミドライ加工のための方法であって、工具とワークの加工個所に、加工個所を潤滑及び／又は冷却する潤滑剤及び／又は冷却剤を方向付けて供給し、前記潤滑剤及び／又は冷却剤をその後排出する、セミドライ加工のための方法において、
前記潤滑剤及び／又は冷却剤が加工個所を潤滑若しくは冷却した後、前記潤滑剤及び／又は冷却剤を方向付けて導出することを特徴とする、セミドライ加工のための方法。
【請求項２】
前記潤滑剤及び／又は冷却剤を、加工個所を取り囲むカバーによって捕集する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記潤滑剤及び／又は冷却剤を、加工個所から出た後に吸引する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
汚染された前記潤滑剤及び／又は冷却剤を処理する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
工具によるワークの切削加工におけるセミドライ加工のための装置であって、工具とワークの加工個所に、加工個所を潤滑及び／又は冷却する潤滑剤及び／又は冷却剤を方向付けて供給し、前記潤滑剤及び／又は冷却剤をその後排出する、セミドライ加工のための装置において、
少なくとも加工個所と、工具若しくはワークの移動方向で又は移動方向とは逆方向で延在する前記加工個所を取り囲む周辺領域とに、ワークの加工方向でカバーが設けられていることを特徴とする、セミドライ加工のための装置。
【請求項６】
前記潤滑剤及び／又は冷却剤を、加工個所から出た後に吸引する手段が設けられている、請求項５記載の装置。
【請求項７】
汚染された前記潤滑剤及び／又は冷却剤を処理する手段が設けられている、請求項５又は６記載の装置。
【請求項８】
加工個所の前記カバーは、加工の移動方向、特に工具及び／又はワークの移動方向に基づき、供給される冷却剤及び潤滑剤及び／又は排出される汚染された冷却剤及び潤滑剤が方向付けられて案内されるように構成されている、請求項５から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記カバーはケーシングとして形成されており、工具及び／又はワークの回転運動において、前記ケーシング（ハウジング）は、工具及び／又はワークの接線方向に延在するように設けられており、加工個所の側方には（加工平面に対して横方向では）ケーシングは不要である、請求項５から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記ケーシングは、ここで、冷却剤及び潤滑剤、特にエアロゾルを供給する手段、特にノズルによる供給手段が使用され、ここに、汚染された冷却剤及び潤滑剤を排出するための相応の開口も設けられているように形成されている、請求項５から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記ケーシングは冷却剤及び／又は潤滑剤の供給領域で、ここの流出領域に単数又は複数のノズルが設けられているように形成されており、冷却剤及び／又は潤滑剤、特にエアロゾルを発生させるために、この既に生成された冷却剤及び／又は潤滑剤、特にエアロゾルは直接各ノズルに供給され、又は液体、特にオイルと、気体、特に空気、特に圧縮空気との混合部がケーシングに組み込まれている、請求項５から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
前記ケーシングは２つ又は２つ以上の部分から構成されている、請求項５から１１までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク（被削材）の切削加工におけるセミドライ加工のための装置及び方法に関する。
【０００２】
このようなワークは通常、鋼材料又は鉄材料から成っており、形状付与するために、切削加工、例えばフライス加工、穴あけ加工、研削加工、旋削加工等により加工しなければならない。このために相応の工具、例えばドリル、フライス工具、旋盤加工バイト、研削砥石等が使用される。
【０００３】
このような切削加工では、ワークと工具との間の接触面を潤滑及び／又は冷却して、ワーク除去物及び、ワーク除去物よりもずっと僅かな工具除去物を排出する必要がある。
【０００４】
このために、セミドライ加工のための方法及び装置が公知であり、例えばＤＥ１９７２５３４５Ａ１号明細書及びＤＥ１０３４９６４２Ａ１号明細書に記載されている。
【０００５】
ＤＥ１０３４９６４２Ａ１号明細書には、液体流のための液体導管と、搬送ガス流のための搬送ガス導管とを備えたエアロゾル生成装置が記載されており、この装置は、液体流と搬送ガス流がエアロゾルを生成するために混合可能な少なくとも１つのインジェクターユニットと、エアロゾル導管とを備え、エアロゾル導管は工具の領域に配置された、特に供給されたエアロゾルをひきわたすスプレーノズルの形のエアロゾル流出部に通じている。
【０００６】
このように生成されたエアロゾルは、工具とワークとの間の接触面に向かって方向付けられて供給され、特に吹き付けられる。これにより、最小量の潤滑剤（この場合、エアロゾル）によって加工個所（ワークと工具との間の接触面）を冷却し、切削プロセスを良好にすることができる。
【０００７】
しかしながら先行技術により公知のセミドライ加工のための装置及び方法はなお欠点を有していて、即ち、比較的量の多い潤滑剤（特にエアロゾル）を加工個所の冷却及び潤滑のために供給しなければならないという欠点を有している。
【０００８】
そこで本発明の課題は、このような装置若しくは方法を改良して、ワークの加工個所の品質を少なくとも維持しつつ、ワークの加工のために必要な冷却剤の量及びこのために必要なエネルギコストを減じることにある。
【０００９】
この課題は、潤滑剤及び／又は冷却剤が加工個所を潤滑かつ／又は冷却した後、潤滑剤及び／又は冷却剤を方向付けて導出することにより解決される。これは、従来通り、潤滑剤及び／又は冷却剤（特にエアロゾル）を方向付けて加工個所（ワークと工具との間の接触面）に供給することを意味している。さらに、潤滑剤及び／又は冷却剤は方向付けられて導出されるので、冷却若しくは潤滑に必要な量だけの潤滑剤及び／又は冷却剤を供給すれば良い。従って、加工個所の周りの領域は、冷却剤及び潤滑剤が供給されることなくきれいなままであるので、冷却剤及び潤滑剤の量を著しく減じることができる。
【００１０】
本発明の別の構成では、潤滑剤及び／又は冷却剤を、加工個所を取り囲むカバーによって捕集する。このカバーによって、潤滑剤及び／又は冷却剤を方向付けて加工個所に供給し、ここで方向付けて加工個所を冷却若しくは潤滑するだけでなく、好適には、加工後に潤滑剤及び冷却剤が容易に加工個所の周りに分散されるのを阻止することができる。カバーによって、潤滑剤及び／又は冷却剤がほぼ加工個所の領域にとどまり、ここで捕集されて、方向付けられて導出されることができることが保証される。
【００１１】
同時に、少なくとも加工個所と、工具若しくはワークの移動方向で又は移動方向とは逆方向で延在する加工個所を取り囲む周辺領域とが、ワークの加工方向でカバーによって覆われている。このカバーは、供給された冷却剤及び潤滑剤を正確に加工領域にとどめ、これによりこの冷却剤及び潤滑剤が周辺領域に（とりわけ、冷却剤及び潤滑剤が加工平面に対して横方向に向けられた領域に）逃げることはできない。これにより供給量を著しく減じることができ、ひいては付随するエネルギコストも著しく減じることができる。さらに、蒸気や除去物（ワーク切削加工の際の主たる除去物、及びこれに伴う、工具から生じる僅かな除去物）は、加工個所からの流出と共に直接、その背後で方向付けられて除去され、例えば吸い出すことができるので、加工個所の周辺領域に到ることはできない。これにより加工品質、特に加工されたワークの表面品質は著しく向上する。
【００１２】
本発明の別の構成では、潤滑剤及び／又は冷却剤を、加工個所から出た後に吸引する。一方では、潤滑剤及び冷却剤の加工個所への方向付けた供給と、工具及び／又はワークによる潤滑剤及び冷却剤の加速により、潤滑剤及び／又は冷却剤は加速され、この運動は、潤滑剤及び／又は冷却剤を受動的に加工個所から例えば捕集容器へと案内するために利用することができる。他方では、好適には潤滑剤及び／又は冷却剤を、加工個所から出た後に吸引する手段を設けることも考えられる。これにより加工個所に常に新しい潤滑剤及び／又は冷却剤が供給され、加工個所を冷却若しくは潤滑した後は、除去材料と共に排出することができることが保証されている。
【００１３】
本発明の別の構成では、除去物により汚染された潤滑剤及び／又は冷却剤を処理する。除去物により汚染された冷却剤及び潤滑剤を方向付けて除去することにより、冷却剤及び潤滑剤を処理した後で再び循環路に戻すことができる。
【００１４】
前記課題は、装置によっては、少なくとも加工個所と、工具若しくはワークの移動方向で又は移動方向とは逆方向で延在する前記加工個所を取り囲む周辺領域とに、ワークの加工方向でカバーが延在して設けられていることにより解決される。
【００１５】
本発明の別の構成では、加工個所の前記カバーは、加工の移動方向に基づき、供給される潤滑剤及び／又は冷却剤、及び／又は排出される汚染された潤滑剤及び／又は冷却剤が方向付けられて案内されるように構成されている。これにより特に好適には、加工個所に、潤滑若しくは冷却のための新しい潤滑剤及び冷却剤だけが供給され、加工個所から出た汚染された潤滑剤及び冷却剤は方向付けて排出することができ、この際に、周辺領域に新しい冷却剤及び／又は汚染された冷却剤が不要に供給されることはないことが保証される。これにより、加工個所のカバーの本発明による構成により、潤滑若しくは冷却剤の量を著しく減じることができるので、供給若しくは排出のためのエネルギコストも減じることができる。
【００１６】
本発明の別の構成では、潤滑剤及び／又は冷却剤を、加工個所から出た後に吸引する手段が設けられている。この場合、例えばこの手段は、管路、例えばホースが接続された、カバーにおける漏斗状部材、又はノズル等である。さらに、潤滑剤及び／又は冷却剤を、加工個所から出た後に所望のように吸引するための、例えばポンプの形の手段が設けられている。ポンプの代わりに、冷却剤及び潤滑剤を吸引するのに重力を利用する構造も考えられる。
【００１７】
本発明の別の構成では、カバーはケーシングとして形成されており、このケーシングは工具及び／又はワークの回転運動の際に、その接線方向に延在するように、即ち、加工個所に接近するように設けられている。ケーシングの構造的な構成により好適には、潤滑剤及び／又は冷却剤を方向付けて加工個所に供給するだけではなく、潤滑剤及び／又は冷却剤は汚染されたら再び方向付けられて加工個所を離れ、隣接領域、即ち、加工個所の隣の領域に潤滑剤及び／又は冷却剤が供給されないように、加工個所をカバーすることができる。
【００１８】
本発明による加工個所のカバーは、加工の移動方向（即ち特に工具及び／又はワークの移動方向）に基づき、供給される冷却剤及び潤滑剤及び／又は排出される汚染された冷却剤及び潤滑剤が方向付けられて案内されるように構成されている。即ち例えば、工具及び／又はワークの回転運動の際に、ケーシング（ハウジング）は、その接線の延在方向で設けられており、加工個所の側方には（加工平面又はカバーに対して横方向では）ケーシングは不要である（が、場合によっては設けられていて良い）。何故ならばこの側方の領域には、冷却剤及び潤滑剤は供給されず、汚染された冷却剤及び潤滑剤を導出する必要がないからである。この場合、ケーシングは、ここで、冷却剤及び潤滑剤（特にエアロゾル）を供給する手段、特にノズルによる供給手段が使用することができ、ここに、汚染された冷却剤及び潤滑剤を排出するための相応の開口も設けることができるように形成されている。
【００１９】
本発明の別の構成では、汚染された潤滑剤及び／又は冷却剤を処理する手段が設けられている。この手段は、フィルタ、セパレータ、遠心分離器等である。
【００２０】
本発明の別の構成では、ケーシングは、供給のための手段、特にノズルと、汚染された潤滑剤及び／又は冷却剤を導出するための相応の開口、特に同様にノズルとを有するように形成されている。これにより、ケーシングが供給用の手段及び／又は汚染された潤滑剤及び／又は冷却剤を方向付けて導出する手段とを有するようにケーシングを構成することが構造的に簡単に可能である。
【００２１】
本発明の別の構成では、ケーシングは潤滑剤及び／又は冷却剤の供給領域で、ここの流出領域に単数又は複数のノズルが設けられているように形成されており、潤滑剤及び／又は冷却剤、特にエアロゾルを発生させるために、この既に生成された冷却剤及び／又は潤滑剤は直接各ノズルに供給され、又は液体、特にオイルと、気体、特に空気、特に圧縮空気との混合部がケーシングに組み込まれている。これにより冷却剤及び／又は潤滑剤を使用するための種々様々な手段が提供される。１つには潤滑剤及び／又は冷却剤を、加工個所への供給用に既に処理しておくことができる。特に好適には、潤滑剤及び／又は冷却剤は液体、特にオイルと、気体、特に空気、特に圧縮空気とから成っているので、これらの成分の混合物からエアロゾルが形成される。これは加工個所への供給前に既に生成しておくことができる。選択的に、液体と空気とを互いに分離してケーシングに供給することが考えられ、この場合、本発明によれば、ケーシング内に、これら両成分を相応に混合するための手段が組み込まれている。
【００２２】
特に好適には、ケーシングは冷却剤及び／又は潤滑剤の供給領域で、ここの流出領域に単数又は複数のノズルが設けられているように形成されており、エアロゾルを発生させるために、この既に生成されたエアロゾルは直接各ノズルに供給され、又は液体（特にオイル）と、気体（特に空気、特に圧縮空気）との混合部がケーシングに組み込まれている。
【００２３】
ケーシングは特に好適には２つ又は複数の部分から構成されていて、手動で、又は自動化されて互いに離反及び接近するように動かされる。これは、ワークの装着が可能になるという利点を有し、この場合、ケーシングの閉鎖後に、工具を所望の運動ジオメトリでワークに接近させることにより加工が行われる。選択的には工具を固定し、加工したいワークの周囲でケーシングを閉じ、ケーシングを、ケーシングの内側で、ワークが工具に近づき、工具によって加工されるようにワークが動けるように構成することが考えられる。
【００２４】
即ち本発明は、換言すると、工作機械に関するものであって、この工作機械は、公知のエレメントの他に特に１つの工具（場合によっては複数の工具）を有し、この工具により、工作機械内に装着されたワークを切削加工する。切削加工の際には、加工個所を冷却及び／又は潤滑する必要がある。冷却及び／又は潤滑は、セミドライ潤滑により行われ、この場合、できるだけ僅かな量（最小量）の潤滑剤及び／又は冷却剤を加工個所に供給することが先行技術により既に公知である。しかしながらこのような最小量の体積は、先行技術では、加工個所を冷却若しくは潤滑するために十分である以上に選択されている。さらにこの体積は、切削加工の際に生じる材料除去物を加工個所から排出するのに十分である以上に選択されている。本発明により加工個所をカバーすることにより、今や、上記体積よりも著しく少ない潤滑剤及び／又は冷却剤を供給できることを保証することができる。先行技術では、加工個所に供給される体積全体が加工部分にも到ることが阻止できず、さらに不都合なことに、周辺領域にも分散されたので、必要以上の量の潤滑剤及び／又は冷却剤を加工個所に供給する必要があった。即ち本発明によれば、加工個所に供給される潤滑剤及び／又は冷却剤の体積を著しく減じることができる。
【００２５】
上記方法を、両図に例示した装置につき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】セミドライ加工のための装置を例示した断面図である。
【図２】本発明の別の細部を示した図である。
【００２７】
図１には、セミドライ加工のための装置１の断面図が例示されている。この装置では、回転する研削砥石２によってカムシャフト３が加工される。上記方法を実現するために、研削砥石２及びカムシャフト３の接線方向の周辺領域は、複数の部分から成る（この場合、２つの部分から成る）ケーシング４によって取り囲まれており、即ち、接線方向の周辺領域がこのケーシング４によって取り囲まれていて、これに対して側方領域（図１の図平面に対して垂直の方向に向かう領域）は開放されたままで良いようになっている。従ってこの側方の領域は開放されたままで良い。何故ならば、少なくとも１つの供給部５、特にノズルによって供給される媒体（冷却剤及び潤滑剤、特にエアロゾル）は、ケーシング４によって方向付けられて、研削砥石２とカムシャフト３との間の加工ギャップ内へと導かれ、除去物により汚染された後は再び導出することができるからである。このような配置により、供給されるエアロゾルは、供給量及び供給個所に関して極めて正確に付与することができる。さらに好適には、流れ技術的なガイドジオメトリ（案内形状）により、エアロゾルが効果的に研削砥石の縁部区域に入るように縁部渦流が破壊される。例えばＤＥ１０３４９６４２Ａ１号明細書により公知であるようなエアロゾル生成装置とインジェクターユニットにおける適当な制御装置により、正確に規定可能なエアロゾル量の調量を行うことができる。
【００２８】
図２に示した別の細部につき本発明をさらに説明する。
【００２９】
研削砥石２は、接触面Ｋの領域で、カムシャフト３の表面に接触していて、即ち、カムシャフト３に所望の輪郭を設けるべき領域で接触している。このような加工中、カムシャフト３は、その長手方向軸線の領域で適当な手段により支持されているので、所望の輪郭を加工するために研削砥石２を回転させると同時に、所望の輪郭を形成するために、研削砥石２をカムシャフト３に対して相対運動させることができる。これとは代替的に研削砥石２を長手方向軸線において回転可能に支持し定置に保持して、カムシャフト３を適当な軸受と、研削砥石２の表面に対する相対的な運動とにより動かして、所望の輪郭をカムシャフト３の表面に形成することができる。
【００３０】
研削砥石２及びカムシャフト３を支持し動かすための上記の両手段の構成に応じて、接触面Ｋの周りの加工スペースはケーシング４によって取り囲まれ、即ち遮蔽される。エアロゾルを極めて正確に調量し、場所的にも極めて正確に接触面Ｋに供給することができるように、ケーシング４は所定のジオメトリ（形状）を有しており、このジオメトリは、接触面Ｋの上方のスペースにほぼ適合されている。このような適合は、ケーシング４の表面が一方では、回転する研削砥石２の表面の極めて近くにまで達し（図２で見て左側の当接面Ａ）、この場合、当接面Ａ（図２で見て右側の当接面Ａ）もカムシャフト３の輪郭の極めて近くまで近づくように選択されている。従って一方では、供給部５を介して極めて正確に接触面Ｋにおける加工領域内にエアロゾルを供給することができ、同時に、除去された材料はこの領域で、予め接触面Ｋの下方で排出部６から排出されるので、研削砥石２又はカムシャフト３が一回又は複数回回転した後に再び侵入するのを防止することが保証されている。加工中、（通常は）火花が生じ、除去される材料を含むものではさらに、このような材料を集めておくことができるスペースＲ及び／又はスリットＳを設けることが望ましい。即ち、ケーシング４を通る供給部５の流出開口の領域に形成され、研削砥石２及びカムシャフト３の表面のできるだけ近くに近づけられた突出した段部（突起）は、火花、ガス、除去材料等が再び加工スペース内に戻されるのを効果的に阻止する。カムシャフト３の所望の輪郭が形成された後、スペースＲ及びＳ内に集められた材料若しくはガスは、カムシャフトの次のカムをさらに加工する前に除去（クリーニング）される。この場合、さらに補足すると、カムシャフト３の加工したい輪郭の加工は次のように行われる。即ち、（カムシャフト３の軸方向で見て）まず第１の領域を加工し、次いで工具を開き（例えば２つの部分から成るケーシング４を適当な手段により旋回開放させ）、カムシャフト３を研削砥石２に対して相対的に所望の量だけ軸方向で動かし、これによりその後工具を再び閉じ（両ケーシング部分４の旋回閉鎖）、次いでその次の加工ステップを開始する。各作業ステップ後又は相前後して行われる複数の作業ステップ後に、ケーシング４を取り囲むスペースをクリーニングすることが考えられる。しかしながらこのようなクリーニングは可能であるが、行う必要はない。
【００３１】
本発明のように加工個所をケーシングで取り囲むことにより、冷却剤及び潤滑剤の良好な供給（供給）が可能であり、切りくず、蒸気、旋削体除去物を方向付けて排出するための吸引システムを組み込むことができるので、これによりエネルギ効率の良い切削加工、特に研削加工がセミドライ加工により実現され、この場合、冷却及び潤滑は良好に行われ、この場合、エネルギコストは従来公知のシステム及び方法に対して著しく減じられ、加工すべきワークの表面品質は著しく改善される。
【００３２】
加工方法としては例えば、旋削、フライス加工、穴あけ加工、研磨、ねじ切り、深穴加工、研削、ホーニング等が挙げられるが、この列挙に限られるものではない。ワークとしては好適には鉄及び鋼材料が考慮され、軽金属ワークを加工することもできる。特にこの方法は、ワーク、特に内燃機関の構成部品用のワークの自動大量生産の際に効果的に使用することができる。内燃機関の構成部品のために使用する場合には、特にクランクシャフト、カムシャフト、クランクケース、シリンダヘッド、及び別のエンジンコンポーネント（例えば弁、ピストン、コンロッド等）が考慮される。
【図１】
2014530113.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
2014530113.tif 000005
2014530113.tif 000006
2014530113.tif 000007
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