CH651238A5 - Device on a machine tool for feeding cooling lubricant - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine zum Zuführen von Kühlschmiermittel zu einem rotierenden Werkzeug, welches mittels eines mechanischen Werkzeugwechslers stirnseitig an einer Arbeitsspindel drehfest befestigbar ist und einen inneren Kanal zur Kühl-schmiermittelzufuhr aufweist, mit einer Leitung, die auf einen ausserhalb der Arbeitsspindel verlaufenden ortsfesten Teil und einen mit der Arbeitsspindel rotierenden Teil aufgeteilt ist, welch letzterer an einer Trennstelle zwischen einem spindelfesten Teil und einem werkzeugfesten Teil ein Ventil aufweist und mit dem Werkzeugkanal verbunden ist. The invention relates to a device on a machine tool for supplying cooling lubricant to a rotating tool, which can be fastened in a rotationally fixed manner on the end face of a work spindle by means of a mechanical tool changer and has an inner channel for supplying coolant lubricant, with a line which extends to an outside of the work spindle stationary part and a part rotating with the work spindle, the latter having a valve at a separation point between a spindle-fixed part and a tool-fixed part and being connected to the tool channel.
Die Erfindung betrifft insbesondere sog. Arbeitszentren. Dies sind Werkzeugmaschinen mit Arbeitsspindeln, an deren einem Ende wahlweise eine Vielzahl von verschiedenen Werkzeugen befestigt und automatisch ausgewechselt werden kann, beispielsweise verschiedene Drehstähle, Bohrer oder Fräswerkzeuge. Das betreffende Werkzeug wird in das kegelförmig erweiterte Ende einer Axialbohrung der Arbeitsspindel eingesteckt und wird dadurch.zentriert. Das Werkzeug ist am Aussenumfang mit einer Nut versehen, in welche ein Mitnehmerelement der Arbeitsspindel eingreift. Die Nut und das Mitnehmerelement bilden eine drehfeste Verbindung zwischen Werkzeug und Arbeitsspindel. In eine am Werkzeug gebildete Umfangsnut, die im Abstand von nur ungefähr 1 cm vom stirnseitigen Ende der Arbeitsspindel entfernt ist, kann der Greifer einer Wechsel Vorrichtung eingreifen, das Werkzeug von der Spindel entfernen und durch ein anderes Werkzeug ersetzen. The invention relates in particular to so-called work centers. These are machine tools with work spindles, at one end of which a variety of different tools can be attached and automatically replaced, for example different turning tools, drills or milling tools. The tool in question is inserted into the conically widened end of an axial bore of the work spindle and is thereby centered. The tool is provided on the outer circumference with a groove in which a driver element of the work spindle engages. The groove and the driver element form a rotationally fixed connection between the tool and the work spindle. The gripper of an exchange device can engage in a circumferential groove formed on the tool, which is only a distance of approximately 1 cm from the front end of the work spindle, remove the tool from the spindle and replace it with another tool.
Die Axialbohrung in der Arbeitsspindel wird häufig dazu benutzt, Kühlmittelkanälen des Werkzeuges Kühlmittel zuzuführen. Das Kühlmittel hat normalerweise auch Schmiereigenschaften und kann gleichzeitig zur Schmierung verwendet werden. Man kann deshalb auch Kühl-Schmier-Mittel sagen. Die Kanäle im Werkzeug münden an den Werkzeugschneiden und geben dort das Kühl-Schmier-Mittel ab. The axial bore in the work spindle is often used to supply coolant to the tool's coolant channels. The coolant usually also has lubricating properties and can be used for lubrication at the same time. One can therefore also say coolant-lubricant. The channels in the tool open onto the tool cutting edges and release the coolant and lubricant there.
Dies hat einige Nachteile: This has some disadvantages:
Beim Auswechseln des Werkzeuges werden die als Passung dienenden Kegelflächen der Werkzeuge und der Spin-delbohrung verschmutzt, so dass die Werkzeuge nicht 100%ig genau axial fluchtend in der kegelartigen Erweiterung der Spindelbohrung sitzen. Bei modernen Arbeitszentren oder Werkzeugmaschinen werden Lagegenauigkeiten der Arbeitsspindel bis zu 2000stel mm garantiert. Dies aber nur, wenn die Arbeitsspindel von äusseren Temperatureinflüssen freigehalten wird. Deshalb darf, wenn man diese Genauigkeit haben möchte, durch die Axialbohrung der Arbeitsspindel kein Kühlmittel zum Werkzeug geleitet werden, da die Temperaturunterschiede zwischen Kühlmittel und Arbeitsspindel bereits zu nachteiUgen thermischen Verformungen führen können. Wenn aber das Kühlmittel nicht von innen her, sondern in der ebenfalls bekannten Weise von ausserhalb der Arbeitsspindel und von ausserhalb des Werkzeuges auf die wärmegefährdeten Werkzeugschneiden gespritzt wird, dann wird bei den schnellaufenden Werkzeugmaschinen nicht nur der ganze Umgebungsraum mit Kühlmittel verspritzt, welches vom Werkzeug abgeschleudert wird, sondern durch das zu schnell weggeschleuderte Kühlmittel werden die Werkzeugschneiden nicht mehr ausreichend gekühlt. When replacing the tool, the conical surfaces of the tools and the spindle bore, which serve as a fit, become dirty, so that the tools are not 100% exactly aligned in the conical extension of the spindle bore. In modern work centers or machine tools, positional accuracy of the work spindle up to 2000th of a mm is guaranteed. However, this only if the work spindle is kept free from external temperature influences. Therefore, if you want to have this accuracy, no coolant must be led to the tool through the axial bore of the work spindle, since the temperature differences between the coolant and work spindle can already lead to disadvantageous thermal deformations. However, if the coolant is not sprayed onto the heat-sensitive tool cutting edges from the inside, but from the outside of the work spindle and from outside the tool, then not only the entire surrounding area is sprayed with coolant in the high-speed machine tools, which is thrown off the tool the tool cutting edges are no longer adequately cooled due to the coolant being thrown away too quickly.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Kühl-Schmier-Mittel den gefährdeten Teilen der Werkzeuge so zuzuführen, dass eine ausreichende Kühlung bei vernünftigem technischem Aufwand gewährleistet ist, ohne dass das Kühl-Schmier-Mittel die Arbeitsspindel thermisch beeinträchtigt. The object of the invention is to provide the coolant-lubricant to the endangered parts of the tools in such a way that adequate cooling is ensured with reasonable technical outlay, without the coolant-lubricant thermally affecting the work spindle.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass auch der rotierende Teil der Leitung nur ausserhalb der Arbeitsspindel verläuft, dass der genannte spindelfeste Teil an der Arbeitsspindel stirnseitig angebracht ist, und dass sich das Ventil in diesem angebrachten Teil befindet und so ausgebildet ist, dass es beim Anbringen eines Werkzeugs geöffnet und beim Wegnehmen des Werkzeugs geschlossen wird. This object is achieved according to the invention in that the rotating part of the line also runs only outside the work spindle, that said spindle-fixed part is attached to the end of the work spindle, and that the valve is located in this attached part and is designed such that it opens when a tool is attached and closes when the tool is removed.
Weitere Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten. Further features are contained in the dependent claims.
Gemäss der Erfindung wird also das Kühl-Schmier-Mittel nicht von aussen auf die thermisch gefährdeten Teile des betreffenden Werkzeugs gespritzt, sondern das Mittel wird durch den inneren Kanal des betreffenden Werkzeuges hindurchgeführt. Dabei kann dies erfolgen, ohne die Axialbohrung der Arbeitsspindel dazu zu verwenden. Dadurch bleibt die Arbeitsspindel bzw. deren Axialbohrung und deren kegelförmige Passfläche am Bohrungsende für das Werkzeug stets sauber und frei von äusseren Temperatureinflüssen. Die Schmierung bzw. Kühlung der thermisch gefährdeten Teile des Werkzeuges bleibt jedoch in gleich guter Weise aufrechterhalten wie bei den bekannten Ausführungen, bei denen das Kühl-Schmier-Mittel durch die Axialboh2 According to the invention, the coolant-lubricant is therefore not sprayed from the outside onto the thermally endangered parts of the tool in question, but the agent is passed through the inner channel of the tool in question. This can be done without using the axial bore of the work spindle. As a result, the work spindle or its axial bore and its tapered fitting surface at the end of the bore for the tool always remain clean and free from external temperature influences. The lubrication or cooling of the thermally endangered parts of the tool is, however, maintained in the same good manner as in the known designs, in which the coolant / lubricant is provided by the axial bore 2
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rung der Arbeitsspindel hindurch zugeführt wird. Die Arbeitsspindel bleibt jedoch gemäss der Erfindung frei von diesem Kühl-Schmier-Mittel und die vom Maschinenhersteller garantierte Arbeitsgenauigkeit von beispielsweise 2000stel mm kann voll genutzt werden. tion of the work spindle is fed through. According to the invention, however, the work spindle remains free of this coolant / lubricant and the working accuracy guaranteed by the machine manufacturer of, for example, 2000th mm can be fully used.
Bei Werkzeugmaschinen mit automatischem Wechsler für die Werkzeuge besteht jedoch die technische Schwierigkeit darin, dass der Wechsler unmittelbar nach dem Ende der Arbeitsspindel im Abstand von nur etwa 1 cm am Werkzeug eingreift, um es auszuwechseln. In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird das Kühl-Schmier-Mittel zwischen der Stelle, an welcher der Wechsler am Werkzeug angreift, und dem Ende der Arbeitsspindel durch das Mitnehmerelement der Arbeitsspindel hindurchgeführt, welches in eine Ausnehmung bzw. Nut des betreffenden Werkzeuges eingreift und dadurch die drehfeste Verbindung zwischen Werkzeug und Arbeitsspindel bildet. Dadurch ist es möglich geworden, die entstehenden Dichtungsprobleme der Leitung, insbesondere am Übergang zwischen stationärem Maschinenteil und rotierendem Maschinenteil bzw. rotierendem Werkzeug zu lösen. Dabei wird gemäss der Erfindung das Kühl-Schmier-Mittel gleichzeitig zur Schmierung der relativ zueinander beweglichen Flächen zwischen stationärem Teil und rotierendem Teil verwendet. Gemäss der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, welche bei weggenommenem Werkzeug ein Auslaufen an Kühl-Schmier-Mittel verhindert, jedoch die Schmierung an den Trennflächen zwischen stationären und rotierenden Teilen aufrechterhält. In machine tools with an automatic tool changer, however, the technical difficulty is that the changer engages the tool at a distance of only about 1 cm immediately after the end of the work spindle in order to replace it. In a preferred embodiment of the invention, the coolant-lubricant is passed between the point at which the changer engages the tool and the end of the work spindle through the driver element of the work spindle, which engages in a recess or groove of the tool in question and thereby the non-rotatable connection between tool and work spindle. This has made it possible to solve the resulting sealing problems of the line, in particular at the transition between the stationary machine part and the rotating machine part or rotating tool. According to the invention, the coolant-lubricant is used simultaneously for the lubrication of the surfaces that are movable relative to one another between the stationary part and the rotating part. According to the invention, a device is provided which, when the tool is removed, prevents leakage of coolant / lubricant, but maintains the lubrication at the separating surfaces between stationary and rotating parts.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigen An embodiment of the invention is described below with reference to the drawings. Show in these
Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt eines Teiles einer Werkzeugmaschine und eines Werkzeugs nach der Erfindung, 1 is a schematic axial section of a part of a machine tool and a tool according to the invention,
Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 mit einem am Werkzeug angreifenden Werkzeugwechsler, 2 is an end view in the direction of arrow II in FIG. 1 with a tool changer engaging the tool,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Ebene III in Fig. 2 in Richtung der Pfeile gesehen und Fig. 3 seen a section along the plane III in Fig. 2 in the direction of the arrows and
Fig. 4 eine schematische Axialdarstellung des Werkzeugs mit schematisch angedeuteter Werkzeugmaschine. Fig. 4 is a schematic axial representation of the tool with a schematically indicated machine tool.
Die Werkzeugmaschine hat eine Arbeitsspindel 1 mit einer Axialbohrung 2, die an ihrem einen Ende eine trichterförmig erweiterte Passfläche 3 aufweist. Die Arbeitsspindel 1 ist über ein Lager 4 in einer Spindelhülse 5 drehbar gelagert. In die hohlkegelförmige Passfläche 3 der Spindel 1 ist ein Werkzeug 6 mit einer Passfläche 7 eingesetzt. Durch das Werkzeug 6 führt axial ein Kanal 8 hindurch, der an thermisch gefährdeten Werkzeugstellen, beispielsweise Drehstählen 9, ausmündet. The machine tool has a work spindle 1 with an axial bore 2, which has a funnel-shaped fitting surface 3 at one end. The work spindle 1 is rotatably mounted in a spindle sleeve 5 via a bearing 4. A tool 6 with a fitting surface 7 is inserted into the hollow-conical fitting surface 3 of the spindle 1. A channel 8 leads axially through the tool 6 and opens out at thermally endangered tool points, for example turning steels 9.
In den inneren Kanal 8 mündet eine Leitung 11, die einen stationären Teil 12 und einen zusammen mit der Arbeitsspindel 1 und dem Werkzeug 6 rotierenden Rotationsteil 13 A line 11 opens into the inner channel 8 and has a stationary part 12 and a rotary part 13 rotating together with the work spindle 1 and the tool 6
aufweist. Der rotierende Teil 13 besteht aus einem im wesentlichen radial zum Werkzeug 6 verlaufenden ersten Abschnitt 14 und einem von diesem Abschnitt 14 im wesentlichen parallel zur Werkzeugachse verlaufenden zweiten Abschnitt 15. Der zweite Leitungsabschnitt 15 mündet über einen Querkanal 16 des Werkzeugs 6 in dessen inneren Kanal 8. Der erste Leitungsabschnitt 14 führt durch ein Mitnehmerelement 17, welches beispielsweise mit Schrauben 18 stirnseitig an der Arbeitsspindel 1 befestigt ist und in eine Längsnut 19 des Werkzeugs 6 eingreift und dadurch dieses Werkzeug drehfest mit der Arbeitsspindel 1 verbindet. having. The rotating part 13 consists of a first section 14 which extends essentially radially to the tool 6 and a second section 15 which runs from this section 14 essentially parallel to the tool axis. The second line section 15 opens into the inner channel 8 via a transverse channel 16 of the tool 6 The first line section 14 leads through a driver element 17, which is fastened to the front of the work spindle 1, for example with screws 18, and engages in a longitudinal groove 19 of the tool 6 and thereby connects this tool to the work spindle 1 in a rotationally fixed manner.
Im zweiten Leitungsabschnitt 15, der grösstenteils ebenfalls im Mitnehmerelement 17 gebildet ist, befindet sich ein Ventil 21. Der Ventilkörper 22 wird von einer Feder 23 in Schliessrichtung belastet und weist einen Stössel 24 auf, durch welchen der Ventilkörper 22 vom Werkzeug 6 geöffnet wird, wenn das Werkzeug in die Passfläche 3 der Spindelbohrung 2 eingesetzt wird. Beim Wegnehmen des Werkzeugs 6, beispielsweise wenn es gegen ein anderes Werkzeug ausgetauscht wird, wird der Stössel 24 freigegeben und die Feder 23 bewegt den Ventilkörper 22 gegen einen Ventilsitz 25 in Schliessstellung. Dadurch kann beim Werkzeugwechsel kein Kühl-Schmier-Mittel aus der Leitung 11 auslaufen. In the second line section 15, which is also largely formed in the driver element 17, there is a valve 21. The valve body 22 is loaded by a spring 23 in the closing direction and has a plunger 24, through which the valve body 22 is opened by the tool 6 when the tool is inserted into the mating surface 3 of the spindle bore 2. When the tool 6 is removed, for example when it is exchanged for another tool, the plunger 24 is released and the spring 23 moves the valve body 22 against a valve seat 25 in the closed position. As a result, no coolant-lubricant can leak out of line 11 when the tool is changed.
Der im wesentlichen achsparallele rotierende Leitungsabschnitt 15 erstreckt sich durch einen Ringbund 27 des Werkzeugs 6, der mit einer Umfangsnut 28 versehen ist. Die Um-fangsnut 28 befindet sich nur etwa 1 cm bis 2 cm vom stirn-seitigen Ende 29 der Spindel 1. Das Mitnehmerelement 17 ist im wesentlichen in diesem kleinen Zwischenraum zwischen Spindelende 29 und Ringbund 27 angeordnet. The essentially axially parallel rotating line section 15 extends through an annular collar 27 of the tool 6, which is provided with a circumferential groove 28. The circumferential groove 28 is only about 1 cm to 2 cm from the end 29 of the spindle 1. The driver element 17 is arranged essentially in this small space between the spindle end 29 and the collar 27.
Ein Einsatz 30 dient zum Anschluss des zweiten rotierenden Leitungsabschnittes 15 an die Querverbindung 16 des Werkzeugs 6. Fig. 2 zeigt einen in die Umfangsnut 28 des ringförmigen Werkzeugbundes 27 eingreifenden Wechsler 32, welcher das Werkzeug 6 herausnehmen und durch ein anderes Werkzeug ersetzen kann. An insert 30 is used to connect the second rotating line section 15 to the cross-connection 16 of the tool 6. FIG. 2 shows a changer 32 which engages in the circumferential groove 28 of the annular tool collar 27 and which can remove the tool 6 and replace it with another tool.
Zwischen den Trennflächen der Elemente 34 des stationären Leitungsteils 12 und den Elementen 35 des rotierenden Leitungsteils 13 befinden sich Dichtungen 36 und Lager 38. Die Trennflächen zwischen den stationären Teilen und den rotierenden Teilen erhalten Kühl-Schmier-Mittel von der Leitung 11, so dass dieses Mittel hier gleichzeitig eine echte Schmierfunktion erfüllt. Seals 36 and bearings 38 are located between the parting surfaces of the elements 34 of the stationary line part 12 and the elements 35 of the rotating line part 13. The parting surfaces between the stationary parts and the rotating parts receive coolant / lubricant from the line 11, so that this Means a real lubrication function at the same time.
Damit die in den Zeichnungen nicht dargestellte Pumpe für das Kühl-Schmier-Mittel bei geschlossenem Ventil 21 nicht gegen einen zu hohen Druck in der Leitung 11 arbeiten muss, ist diametral zur Zuleitung 11 und in identischer konstruktiver Ausbildung eine Ableitung 39 für das Kühl-Schmier-Mittel vorgesehen, über welche es bei geschlossenem Ventil 21 ungehindert zur Pumpe zurückfliessen kann. Dazu kann ein zweites, vom Werkzeug 6 betätigtes Ventil in der Ableitung 39 vorgesehen sein, welches geschlossen ist, wenn das erste Ventil 21 geöffnet ist, und umgekehrt. So that the pump (not shown in the drawings) for the coolant-lubricant does not have to work against excessive pressure in the line 11 when the valve 21 is closed, a lead 39 for the coolant-lubrication is diametrical to the supply line 11 and has an identical design Means are provided via which it can flow back to the pump unhindered when the valve 21 is closed. For this purpose, a second valve actuated by the tool 6 can be provided in the discharge line 39, which is closed when the first valve 21 is open, and vice versa.
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3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings
Claims (5)
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Family Applications (1)
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