DD244936A1

DD244936A1 - DEVICE FOR LOCKING THE COUNTERFLOW DIRECTION IN A TOOL MACHINE WORKING SPINDLE

Info

Publication number: DD244936A1
Application number: DD28516185A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Boerner; Guenther Leitholdt
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Union
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1987-04-22

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Werkzeugmaschinen und hat zum Ziel, deren Gebrauchseigenschaften zu verbessern. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung fuer die Werkzeugspanneinrichtung zu schaffen, mittels der der Durchfluss eines Mediums zentrisch durch die Arbeitsspindel zum Werkzeug ermoeglicht und das Rueckstroemen eines zweiten Mediums ueber diesen Weg in der gegenlaeufigen Durchflussrichtung verhindert wird. Zur Loesung dieser Aufgabe ist zwischen der Werkzeugspanneinrichtung und der Zug-/Schubstange eine Huelse auf dem Spanneinsatz angeordnet. Die Huelse enthaelt mit radialen Bohrungen, einem Dichtelement sowie am Umfang der Huelse angeordneten Laengsnuten Wege fuer den Durchfluss eines gasfoermigen Mediums in Richtung zum Werkzeug. In der Gegenrichtung sind diese Durchflusswege durch Dichtelemente gesperrt. Die Erfindung ist auf dem Gebiet der Werkzeug- und Verarbeitungsmaschinen anwendbar.The invention relates to the field of machine tools and has the aim to improve their performance characteristics. The object of the invention is to provide a device for the tool clamping device, by means of which the flow of a medium centrally through the work spindle to the tool allows and the backflow of a second medium over this way in the opposite flow direction is prevented. To solve this problem, a sleeve is arranged on the clamping insert between the tool clamping device and the pull / push rod. The Huelse contains with radial bores, a sealing element and arranged on the circumference of Huelse Laengsnuten ways for the flow of a gaseous medium in the direction of the tool. In the opposite direction, these flow paths are blocked by sealing elements. The invention is applicable in the field of tooling and processing machines.

Description

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Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Werkzeugmaschinen. Die Anwendung der Erfindung steht im Zusammenhang mit der Zuführung von Fertigungsprozeßhilfsstoffen zentrisch durch die Arbeitsspindel hindurch zu dem darin gespannten Werkzeug. Die Erfindung ist zweckmäßig an Werkzeugmaschinen mit automatischer Werkzeugwechseleinrichtung anwendbar.The invention relates to the field of machine tools. The application of the invention is in connection with the supply of manufacturing process aids centrally through the work spindle through to the tool clamped therein. The invention is suitably applicable to machine tools with automatic tool changer.

Characteristic of the known technical solutions

Die im DD-WP 204648 beschriebenen Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung an Werkzeugmaschinen zumselbsttätigen Steuern des Durchflusses von gasförmigen und flüssigen Medien durch die Arbeitsspindel zur Werkzeugschneide. Ein in der werkzeugseitig zylinderförmig ausgebildeten Zugstange aufgenommener Kolben wird beim Durchfluß eines flüssigen Mediums durch die Bohrung der Arbeitsspindel vom Flüssigkeitsdruck gegen den Spannbolzen des gespannten Werkzeuges geschoben.The invention described in DD-WP 204648 relates to a device on machine tools for the self-controlling the flow of gaseous and liquid media through the work spindle to the tool cutting edge. A received in the tool side cylinder-shaped pull rod piston is pushed during the flow of a liquid medium through the bore of the work spindle from the fluid pressure against the clamping bolt of the tensioned tool.

Für eine dichte Verbindung zwischen Maschine und Werkzeug ist am Kolben ein Dichtelement angeordnet, das an der Stirnfläche des Werkzeugspannbolzens anliegt. Voraussetzung dafür ist deren vollkommen ebene und unbeschädigte Oberfläche.For a tight connection between the machine and the tool a sealing element is arranged on the piston, which bears against the end face of the tool clamping bolt. Prerequisite is their perfectly flat and undamaged surface.

Durch unsachgemäße Handhabung und Lagerung oder den Transport der Werkzeuge kann es zu Deformationen dieser Stirnfläche kommen, wodurch deren Funktion als Dichtfläche nicht mehr gewährleistet ist.Improper handling and storage or the transport of the tools can lead to deformations of this end face, whereby their function as a sealing surface is no longer guaranteed.

Dadurch ist ein Rückströmen des flüssigen Mediums in die in der Arbeitsspindel angeordneten Luftzuführungskanäle bis zur Axiallagerung der Arbeitsspindel möglich, das negative Auswirkungen zur Folge hat.As a result, a return flow of the liquid medium in the arranged in the work spindle air supply channels to the axial bearing of the work spindle is possible, which has negative effects.

Die gleichen Gegebenheiten bestehen bei einer Werkzeugspanneinrichtung mit Spannzange gemäß der DD-PS 229626, wo zur Abdichtung des durch das Zentrum der Spanneinrichtung fließenden Kühlmittels gegenüber peripheren Teilen ein federbelasteter verschließbarer Kolben mit Dichtelementen angeordnet ist.The same conditions exist in a tool clamping device with collet according to DD-PS 229626, where a spring-loaded lockable piston with sealing elements is arranged to seal the coolant flowing through the center of the clamping device relative to peripheral parts.

In der DE-OS 1 913231 ist eine Kühlmittelzuführung durch ein in der Arbeitsspindel axial verschiebbar gelagertes Rohr beschrieben. Die flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Zuleitungsrohr und der Kühlmittelbohrung des Werkzeugspannbolzens wird erreicht, indem das Endteil des Rohres und die Kühlmittelbohrung zueinander konisch ausgebildet sind und durch Federkraft zusammengedrückt werden.In DE-OS 1 913231 a coolant supply is described by an axially slidably mounted in the work spindle tube. The liquid-tight connection between the supply pipe and the coolant hole of the tool clamping bolt is achieved by the end portion of the tube and the coolant hole are conical to each other and compressed by spring force.

Abgesehen davon, daß der Durchfluß eines zweiten Mediums durch die Arbeitsspindel hier nicht vorgesehen ist und insofern Rückströmwege für das Kühlmittel nicht bestehen, ist die beanspruchte Einrichtung nicht für Werkzeugmaschinen mit automatischer Werkzeugwechseleinrichtung und damit unifizierten Werkzeugen einsetzbar.Apart from the fact that the flow of a second medium through the work spindle is not provided here and insofar do not exist Rückströmwege for the coolant, the claimed device can not be used for machine tools with automatic tool changer and thus unified tools.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Werkzeugmaschinen mit automatischer Werkzeugwechseleinrichtung und mit zentrisch durch die Arbeitsspindel hindurch erfolgender Zuführung von zwei verschiedenen Fertigungsprozeßhilfsstoffen.The object of the invention is to improve the performance characteristics of machine tools with automatic tool changer and with centric passing through the work spindle supply of two different manufacturing process excipients.

Explanation of the essence of the invention

Ursache für die Mängel der bekannten technischen Lösungen hinsichtlich der Abdichtung der Durchflußwege zweier verschiedener durch die Arbeitsspindel hindurch fließender Medien zueinander bzw, zu peripheren Teilen des Arbeitsspindelsystems ist die Einbeziehung des Werkzeugspannbolzens in die Abdichtungsanordnung. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung für eine in der Werkzeugmaschinenarbeitsspindel befindliche Werkzeugspanneinrichtung zu schaffen, mittels der der Durchfluß eines Mediums zum Werkzeug ermöglicht und das Rückströmen eines zweiten Mediums über diesen Weg in der gegenläufigen Durchflußrichtung verhindert wird, wobei diese Einrichtung unabhängig von der Zuführung am Werkzeugspannbolzen angeordnet sein soll.Cause of the shortcomings of the known technical solutions in terms of sealing the flow paths of two different through the work spindle through flowing media each other or, to peripheral parts of the work spindle system is the inclusion of the tool clamping bolt in the sealing arrangement. The object of the invention is therefore to provide a device for a tool clamping spindle located in the tool clamping device, by means of the flow of a medium to the tool allows and the backflow of a second medium through this path in the opposite flow direction is prevented, said device is independent of the Supply to be arranged on the tool clamping bolt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Werkzeugspanneinrichtung und der in der Arbeitsspindel konzentrisch aufgenommenen und als Rohr ausgebildeten Zug-/Schubstange eine Hülse auf dem Spanneinsatz angeordnet ist. Die Hülse ist zusammen mit dem die Werkzeugspanneinrichtung und die Zug-/Schubstange verbindenden Spanneinsatz axial verschiebbar. In der Hülse sind radiale Bohrungen und dazwischenliegend an der äußeren Mantelfläche eine ein Dichtelement tragende Ringnut angeordnet. Die radialen Bohrungen sind durch einen Ringkanal verbunden, wobei der Ring kanal von einer an der inneren Mantelfläche der Hülse angeordneten Aussparung und der äußeren Mantelfläche des Spanneinsatzes gebildet ist. Die werkzeugseitigen radialen Bohrungen in der Hülse münden in eine Ringnut mit zueinander konischen Flanken, in der ein Dichtelement angeordnet ist. In der werkzeugseitigen konischen Flanke sind am Umfang der Hülse verteilte Längsnuten angeordnet. Ein weiteres Dichtelement ist in einer stirnseitigen Aussparung der Hülse angeordnet.According to the invention the object is achieved in that a sleeve is arranged on the clamping insert between the tool clamping device and the concentric recorded in the work spindle and designed as a tube pull / push rod. The sleeve is axially displaceable together with the tool clamping device and the pull / push rod connecting clamping insert. Radial bores are arranged in the sleeve and an annular groove carrying a sealing element is arranged therebetween on the outer lateral surface. The radial bores are connected by an annular channel, wherein the annular channel is formed by a arranged on the inner circumferential surface of the sleeve recess and the outer circumferential surface of the clamping insert. The tool-side radial holes in the sleeve open into an annular groove with mutually conical edges, in which a sealing element is arranged. In the tool-side conical edge distributed longitudinal grooves are arranged on the circumference of the sleeve. Another sealing element is arranged in a frontal recess of the sleeve.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung ist die in der Arbeitsspindel 1 einer Werkzeugmaschine angeordnete Werkzeugspanneinrichtung 2 mit einer Spannzange im Schnitt dargestellt. In der Spannzange der Werkzeugspanneinrichtung 2 ist ein Spanneinsatz 3 mit einer zentrischen axialen Bohrung aufgenommen. Der Spanneinsatz 3 dient zur Übertragung der Spann- und Lösekraft von der als Rohr ausgebildeten Zug-/ Schubstange 22 auf die Spannzange der Werkzeugspanneinrichtung 2 und gewährleistet den Durchfluß eines Kühlmittels zentrisch durch die Arbeitsspindel 2 zum Werkzeugspannbolzen 21 und durch dessen Kühlmittelbohrungen zu den Werkzeugschneiden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, arranged in the work spindle 1 of a machine tool tool clamping device 2 is shown with a collet chuck in section. In the collet of the tool clamping device 2, a clamping insert 3 is received with a central axial bore. The clamping insert 3 serves to transfer the clamping and releasing force of the trained as a pipe pull / push rod 22 on the collet of the tool clamping device 2 and ensures the flow of a coolant centric through the work spindle 2 to the tool clamping bolt 21 and through the coolant holes to the tool cutting edges.

Zur druckbeaufsch lagbaren Führung des Kühlmittelstromes ist im Spanneinsatz 3 eine federbelastete Hülse 18 mit einem Dichtelement 19 angeordnet, das an der Stirnseite 20 des Werkzeugspannbolzens 21 anliegt. Aus den bereits erwäh-nten Gründen ist die Zuverlässigkeit dieser Abdichtung nicht unbedingt gewährleistet, so daß Kühlmittel austreten und teilweise zurückströmen kann und dabei in den zur Zuführung von Luft zum Steilkegel der Arbeitsspindel 1 von d^r Zug-/Schubstange 22 und der Bohrung der Arbeitsspindel 1 gebildeten koaxialen Zwischenraum gelangt.For druckbeaufsch lagging guidance of the coolant flow is a spring-loaded sleeve 18 is arranged with a sealing element 19 in the clamping insert 3, which rests against the end face 20 of the tool clamping bolt 21. For the already mentioned reasons, the reliability of this seal is not necessarily guaranteed, so that coolant can escape and partially flow back, while in the supply of air to the steep taper of the work spindle 1 of the pull / push rod 22 and the bore of Work spindle 1 formed coaxial gap passes.

Um dieses Rückströmen zu verhindern, ist zwischen .der Spannzange der Werkzeugspanneinrichtung 2 und der Zug-/ Schubstange-22 auf dem Spanneinsatz 3 die erfindungsgemäße Einrichtung mit der Hülse 5 angeordnet, die in einer Richtung den Durchgang von Luft in Richtung zum Steilkegel der Arbeitsspindel 1 ermöglicht und den Durchfluß von Kühlmittel in der gegenläufigen Richtung verhindert.In order to prevent this backflow, the device according to the invention with the sleeve 5 is arranged between .the collet of the tool clamping device 2 and the pull / push rod 22 on the clamping insert 3, in one direction, the passage of air in the direction of the steep taper of the work spindle. 1 allows and prevents the flow of coolant in the opposite direction.

Die Luft bzw. ein beliebiges gasförmiges Medium gelangt über die radialen Bohrungen 8 der Hülse 5 in den Ringkanal 7, der von einer Aussparung 6 an der inneren Mantelfläche der Hülse 5 und der äußeren Mantelfläche des Spanneinsatzes 3 gebildet ist, und vondortindieradialenBohrungen9, dieineineRingnut13mit konischen Flanken 11, 12 mündet. lnderRingnut13istein Dichtelement 16 angeordnet, das durch den Druck der Luft ringförmig gespreizt wird und den Weg zu Längsnuten 14freigibt, die in der konischen Flanke 12 am Umfang der Hülse 5 verteilt sind und in den von der Werkzeugspanneinrichtung 2 eingenommenen Freiraum in der Arbeitsspindel^ münden. Ausgetretene und rückströmende Kühlflüssigkeit kann bis zur Hülse 5 gelangen, die mit einem in einer Ringnut 10 aufgenommenen und an der Bohrung der Arbeitsspindel 1 anliegenden Dichtelement 15 diese" Durchflußrichtung sperrt.The air or any gaseous medium passes through the radial bores 8 of the sleeve 5 in the annular channel 7, which is formed by a recess 6 on the inner circumferential surface of the sleeve 5 and the outer circumferential surface of the clamping insert 3, and from theredieradialBohrungen9, a Ringnut13 with conical flanks 11, 12 opens. In the annular groove 13, there is arranged a sealing member 16 which is spread annularly by the pressure of the air and which gives way to longitudinal grooves 14 which are distributed in the conical flank 12 at the circumference of the sleeve 5 and open into the free space formed in the work spindle 12 by the tool chuck 2. Leaked and backflowing coolant can reach the sleeve 5, which locks with a received in an annular groove 10 and applied to the bore of the work spindle 1 sealing element 15 this "flow direction.

Ebenso ist ein Eindringen des Kühlmittels über die radialen Bohrungen 9 in den Ringkanal 7 nicht möglich, da das Dichtelement 16 vom Druck des Kühlmittels an die konischen Flanken 11,12der Ringnut 13gepreßtwird und die radialen Bohrungen 9 verschließt.Likewise, penetration of the coolant through the radial bores 9 in the annular channel 7 is not possible because the sealing element 16 is pressed by the pressure of the coolant to the conical flanks 11,12der the annular groove 13 and the radial bores 9 closes.

Das Rückströmen von Kühlmittel zwischen der Hülse 5 und dem Spanneinsatz 3 wird durch das in einer stirnseitigen Ausspa'rung der Hülse 5 angeordnete Dichtelement 17 verhindert.The return flow of coolant between the sleeve 5 and the clamping insert 3 is prevented by the arranged in an end-side Ausspa'rung the sleeve 5 sealing element 17.

Claims

Invention claim:

1. A device for blocking the counter-flow direction in a machine tool working spindle for a arranged in the work spindle tool clamping device, which is connected by means of an axially pierced clamping insert with the Arbeitssspindel.konzentrisch recorded and designed as a tube pull / push rod, characterized in that on the Clamping insert (3) is arranged with this axially displaceable sleeve (5) between the tool clamping device (2) and the pull / push rod (22) that in the sleeve (5) radial bores (8, 9) and interposed on the outer circumferential surface an annular groove (10) carrying a sealing element (15) is arranged such that the radial bores (8, 9) are connected by an annular channel (7), the annular channel (7) being connected to one of the inner lateral surface of the sleeve (5) arranged recess (6) and the outer circumferential surface (4) of the clamping insert (3) is formed, that the radial bores (9) in a one Sealing element (16) carrying the ring groove (13) with mutually conical flanks (11, 12) open, that in the tool-side conical edge (12) on the circumference of the sleeve (5) distributed longitudinal grooves (14) are arranged, and in one frontal recess of the sleeve (5) a sealing element (17) is arranged.