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Die Erfindung betrifft eine Werkzeughaltevorrichtung zur Aufnahme eines Werkzeugs mit mindestens einer integrierten Kühlmittelführung.
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Stand der Technik
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Eine derartige Werkzeughaltevorrichtung ist aus der
DE 20 2006 002 763 U1 bekannt und betrifft eine rohrförmige Hülse zum lösbaren Spannen eines Werkzeugs an einer drehbaren Spindelwelle einer Werkzeugmaschine. Dabei ist die Spindelwelle an ihrem Ende rohrförmig ausgebildet und im Bereich des rotierenden Endes der Spindelwelle ist eine Induktionsheizung vorgesehen. An dem rohrförmigen Ende der Spindelwelle ist die rohrförmige Hülse lösbar mittels eines Passsitzes eingesetzt. In die Hülse ist mittels eines weiteren Passsitzes ebenfalls lösbar ein Schaft des Werkzeugs eingesetzt. Die Spindelwelle ist mit einer Kühlmittelkanäle aufweisenden Kühlvorrichtung ausgestattet, durch die ein flüssiges Kühlmittel zur Kühlung der Spindelwelle geführt wird.
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Für eine Kühlung des Werkzeugs bzw. des zu bearbeitenden Werkstücks muss bei dieser Werkzeugmaschine Kühlflüssigkeit extern beispielsweise über Rohrleitungen dem Werkzeug bzw. dem Werkstück zugeführt werden. Solche zusätzlichen Rohrleitungen müssen außen an der Werkzeugmaschine angebracht werden und verursachen einen nicht unerheblichen Platzbedarf. Zudem wird durch solche Rohrleitungen die Reinigung der Werkzeugmaschine erschwert, da durch solche Rohrleitungen die Zugänglichkeit der zu reinigenden Komponenten erschwert wird. Zudem besteht die Gefahr einer Beschädigung der Rohrleitungen, beispielsweise durch eine unsachgemäße Bedienung der Werkzeugmaschine.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeughaltevorrichtung bereitzustellen, mit der die Kühlung des Werkzeugs verbessert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kühlmittelführung der Werkzeughaltevorrichtung einerseits eine Einlassöffnung zum Anschluss eines externen Kühlmittelzufuhrkanals und andererseits mindestens eine Austrittsmündung zur Versorgung eines aufgenommenen Werkzeugs mit Kühlmittel umfasst. Die Kühlmittelführung ist folglich vollständig in die Werkzeughaltevorrichtung integriert. Durch diese Ausbildung wird die Kühlung zumindest des Werkzeugs wesentlich verbessert, indem das Kühlmittel bis angrenzend an das in der Werkzeughaltevorrichtung gehaltene Werkzeug geführt ist und über die mindestens eine Austrittsmündung zur Kühlung und Schmierung des Werkstücks an diesem austritt. Dadurch, dass die so gebildete Kühlvorrichtung in die Werkzeughaltevorrichtung integriert ist, entfallen außenliegende Rohrleitungen, die die Bedienung, Funktion und Zuverlässigkeit insbesondere der Werkzeugmaschine oder deren Komponenten, an der die Werkzeughaltevorrichtung in eine bevorzugten Ausführung der Erfindung verbaut ist, zumindest einschränken können. Weiterhin ist die Kühlvorrichtung bevorzugt eine kombinierte Kühlschmiervorrichtung, mit der sowohl eine Kühlung als auch eine Schmierung der Werkzeugs und des zu bearbeitenden Werkstücks sowie auch der Werkzeughaltevorrichtung erfolgt. Entsprechend ist das Kühlmittel ein kombiniertes Kühlschmiermittel, beispielsweise eine Wasser-Öl-Emulsion.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die zumindest eine Austrittsmündung auf das aufzunehmende Werkzeug ausgerichtet. Durch die Austrittsmündung tritt das Kühlschmiermittel aus und wird direkt auf das Werkzeug aufgebracht. Dabei können mehrere Austrittsmündungen beispielsweise bei einer zylinderförmig ausgebildeten Werkzeughaltevorrichtung auf dem Zylinderumfang angeordnet sein. Dadurch ist sichergestellt, dass eine intensive Kühlung und Schmierung des Werkzeugs und des mit dem Werkzeug zu bearbeitendem Werkstücks erfolgt. Die Zufuhr des Kühlschmiermittels erfolgt dabei erfindungsgemäß nur durch die integrierte Kühlmittelführung, die außenliegende Rohrleitungen vollständig überflüssig machen. Dadurch können auch bei der Bearbeitung entstehende Späne besser von dem Werkstück weggespült werden. Das Kühlschmiermittel ist insbesondere bei metallbearbeitenden Werkzeugmaschinen eine flüssige Emulsion, die in der Regel wasserlöslich ist. Beispielsweise bei einer holzbearbeitenden Werkzeugmaschine kann das dann eingesetzte Kühlmittel aber auch Luft sein, die zur intensiven Luftkühlung eingesetzt wird und von der Holzspäne abgeblasen werden. Da es sich normalerweise um eine rotierende Werkzeughaltevorrichtung handelt, sind wegen einer möglichen Unwucht der rotierenden Komponenten sämtliche Bohrungen, Kanäle, Nuten usw. symmetrisch auf den rotierenden Komponenten der Werkzeughaltevorrichtung angeordnet sein. Auf eine asymmetrische oder einseitige Einbringung der Bohrungen, Kanäle, Nuten usw. sollte aus diesem Grund und auch wegen einer uneffektiven Kühlwirkung verzichtet werden.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Werkzeughaltevorrichtung eine das Werkzeug einspannende Werkzeugaufnahme und eine Anzugsscheibe auf, wobei die Austrittsmündung zwischen der Werkzeugaufnahme und der Anzugsscheibe angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung gelangt das Kühlschmiermittel direkt an das Werkzeug und kann beispielsweise entlang des Werkzeugs zu der Bearbeitungszone des Werkstücks geführt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Kühlmittelführung zumindest einen die Eintrittsöffnung mit der Austrittsmündung verbindenden zentralen Kühlmittelkanal und mindestens eine weiterführende Bohrung auf, wobei die Bohrung im Bereich der Werkzeugaufnahme mündet und direkt oder indirekt mit der Austrittsmündung verbunden ist. Dies stellt eine konstruktiv günstig umzusetzende Lösung dar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in die Werkzeugaufnahme und/oder die Anzugscheibe zumindest eine die Bohrung mit der Austrittsmündung verbindende Verteilnut eingelassen. Eine solche Verteilnut kann problemlos beispielsweise in eine Halteebene der Werkzeugaufnahme beziehungsweise der Anzugsscheibe eingearbeitet werden. Weiterhin ist eine solche Verteilnut nach dem Lösen des eingespannten Werkezeugs einschließlich der mindestens einen Bohrung sowie des Kühlmittelkanals problemlos zu reinigen, so dass die Gefahr einer Beschädigung oder Überhitzung des Werkzeugs und des Werkstücks durch mangelnde Kühlung und/oder Schmierung minimiert ist. Im Rahmen der Erfindung können mehrere Verteilnuten in die beiden zusammenwirkenden Halteebenen der Werkzeugaufnahme und der Anzugsscheibe eingelassen sein. Sofern die Werkzeugaufnahme und die Anzugsscheibe in einer definierten Position zueinander montiert werden, ist es durch entsprechenden Winkelversatz der Verteilnuten möglich, eine besonders intensive Schmierung des Werkzeugs und des Werkstücks zu gewährleisten. Bei den entsprechenden Ausgestaltungen ist aber – wie schon zuvor ausgeführt – darauf zu achten, dass keine oder zumindest keine relevante Unwucht entsteht.
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In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Bohrung und der Verteilnut eine Sammelkammer angeordnet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein mittig an der Halteebene der Werkzeugaufnahme angeordneter Zentrier- und Gewindebereich aufweisend eine Führung an der Werkzeugaufnahme und eine Führungsausnehmung an der Anzugsscheibe für die passgenaue Befestigung der Anzugsscheibe (und des Werkzeugs) unbeeinträchtigt bleibt. Über mit der Sammelkammer in der Werkzeugaufnahme zusammenwirkende Übergabenuten in der Führung kann eine strömungsverlustfreie Weiterführung des Kühlschmiermittels zu einer Sammelkammer in der Anzugsscheibe erfolgen. Es ist aber im Rahmen der Erfindung auch denkbar, die Sammelkammer in der Werkzeugaufnahme beispielsweise durch Durchtritte in dem Werkzeug direkt mit Verteilnuten in der Anzugsscheibe zu verbinden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Werkzeughaltevorrichtung einen Aufsteckfräserdorn, einen Hohlschaftkegel oder eine ähnliche Haltevorrichtung auf, wobei in dem Aufsteckfräserdorn oder dem Hohlschaftkegel die Kühlmittelführung zumindest teilweise integriert ist. Die Anwendung der Erfindung ist also folglich nicht auf plane Halteebenen zwischen der Werkzeugaufnahme und der Anzugscheibe beschränkt, sondern kann auf beliebige Werkzeughaltevorrichtungen angewendet werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Werkzeughaltevorrichtung an einer Werkzeugmaschine, die insbesondere als ein Mehrspindel-Drehautomat ausgebildet ist, verbaut. Durch die Integration der Kühlvorrichtung in solche Spindeln des Drehautomaten, bei denen durch die Auswahl der Werkzeuge (beispielsweise Scheibenfräser), die an diesen Spindeln verbaut sind und bei denen eine Schmierung und Kühlung notwendig ist, entfällt ein ganzes System von bisher vorhandenen Rohrleitungen, das an jeder einzelnen Spindel zur Kühlschmiermittelzufuhr vorhanden war. Dadurch, dass die gesamten Kühlschmiermittelvorrichtungen in die einzelnen Spindeln und den mit den jeweiligen Spindeln versehenen Werkzeugaufnahmen bzw. Anzugsscheiben integriert sind, ist die Werkzeugmaschine wesentlich aufgeräumter ausgestaltet und bietet deutliche Vorteile beim Betrieb (bessere Kühlung von Werkzeug und Werkstück, bessere Übersicht bei der Bearbeitung, bessere Wegspülung von Spänen) und der Reinigung durch den Entfall äußerer Rohrleitungen. Selbstverständlich können an den Spindeln höchst unterschiedliche Werkzeuge für eine einfache aber auch höchst komplizierte Bearbeitung von Werkstücken montiert sein. Es ist im Rahmen der Erfindung weiterhin auch möglich, eine oder mehrere Spindeln eines Mehrspindelautomaten ohne die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung auszustatten, wenn eine Kühlung und Schmierung bei dem jeweils montierten Werkzeug nicht erforderlich ist.
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Ein weiterer Vorteil ist die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der optimierten Schmierung und Kühlung erreichbare Standzeitsteigerung der Werkzeuge. Weiterhin ist es gerade bei beispielsweise dünnen Sägeblättern mit geringer Schnitttiefe möglich, die Außendurchmesser der Halteebenen beziehungsweise des Halteteils und der Anzugsscheibe dem Sägeblattdurchmesser und der Schnitttiefe anzupassen, um eine optimierte Abstützung zu erreichen.
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Insbesondere ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung möglich, eine oder mehrere Zwischenscheiben jeweils mit Sammelkammer und Austrittsnuten zur Einspannung von beispielsweise zwei oder mehr Sägeblättern zwischen einem Halteteil und einer Anzugsscheibe einzufügen. Der dabei erzeugte Nutabstand ist von der Scheibenbreite bestimmt und kann so dem Werkstück individuell angepasst werden. Ebenso ist es möglich, eine separate Haltescheibe ohne Aufnahmedorn gepaart mit einer Anzugsscheibe und einem Fräseraufsteckdorn zu erweitern. Dabei weist dann ein vorhandener Fräseraufsteckdorn im Übergang von der Planauflagefläche zu Welle eine Ringnut oder einen Einstich auf, in der/dem sich Querbohrungen zu einem Kühlmittelzufuhrkanal für eine Zuführung von Kühlschmiermittel befinden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 Eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugaufnahme einer Werkzeughaltevorrichtung,
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2 eine perspektivische Ansicht einer Anzugsscheibe einer Werkzeughaltevorrichtung und
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3 eine Seitenansicht einer Werkzeugaufnahme und einer mit dieser unter Einspannung eines Werkzeugs zusammenwirkenden Anzugsscheibe.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugaufnahme 1, die mittels eines mit der Werkzeugaufnahme 1 einstückig ausgebildeten Aufnahmedorns 2 an einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einem Mehrspindel-Drehautomaten angebracht wird. Der Aufnahmedorn 2 wird beispielsweise in einer Spindel des Mehrspindel-Drehautomaten drehfest und flüssigkeitsdicht eingesetzt.
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In den Aufnahmedorn 2 ist ein Kühlmittelkanal 15 mittig eingelassen, der über eine Eintrittsöffnung 16 mit einem externen Kühlmittelzufuhrkanal in der Spindel des Mehrspindel-Drehautomaten zur Umgebung abgedichtet fluidverbunden ist. Durch den Kühlmittelzufuhrkanal und den weiterführenden Kühlmittelkanal 15 wird ein Kühlmittel, insbesondere ein Kühlschmiermittel, das beispielsweise eine Wasser-Öl-Emulsion ist, zugeführt. Neben dem Aufnahmedorn 2 weist die Werkzeugaufnahme 1 konzentrisch zu dem Aufnahmedorn 2 ein zylinderförmig ausgebildetes Halteteil 3 mit einer Halteebene 4a auf. Das Halteteil 3 weist dabei einen größeren Durchmesser als der Aufnahmedorn 2 auf. Auf die Halteebene 4a des Halteteils 3 wird ein Werkzeug 5 (3) beispielsweise in Form eines Sägeblatts oder eines Scheibenfräsers aufgelegt und zwischen der Halteebene 4a und einer Halteebene 4b, die an einer mit der Werkzeugaufnahme 1 zusammenwirkenden Anzugsscheibe 6 angeordnet ist, eingespannt. Zur genauen Ausrichtung der Anzugsscheibe 6 und des Werkzeugs 5 zu der Werkzeugaufnahme 1 weist die Werkzeugaufnahme 1 eine zylinderförmige (oder kegelförmige) Führung 7 auf, die zentral zu der Mittellängsachse durch die Werkzeugaufnahme 1 ausgerichtet ist. Die zylinderförmige Führung 7 weist ein eingelassenes Gewinde 8 auf, in das eine die Anzugsscheibe 6 mit der Werkzeugaufnahme 1 verbindende und verspannende Schraube 17 (3) eindrehbar ist.
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In die Halteebene 4a ist eine die zylinderförmige (oder kegelförmige) Führung 7 umgebende Sammelkammer 9a für Kühlschmiermittel eingelassen. Die Sammelkammer 9a wird über mindestens eine, insbesondere drei, in der Sammelkammer 9a verteilt mündende Bohrungen 10 von dem Kühlmittelkanal 15 mit Kühlschmiermittel beschickt. In die Halteebene 4a der Werkzeugaufnahme 1 sind auf dem Umfang verteilt eine oder mehrere, beispielsweise sechs, Verteilnuten 11a eingelassen, die die Sammelkammer 9a mit an dem zylinderförmigen Außenumfang des Halteteils 3 angeordneten Austrittsmündungen 14a verbinden. Die Austrittsmündungen 14a sind so ausgebildet, dass das Kühlschmiermittel auf das Werkzeug 5 auftritt und dieses zumindest über einen Teilumfang kühlt und schmiert. Dabei wird das Kühlschmiermittel durch die sich bei einer Drehbewegung der Werkzeugaufnahme 1 auftretende Zentrifugalkraft auf das Werkzeug 5 und das Werkstück geschleudert.
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Zur Weiterführung von in der Sammelkammer 9a befindlichem Kühlschmiermittel in eine in die Anzugsscheibe 6 in deren Halteebene 4b gemäß 2 eingelassene weitere Sammelkammer 9b ist in die Führung 7 und eine mit der Führung 7 zusammenwirkende Führungsausnehmung 12 der Anzugsscheibe 6 jeweils mindestens eine Übergabenut 13 eingelassen. Sowohl in die Führung 7 als auch in die Führungsausnehmung 12 sind eine oder mehrere, beispielsweise jeweils drei, jeweils zusammenwirkende Übergabenuten 13 für Kühlmittel eingelassen.
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In die Anzugsscheibe 6 sind zusammenwirkend mit der Sammelkammer 9b wiederum in deren Halteebene 4b eine oder mehrere Verteilnuten 11b eingelassen, die ebenfalls mit Austrittsmündungen 14b zusammenwirken. Über die Austrittsmündungen 14b wird das eingespannte Werkzeug auf der gegenüberliegenden Seite zu den Austrittsmündungen 14a mit Kühlschmiermittel beaufschlagt.
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3 zeigt ein von der Werkzeugaufnahme 1 und der Anzugsscheibe 6 eingespanntes scheibenförmiges Werkzeug 5. Während des Betriebs der Werkzeugmaschine wird durch den vorgelagerten Kühlmittelzufuhrkanal in der Spindel, den zentralen Kühlmittelkanal 15 in dem Aufnahmedorn 2, die Bohrungen 10 in dem Halteteil 3 sowie die Übergabenuten 13 in die Sammelkammer 9a des Halteteils 3 und die Sammelkammer 9b der Anzugscheibe 6 eingebrachtes Kühlschmiermittel durch die Verteilnuten 11a, 11b und die Austrittsmündungen 14a, 14b auf beide Seiten des Werkzeugs 5 und an das von dem Werkzeug 5 bearbeitete Werkstück direkt an dessen Bearbeitungszone geführt. Insbesondere die Bearbeitungszone wird somit intensiv gekühlt und geschmiert, ohne dass spezielle außenliegende Rohrleitungen für die Kühlschmiermittelzufuhr nötig sind. Auch werden während der Bearbeitung des Werkstücks anfallende Bearbeitungsspäne wirksam abgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006002763 U1 [0002]
