DE102013102456A1

DE102013102456A1 - Werkzeug für eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102013102456A1
Application number: DE102013102456.4A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Keppler
Original assignee: KARL KEPPLER MASCHB GmbH; KARL KEPPLER MASCHINENBAU GmbH
Current assignee: KARL KEPPLER MASCHB GmbH; KARL KEPPLER MASCHINENBAU GmbH
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-09-18

Abstract

Ein Werkzeug, insbesondere ein spanabhebendes Werkzeug, das mit seinem Werkzeugschaft an einer Spindel (12) einer Werkzeugmaschine befestigbar ist und einen vollständig in seinem inneren verlaufenden Kühlmittelkanal (14) aufweist, der sich zwischen einem Kühlmitteleinlass (15) und einem Kühlmittelauslass (16) erstreckt, wobei der Kühlmitteleinlass (15) und der Kühlmittelauslass (16) an einen Kühlmittelkreislauf (19, 20) der Werkzeugmaschine anschließbar sind.

Description

Bei der spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken entstehen durch die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück hohe Temperaturen. Es werden daher die Werkzeuge und/oder die Werkstücke gekühlt, um die Bearbeitung mit einer hohen Geschwindigkeit zu ermöglichen, eine gute Oberflächenqualität des Werkstücks sowie hohe Standzeiten des Werkzeugs zu erreichen.
Die effektivste und am häufigsten bei Werkzeugmaschinen angewendete Art der Kühlung besteht in einer Kühlung mittels eines flüssigen Kühlmittels, mit dem die Schneiden des Werkzeugs und/oder das Werkstück von außen benetzt werden. Nach dieser nassen Bearbeitung der Werkstücke müssen diese in der Regel vor der weiteren Bearbeitung getrocknet werden, was bei metallischen Werkstücken kein größeres Problem darstellt. Die Oberfläche dieser Werkstücke trocknet rasch ab.
Bei Werkstücken aus anderen Materialien, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen, dauert der Trocknungsprozess dagegen deutlich länger. Bei tiefen Bohrungen in Bauteilen aus Glasfaserwerkstoffen können die Trocknungszeiten bis zu 48 Stunden betragen. Diese lange Trocknungszeit ist jedoch mit einer rationellen Werkstückbearbeitung nicht vereinbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug vorzuschlagen, mit dem eine rationelle Bearbeitung von Werkstücken aus unterschiedlichen Materialien möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Werkzeug, insbesondere ein spanabhebendes Werkzeug, das mit seinem Werkzeugschaft an einer Spindel einer Werkzeugmaschine befestigbar ist und das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen vollständig in seinem Inneren verlaufenden Kühlmittelkanal aufweist, der sich zwischen einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass erstreckt, wobei der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass an einen Kühlmittelkreislauf der Werkzeugmaschine anschließbar sind.
Durch den vollständig im Inneren des Werkzeugs verlaufenden Kühlmittelkanal werden weder die Schneiden des Werkzeugs noch das Werkstück selbst mit dem Kühlmittel benetzt. Die Bearbeitung des Werkstücks erfolgt somit vollkommen trocken. Dennoch wird das Werkzeug durch das durch sein Inneres zirkulierendes Kühlmittel ausreichend gekühlt, um hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten zu erlauben. Der Trocknungsvorgang des Werkstücks entfällt, sodass Werkstücke unabhängig von ihrem Material und ihrer Oberflächenbeschaffenheit mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug sehr rationell bearbeitet werden können.
Vorzugsweise können der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass im Einspannbereich des Werkzeugschaftes angeordnet sein. Mit dem Spannen des Werkzeugs kann damit auch der Anschluss des Werkzeugs an den Kühlmittelkreislauf der Werkzeugmaschine erfolgen. Dabei können der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass beispielsweise direkt über eine HSK-, SK-, MAS-BT- oder Capto-Werkzeugaufnahme mit dem Kühlmittelkreislauf der Werkzeugmaschine verbindbar sein. Die Kupplungen zwischen der Werkzeugaufnahme und dem Kühlmittelein- und -auslass rotieren hier mit. Dazu ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass an der Stirnseite des Werkzeugschaftes angeordnet sind. Der Anschluss des Werkzeugs an den Kühlmittelkreislauf erfolgt dann über die Plananlage der Werkzeugstirnseite an die Werkzeugaufnahme.
Der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass können jedoch auch im Endbereich des Werkzeugschaftes radial nach außen geführt sein. Bei dieser Ausgestaltung können der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass über eine konzentrisch zur HSK-Werkzeugaufnahme angeordnete und mit einem Spindelgehäuse gekoppelte Kühlmittelverteilerplatte mit dem Kühlmittelkreislauf der Werkzeugmaschine verbunden werden. Die Kupplungen zwischen dem Kühlmittelein- und -auslass rotieren hier also nicht mit dem Werkzeug mit.
Der Verlauf des Kühlmittelkanals im Inneren des Werkzeugs kann unterschiedlich gestaltet und der Form des Werkzeugs angepasst werden. Insbesondere bei länglichen Werkzeugen wie Bohrer oder Fingerfräser kann der Kühlmittelkanal zwei parallel zur Werkzeugachse verlaufende Abschnitte aufweisen, die im Bereich der Werkzeugspitze durch einen quer verlaufenden Abschnitt miteinander verbunden sind.
Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Werkzeugs mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein erstes Werkzeug mit Spindel und Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine;
2 einen Längsschnitt durch ein zweites Werkzeug mit Spindel und Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine.
Das Werkzeug 10 aus 1 ist über eine Werkzeugaufnahme 11, hier einer HSK-Aufnahme, an einer Spindel 12 einer Werkzeugmaschine, von der ein Spindelgehäuse 13 dargestellt ist, befestigt. Im Inneren des Werkzeugs 10 ist ein Kühlmittelkanal 14 vorgesehen, der sich zwischen einem Kühlmitteleinlass 15 und einem Kühlmittelauslass 16 erstreckt. Der Einlass 15 und der Auslass 16 für das Kühlmittel sind dabei an der Stirnseite des Werkzeugschaftes angeordnet. Sie sind über die Werkzeugaufnahme 11 über Kupplungen 17, 18 mit einem Kühlmittelzulauf 19 bzw. einem Kühlmittelrücklauf 20 der Werkzeugmaschine verbunden. Beim Werkzeug 10 rotieren daher die Kupplungen 17, 18 mit dem Werkzeug 10 mit.
Beim Werkzeug 30 gemäß 2 sind dagegen der Kühlmitteleinlass 35 und der Kühlmittelauslass 36 des Kühlmittelkanals 34 am Werkzeugschaft radial nach außen geführt und münden in Öffnungen in der Werkzeugaufnahme 31, die in umlaufenden Nuten am äußeren Umfang der Werkzeugaufnahme 31 enden. Die Nuten 41, 42 wiederum sind über eine ringförmige Kühlmittelverteilerplatte 43 mit einem Kühlmittelzulauf 39 und einem Kühlmittelrücklauf 40 im Spindelgehäuse 33 der Werkzeugmaschine über Kupplungen 37, 38 verbunden. Die Kühlmittelverteilerplatte 43 ist daher ortsfest mit dem Spindelgehäuse 33 verbunden und rotiert nicht mit der Spindel 32 und dem Werkzeug 30 mit. Um einen Kühlmittelaustritt zwischen der feststehenden Verteilerplatte 43 und der rotierenden Werkzeugaufnahme 31 zu verhindern, ist zwischen der Verteilerplatte 43 und der Werkzeugaufnahme 31 eine Spaltdichtung 44 vorgesehen.
Bei beiden Werkzeugen 10, 30 sind die Kühlmittelkanäle 14, 34 im Wesentlichen U-förmig ausgeführt. Es versteht sich, dass auch ein anderer Verlauf der Kühlmittelkanäle 14, 34 möglich ist. Der Verlauf kann der Form des Werkzeugs angepasst und hinsichtlich der Kühlwirkung optimiert werden.

Claims

Werkzeug, insbesondere spanabhebendes Werkzeug, das mit seinem Werkzeugschaft an einer Spindel (12, 32) einer Werkzeugmaschine befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass es einen vollständig in seinem Inneren verlaufenden Kühlmittelkanal (14, 34) aufweist, der sich zwischen einem Kühlmitteleinlass (15, 35) und einem Kühlmittelauslass (16, 36) erstreckt, wobei der Kühlmitteleinlass (15, 35) und der Kühlmittelauslass (16, 36) an einen Kühlmittelkreislauf (19, 20; 39, 40) der Werkzeugmaschine anschließbar sind.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteleinlass (15, 35) und der Kühlmittelauslass (16, 36) im Einspannbereich des Werkzeugschaftes angeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteleinlass (15, 35) und der Kühlmittelauslass (16, 36) über eine HSK-, SK-, MAS-BT- oder Capto-Werkzeugaufnahme (11, 31) mit dem Kühlmittelkreislauf (19, 20; 39, 40) der Werkzeugmaschine verbindbar ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteleinlass (15, 35) und der Kühlmittelauslass (16, 36) an der Stirnseite des Werkzeugschaftes angeordnet sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteleinlass (15, 35) und der Kühlmittelauslass (16, 36) im Endbereich des Werkzeugschaftes radial nach außen geführt sind.
Werkzeug nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmitteleinlass (15, 35) und der Kühlmittelauslass (16, 36) über eine konzentrisch zur HSK-Werkzeugaufnahme (31) angeordnete und mit einem Spindelgehäuse (33) gekoppelte Kühlmittelverteilerplatte (43) mit dem Kühlmittelkreislauf (39, 40) der Werkzeugmaschine verbindbar ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkanal (14, 34) zwei parallel zur Werkzeugachse verlaufende Abschnitte aufweist, die im Bereich der Werkzeugspitze durch einen quer verlaufenden Abschnitt miteinander verbunden sind.