DE102014211414B3

DE102014211414B3 - Schraube mit Kühlmittelkanal

Info

Publication number: DE102014211414B3
Application number: DE102014211414.4A
Authority: DE
Inventors: Oskar Frey
Original assignee: NUBIUS Group Prazisionswerkzeuge GmbH
Current assignee: NUBIUS Group Prazisionswerkzeuge GmbH
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2034-06-14

Abstract

Schraube (10) zur Verbindung eines Werkzeugs (56) zur spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere eines Fräswerkzeugs (56), mit einer Werkzeugaufnahme (58), insbesondere mit einem Fräsdorn (58), mit einem Schraubenkopf (12) und mit einem Schraubenschaft (14), wobei die Schraube (10) im Schraubenschaft (14) einen Kühlmittelkanal (50) aufweist, wobei der Kühlmittelkanal (50) zwischen einem an einer Stirnseite (28) des Schraubenschafts (14) angeordneten Kühlmitteleinlass (26) und wenigstens einem an einer Mantelseite des Schraubenschafts (14) angeordneten Kühlmittelauslass (46) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (12) auf seiner dem Schraubenschaft (14) zugewandten Seite einen senkrecht zur Schraubenlängsachse (22) verlaufenden Dichtbund (52) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraube zur Verbindung eines Werkzeugs zur spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere eines Fräswerkzeugs, mit einer Werkzeugaufnahme, insbesondere mit einem Fräsdorn, mit einem Schraubenkopf und mit einem Schraubenschaft, wobei die Schraube im Schraubenschaft einen Kühlmittelkanal aufweist.
Derartige Schrauben, welche auch als Spannbolzen bezeichnet werden, sind aus dem Stand der Technik vielfach bekannt. Sie dienen dazu, ein Fräswerkzeug an einer Werkzeugaufnahme in einer zentralen Gewindebohrung der Werkzeugaufnahme zu befestigen. Aus dem Stand der Technik sind dabei Spannbolzen bzw. Schrauben bekannt, mit denen Kühlmittel, welches durch eine zentrale Kühlmittelbohrung in der Werkzeugaufnahme hin zur Schraube bzw. zum Spannbolzen geleitet wird, durch den Kühlmittelkanal im Schraubenschaft hin zur Stirnseite der Schraube geleitet werden kann. Dabei ist es einerseits bekannt, in einer Schraube eine durchgehende Kühlmittelbohrung konzentrisch zur Mittellängsachse vorzusehen, so dass Kühlmittel, welches durch die zentrale Kühlmittelbohrung der Werkzeugaufnahme hindurchgeleitet wird, durch die Kühlmittelbohrung in der Schraube stirnseitig am Schraubenkopf zur Kühlung bei der Bearbeitung geleitet werden kann.
Andererseits ist es bekannt, sog. ”Kreuzschrauben” vorzusehen, wobei ein Kühlmittelkanal im Schraubenschaft vorgesehen ist, welcher in Kühlmittelkanäle im Schraubenkopf derart mündet, dass das Kühlmittel am Schraubenkopf in radial am Schraubenkopf angeordneten Kühlmittelauslässen mündet.
Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Schrauben kann Kühlmittel jedoch nur vergleichsweise undefiniert hin zur Stirnseite bzw. zur Mantelseite des Schraubenkopfes geleitet werden. Insbesondere beim Einsatz modernerer Fräswerkzeuge ergeben sich hierbei Probleme. Moderne Fräswerkzeuge weisen weitere Kühlmittelkanäle auf, mit denen Kühlmittel im Betrieb des Werkzeugs direkt auf die im Eingriff stehenden Schneiden des Fräswerkzeugs geleitet werden kann. Da die aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugaufnahmen jedoch üblicherweise nur eine zentrale Kühlmittelbohrung aufweisen, ist es mit den bekannten Schrauben nicht möglich, neuere Werkzeuge mit zusätzlichen Kühlmittelkanälen mit Kühlmittel zu versorgen. Die DE 10 2006 004 073 A1 zeigt eine Schraube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die aus der DE 10 2006 004 073 A1 eignet sich jedoch nicht zur Weiterleitung von Kühlmittel in ein Werkzeug. Vielmehr ermöglicht sie lediglich ein direktes Kühlen der Schneidelemente.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, Schrauben zur Verbindung eines Werkzeugs zur spanabhebenden Bearbeitung mit einer Werkzeugaufnahme bereitzustellen, wobei die Verbindung sicher sein soll und gleichzeitig eine Versorgung des Werkzeugs mit Kühlmittel gewährleistet sein soll.
Diese Aufgabe wird mit einer Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demgemäß ist es vorgesehen, dass der Schraubenkopf auf seiner dem Schraubenschaft zugewandten Seite einen senkrecht zur Schraubenlängsachse verlaufenden Dichtbund aufweist. Mit einem solchen Dichtbund kann die Schraube mit ihrem Schraubenkopf dichtend am Werkzeug zur Anlage kommen, so dass am Schraubenkopf eine Leckage von Kühlmittel vermieden werden kann, da der Dichtbund am Werkzeug an einer ebenfalls zumindest abschnittsweise ebenen Fläche dichtend anliegt.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Kühlmittelkanal eine konzentrisch zu einer Schraubenlängsachse verlaufende Sacklochbohrung aufweist. Die Sacklochbohrung mündet dabei vorzugsweise an der Stirnseite des Schraubenschafts und bildet den Kühlmitteleinlass. Eine solche Sacklochbohrung ist fertigungstechnisch besonders einfach herstellbar.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Kühlmittelkanal wenigstens eine radial zur Schraubenlängsachse verlaufende Radialbohrung aufweist, die den Kühlmittelauslass bildet. Dabei schneiden sich die wenigstens eine Radialbohrung und die Sacklochbohrung an wenigstens einer Stelle derart, dass Kühlmittel von der Sacklochbohrung in die Radialbohrung geleitet werden kann.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn mehrere, vorzugsweise vier Radialbohrungen, vorgesehen sind.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Radialbohrung zur Stirnseite des Schraubenschafts hin geneigt in einem Winkel von 0° bis 90°, vorzugsweise in einem Winkel von 45° bis 80°, zur Mittellängsachse angeordnet ist. Wenn nun Kühlmittel am Kühlmitteleinlass in den Kühlmittelkanal eintritt, kann das Kühlmittel am Kühlmittelauslass aufgrund der Neigung der Radialbohrung vom Schraubenkopf weg geleitet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Schraube sieht vor, dass der Schraubenschaft einen Gewindeabschnitt und einen Kühlabschnitt aufweist, in dem der Kühlmittelauslass angeordnet ist.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Kühlabschnitt zwischen Schraubenkopf und Gewindeabschnitt angeordnet ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Schraubenschaft am Kühlabschnitt einen größeren Durchmesser als am Gewindeabschnitt aufweist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Schraube nur bei dafür geeigneten Werkzeugen eingesetzt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Schraube sieht vor, dass der Kühlmittelauslass in einem kegelförmigen Übergangsbereich des Kühlabschnitts zum Gewindeabschnitt angeordnet ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Kühlmittelauslass in einer zu einer Stirnseite des Schraubenschafts und zur Mantelseite hin offenen Nut angeordnet ist. Mit einer solchen Nut kann aus der Radialbohrung austretendes Kühlmittel besonders zuverlässig hin zu Kühlmittelbohrungen im Werkzeug, beispielsweise in einen Ringkanal eines Werkzeuges, geleitet werden.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Dichtbund kreisringartig ausgebildet ist und sich in Richtung der Schraubenlängsachse erstreckt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Schraube sieht vor, dass der Schraubenkopf ein kleeblattartiges Schrauben-Mitnahmeprofil aufweist. Es hat sich gezeigt, dass mit einem solchen kleeblattartigen Schrauben-Mitnahmeprofil besonders hohe Kräfte bzw. Drehmomente auf den Schraubenkopf übertragen werden können.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer verschiedene Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraube;
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Schraube gemäß 1;
3 einen Schnitt durch die Schraube gemäß der 1 und 2 entlang der Linie A-A in 2; und
4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraube, wenn die Schraube ein Fräswerkzeug mit einer Werkzeugaufnahme verbindet.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Schraube 10 in einer Seitenansicht. Die Schraube 10 weist einen Schraubenkopf 12 und einen Schraubenschaft 14 auf.
2 zeigt eine Draufsicht auf die Schraube gemäß 1 bei Blick entlang des Pfeiles 16 in 1. Dort ist ein kleeblattartiges Schrauben-Mitnahmeprofil 18 deutlich zu erkennen. Mit einem solchen Schrauben-Mitnahmeprofil 18 können besonders hohe Kräfte bzw. Drehmomente auf den Schraubenkopf 12 der Schraube übertragen werden.
3 zeigt die Schraube 10 in einer Schnittansicht entlang der Linie A-A in 2 bei Blick in Richtung der Pfeile 20. Dort ist das Schrauben-Mitnahmeprofil 18 ebenfalls deutlich zu erkennen. In 3 weist die Schraube 10 eine konzentrisch zu einer Schraubenlängsachse 22 verlaufende Sacklochbohrung 24 auf, welche in einem Kühlmitteleinlass 26 in eine Stirnseite 28 mündet.
Der Schraubenschaft 14 weist ferner einen Gewindeabschnitt 30 mit einem in 1 angedeuteten Gewinde 32 auf. Zwischen dem Schraubenkopf 12 und dem Gewindeabschnitt 30 weist der Schraubenschaft 24 ferner einen Kühlabschnitt 34 auf. Dieser Kühlabschnitt 34 weist einen Durchmesser 36 auf, welcher größer ist als ein Durchmesser 38 des Gewindeabschnitts 30. Der Kühlabschnitt 34 weist am Übergang zum Schraubenkopf 12 ferner einen facettenartigen Übergangsbereich 40 auf, welcher in 1 deutlich zu erkennen ist.
Ferner weist der Kühlabschnitt 34 am Übergang zum Gewindeabschnitt 30 einen kegelförmigen Übergangsbereich 42 auf. Im Kühlabschnitt 34 weist der Schraubenschaft 14 ferner vier radial zur Schraubenlängsachse 22 verlaufende Radialbohrungen 44 auf, die jeweils einen Kühlmittelauslass 46 bilden. Die Radialbohrungen 44 schneiden dabei die Sacklochbohrung 24 derart, dass Kühlmittel vom Kühlmitteleinlass 26 in die Radialbohrung 44 bzw. zum Kühlmittelauslass 46 geleitet werden kann. Die Radialbohrungen 44 sind hin zur Stirnseite 28 des Schraubenschafts 14 geneigt und in einem Winkel 47 von etwa 75° zur Schraubenlängsachse 22 angeordnet. Der Kühlmittelauslass 46 ist in dem kegelförmigen Übergangsbereich 42 bzw. in einer zur Stirnseite 28 und zur Mantelseite des Schraubenschafts hin offenen Nut 48 angeordnet. Diese Nut 48 ist insbesondere in 1 in einer Frontalansicht deutlich zu erkennen. Wenn nun Kühlmittel am Kühlmitteleinlass 26 an der Stirnseite 28 des Schraubenschafts 14 eintritt, kann dieses über die Radialbohrungen 44 am Kühlmittelauslass 46 austreten. Die Sacklochbohrung 24 und die Radialbohrung 44 bilden dabei gemeinsam den Kühlmittelkanal 50.
Der Schraubenkopf 12 weist ferner auf seiner dem Schraubenschaft 14 zugewandten Seite einen senkrecht zur Schraubenlängsachse 22 verlaufenden Dichtbund 50 auf, welcher kreisringartig ausgebildet ist und sich in Richtung der Schraubenlängsachse 22 vom Schraubenkopf 12 erstreckt. Der Dichtbund wird dabei zum Schraubenschaft 14 insbesondere von einem Freistich 54 begrenzt. Mit einem solchen Dichtbund 52 kann die Schraube 10, wenn der Gewindeabschnitt 30 mit seinem Gewinde 32 in eine Werkzeugaufnahme eingeschraubt ist und ein Werkzeug mit einer Werkzeugaufnahme verbindet, dichtend am Werkzeug anliegen.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraube 10, wenn diese im Betrieb ein Fräswerkzeug 56 mit einer Werkzeugaufnahme 58 verbindet. Die den 1 bis 3 entsprechenden Elemente sind mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen. Der Schraubenschaft 14 der Schraube 10 entspricht dem Schraubenschaft 14 der Schraube 10 gemäß den 1 bis 3. Das Fräswerkzeug 56 ist insbesondere auf einem Zentrierabschnitt 60 der Werkzeugaufnahme 58 aufgesteckt. Die Werkzeugaufnahm 58 weist eine zentrale Kühlmittelbohrung 62 auf. Das Fräswerkzeug 56 weist ferner einen Ringkanal 64 auf, in den Kühlmittelkanäle 64, 66 münden.
Die Kühlmittelkanäle 66 des Fräswerkzeugs 56 münden an Kühlmittelauslässen 68 an einer Stirnseite 70 des Fräswerkzeugs 56.
Wenn nun Kühlmittel im Betrieb einer Fräsmaschine durch die zentrale Kühlmittelbohrung 62 der Werkzeugaufnahme 58 hindurchgeleitet wird, kann diese durch den Kühlmittelkanal 50 der Schraube 10 hin zum Ringraum 63 geleitet werden. Dabei liegt die Schraube 10 mit ihrem Schraubenkopf 12 im Bereich des Dichtbunds 52 dichtend am Fräswerkzeug 56 an. Kühlmittel wird folglich entlang der Pfeile 72 vom Kühlmitteleinlass 26 der Schraube zum Kühlmittelauslass 46 in den Ringraum 63 des Fräswerkzeugs 56 geleitet. Das Kühlmittel kann dann über die Kühlmittelkanäle 64, 66 des Fräswerkzeugs 56 beispielsweise hin zu den an der Stirnseite 70 angeordneten Auslässen 68 geleitet werden. Somit kann mit der erfindungsgemäßen Schraube 10 Kühlmittel auch bei neueren Fräswerkzeugen 56, welche an bereits vorhandenen Werkzeugaufnahmen 58 mit einer zentralen Kühlmittelbohrung 62 angeordnet werden, zu den Kühlmittelkanälen 64, 66 geleitet werden.

Claims

Schraube (10) zur Verbindung eines Werkzeugs (56) zur spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere eines Fräswerkzeugs (56), mit einer Werkzeugaufnahme (58), insbesondere mit einem Fräsdorn (58), mit einem Schraubenkopf (12) und mit einem Schraubenschaft (14), wobei die Schraube (10) im Schraubenschaft (14) einen Kühlmittelkanal (50) aufweist, wobei der Kühlmittelkanal (50) zwischen einem an einer Stirnseite (28) des Schraubenschafts (14) angeordneten Kühlmitteleinlass (26) und wenigstens einem an einer Mantelseite des Schraubenschafts (14) angeordneten Kühlmittelauslass (46) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (12) auf seiner dem Schraubenschaft (14) zugewandten Seite einen senkrecht zur Schraubenlängsachse (22) verlaufenden Dichtbund (52) aufweist.
Schraube (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkanal (50) eine konzentrisch zu einer Schraubenlängsachse (22) verlaufende Sacklochbohrung (24) aufweist.
Schraube (10) nach Anspruch 1 oder 2, dass der Kühlmittelkanal (50) wenigstens eine radial zur Schraubenlängsachse (22) verlaufende Radialbohrung (44) aufweist, die den Kühlmittelauslass (46) bildet.
Schraube (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise vier Radialbohrungen (44) vorgesehen sind.
Schraube (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Radialbohrung (44) zur Stirnseite (28) des Schraubenschafts (14) hin geneigt in einem Winkel von 0 bis 90°, vorzugsweise in einem Winkel (47) von 45 bis 80° zur Schraubenlängsachse (22) angeordnet ist.
Schraube (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenschaft (14) einen Gewindeabschnitt (30) und einen Kühlabschnitt (34) aufweist, in dem der Kühlmittelauslass (36) angeordnet ist.
Schraube (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlabschnitt (34) zwischen Schraubenkopf (12) und Gewindeabschnitt (30) angeordnet ist.
Schraube (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenschaft (14) am Kühlabschnitt (34) einen größeren Durchmesser (36) als am Gewindeabschnitt (30) aufweist.
Schraube (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelauslass (46) in einem kegelförmigen Übergangsbereich (42) des Kühlabschnitts (34) zum Gewindeabschnitt (30) angeordnet ist.
Schraube (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelauslass (46) in einer zur Stirnseite (28) des Schraubenschafts (14) und zur Mantelseite hin offenen Nut (48) angeordnet ist.
Schraube (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtbund (52) kreisringartig ausgebildet ist und sich in Richtung der Schraubenlängsachse (22) vom Schraubenkopf (12) erstreckt.
Schraube (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (12) ein kleeblattartiges Schrauben-Mitnahmeprofil (18) aufweist.