DE102015216596B4

DE102015216596B4 - Werkzeughalter

Info

Publication number: DE102015216596B4
Application number: DE102015216596.5A
Authority: DE
Inventors: Gaston Schwenk; Jens Ketelaer; Manuel Praetorius
Original assignee: Sauer GmbH and Co KG
Current assignee: Dmg Mori Ultrasonic Lasertec De GmbH
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2035-09-01
Also published as: JP2018529531A; KR20180096569A; WO2017036757A1; CN108602136A; DE102015216596A1; RU2701252C1; EP3344412A1; US20180264611A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter 100 zur Aufnahme eines Werkzeugs 200, mit einem Gehäuse 10, einem in dem Gehäuse 10 bewegbar angeordneten Übertragungselement 20 zum Übertragen einer Bewegung auf das an einem ersten Endabschnitt 30 des Werkzeughalters 100 aufgenommene Werkzeug 200, einem Befestigungsabschnitt 40 an einem zweiten, dem ersten Endabschnitt 30 des Werkzeughalters 100 gegenüberliegenden Endabschnitt 50 des Werkzeughalters 100 zum Befestigen des Werkzeughalters 100 an einer Werkzeugmaschine 300, und einem Kühlmittelleitungsabschnitt 60 zum Leiten von Kühlmittel von dem zweiten Endabschnitt 50 des Werkzeughalters 100 zu dem ersten Endabschnitt 30 des Werkzeughalters 100, wobei der Kühlmittelleitungsabschnitt 60 einen durch das Übertragungselement 20 verlaufenden ersten Teilabschnitt 61 aufweist, wobei der erste Teilabschnitt 61 zumindest teilweise als Bohrung in dem Übertragungselement 20 ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter zur Aufnahme eines Werkzeugs, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse bewegbar angeordneten Übertragungselement zum Übertragen einer Bewegung auf das an einem ersten Endabschnitt des Werkzeughalters aufgenommene Werkzeug, einem Befestigungsabschnitt an einem zweiten, dem ersten Endabschnitt des Werkzeughalters gegenüberliegenden Endabschnitt des Werkzeughalters zum Befestigen des Werkzeughalters an einer Werkzeugmaschine, und einem Kühlmittelleitungsabschnitt zum Leiten von Kühlmittel von dem zweiten Endabschnitt des Werkzeughalters zu dem ersten Endabschnitt des Werkzeughalters.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik sind Werkzeugspindeln zum Einsatz in einer Werkzeugmaschine bekannt, die zur Kühlung und Schmierung des Werkzeugs bei der Werkstückbearbeitung ein durchgehendes Innenrohr aufweisen, mit dem das Kühlmittel zum Werkzeug geleitet wird.
EP 1 480 783 B1 beschreibt eine Werkzeugmaschine mit einer Spindel, die eine Werkzeugaufnahme für einen wechselbaren Werkzeughalter aufweist, der im Betrieb der Werkzeugmaschine in die Werkzeugaufnahme eingespannt ist und der zum Aufnehmen eines Kühl-Schmiermittels ein Kühlmittelröhrchen aufweist, ferner mit einem im Inneren der Spindel angeordneten ersten Kanal mit einer Ausgangsöffnung, die innerhalb der Werkzeugaufnahme mündet, wobei das Kühlmittelröhrchen bei eingespanntem Werkzeughalter in die Ausgangsöffnung des ersten Kanals eingreift, wobei der erste Kanal ein durchgehendes Innenrohr beinhaltet, dessen erstes Ende mit einer Aerosolquelle verbunden ist und dessen zweites Ende zum passgenauen Anschluss an das Kühlmittelröhrchen ausgebildet ist.
Daneben sind Werkzeughalter zur Ultraschallbearbeitung von Werkstücken bekannt, wobei der Werkzeughalter durch ein Piezo-System in Schwingung versetzt wird.
EP 1 763 416 B1 beschreibt ein Werkzeug mit einem Werkzeughalter und einer Spindelnase, wobei der Werkzeughalter an einem ersten Ende eine Werkzeughalteraufnahme zum Adaptieren an die drehbare Spindelnase, und an einem zweiten Ende eine Werkzeugaufnahme aufweist, und mit einem in die Werkzeugaufnahme einsetzbaren Werkzeugkopf, wobei der Werkzeughalter und die Spindelnase einen Schwingungsmotor bilden und der Schwingungsmotor den Werkzeughalter über ein Piezo-System in Schwingung versetzt und das Piezo-System eine erste feststehende Spule und eine zu dieser beabstandete an den Werkzeughalter angreifende zweite Spule umfasst, wobei die zweite Spule mit Piezo-Aktoren verbunden ist.
Bei der Verwendung eines Kühlmittelrohres in einem schwingenden Werkzeughalter ist ein Ende des Kühlmittelrohres in Richtung der Spindel fest mit dem Gehäuse des schwingenden Werkzeughalters verbunden. An dem anderen Ende des Kühlmittelrohres in Richtung des Werkzeugs muss das Rohr mit Hilfe eines geeigneten Dichtelements entsprechend abgedichtet werden. Dieses Dichtelement sitzt nahe am Schwingungsknoten des schwingenden Systems, um Belastungen des Dichtelements durch die kontinuierliche Schwingungsbewegung zu vermeiden. Allerdings tritt bei einer solchen Ausführung das Problem auf, dass der Rohrquerschnitt und der damit zu erreichende Kühlmitteldurchfluss zu gering ist, um eine optimale Kühlung des Werkzeugs zu gewährleisten. Zudem kann auch der Schwingungsantrieb nicht ausreichend gut gekühlt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Werkzeughalter mit optimierter Kühlmitteldurchführung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Werkzeughalter nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Werkzeughalters.
Der erfindungsgemäße Werkzeughalter zur Aufnahme eines Werkzeugs weist auf: Ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse bewegbar angeordnetes Übertragungselement zum Übertragen einer Bewegung auf das an einem ersten Endabschnitt des Werkzeughalters aufgenommene Werkzeug, einen Befestigungsabschnitt an einem zweiten, dem ersten Endabschnitt des Werkzeughalters gegenüberliegenden Endabschnitt des Werkzeughalters zum Befestigen des Werkzeughalters an einer Werkzeugmaschine, und einen Kühlmittelleitungsabschnitt zum Leiten von Kühlmittel von dem zweiten Endabschnitt des Werkzeughalters zu dem ersten Endabschnitt des Werkzeughalters, wobei der Kühlmittelleitungsabschnitt einen durch das Übertragungselement verlaufenden ersten Teilabschnitt aufweist, und wobei der erste Teilabschnitt zumindest teilweise als Bohrung in dem Übertragungselement ausgebildet ist.
Der Kühlmittelleitungsabschnitt besteht aus den Teilen des Werkzeughalters, die in Kontakt mit dem Kühlmittel kommen. Wenn das Kühlmittel direkt durch die Bohrung im beweglichen Teil des Werkzeughalters fließt anstatt durch ein durch die Bohrung geführtes dünnwandiges separates Rohr (das z. B. bei der Montage leicht beschädigt werden kann), erhöht dies die Stabilität der Konstruktion. Beispielsweise kann das Übertragungselement in eine Schwingung versetzt werden und diese Schwingung auf das Werkzeug übertragen. Das Gehäuse und der Befestigungsabschnitt des Werkzeughalters schwingen dabei nicht mit. Das Kühlmittel wird somit auf seinem Weg zum Werkzeug durch einen nicht schwingenden Abschnitt und durch einen schwingenden Abschnitt des Werkzeughalters geleitet. Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion kann auf eine doppelwandige Kühlmitteldurchführung verzichtet werden, so dass ein größerer Querschnitt genutzt werden kann, um das Kühlmittel zum Werkzeug zu leiten, wodurch der Volumenstrom des in Richtung des Werkzeugs geleiteten Kühlmittels vergrößert werden kann. Außerdem kann der Druck, mit dem das Kühlmittel durch den Kühlmittelleitungsabschnitt geleitet wird, aufgrund der größeren Wandungsstärke des Kühlmittelkanals und der damit verbundenen gesteigerten Druckfestigkeit des Aufbaus erhöht werden. Dadurch können das Werkzeug sowie Abschnitte des Werkzeughalters in der Umgebung der Bohrung besser gekühlt werden. Letztendlich wird so eine höhere Präzision bei der Werkstückbearbeitung erreicht.
Vorzugsweise weist der Kühlmittelleitungsabschnitt einen durch den Befestigungsabschnitt verlaufenden zweiten Teilabschnitt auf, wobei der erste Teilabschnitt und der zweite Teilabschnitt gegeneinander bewegbar angeordnet sind.
Dies hat den Vorteil, dass eine Bewegung des Übertragungsabschnitts, beispielsweise eine Schwingung, relativ zu anderen Teilen des Werkzeughalters durch eine entsprechende Bewegung des ersten Teilabschnitts des Kühlmittelleitungsabschnitts relativ zum zweiten Teilabschnitt abgefangen werden kann. Der Kühlmittelleitungsabschnitt kann auch aus drei oder mehr Teilabschnitten bestehen, die relativ zueinander bewegbar sind.
Vorzugsweise weist der erste Teilabschnitt an einem dem zweiten Teilabschnitt zugewandten Ende einen ersten Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem zweiten Teilabschnitt auf, und weist der zweite Teilabschnitt an einem dem ersten Teilabschnitt zugewandten Ende einen zweiten Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem ersten Teilabschnitt auf, wobei der erste Verbindungsabschnitt und der zweite Verbindungsabschnitt ineinander gefügt sind.
Eine solche Ausbildung der Verbindung beider, gegeneinander bewegbarer Teilabschnitte des Kühlmittelleitungsabschnitts hat den Vorteil, dass die beiden Verbindungsabschnitte auch bei einer Bewegung von Teilen des Werkzeughalters immer überlappen und so sichergestellt ist, dass ein durchgängiger Kühlmittelkanal im Werkzeughalter besteht.
Vorzugsweise ist der erste Verbindungsabschnitt als Hohlzapfen ausgebildet und so am ersten Teilabschnitt des Kühlmittelleitungsabschnitts angeordnet, dass die Bohrung im Übertragungselement durch einen Innenraum des Hohlzapfens fortgesetzt wird, und vorzugsweise umgibt der zweite Verbindungsabschnitt den ersten Verbindungsabschnitt umfänglich zur Einleitung des Kühlmittels aus dem zweiten Teilabschnitt in den ersten Teilabschnitt.
Dies hat den Vorteil, dass das Kühlmittel vom festen bzw. nicht schwingenden Teil des Werkzeughalters in den beweglichen bzw. schwingenden Teil des Werkzeughalters geleitet werden kann, ohne dabei in das Innere des Werkzeughalters außerhalb des Kühlmittelleitungsabschnitts zu sickern.
Vorzugsweise weist der Werkzeughalter ein zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt angeordnetes Dichtelement zum Abdichten gegen einen Austritt von Kühlmittel aus dem Kühlmittelleitungsabschnitt auf.
Dies hat den Vorteil, dass auch bei einer Bewegung der Verbindungsabschnitte relativ zueinander kein Kühlmittel aus dem Kühlmittelleitungsabschnitt austreten kann.
Vorzugsweise ist das Dichtelement als ein Ring aus Kunststoff ausgebildet, der an eine Außenwand des ersten Verbindungsabschnitts angepresst ist.
Somit kann die Verbindung zwischen dem ersten Teilabschnitt und dem zweiten Teilabschnitt des Kühlmittelleitungsabschnitts zuverlässig abgedichtet werden.
Vorzugsweise ist die Außenwand des ersten Verbindungsabschnitts geschliffen.
Dies hat den Vorteil, dass bei einer Bewegung des ersten Verbindungsabschnitts relativ zu dem ihn umgebenden zweiten Verbindungsabschnitt der erste Verbindungsabschnitt nicht am zweiten Verbindungsabschnitt hängenbleibt, so dass keine mechanischen Spannungen aufgebaut werden, die zu einer Beschädigung des Dichtelements führen können.
Vorzugsweise weist der Werkzeughalter einen mit dem Übertragungselement verbundenen Ultraschallwandler zum Erzeugen einer Ultraschallschwingung für das Werkzeug auf, wobei
der Ultraschallwandler, das Übertragungselement und der erste Teilabschnitt des Kühlmittelleitungsabschnitts ein schwingungsfähiges System in dem Gehäuse bilden, der Kühlmittelleitungsabschnitt zentral in dem Werkzeughalter angeordnet ist, und der Ultraschallwandler die Bohrung im Übertragungselement zur Kühlung des Ultraschallwandlers durch das Kühlmittel in der Bohrung zumindest teilumfänglich umgibt.
Eine derartige Anordnung der Kühlmittel führenden Elemente des Werkzeughalters und des Ultraschallwandlers im Werkzeughalter hat den Vorteil, dass das Kühlmittel nicht nur dazu genutzt werden kann, das Werkzeug zu kühlen, sondern auch dazu, den Ultraschallwandler zu kühlen. Dies ist insbesondere wichtig, um eine erwärmungsbedingte Änderung der Schwingungsparameter des schwingungsfähigen Systems und des Werkzeugs zu verhindern.
Für einen Werkzeughalter mit einem schwingungsfähigen System muss bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die Abdichtung des ersten und zweiten Verbindungsabschnitts an der Stelle maximaler Schwingungsamplitude erfolgen. Daher ist es bei einem solchen Werkzeughalter umso wichtiger, dass die Oberfläche des ersten Verbindungsabschnitts glatt geschliffen ist, um ein Abreiben des Dichtmaterials zu vermeiden.
Vorzugsweise ist die Bohrung in dem Übertragungselement so ausgebildet, dass das Kühlmittel das Übertragungselement unter Nutzung eines Strömungsquerschnitts von mindestens 4,9 mm² und/oder mit einem Druck von mindestens 60 bar passiert.
Beispielsweise kann die Bohrung einen Durchmesser von 2,5 mm aufweisen. Da mit dem erfindungsgemäßen Aufbau auf ein zusätzliches Kühlmittelrohr in der Bohrung verzichtet werden kann, kann die volle Breite der Bohrung zum Durchleiten von Kühlmittel genutzt werden, was zu einem um 20% höheren Volumenstrom im Vergleich zu konventionellen Kühlmitteldurchführungen und zu einem Druck des Kühlmittels von bis zu 80 bar im Werkzeughalter führt. Dadurch erhöht sich vor allem die Effizienz der Innenkühlung, aber auch die der Werkzeugkühlung.
Vorzugsweise weist der erste Teilabschnitt eine Verzweigung und der Übertragungsabschnitt eine Mehrzahl von Öffnungen des Kühlmittelleitungsabschnitts auf derart, dass das Kühlmittel ausgehend von der Verzweigung zu den Öffnungen geleitet wird.
Die Öffnungen in Form von seitlichen Auslässen eignen sich zum Ablassen des Kühlmittels bei Werkzeugen wie Bohrern oder Fräsern, die keinen inneren Kanal aufweisen. Dabei wird durch den Kühlmittel-Volumenstrom weiterhin der Piezo-Antrieb gekühlt. Außerdem lässt sich der verhältnismäßig höhere Druck auch zur Außenkühlung des Werkzeugs nutzen.
Vorzugsweise weist der Werkzeughalter ein auswechselbar am Werkzeughalter angeordnetes Umlenkelement zum Umlenken des aus den Öffnungen austretenden Kühlmittels in eine Richtung des am Werkzeughalter aufgenommenen Werkzeugs auf.
Dies hat den Vorteil, dass so eine schnelle Anpassung der Kühlmittel-Strahlgeometrie an das eingesetzte Werkzeug erreicht wird.
Vorzugsweise weist der Werkzeughalter ein umfänglich um den ersten Verbindungsabschnitt und den zweiten Verbindungsabschnitt angeordnetes Stabilisierungselement zum Stabilisieren einer Verbindung des ersten Teilabschnitts des Kühlmittelleitungsabschnitts und des zweiten Teilabschnitts des Kühlmittelleitungsabschnitts.
Dies hat den Vorteil, dass der Bereich des Werkzeughalters, in dem die Teilabschnitte des Kühlmittelleitungsabschnitts verbunden sind, stabiler wird.
Vorzugsweise ist das Kühlmittel Luft oder Wasser oder eine Emulsion.
Luft und Wasser haben den Vorteil, dass sie kostengünstig zur Verfügung gestellt werden können. Eine Emulsion hat den Vorteil, dass ihre Schmierwirkung hoch ist.
Eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine weist den erfindungsgemäßen Werkzeughalter auf, wobei das in dem Werkzeughalter aufgenommene Werkzeug und in dem Gehäuse des Werkzeughalters angeordnete Teile des Werkzeughalters entlang einer axialen Richtung des Werkzeughalters während einer Werkstückbearbeitung durch das Kühlmittel in dem Kühlmittelleitungsabschnitt kühlbar sind.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters als Schnittansicht.
2A/B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters als Schnittansicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN UND DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert anhand von Ausführungsbeispielen und der beispielhaften Figuren beschrieben und erläutert.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters 100 als Schnittansicht. Der Werkzeughalter 100 ist als Längselement mit einem ersten Endabschnitt 30 und einem zweiten Endabschnitt 50, der dem ersten Endabschnitt 30 gegenüberliegt, ausgebildet. An dem ersten Endabschnitt 30 kann ein Werkzeug (nicht gezeigt) aufgenommen werden. An dem zweiten Endabschnitt 50 ist ein Befestigungsabschnitt 40 ausgebildet, mit Hilfe dessen der Werkzeughalter 100 an einer Werkzeugmaschine auswechselbar befestigt werden kann.
Der Werkzeughalter 100 hat ein Gehäuse 10, in dem ein schwingungsfähiges System, das einen Ultraschallwandler 70 und ein Übertragungselement 20 aufweist, angeordnet ist. Der Ultraschallwandler 70 weist gestapelte scheibenförmige Piezo-Elemente auf, die von einem Generator (nicht gezeigt) zu einer mechanischen Ultraschallschwingung angeregt werden. Diese Schwingung wird durch die mechanische Kopplung des Ultraschallwandlers 70 mit dem Übertragungselement 20 auf das Übertragungselement 20 und von dort auf das Werkzeug übertragen.
Zum Zweck der Werkzeugkühlung und -schmierung bei der Bearbeitung eines Werkstücks weist der Werkzeughalter 100 einen Kühlmittelleitungsabschnitt 60 auf, durch den Kühlmittel von einer Öffnung des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 im Bereich des Befestigungsabschnitts 40 durch den Werkzeughalter 100 hin zu einer Öffnung des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 im Bereich des Übertragungsabschnitts 20 geleitet wird und unter Druck aus dieser austritt.
Im Übertragungselement 20 ist ein erster Teilabschnitt 61 des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 als Bohrung ausgebildet, an die sich ein erster Verbindungsabschnitt 63 in Form eines Hohlzapfens anschließt. Der Hohlzapfen 63 ist von einem zweiten Verbindungsabschnitt 64 umfänglich umgeben, der als ein Abschnitt eines Rohres ausgebildet sein kann. Der zweite Verbindungsabschnitt 64 hat dazu einen Innendurchmesser, der nur wenig größer ist als der Außendurchmesser des Hohlzapfens 63. Die Öffnung des Hohlzapfens 63 ist innerhalb des zweiten Verbindungsabschnitts 64 von einer Öffnung des Verbindungsabschnitts 64 entfernt positioniert.
Der Hohlraum im zweiten Verbindungsabschnitt 64 ist Teil eines zweiten Teilabschnitts 62 des Kühlmittelleitungsabschnitts 60, der sich an den ersten Teilabschnitt 61 des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 anschließt. Der Hohlraum im zweiten Verbindungsabschnitt 64 kann durch einen Kanal in einem Übergangsabschnitt 66 des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 fortgesetzt werden. Der Kanal kann durch ein Rohrstück 67 fortgesetzt werden, das mit einer Einrichtung (nicht gezeigt) verbunden wird, die Kühlmittel in den Werkzeughalter 100 einleitet. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Kanal im Übergangsabschnitt 66 und das Rohrstück 67 ebenfalls Teil des zweiten Teilabschnitts 62 des Kühlmittelleitungsabschnitts 60. Auf diese Weise kann Kühlmittel von dem zweiten Endabschnitt 50 des Werkzeughalters 100 durch die gesamte Länge des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 bis zum Werkzeug an dem ersten Endabschnitt 30 des Werkzeughalters 100 geleitet werden.
Bei einer Ultraschallschwingung des schwingungsfähigen Systems schwingen die Teile des Werkzeughalters 100, die den ersten Teilabschnitt 61 des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 bilden, also der Übertragungsabschnitt 20 und der Hohlzapfen 63. Die Teile des Werkzeughalters 100, die den zweiten Teilabschnitt 62 des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 bilden, schwingen dabei nicht. Der Hohlzapfen 63 vollführt also eine Schwingung im zweiten (nicht schwingenden) Verbindungsabschnitt 64. Damit der Hohlzapfen 63 und der zweite Verbindungsabschnitt 64 dabei nicht in direkten mechanischen Kontakt kommen, ist die Zapfenwandung geschliffen und im Ringraum zwischen Hohlzapfen 63 und zweitem Verbindungselement 64 ein Dichtelement 65 in Form eines O-Rings an den Hohlzapfen 63 angepresst. Der Dichtring 65 sorgt somit für einen kleinen Mindestabstand zwischen Hohlzapfen 63 und zweitem Verbindungsabschnitt 64 und dichtet die Verbindung zwischen dem ersten Teilabschnitt 61 und dem zweiten Teilabschnitt 62 des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 gegen einen Austritt von Kühlmittel aus dem Kühlmittelleitungsabschnitt 60 ab.
Das Kühlmittel fließt direkt in der Bohrung des Übertragungsabschnitts 20. Dadurch kann der gesamte Durchmesser der Bohrung von beispielsweise 2,5 mm, also eine Querschnittsfläche von beispielsweise 4,9 mm², zum Durchleiten des Kühlmittels genutzt werden. Die durch das Übertragungselement 20 gebildete Wand um die Bohrung ist verhältnismäßig dick (dicker als der Bohrungsdurchmesser). Zudem ist um den zweiten Verbindungsabschnitt 64 herum und um einen Teil des Übergangsabschnitts 66 herum ein Stabilisierungselement 80 im Gehäuse 10 angeordnet. Somit werden Hohlräume innerhalb des Gehäuses 10, die nicht Teil des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 sind, weitgehend vermieden. Dadurch kann das Kühlmittel mit einem hohen Druck von bis zu 80 bar durch den Werkzeughalter 100 geleitet werden.
Der Ultraschallwandler 70 ist als Ringelement um die Bohrung im Übertragungsabschnitt 20 angeordnet, ohne dass sich zwischen der Bohrung und dem Ultraschallwandler 70 in radialer Richtung ein Hohlraum befindet. Das durch den Übertragungsabschnitt 20 fließende Kühlmittel sorgt über die Kühlung der Wand um die Bohrung und den direkten mechanischen Kontakt des Übertragungsabschnitts 20 mit dem Ultraschallwandler 70 somit auch für eine Kühlung des Ultraschallwandlers 70.
2A und 2B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters 100 als Schnittansicht aus zwei verschiedenen Perspektiven, das sich vom Ausführungsbeispiel in 1 dadurch unterscheidet, dass die Bohrung im Übertragungsabschnitt 20 eine Verzweigung 68 aufweist, so dass das Kühlmittel zu mehreren Öffnungen 69 geleitet wird, die sich im Übertragungsabschnitt 20 neben dem Werkzeug befinden. Dies ist bei der Verwendung von Werkzeugen von Bedeutung, die keinen inneren Kühlmittelkanal aufweisen, wie z. B. Bohrer oder Fräser. Hierbei kann das Kühlmittel nicht, wie in 1 dargestellt, durch eine einzelne Öffnung des Kühlmittelleitungsabschnitts 60 und weiter durch das Werkzeug hindurch an die Werkzeugspitze geleitet werden. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Kühlmittel stattdessen ausgehend von der Verzweigung 68 in mehreren Kanälen 71 (z. B. in drei Kanälen 71 wie in 2A/B), die rundherum um das Werkzeug angeordnet sein können, zu den Öffnungen 69 geleitet.
Dort wird das Kühlmittel mit Hilfe eines Umlenkelements 21 am Werkzeughalter 100 um das Werkzeug herum zur Werkzeugspitze geleitet. Das Umlenkelement 21 kann auswechselbar am Werkzeughalter 100 angebracht sein. Auf diese Weise wird zum einen der Ultraschallwandler 70 zusätzlich an der dem Werkzeug zugewandten Seite und zum anderen auch die Werkzeugaußenseite gekühlt.
Bezugszeichenliste

100: Werkzeughalter
10: Gehäuse
20: Übertragungselement
21: Umlenkelement
30: erster Endabschnitt
40: Befestigungsabschnitt
50: zweiter Endabschnitt
60: Kühlmittelleitungsabschnitt
61: erster Teilabschnitt
62: zweiter Teilabschnitt
63: erster Verbindungsabschnitt
64: zweiter Verbindungsabschnitt
65: Dichtelement
66: Übergangsabschnitt
67: Rohrstück
68: Verzweigung
69: Öffnung
71: Kanal
70: Ultraschallwandler
80: Stabilisierungselement

Claims

Werkzeughalter (100) zur Aufnahme eines Werkzeugs, mit einem Gehäuse (10), einem in dem Gehäuse (10) bewegbar angeordneten Übertragungselement (20) zum Übertragen einer Bewegung auf das an einem ersten Endabschnitt (30) des Werkzeughalters (100) aufgenommene Werkzeug, einem Befestigungsabschnitt (40) an einem zweiten, dem ersten Endabschnitt (30) des Werkzeughalters (100) gegenüberliegenden Endabschnitt (50) des Werkzeughalters (100) zum Befestigen des Werkzeughalters (100) an einer Werkzeugmaschine, und einem Kühlmittelleitungsabschnitt (60) zum Leiten von Kühlmittel von dem zweiten Endabschnitt (50) des Werkzeughalters (100) zu dem ersten Endabschnitt (30) des Werkzeughalters (100), dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelleitungsabschnitt (60) einen durch das Übertragungselement (20) verlaufenden ersten Teilabschnitt (61) aufweist, wobei der erste Teilabschnitt (61) zumindest teilweise als Bohrung in dem Übertragungselement (20) ausgebildet ist.
Werkzeughalter (100) nach Anspruch 1, wobei der Kühlmittelleitungsabschnitt (60) einen durch den Befestigungsabschnitt (40) verlaufenden zweiten Teilabschnitt (62) aufweist, wobei der erste Teilabschnitt (61) und der zweite Teilabschnitt (62) gegeneinander bewegbar angeordnet sind.
Werkzeughalter (100) nach Anspruch 2, wobei der erste Teilabschnitt (61) an einem dem zweiten Teilabschnitt (62) zugewandten Ende einen ersten Verbindungsabschnitt (63) zur Verbindung mit dem zweiten Teilabschnitt (62) aufweist, und der zweite Teilabschnitt (62) an einem dem ersten Teilabschnitt (61) zugewandten Ende einen zweiten Verbindungsabschnitt (64) zur Verbindung mit dem ersten Teilabschnitt (61) aufweist, wobei der erste Verbindungsabschnitt (63) und der zweite Verbindungsabschnitt (64) ineinander gefügt sind.
Werkzeughalter (100) nach Anspruch 3, wobei der erste Verbindungsabschnitt (63) als Hohlzapfen ausgebildet ist und so am ersten Teilabschnitt (61) des Kühlmittelleitungsabschnitts (60) angeordnet ist, dass die Bohrung im Übertragungselement (20) durch einen Innenraum des Hohlzapfens fortgesetzt wird, und der zweite Verbindungsabschnitt (64) den ersten Verbindungsabschnitt (63) zur Einleitung des Kühlmittels aus dem zweiten Teilabschnitt (62) in den ersten Teilabschnitt (61) umfänglich umgibt.
Werkzeughalter (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, mit einem zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt (63) und dem zweiten Verbindungsabschnitt (64) angeordneten Dichtelement (65) zum Abdichten gegen einen Austritt von Kühlmittel aus dem Kühlmittelleitungsabschnitt (60).
Werkzeughalter (100) nach Anspruch 5, wobei das Dichtelement (65) als ein Ring aus Kunststoff ausgebildet ist, der an eine Außenwand des ersten Verbindungsabschnitts (63) angepresst ist.
Werkzeughalter (100) nach Anspruch 6, wobei die Außenwand des ersten Verbindungsabschnitts (63) geschliffen ist.
Werkzeughalter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem mit dem Übertragungselement (20) verbundenen Ultraschallwandler (70) zum Erzeugen einer Ultraschallschwingung für das Werkzeug, wobei der Ultraschallwandler (70), das Übertragungselement (20) und der erste Teilabschnitt (61) des Kühlmittelleitungsabschnitts (60) ein schwingungsfähiges System in dem Gehäuse (10) bilden, der Kühlmittelleitungsabschnitt (60) zentral in dem Werkzeughalter (100) angeordnet ist, und der Ultraschallwandler (70) die Bohrung im Übertragungselement (20) zur Kühlung des Ultraschallwandlers (70) durch das Kühlmittel in der Bohrung zumindest teilumfänglich umgibt.
Werkzeughalter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bohrung in dem Übertragungselement (20) so ausgebildet ist, dass das Kühlmittel das Übertragungselement (20) unter Nutzung eines Strömungsquerschnitts von mindestens 4,9 mm² und/oder mit einem Druck von mindestens 60 bar passiert.
Werkzeughalter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Teilabschnitt (61) eine Verzweigung (68) aufweist; und der Übertragungsabschnitt (20) eine Mehrzahl von Öffnungen (69) des Kühlmittelleitungsabschnitts (60) aufweist derart, dass das Kühlmittel ausgehend von der Verzweigung (68) zu den Öffnungen (69) geleitet wird.
Werkzeughalter (100) nach Anspruch 10, mit einem auswechselbar am Werkzeughalter (100) angeordneten Umlenkelement (21) zum Umlenken des aus den Öffnungen (69) austretenden Kühlmittels in eine Richtung des am Werkzeughalter (100) aufgenommenen Werkzeugs.
Werkzeughalter (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, mit einem umfänglich um den ersten Verbindungsabschnitt (63) und den zweiten Verbindungsabschnitt (64) angeordneten Stabilisierungselement (80) zum Stabilisieren einer Verbindung des ersten Teilabschnitts (61) des Kühlmittelleitungsabschnitts (60) und des zweiten Teilabschnitts (62) des Kühlmittelleitungsabschnitts (60).
Werkzeughalter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlmittel Luft oder Wasser oder eine Emulsion ist.
Werkzeugmaschine, mit dem Werkzeughalter (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in dem Werkzeughalter (100) aufgenommene Werkzeug und in dem Gehäuse (10) des Werkzeughalters (100) angeordnete Teile des Werkzeughalters (100) entlang einer axialen Richtung des Werkzeughalters (100) während einer Werkstückbearbeitung durch das Kühlmittel in dem Kühlmittelleitungsabschnitt (60) kühlbar sind.