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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Werkzeugmaschinen, insbesondere die sogenannte Minimalmengenschmiertechnik zum Kühlen und Schmieren von Bohr- und Fräswerkzeugen. Hierbei kommt häufig ein Aerosol als Kühl- und Schmiermittel zum Einsatz. Dieses wird insbesondere durch Kanäle in einem Bearbeitungswerkzeug zu einem Bearbeitungsort zugeführt.
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Bei sehr kleinen Werkzeugen, insbesondere sehr kleinen Bohrern mit geringem Durchmesser, ergeben sich technische Einschränkungen bei der Zuführung von Aerosol zu dem Bearbeitungsort. Insbesondere kann die Aerosoldichte zum Ausgleich der niedrigen Strömungsquerschnitte nicht beliebig erhöht werden. Zudem kann bei einer Druckerhöhung zwar eine größere Luftmenge durch die Kanäle hindurchgeführt werden, aber eine wesentlich größere Menge von flüssigem Kühlmittel, insbesondere Öl, wird hierdurch nicht zu dem Bearbeitungsort gefördert.
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Verschiedene Bearbeitungsanlagen mit integrierter Kühlung/Schmierung sind beispielsweise aus folgenden Dokumenten bekannt:
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bestehende Schmiersysteme/Kühlsysteme auch für die Verwendung von Werkzeugen mit geringen Durchmessern weiterzuentwickeln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Transferelement gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Transferelement dient zum Transferieren von Kühlmittel zu einem Werkzeug und umfasst vorzugsweise Folgendes:
- eine Kühlmittelübergabe zur Übergabe von Kühlmittel an das Transferelement;
- ein Rohrelement, welches ein Abgabeende zum Abgeben des Kühlmittels an das Werkzeug aufweist, wobei das Abgabeende in einen Abgabebereich mündet und das Rohrelement die Kühlmittelübergabe fluidwirksam mit dem Abgabebereich verbindet;
- einen Abscheidebereich zum Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus einem als Kühlmittel dienenden Aerosol.
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In der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird einheitlich „Kühlen“ als Hauptzweck des zugeführten Mediums genannt, um eine unnötig komplizierte Nomenklatur zu vermeiden. Selbstverständlich dient das zugeführte Medium neben dem Kühlen auch der Schmierung des Werkzeugs.
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Das Kühlmittel ist somit beispielsweise ein Kühl- und Schmiermittel. Entsprechendes gilt für die weiteren Begriffe, welche den Bestandteil „Kühlen “ oder „Kühl“ aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Transferelement gemäß Anspruch 1 umfasst insbesondere einen Abscheidebereich zum Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus einem Aerosol. Hierdurch kann in einem vorgegebenen Bereich, insbesondere werkzeugnah, eine größere Menge von Kühlflüssigkeit angesammelt werden, insbesondere um diese dem Werkzeug zuzuführen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abscheidebereich im Abgabebereich angeordnet ist oder sich an den Abgabebereich anschließt.
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Insbesondere grenzt der Abscheidebereich unmittelbar an ein dem Transferelement zugewandtes Ende des Werkzeugs an. Im Abscheidebereich abgeschiedene Kühlflüssigkeit kann somit vorzugsweise unmittelbar nach dem Abscheiden in einen oder mehrere in dem Werkzeug ausgebildete Zuführkanäle eingeleitet werden.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn der Abscheidebereich eine oder mehrere Strömungsumlenkungen umfasst.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass in dem Abscheidebereich ein oder mehrere Abscheideelemente zum Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol angeordnet sind.
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Ein Abscheideelement ist beispielsweise ein Filter, insbesondere ein Drahtgeflecht, und/oder ein Strömungsumlenkelement.
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Durch eine oder mehrere Strömungsumlenkungen sowie durch ein oder mehrere Abscheideelemente kann vorzugsweise eine effiziente Abtrennung der Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol erzielt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Abscheideelemente als eine oder mehrere Lanzen, einen oder mehrere Schlitze in einem Rohrelement und/oder als ein Zusatzbauteil, insbesondere als eine Einbaukartusche, ausgebildet sind.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn das Transferelement ein in einem Werkzeughalter anordenbares und/oder aus demselben herausnehmbares Bauteil ist.
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Das Transferelement umfasst dann insbesondere ein Befestigungselement zum Befestigen des Transferelements an einem Grundkörper eines Werkzeughalters zur Aufnahme des Werkzeugs.
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Das Befestigungselement ist insbesondere ein Schraubelement zum Einschrauben des Transferelements in einen Grundkörper eines Werkzeughalters.
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Alternativ hierzu kann ferner vorgesehen sein, dass das Transferelement durch Formgebung und/oder Bearbeitung des Werkzeughalters selbst gebildet ist.
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Beispielsweise kann es günstig sein, wenn das Transferelement einen Grundkörper des Werkzeughalters umfasst oder bildet oder selbst durch einen Grundkörper des Werkzeughalters gebildet ist.
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Insbesondere kann vorgesehen, dass eine sich längs der Rotationsachse des Werkzeughalters erstreckende mittige Bohrung in einem Grundkörper des Werkzeughalters ein Rohrelement des Transferelements bildet.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rohrelement, welches das Abgabeende aufweist, ein inneres Rohrelement ist, welches von einem äußeren Rohrelement des Transferelements umgeben ist. Zwischen dem inneren Rohrelement und dem äußeren Rohrelement ist vorzugsweise ein Abführraum gebildet, durch welchen ein im Abscheidebereich durch Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol enthaltener Gasstrom abführbar ist. Der Abführraum erstreckt sich vorzugsweise ausgehend von dem Abscheidebereich weg in Richtung der Kühlmittelübergabe.
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Im Abscheidebereich erfolgt vorzugsweise eine Trennung von Kühlflüssigkeit und Gas des Aerosols derart, dass die Kühlflüssigkeit weiter in Richtung des Werkzeugs führbar ist, während das Gas zumindest teilweise von dem Werkzeug weg geführt wird.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn die Kühlflüssigkeit, welche aus dem Aerosol abgeschieden wird, zusammen mit weiterem Aerosol in einen oder mehrere Zuführkanäle in dem Werkzeug eingeleitet wird.
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Durch Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol erhaltenes Gas wird insbesondere von dem Werkzeug weg geführt oder außerhalb desselben an dem Werkzeug entlang geführt. Das Transferelement und/oder der Werkzeughalter umfassen hierzu insbesondere einen oder mehrere Gasauslässe.
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Das innere Rohrelement und das äußere Rohrelement sind vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet.
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Insbesondere weisen das innere Rohrelement, das äußere Rohrelement und/oder ein Werkzeug eine gemeinsame Rotationsachse auf.
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Zwischen dem inneren Rohrelement und dem äußeren Rohrelement ist vorzugsweise ein zylindermantelförmiger Spalt gebildet.
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Außerhalb des äußeren Rohrelements ist vorzugsweise ein weiterer zylindermantelförmiger Spalt vorgesehen, welcher insbesondere radial nach innen von dem äußeren Rohrelement und radial nach außen von einer Wandung eines noch zu beschreibenden Grundkörpers eines Werkzeughalters umgeben ist.
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Der Abgabebereich und/oder der Abscheidebereich sind vorzugsweise innerhalb des äußeren Rohrelements angeordnet.
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Günstig kann es sein, wenn das äußere Rohrelement über das Abgabeende des inneren Rohrelements hinausragt. Es kann vorgesehen sein, dass an einem dem Werkzeug zugewandten Ende des äußeren Rohrelements eine Endkappe angeordnet ist.
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Die Endkappe bildet oder umfasst vorzugsweise eine Strömungsumlenkung zum Umlenken einer Strömungsrichtung des Kühlmittels. Die Strömungsumlenkung dient somit insbesondere zum Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Endkappe einen Trichterabschnitt zur Zusammenführung von abgeschiedener Kühlflüssigkeit und/oder zur Zuführung von abgeschiedener Kühlflüssigkeit zu dem Werkzeug bildet.
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Ferner kann alternativ oder ergänzend hierzu vorgesehen sein, dass die Endkappe eine Positioniervorrichtung zum Positionieren des äußeren Rohrelements relativ zu dem Werkzeug und/oder zum Positionieren des Werkzeugs relativ zu dem Transferelement bildet.
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Die Endkappe ist insbesondere im Wesentlichen ringförmig ausgebildet.
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Günstig kann es sein, wenn die Endkappe auf das dem Werkzeug zugewandte Ende des äußeren Rohrelements aufgeschoben oder in dasselbe hineingeschoben ist.
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Die Endkappe umfasst vorzugsweise einen Kragen, welcher einen Anschlag zur Positionierung der Endkappe relativ zu dem äußeren Rohrelement bildet.
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Ferner umfasst die Endkappe vorzugsweise eine Anschlagkante, mittels welcher das Werkzeug relativ zur Endkappe positionierbar ist. Die Anschlagkante bildet insbesondere einen Anschlag zur axialen Festlegung des Werkzeugs an dem Transferelement.
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Insbesondere ist die Anschlagkante ein radial innenliegender und radial nach innen ragender Vorsprung, welcher sich beispielsweise an eine Strömungsumlenkung, insbesondere einen Trichterabschnitt, der Endkappe anschließt.
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Der Trichterabschnitt mündet im montierten Zustand des Transferelements und des Werkzeugs unmittelbar in ein oder mehrere Zuführkanäle, welche in dem Werkzeug ausgebildet sind und ein dem Werkzeughalter zugewandtes Ende des Werkzeugs mit einem Bearbeitungsende fluidwirksam verbinden.
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Das Bearbeitungsende des Werkzeugs ist vorzugsweise dasjenige Ende, mit welchem das Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks an demselben angreift.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn das äußere Rohrelement eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen umfasst, durch welche ein Gasstrom in radialer Richtung aus einem von dem äußeren Rohrelement umgebenen Innenraum nach außen führbar ist.
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Ein durch Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol erhaltener Gasstrom kann somit insbesondere ausgehend von dem Abscheidebereich über den zwischen dem inneren Rohrelement und dem äußeren Rohrelement gebildeten Abführbereich von dem Werkzeug weggeführt und schließlich über die eine oder die mehreren Durchtrittsöffnungen aus dem äußeren Rohrelement nach außen geführt werden.
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Das Transferelement eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Werkzeughalter.
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Der Werkzeughalter umfasst insbesondere einen Grundkörper, welcher einen Hohlschaftkegel umfasst oder als Hohlschaftkegel ausgebildet ist.
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Insbesondere ist der Grundkörper ein Hohlschaftkegel nach DIN 69893.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Werkzeughalter, welcher insbesondere ein erfindungsgemäßes Transferelement umfasst.
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Insbesondere umfasst der Werkzeughalter einen Grundkörper, welcher einen Aufnahmeabschnitt zum Aufnehmen eines Werkzeugs, insbesondere eines Bohrers oder eines Fräsers, umfasst. Zudem umfasst der Werkzeughalter ein in dem Grundkörper angeordnetes Transferelement, insbesondere ein erfindungsgemäßes Transferelement.
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Das Transferelement ist vorzugsweise in den Grundkörper einschraubbar.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Transferelement ein Einschraubelement umfasst, welches insbesondere ein Außengewinde aufweist und in ein in dem Grundkörper angeordnetes Innengewinde einschraubbar ist.
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Abhängig von einer Einschraubtiefe des Transferelements in dem Grundkörper kann vorzugsweise eine axiale Position des Werkzeugs relativ zum Grundkörper des Werkzeughalters vorgegeben werden, insbesondere da durch die unterschiedliche Positionierung des Transferelements eine Anschlagkante der an dem äußeren Rohrelement angeordneten Endkappe relativ zu einem Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des Werkzeugs verschoben wird.
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Das Transferelement ist insbesondere tiefenvariabel in dem Grundkörper festlegbar.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn zwischen einem äußeren Rohrelement des Transferelements und dem Grundkörper des Werkzeughalters ein zylindermantelförmiger Abführraum gebildet ist, welcher
- a) fluidwirksam von dem Abgabebereich getrennt ist; und/oder
- b) sich an dem Abgabebereich vorbei bis zu einem dem Werkzeug zugewandten Ende des Werkzeughalters erstreckt; und/oder
- c) mittels einer oder mehrerer Austrittsöffnungen an einem dem Werkzeug zugewandten Ende des Werkzeughalters mit einer Umgebung des Werkzeughalters fluidwirksam verbunden ist.
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Ausgehend von dem Abgabebereich und somit vorzugsweise auch ausgehend von dem Abscheidebereich kann somit ein zumindest teilweise von der Kühlflüssigkeit befreiter Gasstrom über einen oder mehrere Abführräume aus dem Transferelement und/oder aus dem gesamten Werkzeughalter herausgeführt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeughalter ist insbesondere vorgesehen, dass der Grundkörper einen Hohlschaftkegel umfasst oder als Hohlschaftkegel ausgebildet ist.
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Ferner weist der erfindungsgemäße Werkzeughalter vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Transferelement beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Zuführen von Kühlmittel zu einem Werkzeug.
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Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ein effizienter Transfer von Kühlmittel von einer Kühlmittelleitung zu einem Werkzeug möglich ist und mittels welchem insbesondere große Mengen von Kühlflüssigkeit für Werkzeuge mit sehr kleinen Kühlkanaldurchmessern bereitgestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst.
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Das Verfahren zum Zuführen von Kühlmittel zu einem Werkzeug umfasst insbesondere Folgendes:
- Zuführen von als Kühlmittel dienendem Aerosol zu einem Transferelement, welches an einem Grundkörper eines Werkzeughalters angeordnet und/oder ausgebildet ist;
- Hindurchführen des Aerosols durch einen Abscheidebereich, wodurch Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol abgeschieden wird;
- Zuführen der Kühlflüssigkeit und zumindest eines Teils des Aerosols zu dem Werkzeug und Hindurchführen der Kühlflüssigkeit und zumindest eines Teils des Aerosols durch einen oder mehrere Zuführkanäle des Werkzeugs;
- Abführen eines in dem Abscheidebereich zumindest teilweise von Kühlflüssigkeit befreiten Gasstroms aus einem Innenraum des Werkzeughalters, insbesondere unter Umgehung des Werkzeugs.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Transferelement und/oder dem erfindungsgemäßen Werkzeughalter beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Ferner weisen das erfindungsgemäße Transferelement und/oder der erfindungsgemäße Werkzeughalter vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Dem Transferelement wird vorzugsweise ausschließlich Aerosol als Kühlmittel zugeführt.
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Ein Kühlsystem der das erfindungsgemäße Transferelement und/oder den erfindungsgemäßen Werkzeughalter umfassenden Bearbeitungsanlage ist somit insbesondere ein sogenanntes 1-Kanal System.
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Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil, insbesondere mindestens ungefähr 40 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 70 %, eines Gesamtgasvolumenstroms, welcher als Bestandteil des Aerosolstroms dem Transferelement zugeführt wird, unter Umgehung des Werkzeugs an eine Umgebung des Werkzeughalters abgegeben wird.
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Der dem Transferelement insgesamt zugeführte Aerosolvolumenstrom entspricht vorzugsweise mindestens ungefähr dem Doppelten, vorzugsweise mindestens ungefähr dem Vierfachen, eines Volumenstroms, welcher durch sämtliche in dem Werkzeug ausgebildete Zuführkanäle hindurchführbar ist.
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Vorzugsweise kann ein insbesondere über ein Kühlmittelrohr an dem Transferelement anliegender Druck durch eine sich aus dem Abscheiden von Kühlflüssigkeit im Abscheidebereich ergebende Aufkonzentration von Flüssigkeitströpfchen zur Förderung von mindestens dem doppelten Kühlflüssigkeitsvolumenstrom, insbesondere mindestens dem vierfachen Kühlflüssigkeitsvolumenstrom, durch sämtliche in dem Werkzeug ausgebildete Zuführkanäle genutzt werden, als wenn lediglich das dem Transferelement zugeführte Aerosol ohne eine Abscheidung zu dem Werkzeug zugeführt werden würde.
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Im Abscheidebereich abgeschiedene Flüssigkeitströpfchen können insbesondere über den Druck des zugeführten Aerosols durch den einen oder die mehreren Zuführkanäle in dem Werkzeug hindurchgepresst werden. Hierdurch kann eine besonders große Flüssigkeitsmenge zu dem Bearbeitungsende des Werkzeugs gefördert werden, selbst wenn die Zuführkanäle lediglich sehr geringe Durchmesser aufweisen.
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Insbesondere können als Durchmesser des einen oder der mehreren Zuführkanäle höchstens ungefähr 0,2 mm, beispielsweise höchstens ungefähr 0,15 mm vorgesehen sein.
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Ein Durchmesser des Werkzeugs, insbesondere eines Bohrers, beträgt beispielsweise höchstens ungefähr 6 mm, insbesondere höchstens ungefähr 4 mm.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Tieflochbohrer mit einem Durchmesser von 2 mm oder 1,5 mm als Werkzeug vorgesehen ist, wobei beispielsweise ein, zwei oder mehr als zwei Zuführkanäle mit einem Durchmesser von weniger als ungefähr 0,5 mm, beispielsweise weniger als ungefähr 0,2 mm, vorgesehen sind.
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Als Kühlmittel wird insbesondere ein Aerosol mit einer Luftmenge von ungefähr 1 Nl/min und einer zudosierten Kühlflüssigkeitsmenge von ungefähr 5 ml/h verwendet.
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Durch das Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol kann vorzugsweise mindestens ungefähr 50 %, beispielsweise mindestens ungefähr 80 %, einer insgesamt dem Transferelement zugeführten Kühlflüssigkeitsmenge in den einen oder die mehreren Zuführkanäle in dem Werkzeug eingeleitet werden. Ein durch Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol erhaltener Gasstrom wird insbesondere als äußerer Kühlstrom an dem Werkzeug entlang in Richtung des Bearbeitungsendes geführt.
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Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Werkzeughalters sowie eines daran festgelegten Werkzeugs;
- 2 eine schematische Draufsicht auf eine Vorderseite des Werkzeughalters aus 1;
- 3 eine schematische Seitenansicht des Werkzeughalters und des Werkzeugs aus 1;
- 4 einen schematischen Längsschnitt durch den Werkzeughalter und das Werkzeug aus 1;
- 5 einen schematischen perspektivischen Längsschnitt durch den Werkzeughalter und das Werkzeug aus 1;
- 6 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VI in 5;
- 7 eine der 5 entsprechende schematische Darstellung des Werkzeughalters und des Werkzeugs, wobei ein inneres Rohrelement und eine Endkappe eines Transferelements des Werkzeughalters sowie das Werkzeug selbst ungeschnitten dargestellt sind;
- 8 eine der 6 entsprechende vergrößerte Darstellung des Bereichs VIII in 7;
- 9 einen schematischen Längsschnitt durch einen Abscheidebereich einer alternativen Ausführungsform eines Transferelements, wobei eine Strömungsaufteilung zum Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus einem Aerosol vorgesehen ist;
- 10 eine der 9 entsprechende schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Transferelements, wobei eine Abscheidung von Kühlflüssigkeit durch Beschleunigung des Aerosols in einem als Lanze ausgebildeten Rohrelement erzielt wird; und
- 11 eine der 9 entsprechende schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Transferelements, bei welchem ein als Filter ausgebildetes Abscheideelement zum Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol vorgesehen ist.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in den 1 bis 8 dargestellte Ausführungsform eines als Ganzes mit 100 bezeichneten Transferelements kommt insbesondere als Bestandteil eines Werkzeughalters 102 zum Einsatz.
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Ein Werkzeughalter 102 ist insbesondere ein sogenannter Hohlschaftkegel, welcher in Werkzeugmaschinen zur Aufnahme eines Werkzeugs 104 dient.
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Insbesondere ist das Werkzeug 104 ein Bohrer 106.
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Ferner kann beispielsweise ein spanabhebendes Werkzeug 104, insbesondere ein Fräswerkzeug, vorgesehen sein.
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Der Werkzeughalter 102 umfasst insbesondere einen standardisierten Montageabschnitt 108, mittels welchem der Werkzeughalter 102 an einer rotierbaren Spindel der Werkzeugmaschine festlegbar ist.
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Das Transferelement 100 dient insbesondere dazu, ein beispielsweise über ein Kühlmittelrohr 110 zugeführtes Kühlmittel durch den Werkzeughalter 102 hindurch bis zu dem Werkzeug 104 zu führen.
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Das Transferelement 100 umfasst hierzu insbesondere eine Kühlmittelübergabe 112, auf welche ein Kühlmittelrohr 110 beispielsweise aufsteckbar ist und/oder an welche ein Kühlmittelrohr 110 anpressbar ist.
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Das Kühlmittelrohr 110 ist insbesondere auf einen Anschlussstutzen 113 der Kühlmittelübergabe 112 aufsteckbar oder an das Transferelement 100 anpressbar.
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Ferner umfasst das Transferelement 100 ein Rohrelement 114, welches die Kühlmittelübergabe 112 fluidwirksam mit einem Abgabebereich 116 des Transferelements 100 verbindet.
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Die Kühlmittelübergabe 112 einerseits und der Abgabebereich 116 andererseits sind dabei vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Enden des Rohrelements 114 angeordnet.
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Insbesondere mündet ein Abgabeende 118 des Rohrelements 114 in den Abgabebereich 116.
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Das Transferelement 100 bildet insbesondere eine Kühlmittelführung 120 zur Führung des Kühlmittels innerhalb des Werkzeughalters 102.
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Das Abgabeende 118 des Rohrelements 114 ist vorzugsweise auf ein dem Werkzeughalter 102 zugewandtes Montageende 122 des Werkzeugs 104 gerichtet.
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Das Montageende 122 des Werkzeugs 104 ist insbesondere ein einem Bearbeitungsende 124 gegenüberliegendes Ende des Werkzeugs 104.
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Das Montageende 122 ist ferner vorzugsweise ein Zuführende 126, an welchem dem Werkzeug 104 ein Kühlmittel zuführbar ist.
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Vorzugsweise umfasst das Werkzeug 104 einen oder mehrere Zuführkanäle 128, welche sich von dem Montageende 122 bis hin zum Bearbeitungsende 124 erstrecken und der Zuführung von Kühlmittel zu dem Bearbeitungsende 124 des Werkzeugs 104 dienen.
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Mittels eines Aufnahmeabschnitts 130 und/oder eines Einspannabschnitts 132 des Werkzeughalters 102 ist das Werkzeug 104 vorzugsweise an dem Werkzeughalter 102 gehalten.
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Insbesondere kann hierbei eine klemmende Festlegung und/oder eine formschlüssige Festlegung des Werkzeugs 104 an dem Werkzeughalter 102 vorgesehen sein.
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Bei Werkzeugen 104 mit großem Durchmesser, beispielsweise bei Bohrern 106 mit 8 mm oder 10 mm oder mehr Bohrdurchmesser, können die Zuführkanäle 128 relativ groß dimensioniert werden, so dass große Mengen von Kühlmittel bis zum Bearbeitungsende 124 des Werkzeugs 104 gefördert werden können.
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Bei vergleichsweise kleinen Werkzeugen 104, beispielsweise bei Bohrern 106 mit geringem Bohrdurchmesser, insbesondere 4 mm oder weniger, kann die Versorgung des Bearbeitungsendes 124 mit Kühlmittel problematisch werden.
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Bei der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform des Transferelements 100 und/oder des Werkzeughalters 102 ist daher eine optimierte Kühlmittelführung vorgesehen.
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Insbesondere umfasst das Transferelement 100 einen Abscheidebereich 134, in welchem als Aerosol ausgebildetes Kühlmittel zumindest teilweise in seine Bestandteile aufgetrennt wird. Insbesondere wird Kühlflüssigkeit in dem Abscheidebereich 134 abgeschieden, so dass ein zumindest teilweise von Kühlflüssigkeit befreiter Gasstrom erhalten wird. Dieser Gasstrom wird vorzugsweise aus dem Abscheidebereich 134 abgeführt, insbesondere an dem Werkzeug 104 vorbeigeführt.
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Im Abscheidebereich 134 ergibt sich durch die Abscheidung von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol eine Ansammlung von Kühlflüssigkeit, welche in den einen oder die mehreren Zuführkanäle 128 einleitbar ist, ohne dass die gesamte Aerosolmenge durch den einen oder die mehreren Zuführkanäle 128 hindurchgeführt werden muss.
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Aufgrund des Abscheidebereichs 134 kann somit ein großer Aerosolvolumenstrom insbesondere über das Kühlmittelrohr 110 zu dem Transferelement 100 zugeführt werden, ohne dass dieser gesamte Aerosolvolumenstrom vollständig durch den einen oder die mehreren Zuführkanäle 128 hindurchgeleitet werden müsste.
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Der Abscheidebereich 134 ist vorzugsweise im Abgabebereich 116 angeordnet oder grenzt unmittelbar an den Abgabebereich 116 an. Der Abscheidebereich 130 kann somit insbesondere stromabwärts des Abgabeendes 118 des Rohrelements 114 angeordnet sein.
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Bei der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform des Transferelements 100 wird die Abscheidung von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol vorzugsweise durch eine Strömungsumlenkung 136 erzielt.
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Das Abgabeende 118 des Rohrelements 114 ist hierzu vorzugsweise beabstandet von dem Werkzeug 104, insbesondere dem Montageende 122 des Werkzeugs 104, angeordnet, so dass aus dem Rohrelement 114 herausströmendes Aerosol auf das Werkzeug 104 gerichtet wird, jedoch auch an der Strömungsumlenkung 136 umgelenkt und entgegen einer Ausströmrichtung am Abgabeende 118 des Rohrelements 114 außerhalb des Rohrelements 114 zurückströmen kann.
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Durch die Abscheidung von Kühlflüssigkeit an der Strömungsumlenkung 136 wird insbesondere ein zumindest teilweise von Kühlflüssigkeit befreiter Gasstrom außerhalb des Rohrelements 114 abgeführt.
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Das Transferelement 100 umfasst vorzugsweise ferner ein das Rohrelement 114 umgebendes weiteres Rohrelement 138. Nachfolgend wird daher auf das Rohrelement 114 als inneres Rohrelement 114 und auf das weitere Rohrelement 138 als äußeres Rohrelement 138 Bezug genommen.
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Zwischen dem inneren Rohrelement 114 und dem äußeren Rohrelement 138 ist insbesondere ein Abführraum 140 gebildet.
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Ein Strömungsquerschnitt des Abführraums 140 ist vorzugsweise größer als ein Strömungsquerschnitt innerhalb des inneren Rohrelements 114. Hierdurch kann vorzugsweise eine Verlangsamung der Strömung im Abscheidebereich 134 erzielt werden, wodurch die Abscheidewirkung optimiert werden kann. Zudem kann hierdurch vorzugsweise vermieden werden, dass abgeschiedene Kühlflüssigkeit mit dem Gasstrom mitgerissen und somit von dem Werkzeug 104 weggeführt wird.
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Das innere Rohrelement 114 endet vorzugsweise innerhalb des äußeren Rohrelements 138.
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Das äußere Rohrelement 138 ragt somit insbesondere über das Abgabeende 118 des inneren Rohrelements 114 hinaus.
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Der Abscheidebereich 134 und der Abgabebereich 116 sind somit vorzugsweise vollständig innerhalb des äußeren Rohrelements 138 angeordnet.
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An dem äußeren Rohrelement 138 ist vorzugsweise eine Positioniervorrichtung 142 zu Positionierung des Werkzeugs 104 angeordnet.
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Die Positioniervorrichtung 142 kann beispielsweise eine ringförmige Endkappe 144 sein, welche auf das dem Werkzeug 104 zugewandte Ende 146 des äußeren Rohrelements 138 aufgesteckt oder in dasselbe eingeschoben ist.
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Die Endkappe 144 umfasst beispielsweise einen Positionierkragen 148, mit welchem die Endkappe 144 in einer vorgegebenen Endposition an dem äußeren Rohrelement 138 festlegbar ist.
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Ferner umfasst die Endkappe 144 vorzugsweise eine radial nach innen ragende Anschlagkante 150, an welcher das Montageende 122 des Werkzeugs 104 zur Anlage kommen kann, um letztlich das Werkzeug 104 bezüglich einer axialen Richtung 152 zu positionieren.
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Günstig kann es ferner sein, wenn die Endkappe 144 zumindest einen Teil der Strömungsumlenkung 136 bildet.
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Die Endkappe 144 bildet insbesondere einen Prallbereich, gegen welchen im Aerosol enthaltene Kühlflüssigkeitströpfchen prallen, um letztlich abgeschieden zu werden.
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Die Endkappe 144 kann beispielsweise einen Trichterabschnitt 154 aufweisen, wodurch abgeschiedene Kühlflüssigkeit gezielt zu dem Werkzeug 104, insbesondere zu dem einen oder den mehreren Zuführkanälen 128 des Werkzeugs 104, zuführbar ist.
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Der Trichterabschnitt 154 kann ferner der Optimierung der Abscheidewirkung dienen.
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Über den Abführraum 140 zwischen dem inneren Rohrelement 114 und dem äußeren Rohrelement 138 abgeführtes Gas gelangt vorzugsweise durch eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen 156 in dem äußeren Rohrelement 138 nach außen in einen weiteren Abführraum 140.
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Der weitere Abführraum 140 ist insbesondere zwischen dem äußeren Rohrelement 138 und einer Gehäusewandung 158 eines Grundkörpers 160 des Werkzeughalters 102 gebildet.
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Das aus dem äußeren Rohrelement 138 abgeführte Gas kann insbesondere in axialer Richtung 152 in Richtung des Werkzeugs 104 geführt werden, wobei es insbesondere außerhalb des äußeren Rohrelements 138 an dem Abscheidebereich 134 vorbeigeführt wird und als Kühlgasstrom außerhalb des Werkzeugs 104 in Richtung des Bearbeitungsendes 124 aus dem Werkzeughalter 102 austritt.
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Der Aufnahmeabschnitt 130 und/oder der Einspannabschnitt 132 ist hierzu insbesondere mit Austrittsöffnungen 162, beispielsweise schlitzförmigen Austrittsöffnungen 162, versehen.
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Das Transferelement 100 umfasst ferner vorzugsweise ein Befestigungselement 164 zum Befestigen des Transferelements 100 an, insbesondere in, dem Grundkörper 160 des Werkzeughalters 102.
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Das Befestigungselement 164 ist insbesondere ein Einschraubelement 166, welches ein Außengewinde aufweist und in eine hierzu korrespondierende Gewindebohrung 168 in dem Grundkörper 160 des Werkzeughalters 102 einschraubbar ist.
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Das Transferelement 100 ist vorzugsweise abhängig von einer Einschraubtiefe in unterschiedlichen axialen Positionen an dem Grundkörper 160 festlegbar. Hierdurch kann eine Einstecktiefe des Werkzeugs 104 in dem Werkzeughalter 102 variiert werden, da sich letztlich aus der Einschraubtiefe des Einschraubelements 166 des Transferelements 100 auch eine axiale Positionierung der Endkappe 144 zur Aufnahme und/oder Positionierung des Werkzeugs 104 ergibt.
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Eine oder mehrere Dichtungen 170 dienen vorzugsweise der Abdichtung des Transferelements 100 gegenüber dem Grundkörper 160 und/oder zu einer Umgebung des Werkzeughalters 102 hin.
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Die Dichtungen 170 sind dabei insbesondere zwischen einer als Anschlussstutzen 113 ausgebildeten Kühlmittelübergabe 112 und dem Einschraubelement 166 und/oder zwischen dem Transferelement 100 und dem Grundkörper 160 angeordnet und abdichtend wirksam.
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Dadurch, dass bei der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform des Transferelements 100 eine große Aerosolmenge und somit eine große Kühlflüssigkeitsmenge bis zu dem Abscheidebereich 134 zuführbar ist, und dadurch, dass die Kühlflüssigkeit aufgrund der Abscheidung im Abscheidebereich 134 in konzentrierterer Form durch das Werkzeug 104 hindurch zu dem Bearbeitungsende 124 führbar ist, kann eine effiziente Werkzeugkühlung auch bei Werkzeugen 104 mit kleinen Werkzeugdurchmessern realisiert werden.
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Eine in 9 dargestellte alternative Ausführungsform eines Transferelements 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 8 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass im Abscheidebereich 134 ein Strömungsaufteiler 171 angeordnet ist, welcher die über das Rohrelement 114 zugeführte Aerosolströmung aufteilt und dabei teilweise dem Werkzeug 104 zuführt sowie teilweise an demselben vorbeiführt.
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Der vorbeigeführte Teil wird insbesondere einer weitergehenden Strömungsbeeinflussung unterworfen, wodurch Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol abgeschieden wird.
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Diese Kühlflüssigkeit wird insbesondere über einen oder mehrere Querkanäle 172 zu dem Werkzeug 104 zugeführt. Das durch Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol erhaltene Gas wird insbesondere über eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen 156 aus dem Abscheidebereich 134 abgeführt.
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Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform des Transferelements 100 ist der Abscheidebereich 134, insbesondere der Strömungsaufteiler 171 an oder innerhalb des Abgabeendes 118 des Rohrelements 114 angeordnet. Es kann jedoch auch eine Anordnung desselben stromabwärts des Abgabeendes 118 vorgesehen sein.
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Im Übrigen stimmt die in 9 dargestellte Ausführungsform des Transferelements 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 10 dargestellte alternative Ausführungsform eines Transferelements 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Rohrelement 114 zur Zuführung des Aerosols zu dem Abgabebereich 116 strömungstechnisch so ausgelegt ist, insbesondere einen derart geringen Querschnitt aufweist, dass bereits innerhalb des Rohrelements 114 Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol abgeschieden wird.
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Diese Kühlflüssigkeit tritt dann am Abgabeende 118 aus dem Rohrelement 114 aus und wird somit bereits in flüssiger Form auf das Werkzeug 104 gerichtet.
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Durch Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol erhaltenes Gas wird vorzugsweise im Abgabebereich 116 umgelenkt und über einen Abführraum 114 und eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen 156 abgeführt.
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Mittels einer oder mehrerer Querkanäle 172 kann ferner Kühlflüssigkeit zu den Zuführkanälen 128 in dem Werkzeug 104 zugeführt werden, welche sich in einer Umgebung des Werkzeugs 104 ansammelt.
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Im Übrigen stimmt die in 10 dargestellte alternative Ausführungsform des Transferelements 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in 11 dargestellte alternative Ausführungsform eines Transferelements 100 unterscheidet sich von der in 9 dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass in dem Rohrelement 114 ein Abscheideelement 174 angeordnet ist.
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Das Abscheideelement 174 ist insbesondere ein Filter, beispielsweise ein Drahtgeflecht.
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Vorzugsweise ist das Abscheideelement 174 an oder in dem Abgabeende 118 des Rohrelements 114 angeordnet, so dass das Abscheideelement 174 mit dem Aerosol durchströmt wird. Hierbei wird Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol abgeschieden, welches dann insbesondere über einen Trichterabschnitt 154 zusammengeführt und schließlich den Zuführkanälen 128 des Werkzeugs 104 zugeführt werden kann.
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Alternativ zu einem Filter können auch anderweitige Abscheideelemente 174, beispielsweise Strömungsumlenkelemente, Strömungsschikanen, schlitzförmige Durchführungen und/oder Einbaukartuschen zur Abscheidung von Kühlflüssigkeit aus dem Aerosol vorgesehen sein.
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Im Übrigen stimmt die in 11 dargestellte alternative Ausführungsform des Transferelements 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 9 dargestellten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Dadurch, dass bei sämtlichen der beschriebenen Varianten des Transferelements 100 ein Abscheidebereich 134 zum Abscheiden von Kühlflüssigkeit aus einem Aerosol vorgesehen ist, kann vorzugsweise an genau derjenigen Stelle, an welcher das Kühlmittel in das Werkzeug 104 eingeleitet wird, eine große Kühlmittelmenge bereit gestellt werden, um letztlich eine zuverlässige Kühlung des Werkzeugs 104 zu gewährleisten.
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Die beschriebenen Varianten des Transferelements 100 sowie des Werkzeughalters 102 ermöglichen somit insbesondere die Verwendung eines sogenannten 1-Kanal Schmiersystems auch dann, wenn Werkzeuge 104 mit sehr geringen Werkzeugdurchmessern zur Bearbeitung von Werkstücken verwendet werden sollen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Transferelement
- 102
- Werkzeughalter
- 104
- Werkzeug
- 106
- Bohrer
- 108
- Montageabschnitt
- 110
- Kühlmittelrohr
- 112
- Kühlmittelübergabe
- 113
- Anschlussstutzen
- 114
- inneres Rohrelement
- 116
- Abgabebereich
- 118
- Abgabeende
- 120
- Kühlmittelführung
- 122
- Montageende
- 124
- Bearbeitungsende
- 126
- Zuführende
- 128
- Zuführkanal
- 130
- Aufnahmeabschnitt
- 132
- Einspannabschnitt
- 134
- Abscheidebereich
- 136
- Strömungsumlenkung
- 138
- äußeres Rohrelement
- 140
- Abführraum
- 142
- Positioniervorrichtung
- 144
- Endkappe
- 146
- Ende
- 148
- Positionierkragen
- 150
- Anschlagkante
- 152
- axiale Richtung
- 154
- Trichterabschnitt
- 156
- Durchtrittsöffnung
- 158
- Gehäusewandung
- 160
- Grundkörper
- 162
- Austrittsöffnung
- 164
- Befestigungselement
- 166
- Einschraubelement
- 168
- Gewindebohrung
- 170
- Dichtung
- 171
- Strömungsaufteiler
- 172
- Querkanal
- 174
- Abscheideelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4002846 C2 [0003]
- DE 9203760 U1 [0003]
- DE 10345130 A1 [0003]
- DE 102004055377 A1 [0003]
- DE 102012201533 A1 [0003]
- DE 102010020951 A1 [0003]
- DE 102007012483 A1 [0003]
- DE 102014104623 B4 [0003]
