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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahmevorrichtung zur Aufnahme mehrerer Dreh- oder Stechwerkzeuge. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Werkzeugmaschine, in der eine solche Werkzeugaufnahmevorrichtung zum Einsatz kommt.
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Ein Beispiel einer Werkzeugmaschine, in der die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahmevorrichtung zum Einsatz kommt, ist ein sog. Langdrehautomat.
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Langdrehautomaten werden im Wesentlichen zur Bearbeitung von stangenförmigen Werkstücken mit Durchmessern bis etwa 32 mm verwendet. Kennzeichen dieses sog. Langdrehverfahrens ist es, dass die Materialstange zwar wie bei einem Stangenautomaten in der Hauptspindel gespannt wird, dann jedoch mittels einer Längsbewegung der Hauptspindel in den Arbeitsraum vorgeschoben werden kann. Die Materialstange wird dazu zusätzlich in einer sog. Führungsbuchse spielfrei geführt, die ortsfest ist und in deren unmittelbarer Nähe Bearbeitungswerkzeuge angeordnet sind. Das Langdrehverfahren ermöglicht es, das stangenförmige Werkstück praktisch an den Bearbeitungswerkzeugen entlang zu bewegen.
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Langdrehautomaten werden typischerweise zur Bearbeitung von Wellen, Achsen oder Schrauben für die Uhrenindustrie, aber auch zur Bearbeitung anderer, schlanker Werkstücke, bspw. in der Medizintechnik, verwendet.
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Insbesondere zur Bearbeitung komplexerer Werkstücke sind Langdrehautomaten häufig auch mit einer Gegenspindel ausgerüstet. Die Gegenspindel lässt sich ebenfalls längs bewegen und kann damit ein bearbeitetes Werkstück an der Hauptspindel abgreifen, um anschließend die Bearbeitung der Werkstückrückseite zu ermöglichen.
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Ein weiteres Merkmal derartiger Langdrehautomaten ist der Einsatz mehrerer, unterschiedlicher Bearbeitungswerkzeuge, die das Werkstück entweder gleichzeitig bearbeiten oder in mehreren, aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten das Werkstück nacheinander bearbeiten. Um dies zu gewährleisten, werden die unterschiedlichen Bearbeitungswerkzeuge häufig in Revolvern eingespannt, die eine Bewegung der Bearbeitungswerkzeuge entlang einer oder mehrerer Achsen relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück ermöglichen. Dreh- und Stechwerkzeuge werden typischerweise in einer Werkzeugaufnahmevorrichtung eingespannt, die auch als Lineareinheit oder linearer Werkzeugträger bezeichnet wird.
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In derartigen Werkzeugaufnahmevorrichtungen lassen sich meist bis zu zehn verschiedene Dreh- und/oder Stechwerkzeuge einspannen. Die darin eingespannten Dreh- und/oder Stechwerkzeuge werden meist zur axialen Bearbeitung der Frontseite des stangenförmigen Werkstücks verwendet. Da die Werkzeugaufnahmevorrichtung (Lineareinheit) zumindest entlang einer Achse, meist entlang zweier oder drei Achsen verfahrbar ist, kann sehr schnell von einem Bearbeitungswerkzeug auf das andere Bearbeitungswerkzeug gewechselt werden. Auch eine außermittige Bearbeitung des stangenförmigen Werkstücks ist dadurch möglich.
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Ein Problem, mit der sich bereits diverse, aus dem Stand der Technik bekannte Patentanmeldungen, darunter auch die
DE 20 2017 000 616 U1 oder die
DE 20 2018 100 771 U1 , befasst haben, ist die Art und Weise der Kühl- und Schmiermittelzufuhr an die Bearbeitungsstelle am zu bearbeitenden Werkstück.
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Generell kommt zwar eine externe Kühlmittelzufuhr infrage. Aufgrund des meist sehr beengten Arbeitsraumes, den solche Langdrehautomaten haben, ist eine externe Kühlmittelzufuhr aufgrund des vergleichsweise großen Platzbedarfs solcher externen Kühlmittelzufuhrvorrichtungen jedoch eher von Nachteil.
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Die einzelnen Bearbeitungswerkzeuge mit jeweils separaten Fluidanschlüssen zu versehen, ist ebenfalls nicht sehr vorteilhaft, da jedes Bearbeitungswerkzeug dann einzeln an den jeweiligen Fluidanschluss angeschlossen werden muss, was hohe Rüstzeiten zur Folge hat. Zudem müssen nicht angeschlossene Kühlmittelleitungen jeweils separat entfernt oder einzeln geschlossen werden. Die einzelnen Kühlmittelleitungen nehmen zudem relativ viel Platz ein.
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Die
DE 20 2017 000 616 U1 offenbart eine Werkzeugaufnahmevorrichtung, dort Schneidvorrichtung genannt, mit einem aus mehreren Komponenten bestehenden Klemmschafft, welcher u.a. ein Tragteil und ein Positionsvorgabeteil aufweist, welche zusammen den Schaft des Klemmschaftes bilden. Tragteil und Positionsvorgabeteil sind voneinander unabhängig in einer zugeordneten Werkzeugaufnahme festklemmbar. Der Klemmschaft ist von einem Kühlschmierstoffkanal durchsetzt, welcher an einem an dem Positionsvorgabeteil angeordneten Rohrstutzen ausgebildet ist und in das Tragteil eintaucht. In der Werkzeugaufnahme und am Positionsvorgabeteil sind zueinander korrespondierende Ein-/Auslassöffnungen für die Durchleitung des Kühlschmierstoffs vorgesehen. Diese Übergabestelle bzw. Übergabestellen für den Kühlschmierstoff müssen zur Vermeidung von nicht gewolltem Austritt von Kühlschmierstoff entsprechend genau gefertigt sein oder zusätzliche Dichtelemente aufweisen; wodurch die Herstellungskosten steigen. Zudem muss der Kühlschmierstoffkanal im Bereich der Koppelstelle zwischen dem Tragteil und dem Positionsvorgabeteil des aus mehreren Komponenten bestehenden Klemmschafts ebenfalls mit zusätzlichen Dichtungselementen gegen ungewollten Austritt von Kühlschmierstoff bei Benutzung der Schneidvorrichtung abgedichtet sein; auch hierdurch entstehen zusätzliche Herstellungskosten nebst erhöhtem Wartungsaufwand.
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Die
DE 20 2018 100 771 U1 schlägt daher eine Werkzeugaufnahmevorrichtung vor, in der ein interner Kühlmittelkanal angeordnet ist, durch den sich Kühlmittel in die einzelnen Werkzeugaufnahmen, in denen die Bearbeitungswerkzeuge angeordnet sind, leiten lässt. Hierbei wird explizit vorgeschlagen, das Kühlmittel von einer Unterseite in die jeweilige Werkzeugaufnahmen zu leiten und an seitlichen Öffnungen in die Bearbeitungswerkzeuge einzuleiten.
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Ein Nachteil dieser Lösung ist jedoch, dass an den Bearbeitungswerkzeugen dazu jeweils seitliche Kühlmitteleinlassöffnungen extra vorgesehen werden müssen, so dass sich Standardwerkzeuge, bei denen der Kühlmittelanschluss typischerweise auf einer stirnseitigen Rückseite des Werkzeughalters angeordnet ist, in dieser Werkzeugaufnahmevorrichtung nicht verwenden lassen.
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Des Weiteren ergeben sich Abdichtungsprobleme an der Kühlmittelübergabe zwischen der Werkzeugaufnahmevorrichtung und den Werkzeughaltern der Bearbeitungswerkzeuge. Da die Kühlmittelaustrittsöffnungen in den einzelnen Werkzeugaufnahmen der Werkzeugaufnahmevorrichtung jeweils fix angeordnet sind, lassen sich die Bearbeitungswerkzeuge innerhalb der Werkzeugaufnahmevorrichtungen nur über einen begrenzten Weg entlang deren Längsachsen verschieben, ohne dass dabei die Kühlmittelzufuhr unterbrochen wird.
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Die Bearbeitungswerkzeuge müssen jedoch entlang ihrer jeweiligen Längsachsen in der jeweiligen Werkzeugaufnahme verschiebbar gelagert sein, um diese in Längsrichtung möglichst exakt einstellen zu können. Da die Werkzeughalter der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge typischerweise unterschiedliche Längen aufweisen, wäre eine flexiblere Anordnung der an der Werkzeugaufnahmevorrichtung angeordneten Kühlmittelauslässe wünschenswert, um diese auf die unterschiedlichen Längen der in der Werkzeugaufnahmevorrichtung angeordneten Werkzeughalter einstellen zu können.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Werkzeugaufnahmevorrichtung zur Aufnahme mehrerer Dreh- oder Stechwerkzeuge bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile überwindet. Hierbei soll insbesondere die Art der Kühlmittelzufuhr verbessert werden, wobei die Kühlmittelzufuhrkanäle möglichst einfach auf unterschiedliche Längen der Werkzeughalter der in der Werkzeugaufnahmevorrichtung eingespannten Bearbeitungswerkzeuge einstellbar sein sollten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Werkzeugaufnahmevorrichtung zur Aufnahme mehrerer Dreh- oder Stechwerkzeuge gelöst, die eine erste Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines ersten Dreh- oder Stechwerkzeugs aufweist, die entlang einer ersten Achse verläuft. Die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahmevorrichtung weist des Weiteren eine zweite Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines zweiten Dreh- oder Stechwerkzeugs auf, die entlang einer zu der ersten Achse parallelen, zweiten Achse verläuft. Ferner weist die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahmevorrichtung ein Kühlmittelverteilgehäuse auf, das zumindest einen Einspeiseanschluss und einen daran anschließenden, internen Kühlmittelkanal aufweist, der den zumindest einen Einspeiseanschluss im Inneren des Kühlmittelverteilgehäuses mit einem ersten Kühlmittelzuführrohr und/oder einem parallel zu dem ersten Kühlmittelzuführrohr angeordneten, zweiten Kühlmittelzuführrohr fluidisch verbindet, wobei das erste Kühlmittelzuführrohr in dem Kühlmittelverteilgehäuse entlang der ersten Achse oder parallel dazu längs verschiebbar gelagert ist und/oder das zweite Kühlmittelzuführrohr in dem Kühlmittelverteilgehäuse entlang der zweiten Achse oder parallel dazu längs verschiebbar gelagert ist.
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Die in der Werkzeugaufnahmevorrichtung vorgesehenen beiden Werkzeugaufnahmen (erste und zweite Werkzeugaufnahme) sind vorliegend nur als Beispiel für zwei Werkzeugaufnahmen genannt, die an der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahmevorrichtung mindestens angeordnet sind. Generell können an der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahmevorrichtung jedoch durchaus auch mehr als nur zwei Werkzeugaufnahmen angeordnet sein. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahmevorrichtung drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neuen, zehn oder mehr solcher Werkzeugaufnahmen auf.
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Die Werkzeugaufnahmen dienen jeweils der Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeugs. Sie sind parallel zueinander angeordnet, so dass sich die einzelnen Bearbeitungswerkzeug entlang parallel zueinander ausgerichteter Achsen an der Werkzeugaufnahmevorrichtung anbringen lassen. Jedes einzelne Bearbeitungswerkzeug ist in der jeweiligen Werkzeugaufnahme jeweils axial verschiebbar, um es je nach Länge des Werkzeughalters auf eine gewünschte axiale Position einstellen und in der gewählten Position in der jeweilige Werkzeugaufnahme fixieren zu können.
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Das Kühlmittelverteilgehäuse hat im Wesentlichen die Funktion der Verteilung des Kühlmittels auf die einzelnen Kühlmittelzuführrohre, die in die verschiedenen Werkzeugaufnahmen münden. Grundsätzlich genügt daher ein einziger Einspeiseanschluss, um das Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelverteilgehäuses auf die einzelnen Kühlmittelzuführrohre zu verteilen, die jeweils an ein Bearbeitungswerkzeug anschließbar sind.
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Die Kühlmittelzuführrohre lassen sich jeweils mit einem Kühlmittelanschluss verbinden, der auf einer stirnseitigen Rückseite der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge vorgesehen ist. Das aus den Kühlmittelzuführrohren austretende Kühlmittel wird somit auf der stirnseitigen Rückseite der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge in deren Werkzeughalter eingespeist und gelangt von dort aus durch einen Kühlmittelkanal, der sich von der Rückseite des Werkzeughalters in dessen Inneren erstreckt, an eine oder mehrere Kühlmittelaustrittsöffnungen, die vorzugsweise im Schneidenbereich nahe der jeweiligen Bearbeitungsstelle angeordnet ist bzw. sind.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahmevorrichtung besteht in der Längsverschiebbarkeit der einzelnen Kühlmittelzuführrohre. Je nach Position und Länge der Werkzeughalter der einzelnen Bearbeitungswerkzeuge lassen sich die Kühlmittelzuführrohre dadurch sehr einfach und schnell auf die gewünschte Länge einstellen. Die Kühlmittelzuführrohre lassen sich bspw. von Hand aus dem Kühlmittelverteilgehäuse hinausziehen oder in dieses einschieben.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Kühlmittelzuführrohre auch als axiale, stirnseitige Anschläge dienen können, die die Bearbeitungswerkzeuge in ihrer axialen Position an der Werkzeugaufnahmevorrichtung fixieren. Damit lässt sich die axiale Position der Bearbeitungswerkzeuge innerhalb der Werkzeugaufnahmevorrichtung exakt einstellen.
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Jedes Kühlmittelzuführrohr ist vorzugsweise entlang der Achse der Werkzeugaufnahme, der das jeweilige Kühlmittelzuführrohr zugeordnet ist, längsverschiebbar. Die Kühlmittelzuführrohre können jedoch auch jeweils entlang einer Verschiebeachse verschiebbar sein, die parallel zu der Achse der ihr jeweils zugeordneten Werkzeugaufnahme ist. Die Längsachsen der Kühlmittelzuführrohre müssen also nicht zwangsläufig exakt mit den Längsachsen der Werkzeugaufnahmen fluchten, sondern können auch leicht versetzt dazu sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Werkzeugaufnahmevorrichtung eine erste Arretiereinrichtung zum Arretieren des ersten Kühlmittelzuführrohres gegenüber dem Kühlmittelverteilgehäuse auf. Ebenso vorzugsweise ist eine zweite Arretiereinrichtung zum Arretieren des zweiten Kühlmittelzuführrohres gegenüber dem Kühlmittelverteilgehäuse vorgesehen.
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Jedes Kühlmittelzuführrohr lässt sich also vorzugsweise mit Hilfe einer Arretiereinrichtung gegenüber dem Kühlmittelverteilgehäuse arretieren. Dabei kann entweder eine Arretiereinrichtung vorgesehen sein, mit Hilfe derer sich alle an der Werkzeugaufnahmevorrichtung befindlichen Kühlmittelzuführrohre gleichzeitig arretieren lassen. Alternativ dazu kann für jedes Kühlmittelzuführrohr eine separate Arretiereinrichtung vorgesehen sein.
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Die Kühlmittelzuführrohre lassen sich somit, wie bereits oben beschrieben, zunächst längs verschieben, in einer gewünschten Position gegenüber den jeweiligen Werkzeugaufnahmen einstellen und dann in diesen Positionen fixieren. Die fixierten Kühlmittelzuführrohre können dann als rückseitige Anschläge für die in den Werkzeugaufnahmen angeordneten Bearbeitungswerkzeuge verwendet werden. Beispielsweise können die Kühlmittelzuführrohre bereits vor der Montage der Bearbeitungswerkzeuge in ihre gewünschten Positionen gebracht und darin fixiert werden und erst danach die Bearbeitungswerkzeuge in die jeweilige Werkzeugaufnahmen eingeschoben werden, bis diese mit ihren Kühlmittelanschlüssen, die sich auf deren jeweiligen Rückseiten befinden, an den Kühlmittelzuführrohren anschlagen. Durch die Verbindung der Kühlmittelanschlüsse mit den gegenüber dem Kühlmittelverteilgehäuse arretierten Kühlmittelzuführrohren ist dann die Position der Bearbeitungswerkzeuge gegenüber der Werkzeugaufnahmevorrichtung bereits eindeutig vordefiniert.
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Wird ein Bearbeitungswerkzeug durch ein anderes mit vergleichsweise längerem Werkzeughalter ersetzt, lässt sich die Längeneinstellung des Kühlmittelzuführrohrs, in das das Bearbeitungswerkzeug angeschlossen wird, durch Lösen der Arretiereinrichtung und Verschieben des Kühlmittelzuführrohrs relativ zu dem Kühlmittelverteilgehäuse einfach und schnell auf die neu gewünschte Position einstellen.
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Eine derartige Positionseinstellung ist auch bei einem bereits in der Werkzeugaufnahmevorrichtung angeordneten Bearbeitungswerkzeug möglich. Soll dessen Position verändert werden, kann dies auch über die Längeneinstellung des Kühlmittelzuführrohrs erfolgen. Hierzu muss lediglich die Arretierung des Kühlmittelzuführrohrs und die Einspannung des Bearbeitungswerkzeugs in der Werkzeugaufnahme gelöst werden, dann ist das Kühlmittelzuführrohr gemeinsam und synchron mit dem daran bündig angeschlagenen Bearbeitungswerkzeug längs in der jeweiligen Werkzeugaufnahme verschiebbar und in einer neuen Position arretierbar bzw. einspannbar.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahmevorrichtung daher eine erste Spanneinrichtung zum Einspannen des ersten Dreh- oder Stechwerkzeugs in der ersten Werkzeugaufnahme sowie eine zweite Spanneinrichtung zum Einspannen des zweiten Dreh- oder Stechwerkzeugs in der zweiten Werkzeugaufnahme auf. Typischerweise werden hierzu Schnellspanneinrichtungen verwendet, die aus dem Stand der Technik bereits bekannt sind und eine separate Einspannung der Bearbeitungswerkzeuge in den jeweiligen Werkzeugaufnahmen ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Gehäuselängsachse des Kühlmittelverteilgehäuses quer zu der ersten und der zweiten Achse ausgerichtet.
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Unter „quer“ wird vorliegend jede Art der Ausrichtung verstanden, die nicht parallel ist. Das Kühlmittelverteilgehäuse ist also vorzugsweise quer zu den einzelnen Werkzeugaufnahmen angeordnet. Besonders bevorzugt verläuft die Gehäuselängsachse des Kühlmittelverteilgehäuses orthogonal zu den Achsen der einzelnen Werkzeugaufnahmen.
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Die Kühlmittelzuführrohre ragen vorzugsweise an einer Vorderseite des Kühlmittelverteilgehäuses aus diesem heraus, wobei die Vorderseite quer, vorzugsweise orthogonal zu den Achsen verläuft, entlang der sich die Werkzeugaufnahmen erstrecken.
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Die Kühlmittelzuführrohre sind vorzugsweise gegenüber dieser Vorderseite längs verschiebbar. Die Vorderseite des Kühlmittelverteilgehäuses ist vorzugsweise fix bzw. unbeweglich gegenüber den einzelnen Werkzeugaufnahmen. Nur die Kühlmittelzuführrohre sind demgegenüber bewegbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der im Inneren des Kühlmittelverteilgehäuses angeordnete, interne Kühlmittelkanal einen ersten Kanalabschnitt auf, in dem das erste Kühlmittelzuführrohr angeordnet ist, wobei an einem von dem Kühlmittelverteilgehäuse abstehenden Teil des ersten Kühlmittelzuführrohrs ein erster Anschlussstutzen angeordnet ist, der einen gegenüber einem Innendurchmesser des ersten Kanalabschnitts größeren Außendurchmesser hat. Vorzugsweise weist der interne Kühlmittelkanal auch einen zweiten Kanalabschnitt auf, in dem das zweite Kühlmittelzuführrohr angeordnet ist, wobei an einem von dem Kühlmittelverteilgehäuse abstehenden Teil des zweiten Kühlmittelzuführrohrs ein zweiter Anschlussstutzen angeordnet ist, der einen gegenüber einem Innendurchmesser des zweiten Kanalabschnitts größeren Außendurchmesser hat.
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Diese Anschlussstutzen mit größerem Außendurchmesser haben den Vorteil, dass sie als Anschlag dienen, wenn die Kühlmittelzuführrohre vollständig in das Kühlmittelverteilgehäuse eingeschoben werden, solange diese nicht benötigt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Werkzeugaufnahmevorrichtung zumindest ein, in dem Kühlmittelverteilgehäuse angeordnetes Ventil auf, das in einer ersten Stellung die fluidische Verbindung zwischen dem Einspeiseanschluss und dem ersten und/oder zweiten Kühlmittelzuführrohr herstellt und in einer zweiten Stellung die fluidische Verbindung zwischen dem Einspeiseanschluss und dem ersten und/oder zweiten Kühlmittelzuführrohr trennt.
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Somit lässt sich das in den Einspeiseanschluss eingespeiste Kühlmittel beliebig auf die einzelnen Kühlmittelzuführrohre verteilen, je nachdem an welche Kühlmittelzuführrohre Bearbeitungswerkzeuge angeschlossen sind. Vorzugsweise weist die Werkzeugaufnahmevorrichtung ein solches Ventil pro Kühlmittelzuführrohr auf. Ist an das jeweilige Kühlmittelzuführrohr ein Bearbeitungswerkzeug angeschlossen, so wird das jeweilige Ventil geöffnet. Ist dagegen in einer dem Kühlmittelzuführrohr zugeordneten Werkzeugaufnahme kein Bearbeitungswerkzeug angeordnet, so kann das diesem Kühlmittelzuführrohr zugeordnete Ventil geschlossen werden. Ebenso lassen sich die Ventile schließen, solange die jeweiligen Bearbeitungswerkzeuge nicht verwendet werden.
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In einer beispielhaften Ausgestaltung ist das zumindest eine Ventil in eine im Kühlmittelverteilgehäuse angeordnete Querbohrung einführbar, die in den internen Kühlmittelkanal mündet. Im Falle mehrerer Ventile sind dementsprechend mehrere solcher Querbohrungen vorgesehen, die in den internen Kühlmittelkanal innerhalb des Kühlmittelverteilgehäuses münden. Die Ventile lassen sich demnach einfach von Hand in der jeweiligen Querbohrung längs verschieben, um den Fluidfluss an das dem jeweiligen Ventil zugeordnete Kühlmittelzuführrohr freizugeben oder zu unterbrechen.
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Anstelle von manuell bewegten Ventilen können auch elektrisch bzw. elektromechanisch gesteuerte Ventile vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Werkzeugaufnahmevorrichtung eine Steuereinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, das zumindest eine Ventil zu steuern und zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu schalten. Der Kühlmittelfluss kann daher von außen gesteuert auf die einzelnen Kühlmittelzuführrohre verteilt werden, die an Bearbeitungswerkzeugen angeschlossen sind. Nicht angeschlossene Kühlmittelzuführrohre oder Kühlmittelzuführrohre, die an Bearbeitungswerkzeuge angeschlossen sind, die momentan nicht zur Bearbeitung des Werkstücks verwendet werden, können vom Kühlmittelfluss automatisch getrennt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Kühlmittelverteilgehäuse einen massiven Block auf, in den mehrere Bohrungen eingebracht sind, die den internen Kühlmittelkanal bilden.
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Ein solches, aus einem massiven Block bestehendes Kühlmittelverteilgehäuse lässt sich sehr einfach und kostengünstig herstellen. Das Kühlmittelverteilgehäuse kann bspw. aus einem Metallblock aufgebaut sein, in den mehrere, ineinander mündende Bohrungen eingebracht sind. Die Kühlmittelzuführrohre sind ebenfalls in entsprechenden Bohrungen, die in das Kühlmittelverteilgehäuse eingebracht sind, angeordnet und innerhalb dieser längs verschiebbar. Die einzelnen Verbindungsstellen zwischen den Kühlmittelzuführrohren und den beschriebenen Bohrungen lassen sich einfach mittels geeigneter Dichtungselemente, bspw. mit Hilfe von O-Ringen, abdichten.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die einzelnen Werkzeugaufnahmen (erste und zweite Werkzeugaufnahme) an einer Grundplatte angeordnet, an der das Kühlmittelverteilgehäuse lösbar befestigt ist.
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Die Werkzeugaufnahmen sind dabei vorzugsweise als taschen- oder nutförmige Ausnehmungen in die Grundplatte eingebracht. Die lösbare Verbindung zwischen Grundplatte und Kühlmittelverteilgehäuse hat unter anderem den Vorteil, dass das Kühlmittelverteilgehäuse einfach austauschbar ist, was insbesondere im Falle einer Fehlfunktion oder Undichtigkeit von Vorteil ist.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahmevorrichtung;
- 2 das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahmevorrichtung mit darin eingesetzten Bearbeitungswerkzeugen;
- 3 eine Draufsicht von oben auf das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahmevorrichtung mit darin gesetzten Bearbeitungswerkzeugen;
- 4 eine erste Schnittansicht der in 1 dargestellten Werkzeugaufnahmevorrichtung;
- 5 eine zweite Schnittansicht der in 1 dargestellten Werkzeugaufnahmevorrichtung;
- 6 eine Draufsicht von vorne auf ein Kühlmittelverteilgehäuse der in 1 dargestellten Werkzeugaufnahmevorrichtung, wobei das Innere des Kühlmittelverteilgehäuses teilweise transparent dargestellt ist;
- 7 eine Draufsicht von oben auf das in 6 gezeigte Kühlmittelverteilgehäuse, wobei dessen Inneres teilweise transparent dargestellt ist;
- 8 eine erste Schnittansicht des in 6 und 7 gezeigten Kühlmittelverteilgehäuses;
- 9 eine zweite Schnittansicht des in 6 und 7 gezeigten Kühlmittelverteilgehäuses; und
- 10 eine dritte Schnittansicht des in 6 und 7 gezeigten Kühlmittelverteilgehäuses.
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Die Werkzeugaufnahmevorrichtung ist in den Zeichnungen jeweils in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
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Die Werkzeugaufnahmevorrichtung 10 weist eine Grundplatte 12 und ein an der Grundplatte 12 montiertes Kühlmittelverteilgehäuse 14 auf. Das Kühlmittelverteilgehäuse 14 ist in dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel lösbar mit Hilfe von einer oder mehrerer Schrauben an der Grundplatte 12 montiert und lässt sich daher separat von der Grundplatte 12 austauschen. Grundsätzlich können die Grundplatte 12 und das Kühlmittelverteilgehäuse 14 jedoch auch einstückig als ein integrales Bauteil ausgestaltet sein.
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In dem in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel sind an der Grundplatte 12 fünf parallel zueinander verlaufende Werkzeugaufnahmen 16, 18, 20, 22, 24 vorgesehen. Jede dieser Werkzeugaufnahmen 16-24 ist als nutförmige Ausnehmung in die Grundplatte 12 eingebracht. Den Querschnitten der darin einsetzbaren Bearbeitungswerkzeuge entsprechend sind die Werkzeugaufnahmen 16-24 im Querschnitt jeweils rechteckig oder quadratisch.
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Die einzelnen Werkzeugaufnahmen 16-24 erstrecken sich längs jeweils entlang einer Achse 16a, 18a, 20a, 22a, 24a. Diese Achsen 16a-24a können auch als Mittelachsen der Werkzeugaufnahmen 16-24 bezeichnet werden. Sie verlaufen parallel zueinander und sind entlang einer Querrichtung 26 der Werkzeugaufnahmevorrichtung 10 zueinander versetzt.
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Das Kühlmittelverteilgehäuse 14 verläuft quer zu den Werkzeugaufnahmen 16-24. Eine Gehäuselängsachse 28 des Kühlmittelverteilgehäuses 14 verläuft vorzugsweise parallel zu der genannten Querrichtung 26 und orthogonal zu den Achsen 16a-24a der Werkzeugaufnahmen 16-24.
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Die Werkzeugaufnahmevorrichtung 10 dient vorzugsweise als Werkzeugmagazin und wird insbesondere in sog. Langdrehautomaten eingesetzt. In der Praxis wird die Werkzeugaufnahmevorrichtung 10 häufig auch als Lineareinheit bezeichnet. Sie wird an der Werkzeugmaschine bzw. den Langdrehautomaten befestigt. Die Befestigung kann bspw. über eine oder mehrere Schraubverbindungen 25 erfolgen (siehe 3). In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Grundplatte 12 zusätzlich eine Befestigungsbohrung 30 vorgesehen, in die eine Welle oder ein entsprechend geformter Stab zur Befestigung der Werkzeugaufnahmevorrichtung 10 einführbar ist.
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Die Werkzeugaufnahmevorrichtung 10 dient der Aufnahme verschiedener Bearbeitungswerkzeuge, die zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks verwendbar sind. Wie in 2 und 3 gezeigt, lassen sich demnach unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 in die einzelnen Werkzeugaufnahmen 16-24 einsetzen. In 2 und 3 ist bspw. ein erstes Dreh- oder Stechwerkzeug 32 in die erste Werkzeugaufnahme 16 eingesetzt. Ein zweites Dreh- oder Stechwerkzeug 34 ist in die zweite Werkzeugaufnahme 18 eingesetzt. Die Werkzeugaufnahmen 20-24 sind in dem vorliegend gezeigten Beispiel hingegen nicht besetzt. Die Werkzeugaufnahmen 16-24 können je nach Größe der darin einzusetzenden Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 unterschiedlich groß ausgestaltet sein. In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel weist die erste Werkzeugaufnahme 16 bspw. einen etwas größeren Querschnitt auf als die übrigen Werkzeugaufnahmen 18-24. Die erste Werkzeugaufnahme 16 kann bspw. eine Querschnittsgröße von 16 x 16 mm aufweisen, wohingegen die übrigen Werkzeugaufnahmen Querschnittsgrößen von 12 x 12 mm haben. Dies entspricht den typischen Standardgrößen von Werkzeughaltern in der Praxis gängigerweise verwendeter Dreh- oder Stechwerkzeuge.
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Die Einspannung der Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 erfolgt in an sich bekannter Weise bevorzugt mittels Schnellspanneinrichtungen 36, 38, 42, 44. Pro Werkzeugaufnahme 18-24 sind vorzugsweise zwei dieser Spanneinrichtungen 36-44 vorgesehen, die die Werkzeughalter der Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 in den Werkzeugaufnahmen 16-24 einspannen bzw. klemmend befestigen.
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Das Kühlmittelverteilgehäuse 14 dient der Zuführung und Verteilung von Kühlmittel auf mehrere Kühlmittelzuführrohre 46, 48, 50, 52, 54, die in dem Kühlmittelverteilgehäuse 14 längs verschiebbar gelagert sind. Das Kühlmittel wird über einen oder mehrere Einspeiseanschlüsse 56 in das Kühlmittelverteilgehäuse 14 eingespeist. Grundsätzlich genügt ein Einspeiseanschluss 56. Es können, wie vorliegend gezeigt, jedoch auch mehrere Einspeiseanschlüsse 56 vorgesehen sein. Beispielsweise kann jedem Kühlmittelzuführrohr 46-54 ein separater Einspeiseanschluss 56 zugeordnet sein. Das über einen Einspeiseanschluss 56 eingespeiste Kühlmittel lässt sich innerhalb des Kühlmittelverteilgehäuses 14 jedoch auch auf mehrere oder gar alle Kühlmittelzuführrohre 46-54 verteilen. Die Grundplatte 12, das Kühlmittelverteilgehäuse 14 und die Kühlmittelzuführrohre 46-54 sind vorzugsweise aus Metall, besonders bevorzugt aus Stahl.
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Im Inneren des Kühlmittelverteilgehäuses 14 ist ein interner Kühlmittelkanal 58 vorgesehen, über den das Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelverteilgehäuses 14 auf die einzelnen Kühlmittelzuführrohre 46-54 verteilt wird. Der interne Kühlmittelkanal 58 ist insbesondere in 6-10 ersichtlich und wird weiter unten näher erläutert.
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Um das aus dem Kühlmittelverteilgehäuse 14 an den Kühlmittelzuführrohren 46-54 austretende Kühlmittel an die Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 zu übergeben, lassen sich die Kühlmittelzuführrohre 46-54 an Kühlmitteleinlässe (nicht gezeigt) die jeweils an einem stirnseitigen, hinteren Ende 60, 62 vorgesehen sind, anschließen. Die Kühlmittelzuführrohre 46-54 sind hierzu innerhalb des Kühlmittelverteilgehäuses 14 längs verschiebbar. Je nach Länge des Werkzeughalters der Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 können die Kühlmittelzuführrohre 46-54 daher unterschiedlich weit aus dem Kühlmittelverteilgehäuse 14 hinausgezogen oder in dieses eingeschoben werden, um dann unterschiedlich weit von einer Vorderseite 64 des Kühlmittelverteilgehäuses 14 abzustehen und direkt an die Kühlmittelanschlüsse der Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 angeschlossen zu werden.
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Die Kühlmittelzuführrohre 46-54 lassen sich dabei nicht nur als reine Kühlmittelanschlüsse für die Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 verwenden, sondern dienen auch als rückwärtiger Anschlag zur Einstellung der Längsposition der Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 innerhalb der Werkzeugaufnahmen 16-24. Nach Einstellung auf deren gewünschte Position sind die Kühlmittelzuführrohre 46-54 mittels Arretiereinrichtungen 66, 68, 70, 72, 74 an dem Kühlmittelverteilgehäuse 14 arretierbar (siehe 10). Die einzelnen Arretiereinrichtungen 66-74 können, wie bspw. in 10 dargestellt, jeweils eine Madenschraube 76 aufweisen, die auf eine das jeweilige Kühlmittelzuführrohr 46-54 umgebende Rohrschelle 78 drückt, um das Kühlmittelzuführrohr 46-54 in der gewünschten Position zu arretieren.
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In der Praxis lassen sich somit zunächst die Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 in die Werkzeugaufnahmen 16-24 einsetzen und an die Kühlmittelzuführrohre 46-54 anschlie-ßen. Die Arretiereinrichtungen 66-74 werden hierzu gelöst, um die Kühlmittelzuführrohre 46-54 auf deren gewünschte Längsposition einstellen zu können. Im nächsten Schritt werden die Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 gegenüber der Werkzeugaufnahmevorrichtung 10 ausgerichtet, indem sie entlang der Achsen 16a-24a innerhalb der Werkzeugaufnahmen 16-24 verschoben werden. Die an die Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 angeschlossenen Kühlmittelzuführrohre 46-54 (im vorliegend gezeigten Beispiel nur die Kühlmittelzuführrohre 46-54) bewegen sich dabei entlang der Achsen 16a-24a (hier 16a und 18a) mit. Vorzugsweise sind die Kühlmittelzuführrohre 46-54 symmetrisch zu den Achsen 16a-24a ausgestaltet und längs entlang dieser Achsen innerhalb des Kühlmittelverteilgehäuses 14 verschiebbar. Die Kühlmittelzuführrohre 46-54 können jedoch auch entlang paralleler Achsen verschiebbar sein, die parallel versetzt, also nicht exakt fluchtend mit den Achsen 16a-24a der Werkzeugaufnahmen 16-24 sind entsprechende Anschlüsse auf den Rückseiten der Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 dann leicht außermittig versetzt sein.
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Sobald die Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 innerhalb der Werkzeugaufnahmen 16-24 (hier 16 und 18) in die gewünschte Position gebracht sind, werden die Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 mit Hilfe der Spanneinrichtungen 36-34 (hier 36 und 38) eingespannt und damit an der Grundplatte 12 festgelegt. Ebenso werden dann die Kühlmittelzuführrohre 46-54 in der entsprechenden Position mittels der Arretiereinrichtungen 66-74 arretiert. Ein Verrutschen der Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 entlang der Achsen 16, 18 ist dann nicht mehr möglich, da die Kühlmittelzuführrohre 46-54 gegenüber dem Kühlmittelverteilgehäuse 14 arretiert sind und als rückwärtiger, axialer Anschlag für die Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 dienen.
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Das in den zumindest einen Einspeiseanschluss 56 in das Kühlmittelverteilgehäuse 14 eingeführte Kühlmittel gelangt dann über den internen Kühlmittelkanal 58 in das Innere der einzelnen Kühlmittelzuführrohre 46-54 und von dort aus in jeweils einen im Inneren der Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 vorgesehenen internen Kühlmittelkanal, der das Kühlmittel durch den Werkzeughalter bis hin zu einer Kühlmittelaustrittsöffnung 80, 82 leitet, die vorzugsweise jeweils an einer Vorderseite der Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 nahe des Schneidenbereichs angeordnet ist und das Kühlmittel in die Nähe der Bearbeitungsstelle oder unmittelbar auf die Bearbeitungsstelle an dem zu bearbeitenden Werkstück lenkt.
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Nicht angeschlossene Kühlmittelzuführrohre 46-54 und Kühlmittelzuführrohre 46-54, die an Bearbeitungswerkzeuge 32, 34 angeschlossen sind, die momentan nicht verwendet werden, lassen sich mit Hilfe von einem oder mehreren Ventil(en) 86, 88, 90, 92, 94 von der Kühlmittelzufuhr trennen. In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedem Kühlmittelzuführrohr 46-54 bspw. jeweils ein Ventil 86-94 zugeordnet, so dass sich jedes Kühlmittelzuführrohr 46-54 jeweils einzeln von der Kühlmittelzufuhr trennen lässt. In 2 ist bspw. lediglich das dem ersten Kühlmittelzuführrohr 46 zugeordnete erste Ventil 86 geöffnet, wohingegen alle weiteren Ventile 88-94 geschlossen sind, so dass in diesem Fall lediglich das in der ersten Werkzeugaufnahme 16 angeordnete erste Bearbeitungswerkzeug 32 mit Kühlmittel versorgt wird.
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In dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um mechanisch bzw. von Hand verstellbare Ventile 86-94. Grundsätzlich ließen sich hier jedoch auch pneumatische, hydraulische oder elektromechanische Ventile einsetzen, die von einer Steuereinheit automatisiert gesteuert werden, um diese ferngesteuert zu öffnen oder zu schließen.
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Um ein vollständiges Hineinrutschen der Kühlmittelzuführrohre 46-54 in das Kühlmittelverteilgehäuse 14 zu verhindern, weist jedes Kühlmittelzuführrohr 46-54 an seinem von dem Kühlmittelverteilgehäuse 14 abstehenden, vorderen Teil jeweils einen Anschlussstutzen 84, dessen Außendurchmesser gegenüber einem jeweiligen Innendurchmesser der Kanalabschnitte 96-104, in die die Kühlmittelzuführrohre 46-54 eingesteckt sind, vergrößert ist.
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Aus 6-10 ist der innere Aufbau des Kühlmittelverteilgehäuses 14 ersichtlich. Bei dem Kühlmittelverteilgehäuse 14 handelt es sich vorzugsweise um einen massiven Block, in den mehrere, ineinander mündende Bohrungen eingebracht sind. In den Bohrungen 96-104 sind, wie bereits erwähnt, die Kühlmittelzuführrohre 46-54 angeordnet. Die Ventile 86-94 sind in dem vorliegend gezeigten Ausführungsbeispiel in parallel dazu versetzten Bohrungen 106-114 angeordnet.
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Das über den zumindest einen Einspeiseanschluss 56 in das Kühlmittelverteilgehäuse 14 eingespeiste Kühlmittel wird im Inneren des Kühlmittelverteilgehäuses 14 über mehrere vertikal verlaufende Bohrungen 116-124 und einen horizontal verlaufenden Querkanal 126 auf die einzelnen Kühlmittelzuführrohre 46-54 verteilt.
