DE10238203B4

DE10238203B4 - Werkzeugmaschine mit Minimalmengenschmierung

Info

Publication number: DE10238203B4
Application number: DE2002138203
Authority: DE
Inventors: Detlef Nitsche; Dirk Dr. Thamke
Original assignee: MAG MAINTENANCE TECHNOLOGIES G; MAG MAINTENANCE TECHNOLOGIES GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: DE10238203C5; DE10238203A1

Abstract

Werkzeugmaschine mit Minimalmengenschmierung der Werkstückbearbeitung, mit
– einem Spindelkopf (10), der eine drehend angetriebene Spindelwelle (14) mit einer Werkzeugaufnahme (15) aufweist, und
– einer Mischvorrichtung (22), die an eine Druckluftquelle und an eine Schmiermittelquelle angeschlossen ist,
wobei die Schmiermittelquelle eine steuerbare volumetrische Pumpe (35) aufweist, deren Förderrate entsprechend dem Typ des in die Werkzeugaufnahme (15) der Spindelwelle (14) eingesetzten Werkzeugs (16) automatisch eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Werkzeugmagazin (41) vorgesehen ist, das mehrere Werkzeuge (16) enthält, von denen jedes automatisch durch entsprechende Steuerung in die Werkzeugaufnahme (15) einsetzbar ist, und
dass der Typ des Werkzeugs (16) anhand der Lagerstelle des Werkzeugmagazins (41) erkannt wird, aus der das Werkzeug (16) entnommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit Minimalmengenschmierung der Werkstückbearbeitung mit einem Spindelkopf, der eine drehend angetriebene Spindelwelle mit einer Werkzeugaufnahme aufweist, und mit einer Mischvorrichtung, die an eine Druckluftquelle und an eine Schmiermittelquelle angeschlossen ist, wobei die Schmiermittelquelle eine steuerbare volumetrische Pumpe aufweist, deren Förderrate entsprechend dem Typ des in die Werkzeugaufnahme der Spindelwelle eingesetzten Werkzeugs automatisch eingestellt wird.
Bei der Werkstückbearbeitung ist es üblich, eine Kühlschmierung vorzunehmen, wobei ein flüssiges Schmiermittel auf die Eingriffsstelle des Werkzeugs am Werkstück geleitet wird. Das Schmiermittel besteht in der Regel aus einer Emulsion von Öl und Wasser. Seine Aufgabe besteht darin, das Werkzeug und das Werkstück zu kühlen und die Späne abzuführen.
Der Einsatz großer Mengen an flüssigem Schmiermittel verursacht nicht nur einen erheblichen Aufwand und hohe Kosten, sondern stellt auch eine erhebliche Umweltbelastung dar. Es entsteht ein Gemisch aus Schmiermittel und metallischen Spänen, bei dem die Gemischkomponenten schwer zu trennen sind.
Bei dem Prinzip der Minimalmengenschmierung (MMS) wird ein Gemisch aus Druckluft und flüssigem Schmiermittel auf den Kontaktbereich zwischen Werkzeug und Werkstück gelenkt, wobei das flüssige Schmiermittel in geringem Mengenstrom zugesetzt wird und sich als hauchdünner Film auf den Spänen absetzt. Entsprechend der Art der miteinander in Kontakt kommenden Werkstoffe, der Zerspanungsgeschwindigkeit und anderer Parameter werden Druckluft und Schmiermittel in unterschiedlichen Mengenverhältnissen zugeführt, so dass das Gemisch mehr oder weniger fett wird. Unter einem fetten Gemisch versteht man eines mit hohem Ölanteil.
Eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist beschrieben in WO 01/89762 A1 (entsprechend DE 601 13 414 T2 ). Die Werkzeugmaschine kann mit verschiedenen Typen von Werkzeugen betrieben werden. Die Schmiermittelzufuhr wird in Abhängigkeit von dem jeweiligen Werkstücktyp im Voraus eingestellt und entsprechend wird die jeweils erforderliche Schneidflüssigkeitsmenge automatisch zugeführt. Die Werkzeugmaschine weist ein Steuergerät sowie eine Eingabevorrichtung und eine Anzeigevorrichtung auf. Die Zuführbedingungen werden in einer Speichervorrichtung gespeichert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine mit werkzeugabhängiger Minimalmengenschmierung zu schaffen, bei der die Einstellung bzw. Bedienung vereinfacht ist.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist durch den Patentanspruch 1 definiert. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugmagazin vorgesehen ist, das mehrere Werkzeuge enthält, von denen jedes automatisch durch entsprechende Steuerung in die Werkzeugaufnahme einsetzbar ist, und dass der Typ des Werkzeugs anhand der Lagerstelle des Werkzeugmagazins erkannt wird, aus der das Werkzeug entnommen wird.
Erfindungsgemäß ist jedem Werkzeug eine bestimmte Förderrate des Schmiermittels zugeordnet. Diese Förderrate kann als Kenngröße gespeichert werden. Beim Einsetzen des Werkzeugs in die Werkzeugmaschine wird automatisch die Kenngröße des betreffenden Werkzeugs oder Werkzeugtyps aufgerufen und eingestellt. Die Zufuhr der Komponente aus flüssigem Schmiermittel erfolgt anschließend mit der diesem Werkzeug zugeordneten individuellen Förderrate.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens bzw. der Werkzeugmaschine sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
In der Zeichnung ist schematisch die Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine in Kombination mit einer Vorrichtung zur Minimalmengenschmierung dargestellt.
Die Zeichnung zeigt schematisch den Spindelkopf 10 einer Werkzeugmaschine. Der Spindelkopf 10 weist ein Spindelkopfgehäuse 11 auf, in dem mit Lagern 12, 13 eine Spindelwelle 14 gelagert ist. Der Drehantrieb der Spindelwelle 14 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung fortgelassen. An dem vorderen Ende der Spindelwelle 14 befindet sich die Werkzeugaufnahme 15, beispielsweise in Form eines Spannfutters, zum Festhalten des Werkzeugs 16. Das Werkzeug 16 weist eine Zerspanungsspitze 17 auf, die an dem Werkstück 18 angreift und dieses bearbeitet.
Durch die Spindelwelle 14 erstrecken sich zwei Leitungen 20,21, von denen die Leitung 20 eine Ölleitung und die Leitung 21 eine Druckluftleitung ist. Am vorderen Ende der Spindelwelle 14, also nahe der Werkzeugaufnahme 15, befindet sich eine Mischvorrichtung 22, an der die beiden Leitungen 20 und 21 zusammenkommen. Von der Mischvorrichtung 22 führt eine Leitung 23 zu der Werkzeugaufnahme 15. Die Leitung 23 ist abdichtend mit einer durch das Werkzeug 16 hindurchführenden Leitung 24 verbunden, welche in mindestens eine Austrittsdüse 25 mündet, an der das Öl-Luft-Gemisch austritt.
Am rückwärtigen Ende der Spindelwelle 14 ist eine Drehdurchführung 26 angebracht, die ein feststehendes Gehäuse 27 und ein mit der Spindelwelle 14 verbundenes Innenteil 28 aufweist. Die Drehdurchführung 26 verbindet die Leitung 20 mit einer Flüssigkeitsleitung 30 und die Leitung 21 mit einer Druckluftleitung 31. Die Druckluftleitung 31 ist außerdem mit Luftdüsen 32 verbunden, die an der Frontseite des Spindelkopfes 10 ortfest angebracht sind und konvergierende Luftstrahlen 33 auf die Eingriffsstelle des Werkzeugs am Werkstück richten.
Die Druckluftleitung 31 ist an eine (nicht dargestellte) Druckluftquelle angeschlossen, die Druckluft mit konstantem Druck liefert. Im Zuge der Druckluftleitung 31 ist eine Mengenstrom-Regeleinrichtung 50 vorgesehen, die den Mengenstrom der durch die Leitung 21 fließenden Luft konstant hält. Die Mengenstrom-Regeleinrichtung 50 ist ein steuerbares Drosselventil, das als Proportionalventil ausgebildet ist. Das Proportionalventil wird über eine Steuerleitung 51 vom Steuercomputer 37 gesteuert. Es dient dazu, den Luftstrom volumenmäßig zu regeln. Dies ist zweckmäßig, um bei ”kritischen” Werkzeugen die erzeugten Späne mittels eines erhöhten Luftstroms besser abführen zu können.
Die Flüssigkeitsleitung 30 ist an eine volumetrische Pumpe 35 angeschlossen. Eine volumetrische Pumpe 35 ist eine Pumpe, die Flüssigkeit mit einer definiert bemessenen Förderrate liefert, also beispielsweise eine Zahnradpumpe oder eine impulsbetriebene Kolbenpumpe. Die Pumpe 35 saugt Flüssigkeit aus einem Tank 36 an.
Die Steuerung der Pumpe 35 erfolgt durch einen Steuercomputer 37, der eine Eingabeeinrichtung 38 in Form einer Tastatur, ein Display 39 und eine Auf-Ab-Eingabe 40 aufweist. Der Steuercom puter 37 steuert auch ein Werkzeugmagazin 41, das Werkzeuge 16 verschiedenen Typs enthält. Jedes der Werkzeuge 16 kann automatisch durch entsprechende Steuerung in die Werkzeugaufnahme 15 eingesetzt werden, was entweder nach dem Pick-up-Verfahren geschieht oder durch Einsatz eines automatisch gesteuerten Werkzeugwechslers.
Das Werkzeugmagazin 41 enthält zahlreiche Lagerstellen 42 für die einzelnen Werkzeuge 16. Der Steuercomputer 37 enthält für jedes Werkzeug 16 eine Information über Werkzeugdaten sowie eine diesem Werkzeug zugehörige Kennzahl, die die erforderliche Förderrate der Pumpe 35 sowie die Größe des zu erzeugenden Luft-Mengenstromes angibt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass zu jedem Werkzeug 16, das aus dem Werkzeugmagazin 41 in die Spindel eingesetzt wird, die adäquate Förderrate an der Pumpe 35 eingestellt wird.
In Abhängigkeit von dem Typ des betreffenden Werkzeugs 16, das in die Werkzeugaufnahme 15 eingesetzt wird, steuert der Computer 37 automatisch die Förderrate der volumetrischen Pumpe 35. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass für jedes zum Einsatz kommende Werkzeug 16 das Schmiermittel mit der entsprechenden individuellen Förderrate zugeführt wird.
Bei der Mischvorrichtung 22 handelt es sich beispielsweise um eine Venturidüse, bei der die Luft als Trägermedium verwendet wird, um die Flüssigkeit zu zerstäuben und mitzureißen. Auch die Luft wird in geregeltem Mengenstrom zugeführt.
An der Eingabevorrichtung 38 können die Förderrate des Schmiermittels und die Größe des Luft-Mengenstromes für ein bestimmtes Werkzeug manuell eingegeben werden. Außerdem können die manuell oder automatisch eingegebenen Werte durch Betätigung der Auf-Ab-Eingabe 40 vom Benutzer verändert werden.

Claims

Werkzeugmaschine mit Minimalmengenschmierung der Werkstückbearbeitung, mit – einem Spindelkopf (10), der eine drehend angetriebene Spindelwelle (14) mit einer Werkzeugaufnahme (15) aufweist, und – einer Mischvorrichtung (22), die an eine Druckluftquelle und an eine Schmiermittelquelle angeschlossen ist, wobei die Schmiermittelquelle eine steuerbare volumetrische Pumpe (35) aufweist, deren Förderrate entsprechend dem Typ des in die Werkzeugaufnahme (15) der Spindelwelle (14) eingesetzten Werkzeugs (16) automatisch eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugmagazin (41) vorgesehen ist, das mehrere Werkzeuge (16) enthält, von denen jedes automatisch durch entsprechende Steuerung in die Werkzeugaufnahme (15) einsetzbar ist, und dass der Typ des Werkzeugs (16) anhand der Lagerstelle des Werkzeugmagazins (41) erkannt wird, aus der das Werkzeug (16) entnommen wird.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckluftquelle und der Mischvorrichtung (22) eine Mengenstrom-Regeleinrichtung (50) vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spindelkopf (10) Luftdüsen (32) zum Fortblasen von Spänen und zur Kühlung vorgesehen sind.