DE10316394A1 - Dehnspannfutter für Bohrwerkzeuge - Google Patents

Abstract

Dehnspannfutter zum Spannen von Bohrern (4) mit an deren rückseitigem Schaftende (5) exzentrisch positionierten Eintrittsöffnungen (7) von Schmierstoffkanälen (10). Das Spannfutter (1) enthält zur axialen Bohrerpositionierung gegen den Bohrer (4) axial zustellbar einen Stellzapfen (11) mit einer Durchgangsöffnung (13) für eine Schmierstoffzuführung. Die zentrale Durchgangsöffnung (13) endet mit axialem Abstand (14) vom rückseitigen Schaftende (15) des Bohrwerkzeuges und ist von dort an zum Bohrerschaft (5) hin in einzelne Zweigkanäle (16) aufgezweigt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Dehnspannfutter für Rundlaufwerkzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1. Wenn weiterhin in der Beschreibung pp. von „Bohrwerkzeuge" bzw. „Bohrer" gesprochen wird, so bezieht sich das ganz allgemein auf Rundlaufwerkzeuge, die mit Schmierstoffkanälen zur Dauerschmierung der Werkzeugschneiden versehen sind. Dazu sind die zu spannenden Werkzeuge mit festen Schmierstoffkanälen ausgerüstet, die von einem hinter dem rückseitigen Schaftende des Bohrers positionierten Schmierstoffvorrat permanent gespeist werden und den Schmierstoff den Bohrerschneiden zuführen.
• Unterschiedliche Ausbildungsformen von in derartigen Bohrern angebrachten Schmierstoffkanälen sind Gegenstand z.B. der 1 – 6 von WO 97/05987. Der Schmierstoffvorrat ist dort zwar im Bohrerschaft selbst positioniert, während der Erfindungsgegenstand von einer externen, maschinenseitigen Schmierstoffversorgung ausgeht. Beim Erfindungsgegenstand hingegen erfolgt die Schmierstoffversorgung im Wesentlichen in Axialrichtung von der Werkzeugmaschine her durch den Stellzapfen hindurch zur schaftseitigen Stirnseite des Bohrers und von dort durch die in den Bohrer eingebrachten Schmierstoffkanäle zu den Bohrerschneiden. Zur möglichst zielgenauen Dosierung des den Bohrerschneiden zuzuführenden Schmierstoffes sind anstelle eines axial verlaufenden zentralen Schmierkanals (2 – 5 WO 97/05987) dezentral gewendelte Schmierstoffkanäle bevorzugt (1,6 WO 97/05987). Diese bevorzugte Verwendung mehrerer, der Anzahl der Bohrerschneiden entsprechender, dezentraler Schmierstoffkanäle hat den Vorzug einer besseren, weil leichter auf ein bestimmtes Zielgebiet zu richtenden Schmierstoffversorgung, die den Schmierstoffverbrauch reduziert. Die Reduzierung des Schmierstoffverbrauches reduziert nämlich die außerordentlich störende Verschmutzung des Umgebungsbereiches der Werkzeugmaschine und des Werkstück-Ausstoßes.
• Zur Reduzierung des Schmierstoffverbrauches bzw. zur Ökonomisierung des Schmierstoffeinsatzes besteht die Tendenz zur so genannten Minimalmengenschmierung. Bei der Minimalmengenschmierung wird ein Kühlschmiermittel- oder Öl-Luft-Gemisch unter Druck impulsmäßig oder kontinuierlich von der Maschine her eingespritzt und das geschieht beim Erfindungsgegenstand voraussetzungsgemäß von der rückseitigen Stirnseite des Bohrerschaftes her.
• Der Erfindungsgegenstand betrifft nun ein besonderes Spannfutter für das Rundlauf- bzw. Bohrwerkzeug, also für kurz den „Bohrer". Solche Dehnspannfutter beschleunigen das Spannen des Bohrers in seinem Schaftbereich. Um dieses Spannen ohne Einbuße an Genauigkeit der Axialpositionierung des Bohrers zu erleichtern, enthält das Dehnspannfutter einen durch einen Stellantrieb axial positionsgenau zustellbaren Stellzapfen und der ist im Spannloch des Dehnspannfutters hinter dem Bohrerschaft positioniert. Der Stellantrieb wird in der Regel manuell bewerkstelligt. Ein solches Dehnspannfutter ist z.B. in DE-G 93 01 918 beschrieben. Voraussetzungsgemäß ist auch dort der Stellzapfen nach Art etwa eines Hohlzylinders in Axialrichtung mit einer zentralen Durchgangsbohrung versehen. Diese zentrale Durchgangsbohrung tritt im Beaufschlagungsbereich des Stellzapfens am rückseitigen Stirnende des Bohrerschaftes zentral im Bereich von dessen Achse aus. Wegen der voraussetzungsgemäß dezentralen Einmündung der Schmierstoffkanäle in den Bohrerschaft erfordert das im Wesentlichen radial ausgerichtete Verbindungskanäle zwischen Austrittsöffnung am Stellzapfen und den Eintrittsöffnungen am Bohrerschaft. Diese Verbindungskanäle werden herkömmlich durch im Wesentlichen radial verlaufende Nuten in mindestens einer der beiden Anlageseiten von Stellzapfen oder Bohrerschaft bewerkstelligt. Der Einfachheit halber werden diese radial ausgerichteten Verbindungsnuten hier als „Quernuten" bezeichnet.
• Der Schmiernebelstrom von der Austrittsöffnung des zentralen Stellzapfens über die Quernuten zu den Eintrittsöffnungen der Schmierstoffkanäle im Bohrerschaft erforderte eine abrupte Umlenkung der Strömung um jeweils rechte Winkel zunächst aus der Axialrichtung innerhalb des Stellzapfens beidseitig radial nach au ßen im Übergangsbereich zum Bohrerschaft und danach in den radialen Außenbereichen eine erneute Umlenkung in Axialrichtung an den Eintrittsöffnungen in die Schmierstoffkanäle des Bohrers. Diese abrupte, mit der Aufteilung des Schmierstoffstromes verbundene Umlenkung des Schmierstoffstromes zunächst im zentralen Axialbereich des Bohrerschaftes und darauf anschließend die erneute abrupte Umlenkung in den beiden radialen Außenbereichen der Eintrittsöffnungen in den Bohrerschaft beeinträchtigen ganz erheblich den Strömungsfluss. Die sich zwangsläufig in den kritischen Umlenkbereichen bildenden Toträume beeinträchtigen mit der Schmierstoffströmung auch deren Zielgenauigkeit im Schneidenbereich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Übelstand zu beseitigen und damit eine ökonomische und exakte Zuordnung des Schmierstoffnebels im Austrittsbereich (Schneidenbereich) zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst.
• Die generelle Problemlösung nach Anspruch 1 erfährt in der Form der Ansprüche 2, 3 und 4 baulich unterschiedliche Lösungswege.
• Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigen:
• 1 eine perspektivische Vorderansicht eines Dehnspannfutters,
• 2 einen Längsschnitt in Axialrichtung des Dehnspannfutters gemäß 1,
• 2a eine vergrößerte Frontansicht des Stellzapfenendes von der Bohrerseite her in Pfeilrichtung IIa,
• 3 eine vergrößerte Teildarstellung des Stellzapfens im Schnitt und des Bohrerschaftes bzw. Bohrers im Prinzip analog 2,
• 4 eine axiale Schnittdarstellung analog 2 der Ausführungsform gemäß Anspruch 3,
• 5 Seitenansichten und Schnittdarstellungen analog den 2,2a und 3 der modifizierten Ausführungsform gemäß 4,
• 6 eine Schnittdarstellung analog den 2 und 4 der weiteren modifizierten Ausführungsform gemäß Anspruch 4,
• 7 Darstellungen analog den 2,2a und 3 einer dritten modifizierten Ausführungsform gemäß Anspruch 4 und 5.
• Einander entsprechende Teile sind in den einzelnen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Das Dehnspannfutter 1 trägt ein Spannloch 2. Dieses verläuft in Achsrichtung 3. Das Spannfutter 1 dient zur umfänglichen Spannung eines Bohrers 4. Dessen rückseitiges Schaftende 5 hat eine Stirnseite 6 mit zwei exzentrisch zur Werkzeugachse 3 positionierten Eintrittsöffnungen 7 von sich zur Bohrerspitze 8 hin erstreckenden und im Bereich der Bohrerschneiden 9 ausmündenden Schmierstoffkanälen 10.
• Das rückseitige Schaftende 5, genauer gesagt dessen Stirnseite 6 ist von einem koaxial zum Werkzeugschaft (Achsrichtung 3) ausgerichteten Stellzapfen 11 beaufschlagt. Der Stellzapfen 11 ist innerhalb des Spannloches 2 des Spannfutters 1 gegen den Bohrer 4 axial zustellbar und zentral mit einer von der Zapfenrückseite 12 ausgehenden axialen Teil-Durchgangsöffnung 13 für eine in Pfeilrichtung 13a erfolgende Durchführung von Schmierstoff-Sprühnebel versehen.
• Die zentrale Teil-Durchgangsöffnung 13 des Stellzapfens 11 endet mit axialem Abstand 14 vom rückseitigen Schaftende 15 und ist von dort an in einzelne Zweigkanäle 16 aufgezweigt. Diese Zweigkanäle 16 sind in Richtung auf die beiden Eintrittsöffnungen 7 der Schmierstoffkanäle 10 am Bohrerende hin ausgerichtet. Bei der Ausführungsform gemäß den 2, 2a und 3 sind die Zweigkanäle 16 in den Stellzapfen 11 selbst eingebracht.
• Bei der Ausführungsform gemäß 4 und 5 sind die Zweigkanäle 16 hingegen Teil eines separaten, zwischen Stellzapfen 11 und Werkzeugschaft bzw. Schaftende 5 einliegenden Distanzkörpers 17. Zur axialen Distanzierung der beiden Eintrittsöffnungen 7 an der Stirnseite des Schaftendes 15 von den Austrittsöffnungen der Zweigkanäle 16 von der rückseitigen Stirnfläche des Schaftendes 15 trägt der Distanzkörper 17 zwischen den Austrittsöffnungen (Strömungsrichtung 13a) der Zweigkanäle 16 einen axial vorstehenden Nasenvorsprung 18 mit einer zylindersegmentartigen bzw. kugelschalenartigen Außenfläche, die einen möglichst dichten Übergang der Schmierstoffnebel-Strömung vom Distanzkörper 17 in die Schmierstoffkanäle 10 des Bohrerschaftes 5 gewährleistet. Spaltverluste werden dadurch weitgehend vermieden. Die Schmierstoffströmung mündet im Bereich der Bohrerschneiden 9 am Bohrende in jeweils einem Austrittsloch 19.
• Bei der Ausführungsform nach 7 ist der Distanzkörper 17 in das rückwärtige Schaftende 5 des Werkzeugschaftes vertieft eingelassen.
• Der Stellzapfen 11 und der Distanzkörper 17 sind pulvermetallurgische Pressteile, insbesondere aus Hartmetall (HM).
• Die Zweigkanäle 16 sind geradlinig ausgerichtet. Sie divergieren in Strömungsrichtung 13a nach Art von einen Kegelstumpf erzeugenden und zur Bohrerspitze 8 hin ausgerichteten Mantellinien in der Zustellrichtung entsprechender Strömungsrichtung 13a.
• Die Austrittsöffnungen 20 der Zweigkanäle 16 sind deckend, insbesondere deckungsgleich mit den Eintrittsöffnungen 7 der werkzeugseitigen Schmierstoffkanäle 10 positioniert.

1

(Dehn)Spannfutter

2

Spannloch

3

Achsrichtung

4

Bohrer

5

Bohrerschaft/Werkzeugschaft(ende)

6

Stirnseite

7

Eintrittsöffnung

8

Bohrerspitze

9

Bohrer

10

Schmierstoffkanal

11

Stellzapfen

12

Zapfenrückseite

13

Durchgangsöffnung

13a

Strömungsrichtung

14

Abstand

15

Schaftende

16

Zweigkanal

17

Distanzkörper

18

Nasenvorsprung

19

Austrittsloch

20

Austrittsöffnung

Claims (11)

1. Dehnspannfutter zum umfänglichen Spannen von Rundlaufwerkzeugen, insbesondere von Bohrern (4), deren Stirnseite (6) am rückseitigen Schaftende (5) – exzentrisch zur Werkzeugachse (3) positioniert Eintrittsöffnungen (7) von sich zur Werkzeugspitze (8) hin erstreckenden und in deren vorderem Schneidenbereich (9) ausmündenden Schmierstoffkanälen (10) enthält und – von einem etwa koaxial zum Werkzeugschaft oder zum Spannfutter ausgerichteten Stellzapfen (11) beaufschlagt ist, – welcher Stellzapfen (11) innerhalb des Spannloches (2) des Spannfutters (1) gegen das Werkzeug (4) axial zustellbar und zentral mit einer von der Zapfenrückseite (12) ausgehenden Durchgangsöffnung (13) für eine Schmierstoffzuführung (14) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Durchgangsöffnung (13) mit axialem Abstand (14) vom rückseitigen Schaftende (5) des Bohrwerkzeuges (4) endet und von dort an mit auf die Eintrittsöffnungen (7) der Schmierstoffkanäle (10) am rückseitigen Werkzeugende hin ausgerichteten und einzeln ausmündenden Zweigkanälen (16) hin verzweigt ist.
2. Dehnspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigkanäle (16) in den Stellzapfen (11) eingebracht sind (2 – 3).
3. Dehnspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigkanäle (16) Teil eines separaten, zwischen Stellzapfen (11) und Werkzeugschaft (5) einliegenden Distanzkörpers (17) sind.
4. Dehnspannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzkörper (17) stirnseitig mit dem rückwärtigen Schaftende (5) des Werkzeugschaftes verbunden ist.
5. Dehnspannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzkörper (17) in das rückwärtige Schaftende (5) des Werkzeugschaftes vertieft eingelassen ist.
6. Dehnspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellzapfen (11) und/oder der Distanzkörper (17) Pressteile, insbesondere HM-Teile sind.
7. Dehnspannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweigkanäle (16) geradlinig ausgerichtet sind.
8. Dehnspannfutter nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Ausrichtung der Zweigkanäle (16) nach Art von einen zur Achse (3) koaxialen Kegelstumpf erzeugenden Mantellinien, welche zur Werkzeugspitze (8) hin (= Strömungsrichtung 13a) konvergieren.
9. Dehnspannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (20) der Zweigkanäle (16) deckend, insbesondere deckungsgleich mit den Eintrittsöffnungen (7) der werkzeugseitigen Schmierstoffkanäle (10) positioniert sind.
10. Dehnspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Mittel zur Drehstellungsfixierung des Stellzapfens (11) oder des Distanzkörpers (17) gegenüber den Schmierstoffkanälen (10) des Werkzeugschaftes (5).
11. Dehnspannfutter nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Verbindung nach Art von in Axialrichtung (3) des Werkzeuges (4) wirksamer Nut und Feder