DE19516986A1 - Spindelkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindelkopf für Werkzeuge mit innerer Kühlmittel­ zufuhr, der in eine Werkzeugscheibe eines Werkzeugrevolvers einsetzbar ist und die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.

Außer Spindelköpfen, die mit einer Düse ausgerüstet sind, welche einen Kühlmittelstrahl auf die Zerspanstelle richtet, sind auch Spindelköpfe der ein­ gangs genannten Art mit Werkzeugschäften in Anlehnung an DIN 69880 bekannt, welche die Verwendung von Werkzeugen mit innerer Kühlmittelüber­ tragung ermöglichen. Dabei erfolgt bei den geraden Spindelköpfen die Kühl­ mittelübertragung zwischen den beiden Lagerungen der Werkzeugachse. Das hat den Nachteil, daß schon bei einer kleinen Undichtheit des Kühlmittelüber­ tragungsweges die Lagerung des Spindelkopfes in Kontakt mit dem Kühlmittel kommt und dadurch über kurz oder lang Schaden erleidet. Bei den bekannten abgewinkelten Spindelköpfen ist die Kühlmittelübertragung hinter den Lagerun­ gen der Werkzeugachse plaziert. Hier ist jedoch wegen der Kollisionsgefahr mit anderen Werkzeugen allenfalls wenig Platz vorhanden, so daß bei der Bestüc­ kung des Revolvers mit Werkzeugen Kompromisse geschlossen werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spindelkopf für Werk­ zeuge mit innerer Kühlmittelzufuhr zu schaffen, der die Notwendigkeit solcher Kompromisse ausschließt und insbesondere sicherstellt, daß die Spindellage­ rung nicht gefährdet werden kann. Diese Aufgabe löst ein Spindelkopf mit den Merkmalen des Anspruches 1. Hierbei erfolgt die Kühlmittelübertragung vor der Spindellagerung auf der Werkzeugseite.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Abdichtung der Kühlmittelübergabestelle mittels einer Spaltdichtung. Zum Arbeitsraum, d. h. an der Werkzeugseite, befindet sich keine weitere Abdichtung. Zwischen der inneren Spaltdichtung und der Spindellagerung ist eine berührende Dichtung vorgese­ hen. Außerdem verläuft von der der inneren Spaltdichtung zugekehrten Seite der berührenden Dichtung ein Drainagekanal zur Außenseite des Spindelkopf­ deckels. Die sehr kleine Kühlmittelmenge, welche durch die innere Spaltdich­ tung hindurchtreten kann, trifft auf die berührende Dichtung. Dank das Draina­ gekanals kann sich aber an dieser berührenden Dichtung kein Druck aufbauen, so daß normalerweise kein Kühlmittel zwischen der berührenden Dichtung und der Spindel hindurchtreten kann.

Um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß eine berührende Dichtung einem gewissen Verschleiß ausgesetzt ist und deshalb im Laufe der Zeit ihre Dicht­ wirkung vermindert wird, kann man zwischen der berührenden Dichtung und der Spindellagerung eine zweite berührende Dichtung vorsehen, wobei zweck­ mäßigerweise von dem Zwischenraum zwischen beiden berührenden Dichtun­ gen ein zweiter Drainagekanal zur Außenseite des Spindelkopfdeckels verläuft, um auch hier zu verhindern, daß sich ein Druck im Kühlmittel aufbauen kann. Es läßt sich deshalb über sehr lange Zeiträume sicherstellen, daß keinerlei Kühlmittel zu der Lagerung der Spindel gelangt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Längsachse des in die Ringnut mündenden Kühlmittelzufuhrkanals mit der Spindellängsachse einen spitzen Winkel ein und durchdringt die vom Werkzeug überragte Stirnseite des Spindelkopfdeckels in einem solchen Abstand von dessen die Spindel enthal­ tenden Bohrung, daß der Kühlmittelzufuhrkanal von dieser Stirnseite aus ge­ bohrt werden kann. Man erspart sich dann den Verschluß der Bohrung, der notwendig ist, wenn man von der Außenmantelfläche des Spindelkopfdeckels her die Bohrung einbringt.

Der Kühlmittelzufuhrkanal verbindet bei einer bevorzugten Ausführungsform die Ringnut mit einer im Spindelkopfgehäuse vorgesehenen Bohrung, die mit einer Bohrung eines in eine Aufnahme des Spindelkopfgehäuses einführbaren Pin der Werkzeugscheibe in Verbindung steht. Diese im Spindelkopf vorgese­ hene Bohrung mündet vorzugsweise in der vom Werkzeug überragten Stirnseite des Spindelkopfdeckels. In diese Mündung kann z. B. dann eine verschließbare Düse eingesetzt werden, so daß der Spindelkopf wahlweise für Werkzeuge mit äußerer Kühlmittelzufuhr und solcher mit innerer Kühlmittelzufuhr verwendet werden kann.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt des Ausführungsbeispiels.

Eine Spindel 1 ist in ihrem Mittelabschnitt 2 mittels zweier in axialer Richtung distanzierter Wälzlager 3 in einem Spindelkopfgehäuse 4 drehbar gelagert. Der eine Endabschnitt 5 der Spindel 1 erstreckt sich durch einen am Spindelkopf­ gehäuse 4 ausgebildeten und sich an dessen eine Stirnfläche anschließenden Hohlschaft 6 hindurch und über dessen freies Ende hinaus. Die Pinbohrung 7 und der Hohlschaft 6 sind so ausgebildet, daß sich letzterer in eine Werkzeug­ aufnahme nach DIN 69880 fügen läßt. Der über den Hohlschaft 6 überstehen­ de, verzahnte Endabschnitt der Spindel 1 ist mit einer Antriebswelle kuppelbar.

Der andere Endabschnitt 8 der Spindel 1 ist in einer Bohrung des Spindelkopf­ deckels 25 angeordnet, deren Durchmesser so gewählt ist, daß die Außenman­ telfläche des Endabschnittes 8 und die Innenmantelfläche dieser Bohrung einen Dichtspalt bilden. Der Endabschnitt 8 und der Mittelabschnitt 2 der Spindel 1 enthalten eine Spannvorrichtung für den Schaft eines Werkzeuges 9, beispiels­ weise eines Bohrers. Bei diesem Werkzeug handelt es sich vorzugsweise um ein solches mit einem inneren Kühlmittelkanal 10. Wenn der Schaft des Werkzeuges 9 vollständig in die Spannvorrichtung eingesetzt und mittels dieser fest und dicht mit der Spindel 1 verbunden ist, steht der innere Kühlmittelkanal 10 mit seinem inneren Ende in Verbindung mit einem Spannmittelraum 11, der sich, wie die Figur zeigt, im Mittelabschnitt 2 der Spindel 1 befindet.

Der Endabschnitt 8 der Spindel 1 steht über diejenige Stirnseite 12 des Spindel­ kopfdeckels 25 über, über die auch das Werkzeug 9 übersteht. In diesem Ausführungsbeispiels ist der über die Stirnseite 12 hinausragende Bereich mit einer Schlüsselfläche 13 versehen, um die Spindel 1 festhalten zu können, während eine Spannschraube 14 zum Zwecke des Spannens des Werkzeug­ schaftes gedreht wird. Die Spannschraube 14 ist zum Ansetzen eines Schlüssels mit nicht dargestellten, parallel zu ihrer zentralen Bohrung verlaufenden Lö­ chern versehen.

Die Pinbohrung 7 ist über den Kanal 15 mit einer Düse 26 verbunden, die sich in der Stirnseite 12 des Spindelkopfdeckels 25 befindet. Die Düse 26 wird dicht verschlossen, wenn ein Werkzeug mit innerem Kühlmittelkanal 10 ver­ wendet wird. Wird mittels der Spannmittel ein Werkzeug ohne inneren Kühl­ mittelkanal gespannt, wird die Düse 26 geöffnet und der Kühlmittelstrahl auf die Zerspanstelle gerichtet.

Im Abstand von der Stirnseite 12 des Spindelkopfdeckels 25 ist in dessen den Endabschnitt 8 der Spindel 1 umgebenden Innenwand eine Ringnut 16 vor­ gesehen, die, wie die Figur zeigt, im Ausführungsbeispiel eine Quer­ schnittsfläche in Form eines rechtwinkligen Dreieckes hat, wobei die der Hypotenuse entsprechenden Seite die zur Spindel hin offene Seite der Ringnut 16 bildet.

In die Ringnut 16 mündet ein Kühlmittelzufuhrkanal 17, welcher andererseits in den Kanal 15 mündet.

Wie die Figur zeigt, ist die Ringnut 16, nach außen, also zur Stirnseite 12 hin, durch eine äußere Spaltdichtung 18 und nach innen, also gegen die Wälzlager 3 hin durch eine innere Spaltdichtung 19 abgedichtet. Eine Leckage durch die äußere Spaltdichtung 18 hindurch ist nicht störend. Hingegen muß verhindert werden, daß Kühlmittel zu den Wälzlagern 3 gelangen kann. Deshalb schließt sich an die innere Spaltdichtung 19 gegen die Wälzlager 3 hin ein erster Dichtring 20 an, der in einer Nut der Wand des Spindelkopfdeckels 25 liegt und an der Außenmantelfläche der Spindel 1 anliegt. Zwischen diesem ersten Dichtring 20 und den Wälzlagern 3 ist mit geringem axialem Abstand vom ersten Dichtring 20 ein zweiter Dichtring 21 angeordnet, der ebenfalls in einer Ringnut der Wand des Spindelkopfdeckels 25 angeordnet ist und an der Außen­ mantelfläche des Endabschnittes 8 der Spindel 1 anliegt. Die Figur zeigt ferner, daß von dem Zwischenraum zwischen dem inneren Dichtspalt 19 und dem ersten Dichtring 20 ein erster Drainagekanal 22 radial nach außen führt und in der Außenmantelfläche des Spindelkopfdeckels 25 mündet. Ein zweiter Draina­ gekanal 23 führt von dem Zwischenraum zwischen dem ersten Dichtring 20 und dem zweiten Dichtring 21 radial nach außen zur Außenmantelfläche des Spindelkopfdeckels 25. Der erste Drainagekanal 22 verhindert, daß Kühlmittel, welches durch den inneren Dichtspalt 19 hindurchtritt, am ersten Dichtring 20 einen Druck aufbauen. Hierdurch wird die Dichtwirkung des Dichtringes 20 erheblich verbessert. Sofern dennoch, insbesondere nach sehr langen Laufzei­ ten, eine geringfügige Kühlmittelmenge zwischen dem ersten Dichtring 20 und der Spindel 1 hindurchtreten sollte, wird dieses Kühlmittel durch den zweiten Drainagekanal 23 hindurch abgeleitet. Vor allem der zweite Dichtring 21 ist minimal beansprucht und vermag somit auch über lange Zeiträume hinweg zuverlässig zu verhindern, daß Kühlmittel zu den Wälzlagern 3 gelangt.

Im Endabschnitt 8 der Spindel 1 ist ein Verbindungskanal 24 vorhanden, dessen in der Außenmantelfläche des Endabschnittes 8 der Spindel 1 liegende Mündungsöffnung auf die Ringnut 16 ausgedichtet ist. Das andere Ende des Verbindungskanals 24 mündet in den Spannmittelraum 11, von dem aus das Kühlmittel in den Innenkühlmittelkanal 10 des Werkzeuges 9 mit dem erforder­ lichen Druck gedrückt wird. Der Spannmittelraum 11 wird kontinuierlich mit dem Kühlmittel versorgt. Dadurch, daß der Spannmittelraum 11 in axialer Richtung gegenüber der Ringnut 16 versetzt ist, verläuft der durch eine Boh­ rung gebildete Verbindungskanal 24 in einem spitzen Winkel zur Spindellängs­ achse.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf gerade Spindelköpfe beschränkt. Auch bei Winkelspindelköpfen kann in entsprechender Weise dem Innenkühl­ mittelkanal das Kühlmittel zugeführt werden. Insbesondere kann der Übergang des Kühlmittels vom Spindelkopfdeckel 25 zur Spindel 1 in entsprechender Weise ausgebildet sein und die Abdichtung dieser Übergangsstelle eine ent­ sprechende Ausbildung haben.

Claims (12)

1. Spindelkopf für Werkzeuge mit innerer Kühlmittelzufuhr, der in eine Werkzeugscheibe mit Aufnahmebohrungen nach DIN 69880 einsetzbar ist, und dessen Spannmittel für den Schaft des Werkzeuges aufweisende Spindel in einem an den den Werkzeugschaft aufnehmenden ersten Endabschnitt sich anschließenden zweiten Abschnitt drehbar im Spindel­ kopfgehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) sich die Kühlmittelübertragung in einem werkzeugseitigen Spindel­ kopfdeckel (25) vor der Spindellagerung (3) befindet,
• b) im Spindelkopfdeckel (25) eine zum Endabschnitt (8) hin offene Ringnut (16) vorgesehen ist, in die ein Kühlmittelzuführkanal (17) mündet,
• c) der Endabschnitt (8) der Spindel (1) mit einem Verbindungskanal (24) versehen ist, dessen eines Ende in der auf die Ringnut (16) ausgerichteten Ringzone der Mantelfläche des Endabschnittes (8) und dessen anderes Ende in einen Spannmittelraum (11) der Spindel (1) mündet, mit dem die im Schaftende des Werkzeuges (9) vorgesehe­ ne Eintrittsöffnung des das Werkzeug (9) durchdringenden Kühlmit­ telkanals (10) in Verbindung steht, und
• d) die Ringnut (16) nach außen hin durch einen äußeren und nach innen zu der Spindellagerung hin durch eine innere Spaltdichtung (18, 19) abgedichtet ist, wobei sowohl die äußere als auch die inne­ re Spaltdichtung (18, 19) von der Außenmantelfläche der Spindel (1) und der Innenmantelfläche des Spindelkopfdeckels (25) begrenzt sind.

2. Spindelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der inneren Spaltdichtung (19) und der Spindellagerung (3) eine berührende Dichtung (20) vorgesehen ist und daß von der der inneren Spaltdichtung (19) zugekehrten Seite der berührenden Dichtung (20) ein Drainagekanal (22) zur Außenseite des Spindelkopfdeckels (25) verläuft.

3. Spindelkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der berührenden Dichtung (20) und der Spindellagerung (3) eine zweite berührende Dichtung (21) angeordnet ist und daß von dem Zwischenraum zwischen beiden berührenden Dichtungen (20, 21) ein zweiter Drainage­ kanal (23) zur Außenseite des Spindelkopfdeckels (25) verläuft.

4. Spindelkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede vorhandene berührende Dichtung (20, 21) durch einen in einer Ringnut des Spindelkopfdeckels (25) liegenden Dichtring gebildet ist und daß jeder vorhandene Drainagekanal (22, 23) durch eine die Wand des Spin­ delkopfdeckels (25) durchdringende Bohrung gebildet ist.

5. Spindelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des in der Ringnut (16) mündenden Kühlmittelzufuhr­ kanals (17) mit der Spindellängsachse einen spitzen Winkel einschließt und die vom Werkzeug (9) überragte Stirnseite (12) des Spindelkopfdec­ kels (25) in einem solchen Abstand vom Rand der die Spindel (2) enthal­ tenden Bohrung durchdringt, daß der Kühlmittelzufuhrkanal (17) von dieser Stirnseite (12) gebohrt werden kann.

6. Spindelkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs­ achse des Kühlmittelzufuhrkanals (17) lotrecht zu einer bezüglich der Spindellängsachse konischen, ersten Begrenzungsfläche der Ringnut (16) verläuft und die andere bezüglich der Spindellängsachse ebenfalls koni­ sche zweite Begrenzungsfläche der Ringnut (16) sich rechtwinklig an die erste Begrenzungsfläche anschließt.

7. Spindelkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der im ersten Endabschnitt (8) der Spindel (1) vorgesehene Verbindungskanal (24) durch eine Bohrung gebildet ist, deren Längsachse einen spitzen Winkel mit der Spindellängsachse einschließt.

8. Spindelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzufuhrkanal (17) die Ringnut (16) mit einer im Spindel­ kopfgehäuse (4) vorgesehenen Bohrung (15) verbindet, die mit einer Bohrung eines in eine Aufnahme (7) des Spindelkopfgehäuses (4) einführ­ baren Pin der Werkzeugscheibe in Verbindung steht.

9. Spindelkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Spin­ delkopfgehäuse vorgesehene Bohrung (15) in der vom Werkzeug überrag­ ten Stirnseite (12) des Spindelkopfdeckels (25) mündet und in diese Mündung eine verschließbare Düse (26) einsetzbar ist.

10. Spindelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (1) über die vom Werkzeug überragte Stirnseite (12) des Spindelkopfdeckels (25) übersteht, eine Spannschraube (14) aufnimmt und in dem überstehenden Abschnitt mit einer Schlüsselfläche (13) versehen ist.

11. Spindelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Spannschraube (14) eine radial zur Längsachse der Spin­ del (1) wirkende Spannmittelbetätigung vorgesehen ist.

12. Spindelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Spindelkopfdeckel (25) in das Spindelkopfgehäuse (4) inte­ griert ist.