DE19725100A1

DE19725100A1 - Einrichtung zur Kühlung von Fräsköpfen

Info

Publication number: DE19725100A1
Application number: DE1997125100
Authority: DE
Inventors: Egon Kliem; Ruediger Mahler
Original assignee: VULKAN DIESELMOTORENWERK GmbH
Current assignee: VULKAN DIESELMOTORENWERK GmbH
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1998-12-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen von Fräsköpfen, insbesondere zur In nenkühlung von Plan- und Eckfräsern, wobei das Kühlmedium über die Treibspindel der Maschine zugeführt wird.

Wie allgemein bekannt ist, muß jedes Zerspanungswerkzeug in der Metallverarbeitung zum Erhalt seiner Schneidfähigkeit und zur Vermeidung einer Überhitzung des Werkzeuges wie auch des Werkstückes gekühlt werden.

Die Kühlung der Wendeplatten und Kassetten von Fräswerkzeugen erfolgt in der Regel von außen über ein oder mehrere Kühlstrahlrohre. Das Kühlmittel soll neben einer intensiven Wärmeableitung zugleich die beim Zerspanungsprozeß anfallenden Späne aus dem Schneidenbereich entfernen.

Diese Kühlung ist bei Zerspanungsprozessen mit hohen Schnittleistungen und relativ gro ßen Fräsköpfen nicht optimal. Das Kühlmittel erreicht nur Teilsektoren des Fräskopfes. Damit ist eine gleichmäßige Wärmeableitung nicht gesichert. Es kommt zu einer erhöhten Wärmeaufnahme am Fräser und im Bereich der Bearbeitungsfläche am Werkstück. Eine thermische Überlastung der Fräser durch einen ungleichförmigen Spanfluß und Spanabfuhr bis hin zu einem Festbrennen der Späne und zur Zerstörung der Wendeplatten des Fräsers sind die Folge. Es kann die Bearbeitungsfläche beschädigt und das Werkstück unbrauch bar werden oder sich negativ auf dessen Maßhaltigkeit auswirken. Diese Nachteile werden verstärkt, wenn tiefer im Werkstück liegende Bearbeitungsflächen zu bearbeiten sind, und während des Zerspanungsprozesses der Kühlmittelzufluß von außen unterbrochen wird.

Für hohe Zerspanungsleistungen wurden bereits Fräser vorgeschlagen, bei denen über die Treibspindel der Maschine das Kühlmedium zugeführt wird und der Aufnahmedorn mit min destens einem sich von innen nach außen erstreckenden Kühlmittelkanal versehen ist, der in einer ringförmigen Verteilernut mündet und von welcher Kühlmittelbohrungen zu den Spannuten des Werkzeuges führen. Eine gattungsgemäße Lösung zeigt EP 0463422 A1.

Diese Fräser sind in ihrer Herstellung und Wartung sehr kostenaufwendig. Ihre Anwendung erscheint daher nur für Fräser mit kleinen Durchmesser geeignet zu sein.

Nach DE-OS 42 39 893 wurde auch schon ein Fräser vorgeschlagen, auf dessen Rückseite ein offener Sammelkanal (Turbokanal) angeordnet ist, von dem Bohrungen für die Kühlmittelzufuhr zu den Schneidplatten führen. Das Kühlmittel wird von außen in den Sammelkanal gesprüht. Dabei können Späne mit in den Sammelkanal gespült werden und einzelne oder alle Bohrungen zu den Schneidplatten verstopfen und so den Ausfall der Kühlung mit den bekannten negativen Wirken verursachen.

Mit DE-OS 31 05 933 wurde auch schon ein Fräser mit einer Zentralbohrung vorgeschlagen, von der etwa radial verlaufende Bohrungen ausgehen, die am Rücken der Zähne austreten und so jeweils vor dem dahinterliegenden Zahn liegen.

Neben den hohen Herstellungskosten für diese Fräser ist das Prinzip der Kühlung der Werkzeugscheide nicht optimal, da das Kühlmedium nicht auf die hochbelastete Schneid fläche, sondern auf den abrollenden Span auftrifft.

Das Ziel der Erfindung ist es, durch eine intensive und gleichmäßige Kühlung der Fräser ei ne hohe Standzeit und Schnittleistung zu erreichen. Insbesondere soll eine sichere Wärme ableitung und die Spanabfuhr gezielt unterstützt und gewährleistet werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung für eine Innenkühlung von Fräsköpfen, insbesondere für Plan- und Eckfräser zu schaffen, mit der eine intensive Kühlung der Schneid- und Wendeplatten, Kassetten, der Bearbeitungsfläche des Werkstückes und so weit geboten, der Treibspindel ermöglicht. Die Herstellung dieser Einrichtung soll einfach und weniger kostenintensiv sein, so das eine spezielle Ausführung des Fräsers nicht erfor derlich ist. Insbesondere soll die Einrichtung unabhängig vom Durchmesser der Fräser der genannten Gattung einsetzbar sein. Die Kühlmittelzuleitung soll dabei über die Innenboh rung der Treibspindel erfolgen.

Die Erfindung ist Gegenstand der Patentansprüche 1 bis 4.

Nachfolgend wird sie an einer Vorzugsvarianten nochmals beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Fräserquerschnitt mit zentralen Düsenanordnung zur Innenkühlung,

Fig. 2: die Verteilerdüse in der Seitenansicht.

Die Abbildung nach Fig. 1 zeigt die Treibspindel 1 der Werkzeugmaschine mit der Fräser aufnahme 2 (Spanndorn 2.1 nach DIN 69 871 mit Steilkegel oder Coromant-Capto Spann system v. Sandvik) und den darauf befestigten Planfräser 3. Im Aufnahmedorn 2.2 der Frä seraufnahme 2 ist mittig in einer Durchgangsbohrung 6 die Verteilerdüse 4 angeordnet, die über den Innenkanal 5 der Treibspindel 1 mit dem erforderlichen Kühlmedium versorgt wird. Die Abbildung in Fig. 2 zeigt die Verteilerdüse 4 in ihrer Seitenansicht. Im geschnitten dar gestellten Düsenkopf 4.1 sind sternförmig in zwei Neigungsebenen gegenüber der Maschi nenspindelachse mehrere Düsenaufnahmebohrungen 4.21 für die Aufnahme der Düsen einsätze 4.3 vorgesehen. Die Aufnahmebohrungen 4.2 sind durch die Übertrittsbohrung 4.22 mit dem Stichkanal 4.2 verbunden. In den einzelnen Düseneinsätze 4.3 sind verstellbare Kugelschwenkdüsen 4.31 eingesetzt. Die komplette Verteilerdüse 4 ist mit ihrem Gewindezapfen 4.6 in der Gewindebohrung 7 der Fräseraufnahme 2 eingeschraubt. Über die keglige Dichtfase 4.5 und durch den O-Ring 8 erfolgt die Abdichtung der einge schraubten Verteilerdüse 4 in der Fräseraufnahme 2. Eine Zentrierung der Verteilerdüse 4 erfolgt mittels des Paßdornes 4.4.

Um ein Überschneiden der sternförmig im Düsenkopf 4.1 angeordneten und relativ großen Düsenaufnahmebohrungen 4.21 auszuschließen, sind diese im Wechsel unterschiedlichen Neigungsebene zugeordnet. Die in Fig. 2 dargestellten Übertrittsbohrungen lassen diesen Höhensprung erkennen. Ausgehend von den sich ergebenden unterschiedlichen Neigungs ebenen sind die Kugeldüsen 4.31 auf eine gemeinsame Strahlauftreffebene eingestellt. Diese Strahlebene wird durch die Bearbeitungsfläche des Werkstückes 10 und die Stirnflä che des Planfräsers 3 gebildet.

Das über die Verteilerdüse 4 unter hohen Druck (üblich sind 8 at) aus dem Innenkanal 5 der Treibspindel 1 zugeführte Kühlmedium wird gleichmäßig über den gesamten inneren Um fang des Planfräsers 3 in den Arbeitsspalt zwischen Werkstück 10 und der Stirnseite des Planfräsers 3 zu den Wendeplatten 9 gedrückt. Da das Kühlmedium parallel zu den Schneidkanten der Wendeplatten 9 anströmt wird eine intensiven Kühlung in der unmittel baren Zerspanungszone und der Bearbeitungsfläche erreicht. Gleichzeitig werden die anfal lenden Späne vom abfließenden Kühlmedium sicher nach außen gefördert. Ein Überhitzen der Wendeplatten 9 und des Werkzeuges, insbesonders der Kassetten sowie wie der Be arbeitungsfläche des Werkstückes 10 wird durch diese intensive Innenkühlung ausge schlossen. Gegenüber der bisherigen direkten Kühlung der Schneid- und Wendeplatten quer zur Schnittrichtung tritt bei der vorgeschlagenen parallelen Kühlmittelführung zur Schneidkante kein Rückstau auf. Ein Festsetzen der Späne mit der Gefahr eines Bruches der Wendeplatten 9 wird dadurch mit großer Sicherheit verhindert.

Mit Einsatz der vorgeschlagenen Einrichtung ist ein Hochleistungsfräsen mit hohen Schnittleistung ohne thermische Auswirkung auf die Maßgenauigkeit der Bearbeitungsflä che des Werkstückes 10 möglich. Als weiterer Vorteil ist zu erwähnen, daß diese Einrich tung ohne besondere Spezialausstattung der Fräser möglich ist.

Eine Modifikation der vorgeschlagenen Einrichtung kann auch darin bestehen, daß die Dü seneinsätze 4.3 mit den Kugeldüsen 4.31 direkt in dem Aufnahmedorn 2.2 der Fräserauf nahme 2 eingesetzt werden. Eine solche Anordnung könnte bei relativ großen Fräsern von Vorteil sein.

Bezugszeichenliste

1

Treibspindel

2

Fräseraufnahme

2.1

Spanndom

2.2

Aufnahmedom

3

Fräser

4

Verteilerdüse

4.1

Düsenkopf

4.2

Stichkanal

4.21

Düsenaufnahmebohrung

4.22

Übertrittsbohrung

4.3

Düseneinsatz

4.31

Kugeldüse

4.4

Paßdom

4.5

Dichtfase

4.6

Gewindezapfen

5

Innenkanal

6

Durchgangsbohrung

7

Geweindebohrung

8

O-Ring

9

Wendeplatte

10

Werkstück

Claims

1. Einrichtung zum Kühlen von Fräsköpfen, insbesondere zur Innenkühlung von Plan- und Eckfräsern, wobei das Kühlmedium über die Treibspindel der Maschine zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufnahmedom (2.2) der Fräseraufnahme (2) eine Durchgangsbohrung (6) für das Kühlmedium und eine Verteilerdüse (4) mit meh reren radial ausgerichteten Düsen (4.3, 4.31) angeordnet ist, deren Strahlen auf den Arbeitsspalt zwischen Fräser (3) und Bearbeitungsfläche des Werkstückes (10) ein gestellt sind.

2. Einrichtung zum Kühlen von Fräsköpfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerdüse (4) im Düsenkopf (4.1) in ein oder mehreren Winkel-Neigungs ebenen gegenüber der Maschinenspindelachse sternförmig angeordnete Aufnahme bohrungen (4.2) aufweist, in denen Düseneinsätze (4.3) mit schwenkbar gelagerten Kugeldüsen (4.31) eingesetzt sind.

3. Einrichtung zum Kühlen von Fräsköpfen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aufnahmebohrungen (4.2) mit den Düseneinsätzen und Kugeldüsen (4.3/4.31) der Verteilerdüse (4) abwechselnd einer Neigungsebene zugeordnet sind.

4. Einrichtung zum Kühlen von Fräsköpfen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verteilerdüse (4) gegenüber der Fräseraufnahme (2) eine Dichtfase (4.5) für einen O-Ring (8) aufweist.