DE19725100A1

DE19725100A1 - Appliance for cooling milling heads

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

Abstract

The appliance uses the drive spindle for supplying the cooling medium. In the mounting mandrel (2.2) of the milling cutter holder (2) a bore hole (6) for the cooling medium and a distribution nozzle (4) with several radially directed vents (4.3,4.31) are provided. The jets are directed to the gap between the milling cutter (3) and the machined surface of the workpiece (10). The distribution nozzle can have insertion holes in the nozzle head arranged at one or more angles to the machine spindle in which spherical nozzles which pivot can be inserted

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.The invention relates to a device for cooling milling heads, in particular for cooling of face and shoulder milling cutters, the cooling medium via the drive spindle of the Machine is fed.

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.As is well known, every cutting tool in metal processing has to Maintaining its cutting ability and avoiding overheating of the tool like the workpiece can also be cooled.

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.The cutting inserts and cassettes of milling tools are usually cooled by outside via one or more cooling jet pipes. The coolant is said to be intense Heat dissipation at the same time the chips from the machining process Remove the cutting area.

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.This cooling is relatively large in machining processes with high cutting performance not ideal milling heads. The coolant only reaches sub-sectors of the milling head. This does not ensure uniform heat dissipation. There is an increased Heat absorption on the milling cutter and in the area of the machining surface on the workpiece. A thermal overload of the milling cutter due to a non-uniform chip flow and chip removal up to a burning of the chips and destruction of the inserts of the milling cutter are the consequence. It can damage the working surface and the workpiece can not be used become cash or have a negative impact on its dimensional accuracy. These drawbacks will be reinforced when machining surfaces lying deeper in the workpiece have to be machined, and the coolant flow from the outside is interrupted during the machining process.

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.Milling cutters have already been proposed for high metal removal rates Drive spindle of the machine, the cooling medium is fed and the mandrel with min at least one coolant channel extending from the inside to the outside is provided opens into an annular distributor groove and from which coolant holes to the Guide the chip flutes of the tool. A generic solution is shown in 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.These milling cutters are very expensive to manufacture and maintain. Your application therefore appears to be only suitable for milling cutters with small diameters.

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.According to DE-OS 42 39 893 a milling cutter has already been proposed on the back an open collecting duct (turbo duct) is arranged, from which holes for the Lead the coolant supply to the cutting inserts. The coolant is in the outside Sprayed channel. Chips can be flushed into the collecting channel and block individual or all holes to the inserts and thus the failure of the Cause cooling with the known negative effects.

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.With DE-OS 31 05 933 a milling cutter with a central bore has already been proposed, from which radially run holes that emerge from the back of the teeth and lie in front of the tooth behind it.

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.In addition to the high manufacturing costs for these milling cutters, the principle of cooling the Tool sheath not optimal as the cooling medium is not on the highly stressed cutting surface, but strikes the rolling chip.

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.The aim of the invention is to egg by intensive and uniform cooling of the milling cutter to achieve a long service life and cutting performance. In particular, safe warmth derivation and chip evacuation are specifically supported and guaranteed.

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. The object of the invention is to provide a device for internal cooling of milling heads, especially for face and shoulder milling cutters with which intensive cooling of the Cutting and indexable inserts, cassettes, the machining surface of the workpiece and so on widely offered, the drive spindle enables. The manufacture of this facility is said to be simple and be less expensive, so that a special design of the milling cutter is not necessary is such. In particular, the device should be independent of the diameter of the milling cutter mentioned genus can be used. The coolant supply should go through the inner bore drive spindle.

Die Erfindung ist Gegenstand der Patentansprüche 1 bis 4.The invention is the subject of claims 1 to 4.

Nachfolgend wird sie an einer Vorzugsvarianten nochmals beschrieben. Es zeigen:In the following, it is described again using a preferred variant. Show it:

Fig. 1 einen Fräserquerschnitt mit zentralen Düsenanordnung zur Innenkühlung, Fig. 1 a router cross-section with the central nozzle arrangement for internal cooling,

Fig. 2: die Verteilerdüse in der Seitenansicht. Fig. 2: the distributor nozzle in a side view.

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.The illustration of FIG. 1 shows the blowing spindle 1 of the machine tool with the cutter holder 2 (2.1 mandrel according to DIN 69 871 or ISO taper Coromant Capto clamping system v. Sandvik) and mounted thereon face milling cutter. 3 In the mandrel 2.2 of the milling cutter 2 , the distributor nozzle 4 is arranged centrally in a through hole 6 and is supplied with the required cooling medium via the inner channel 5 of the drive spindle 1 . The illustration in FIG. 2 shows the distributor nozzle 4 in its side view. In the section shown in the nozzle head 4.1 , several nozzle receiving bores 4.21 are provided in a star shape in two inclination planes with respect to the machine spindle axis for receiving the nozzle inserts 4.3 . The receiving bores 4.2 are connected to the branch channel 4.2 by the overflow bore 4.22 . Adjustable ball swivel nozzles 4.31 are used in the individual nozzle inserts 4.3 . The complete distributor nozzle 4 is screwed with its threaded pin 4.6 in the threaded hole 7 of the mill holder. 2 The conical sealing chamfer 4.5 and the O-ring 8 are used to seal the screwed-in distributor nozzle 4 in the cutter holder 2 . The distributor nozzle 4 is centered by means of the fitting mandrel 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.In order to rule out an overlap of the relatively large nozzle receiving bores 4.21 arranged in a star shape in the nozzle head 4.1 , these are alternately assigned to different inclination planes . The transition bores shown in FIG. 2 show this jump in height. Starting from the resulting different inclination levels, the ball nozzles 4.31 are set to a common jet impact level. This beam level is formed by the machining surface of the workpiece 10 and the end face of the face mill 3 .

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.The cooling medium supplied from the inner channel 5 of the drive spindle 1 via the distributor nozzle 4 under high pressure (usually 8 at) is uniform over the entire inner order of the face milling cutter 3 in the working gap between the workpiece 10 and the end face of the face milling cutter 3 to the indexable inserts 9 pressed. Since the cooling medium flows parallel to the cutting edges of the inserts 9 , intensive cooling is achieved in the immediate machining zone and the machining surface. At the same time, the incipient chips are safely conveyed to the outside by the cooling medium flowing off. Overheating of the indexable inserts 9 and the tool, in particular the cassettes and the working surface of the workpiece 10 , is excluded by this intensive internal cooling. Compared to the previous direct cooling of the cutting and indexable inserts transversely to the cutting direction, there is no backflow in the proposed parallel coolant guidance to the cutting edge. A fixation of the chips with the risk of breaking the inserts 9 is prevented with great certainty.

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.With the use of the proposed device, high-performance milling with high cutting performance is possible without a thermal effect on the dimensional accuracy of the machining surface of the workpiece 10 . Another advantage to mention is that this Einrich device is possible without special special equipment of the milling cutter.

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. A modification of the proposed device can also consist in the fact that the nozzle inserts 4.3 with the ball nozzles 4.31 are used directly in the mandrel 2.2 of the milling cutter 2 . Such an arrangement could be advantageous for relatively large milling cutters.

Reference list

11

Treibspindel
Drive spindle

22nd

Fräseraufnahme
Cutter holder

2.12.1

Spanndom
Span dome

2.22.2

Aufnahmedom
Recording dome

33rd

Fräser
Cutter

44th

Verteilerdüse
Distributor nozzle

4.14.1

Düsenkopf
Nozzle head

4.24.2

Stichkanal
Branch channel

4.214.21

Düsenaufnahmebohrung
Nozzle mounting hole

4.224.22

Übertrittsbohrung
Transfer hole

4.34.3

Düseneinsatz
Nozzle insert

4.314.31

Kugeldüse
Ball nozzle

4.44.4

Paßdom
Passdom

4.54.5

Dichtfase
Sealing bevel

4.64.6

Gewindezapfen
Threaded pin

55

Innenkanal
Inner channel

66

Durchgangsbohrung
Through hole

77

Geweindebohrung
Tapping

88th

O-Ring
O-ring

99

Wendeplatte
Insert

1010th

Werkstück
workpiece

Claims

1. Device for cooling milling heads, in particular for the internal cooling of face and shoulder milling cutters, the cooling medium being fed via the drive spindle of the machine, characterized in that in the receiving dome ( 2.2 ) of the milling cutter receptacle ( 2 ) a through hole ( 6 ) for the cooling medium and a distributor nozzle ( 4 ) with a plurality of radially aligned nozzles ( 4.3 , 4.31 ) is arranged, the jets of which are placed on the working gap between the milling cutter ( 3 ) and the machining surface of the workpiece ( 10 ).

2. Device for cooling milling heads according to claim 1, characterized in that the distributor nozzle ( 4 ) in the nozzle head ( 4.1 ) in one or more angular inclination planes with respect to the machine spindle axis has star-shaped receiving bores ( 4.2 ) in which nozzle inserts ( 4.3 ) with pivoted ball nozzles ( 4.31 ).

3. A device for cooling milling heads according to claim 1 and 2, characterized in that the receiving bores ( 4.2 ) with the nozzle inserts and ball nozzles ( 4.3 / 4.31 ) of the distributor nozzle ( 4 ) are alternately assigned an inclination level.

4. Means for cooling milling heads according to claim 1 and 2, characterized in that the distributor nozzle ( 4 ) with respect to the cutter holder ( 2 ) has a sealing chamfer ( 4.5 ) for an O-ring ( 8 ).