DE19726942A1 - Werkzeugmaschine mit Bypass-Spülung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Spindel, die eine Werkzeugaufnahme für Werkzeughalter aufweist, einer Werkzeugwechselvorrichtung zum Überführen der Werkzeughalter zwischen deren jeweiliger Magazinposition und einer Arbeitsposition in der Werkzeugaufnahme, und einer Innenkühlung, die durch einen längs durch die Spindel ver­ laufenden Innenkanal einem in die Werkzeugaufnahme einge­ spannten Werkzeughalter Kühlmittel zuführt, um ein im Einsatz befindliches Werkzeug zu durchspülen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Werkzeugmaschine, das insbesondere den Werk­ zeugwechsel betrifft.

Eine Werkzeugmaschine der vorstehend genannten Art ist der Anmelderin bekannt.

Die bekannte Werkzeugmaschine weist eine in einem Spindel­ gehäuse drehbar gelagerte Spindel auf, an deren Stirnseite zentrisch eine Aufnahme für Werkzeughalter vorgesehen ist.

Derartige Werkzeughalter sind in der Regel genormt, sie wei­ sen einen Steilkegel auf, der komplementär zu der Werkzeug­ aufnahme in der Spindel ausgebildet ist. An den Steilkegel schließt sich nach unten ein verdickter Bund an, an dem eine Greifernut vorgesehen ist. Unterhalb des Bundes verläuft ein Halteschaft, in dem Werkzeuge befestigt werden können.

Beim Einspannen des Werkzeughalters in die Spindel gelangt der Steilkegel in Anlage mit einer konischen Innenfläche der Werkzeugaufnahme, wobei für das Einspannen des Werkzeug­ halters eine Spannvorrichtung vorgesehen ist, die auf an sich bekannte Weise arbeitet.

Statt der Steilkegel können auch Kegel-Hohlschäfte vorgesehen sein, die mit einer oberen Öffnung versehen sind, durch die die Zangensegmente und die Spannstange eines Spannsystems in das Innere des Kegel-Hohlschaftes eingreifen, um diesen in die Werkzeugaufnahme einzuziehen. Die Plananlage zwischen Spindel und Werkzeughalter erfolgt hier nicht vorrangig über die konische Außenfläche des Kegel-Hohlschaftes, sondern über eine nach oben weisende Ringfläche des verdickten Bundes, die mit einer Anlagefläche an der Stirnseite der Spindel in Plananlage kommt, wenn der Werkzeughalter in die Werkzeug­ aufnahme eingezogen wird.

In der Spannstange verläuft zentrisch ein Innenkanal, der mit einer Innenkühlung der Werkzeugmaschine verbunden ist. An ihrem unteren Ende weist die Spannzange einen verdickten Spannzapfen auf, in dem eine nach unten offene Bohrung vorge­ sehen ist, in die der Innenkanal mündet. Zugeordnet befindet sich innen in einem Kegel-Hohlschaft ein Kühlmittelröhrchen, das in die Bohrung des Spannzapfens eingreift, wenn dieser beim Einspannen eines Werkzeughalters in den Kegel-Hohlschaft hineingelangt. Das Kühlmittelröhrchen ist mit einer Innen­ bohrung versehen, die zu dem eingespannten Werkzeug führt.

Wenn der Werkzeughalter mit dem Kegel-Hohlschaft in die Werk­ zeugaufnahme eingespannt ist, kann folglich Kühlmittel durch den Innenkanal in der Spannzange sowie die Innenbohrung in dem Kühlmittelröhrchen zu dem Werkzeug gelangen, um dieses von innen zu kühlen und gleichzeitig Späne abzuspülen.

Bei der bekannten Werkzeugmaschine ist an dem Spindelgehäuse eine die Spindel umgebende Hülse vorgesehen, die relativ zu der Längsachse der Spindel verfahren werden kann. An der Hülse ist eine Werkzeugwechselvorrichtung angeordnet, die eine Anzahl von Werkzeugwechslern umfaßt, von denen jeder einen wie oben beschriebenen Werkzeughalter trägt. Jeder Werkzeugwechsler ist mit einer Greiferhand ausgestattet, die den Werkzeughalter an der Greifernut erfaßt. Die Greiferhand wiederum ist an zwei Greiferarmen gelagert, die eine Paralle­ logrammführung bilden. Einer der Greiferarme ist mit einer Antriebseinheit aus Zylinder und Kolbenstange verbunden, wo­ bei durch das Aus- und Einfahren der Kolbenstange die Greiferhand und damit der von ihr getragene Werkzeughalter von der Magazinposition in die Arbeitsposition in der Spindel bzw. von der Arbeitsposition zurück in die Magazinposition überführt wird. Durch eine Längsverschiebung der Hülse und damit des Werkzeugwechslers zu der Spindel wird der Steilkegel bzw. der Kegel-Hohlschaft in die Werkzeugaufnahme eingeschoben bzw. aus ihr zurückgezogen.

In der Magazinposition sind die Werkzeughalter mit ihren Steilkegeln oder Kegel-Hohlschäften in Köcher eingeführt, die die Werkzeughalter vor Verschmutzung schützen.

Es ist bekannt, daß bei der Bearbeitung eines Werkstückes mit dem Werkzeug, das von dem jeweils in die Werkzeugaufnahme der Spindel eingespannten Werkzeughalter getragen wird, bei der insoweit beschriebenen Werkzeugmaschine der Arbeitsbereich mit Kühlmittel gespült wird, um zum einen das Werkstück zu kühlen und zum anderen die bei der Bearbeitung entstehenden Späne aus dem Arbeitsbereich des jeweiligen Werkzeuges wegzu­ spülen und ferner Späne vom Werkzeug und dessen Werkzeug­ halter zu entfernen. Wie es allgemein bekannt ist, erfolgt dieses Spülen im Bereich der Spindel nur während der Be­ arbeitung des Werkstückes, während des Werkzeugwechsels ist aus offensichtlichen Gründen keine Spülung erforderlich.

Unterstützend zu dieser "Außenspülung" ist bei der eingangs erwähnten Werkzeugmaschine noch die oben besprochene Innen­ kühlung vorgesehen, durch die das Werkzeug von innen gekühlt wird, um eine Überhitzung sowie die damit verbundenen Probleme des im Eingriff befindlichen Werkzeuges zu ver­ meiden. Diese Innenkühlung ist aus offensichtlichen Gründen nur eingeschaltet, wenn das Werkzeug im Einsatz ist.

Es hat sich nun herausgestellt, daß offenbar wegen unzu­ reichender Außenspülung dennoch Späne an dem Steilkegel bzw. Kegel-Hohlschaft hängenbleiben, die in der Magazinstellung des jeweiligen Werkzeughalters an der äußeren Konusfläche und/oder an der Ringfläche des verdickten Bundes antrocknen. Bei dem nächsten Einspannen eines derart verschmutzten Werk­ zeughalters in die Werkzeugaufnahme der Spindel kommt es dann insbesondere bei Werkzeughaltern mit Kegel-Hohlschaft zu Fehlern bei der Plananlage, so daß das Werkzeug nicht zen­ trisch und fluchtend zu der Spindelachse eingespannt wird.

Aus diesen Gründen ist es erforderlich, insbesondere bei Werkzeughaltern mit Kegel-Hohlschaft relativ häufig Wartungs­ arbeiten durchzuführen, um Bearbeitungsfehler durch infolge der Verschmutzung mit Spänen nicht korrekt eingespannte Werkzeughalter zu vermeiden. Ferner müssen relativ häufig Werkzeughalter und Spindeln ausgetauscht werden, weil die an dem Werkzeughalter verbleibenden Späne sich in die Anlageflächen eindrücken, was auf Dauer ein lagegenaues Einspannen von Werkzeughaltern auch dann verhindert, wenn die Anlageflächen später wieder spänefrei sind.

Derartige Probleme sind aus dem Stand der Technik bereits seit längerem bekannt. So gibt es Werkzeugmaschinen, bei denen durch eine Bohrung in der Längsachse der Spindel Luft zugeführt wird, um die Werkzeugaufnahme vor dem Einkuppeln eines neuen Steilkegels auszublasen. Aus der DE 33 20 873 A1 ist in diesem Zusammenhang eine Ausblasanordnung bekannt, bei der die Werkzeugaufnahme der Spindel in jeder beliebigen Drehstellung der Spindel ausgeblasen werden kann. Hierzu ist an der Spindel eine äußere Ringnut vorgesehen, von der Kanäle quer durch die Spindel in die Werkzeugaufnahme hinein ver­ laufen. In dem Spindelgehäuse ist eine zugeordnete Ringnut vorgesehen, die von außen mit Druckluft versorgt wird. Über die beiden Ringnuten und die Querbohrung gelangt so von außen Druckluft in den oberen Bereich der Werkzeugaufnahme oberhalb der Innenkegelfläche.

Eine vergleichbare Konstruktion ist aus der EP 0 417 549 B1 bekannt, wo der Kanal jedoch in dem oberen Drittel der Innen­ kegelfläche mündet.

Die DE 26 32 228 A1 offenbart ebenfalls eine vergleichbare Konstruktion, dort münden jedoch gleich mehrere Kanäle über den Umfang verteilt in der Kegelfläche, und zwar an ihrem unteren Ende. Die Kanäle verlaufen schräg nach unten und innen zur Spindelachse, wobei durch diese schräge Anordnung nicht nur die Werkzeugaufnahme ausgeblasen, sondern auch der Steilkegel abgeblasen werden soll. Die Neigung der Kanäle ist dabei so gewählt, daß der Steilkegel weit vor Erreichen der Öffnung der Werkzeugaufnahme abgeblasen wird, so daß die abgeblasenen Späne nicht in die Werkzeugaufnahme gelangen können.

Bei allen drei insoweit beschriebenen Werkzeugmaschinen wird Druckluft seitlich durch das Spindelgehäuse und von dort über eine entsprechende Anordnung von Kanälen und Ringnuten in die Spindel geleitet. Sämtliche Werkzeugmaschinen sind für den Einsatz mit Werkzeughaltern mit Steilkegel ausgelegt und be­ nötigen eine gesonderte Druckluftzufuhr, die beim Einkuppeln bzw. Einspannen eines Werkzeughalters entsprechend an­ gesteuert werden muß.

Die gesondert zu steuernde und bereitzustellende Luftzufuhr stellt dabei einen zusätzlichen Kostenfaktor dar und er­ fordert weiteren Konstruktionsaufwand, was allgemein von Nachteil ist. Ferner wurde festgestellt, daß dieses Abblasen teilweise nicht effektiv genug ist, es bleiben immer noch Späne am Werkzeughalter haften, insbesondere wenn sie infolge angetrockneten Kühlmittels dort sozusagen verklebt sind.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs genannte Werkzeugmaschine so weiterzubilden, daß auf konstruktiv einfache Weise ein effektiveres Entfernen von Spänen von dem Werkzeughalter erreicht wird.

Bei der eingangs genannten Werkzeugmaschine wird diese Auf­ gabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von dem Innenkanal zumindest ein Spülkanal abzweigt, dessen zumindest eine Aus­ laßöffnung im Bereich der Werkzeugaufnahme angeordnet ist.

Ferner wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß die Innenkühlung während des Überführens eines Werkzeughalters in die Arbeits­ position eingeschaltet wird, um durch den Innenkanal hindurch die Werkzeugaufnahme und/oder den Werkzeughalter mit Kühl­ mittel abzuspülen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst. Hinsichtlich des neuen Verfahrens haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung erkannt, daß ein Abspülen des Werkzeughalters mit Kühlmittel während des Einkuppelns trotz des erhöhten Kühlmittelverbrauchs einen signifikanten Vorteil gegenüber dem Abblasen mit Druckluft mit sich bringt. Durch das Kühlmittel werden nämlich die an­ getrockneten Späne wieder abgelöst, das getrocknete Kühl­ mittel gibt so die an ihm haftenden Späne wieder frei. Durch reines Abblasen mit Druckluft wäre dies nicht möglich.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die sowieso an der bekannten Werkzeugmaschine vorhandene Steuerung für die Innenkühlung verwendet werden kann, um das Abspülen während des Einkuppelns zu bewirken. Konstruktiv muß die bekannte Werkzeugmaschine also nicht verändert werden, um ein effektives Entfernen von Spänen zu erreichen. Dieses Spülen entfernt nun aber nicht nur Späne von dem gerade unter der Werkzeugaufnahme befindlichen Werkzeughalter, vielmehr wird durch den hohen Druck, mit dem das Kühlmittel gefördert wird, auch die Werkzeugaufnahme innen gereinigt. Das Kühlmittel tritt nämlich unten an dem Spannzapfen aus, wird teilweise von dem Werkzeughalter zurück in die Werkzeugaufnahme reflektiert und entfernt dort ggf. anhaftende Späne.

Eine weitere Steigerung der Effizienz wird erreicht, indem die Werkzeugmaschine erfindungsgemäß weitergebildet wird, also sozusagen einen Bypass aufweist, so daß während des Ein­ wechselns durch die Innenkühlung auch Kühlmittel über den Spülkanal geführt wird, wobei die Auslaßöffnung geeignet ge­ legt werden kann, so daß sozusagen ein doppelter Kühl­ mittelangriff auf den einzuwechselnden Werkzeughalter er­ folgt. Die Auslaßöffnung kann z. B. im Spindelgehäuse seitlich neben der Werkzeugaufnahme sitzen.

Der höhere Kühlmittelverbrauch, der durch das ggf. nur kurz­ fristige Einschalten der Innenkühlung während des Überführens eines Werkzeughalters in seine Arbeitsposition erfolgt, wird durch die längeren Standzeiten mehr als kompensiert, die sich jetzt bei der Werkzeugaufnahme und den Werkzeughaltern er­ geben, da diese nicht mehr durch klebengebliebene Späne be­ schädigt werden. Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens sowie der neuen Werkzeugmaschine liegt selbstverständlich darin, daß wegen der effektiv entfernten Späne eine sehr ge­ naue Plananlage erreicht wird, was die Bearbeitungs­ genauigkeit deutlich erhöht, so daß die Wartungsintervalle verlängert werden können.

In einer Weiterbildung der neuen Werkzeugmaschine ist bevor­ zugt, wenn der Spülkanal in der Spindel verläuft, wobei die Auslaßöffnung vorzugsweise in einer Stirnseite der Spindel liegt.

Hier ist von Vorteil, daß die aus dem Stand der Technik bei der Druckluft bekannten Abdichtprobleme zwischen dem Spindel­ gehäuse und der drehbaren Spindel vermieden werden. Außerdem ist diese Anordnung konstruktiv sehr einfach, es ist lediglich erforderlich, den Innenkanal in der Spindel seitlich anzubohren und diesen Kanal dann nach unten zu der Stirnseite der Spindel zu führen. Im einfachsten Fall sind also lediglich zwei Bohrungen erforderlich, um den Bypass zu ermöglichen. Selbstverständlich können viele Spülkanäle umfänglich gleichverteilt in der Spindel vorgesehen werden, so daß eine entsprechende Anzahl von Auslaßöffnungen um die Werkzeugaufnahme herum angeordnet ist. Die dort dann austretenden Spülstrahlen treffen beim Einwechseln des Werkzeughalters dann sowohl auf die Außenkegelfläche als auch auf den verdickten Bund.

Dabei ist es dann bevorzugt, wenn die Werkzeugaufnahme für Werkzeughalter mit Hohlschaftkegel (HSK) ausgebildet ist, wo­ bei an der Stirnseite eine Anlagefläche vorgesehen ist, die bei in die Werkzeugaufnahme eingespanntem HSK-Werkzeughalter mit dessen Ringfläche in Plananlage ist, wodurch der HSK- Werkzeughalter lagegenau positioniert wird, und wenn die Aus­ laßöffnung in der Anlagefläche liegt.

Hier ist von Vorteil, daß zum einen ein zielgenaues Abspülen der Ringfläche sowie durch zurückspritzendes Kühlmittel auch der Anlagefläche möglich ist. Ferner werden die verschiedenen Auslaßöffnungen sozusagen automatisch verschlossen, wenn näm­ lich die Anlagefläche und die Ringfläche miteinander in Plananlage sind. Damit ist sichergestellt, daß beim späteren Einsatz der Innenkühlung der Bypass verschlossen ist, so daß der Kühlmitteldruck ausreicht, um Kühlmittel durch das Werk­ zeug zu drücken. Da die Position eines HSK-Werkzeughalters durch die Plananlage zwischen Anlagefläche und Ringfläche be­ stimmt wird, ermöglicht die genannte Ausgestaltung der neuen Werkzeugmaschine ein effektives Entfernen der Späne genau dort, wo sie besonders stören würden.

Weiter ist es bevorzugt, wenn in der Spindel zum auto­ matischen Einspannen von Werkzeughaltern eine Spannvor­ richtung vorgesehen ist, die eine koaxial zu der Spindel in einer Innenbohrung längsverschieblich angeordnete Spannstange umfaßt, die von dem Innenkanal in Längsrichtung durchsetzt ist und mit einem Kühlmittelröhrchen eines Werkzeughalters bei dessen Einspannen in Eingriff gelangt, so daß dieser durch den Innenkanal mit Kühlmittel versorgt wird.

Diese Maßnahme verbindet die an sich bekannte Innenkühlung mit Übergabe mittels eines Kühlmittelröhrchens an das zu kühlende Werkzeug auf konstruktiv einfache Weise mit dem Bypass infolge des Spülkanals. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich beim Einspannen, also dann, wenn das Kühl­ mittelröhrchen in die Spannstange eingreift, dort allmählich ein zunehmender Gegendruck aufbaut, der durch die kleinen Bohrungen in dem Werkzeug bedingt ist, in das das Kühlmittel hineingepreßt wird. Durch diesen Gegendruck wird jetzt immer mehr Kühlmittel unter immer höherem Druck aus den Auslaß­ öffnungen ausgestoßen, wodurch ein immer stärkeres und damit sehr effektives Abblasen sowohl der Ringfläche als auch der Anlagefläche erfolgt, bis bei Plananlage zwischen Anlage­ fläche und Ringfläche die Auslaßöffnungen verschlossen werden.

In einer Weiterbildung ist es bevorzugt, wenn in der Spannstange zumindest eine in den Innenkanal mündende Quer­ bohrung vorgesehen ist, die mit einem in der Spindel vor­ gesehenen, zu der Innenbohrung offenen Übergaberaum zusammen­ wirkt, in den der Spülkanal mündet, wobei vorzugsweise der Übergaberaum ein Ringraum ist, der sich um die Spannstange herum erstreckt, wobei ferner vorzugsweise oberhalb und unterhalb des Ringraumes in der Innenbohrung Dichtungen vor­ gesehen sind, die zwischen der Spannstange und der Spindel sitzen.

Diese Maßnahmen sind konstruktiv von Vorteil, sie ermöglichen eine einfache Übergabe des Kühlmittels von der längsver­ schieblichen Spannstange in die radial zu der Spannstange ab­ gehenden Spülkanäle, wobei durch die beiden Dichtungen eine einfache Abdichtung nach oben und nach unten erfolgt. Diese Dichtungen beeinträchtigen die Funktion der Spannvorrichtung nicht, denn bei einem Werkzeugwechsel wird die Spannstange lediglich einmal um einen gewissen Hub nach unten gefahren, um das gerade eingespannte Werkzeug zu lösen, und dann beim Einspannen des neuen Werkzeuges um diesen Hub wieder zurück­ gezogen.

Weiter ist es noch bevorzugt, wenn der Abstand der beiden Dichtungen in Längsrichtung der Spannstange größer ist als ein von der Spannstange beim Einspannen eines Werkzeughalters durchzuführender Hub.

Hier ist von Vorteil, daß während des ganzen Hubes der Spann­ stange der Innenkanal mit dem Spülkanal kommunizieren kann, so daß während des gesamten Einspannvorganges eines neuen Werkzeughalters dieser sowohl über den Innenkanal als auch über den Spülkanal mit Spülmittel abgespült werden kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwend­ bar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu ver­ lassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht und im Längs­ schnitt eine Werkzeugmaschine, auf der das neue Verfahren durchgeführt werden kann; und

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Weiterbildung der Werkzeug­ maschine aus Fig. 1 im Bereich der Spindel, wobei in einem schematischen Längsschnitt der untere Teil der Spindel sowie darunter ein HSK-Werkzeughalter angedeutet sind.

In Fig. 1 ist schematisch eine Werkzeugmaschine 10 gezeigt, die ein Spindelgehäuse 11 aufweist, in dem eine Spindel 12 drehbar gelagert ist.

Die Werkzeugmaschine 10 umfaßt eine Werkzeugwechsel­ vorrichtung 13, die einen an dem Spindelgehäuse 11 höhenver­ schiebbar angeordneten Wechslerkorb 14 umfaßt, der auch Hülse genannt wird. An dem Wechslerkorb 14 sind mehrere Werkzeug­ wechsler 15 vorgesehen, von denen in Fig. 1 zwei schematisiert dargestellt sind.

Jeder Werkzeugwechsler 15 umfaßt ein Parallelogrammgestänge 16, das eine Greiferhand 17 trägt. In jeder Greiferhand 17 ist ein Werkzeughalter 18 angeordnet, an dem ein Werkzeug 19 befestigt ist, das jeweils nur schematisch dargestellt ist.

Der in Fig. 1 linke Werkzeugwechsler 15 hat den von ihm ge­ tragenen Werkzeughalter 18 in dessen Magazinposition hoch­ geschwenkt, während der rechte Werkzeugwechsler 15 den von ihm gehaltenen Werkzeugwechsler 18 unter eine Werkzeug­ aufnahme 20 geschwenkt hat, die in der Spindel 12 zentrisch vorgesehen ist. Wird jetzt die Hülse 14 in Fig. 1 nach oben geschoben, so gelangt der Werkzeughalter 18 in die Werkzeug­ aufnahme 20 hinein und befindet sich dann in seiner Arbeits­ position.

Bei der insoweit beschriebenen Werkzeugmaschine 10 ist eine Innenkühlung 21 vorgesehen, die eine Pumpe 22 umfaßt, die aus einem Kühlmittelbehälter 23 Kühlmittel durch eine Zuleitung 24 zu der Werkzeugmaschine 10 pumpt. In der Zuleitung 24 ist noch ein Absperrschieber 25 vorgesehen, über den die Innen­ kühlung 21 eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird.

An den Absperrschieber 25 schließt sich ein Innenkanal 26 an, der die Spindel 12 zentrisch durchsetzt und unten in der Werkzeugaufnahme 20 mündet, unter der in Fig. 1 der Werkzeug­ halter 18 mit seinem Kegel 28 sitzt.

Wenn jetzt die Innenkühlung 21 durch Betätigen des Absperr­ schiebers 25 eingeschaltet wird, so fließt Kühlmittel in Richtung eines Pfeiles 29 durch den Innenkanal 26 und tritt unten als Abspülstrahl 31 aus, der den Kegel 28 außen von an­ haftenden Spänen befreit, bevor er in die Werkzeugaufnahme 20 eingespannt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Kegel 28 ein üblicher Steilkegel, der durch an sich bekannte Spannzangen in die Werkzeugaufnahme 20 eingezogen wird, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Wenn der Werkzeughalter 18 in die Werkzeugaufnahme 20 eingespannt ist, dann fließt das Kühlmittel von dem Innenkanal 26 in eine Bohrung 32 des Werkzeughalters, von wo es sich durch kleine, nicht dargestellte Kanäle in das Werkzeug 19 verteilt, um dieses im Betrieb von innen zu kühlen.

Eine Werkzeugmaschine, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, be­ findet sich auf dem der Öffentlichkeit nicht zugängigen Werksgelände der Anmelderin.

Diese Werkzeugmaschine wird nun auf neue Weise beim Ein­ wechseln eines Werkzeuges 18 so betrieben, daß die Innen­ kühlung 21 zumindest vorübergehend eingeschaltet wird, wenn ein neuer Werkzeughalter 18 mit seinem Steilkegel 28 in die Werkzeugaufnahme 20 eingesetzt wird. Der dabei entstehende Abspülstrahl 31 reinigt zum einen die Werkzeugaufnahme 20 von innen und spült zum anderen anhaftende Späne von der Außen­ fläche des Kegels 28 sowie den verdickten Bund des Werkzeug­ halters 18 ab.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist eine Weiter­ bildung der Werkzeugmaschine aus Fig. 1 gezeigt, wobei ledig­ lich der untere Bereich der Spindel 12 sowie ein unter der Spindel 12 angeordneter Hohlschaftkegel-Werkzeughalter 34 schematisch gezeigt sind. Dieser HSK-Werkzeughalter 34 weist einen an sich bekannten Hohlschaftkegel 35 auf, der eine konische Außenfläche 36 besitzt. Nach unten schließt sich an dem Hohlschaftkegel 35 ein verdickter Bund 37 an, an dem außen umlaufend eine Greifernut 38 vorgesehen ist, an der die Greiferhand 17 (Fig. 1) in bekannter Weise angreift. Der ver­ dickte Bund 37 weist eine nach oben zeigende Ringfläche 39 auf.

In seinem Inneren ist der Hohlschaftkegel 35 zunächst mit einem Widerlager 40 versehen, wobei ferner zentrisch ein Kühlmittelröhrchen 41 vorgesehen ist, in dem eine Durchgangs­ bohrung 42 verläuft. Die Durchgangsbohrung 42 geht in die schon aus Fig. 1 bekannte Bohrung 32 über, die sich zu dem Werkzeug verzweigt. Ferner sind in Fig. 2 noch Ablauf­ bohrungen 43 zu erkennen, durch die aus dem Inneren des Hohl­ schaftkegels 35 Kühlmittel abgeführt wird.

Der insoweit beschriebene Hohlschaftkegel-Werkzeughalter 34 ist der Öffentlichkeit noch nicht zugänglich gemacht worden, seine Entwicklung wurde bei der Anmelderin soeben erst abge­ schlossen.

Komplementär zu der konischen Außenfläche 36 ist in der Werk­ zeugaufnahme 20 eine Innenkegelfläche 45 vorgesehen. Die Spindel 12 weist an ihrer Stirnseite 46 ferner eine Anlage­ fläche 47 auf, die mit der Ringfläche 39 des verdickten Bundes 37 in Plananlage gelangt und die Position des HSK- Werkzeughalters 34 in der Spindel 12 bestimmt, wenn er durch Spannzangen 48 einer an sich bekannten, automatischen Spann­ vorrichtung 49 eingespannt wurde.

Die Spannvorrichtung 49 ist für HSK-Werkzeughalter 34 allge­ mein bekannt, so daß die Spannzangen 48 nur andeutungsweise gezeigt sind.

In einer Innenbohrung 50 der Spindel 12 verläuft eine Spann­ stange 51, die an ihrem unteren Ende einen verdickten Spann­ zapfen 52 trägt. In dem Spannzapfen 52 ist eine nach unten offene, erweiterte Bohrung 53 vorgesehen, in deren äußerem Bereich ein innerer Dichtring 54 angeordnet ist.

In Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Innenkanal 26 zentrisch in der Spannstange 51 verläuft und in die erweiterte Bohrung 53 mündet.

Oberhalb der Spannvorrichtung 49 sind zwischen Spindel 12 und Spannstange 51 eine obere sowie eine untere Dichtung 56, 57 vorgesehen, die zueinander einen Abstand 58 haben und zwischen sich einen zur Spannstange 51 hin offenen Ringraum 59 aufweisen, der in einer Wand der Innenbohrung 50 vorge­ sehen ist und die Spannstange 51 umschließt.

In der Spannstange 51 sind mehrere Querbohrungen 61 vor­ gesehen, von denen in Fig. 2 drei gezeigt sind. Von dem Ringraum 59 erstrecken sich Spülkanäle 62 zunächst radial zur Seite und dann nach unten, wo sie in Auslaßöffnungen 63 mün­ den, die in der Anlagefläche 57 angeordnet sind und bei 65 angedeutete Spülstrahlen abgeben, wenn die Innenkühlung 21 (Fig. 1) eingeschaltet ist.

In der in Fig. 2 gezeigten Situation soll der HSK-Werkzeug­ halter 34 in die Werkzeugaufnahme 20 eingespannt werden, wozu er in Fig. 2 nach oben bewegt wird. Um mögliche Späne von der konischen Außenfläche 36, der Ringfläche 39 sowie der Anlage­ fläche 47 zu entfernen, wird während dieses Einspannvorgangs die Innenkühlung 21 zumindest zeitweise eingeschaltet. Das Kühlmittel strömt dabei in den Innenkanal 26 und tritt unten aus dem Spannzapfen 52 als Abspülstrahl 31 aus, der bereits aus Fig. 1 bekannt ist. Ein Teil des Kühlmittels gelangt über die Querbohrungen 61 in den Ringraum 59 und von dort über die Spülkanäle 62 zu den Auslaßöffnungen 63, wo es als Spül­ strahlen 65 austritt. Diese Spülstrahlen 65 treffen wegen der Lage der Auslaßöffnungen 63 in der Anlagefläche 47 genau auf die Ringfläche 39, so daß sie diese effektiv von eventuell anhaftenden Spänen befreien. Durch gestrichelte Pfeile 66 ist hochspritzendes Kühlmittel bezeichnet, das die Anlagefläche 47 reinigt.

Beim Hochfahren des HSK-Werkzeughalters 34 in die Werkzeug­ aufnahme 20 hinein gelangt zunächst Kühlmittel in den Innen­ raum des HSK-Werkzeughalters 34, das jedoch durch die Ablauf­ bohrungen 43 wieder abgeführt wird. Schließlich greift das Kühlmittelröhrchen 41 mit seinem verdickten Kopf in den Spannzapfen 52 ein, wobei der Dichtring 54 für eine gute Ab­ dichtung zwischen Spannzapfen 52 und Kühlmittelröhrchen 41 sorgt. Je weiter sich das Kühlmittelröhrchen 41 dem Spann­ zapfen 52 nähert und sich in diesen hineinschiebt, desto größer wird der Gegendruck, den das Kühlmittel in dem Innen­ kanal 26 erfährt. Dieser Gegendruck ist insbesondere durch die feinen Bohrungen in dem zu durchspülenden Werkzeug be­ dingt, die von der Bohrung 32 aus versorgt werden.

Dieser Gegendruck führt jetzt dazu, daß immer mehr Kühlmittel unter immer höherem Druck in die Spülkanäle 62 gelangt, so daß die Spülstrahlen 65 immer stärker werden, wodurch eine immer bessere Reinigungswirkung erzielt wird.

Wenn der HSK-Werkzeughalter 34 schließlich ganz in die Werk­ zeugaufnahme 20 eingeschoben wurde, greifen die Spannzangen 28 hinter die Widerlager 40 und ziehen die Ringfläche 39 in Plananlage zu der Anlagefläche 47, wodurch die Position des HSK-Werkzeughalters 34 bestimmt wird. In diesem Zusammenhang wird dann die Spannstange 51 zurückgezogen, so daß sie mit ihrem verdickten Spannzapfen 52 die Spannzangen 48 in be­ kannter Weise nach außen drückt. Der Hub, den die Spannstange 51 dabei vollzieht, ist vorzugsweise geringer als der Abstand 58 der Dichtungen 56 und 57, so daß im Betrieb mit Innen­ kühlung kein Kühlmittel zwischen Spannstange 51 und Spindel 12 entweichen kann. Ein Entweichen durch die Auslaßöffnungen 63 wird durch die feste Plananlage zwischen Ringfläche 39 und Anlagefläche 47 verhindert.

Claims (11)

1. Werkzeugmaschine mit einer Spindel (12), die eine Werk­ zeugaufnahme (20) für Werkzeughalter (18, 34) aufweist, einer Werkzeugwechselvorrichtung (13) zum Überführen der Werkzeughalter (18, 34) zwischen deren jeweiliger Magazinposition und einer Arbeitsposition in der Werk­ zeugaufnahme (20), und einer Innenkühlung (21), die durch einen längs durch die Spindel (12) verlaufenden Innen­ kanal (26) einem in die Werkzeugaufnahme (20) ein­ gespannten Werkzeughalter (18, 34) Kühlmittel zuführt, um ein im Einsatz befindliches Werkzeug (19) zu durchspülen, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Innenkanal (26) zumindest ein Spülkanal (62) abzweigt, dessen zumindest eine Auslaßöffnung (63) im Bereich der Werkzeugaufnahme (20) angeordnet ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkanal (62) in der Spindel (12) verläuft.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (63) in einer Stirnseite (46) der Spindel (12) liegt.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme (20) für Werkzeughalter (34) mit Hohlschaftkegel (HSK) ausgebildet ist, wobei an der Stirnseite (46) eine Anlagefläche (47) vorgesehen ist, die bei in die Werkzeugaufnahme (20) eingespanntem HSK- Werkzeughalter (34) mit dessen Ringfläche (39) in Plananlage ist, wodurch der HSK-Werkzeughalter (34) lagegenau positioniert wird, und daß die Auslaßöffnung (63) in der Anlagefläche (47) liegt.

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spindel (12) zum automatischen Einspannen von Werkzeughaltern (18, 34) eine Spannvor­ richtung (49) vorgesehen ist, die eine koaxial zu der Spindel (12) in einer Innenbohrung (50) längsverschieb­ lich angeordnete Spannstange (51) umfaßt, die von dem Innenkanal (26) in Längsrichtung durchsetzt ist und mit einem Kühlmittelröhrchen (41) eines Werkzeughalters (18, 34) bei dessen Einspannen in Eingriff gelangt, so daß dieser durch den Innenkanal (26) mit Kühlmittel versorgt wird.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spannstange (51) zumindest eine in den Innen­ kanal (26) mündende Querbohrung (62) vorgesehen ist, die mit einem in der Spindel (12) vorgesehenen, zu der Innen­ bohrung (50) offenen Übergaberaum zusammenwirkt, in den der Spülkanal (62) mündet.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergaberaum ein Ringraum (59) ist, der sich um die Spannstange (51) herum erstreckt.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und unterhalb des Ringraumes (59) in der Innenbohrung (50) Dichtungen (56, 57) vorgesehen sind, die zwischen der Spannstange (51) und der Spindel (12) sitzen.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (58) der beiden Dichtungen (56, 57) in Längsrichtung der Spannstange (51) größer ist als ein von der Spannstange (51) beim Einspannen eines Werkzeughalters (18, 34) durchzuführender Hub.

10. Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine (10) mit einer Spindel (12), die eine Werkzeugaufnahme (20) für Werkzeughalter (18, 34) aufweist, einer Werkzeugwechsel­ vorrichtung (13) zum Überführen der Werkzeughalter (18, 34) zwischen deren jeweiliger Magazinposition und einer Arbeitsposition in der Werkzeugaufnahme (20), und einer Innenkühlung (21), die durch einen längs durch die Spindel (12) verlaufenden Innenkanal (26) einem in die Werkzeugaufnahme (20) eingespannten Werkzeughalter (18, 34) Kühlmittel zuführt, um ein im Einsatz befindliches Werkzeug (19) zu durchspülen, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkühlung (21) während des Überführens eines Werkzeughalters (18, 34) in die Arbeitsposition eingeschaltet wird, um durch den Innen­ kanal (26) hindurch die Werkzeugaufnahme (20) und/oder den Werkzeughalter (18, 34) mit Kühlmittel abzuspülen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen von dem Innenkanal (26) abzweigenden Spül­ kanal (62) ein Werkzeughalter (18, 34) beim Überführen in seine Arbeitsposition abgespült wird.