DE19820148C2 - Zerspanungswerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zerspanungswerkzeug nach dem Patentanspruch 1 oder 2.

Es ist bekannt, beim Einsatz von Zerspanungswerkzeugen, wie Bohrwerkzeuge, Fräs­ werkzeuge usw. Schmierstoffe einzusetzen. Die zumeist flüssigen Schmierstoffe die­ nen der Schmierung und Kühlung des Werkzeugs, aber oft auch der Spanabfuhr. Au­ ßerdem verbessern sie das Schneidverhalten des Werkzeugs. Die ständige Zufuhr von Schmierstoff erfordert die Bereitstellung erheblicher Mengen. Dadurch wird nicht nur der Fertigungsprozeß aufwendig, sondern es entstehen auch zusätzliche Belastungen durch die Aufbereitung des Schmierstoffes bzw. seine Entsorgung. Aus diesem Grunde ist auch bekannt, die Schmierstoffmenge drastisch zu reduzieren und nur noch geringe Schmierstoffportionen zuzuführen.

Es ist auch bekannt, zur Kühlung Luft oder anderes Gas zu verwenden, das aus umweltverträglichen Gründen besonders vorteilhaft ist. Eine derartige Luftkühlung ist etwa in der DE 43 04 515 A1 beschrieben.

Die Versorgung des Werkzeugs mit Schmierstoff findet entweder von außen statt durch Aufsprühen oder Aufspritzen des Schmierstoffs in der Bearbeitungszone oder durch die Zufuhr des Schmierstoffes durch das Innere des Werkzeugs. Es ist daher auch bekannt, ein Werkzeug mit Schmierstoffkanälen zu versehen, die über die Werk­ zeugmaschine, insbesondere über den Einspannkopf mit Schmierstoff versorgt wer­ den. Die zweite Möglichkeit hat den Vorteil, daß der Schmierstoff unmittelbar in die Bearbeitungszone gelangt und so in der Menge deutlich verringert werden kann.

Aus DD 248 537 A1 ist ein Werkzeughalter für ein Zerspanungswerkzeug bekannt geworden, in den ein Reservoir für Schmierstoff vorgesehen ist. Für die Zufuhr des Schmierstoffes zum Werkzeug ist eine Kolbenpumpe vorgesehen, die durch einen Ex­ zenterring angetrieben wird. Der Exzenterring wird in Drehung versetzt, wenn eine deutliche Verzögerung oder Beschleunigung des Werkzeughalters auftritt. Dadurch führt der Pumpenkolben einige Stöße aus, um flüssiges Schmiermittel aus einem Re­ servoir abzufördern. Die Zuführung des flüssigen Schmiermittels zum Werkzeug ist nicht beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zerspanungswerkzeug zu schaffen, das zwar mit Schmierstoff arbeitet, dem jedoch der Schmierstoff nicht von einer äußeren Quelle zugeführt werden muß.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 oder 2 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Zerspanungswerkzeug ist mindestens ein Hohlraum vor­ gesehen, der von außen zugänglich ist und der als Reservoir für einen Schmierstoff dient. Der Hohlraum ist über mindestens einen engen oder einen Engquerschnitt auf­ weisenden Kanal mit einem Oberflächenabschnitt nahe der Schneide verbunden. Das Reservoir nimmt den Schmierstoff auf, der nach Patentanspruch 1 so beschaffen ist, daß er im Ruhezustand des Werkzeugs im Reservoir bzw. Kanal verbleibt. Er befindet sich daher in einem flüssigen, zähflüssigen oder festen Zustand. Er kann zum Beispiel pulverförmig oder in granulierter Form vorliegen. Ein bevorzugter Schmierstoff ist Wachs oder enthält Wachs. Der Schmierstoff ist so beschaffen, daß er in einen fließfähigen Zustand über­ führt werden kann. Hierzu dient eine Einflußgröße, welche beim Betrieb des Werk­ zeugs auftritt, etwa die Temperatur. Der Schmierstoff kann bei Raumtemperatur einen festen Aggregatzustand haben bzw. sehr zähflüssig sein, bei einer erhöhten Tempera­ tur jedoch eine stark verringerte Viskosität aufweisen, so daß er durch den Kanal zum Einsatzbereich nahe der Schneide fließen kann. Sobald das Werkzeug erkaltet, tritt der vorhergehende Zustand wieder ein und der restliche Schmierstoff verbleibt im Reser­ voir.

Als Einflußgröße können jedoch auch andere Parameter herangezogen werden, bei­ spielsweise am Werkstück auftretende Kräfte, wie Zentrifugalkraft, Zug oder Druck oder auch Schwingungen, die einen Einfluß auf das Fließverhalten des Schmierstoffes haben.

Nach der Lehre von Patentanspruch 2 is anstelle eines auf eine Einflußgröße reagie­ renden Schmierstoffes ein Verschluß zwischen Hohlraum und Kanal vorgesehen wer­ den, der auf eine im Einsatzbetrieb auftretende Einflußgröße anspricht. Im Ruhezu­ stand ist der Verschluß geschlossen und sperrt den Hohlraum vom Kanal ab. Bei auf­ tretender höherer Temperatur, bei Zentrifugalkräften, bei Drücken, Schwingungen oder dergleichen öffnet der Verschluß und läßt einen Durchfluß zwischen Hohlraum und Kanal zu. Sowohl bei der einflußgrößenabhängigen Fließfähigkeit des Schmierstoffes als auch bei einem einflußgrößenabhängigen Zustand des Verschlusses läßt sich eine Auslegung dahin­ gehend vornehmen, daß um so mehr Schmierstoff zum Kanal bzw. durch den Kanal strömt wie das Werkzeug belastet wird.

Der Schmierstoff kann unmittelbar in den Hohlraum eingefüllt werden, beispielsweise zwischen zwei Standzeitperioden. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann er auch in einer Patrone enthalten sein, die in den Hohlraum eingeführt wird. Sobald die Patrone leer ist, wird sie durch eine volle ersetzt. Es versteht sich, daß ein Verschluß, der den Zufluß von Schmierstoff aus dem Reservoir zum Kanal steuert, auch Bestandteil der Patrone sein kann.

Bei einem rotierenden Werkzeug kann vorgesehen werden, den Hohlraum axial anzu­ ordnen. Bei im Durchmesser größeren Werkzeugen mit mehreren Schneiden, zum Beispiel bei Walzfräsern, können mehrere Hohlräume evtl. auch in alternativen Posi­ tionen angeordnet werden, beispielsweise je Spanfläche einer.

Vorzugsweise mündet der Kanal in einer Spannut bzw. in der Spanfläche. Es versteht sich, daß auch eine Zufuhr zur Freifläche möglich ist.

Das Volumen des Hohlraums ist nach Möglichkeit so zu dimensionieren, daß die auf­ genommene Schmierstoffmenge für mindestens eine Standzeitperiode des Werkzeugs ausreicht.

Damit beim Einsatz eines Werkzeugs die Schmierung unvermittelt einsetzen kann, was beim Aufbau einer ausreichenden Temperatur zur Verflüssigung nicht sofort geschehen mag, kann auch vorgesehen werden, ein Magazin für die Werkzeuge bereitzuhalten, das eine Vorbeeinflussung des Schmierstoffs, beispielsweise durch Temperatur, bewerkstelligt.

Die Erfindung wird anhand eines einzigen Ausführungsbeispiels erläutert.

Die einzige Figur zeigt die Seitenansicht eines Schaftfräsers nach der Erfindung.

Der in der Zeichnung dargestellte Fräser 10 weist einen Schaft 12 auf sowie einen Schneidabschnitt 14 mit Schneiden 16 und Spannuten 18. Insoweit ist das Werkzeug 10 von herkömmlichem Aufbau.

Im Schaft 12 ist ein Hohlraum 20 geformt, der axial verläuft und zum oberen Ende des Schaftes geöffnet ist. Der Hohlraum 20 geht über in einen Bohrungsabschnitt 22 klei­ neren Durchmessers, der bis nahe zum freien Ende des Schneidabschnitts 14 reicht. Hohlraum 20 bzw. Bohrung 22 sind mit einem Schmierstoff 24 gefüllt, der bei Raumtemperatur in fester Form vorliegt. Es kann zum Beispiel Wachs sein oder Wachs in mehr oder weniger großem Umfang enthalten. Die Bohrung 22 ist am Ende mit einer Reihe von kapillaren Kanälen 26 verbunden, die in den Spannuten 18 enden nahe den Schneiden 16.

Während des "kalten" Zustands verbleibt der Schmierstoff 24 in dem Hohlraum 20 bzw. 22. Erfolgt jedoch im Betrieb des Werkzeugs 10 eine Erwärmung, schmilzt der Schmierstoff 24. Er kann nunmehr über die kapillaren Kanäle 26 austreten und die Werkzeugschneiden in ausreichendem Maße schmieren. Der Zufluß des Schmier­ stoffes ist jedoch derart, daß nur so viel abgegeben wird, als für die Schmierung unbe­ dingt erforderlich.

Ist das Reservoir leer, kann es in geeigneter Weise neu gefüllt werden. Vorzugsweise ist das Reservoir so bemessen, daß der Schmierstoff für mindestens eine Standzeit­ periode des Werkzeugs 10 ausreicht.

Statt einer Einfüllung von Schmierstoff in einen Hohlraum des Werkzeugs unmittelbar kann er auch in einer Patrone enthalten sein, die dann in einen entsprechenden Hohlraum des Werkzeugs eingeführt wird.

Claims (13)

1. Zerspanungswerkzeug mit mindestens einer Schneide, dadurch gekennzeichnet, daß im Werkzeug (10) mindestens ein innerer von außen zugänglicher Hohlraum (20, 22) gebildet ist, der als Reservoir für einen Schmierstoff (24) dient, der Hohl­ raum (20, 22) über mindestens einen engen oder einen Engquerschnitt enthalten­ den Kanal (26) mit einem Oberflächenabschnitt nahe der Schneide (16) verbunden ist und der Schmierstoff (24) so beschaffen ist, daß er durch mindestens eine während des Einsatzbetriebes des Werkzeugs (10) auftretende Einflußgröße, wie Temperatur, Zentrifugalkraft, Schwingungen, Zug, Druck oder dergleichen von einem zähflüssigen oder festen in einen ausreichend fließfähigen Zustand über­ führt wird und zur Schneide fließt.

2. Zerspanungswerkzeug mit mindestens einer Schneide, dadurch gekennzeichnet, daß im Werkzeug (10) mindestens ein innerer von außen zugänglicher Hohlraum (20, 22) gebildet ist, der als Reservoir für einen Schmierstoff (24) dient, der Hohlraum (20, 22) über mindestens einen engen oder einen Engquerschnitt aufweisenden Kanal (26) mit einem Oberflächenabschnitt nahe der Schneide verbunden ist und zwischen Hohlraum (20, 22) und Kanal (26) ein Verschluß angeordnet ist, der normalerweise geschlossen ist, jedoch von einer während des Einsatzbetriebes des Werkzeugs auftretenden Einflußgröße, wie Temperatur, Zentrifugalkraft, Schwingungen, Zug, Druck oder dergleichen geöffnet wird.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierstoff in einer Patrone enthalten ist, die in den Hohlraum einführbar ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß Bestandteil der Patrone ist.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem rotierenden Werkzeug (10) der Hohlraum (20, 22) axial angeordnet ist.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Schneiden jeder ein Hohlraum zugeordnet ist.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal in einer Spanfläche mündet.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Einflußgröße die Temperatur dient.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Einflußgröße Schwingungen des Werkzeugs dienen.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Einflußgröße eine am Werkzeug angreifende Kraft dient.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierstoff Wachs ist oder Wachs enthält.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum durch eine Kappe oder dergleichen verschlossen ist.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Hohlraums (20, 22) so dimensioniert ist, daß die aufnehmbare Schmierstoffmenge für mindestens eine Standzeitperiode des Werkzeugs (10) reicht.