DE19827359A1

DE19827359A1 - Tool and work lubricating and cooling device

Info

Publication number: DE19827359A1
Application number: DE19827359A
Authority: DE
Original assignee: PE PRODUCT ENGINEERING GmbH
Current assignee: Willy Vogel AG
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 1999-12-23

Abstract

Tool and work lubricating and cooling device has a choke point in air line upstream of the nozzle for intermittent oil feed into choke-sped air flow under metering valve control. The oil is introduced into the air flow in a choke point (12b) arranged in the mix producer (10) upstream of the nozzle with the oil fed in intermittently only. A cross-bore (16) in the choke point (12b) feeds in via oil line (15,19) from a stock reserve (13) using a metering valve (20) in the line and the cross-bore has an ante-chamber (17) fed with the oil droplets. The stock reserve (13) is charged with the air line (11) pressure, thus forcing oil into the riser (15) at the droplet rate dictated by the valve (20). The increased air velocity caused by the choke point draws the oil from cross-bore and ante-chamber into the air flow for atomizing as required.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlschmiervorrichtung zum Aufbringen von Kühlschmiermittel auf ein Werkzeug und/ oder ein Werkstück, mit einer zu einer Düse führenden Gas- oder Luftleitung und einem Gemisch-Erzeuger, in dem ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch durch Zerstäuben eines flüssigen Kühlschmiermittels, insbesondere Öls, in einem Gas- oder Luftstrom erzeugbar ist.The invention relates to a cooling lubrication device for Application of cooling lubricant to a tool and / or a workpiece with one leading to a nozzle Gas or air line and a mixture producer in which a liquid-gas mixture by atomizing one liquid cooling lubricant, especially oil, in one Gas or air flow can be generated.

Bei der spanenden Bearbeitung von Werkstücken treten sowohl an diesen als auch an den Werkzeugen hohe Rei bungskräfte auf, die zu einer starken Wärmeentwicklung führen. Es ist deshalb üblich, die Reibung der genannten Teile durch Aufbringen eines Kühlschmiermittels, insbe sondere eines Schneidöls oder einer Emulsion, herabzu setzen, wodurch gleichzeitig die Teile gekühlt werden. Darüber hinaus können bei der Bearbeitung anfallende Späne mit dem Kühlschmiermittel weggespült werden.When machining workpieces high tears both on these and on the tools exercise forces that lead to a strong development of heat to lead. It is therefore common to feel the friction of the above Parts by applying a coolant, esp a cutting oil or an emulsion set, whereby the parts are cooled at the same time. In addition, processing can occur Chips are washed away with the coolant.

In der Regel wird heute noch die seit langem bekannte Vollstrahlkühlung angewendet, bei der das Kühlschmiermit tel in relativ großer Menge in einem Flüssigkeitsvoll strahl auf die zu kühlenden Flächen aufgebracht wird. Mit diesem Vorgehen sind jedoch mehrere Nachteile verbunden. Einerseits ergibt sich ein sehr hoher Verbrauch an Kühl schmiermittel, wodurch der Betrieb der Kühlschmiervor richtung teuer ist. Darüber hinaus ist es aus ökologi schen Gründen notwendig, das benutzte Kühlschmiermittel umweltverträglich zu entsorgen, was aufwendig und eben falls teuer ist. Zur Vermeidung der mit der Vollstrahl kühlung verbundenen Nachteile ist die sogenannte Mini malschmiertechnik entwickelt worden, bei der ein flüssi ges Kühlschmiermittel in einer Düse in einem Luftstrom vernebelt bzw. mit der Luft gemischt wird. Zu diesem Zweck werden der Düse das flüssige Kühlschmiermittel und die Luft in getrennten Leitungen zugeführt, wobei der aus der Düse mit relativ hoher Geschwindigkeit austretende Luftstrom das Kühlschmiermittel aus der Düse herausreißt und sich mit diesem vermischt. Es sind jedoch auch Syste me bekannt, bei denen die Erzeugung des Gemischnebels innerhalb der Düse erfolgt. Der Sprühnebel des Kühl schmiermittel-Luft-Gemisches wird direkt auf die zu behandelnden Flächen aufgebracht, wodurch sich eine gute Kühl- und Schmierwirkung an den Werkzeugen und Werk stücken erzielen läßt. Desweiteren ergibt sich der Vor teil, daß der Verbrauch an Kühlschmiermittel wesentlich verringert und damit auch das Problem der Entsorgung gemindert ist.As a rule, the long-known one is still used today Full jet cooling applied, in which the cooling lubricant in a relatively large amount in a full liquid jet is applied to the surfaces to be cooled. With however, there are several disadvantages to this approach. On the one hand, there is a very high consumption of cooling lubricant, causing the operation of the cooling lubricant direction is expensive. In addition, it is ecological The cooling lubricant used is necessary for reasons to dispose of in an environmentally friendly manner, which is complex and level if it's expensive. To avoid using the full jet cooling-related disadvantages is the so-called Mini painting lubrication technology has been developed in which a liquid cooling lubricant in a nozzle in an air stream is nebulized or mixed with the air. To this The purpose of the nozzle is the liquid cooling lubricant and the air is fed in separate lines, the from the nozzle emerging at a relatively high speed Airflow tears the cooling lubricant out of the nozzle and mixed with it. However, they are also systems me known in which the generation of the mixture mist is done inside the nozzle. The spray of cooling lubricant-air mixture is directly on the treated surfaces, which makes a good Cooling and lubricating effect on the tools and factory can achieve pieces. Furthermore, there is the pre part that the consumption of cooling lubricant is essential reduced and thus the problem of disposal is diminished.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Erzeugung des Gemi sches in oder vor der Düse Nachteile mit sich bringt, da das flüssige Kühlschmiermittel in einer eigenen Leitung bis in die Düse geführt werden muß, was beim Abschalten des Gemischstrahls zu einem Nachtropfen der Düse führen kann. Darüber hinaus treten bei den genannten Kühl schmiervorrichtungen immer auch geringe Leckagen auf, wodurch sich im abgeschalteten Zustand im Laufe der Zeit eine geringe Menge an flüssigem Kühlschmiermittel in der Düse ansammelt, so daß beim erneuten Anschalten der Kühl schmiervorrichtung zunächst ein Kühlschmiermittel-Luft- Gemisch erzeugt wird, das relativ inhomogen hinsichtlich der Tröpfchengröße ist und zu Spritzerbildung führen kann.However, it has been shown that the production of the Gemi disadvantages in or in front of the nozzle, because the liquid coolant in a separate line must be led into the nozzle, what when switching off of the mixture jet cause the nozzle to drip can. In addition, occur in the aforementioned cooling lubrication devices always have small leaks, which turns off over time a small amount of liquid coolant in the Nozzle accumulates so that when the cooling is switched on again lubrication device first a cooling lubricant air Mixture is generated that is relatively inhomogeneous in terms is the size of the droplets and can cause splashing.

Darüber hinaus ist es bekannt, zur Kühlung und Schmierung von drehenden Teilen neben eine herkömmlichen Ölschmie rung zusätzlich ein Aerosol zu verwenden, das sehr feine im Luftstrom schwebende Ölpartikel enthält. Zu diesem Zweck wird mittels eines durch eine Zerstäuberdüse strö menden Luftstroms Öl aus einem Vorrat angesaugt und zusammen mit der Luft in einem Aerosolgehäuse zerstäubt, wobei die schweren Ölpartikel, die sich am Boden oder der Wand des Aerosolgehäuses absetzen, in den Vorrat zurück fließen. Es verbleibt im Aerosol-Gehäuse ein Aerosol, das sich sehr gut in Schlauchleitungen und inneren Kanälen von Werkzeugen fördern läßt. Jedoch ist ein derartiger Aerosol-Erzeuger konstruktiv relativ aufwendig und somit teuer und benötigt einen zusätzlichen Baraum.In addition, it is known for cooling and lubrication of rotating parts next to a conventional oil smear to use an aerosol that is very fine contains oil particles floating in the air flow. To this Purpose is flowed through an atomizing nozzle airflow, oil is sucked in from a reservoir and atomized together with the air in an aerosol housing, being the heavy oil particles that are on the ground or the Put down the wall of the aerosol housing and return to the supply flow. An aerosol remains in the aerosol housing very well in hose lines and inner channels of tools can be promoted. However, it is one Aerosol generators are structurally relatively complex and thus expensive and requires additional cash.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühl schmiervorrichtung der genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet und mit der in konstruktiv einfacher Weise ein gleichmäßiges Kühlschmiermittel- Luft-Gemisch erzeugbar ist.The invention has for its object a cooling Lubricating device of the type mentioned to create the avoids disadvantages mentioned and with the in constructive an even coolant Air mixture can be generated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kühlschmier vorrichtung dadurch gelöst, daß der Gemisch-Erzeuger eine in der Luftleitung stromauf der Düse ausgebildete Dros selstelle umfaßt, in der das Öl in den Luftstrom einleit bar ist. Erfindungsgemäß wird somit das Öl-Luft-Gemisch in der Düse erzeugt, wodurch die oben genannten Probleme hinsichtlich des Nachtropfens und einer Spritzerbildung nicht mehr auftreten, da kein Öl in einer eigenen Öllei tung zugeführt wird. Vielmehr ist der Gemisch-Erzeuger in die Gas- bzw. Luftleitung integriert, was einerseits hinsichtlich des erforderlichen Bauraums und auch hin sichtlich des konstruktiven Aufwandes vorteilhaft ist. Die in der Luftleitung vorgesehene Drosselstelle bewirkt eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft, wodurch ein ausreichender Unterdruck erzeugt wird, durch den das der Drosselstelle zugeführte Öl in den Luftstrom einge saugt und dort vernebelt wird. Zwischen der Drosselstelle und der Düse wird somit bereits ein Öl-Luft-Gemisch in einer Gemischleitung zur Düse gefördert, das in einem homogenen Strahl mittels der Düse auf das Werkzeug oder das Werkstück aufgebracht werden kann. Dabei kann die Gemischleitung zwischen dem Gemisch-Erzeuger und der Düse vorzugsweise koaxial innerhalb einer weiterführenden Luftleitung verlaufen, mit der der Düse Luft zugeführt wird.This object is achieved with a cooling lubricant device solved in that the mixture generator Dros formed in the air line upstream of the nozzle Selstelle includes where the oil discharges into the air stream is cash. According to the invention, the oil-air mixture generated in the nozzle, causing the above problems regarding dripping and spattering no longer occur because there is no oil in its own oil company tion is fed. Rather, the mixture producer is in the gas or air line integrated, which on the one hand with regard to the required installation space and also down the structural effort is advantageous. The Throttle point provided in the air line causes a Increasing the flow velocity of the air, thereby a sufficient negative pressure is generated by which the oil fed to the throttle point into the air flow sucks and is nebulized there. Between the throttle point and an oil-air mixture is already in the nozzle promoted a mixture line to the nozzle, which in one homogeneous jet through the nozzle onto the tool or the workpiece can be applied. The Mixture line between the mixture generator and the nozzle preferably coaxial within a continuation Air line run with the air supplied to the nozzle becomes.

Das Öl kann der Drosselstelle kontinuierlich zugeführt werden, es hat sich jedoch insbesondere hinsichtlich des Ölverbrauchs als vorteilhaft erwiesen, wenn das Öl dem Luftstrom diskontinuierlich zugeführt wird.The oil can be continuously fed to the throttle point be, but it has especially with regard to the Oil consumption proved to be advantageous if the oil Air flow is fed discontinuously.

Die Drosselstelle kann erfindungsgemäß durch eine Ein schnürung im Strömungsquerschnitt der Luftleitung gebil det sein, was beispielsweise durch einen entsprechend geformten Einsatz in der Luftleitung erreicht werden kann. Dabei ist in Weiterbildung der Erfindung in der Drosselstelle eine Querbohrung vorgesehen, der das Öl aus einem Vorratsbehälter über eine Ölleitung zuführbar ist. Wenn die Luft durch die Drosselstelle mit hoher Geschwin digkeit hindurchströmt, reißt sie das Öl aus der Querboh rung heraus, wodurch das Öl im Luftstrom vernebelt wird.The throttle point can, according to the invention, by an lacing in the flow cross section of the air duct det be what, for example, by a corresponding shaped insert can be achieved in the air line can. In a further development of the invention Throttle point provided a cross hole that the oil from a reservoir can be supplied via an oil line. When the air passes through the throttle at high speed When it flows through it, it pulls the oil out of the cross hole tion, whereby the oil is atomized in the air stream.

Um die Menge des zugeführten Öls und somit den Ölgehalt im Luft-Öl-Gemisch variieren zu können, ist in Weiterbil dung vorgesehen, in der Ölleitung ein Dosierventil anzu ordnen, das vorzugsweise als Nadelventil ausgebildet ist.The amount of oil supplied and thus the oil content To be able to vary in the air-oil mixture is in Weiterbil provided to insert a metering valve in the oil line arrange, which is preferably designed as a needle valve.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, der Querbohrung eine Vorkammer vorzu schalten, in die das Öl eintropft. Dabei kann die trop fenweise Zufuhr des Öls so eingestellt sein, daß in der Vorkammer und somit der Querbohrung immer ein ausreichen der Ölvorrat vorhanden ist, alternativ ist es möglich, die Ölzufuhr derart zu drosseln, daß der Luftstrom das in der Vorkammer und der Querbohrung befindliche Öl voll ständig absaugt, bevor ein neuer Tropfen der Vorkammer zugeführt wird. Auf diese Weise kann eine diskontinuier liche Zuführung des Öls in den Luftstrom sichergestellt werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention it is intended to pre-chamber the transverse bore switch into which the oil drops. The trop The oil supply should be adjusted in such a way that in the Antechamber and thus the cross hole is always sufficient the oil supply is available, alternatively it is possible throttling the oil supply so that the air flow in oil in the antechamber and cross hole constantly aspirates before a new drop of the prechamber is fed. In this way, a discontinuous ensures the oil is fed into the air flow become.

Der sich infolge der Drosselstelle und der damit verbun denen Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft einstellende Unterdruck im Luftstrom sorgt für das Ein saugen des Öls in den Luftstrom sowie die Förderung des Öls innerhalb der Ölleitung. Die Förderung innerhalb der Ölleitung kann dadurch noch unterstützt werden, daß der in der Luftleitung stromauf der Drosselstelle herrschende Druck über eine Zweigleitung auch dem Vorratsbehälter des Öls zugeführt wird, so daß dieser unter erhöhtem Druck steht und das Öl somit unter Druck durch die Ölleitung gefördert wird. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß der Vorratsbehälter für das Öl direkt unter halb der Drosselstelle angeordnet ist, so daß die Zweig leitung durch eine Verbindungsbohrung gebildet werden kann.Which connected as a result of the throttle point and the which increase the flow velocity of the air Setting negative pressure in the air flow ensures the on suck the oil into the airflow as well as promoting the Oil inside the oil pipe. Funding within the Oil line can be supported by the fact that the prevailing in the air line upstream of the throttle point Pressure via a branch line also the reservoir of the Oil is supplied so that this under increased pressure stands and thus the oil under pressure through the oil line is promoted. This can be achieved in particular be that the oil reservoir right under is arranged half of the throttle point, so that the branch line are formed by a connecting hole can.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zei gen:Further details and features of the invention are from the following description of an embodiment with reference to the drawing. It shows gene:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gemisch-Erzeuger und Fig. 1 shows a vertical section through a mixture generator according to the invention and

Fig. 2 den Schnitt II-II in Fig. 1. Fig. 2 shows the section II-II in FIG. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Gemisch-Erzeuger 10 zur Erzeugung eines Gemisches aus einem flüssigen Kühlschmier mittel, insbesondere Öl, und einem Gas dargestellt, bei dem es sich vorzugsweise um Luft handelt. Innerhalb einer Luftleitung 11 ist ein Gehäuse 12 des Gemisch-Erzeugers angeordnet, das einen axialen Durchlaß 12a für die Luft aufweist, der einen geringeren Strömungsquerschnitt als die Luftleitung 11 besitzt. Innerhalb des axialen Durch lasses 12a ist eine Drosselstelle 12b ausgebildet, die einen gegenüber dem Durchlaß 12a nochmals wesentlich verringerten Strömungsquerschnitt besitzt. Die in Fig. 1 durch die Pfeile angedeutete Luftströmung erfährt infolge der Querschnittsverringerung der Drosselstelle 12b eine wesentliche Geschwindigkeitserhöhung. Stromab der Drossel stelle 12b strömt der dort erzeugte Luft-Öl-Nebel in einer weiterführenden Gemischleitung 22 zu einer nicht darge stellten Düse. Die Gemischleitung 22 verläuft innerhalb der weiterführenden Luftleitung 11, der über eine nur schematisch angeordnete Leitung 23, die den Gemischerzeu ger 10 überbrückt und in der ein Dosierventil angeordnet sein kann, Luft aus der Luftleitung stromauf der Drossel stelle 12b zugeführt wird.In Figs. 1 and 2, a mixture generator 10 for generating by means of a mixture of a liquid cooling lubricant, particularly oil, and a gas represented, which preferably is air. Within an air line 11 , a housing 12 of the mixture generator is arranged, which has an axial passage 12 a for the air, which has a smaller flow cross section than the air line 11 . Within the axial passage 12 a, a throttle point 12 b is formed, which has a substantially reduced flow cross section compared to the passage 12 a. The air flow indicated by the arrows in FIG. 1 experiences a significant increase in speed as a result of the reduction in cross section of the throttle point 12 b. Downstream of the throttle point 12 b, the air-oil mist generated there flows in a further mixture line 22 to a nozzle, not shown. The mixture line 22 runs within the continuing air line 11 , the air from the air line upstream of the throttle 12 b is supplied via a line 23 which is only arranged schematically and which bridges the mixer 10 and in which a metering valve can be arranged.

Unterhalt des Gehäuses 12 des Gemisch-Erzeugers 10 ist ein Vorratsbehälter 13 angeordnet, der einen Vorrat 14 an Öl aufnimmt. Über eine Verbindungsbohrung 21 im Gehäuse 12 kann der stromauf der Drosselstelle 12b herrschende Luftdruck in dem Innenraum des Vorratsbehälters 13 zur Wirkung gebracht werden, so daß der Ölvorrat 14 vorge spannt ist.Maintaining the housing 12 of the mixture generator 10 , a reservoir 13 is arranged, which receives a supply 14 of oil. Via a connecting hole 21 in the housing 12 , the air pressure prevailing upstream of the throttle point 12 b can be brought into effect in the interior of the storage container 13 , so that the oil reservoir 14 is pre-tensioned.

In den Ölvorrat 14 taucht eine Steigleitung 15 ein, die in einen im Gehäuse 12 ausgebildeten Ölkanal 19 übergeht, in dem ein Rückschlagventil 18 angeordnet ist. Der Olka nal 19 führt zu einer Position oberhalb der Drosselstelle 12b, wobei dort ein Dosierventil 20 in Form eines Nadel ventils angeordnet ist.A riser 15 plunges into the oil reservoir 14 , which merges into an oil channel 19 formed in the housing 12 , in which a check valve 18 is arranged. The Olka channel 19 leads to a position above the throttle point 12 b, where there is a metering valve 20 in the form of a needle valve.

Der Drosselstelle 12b ist eine vertikal nach oben verlau fende Querbohrung 16 zugeordnet, der eine Vorkammer 17 vorgeschaltet ist, die unterhalb der Mündung des Ölkanals 19 liegt.The throttle point 12 b is assigned a vertically upward cross bore 16 , which is connected upstream of a prechamber 17 which lies below the mouth of the oil channel 19 .

Bei Betrieb strömt die Luft innerhalb der Luftleitung 11, wobei der stromauf der Drosselstelle 12b herrschende Überdruck über die Verbindungsbohrung 21 auch im Vorrats behälter 13 wirkt und den Ölvorrat 14 in die Steigleitung 15 drückt. Das Dosierventil 20 ist dabei soweit geöffnet, daß das Öl diskontinuierlich der Vorkammer 17 zugeführt wird, wie durch den Tropfen in Fig. 2 angedeutet ist. Aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit der Luft in der Drosselstelle 12b wird das Öl aus der Querbohrung 16 und der Vorkammer 17 in den Luftstrom gesaugt und in diesem vernebelt. Dabei wird die Querbohrung 16 und die Vorkammer 17 in der Regel zunächst vollständig geleert, bevor der nächste Tropfen in die Vorkammer 17 fällt. Wenn die Querbohrung 16 und die Vorkammer 17 geleert sind, wirkt der infolge der Geschwindigkeitserhöhung der Luft auftretende Unterdruck auch am Mündungsende des Ölkanals 19 und unterstützt somit das Ansaugen bzw. Austropfen des Öls.In operation, the air inside the air pipe 11 flows, wherein the upstream of the throttle point 12 b prevailing pressure container also in the supply 13 acting through the connecting bore 21 and the oil reservoir 14 presses into the riser 15 °. The metering valve 20 is opened so far that the oil is fed discontinuously to the prechamber 17 , as indicated by the drop in FIG. 2. Due to the increased flow velocity of the air in the throttle point 12 b, the oil is sucked out of the transverse bore 16 and the prechamber 17 into the air flow and atomized in it. The transverse bore 16 and the pre-chamber 17 are generally completely emptied before the next drop falls into the pre-chamber 17 . If the transverse bore 16 and the prechamber 17 are emptied, the negative pressure which occurs as a result of the speed increase in the air also acts at the mouth end of the oil channel 19 and thus supports the suctioning or dripping of the oil.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Dosierventil 20 so einzustellen, daß die Vorkammer 17 und die Querboh rung 16 ständig mit Öl gefüllt sind.Alternatively, it is also possible to set the metering valve 20 so that the prechamber 17 and the Querboh tion 16 are constantly filled with oil.

Claims

1. Cooling lubrication device for applying cooling lubricant to a tool and / or a workpiece, with a gas or air line leading to a nozzle and a mixture generator in which a liquid-gas mixture by atomizing a liquid cooling lubricant, in particular oil , Can be generated in a gas or air stream, characterized in that the mixture generator ( 10 ) comprises a throttle point ( 12 b) in the air line ( 11 ) upstream of the nozzle, in which the oil can be introduced into the air stream.

2. Cooling lubrication device according to claim 1, characterized characterized in that the oil discounts the air flow is feedable.

3. Cooling lubrication device according to claim 1 or 2, characterized in that in the throttle point ( 12 b) a transverse bore ( 16 ) is provided, which can be fed from a reservoir ( 13 ) via an oil line ( 15 , 19 ).

4. Cooling lubrication device according to claim 3, characterized in that a metering valve ( 20 ) is arranged in the oil line ( 15 , 19 ).

5. Cooling lubrication device according to claim 3 or 4, characterized in that the transverse bore ( 16 ) has a prechamber ( 17 ) into which the oil drips.

6. Cooling lubrication device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the reservoir ( 13 ) with which in the air line ( 11 ) prevail the pressure is applied.