DE19945480B4

DE19945480B4 - Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Werkstücken

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Publication number: DE19945480B4
Application number: DE19945480A
Authority: DE
Original assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Current assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2019-09-23
Also published as: EP1086766B1; ES2235729T3; BR0004360A; EP1086766A3; EP1086766A2; US6543319B1; DE19945480A1; DE50009626D1; ATE289888T1; JP2001138174A

Abstract

Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Werkstücken, das mit einer Werkzeugaufnahme koppelbar ist, mit einem im Werkzeug und/oder in der Werkzeugaufnahme vorgesehenen, ein Schmier- und/oder Kühlmittel aufnehmenden Vorratsraum, in den ein Schieber verschieblich eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Schalteinheit (31) versehener Aktuator (23) vorgesehen ist, der mit dem Schieber (19) koppelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Werkstücken gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Werkzeuge, wie beispielsweise in der DE 196 18 540 A1 oder der DE 43 27 232 C1 dargestellt, weisen einen Vorratsraum auf, in den ein Schmier- und/oder Kühlmittel eingebracht ist. Ein im Vorratsraum verschieblich gelagerter Schieber kann das Schmier- und/oder Kühlmittel mit einem Überdruck beaufschlagen, so daß dieses über geeignete Kanäle in den Bereich der spanabtragenden Bearbeitung gefördert wird. Es hat sich herausgestellt, daß in vielen Fällen die Dosierung des Schmier- beziehungsweise Kühlmittels nicht feinfühlig genug ist und daß dadurch entweder eine zu starke Verunreinigung der bearbeiteten Werkstückflächen eintritt oder aber daß die Schmier- und/oder Kühlwirkung nicht ausreichend ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Werkzeug zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Werkzeug vorgeschlagen, das die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale umfaßt. Das Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, daß ein mit einer Schalteinheit versehener Aktuator vorgesehen ist, der mit dem Schieber so zusammenwirkt, daß gezielt Schmier- und/oder Kühlmit tel ausgetragen werden kann. Es ist damit möglich, eine Über- und/oder Unterdosierung des Schmier- und Kühlmittels sicher zu vermeiden.
Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, das sich dadurch auszeichnet, daß der Aktuator einen Elektromotor umfaßt, mit dem das Schmier- und Kühlmittel gezielt ausgetragen werden kann.
Bevorzugt wird außerdem ein Ausführungsbeispiel des Werkzeugs, bei dem ein Getriebe vorgesehen ist. Durch Auslegung des Getriebes kann Einfluß auf die Kräfte genommen werden, die auf den Schieber wirken. Auch kann die Geschwindigkeit der Schiebebewegung so beeinflußt werden, daß sich der gewünschte Fluidaustrag ergibt. Dabei ist diese technische Lösung einfach und kostengünstig realisierbar.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Aktuator einen Pneumatik- und/oder Hydraulik-Antrieb umfaßt, über den der Schieber mit einer Druckkraft beaufschlagt werden kann. Es ist also möglich, bestehende Pneumatik- und/oder Fluidsysteme einer Werkzeugeinrichtung mit dem hier angesprochenen Werkzeug zu kombinieren und den Schieber auf diese Weise mit einer Druckkraft zu beaufschlagen. Der bearbeitete Bereich des Werkstücks wird dabei mit einer im Vorratsraum vorhandenen Flüssigkeit beaufschlagt und nicht mit einem Schmier- und/oder Kühlmittel einer Werkzeugmaschine, das möglicherweise verunreinigt ist. Durch die Schalteinheit kann dabei sichergestellt werden, daß die Schmierung und/oder Kühlung des bearbeiteten Bereichs des Werkstücks definiert mit dem im Vorratsraum vorhandenen Fluid beaufschlagt wird.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Werkzeug und
2 einen Schnitt entlang der in 1 wiedergegebenen Linie II-II.
Der Längsschnitt gemäß 1 zeigt ein Werkzeug 1 zur spanabtragenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von metallischen Werkstücken, mit hier einer Messerplatte 3, die von einer hier nur angedeuteten Spannpratze 5 gehalten wird. Bei einer Relativdrehung zwischen Werkzeug 1 und einem zu bearbeitenden Werkstück trägt die Messerplatte 3 Späne von dem Werkstück ab.
Das Werkzeug 1 weist einen Vorratsraum 7 auf, in den auf seiner der Messerplatte 3 zugewandten Seite ein Auslaßkanal 9 mündet. Es ist hier eine Ventil- und Drosseleinrichtung 11 vorgesehen, nämlich eine mit einer Federkraft beaufschlagte Kugel 13, die in der hier dargestellten Funktionsstellung den Auslaßkanal 9 verschließt. Die Federkraft wird hier durch eine Schraubenfeder 15 bewirkt, die sich einerseits an der Kugel und andererseits an einer Stellschraube 17 abstützt, mittels derer die Federkraft einstellbar ist. Das durch den Auslaßkanal 9 geleitete, im folgenden kurz als Fluid bezeichnete Schmier- und/oder Kühlmittel, welches sich im Vorratsraum 7 befindet, wird auf geeignete Weise zur Messerplatte 3 weitergeleitet, möglicherweise auch noch mit einem Gas, beispielsweise Luft, gemischt.
In den Vorratsraum 7 ist ein Schieber 19 eingebracht, der diesen druckdicht abschließt. Er liegt also mit seiner Außenfläche dichtend an der Wandung des Vorratsraums 7 an. Hier sind beispielhaft zusätzlich zwei als O-Ring ausgebildete Dichtungen 21 vorgesehen.
Das Werkzeug 1 umfaßt einen Aktuator 23, der hier einen Elektromotor 25 aufweist. Dieser kann noch mit einem Getriebe 27 versehen sein. Der Aktuator 23 ist über eine Kupplung 29 mit dem Schieber 19 verbunden. Die Kupplung 29 ist über einen Antriebsstift 30 mit dem Elektromotor 25 beziehungsweise dessen Getriebe 27 verbunden. Der Aktuator 23 ist mit einer Schalteinheit 31 versehen, die in einer ersten Schaltstellung den Aktuator aktiviert und in einer zweiten Schaltstellung diesen deaktiviert. Die Schalteinheit 31 kann auf verschiedene Weise, auch durch außerhalb des Werkzeugs liegende Schaltmittel – beispielsweise über Funk- oder Infrarot-Signale – aktiviert werden. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Schalteinheit 31 als Fliehkraftschalter ausgebildet ist, der oberhalb einer bestimmten Grenzdrehzahl seine erste Schaltstellung einnimmt, in der der Elektromotor 25 eingeschaltet ist, und der unterhalb dieser Grenzdrehzahl seine zweite Schaltstellung einnimmt, in der der Elektromotor 25 deaktiviert ist.
Der Elektromotor 25 wird auf geeignete Weise mit Energie versorgt. Die Energieversorgung 33 ist hier in das Werkzeug 1 integriert. Bei der Schnittdarstellung gemäß 1 ist eine Energiezelle 35, die als Batterie oder wiederaufladbarer Akkumulator ausgelegt ist, erkennbar.
1 läßt erkennen, daß der Aktuator 23 und die Schalteinheit 31 in einer gemeinsamen ersten Ausnehmung 37 untergebracht sind, nämlich in einer konzentrisch zur Mittel- oder Drehachse 39 liegenden Bohrung. Die Energiezelle 35 ist in einer zweiten Ausnehmung 41 untergebracht, nämlich in einer parallel zur ersten Ausnehmung 37 verlaufenden Bohrung. Die Darstellung läßt noch erkennnen, daß die Energiezelle 35 durch ein elastisches Element 43 vibrationsarm innerhalb der zweiten Ausnehmung gesichert wird.
Die Kupplung 29 wirkt mit einem Gewindetrieb 45 zusammen, nämlich mit einer Gewindestange 47, die mit einem Außengewinde versehen ist und die innerhalb einer im Schieber 19 vorgesehenen Bohrung 49 verläuft. Diese ist mit einem Innengewinde versehen, das mit einem an der Gewindestange 47 vorgesehenen Außengewinde kämmt. Wird die Kupplung 29 über den Aktuator 23, das heißt über den Elektromotor 25 und gegebenenfalls über ein Getriebe 27, in Rotation versetzt, so wird der Schieber 19 durch den Gewindetrieb 45 je nach Drehrichtung des Motors und nach Auslegung des Gewindetriebs nach links oder rechts verlagert. Die Verlagerungsgeschwindigkeit hängt dabei von der Drehzahl des Elektromotors 25, der Auslegung des Getriebes 27 und/oder der Gewindeauslegung des Gewindetriebs 45 ab.
Das in 1 dargestellte Werkzeug 1 ist mehrteilig ausgebildet. Es weist einen Befestigungskegel 51 auf, der mit einer entsprechenden Aufnahme in einer Werkzeugmaschine zusammenwirken kann, und ein Gehäuseteil 53, das über einen Befestigungsflansch 55 und geeignete Befestigungsschrauben 57 mit dem Befestigungskegel verbunden ist. An dem Gehäuseteil 33 ist hier noch ein drittes Element, nämlich ein Werkzeugteil 59 angebracht, das die Messerplatte 3 umfaßt. Das Werkzeugteil 59 kann austauschbar sein, um das Werkzeug 1 an verschiedene Bearbeitungsarten anpassen zu können.
1 läßt erkennen, daß der Aktuator 23 innerhalb des Befestigungskegels 51 untergebracht ist, während der Vorratsraum 7 für Schmier- und/oder Kühlmittel im Gehäuseteil 53 liegt. Öffnet man das Werkzeug 1 im Bereich des Befestigungsflansches 55, so sind der Aktuator 23 und dessen Energiezelle 35 frei zugänglich. Dies gilt auch für den Schieber 19 im Gehäuseteil 53.
Die in den Befestigungskegel 51 eingebrachte erste Ausnehmung 37 und zweite Ausnehmung 41 sind durch eine Platte 61 verschlossen, die auf geeignete Weise befestigt ist. Es ist hier eine Schraube 63 angedeutet. Die Anzahl und Auslegung der Schrauben kann auf den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden.
2 zeigt einen Schnitt durch das Werkzeug 1 entlang der in 1 wiedergegebenen Linie II-II beziehungsweise eine Draufsicht auf das rechte Ende des Befestigungskegels 1 im Bereich des Befestigungsflansches 55. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß insoweit auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
2 zeigt, daß der Befestigungsflansch 55 hier 4 Befestigungsschrauben 57, 57a, 57b, 57b umfaßt und daß die Platte 61 kreisrund ausgebildet ist und die erste Ausnehmung 37 und die zweite Ausnehmung 41 abschließt. Bei der hier gewählten Darstellung ist ersichtlich, daß hier noch weitere Ausnehmungen 41a und 41b vorgesehen sind, in denen weitere Energiezellen 35a und 35b untergebracht sind. Die Anzahl der Energiezellen hängt von der Größe des Werkzeugs ab.
2 zeigt noch den Antriebsstift 30, der die Kupplung 29 mit dem Aktuator 23 beziehungsweise mit dem Elektromotor 25 beziehungsweise dem Getriebe 27 verbindet. Es ist hier noch angedeutet, daß die Kupplung 29 mit Hilfe von Schrauben 63 am Elektromotor 25 fixiert ist.
Aus der Beschreibung des Werkzeugs 1 wird deutlich, daß bei der spanabtragenden Bearbeitung eines Werkstücks mittels der Messerplatte 3 ein im Vorratsraum 7 vorhandenes Schmier- und/oder Kühlmittel über einen Auslaßkanal 9 gezielt abgegeben werden kann. Dazu wird über die Schalteinheit 31 der Aktuator 23 gezielt aktiviert. Hier wird ab einer bestimmten Grenzdrehzahl ein Fliehkraftschalter betä tigt, der den Elektromotor 25 mit Energie aus den Energiezellen 35 versorgt, die dessen Energieversorgung 33 darstellen. Dadurch wird die Kupplung 29 über den Antriebsstift 30 in Rotation versetzt, so daß der Schieber 19 aus seiner in 1 dargestellten linken Endposition, in der der Vorratsraum 7 vollständig gefüllt ist, nach rechts verlagert, so daß das im Vorratsraum 7 vorhandene Fluid unter einen Überdruck gerät und schließlich gegen die Verschlußkraft der Kugel 13 aus dem Auslaßkanal 19 austritt und somit zur Bearbeitungsstelle im Bereich der Messerplatte 3 gelangt. Durch entsprechende Auslegung des Motors 25, des Getriebes 27 und/oder des Gewindetriebs 45 kann die ausgetragene Fluidmenge sehr genau dosiert werden, so daß Verunreinigungen des Werkstücks oder aber eine Unterdosierung des Fluids vermieden werden. Es ist also möglich, das Werkzeug 1 mit einer Drehzahl n1 anzutreiben, die unterhalb der Grenzdrehzahl liegt, und dabei das Werkzeug 1 an die zu bearbeitende Stelle heranzuführen. Durch Beschleunigung des Werkzeugs 1 auf eine der Bearbeitung dienende Drehzahl n2, die oberhalb der Grenzdrehzahl liegt, wird die Fluidzufuhr aktiviert. Fällt die Drehzahl wieder unter die Grenzdrehzahl, wird die Fluidzufuhr wieder deaktiviert.
Nach allem wird deutlich, daß durch den Aktuator 23 auf den Schieber 19 eine Druckkraft ausgeübt wird, so daß sich im Vorratsraum 7 ein Überdruck aufbaut und Fluid ausgetragen werden kann. Daraus ist ersichtlich, daß der Aktuator 23 auch einen Pneumatik- und/oder Hydraulik-Antrieb umfassen kann und mit einer Druckluft- beziehungsweise Fluidquelle einer Werkzeugmaschine verbunden sein kann. Durch die Schalteinheit 31 kann der Pneumatik- und/oder Hydraulik-Antrieb aktiviert und deaktiviert werden, um auf den Schieber 19 eine Druckkraft auszuüben, damit dieser innerhalb des Vorratsraums 7 verlagert wird. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann natürlich auf den Gewindetrieb 45 verzichtet werden. Es ist dann möglich, unmittelbar auf dessen dem Vorratsraum 7 abgewandte Oberfläche eine Druckkraft auszuüben, um eine Verlagerung des Schiebers 19 zu bewirken.
Aus den Erläuterungen zu den 1 und 2 ist ersichtlich, daß das Werkzeug 1 hier insbesondere deshalb mehrteilig ausgebildet ist, um eine leichte Erreichbarkeit des Aktuators 23 und eine Austauschbarkeit der Energiezellen 35a und 35b zu gewährleisten und Servicearbeiten am Schieber 19 beziehungsweise den Dichtungen 21 durchführen zu können. Es ist denkbar, den Vorratsraum 7 dadurch zu befüllen, daß das Werkzeug 1 im Bereich des Befestigungsflansches 55 geöffnet und der Schieber aus dem Vorratsraum 7 herausgenommen wird, um ein Fluid dort einzubringen. Möglich ist es aber auch, durch das Gehäuseteil 53 eine Bohrung hindurchzuführen, die in den Vorratsraum 7 mündet und mit einem Ventil verschlossen ist.
Aus den Erläuterungen wird schließlich auch deutlich, daß es sehr wohl möglich ist, den Aktuator die Schalteinheit, und/oder den Vorratsraum auch unmittelbar in eine Werkzeugaufnahme beziehungsweise Werkzeugspindel zu integrieren, um die hier beschriebene exakte Dosierung des Schmier- und/oder Kühlmittels zu realisieren. Es ist also beispielsweise möglich, den Aktuator in die Spindel eines Werkzeugs einzubauen und den Vorratsraum im Werkzeug vorzusehen. Es bestehen hier dann allerdings die Schwierigkeiten, diese beiden Elemente miteinander zu koppeln. Besonders einfach ist der Aufbau dann, wenn, wie hier beschrieben, Vorratsraum, Aktuator und Schalteinheit im Werkzeug selbst vorgesehen sind.

Claims

Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung von Werkstücken, das mit einer Werkzeugaufnahme koppelbar ist, mit einem im Werkzeug und/oder in der Werkzeugaufnahme vorgesehenen, ein Schmier- und/oder Kühlmittel aufnehmenden Vorratsraum, in den ein Schieber verschieblich eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Schalteinheit (31) versehener Aktuator (23) vorgesehen ist, der mit dem Schieber (19) koppelbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (23) einen Elektromotor (25) umfaßt.
Werkzeug in Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektromotor (25) ein Getriebe (27) zugeordnet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplung (29) vorgesehen ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebetrieb (45) vorgesehen ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung des Elektromotors (25) in das Werkzeug (1) und/oder in die Werkzeugaufnahme integriert ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheit (31) einen Fliehkraftschalter umfaßt.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator einen Pneumatik- und/oder Hydraulik-Antrieb umfaßt, der den Schieber mit einer Druckkraft beaufschlagt.
Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinheit eine Ventileinrichtung umfaßt, die mindestens 2 Schaltstellungen einnehmen kann, daß in der ersten Schaltstellung der Schieber mit einer Druckkraft beaufschlagt wird und daß der Schieber in der zweiten Stellung nicht von einer Druckkraft des Pneumatik- und/oder Hydraulik-Antriebs beaufschlagt wird.