DE2460160A1 - Kuehlmittelzufuehrungseinrichtung an werkzeugmaschinen, insbesondere mit laengsverstellbarer arbeitsspindel - Google Patents

Description

• "Kühlmittelzuführungseiprichtung an Werkzeugmaschinen, insbesondere mit langsverstellba.rer Arbeitsspindel" Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlmittelzuführungseinrichtung an Werkzeugmaschinen, insbesondere mit längsverstellbarer Arbeitsspindel, mit einer oder mehreren am freien Ende eines Zuleitungsrohres angeordneten Düsen..
• Es sind Kühlmittelzuführungseinrichtungen bekannt, die im wesentlichen aus biegsamen Schläuchen und/oder justierbaren Rohrstücken und Düsen bestehen. Die beweglichen Teile dieser Kühlmittelzuführungseinrichtung werden hierbei überwiegend oder ausschließlich manuell betätigt. Die Bedienungsperson führt die Kühlmitteldüse dem Werkzeug in einer Welse nach, daß der Kühlmittelstrahl stets auf die Bearbeitungsstelle trifft.
• Illit zunehmender Automatisierung der Werkzeugma.schinen durch numerische Steuerungen und automatische Werkzeug- und Werkstückwechseleinrichtungen ergab sich die Aufgabe, auch die Kühlmittelzufuhr zu automatisieren. Hierbei genügte nicht alleine das Sin- und Ausschalten der Kühlmittelpumoe durch H Esbefehle der numerischen. Steuerung und das Dosieren. der Kühlmittelmenge durch entsprechende Ventile. Es wurden daher Kühlmitteleinrichtungen für Werkzeugmaschinen vorgeschlagen, bei denen mehrere Kühlmittelschläuche und/oder Düsen. stationär um die Arbeitsspindel herum angeordnet waren, so daß wahlweise eine der Zuführungen des Kühlmittels über Hilfe befehle der Steuerung eingeschaltet werden konnten. Derartige Einrichtungen waren jedoch nur dann anwendbar, wenn die Lage der bearbeitungsstelle an dem Werkstück nicht oder nicht nennenswert geen.dert wurde und die Werkzeuge nicht sehr lang waren.
• Gleiches gilt für zuführungseinrichtungen, bei denen die Kühlmitteldüse durch einen Schrittmotor in verschiedene Winkels tellungen gebracht wird, um verschiedene Entfernungen zwischen Düse und Bearbeitungsstelle zu überbrücken, Sobald die Arbeitsspindel bzw. das Werkzeug ausfahrbar ist, werden diese Entfernungen zu groß. Hier setzt die Erfindung ein und bezweckt die Schaffung einer Kühlmittelzufürungseinrichtung der eingangs genannten Gattung, bei welcher die Zuführung des Kühlmittels auch dann gewährleistet ist, wenn die Arbeitsspindel längsverschiebbar ist und wenn. ferner lange Werkzeuge zum Einsatz kommen. Auch soll die Möglichkeit gegeben sein, unterschiedliche Kühlmittelströme bestimmten Bearbeitungsstellen zuzuführen und das Kühlmittel unter wählbaren Winkelstellungen auf die Bearbeitungsstellen treffen zu lassen. Diese Vorgänge sollen automatisiert werden, so daß es gelingt, die Kühlung bei verschiebbaren Arbeitsspindeln, langen Werkzeugen und wechselndem Auftreffwinkel des Kühlmittels oder wählbaren unterschiedlichen Kühlmitteln an der Bearbeitungsstelle programmieren zu können. sTesentlich hierbei soll sein, daß die Binrichtung bei geringen (+este¾unskosten eine ausreichende Genauigkeit und Sicherheit bietet.
• Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die erfindung eine Einrichtung der genannten Gattung vor, bei der das Zuleitungsrohr in Längsrichtung motorisch verstellbar ist, an seiner Oberfläche mit unterschiedlich angeordneten oder ausgebildeten rnIastmarkierun gen für definierte Längsstellungen des Rohres versehen und von auf die unterschiedlichen Tastmarkierungen ansprechenden Tastelementenumgeben ist.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet die Möglichkeit, einerseits definierte Positionen des Kopfes des Zuleitungsrohres mit der oder den dort angeordneten Düsen anfahren zu können, während durch das Rohr selbst durch eine oder mehrere n'uführungsleitungen Kühlmittel, auch unterschiedliche Kühlmittelströme, zu der Düse oder mehreren Düsen am Kopf des Zuleitungsrohres gebracht werden können. Hierbei kann im Verfolg der Aufgabe, eine billige und dennoch dieser Anforderung gerecht werdende Einrichtung zu schaffen, ein Antrieb einfachster Art (Ein-Aus-Schaltung) Anwendung finden.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Abschnitt des Zuleitungsrohres als Zahnstange ausgebildet und das Rohr durch ein Ritzel achsial verstellbar. ivlit Hilfe des Antriebsmotors kann daher mittels des Ritzels das Rohr in eine bestimmte Längsposition gefahren werden und damit der durch die Verschiebung der Arbeitsspindel bedingten Lageveränderung der Bearbeitungsstelle folgen.
• Vorzugsweise sind die Ivlarkierungen des Zuleitungsrohres wendelartig an der Außenseite des Zuleitungsrohres angeordnete Vertiefungen.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Tastelemente fächerartig in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Verschieberichtung des Zuleitungsrohres angeordnet.
• Ferner kann das Zuleitungsrohr in seinem Inneren mehrere verschiedene Kühlmittelströme führende Leitungsrohre aufnehmen, die zwischen zwei Verteilerköpfen am Anfang und Ende des Zuleitungsrohres flüssigkeitsdicht gehalten sind. Hierbei kann der Verteilerkopf am vorderen Ende des Zuleitungsrohres mehrere Kühlmitteldüsen tragen, von denen jede für sich mit einer einen Kühlstrom führenden Leitung verbindbar ist.
• Des weiteren kann das Zuleitungsrohr einen, mehrere austauschbare Kühlmitteldüsen tragenden schwenkbaren Revolverkopf aufweisen, der in einer wählbaren Stellung arretierbar ist, in der eine der Düsen über eine Zwischenleitung mit der einzigen Zuführungsleitung des Rohres verbunden ist. Auch kann die Eühlmittelmenge für jede Düse durch je eine feineinstellbare Yentilschraube in der Zwischenleitung regelbar sein.
• Auf der Zeichnung sind Ausfülrungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht des Spindelkastens einer llorizontal-Mohr- und Fräsmaschine mit der teilweise im Schnitt dargestellten Kühlmittelzuführungseinrichtiing mit einer Düse, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab gegenüber der Darstellung in mig. 1 die Äiftriebsmittel für das Zuleitungsrohr sowie die Abtastelemente, Fig. 3 einen Scnnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 durch den Rohrantrieb und die Abtastelemente, Fig. 4 einen Schnellwechselkopf mit mehreren Düseneinsätzen nach einer weiteren Ausführungsform der Kühlmittelzuführungseinrichtung nach der Erfindung, Fig. 5 eine der in Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsform ähnliche Ausführungsmöglichkeit mit mehreren Kühlmitteldurchlässen, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie V-Vï der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VIl-VIl der ig. 5 und Fig. 8 die Ansicht eines ehrfachkopfes mit verschiedenen Kühlmitteldüsen.
• Die Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine nach Fig. 1 weist den Spindelkasten 1 auf, der an einem Ständer 2 senkrecht verfahrbar ist und die längsverschiebbare Arbeitsspindel 3 trägt.
• Oberhalb der Arbeitsspindel und deren Lagerung ist die vordere und die hintere Spindelkastenwand 1a, 1b durchbohrt und ein Rohr 4 ragt öldicht durch den Spindelkasten 1, dessen Rohrachse parallel zur Achse der Arbeitsspindel 3 verläuft. Ein solches durchgehendes Rohr kann neben der Vorgelegewelle Platz finden.
• In dem Rohr 4 gleitet in Längsrichtung das Zuleitungsrohr 5, dessen Außendurchmesser unter Berücksichtigung des notwendigen Verschiebespiels dem Innendurchmesser des Rohres 4 entspricht und das den Transport des Kühlmittels parallel zur Bearbeitungsstelle übernimmt. Das unter Druck stehende Kühlmittel gelangt von einer stationären Verteilerstelle 6 über einen Schlauch 7 und eine Winkelverschraubung 8 in das Zuleitungsrohr 5 und von dort über einen austauschbaren Düseneinsatz 9 an die Bearbeitungsstelle, deren Lage durch die jeweilige Stellung des Werkzeuges am vorderen Ende der Arbeitsspindel bestimmt wird.
• Das Zuleitungsrohr 5 ist in seiner Länge so dimensioniert, daß bei voll ausgefahrener Arbeitsspindel 3 die Bearbeitungsstelle mittels des Düseneinsatzes 9 mit Kühlmitteln versorgt wird.
• Andererseits kann das Zuleitungsrohr 5 so weit (in Fig. 1 nach rechts) zurückgefahren werden, daß nur noch der Düseneinsatz 9 aus dem Spindelkasten 1 ragt, wenn z. B. kein Kühlmittel benötigt wird. Für seine Längsbewegung ist das Zuleitungsrohr 5 an der Unterseite mindestens über einen Teil seiner Länge als Zahnstange 1o ausgebildet. In ihre Verzahnung greift ein Ritzel 11 (Fig. 1 und 2) ein, dessen Wellenschaft 12 mit dem Antriebszapfen 13 eines kleinen Getriebemotors 14 einfachster Bauart verbunden ist (Fig. 3), der seitlich eines, das Ritzel 11 aufnehmenden und mit der Hinterwand 1b des Spindelkastens 1 verbundenen Gehäuses 15 angeordnet ist. Das Gehäuse 15 ist auf die Achse 4a des Rohres 4 ausgerichtet und trägt zur weiteren Abstützung des Zuleitungsrohres 5 eine Gleitbuchse 16.
• Damit das Zuleitungsrohr 5 mit dem Düseneinsatz 9 in bestimmte Achsialstellungen verfahren werden kann, ist eine elektrische Tasteinrichtung 17 vorgesehen. Diese besteht aus mehreren, in einer zur Achse 4a rechtwinkligen Ebene fächerartig angeordneten elektrischen Endtaster 18a, 18b ....., deren radial einwärts gerichtete Betätigungsstifte 19a, 19b ..... gegenstrahieiiförmig angeordnete Zwisohenstifte 20a, 20b ..... anliegen, die mit ihrem inneren Ende mit Yertiefungen 21a, 21b ..... des n'uleitungsrohres 5 zusammenwirken. Die Vertiefungen des Zuleitungsrohres 5 kennzeichnen die Stellen, an denen das Zuleitungsrohr 5 selbsttätig zum Stillstand kommen soll, sobald der entsprechende Endtaster 18a, 18b ..... von der numerischen Steuerung der Einrichtung aktiviert wird. Die Vertiefungen 21a, 21b ..... sind am Umfang des Zuleitungsrohres 5 in unterschiedlichen Stellungen angeordnet, d. h. achsial und radial entlang einer Wendellinie so verteilt, daß für jede definierte Längs-Zule itungsstellung des 5 ohres 5 nur einer der fächerartig angeordneten Endtaster 18a, lSb ..... angesprochen wird. Hierbei dienen die Zahnstange 1o und das Ritzel 11 als Verdrehsicherung für das Zuleitungsrohr 5.
• Die Endtaster 18a, 18b ..... sind jeder für sich justierbar und mit Winkelstücken 22a, 22b ..... auf einer gemeinsamen Platte 23 befestigt. Diese Platte ist auf der Gleitbuchse 16 zentriert und durch den Trägerteil 24, der die Bohrungen 24a, 24b für die Zwischenstifte 20a, 20b ..... aufweist, fest mit dem Gehäuse 15 verschraubt.
• Bei Werkzeugmaschinen, bei denen der Werkzeugwechsel noch manuell erfolgt, kann anstelle einzelner auswechselbarer Düseneinsätze 9 nach Fig. 1 ein Schnellwechselkopf 25 mit mehreren Düseneinsätzen 26a, 26b ..... (Fig. 4) Anwendung finden. Dieser Kopf ist mittels einer zwei Mütternköpfe tragenden Schraubverbindung 27, die in dasselbe Gewinde des Zuleitungsrohres 5 einschraubbar ist wie die verschiedenen Düseneinsätze nach Fig. 1, mit dem Zuleitungsrohr 5 verbunden. Ein Distanzring 28 ist zwischen der Schraubverbindung 27 und dem Grundkörper 29 des Schnellwechselkopfes 25 vorgesehen, an dem ein manuell drehbarer Revolverkopf 30 mit den auswechselbaren Düseneinsätzen 26a, 26b ..... drehbar gelagert ist. Zentriert wird der Revolverkopf 30 gegenüber dem Grundkörper 29 durch einen in der ijittelacflse des Revolverkopfes 30 angeordneten Bolzen 31, der in eine Bohrung 32 des Revolverkopfes 30 und des Wrundkörpers 29 eingelassen ist. Ein Gewindestift 33 hält den Bolzen 31 in dem bohrungsabschnitt im Grundkörper 29 fest. Achsial wird der Revolverkopf 30 von einem Bund 34 des Bolzens 31 gehalten. Eine Druckscheibe 35 nimmt achsiale Kräfte auf. Zum Arretieren des Revolverkopfes 30 in bestimmten Stellungen gegenüber dem Grundkörper 29 dient eine Kugel 36, die in entsprechende kegelige, kreisförmig um den Bolzen 31 im Grundkörper 29 angeordnete Vertiefungen 37' einrastet und unter Wirkung einer Druckfeder 3d in einer bohrung 39 des Revolverkopfes 30 steht.
• Jeder der Düseneinsätze ist über eine Stichbohrung 40 mit der einzigen Zuleitung 41 des Kühlmittels wahlweise verbindbar. Ein Dichtring 42 sorgt dafür, daß kein Kühlmittel zwischen dem Grundkörper 29 und dem Revolverkopf 30 austreten kann. Der Kühlmittelstrom läßt sich für jede Düse mittels einer Ventilschraube 43 fein einstellen, die gegen versehentliches Verstellen durch eine I>lutter 44 gesichert ist.
• Sobald bei einer numerisch gesteuerten Bohr- und Fräsmaschine auch der Werkzeugwechsel automatisiert ist, ist es vorteilhaft, den manuell betätigten Schnellwechselkopf 25 nach Fig. 4 gegen einen. mit dem Zuleitungsrohr 5 undrehbar verbundenen Kopf 44 mit mehreren Düseneinsätzen 45a, 45b ..... auszutauschen (Fig.
• 5 bis 8). Dieser Kopf 44 ist ebenfalls mit dem Zuleitungsrohr 5 in dessen Längsrichtung verstellbar, jedoch müssen durch dieses Rohr mehrere separate und getrennt steuerbare Zuleitungen lür verschiedene Kühl mittelströme geführt werden (Fig. 5).
• In dargestelltem Beispiel werden die getrennt steuerbaren Kühlmittelströme, ähnlich wie in Fig. 1, durch mehrere chlauchleitungen 46a, 46b ..... (Fig. 6) vom Ständer 2 her zugeführt und über die Verschraubungen 47a, 47b ..... in einen Verteilerbock 48 geleitet. Dieser ist über eine Ringmutter 49 mit dem hinteren Ende des Zuleitungsrohres 5 verschraubt. Die Auslaßbohrungen des Verteilerblockes 48 sind so angeordnet, daß sie mehrere Leitungsrohre 50a, 50b ..... aufnehmen, die durch das Innere des Zuleitungsrohres 5 geführt sind und in entsprechend ausgeführte Bohrungen des Kopfes 44 münden. Dichtringe 51a, 51b und 52a, 52 b ..... verhindern ein Austreten des Kühlmittels.
• Der Verteilerkopf 44 ist über eine Ringmutter 53 mit dem vorderen Ende des Zuleitungsrohres 5 fest verschraubt. Die Verteilung der Kühlmittelströme auf die Düsen 45a, 45b ist in Fig. 7 dargestellt.

Claims (13)

Patentansprüche

1) KühlmittelzufuIungseinrichtung an Werkzeugmaschinen, insbesondere mit längsverstellbarer Arbeitsspindel, mit einer oder mehreren am freien Ende eines Zuleitungsrohres angeordneten Düsen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (5) in Längsrichtung motorisch verstellbar ist, an seiner Oberfläche mit unterschiedlich angeordneten oder ausgebildeten Tastmarkierungen (21a, 21b ....-.) für definierte Längsstellungen des Rohres versehen und von auf die unterschiedlichen Tastmarkierungen ansprechenden Tastelementen (18a, 18b , 19a, 19b ....., 20a, 20b ) umgeben ist.

2) Kühlmittelzuführungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abschnitt des Zuleitungsrohres (5) als Zahnstange (ii) ausgebildet ist und das Rohr durch ein Ritzel (11) axial verstellbar ist.

3) Kühlmittelzuführeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen des Zuleitungsrohres (5) wendelartig angeordnete Vertiefungen (21a, 21b .....) an der Rohraußenseite sind.

4) Küilmittelzuführeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rPastelemente (18a, 18b , 19a, 19b ....., 20a, 20b .....) fächerförmig in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur VerschiebungsrichtunP des Zuleitungsrohres (5) angeordnet sind.

5) Kühlmittelzufüreinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (5) in seinem Inneren mehrere, verschiedene Kühlmittelströme führende Leitungsrohre (50a, 50b) aufnimmt, die zwischen zwei Verteilerköpfen (44, 48) am Anfang und Ende des Zuleitungsrohres (5) flüssigkeitsdicht gehalten sind.

6) Kiiimittelzuführeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkopf (44) am vorderen Ende des Zuleitungsrohres (5) mehrere, austauschbare Kühlmitteldüsen (45a, 45b ) trägt, von denen jede für sich mit einer ein Kühlmittel führenden Leitung (50a, 50b) verbindbar ist.

7) Kühlmittelzuführeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (5) einen mehrere austauschbare Kühlmitteldüsen (26a, 26b .....) tragenden schwenkbaren Revolverkopf aufweist, der in einer wählbaren Stellung arretierbar ist, in der eine der Düsen über eine Zwischenleitung (40, 41) mit der einzigen Leitung des Zuführungsrohres verbunden ist.

8 ) Kühlmittelzuführungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelmenge für jede Düse (26a, 26b) durch je eine feineinstellbare Ventilschrallbe (43) in der Zwischenleitung 40, 41) regelbar ist.

9) Kühlmittelzuführungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (14) des Zuleitungsrohres (5) ein nicht steuerbarer, aus- und einschaltbarer Lot ohr ist.

1o) Kühlmittelzuführungseinrichtung nacfl Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung und Anordnung der Zahnstange (io) und des Ritzels (11), daß durch sie das Zuleitungsrohr (5) undrehbar, jedoch längsverschieblich gehalten ist.

11) Kühlmittelzufürungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 10 an einer Werkzeugmaschine mit längsverstellbarer Arbeitsspindel in oder an einem Spindelkasten od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (5) in einem den Spindelkasten (1 j durchsetzenden oder an diesem angeordneten Führungsrohr (4) geführt ist.

12) Kühlmittelzuführungseinrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (5) beidendig aus dem Spindelkasten ( 1 ) herausragt und mindestens mit dem Düsen tragenden vorderen Ende bis an den Spindelkasten (1) verstellbar ist.

13) Kühlmittelzuführungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der rückwärtige Abschnitt des Zuleitungsrohres (5) mit der Zahnstange (11) versehen ist und der Antriebsmotor (14) und die Tasteinrichtung (17) an der hinteren Spindelkastenwand (16) angebracht sind.

L e e r s e i t e