DE3024585A1

DE3024585A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE3024585A1
Application number: DE19803024585
Authority: DE
Inventors: Heinrich 8904 Friedberg Allmer; Wilhelm Lutz
Original assignee: Renk GmbH; Zahnraederfabrik Renk AG
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-06-28
Publication date: 1982-01-28
Also published as: CH651238A5; DE3024585C2

Description

Werkzeugmaschine
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer drehbaren Arbeitsspindel und einer Leitung zur Zufuhr von Kühl-Schmier-Mittel in einen inneren Kanal eines stirnseitig an der Arbeitsspindel drehfest befestigbaren Werkzeugs.
Die Erfindung betrifft insbesondere sog. Arbeitszentren.
Dies sind Werkzeugmaschinen mit Arbeitsspindeln, an deren einem Ende wahlweise eine Vielzahl von verschiedenen Werkzeugen befestigt und automatisch ausgewechselt werden kann, beispielsweise verschiedene Drehstähle, Bohrer oder Fräswerkzeuge. Das betreffende Werkzeug wird in das kegelförmig erweiterte Ende einer Axialbohrung der Arbeitsspindel eingesteckt und wird dadurch zentriert. Das Werkzeug ist am Außenumfang mit einer Nut versehen, in welche ein Mitnehmerelement der Arbeitsspindel eingreift. Die Nut und das Mitnehmerelement bilden eine drehfeste Verbindung zwischen Werkzeug und Arbeitsspindel. In eine am Werkzeug gebildete Umfangsnut, die im Abstand von nur ungefähr 1 cm vom stirnseitigen Ende der Arbeitsspindel entfernt ist, kann der Greifer einer Wechselvorrichtung eingreifen, das Werkzeug von der Spindel entfernen und durch ein anderes Werkzeug ersetzen.
Die Axialbohrung in der Arbeitsspindel wird häufig dazu benutzt, Kühlmittelkanälen des Werkzeugs Kühlmittel zuzuführen. Das Kühlmittel hat normalerweise auch Schmiereigenschaften und kann gleichzeitig zur Schmierung verwendet werden. Man kann deshalb auch Kühl-Schmier-Mittel sagen. Die Kanäle im Werkzeug münden an den Werkzeugschneiden und geben dort das Kühl-Schmier-Mittel ab.
Dies hat einige Nachteile: Beim Auswechseln des Werkzeuges werden die als Passung dienenden Kegelflächen der Werkzeuge und der Spindelbohrung verschmutzt, so daß die Werkzeuge nicht 100%mg genau axial fluchtend in der kegelartigen Erweiterung der Spindelbohrung sitzen. Bei modernen Arbeitszentren oder Werkzeugmaschinen werden Lagegenauigkeiten der Arbeitsspindel bis zu 2000stel mm garantiert.
Dies aber nur, wenn die Arbeitsspindel von äußeren Temperatureinflüssen freigehalten wird. Deshalb darf, wenn man diese Genauigkeit haben möchte, durch die Axialbohrung der Arbeitsspindel kein Kühlmittel zum Werkzeug geleitet werden, da die Temperaturunterschiede zwischen Kühlmittel und Arbeitsspindel bereits zu nachteiligen thermischen Verformungen führen können.
Wenn aber das Kühlmittel nicht von innen her, sondern in der ebenfalls bekannten Weise von außerhalb der Arbeitsspindel und von außerhalb des Werkzeuges auf die wärmegefährdeten Werkzeugschneiden gespritzt wird, dann wird bei den schnellaufenden Werkzeugmaschinen nicht nur der ganze Umgebungsraum mit Kühlmittel verspritzt, welches vom Werkzeug abgeschleudert wird, sondern durch das zu schnell weggeschleuderte Kühlmittel werden die Werkzeugschneiden nicht mehr ausreichend gekühlt.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Kühl-Schmier-Mittel den gefährdeten Teilen der Werkzeuge so zuzuführen, daß eine ausreichende Kühlung bei vernünftigem technischem Aufwand gewährleistet ist, ohne daß das Kühl-Schmier-Mittel die Arbeitsspindel thermisch beeinträchtigt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Leitung außerhalb der Arbeitsspindel verläuft und nach dem Spielende in den inneren Kanal des Werkzeugs mündet.
Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Gemäß der Erfindung wird also das Kühl-Schmier-Mittel nicht von außen auf die thermisch gefährdeten Teile des betreffenden Werkzeugs gespritzt, sondern das Mittel wird durch den inneren Kanal des betreffenden Werkzeuges hindurchgeführt, jedoch ohne. dazu die Axialbohrung der Arbeitsspindel zu verwenden. Dadurch bleibt die Arbeitsspindel bzw. deren Axialbohrung und deren kegelförmige Paßfläche am Bohrungsende für das Werkzeug stets sauber und frei von äußeren Temperatureinflüssen. Die Schmierung bzw. Kühlung der thermisch gefährdeten Teile des Werkzeuges bleibt jedoch in gleich guter Weise aufrechterhalten wie bie den bekannten Ausführungen, bei denen das Kühl-Schmier-Mittel durch die Axialbohrung der Arbeitsspindel hindurch zugeführt wird.
Die Arbeitsspindel bleibt jedoch gemäß der Erfindung frei von diesem Kühl-Schmier-Mittel und die vom Maschinenhersteller garantierte Arbeitsgenauigkeit von beispielsweise 2000stel mm kann voll genutzt werden.
Bei Werkzeugmaschinen mit automatischem Wechsler für die Werkzeuge besteht jedoch die technische Schwierigkeit darin, daß der Wechsler unmittelbar nach dem Ende der Arbeitsspindel im Abstand von nur etwa 1 cm am Werkzeug angreift, um es auszuwechseln. In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird das Kühl-Schmier-Mittel zwischen der Stelle, an welcher der Wechsler am Werkzeug angreift, und dem Ende der Arbeitsspindel durch das Mitnehmerelement der Arbeitsspindel hindurchgeführt, welches in eine Ausnehmung bzw. Nut des betreffenden Werkzeuges eingreift und dadurch die drehfeste Verbindung zwischen Werkzeug und Arbeitsspindel bildet. Dadurch ist es möglich geworden, die entstehenden Dichtungsprobleme der Leitung, insbesondere am Übergang zwischen stationärem Maschinenteil und rotierendem Maschinenteil bzw. rotierendem Werkzeug zu lösen. Dabei wird gemäß der Erfindung das Kühl-Schmier-Mittel gleichzeitig zur Schmierung der relativ zueinander beweglichen Flächen zwischen stationärem Teil und rotierendem Teil verwendet. Gemäß der Erfindung kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, welche bei weggenommenem Werkzeug ein Auslaufen an Kühl-Schmier-Mittel verhindert, jedoch die Schmierung an den Trennflächen zwischen stationären und rotierenden Teilen aufrecht erhält.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben.
In diesen zeigen Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt eines Teiles einer Werkzeugmaschine und eines Werkzeugs nach der Erfindung, Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 mit einem am Werkzeug angreifenden Werkzeugwechsler, Fig. 3 einen Schnitt längs der Ebene III in Fig, 2 in Richtung der Pfeile gesehen und Fig. 4 eine schematische Axialdarstellung des Werkzeugs mit schematisch angedeuteter Werkzeugmaschine.
Die Werkzeugmaschine hat eine Arbeitsspindel 1 mit einer Axialbohrung 2, die an ihrem einen Ende eine trichterförmig erweiterte Paßfläche 3 aufweist. Die Arbeitsspindel 1 ist über ein Lager 4 in einer Spindelhülse 5 drehbar gelagert. In die hohlkegelförmige Paßfläche 3 der Spindel 1 ist ein Werkzeug 6 mit einer Paßfläche 7 eingesetzt. Durch das Werkzeug 6 führt axial ein Kanal 8 hindurch, der an thermisch gefährdeten Werkzeugstellen, beispielsweise Drehstählen 3 ausmündet.
In den inneren Kanal 8 mündet eine Leitung 11, die einen stationären Teil 12 und einen zusammen mit der Arbeitsspindel 1 und dem Werkzeug 6 rotierenden Rotationsteil 13 aufweist. Der rotierende Teil 13 besteht aus einem im wesentlichen radial zum Werkzeug 6 verlaufenden ersten Abschnitt 14 und einem von diesem Abschnitt 14 im wesentlichen parallel zur Werkzeugachse verlaufenden zweiten Abschnitt 15. Der zweite Leitungsabschnitt 15 mündet über einen Querkanal 16 des Werkzeuges 6 in dessen inneren Kanal 8.
Der erste Leitungsabschnitt 14 führt durch ein Mitnehmerelement 17, welches beispielsweise mit Schrauben 18 stirnseitig an der Arbeitsspindel 1 befestigt ist und in eine Längsnut 19 des Werkzeugs 6 eingreift und dadurch dieses Werkzeug drehfest mit der Arbeitsspindel 1 verbindet.
Im zweiten Leitungsabschnitt 15, der größtenteils ebenfalls im Mitnehmerelement 17 gebildet ist, befindet sich ein Ventil 21, Der Ventilkörper 22 wird von einer Feder 23 in Schließrichtung belastet und weist einen Stößel 24 auf, durch welchen der Ventilkörper 22 vom Werkzeug 6 geöffnet wird, wenn das Werkzeug in die Paßfläche 3 der Spindelbohrung 2 eingesetzt wird. Beim Wegnehmen des Werkzeugs 6, beispielsweise wenn es gegen ein anderes Werkzeug ausgetauscht wird, wird der Stößel 24 freigegeben und die Feder 23 bewegt den Ventilkörper 22 gegen einen Ventilsitz 25 in Schließstellung. Dadurch kann beim Werkzeugwechsel kein Kühl-Schmier-Mittel aus der Leitung 11 auslaufen.
Der im wesentlichen achsparallele rotierende Leitungsabschnitt 15 erstreckt sich durch einen Ringbund 27 des Werkzeugs 6, der mit einer Umfangsnut 28 versehen ist. Die Umfangsnut 28 befindet sich nur etwa 1 cm bis 2 cm vom stirnseitigen Ende 29 der Spindel 1. Das Mitnehmerelement 17 ist im wesentlichen in diesem kleinen Zwischenraum zwischen Spindelende 29 und Ringbund 27 angeordnet.
Ein Einsatz 30 dient zum Anschluß des zweiten rotierenden Leitungsabschnittes 15 an die Querverbindung 16 des Werkzeugs 6. Fig. 2 zeigt einen in die Umfangsnut 28 des ringförmigen Werkzeugbundes 27 eingreifenden Wechsler 32, welcher das Werkzeug 6 herausnehmen und durch ein anderes Werkzeug ersetzen kann.
Zwischen den Trennflächen der Elemente 34 des stationären Leitungsteils 12 und den Elementen 35 des rotierenden Leitungsteils 13 befinden sich Dichtungen 36 und Lager 38. Die Trennflächen zwischen den stationären Teilen und den rotierenden Teilen erhalten Kühl-Schmier-Mittel von der Leitung 11, so daß dieses Mittel hier gleichzeitig eine echte Schmierfunktion erfüllt.
Damit die in den Zeichnungen nicht dargestellte Pumpe für das Kühl-Schmier-Mittel bei geschlossenem Ventil 21-nicht gegen einen zu hohen Druck in der Leitung all arbeiten muß, ist diametral zur Zuleitung 11 und in identischer konstruktiver Ausbildung eine Ableitung 39 für das Kühl-Schmier-Mittel vorgesehen, Uber welche es bei geschlossenem Ventil 21 ungehindert zur Pumpe zurückfließen kann. Dazu kann ein zweites, vom Werkzeug 6 betätigtes Ventil in der Ableitung 39 vorgesehen sein, welches geschlossen ist, wenn das erste Ventil 21 geöffnet ist, und umgekehrt.

Claims

Patentansprüche 0Werkzeugmaschine mit einer drehbaren Arbeitsspindel (1) und einer Leitung (11) zur Zufuhr von Kühl-Schmier-Mittel in einen inneren Kanal (8) eines stirnseitig (29) an der Arbeitsspindel drehfest befestigbaren Werkzeugs (6) dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung tell) außerhalb der Arbeitsspindel (1) verläuft und nach dem Spindelende (29) in den inneren Kanal (8) des Werkzeugs (6) mündet.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (11) durch ein Mitnehmerelement (17) verläuft, mit welchem das Werkzeug (6) drehfest, jedoch lösbar mit der Arbeitsspindel (1) verbunden werden kann.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (11) nach dem Spindelende (29) einen von außen nach innen näher zur Spindelmittelachse hin, vorzugsweise im wesentlichen radial, verlaufenden ersten Leitungsabschnitt (14) sowie einen diesen ersten Abschnitt mit einer axial weiter vom Spindelende (29) entfernt liegenden Anschlußstelle (16,30) für den Werkzeugkanal (8) verbindenden, vorzugsweise im wesentlichen axial verlaufenden, zweiten Leitungsabschnitt (15) aufweist.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leitungsabschnitt (14) zwischen Spindelende (29) und einer am Werkzeug (6) vorgesehenen Halteeinrichtung (27,28) für eine Werkzeug-Wechselvorrichtung (32) verläuft.
5. Werkzeugmaschine. nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e.i c h n e t daß sich der erste Leitungsabschnitt (14) in dem Mitnehmerelement (17) der Arbeitsspindel (1) für das Werkzeug (6) befindet.
6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (11) mit einem Ventil (21) zum Verschließen ihres mit dem Werkzeug (6) verbindbaren Leitungsendes versehen ist.
7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (21) vom Werkzeug (6) betätigbar ist, wobei das Ventil beim Befestigen des Werkzeugs an der Arbeitsspindel (1) automatisch geöffnet und beim Wegnehmen automatisch geschlossen wird.
8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (11) einen stationären Teil (12) und einen mit der Arbeitsspindel (1) jeweils rotierenden Teil (13) aufweist.
9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennflächen zwischen den stationären (12,34) und rotierenden (13,35) Leitungsteilen mit der Leitung (11) in Strömungsmittelverbindung stehen und von deren Kühl-Schmier-Mittel geschmiert werden.