DE3024585C2

DE3024585C2 - Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine zum Zuführen von Kühlschmiermittel

Info

Publication number: DE3024585C2
Application number: DE3024585A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 8904 Friedberg Allmer; Wilhelm Lutz
Original assignee: Zahnraederfabrik Renk AG
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-06-28
Publication date: 1984-05-10
Also published as: DE3024585A1; CH651238A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer solchen Vorrichtung nach der DE-OS 00 461 verläuft ein rotierender Zuleitungsabschniu einer Kühlmittelzuleitung radial von außen nach innen durch eine Arbeitsspindel zu deren Axialbohrung. In einem werkzeugfesten Zuleitungsabschnitt befindet sich ein Ventil. Dabei kann die Temperatur des Kühlschmiermittels zu Maßänderungen der Arbeitsspindel führen und in das trichterförmige Ende der Spindelbohrung eindringendes ö¹ und von ihm mitgeführte Verunreinigungen können den genauen Sitz zwischen Werkzeug und trichterförmiger Paßfläche der Arbeitsspindel beeinträchtigen. Ferner sind aus den GB-PS 13 66 638, US-PS 30 24 030 und FR-PS 5 43 024 Vorrichtungen bekannt, bei welchen auf rotierende Werkzeuge Ringkammern aufgesetzt sind, über welche axial verlaufende Bohrungen der Werkzeuge Kühlschmiermittel zugeführt werden kann.

Demgemäß betrifft die Erfindung sogenannte Arbeitszentren. Dies sind Werkzeugmaschinen mit Arbcitsspindeln, an deren einem Ende wnhlwci.se 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 einecsieckt und dadurch zentriert. Das Werkzeug ist am Außenumfang mit einer Nut versehen, in welche ein MitnehmerelemeiH -der Arbeitsspindel eingreift Die Nut und das Mitiiehmerelement 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 Verwendung der Axialbohrung in der Arbeitsspindel hat einige Nachteile:

Beim Auswechseln des Werkzeuges werden die als Passung dienenden Kegelflächen der Werkzeuge und der Spindelbohrung verschmutzt so daß die Werkzeuge nich: 100% genau axial fluchtend in der kegelartigen Erweiterung der Spindelbohrung sitzen. Bei modernen Arbeitszentren oder Werkzeugmaschinen werden Lagegenauigkeiten der Arbeitsspindel bis zu V2000 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 de/ 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. Eine große technische Schwierigkeit zur Zuführung von Kühl- bzw. Schmiermitteln von außen her, ohne es aufzuspritzen, besteht darin, daß der Wechsler unmittelbar neben dem Ende der Arbeitsspindel im \hstand von nur etwa 1 cm am Werkzeug angreift, um es auszuwechseln. so daß für Leitungsführungen nahezu kein Platz verbleibt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden. das Kühlschmiermittel so zuzuführen, ohne daß die Paßflächen am Bohrungsende der Arbeitsspindel verschmutzt werden, daß eine a<;sreichende Kühlung bei vernünftigem technischem Aufwand gewährleistet ist. und ohne daß das Kühlschmiermittel die Arbeitsspinde! thermisch beeinträchtigt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Gemäß der Erfindung wird also das Kühlschmiermittel 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 bo Axialbohrung der Arbeitsspindel zu verwenden. Dadurch bleibt die Arbeitsspindel bzw. deren Axialbohrung und deren kugelförmige Piißfliiche iiin Uohiungsende für das Werkzeug stets sauber und frei von äußeren Temperatureinflüssen. Die Schmierung bzw. Kiihlung der thermisch gefährdeten Teile des Werkzeuges bleibt jedoch in gleich guter Weise aufrechterhalten wie bei den bekannten Ausführungen, bei denen das Kühlschmiermittel durch die Axiaibohrung der Arbciis-

ipindcl hindurch zugeführt wird. Die Arbeitsspindel sleibt jedoch gemäß der Erfindung frei von diesem Kühlschmiermittel und die vom Maschinenhersteller garantierte Arbeitsgenauigkeit von beispielsweise '/am« mm kann voll genutzt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigt

F i g. 1 einen schematischen Axialschnitt eines Teiles einer Werkzeugmaschine mit der Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine stirnseitige Ansicht in Richtung des Pfeiles II in F i g. 1 mit einem, an einem Werkzeug der Vorrichtung angreifenden Werkzeugwechsler,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Ebene III in F i g. 2 in Richtung der Pfeile gesehen und

F i g. 4 eine schematische Axialdarsteliung des Werkzeugs der Vorrichtung 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 Spindslhülse 5 drehbar gelagert. In die hohlkegelförmige Paßfläche 3 der Spindel 1 ist ein Werkzeug 6 mit einer Paßiläche 7 eingesetzt. Durch das Werkzeug 6 führt axial ein Kanal 8 hindurch, der an thermisch gefährdeten Werkzeugstellen, beispielsweise Drehstählen 9, ausmündet.

In den inneren Kanal 8 mündet eine Leitung 11, die einen stationären Abschnitt 12 und einen zusammen mit der Arbeitsspindel 1 und dem Werkzeug 6 rotierenden Abschnitt 13 aufweist. Der rotierende Abschnitt 13 besteht aus einem im wesentlichen radial zum Werkzeug 6 verlaufenden ersten Unterabschnitt 14 und einem von diesem Unterabschnitt 14 im wesentlichen parallel zur Werkzeugachse verlaufenden zweiten Unterabschnitt 15. Der zweite Unterabschnitt 15 mündet über einen Querkanal 16 des Werkzeuges 6 in dessen inneren Kanal 8. Der erste Unterabschnitt 14 führt durch ein Mitnehmerelement 17, welches beispielsweise mit Schrauben 18 stirnr—itig 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 Unterabschnitt 15, der größtenteils ebenfalls im Mitnchmerelement 17 gebildet ist. befindet sich ein Ventil 21. Dessen 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 Kühlschmiermittel aus der Leitung 11 auslaufen.

Der im wesentlichen achsparallele rotierende Leitungs-Unterabschnitt 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 entfernt. 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 Unterabschnittes 15 an den Querkanal 16 des Werkzeugs 6. Fig. 2 ze'£i einen in die Umfangsnut 28 des Ringbundes 27 eingreifenden Wechsler 32, welcher das Werkzeug 6 herausnehmen und durch ein anderes Werkzeug ersetzen kann.
Zwischen den Trennflächen der Elemente 34 des sta tionären Leitungsabschnittes 12 und den Elementen 35 des rotierenden Leitungsabschnittes 13 befinden sich Dichtungen 36 und Lager 38. Die Trennfiächen zwischen den stationären Teilen und den rotierenden Teilen erhalten Kühlschmiermittel von der Leitung 11, so daß

ίο dieses Mittel hier gleichzeitig eine echte Schmierfunktion erfüllt.

Damit die in den Zeichnungen nicht dargestellte Pumpe für das Kühlschmiermittel bei geschlossenem Ventil 21 nicht gegen einen zu hohen Druck in der Leitung 11

arbeiten muß, ist diametral zur Zuleitung 11 und in identischer konstruktiver Ausbildung eine Ableitung 39 für das Kühlschmiermittel vorgesehen, über 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, welchem geschlossen ist, wenn das erste Ventil 21 geöffnet ist. und umgekehrt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine zum Zuführen von Kühlschmiermitte! zu einem rotierenden Werkzeug, weiches mittels eines mechanischen Werkzeugwechslers stirnseitig an einer Arbeitsspindel drehfest befestigbar ist und einen inneren Kanal zur Kühlschmiermittelzufuhr aufweist, mit einer Leitung (11), die auf einen außerhalb der Arbeitsspindel (1) verlaufenden ortsfesten Zuleitungsabschnitt (12) und einen mit der Arbeitsspindel rotierenden Abschnitt (13) aufgeteilt ist, welch letzterer an einer Trennstelle zwischen einem spindelfesten Teil (17) und einem werkzeugfesten Teil (30, 16) ein Ventil aufweist und mit dem Werkzeugkanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der spindelfeste Teil (17) als eigenständiges Bauteil stirnseitig an der Arbeitsspinde! angebracht ist, und sowohl den gesamten rollerenden Abschnitt (13) der Leittung (Ii), als auch das Venti! (22,25) enthalt welch letzteres so ausgebildet ist, daß es beim Anbringen eines Werkzeugs (6) geöffnet und beim Wegnehmen des Werkzeugs geschlossen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, bei welcher das Werkzeug (6) drehfest, jedoch lösbar mit der Arbeitsspindel verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung über den als Mitnehmerelement ausgebildeten spindelfesten Teil (17) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Ventil vorgesehen ist, über welches die Leitung (11} jeweils dann automatisch mit einer Kühlschmiermittel-Ableitung (39) verbunden wird, wenn das erstgenannte Ventil (22, 25) geschlossen ist.