DE3129403C2

DE3129403C2 - Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallverarbeitung, insbesondere Bohrwerkzeugen.

Info

Publication number: DE3129403C2
Application number: DE19813129403
Authority: DE
Inventors: Otto 7121 Löchgau Eckle
Original assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Current assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Priority date: 1981-07-25
Filing date: 1981-07-25
Publication date: 1983-06-30
Also published as: SE8203171L; JPS5822642A; DE8121883U1; FR2510018A1; DE3129403A1; GB2103123A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere Bohrwerkzeugen, mit einem auf dem zylindrischen Werkzeugschaft angeordneten Kühlmittelring, der außen mit einer stationären ■> Zuleitung verbindbar ist und innen einen mit den Kühlmittelbohrungen des Werkzeugschaftes in Verbindung stehenden Ringkanal aufweist wobei der Kühlmittelring mit je einem an den Ringkanal angrenzenden, mit je einer auf den zylindrischen Werkzeugschaft

ίο passenden Bohrung versehenen Wandteil, der, Werkzeugschaft abdichtend umfaßt

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (GB-PS 13 66 638) besteht der Kühlmittelring aus Kunststoff, insbesondere Nylon. Da Nylon eine gewisse Elastizität aufweist können die Bohrungen der an den Ringkanal anschließenden Wandteile den zylindrischen Schaft eng umfassen. Hierdurch wird anfangs auch eine gute Abdichtung erzielt Nach längerer Benutzung tritt jedoch ein Verschleiß am Nylon und auch am

M Werkzeugschaft selbst ein. Dieser Verschleiß ist darauf zurückzuführen, daß im Kühlmittel stets noch einige feste Schwebstoffe, meist sehr feine Metallspäne, enthalten sind, die sich im Nylon festsetzen und dann zu einem Verschleiß des Werkzeugschaftes im Bereich der Bohrungen führen. Hierdurch wird die Abdichtung zwischen den Bohrungen und dem Werkzeugschaft undicht und Kühlmittel tritt aus.

Man hat versucht diesen Nachteil dadurch zu beheben, daß man den Kühlmittelring genauso wie den

■ίο Werkzeugschaft aus Metall hergestellt hat und die Bohrung mit verhältnismäßig enger Passung auf dem zylindrischen Schaft des Werkzeuges angeordnet hat Hier besteht jedoch die Gefahr des Festfressens zwischen Kühlmittelring und Werkzeugschaft, und außerdem wurde trotz enger Passung keine gute Abdichtung erzielt

Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Abdichtung mittels Filzringen zu erreichen. Zu deren Unterbringung wurden in die Bohrungen Ringnuten eingestochen, in

*o die man die Filzringe eingesetzt hat Dabei wurde festgestellt, daß die Filzringe am Anfang eine schlechte Abdichtung ergeben, solange bis sie sich etwas verfestigt haben. Dann besteht einige Zeit lang eine gute Abdichtung, die jedoch später wieder merklich nachläßt wenn ein Verschleiß der Filzringe selbst und auch des zylindrischen Werkzeugschaftes eintritt Auch dieser Verschleiß des zylindrischen Werkzeugschaftes ist auf Schwebstoffe zurückzuführen, die sich im Filz festsetzen.

Die üblichen Wellendichtringe, auch Simmerringe genannt haben sich für den genannten Zweck ebenfalls nicht bewährt, da auch hier die Gefahr besteht daß sich Schwebstoffe an dem Kunstgummi der Simmerringe festsetzen und dann zu einem Verschleiß des zylindri sehen Werkzeugschaftes führen. Wegen dieser Schweb stoffe unterliegen auch die Simmerringe selbst einem hohen Verschleiß. Außerdem haben derartige Simmerringe in axialer Richtung eine nicht zu unterschreitende Baulänge, die sich störend auf die gesamte axiale

Baulänge des Kühlmittelringes auswirken würde.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallbearbeitung,

^M insbesondere Bohrwerkzeugen, der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die auch über einen längeren Zeitraum eine gute Abdichtung zwischen Kühlmittelring und Werkzeugschaft gewährleistet, in axialer Richtung eine

möglichst geringe Bautenge aufweist und dabei einfach in ihrem Aufbau ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Werkzeugschaft im Bereich der beiden Bohrungen je eine gewindeartige in den Ringkanal mündende Förderrille aufweist, deren Tiefe im Bereich des Ringkanals am größten ist, und zu den beiden äußeren Enden der Bohrungen des aus Metall bestehenden Kühlmittelringes hin bis auf Null stetig abnimmt und die zueinander gegenläufig derart angeordnet sind, daß bei einem rechtsdrehenden Werkzeugschaft die den Schneidwerkzeugen zugekehrte, vordere Förderrille eine rechtsgängige Steigung (nach Art eines Rechtsgewindes) und die hintere Förderrille eine linksgängige Steigung (nach Art eines Linkgsgewindes) aufweist und umgekehrt Dies bedeutet, daß bei einem linksdrehenden Werkzeugschaft die vordere Förderrille eine linksgängige Steigung und die hintere Förderrille eine rechtsgängige Steigung aufweisen würde.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß derartige Förderrillen eine sehr gute Abdichtung ergeben, auch dann, wenn die Bohrungen mit normalem Laufsitz von etwa 0,01 mm auf dem zylindrischen Werkzeugschaft angeordnet sind. Da der Kühlmittelring und der zylindrische Werkzeugschaft aus Metall beseehen, können sich an keinem beider Teile Schwebstoffe festsetzen, so daß auch praktisch kein Verschleiß eintritt. Die gute Abdichtung ist damit über lange Zeit gewährleistet Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bezüglich der Abdichtung zwischen Bohrungen und Werkzeugschaft verhältnismäßig einfach herstellbar. Es brauchen lediglich die beiden gegenläufigen Förderrillen in den Werkzeugschaft eingearbeitet zu werden. Irgendwelche Wellendichtungsringe können vollständig entfallen. Damit lassen sich auch in axialer Richtung geringe Baulängen erzielen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Bohrwerkzeuges mit Kühlmittelring teilweise geschnitten,

Fig.2 einen Teilschnitt durch den zylindrischen Werkzeugschaft im Bereich des KQhlmittelringes etwa in zehnfacher Vergrößerung.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Bohrwerkzeug bezeichnet, welches an seinem vorderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ende Schneidwerkzeuge, beispielsweise in Form von eingesetzten Hartmetallplatten aufweisen kann. In der Zeichnung, Fig. 1, wurden diese Schneidwerkzeuge sich rechts von der Darstellung befinden. An seinem hinteren Ende weist das Bohrwerkzeug 1 einen zylindrischen Schaft 2 auf, der in einen Tragkörper 3 übergeht. Mit diesem Tragkörper 3 ist das Bohrwerkzeug in die Spindel einer Werkzeugmaschine einsetzbar. Anstelle des gezeigten kegelförmigen Tragkörpers könnte auch ein zylindrischer Tragkörper oder ein solcher in Form eines Flansches vorgesehen sein. Das Bohrwerkzeug 1 weist Kühlmittelkanäle 4, 5 in Form eines sich im wesentlichen axial erstreckenden Kühlmittelkanals 4 und eines sich radial erstreckenden Kuhlmittelkanals 5 auf. Im Bereich des Kühlmittelkanals 5 ist ein Kühlmittelring 7 vorgesehen, der während der Bearbeitung stationär angeordnet ist. Diesem Kühlmittelring 7 wird von außen, wie mit dem Pfeil angedeutet, Kühlmittel zugeführt, welches durch die Bohrung 6 in den

Ringkana! 8 des Kühlmittelringes 7 eintritt. Von diesem Ringkanal gelangt das unter Druck stehende Kühlmittel über den Kühlmittelkanal 5 in den Kühlmittelkanal 4. An den Ringkana! 8 grenzen beidseitig Wandteile 7a an, in denen je eine Bohrung 9 vorgesehen ist Diese Bohrung 9 umfaßt den zylindrischen Werkzeugschaft 2 und ist mit Laufsitz auf diesem zylindrischen Werkzeugschaft angeordnet Das Spiel zwischen beiden Teilen beträgt dabei etwa 0,01 mm. Durch einen Absatz 10 und einen Federring 11 ist der Kühlmittelring 7 gegen axiale Verschiebung gesichert Der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellte Werkzeugschaft 2 wird rechtsdrehend in Richtung des Pfeiles R angetrieben.

Der zylindrische Werkzeugschaft weist im Bereich der beiden Bohrungen je eine gewindeartige Förderrille 12, 13 auf, die in die zylindrische Mantelfläche 14 des Werkzeugschaftes eingearbeitet sind. Jede der Förderrillen erstreckt sich von dem Bereich des Ringkanals 8 bis in die Nähe der äußeren Enden der Bohrungen 9. Hierbei sind die Förderrillen 12,13 so ausgebildet, daß sie ihre größte Tiefe t im Bereich dtj Ringkanals 8 aufweisen. Diese größte Tiefe t kann beispielsweise 0,6 mm betragen. Die Förderrillen 12, 13 sind schraubenförmig mit gleichbleibender Steigung s in die zylindrische Mantelfläche 14 nach Art eines Gewindes eingearbeitet, jedoch so, daß ihre Tiefe t, 11, 12,13, 14 zu den äußeren Enden 9 der Bohrungen hin stetig bis auf Null abnimmt Dies bedeutet, daß jede der beiden Förderrillen 12,13 in der Nähe der äußeren Enden der Bohrungen 9 in die zylindrische Mantelfläche 14 ausläuft Hierbei soll dieser Auslauf auf alle Fälle noch innerhalb der Bohrungen 9 liegen. Zu erwähnen ist noch, daß der Kühlmiuelring 7 wie auch der Werkzeugschaft 2 aus Metall bestehen.

Wichtig ist nun. daß die Steigungen der Förderrillen 12,13 in einer bestimmten Richtung verlaufen. Handelt es sich, wie beim Ausführungsbeispiel, um einen rechtsdrehenden Werkzeugschaft, so muß die vordere Förderrille 12, welche den rechts angeordneten Schneidwerkzeugen 12 zugekehrt ist, d.h. näherliegt, eine rechtsgängige Steigung nach Art eines Rechtsgewindes haben. Die hintere Förderrille 13 hat dann eine linksgängige Steigung nach Art eines Linksgewindes. Bei einem linksdrehenden Werkzeugschaft müssen die Förderrillen umgekehrte Steigungen aufweisen.

Wie man weiterhin aus der Zeichnung, insbesondere Fig.2, entnehmen kann, ist die Steigung s der Förderrillen 12, 13 so gewählt, daß zwischen den einzelnen Gängen der Förderrillen 12, 13 noch genügend breite Mantelflächenabschnitte 14a vorhanden sind. Diese Mantelflächenabschnitte sind deshalb notwendig, damit sie zusammen mit den umgebenden Bohrungen 9 einen Ringäpalt mit entsprechender Drossel* irkung bilden, welcher nur wenig Kühlflüssigkeit durchläßt.

Zweckmäßig weisen die Förderrillen 12,13 das Profil eines Sägengewindes auf, wobei die im wesentlichen senkrecht zur Drehachse D des Werkzeugschaftes 2 verlaufende Flanke 12a, 13a jeweils zum Ringkanal 8 zeigt, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Die zweite Flanke 126 bzw. 136 der Förderrillen 12, 13 verläuft unter einem Winkel <x von etwa 60° zur Drehachse D. Durch die senkrecht zur Drehachse verlaufende Flanke 12a, 13a wird eine besonders gute Förderwirkung erzielt, da die von der flanke 12a, '3a ausgehende Kraft in axialer Richtung gerichtet ist.

Da die Kühlmittelringe unabhängig vom Bohrer-

durchmesser in elwa die gleiche axiale Länge aufweisen, ergeben sich bei Bohrern unterschiedlichen Durchmessers bezüglich der Länge der Bohrungen 9 in etwa gleiche Verhältnisse. Hierbei hat sich eine Steigung s von etwa 2 mm als zweckmäßig erwiesen.

Generell kann gesagt werden, daß das Verhältnis von Steigung 5 zum Durchmesser des zylindrischen Schaftes in etwa 1 : 25 sein sollte.

Bei der Drehung des Werkzeugschaftes 2 entfalten die beiden Förderrillen 12, 13 auf das zwischen der Mantelfläche 14 und den Bohrungen 9 hindurchtretende Kühlmittel eine f-örderwirkung nach innert in Richtung auf den Ringkanal 8. Es wurde festgestellt, daß diese Förderwirkiing ausreichend ist. um einen Austritt von Kühlmittel an den beiden Stirnseiten des Kühlmittelringes zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J, Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere Bohrwerkzeugen, mit einem auf dem zylindrischen Werkzeugschaft angeordneten Kühlmittelring, der außen mit einer stationären Zuleitung verbindbar ist und ihnen einen mit den Kühlmittelbohrungen des Werkzeugschaftes in Verbindung stehenden Ringkanal aufweist, wobei der Kühlmittelring mit je einem an dem Ringkanal angrenzenden und mit je einer auf den zylindrischen Werkzeugschaft passenden Bohrung versehenen Wandteil den Werlczeugschaft abdichtend umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschaft (2) im Bereich der beiden Bohrungen (9) je eine gewindeartige, in den Ringkanal (8) mündende, Förderrille (12,13) aufweist, deren Tiefe (t) im Bereich des Ringkanals (8) am größten ist und zu den beiden äußeren Enden der Bohrungen (9) des aus Metall bestehenden Kühlmittelringes (7) hin bis auf Null abnimmt und die zueinander gegenläufig derart angeordnet sind, daß bei einem rechtsdrehenden Werkzeugschaft (2) die den Schneidwerkzeugen zugekehrte, vordere Förderrille (12) eine rechtsgängige Steigung (nach Art eines Äechtsgewindes) und die hintere Förderrille (13) eine linksgängige Steigung (nach Art eines Linksgewindes) aufweist und umgekehrt
2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, datt zwischen den einzelnen Gängen der Förderrillen (12, 13) MantelRJLchenabschnitte (14a; des Werkzeugschaftes (2) vorhanden sind.
3. Vorrichtung nach den Ati prüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrillen (12, 13) das Profil eines Sägengewindes aufweisen, wobei die im wesentlichen .senkrecht zur Drehachse (D)des Werkzeugschaftes (2) verlaufende Flanke (12a, 13a; jeweils auf der dem Ringkanal (8) abgewandten Seite angeordnet ist
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Flanke (126, 13b) der Förderrillen (12, 13) unter einem Winkel («) von etwa 60° zur Drehachse (^angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet da£l die Tiefe (t) der Förderrillen (12,13) dort wo der Ringkanal (8) an die Bohrung (9) der Wandteile (7ajaiigrenzt, etwa 0,6 mm beträgt
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dal! die Steigung (S) etwa 2 mm beträgt.
7. Vorrichtung nadi Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis von Steigung (S) zum Durchmesser des zylindrischen Schaftes (2) etwa 1 :25 ist
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung (S) der Förderrillen (12, 13) so gewählt ist, daß jeweils etwa 4 bis 6 Gänge jeder Forderrille (Ii!, 13) innerhalb der Bohrungen (9) verlaufen.