DE3129403C2 - Device for supplying coolant to rotating cutting tools provided with coolant channels for metal cutting, in particular drilling tools. - Google Patents
Device for supplying coolant to rotating cutting tools provided with coolant channels for metal cutting, in particular drilling tools.Info
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen,The invention relates to a device for the coolant supply to provided with coolant channels, 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 Werkzeugschaftrotating cutting tools for metal cutting, in particular drilling tools, with a coolant ring arranged on the cylindrical tool shaft, the outside with a stationary ■> the supply line can be connected and has an annular channel inside that is connected to the coolant bores of the tool shank, the coolant ring with one each adjoining the annular channel, with one each on the cylindrical tool shank
ίο passenden Bohrung versehenen Wandteil, der, Werkzeugschaft abdichtend umfaßtίο matching drilled wall part, which includes, sealing tool shank
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (GB-PS 13 66 638) besteht der Kühlmittelring aus Kunststoff, insbesondere Nylon. Da Nylon eine gewisse ElastizitätIn a known device of this type (GB-PS 13 66 638) the coolant ring is made of plastic, especially nylon. Because nylon has a certain elasticity 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 amcan have the bores of the ring channel adjoining wall parts tightly encompass the cylindrical shaft. This also makes a good one at the beginning Sealing achieved After prolonged use, however, wear occurs on the nylon and also on the
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 derM tool shank itself. This wear and tear is on it due to the fact that there are still some solid suspended matter in the coolant, mostly very fine metal chips, are contained, which get stuck in the nylon and then wear the tool shaft in the area of the Bohrungen führen. Hierdurch wird die Abdichtung zwischen den Bohrungen und dem Werkzeugschaft undicht und Kühlmittel tritt aus.Guide holes. This creates the seal between the bores and the tool shank leaks and coolant escapes.
Man hat versucht diesen Nachteil dadurch zu beheben, daß man den Kühlmittelring genauso wie denAttempts have been made to remedy this disadvantage by having the coolant ring just like the
■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■ ίο made tool shank out of metal and the Has arranged bore with a relatively close fit on the cylindrical shank of the tool However, there is a risk of seizure between the coolant ring and the tool shank, and außerdem wurde trotz enger Passung keine gute Abdichtung erzieltin addition, a good seal was not achieved despite a tight fit
Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Abdichtung mittels Filzringen zu erreichen. Zu deren Unterbringung wurden in die Bohrungen Ringnuten eingestochen, inIt has also been proposed to achieve the seal by means of felt rings. For their accommodation ring grooves were pierced in the bores, 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 * o that the felt rings were used It was found that the felt rings give a poor seal at the beginning, until they have solidified a little. Then there is a good seal for some time, which later noticeably wears off again 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.if the felt rings themselves and the cylindrical tool shank are worn, this too Wear on the cylindrical tool shank is due to suspended matter that settles in the felt.
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 zylindriThe usual shaft seals, also called Simmerrings, have also been used for the purpose mentioned not proven, since there is also the risk that suspended matter will stick to the synthetic rubber of the Simmerrings fix and then wear the cylindri 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 axialesee tool shank lead. Because of this limbo materials, the Simmerrings themselves are also subject to high levels of wear. In addition, such Simmerrings have a not to be undercut in the axial direction Overall length, which is disruptive to the entire axial
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallbearbeitung,The invention is therefore based on the object of also having a device for supplying coolant Rotating cutting tools provided with coolant channels for metal cutting,
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 M in particular to create drilling tools of the type mentioned at the outset, which also ensure a good seal between the coolant ring and the tool shank over a long period of time, one in the axial direction
möglichst geringe Bautenge aufweist und dabei einfach in ihrem Aufbau ist.Has the smallest possible structural dimensions and at the same time simple is in its structure.
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.This is achieved according to the invention in that the tool shank is in the area of the two bores each has a thread-like conveyor groove opening into the annular channel, the depth of which is in the region of the Ring channel is the largest, and to the two outer ends of the holes of the existing metal Coolant ring decreases steadily down to zero and which are arranged in opposite directions to each other in such a way that at a clockwise rotating tool shank the front conveyor groove facing the cutting tools a right-hand pitch (like a right-hand thread) and the rear conveyor groove a left-hand one Incline (like a Linkgsgewindes) and vice versa. This means that with a counterclockwise Tool shank the front conveyor groove a left-hand slope and the rear conveyor groove a would have a right-hand slope.
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.Surprisingly, it has been found that such conveyor grooves give a very good seal, too when the bores have a normal running fit of about 0.01 mm on the cylindrical tool shank are arranged. Since the coolant ring and the cylindrical tool shank are made of metal, suspended matter cannot adhere to either part, so there is practically no wear and tear entry. The good seal is thus guaranteed over a long period of time Device with regard to the seal between the bores and the tool shank is relatively simple manufacturable. Only the two opposing conveyor grooves need to be worked into the tool shank to become. Any shaft sealing rings can be completely omitted. This can also be used in axial Achieve short overall lengths in the direction of
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.
Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigtThe invention is described in more detail below with the aid of an exemplary embodiment shown in the drawing explained it shows
F i g. 1 eine Seitenansicht eines Bohrwerkzeuges mit Kühlmittelring teilweise geschnitten,F i g. 1 shows a side view of a drilling tool with a coolant ring, partially in section,
Fig.2 einen Teilschnitt durch den zylindrischen Werkzeugschaft im Bereich des KQhlmittelringes etwa in zehnfacher Vergrößerung.2 shows a partial section through the cylindrical tool shank in the region of the coolant ring, for example in ten times magnification.
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 denIn the drawing, 1 denotes a drilling tool, which at its front, in the Drawing not shown end cutting tools, for example in the form of inserted hard metal plates may have. In the drawing, Fig. 1, these cutting tools were to the right of the Representation are located. At its rear end, the drilling tool 1 has a cylindrical shaft 2, which merges into a support body 3. With this support body 3, the drilling tool is in the spindle Machine tool can be used. Instead of the conical support body shown, a cylindrical one could also be used Support body or such in the form of a flange can be provided. The drilling tool 1 has Coolant channels 4, 5 in the form of a substantially axially extending coolant channel 4 and one radially extending coolant channel 5. In the area of the coolant channel 5 there is a coolant ring 7 provided, which is arranged stationary during processing. This coolant ring 7 is of outside, as indicated by the arrow, supplied coolant, which through the bore 6 in the
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. Ringkana! 8 of the coolant ring 7 occurs. From this ring channel the pressurized coolant reaches the coolant channel 4 via the coolant channel 5. To the ring channel! 8 adjoin wall parts 7a on both sides, in each of which a bore 9 is provided. This bore 9 encompasses the cylindrical tool shank 2 and is arranged with a running fit on this cylindrical tool shank. The play between the two parts is about 0.01 mm. The coolant ring 7 is secured against axial displacement by a shoulder 10 and a spring ring 11. The tool shank 2 shown in the exemplary embodiment shown is driven clockwise in the direction of the arrow R.
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.In the area of the two bores, the cylindrical tool shank has a thread-like conveying groove 12, 13 which are machined into the cylindrical outer surface 14 of the tool shank. Each of the feed grooves extending from the region of the annular channel 8 to the vicinity of the outer ends of the holes 9. Here, the conveying grooves 12,13 formed so as to their greatest depth t in the range dtj annular channel have. 8 This greatest depth t can be, for example, 0.6 mm. The conveying grooves 12, 13 are worked helically with a constant pitch s in the cylindrical outer surface 14 in the manner of a thread, but so that their depth t, 1 1, 1 2, 1 3, 1 4 to the outer ends 9 of the bores steadily decreases to zero. This means that each of the two conveyor grooves 12, 13 runs out in the vicinity of the outer ends of the bores 9 into the cylindrical jacket surface 14. It should also be mentioned that the Kühlmiuelring 7 as well as the tool shank 2 are made of metal.
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.The important thing now is. that the slopes of the conveyor grooves 12,13 run in a certain direction. Act As in the exemplary embodiment, it is a clockwise tool shaft, so the front one must Conveyor groove 12, which faces the cutting tools 12 arranged on the right, i.e. is closer, have a right-hand pitch in the manner of a right-hand thread. The rear conveyor groove 13 then has one left-hand pitch like a left-hand thread. With a counter-clockwise tool shank, the Conveying grooves have reverse slopes.
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.As can also be seen from the drawing, in particular FIG. 2, the slope s is the Conveyor grooves 12, 13 selected so that between the individual courses of the conveyor grooves 12, 13 still sufficiently wide lateral surface sections 14a are available. These jacket surface sections are therefore necessary so that they, together with the surrounding holes 9, have a ring gap with a corresponding Form a throttle effect, which only a little coolant lets through.
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.The conveyor grooves 12, 13 expediently have the profile of a buttress thread , the flank 12a, 13a running essentially perpendicular to the axis of rotation D of the tool shaft 2 pointing towards the annular channel 8, as shown in FIG. 2 is shown. The second flank 126 or 136 of the conveyor grooves 12, 13 runs at an angle <x of approximately 60 ° to the axis of rotation D. The flank 12a, 13a running perpendicular to the axis of rotation achieves a particularly good conveying effect, since the flank 12a, '3a outgoing force is directed in the axial direction.
Da die Kühlmittelringe unabhängig vom Bohrer-Since the coolant rings are independent of the drill
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.diameter in elwa have the same axial length, there are approximately the same ratios with regard to the length of the bores 9 for drills of different diameters. Here, a slope s of about 2 mm has proven to be useful.
Generell kann gesagt werden, daß das Verhältnis von Steigung 5 zum Durchmesser des zylindrischen Schaftes in etwa 1 : 25 sein sollte.In general it can be said that the ratio of the pitch 5 to the diameter of the cylindrical shaft should be around 1:25.
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.When the tool shaft 2 rotates, the two conveying grooves 12, 13 develop a conveying effect inwardly towards the annular channel 8 on the coolant passing through between the outer surface 14 and the bores 9. It was found that this conveying effect is sufficient. to prevent coolant from escaping at the two end faces of the coolant ring.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
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