DE4226922B4

DE4226922B4 - Spindle head with arrangement for supply of coolant and / or lubricant

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Publication number: DE4226922B4
Application number: DE19924226922
Authority: DE
Original assignee: KUEMA WERKZEUGMASCHINENFABRIK; Kuema Werkzeugmaschinenfabrik & Co KG GmbH; Witzig and Frank GmbH
Current assignee: KUEMA WERKZEUGMASCHINENFABRIK GMBH & CO KG, 68775
Priority date: 1992-08-14
Filing date: 1992-08-14
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2012-08-15
Also published as: DE4226922A1

Abstract

Spindelkopf mit einer Anordnung zur Versorgung der jeweiligen Bohr- und Schneidwerkzeuge mit Kühl- und/oder Schmiermittel,
wobei die Spindel (7) mit einem über eine Öffnung eines stationären Zuführorgans (2) und eine Kühlmittelzuführung (2) gespeisten Axialkanal für den Transport des Kühl- und/oder Schmiermittels zum Werkzeug-Arbeitsbereich versehen ist und
das Zuführorgan (1) und die Spindel (7) zur Ausbildung einer Spaltdichtung (3) zwischen der Kühlmittelzuführung (2) und einem Entspannungsraum (4) ineinander greifen, wobei der Entspannungsraum mit (4) einem Abfluss nach außen versehen ist, um Leckagen abzuführen, und wobei
zwischen der Spindel (7) und dem weiteren Spindelkopfgehäuse mit der Lagerseite (8) zur Abdichtung des Entspannungsraum (4) eine Spindeldichtung (5) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spindeldichtung (5) als Spaltdichtung ausgebildet ist, so dass beide den Entspannungsraum abdichtenden Dichtungen (3, 5) als berührungsfreie Spaltdichtungen ausgebildet sind, und
dass die Spaltdichtung (5) zur Unterstützung ihrer Dichtwirkung mit Druckluft (6) beaufschlagt ist,...Spindle head with an arrangement for supplying the respective drilling and cutting tools with coolant and / or lubricant,
wherein the spindle (7) is provided with an axial passage fed via an opening of a stationary supply element (2) and a coolant supply (2) for transporting the coolant and / or lubricant to the tool working area, and
the supply member (1) and the spindle (7) for forming a gap seal (3) between the coolant supply (2) and a relaxation space (4) interlock, wherein the expansion space with (4) is provided an outflow to discharge leaks , and where
between the spindle (7) and the further spindle head housing with the bearing side (8) for sealing the expansion chamber (4) a spindle seal (5) is formed,
characterized,
that the spindle seal (5) is designed as a gap seal, so that both the expansion chamber sealing seals (3, 5) are designed as contact-free gap seals, and
in that the gap seal (5) is acted on by compressed air (6) to support its sealing effect, ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindelkopf mit einer Anordnung zur Versorgung der jeweiligen Bohr- und Schneid werkzeuge mit Kühl- und/oder Schmiermittel mit den Merkmalen gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.The The invention relates to a spindle head with an arrangement for supply the respective drilling and cutting tools with coolant and / or lubricant with the characteristics according to the generic term of claim 1.

Spindelköpfe dieser Art sind aus der CH 33 3276 A , EP 0 319 662 B1 und DE 37 42 094 A1 bekannt. Durch die Verwendung einfacher Spaltdichtungen ergibt sich notwendigerweise eine Leckage der Kühlschmiermittel. Mit zunehmender Speisedrücken erhöhen sich damit die Leckagemengen. Diese Leckagen der Spaltdichtungen werden über Abflußkanäle abgeführt.Spindle heads of this kind are from the CH 33 3276 A . EP 0 319 662 B1 and DE 37 42 094 A1 known. The use of simple gap seals necessarily results in a leakage of the cooling lubricant. As the feed pressures increase, so do the leakage quantities increase. These leaks of the gap seals are removed via drainage channels.

Um eine Abdichtung dieser Leckage gegenüber dem Gehäuseteil des Mehrspindelkopfes mit insbesondere den Lagern und Zahnrädern zu erreichen, werden dazu üblicherweise handelsübliche Wellendichtringe eingesetzt. Werden die Abführkanäle der Leckagen genügend groß gewählt, so erfolgt die Abfuhr der Kühlmittelleckagen nahezu drucklos bzw. mit wesentlich verringerten Drücken. Hierdurch werden die Wellendichtringe nur gering belastet und sind daher weniger verschleißanfällig.Around a seal of this leakage with respect to the housing part of the multi-spindle head in particular with the bearings and gears to achieve, are customary Commercially available shaft seals used. Be the discharge channels of the leaks enough chosen big, so the removal of coolant leaks occurs almost without pressure or with significantly reduced pressures. This will be the shaft seals are only slightly loaded and are therefore less susceptible to wear.

Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist jedoch die Tatsache, daß derartige Spindelköpfe in der Regel nicht ohne Kühlmittelzufuhr angetrieben werden können, da ansonsten die Wellendichtringe nicht geschmiert werden und hierdurch wesentlich schneller verschleißen. Trotz Schmierung mit Kühlmittel ist die Lebensdauer der Wellendichtringe jedoch begrenzt, so daß diese nach einer gewissen Zeit versagen und eine Leckage zu einer evtl. angebrachten Testbohrung auftritt, die dann durch eine Anzeige dieser Testleckage zum Austausch des Wellendichtringes auffordert. Besonders nachteilig ist, daß diese Testbohrungen wegen des erwarteten Ausfalls der Dichtringe regelmäßig überprüft oder sonstig überwacht werden müssen. Je nach Überwachungszyklus kann ein Versagen relativ lange unbeachtet bleiben. Hierdurch können Leckagen in die Lager und Getriebe ein dringen und dort nachhaltige Schäden verursachen.adversely in this embodiment, however, the fact that such spindle heads usually not without coolant can be driven otherwise the shaft seals will not be lubricated and thereby wear out much faster. Despite lubrication with coolant However, the life of the shaft seals is limited, so that these fail after a certain time and a leak to a possibly. attached test hole occurs, which is then indicated by a display of this Test leakage asks for replacement of the shaft seal. Especially The disadvantage is that these test holes Because of the expected failure of the seals regularly checked or otherwise monitored Need to become. Depending on the monitoring cycle failure can be ignored for a relatively long time. This can cause leaks penetrate into the bearings and gears and cause lasting damage there.

Zum Austausch des Wellendichtringes muss der Spindelkopf stillgelegt werden und die Bauteile ausgetauscht werden. Insbesondere bei MSK ist dieser Tausch im Betrieb sehr hinderlich, da in der Regel dieser Austausch mehrere Stunden dauert. Aus der DE 39 30 280 A1 ist eine berührungslose Dichtung für eine schnell laufende Spindel bekannt. Die Dichtung ist als Schleuderdichtung ausgebildet, die mit Druckluft beaufschlagt werden kann.To replace the shaft seal, the spindle head must be shut down and the components replaced. Especially at MSK this exchange is very hindering in operation, as usually this exchange takes several hours. From the DE 39 30 280 A1 is a non-contact seal for a high-speed spindle known. The seal is designed as a centrifugal seal, which can be acted upon with compressed air.

Außerdem ist aus der DD 255770 A1 eine im Niederdruckbereich arbeitende Abdichtung einer Spindel gegen Schmutz und Kühlmittel von außen bekannt. Dazu sind ein äußerer Schutzring und ein innerer Ring vorgesehen, der in Ruhe durch Federkraft beaufschlagt an entsprechenden Schultern der Spindel und des Gehäuses anliegt. Im betrieb wird über einen Kanal Druckluft zugeführt, die den Ring von den Schulter wegdrückt um eine Berührung und Verschleiß zu vermeiden.Moreover, from the DD 255770 A1 a working in the low pressure area sealing a spindle against dirt and coolant from the outside. For this purpose, an outer guard ring and an inner ring are provided, which acts at rest by spring force applied to corresponding shoulders of the spindle and the housing. During operation, compressed air is supplied via a channel, which pushes the ring away from the shoulder to prevent contact and wear.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Spindelkopf der Eingangs erwähnten Art bei einfacherem Aufbau so auszubilden, dass sowohl ohne Kühlmittel, als auch bei Zuführung des Kühlmittels unter höchsten Drücken die Dichtelemente keinem Verschleiß ausgesetzt sind und deshalb nicht regelmäßig ausgetauscht werden müssen.task The invention is a spindle head of the type mentioned input in a simpler structure in such a way that both without coolant, as also with feeder of the coolant under highest To press the sealing elements are not exposed to wear and therefore not exchanged regularly Need to become.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.According to the invention this Task with the features according to claim 1 solved.

Eine einmal erreichte Dichtigkeit durch die Gestaltung der Dichtspalte in ihren radialen und axialen Abmessungen bleibt wegen der Berührungslosigkeit der Dichtelemente über die gesamte Lebensdauer des Spindelkopfes bestehen und bedarf deshalb weder einer Wartung noch einer Kontrolle. Die Zuverlässigkeit derartiger Abdichtungen ist dadurch wesentlich höher, als die anderer berührender Dichtungen, da selbst bei Einsatz von Keramikdichtungen wegen der höheren Drehzahlen bei Festkörperberührungen immer nennenswerter Verschleiß auftritt. Vor allem die fehlende Möglichkeit des "trockenen" Laufes der Spindel ist hinderlich, da zum Einrichten der Spindelbohrköpfe auf der Maschine diese stets unter Kühlmittel laufen müssen, was das Arbeiten an der Maschine erheblich erschwert.A Once achieved tightness through the design of the sealing gaps in their radial and axial dimensions remains because of the non-contact the sealing elements over the entire life of the spindle head exist and therefore requires neither maintenance nor control. The reliability Such seals is thus much higher than those of other more touching Seals, even with the use of ceramic seals because of higher Speeds at solid contact More and more significant wear occurs. Especially the missing possibility the "dry" barrel of the spindle is a hindrance, since to set up the spindle drilling heads the machine always with coolant have to run which makes working on the machine considerably more difficult.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:The Invention will be described below without limiting the general inventive concept of exemplary embodiments described by way of example with reference to the drawing, to the Furthermore in terms of the disclosure of all unspecified in the text details of the invention expressly is referenced. Show it:

1: Querschnittsdarstellung durch eine vorteilhafte Ausführungsform mit 1 : Cross-sectional view through an advantageous embodiment with

1a: Querschnittsdarstellung einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform 1a : Cross-sectional view of a further advantageous embodiment

2: Querschnittsdarstellung einer vorteilhaften Ausführungsform mit Sicherheitsentlüftung 2 : Cross-sectional view of an advantageous embodiment with safety vent

3: Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform mit Sperrluftzufuhr und 3 : Cross-sectional view of an embodiment with sealing air supply and

4: Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform mit einem weiteren Entspannungsraum 4 : Cross-sectional view of an embodiment with a further relaxation space

1 zeigt eine Ausführungsform des zweiten Dichtspaltes 5 bei der die Dichtwirkung allein durch die Rotation der Luft im Spalt erzielt wird. Die Sperrluftzufuhr geschieht über den Kanal 6. Die Gestaltung des ersten Dichtspaltes 3 ist so gewählt, daß die Außenkontur der Spindel 7, deren Lagerseite mit dem Bezugszeichen 8 angegeben ist, in eine Bohrung eintaucht. 1 shows an embodiment of the second sealing gap 5 in which the sealing effect is achieved solely by the rotation of the air in the gap. The blocking air is supplied via the duct 6 , The design of the first sealing gap 3 is chosen so that the outer contour of the spindle 7 whose bearing side with the reference numeral 8th is specified, immersed in a hole.

1a zeigt, als besondere Ausführungsform des ersten Dichtspaltes 3, die einfache kinematische Umkehr der 1. Hier greift die Außenkontur der Kühlmittelzuführung 2 in eine Bohrung der Spindel 7. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß die Außenkontur der Spindel 7 gegebenenfalls einen zusätzlichen Dichtspalt 3' ergeben kann, wenn die Bohrung der Kühlmittelzuführung entsprechend eng gestaltet wird. Hierdurch ist beispielsweise eine Verdoppelung der gesamten Dichtspaltlänge und damit eine Halbierung der Leckagemengen möglich. 1a shows, as a special embodiment of the first sealing gap 3 , the simple kinematic reversal of 1 , Here engages the outer contour of the coolant supply 2 into a bore of the spindle 7 , It is particularly advantageous that the outer contour of the spindle 7 optionally an additional sealing gap 3 ' may result if the bore of the coolant supply is made correspondingly narrow. As a result, for example, a doubling of the total sealing gap length and thus a halving of the leakage quantities is possible.

2 zeigt eine Gestaltung der Dichtungen wie 1, zusätzlich ist jedoch eine Sicherheitsentlüftung 10 für Minimalleckagen angebracht, die entstehen können, wenn die Spindelrotation beendet wird, bevor die Kühlmittelversorgung gestellt wird. Diese und alle weiteren Ausführungen können am ersten Dichtspalt 3 jeweils auch wie 1a gestaltet sein. 2 shows a design of the seals like 1 , in addition, however, is a safety vent 10 For minimal leakage, which can occur when the spindle rotation is stopped, before the coolant supply is provided. These and all other versions can at the first sealing gap 3 each as well 1a be designed.

In einer weiteren besonderen Ausführungform wird die Dichtwirkung der durch die Spindelrotation rotierende Luft durch Einleitung 6 von Sperrluft unterstützt und auch im Ruhezustand der Spindel 7 durch das Ausströmen der Sperrluft aufrecht erhalten (3).In a further particular embodiment, the sealing effect of the rotating air through the spindle rotation by introduction 6 supported by blocking air and also in the idle state of the spindle 7 maintained by the outflow of the sealing air ( 3 ).

Die Leckage der Sperrluft wird in dieser Ausführung durch die Leckagekanäle des Kühlmittels gemeinsam mit der Kühlmittelleckage abgeführt.The Leakage of the sealing air is in this embodiment by the leakage channels of the coolant together with the coolant leakage dissipated.

Außer Luft kann die zusätzliche Sperrwirkung auch durch das dauerhafte Einbringen eines Fluidmediums erreicht werden.Out of air can the extra Blocking effect also by the permanent introduction of a fluid medium be achieved.

Eine weitere besondere Ausführungsform hat neben dieser Zuführung einen weiteren Entspannungsraum 4, 9 mit Abführung der Leckageluft, sowohl über die gemeinsame Leckageleitung KL + L als auch über die zusätzlichen Leckagenabführung (4). Hierdurch ist gewährleistet, daß das weitere Spindelkopfgehäuse nicht durch Luftleckagen in Richtung Spindelkopfgehäuse mit Druck beaufschlagt wird.Another particular embodiment has next to this supply another relaxation room 4 . 9 with discharge of the leakage air, both via the common leakage line KL + L and via the additional leakage discharge ( 4 ). This ensures that the additional spindle head housing is not pressurized by air leaks in the direction of spindle head housing with pressure.

Claims

Spindle head with an arrangement for supplying the respective drilling and cutting tools with coolant and / or lubricant, wherein the spindle ( 7 ) with a via an opening of a stationary feeder ( 2 ) and a coolant supply ( 2 ) supplied axial channel for the transport of the coolant and / or lubricant to the tool working area and the supply member ( 1 ) and the spindle ( 7 ) for forming a gap seal ( 3 ) between the coolant supply ( 2 ) and a relaxation room ( 4 ), whereby the relaxation room with ( 4 ) is provided to an outflow to discharge leaks, and wherein between the spindle ( 7 ) and the other spindle head housing with the bearing side ( 8th ) for sealing the relaxation room ( 4 ) a spindle seal ( 5 ), characterized in that the spindle seal ( 5 ) is designed as a gap seal, so that both the expansion chamber sealing seals ( 3 . 5 ) are designed as contact-free gap seals, and that the gap seal ( 5 ) to support their sealing effect with compressed air ( 6 ) is applied to one over the outflow of the relaxation room ( 4 ) to produce derived blocking air flow.

Spindle head according to claim 1, characterized in that the minimum leaks of the second sealing gap ( 5 ) via a relaxation room ( 9 ) into a safety vent ( 10 ) are discharged.

Spindle head according to claim 1, characterized in that a further relaxation space ( 9 ) with removal of the leakage air ( 10 ) is trained.