DE4442662A1 - Kühl- und Absaugvorrichtung für Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühl- und Absaugvor­ richtung einer Werkzeugmaschine zum Kühlen eines Schneidwerk­ zeugs und zur Spanabführung.

Es sind verschiedene Typen von Kühl- und Staubabsaug­ vorrichtungen für Werkzeugmaschinen vorgeschlagen worden. Die JP-A-58-59 746 offenbart eine Kühl- und Staubabsaugvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, bei der ein Bohrer von einer Haube umgeben ist und der Bohrer gekühlt wird, indem ein Schneidöl­ nebel aus verschiedenen Richtungen auf die Bohrerspitze ge­ sprüht wird.

Ferner offenbaren die JP-A-63-300 807 und die JP-A-3-3713 eine Druckhaube für Leiterplatten-Bohrmaschinen. Die Druckhaube ist über einen Schlauch mit einer Spanabsaugein­ richtung verbunden, um das Innere der Druckhaube unter Unter­ druck zu halten. Außerdem wird aus der Nähe des Vorderendes der Druckhaube in tangentialer Richtung horizontal Druckluft auf den Bohrer geblasen. Die Druckluft dehnt sich in der Druckhaube nahezu adiabatisch aus, wodurch die Temperatur steil abfällt. Die so abgekühlte Druckluft kühlt den Bohrer der Bohrmaschine und wird zusammen mit Bohrspänen zur Spanab­ saugeinrichtung abgeführt.

Da jedoch bei den obenerwähnten Kühl- und Staubabsaug­ vorrichtungen für Werkzeugmaschinen Schneidölnebel oder Druck­ luft in nahezu horizontaler Richtung auf ein Schneidwerkzeug geblasen werden, wird ein außerhalb eine Werkstücks freilie­ gender Teil des Schneidwerkzeugs gekühlt, während ein darin verborgener Teil nicht gekühlt wird. Außerdem werden in einer Bohrung oder Nut hängengebliebene Bearbeitungsspäne nicht ab­ geführt.

Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat in der JP- A-4-210 464 eine Kühl- und Staubabsaugvorrichtung für Werk­ zeugmaschinen offenbart, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Die dort offenbarte Kühl- und Staubabsaugvorrichtung weist auf: ein Kühl- und Staubabsauggehäuse, das am unteren Ende des Spindelgehäuses so installiert ist, daß es eine Hauptwelle und ein Schneidwerkzeug der Werkzeugmaschine um­ schließt, mehrere Kaltluftkanäle, die in das Kühl- und Staub­ absauggehäuse eingebaut sind und mit einem Kaltlufteinlaßteil in Verbindung stehen, der an eine äußere Kaltdruckluftzufuhr­ einrichtung mit einem ersten und einem zweiten Kaltluftauslaß­ teil angeschlossen ist, einen Spanabführungskanal, der in das Kühl- und Staubabsauggehäuse eingebaut ist und eine Austrags­ öffnung, die mit einer äußeren Spanabsaugeinrichtung in Ver­ bindung steht, mit einem Innenraum des Kühl- und Staubabsaug­ gehäuses verbindet, eine elastische Haube, die an ihrem Fuß mit Schlitzen versehen ist und von der Unterkante des Kühl- und Staubabsauggehäuses herabhängt. Der erste Kaltluftauslaß­ teil bläst die kalte Druckluft in Richtung auf den Schaft des Schneidwerkzeugs ein, und der zweite Kaltluftauslaßteil bläst die kalte Druckluft diagonal nach unten und in tangential zum äußeren Schneidenumfang des Schneidwerkzeugs ein, um Bearbei­ tungsspäne vom Schneidwerkzeug abzulösen bzw. Bearbeitungsspä­ ne aus Bohrungen und Nuten fortzutragen. Diese Bearbeitungs­ späne werden durch die äußere Spanabsaugeinrichtung angesaugt und nach außen abgeführt. Die elastische Haube verhindert, daß die auf das Schneidwerkzeug geblasene kalte Druckluft und die Bearbeitungsspäne aus dem Kühl- und Staubabsauggehäuse aus­ strömen.

Das Kühl- und Staubabsauggehäuse für eine Werkzeugma­ schine gemäß JP-A-4-210 464 hat jedoch den Nachteil, daß das Abführen der Bearbeitungsspäne und die Kühlung des Schneid­ werkzeugs aufgrund der Zerspanungsbedingungen nicht befriedi­ gend ausgeführt werden können, da das Ausströmen der kalten Druckluft und der Bearbeitungsspäne nur durch die elastische Haube verhindert wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kühl- und Staubabsaugvorrichtung für eine Werkzeugma­ schine zu schaffen, die sowohl einen in einem Werkstück ver­ borgenen Teil als auch einen frei liegenden Teil kühlen und Be­ arbeitungsspäne aus Bohrungen oder Nuten eines Werkstücks mit größerer Sicherheit abführen kann. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Bei der so beschaffenen Kühl- und Staubabsaugvorrich­ tung trifft die vom Kaltluftauslaß zum Kühlen auf das Schneid­ werkzeugs geblasene Kaltluft in diagonaler Abwärtsrichtung und in tangentialer Richtung auf die Schneide des Schneidwerk­ zeugs, um die erhitzte Schneide des Schneidwerkzeugs zu kühlen und die Bearbeitungsspäne aus Bohrungen oder Nuten eines Werk­ stücks durch Aufwirbeln eines Staubes aus Bearbeitungsspänen abzuführen.

Die Kaltluft für einen Luftschleier wird von der Luft­ einlaßöffnung für den Luftschleier eingeleitet, und ein Luft­ schleier wird gebildet, indem die Kaltluft nach Passieren des in das Kühl- und Staubabsauggehäuse eingebauten Kaltluftkanals für den Luftschleier von der Luftauslaßöffnung nach unten ge­ blasen wird. Der so gebildete Luftschleier schließt die Umge­ bung des Schneidwerkzeugs von dem Kühl- und Staubabsauggehäuse ab, wodurch das Verstreuen von Bearbeitungsspänen verhindert wird. So werden die Bearbeitungsspäne zusammen mit Luft aus der Spanaustragsöffnung nach außen abgeführt.

Fig. 1 zeigt eine senkrechte Schnittansicht, die sche­ matisch die Kühl- und Staubabsaugvorrichtung für eine Werk­ zeugmaschine nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ stellt;

Fig. 2 zeigt eine Teilschnittansicht von Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Teilschnittansicht von Fig. 1, die den Zustand der Vorrichtung nach Beendigung eines Zerspanungs­ vorgangs darstellt;

Fig. 4 zeigt eine Teilschnittansicht, die den Zustand der aus der Kaltluftauslaßöffnung geblasenen Kaltluft nach ei­ nem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;

Fig. 5 (a) zeigt eine Draufsicht eines Befestigungsele­ ments;

Fig. 5 (b) zeigt eine senkrechte Schnittansicht eines Befestigungselements;

Fig. 6 (a) zeigt eine Teilschnittansicht eines oberen Gehäuses;

Fig. 6 (b) zeigt eine Unteransicht eines oberen Gehäu­ ses;

Fig. 7 (a) zeigt eine Teilschnittansicht eines mittle­ ren Gehäuses;

Fig. 7 (b) zeigt eine Draufsicht eines mittleren Gehäu­ ses;

Fig. 8 (a) zeigt eine Draufsicht eines Innengehäuses;

Fig. 8 (b) zeigt eine Teilschnittansicht eines Innenge­ häuses;

Fig. 9 zeigt eine abgewickelte Darstellung eines Innen­ gehäuses;

Fig. 10 (a) zeigt eine Draufsicht eines unteren Gehäu­ ses;

Fig. 10 (b) zeigt eine Teilschnittansicht eines unteren Gehäuses;

Fig. 11 zeigt eine Unteransicht eines unteren Gehäuses;

Fig. 12 zeigt eine Schemaskizze, die eine Kaltluftein­ laßeinrichtung für den Luftschleier und eine Staubabsaugein­ richtung darstellt;

Fig. 13 (a) zeigt eine Teilschnittansicht, die eine in einen Kaltluftausströmring gebohrte Kaltluftauslaßöffnung dar­ stellt;

Fig. 13 (b) zeigt eine Draufsicht eines Kaltluftaus­ strömrings:

Fig. 14 zeigt eine Draufsicht, die eine Kaltlufteinlaß­ einrichtung für das Schneidwerkzeug darstellt;

Fig. 15 zeigt eine Teilschnittansicht einer Kaltluft­ einlaßeinrichtung für das Schneidwerkzeug;

Fig. 16 (a) zeigt eine Draufsicht eines Kaltluftvertei­ lers für das Schneidwerkzeug;

Fig. 16 (b) zeigt eine Seitenansicht eines Kaltluftver­ teilers für das Schneidwerkzeug;

Fig. 17 (a) zeigt eine Draufsicht einer Schelle, die zu einer Kaltlufteinlaßeinrichtung für das Schneidwerkzeug ge­ hört;

Fig. 17 (b) zeigt eine Seitenansicht einer Schelle, die zu einer Kaltlufteinlaßeinrichtung für das Schneidwerkzeug ge­ hört;

Fig. 18 (a) zeigt eine Stirnseitenansicht einer anderen Schelle, die zu einer Kaltlufteinlaßeinrichtung für das Schneidwerkzeug gehört;

Fig. 18 (b) zeigt eine Draufsicht einer anderen Schelle, die zu einer Kaltlufteinlaßeinrichtung für das Schneidwerkzeug gehört;

Fig. 19 zeigt eine Schemaskizze, die einen Zustand der aus einem Kaltluftausströmring auf ein Schneidwerkzeug gebla­ senen Kaltluft darstellt;

Fig. 20 zeigt einen Schnitt bei A-A von Fig. 19;

Fig. 21 zeigt ein Blockschema, das die Zusammensetzung der Kaltluftzufuhreinrichtung für die Zufuhr kalter Druckluft darstellt;

Fig. 22 zeigt eine erläuternde Darstellung, die einen Zustand der Kaltluft für den Luftschleier darstellt, die durch das Innere eines Innengehäuses fließt; und

Fig. 23 zeigt eine erläuternde Darstellung, die einen Zustand der Kaltluft für den Luftschleier darstellt, die aus einer Kaltluftauslaßöffnung für den Luftschleier ausgetreten ist.

Nachstehend wird anhand von Fig. 1 bis 23 eine Kühl- und Staubabsaugvorrichtung für eine Werkzeugmaschine nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist bei einer Fräs- und Bohrmaschine, wie z. B. einer NC-Gesenkfräsmaschine, eine Schneidwerkzeug-Hauptwelle 2a mit einer Spindel 2 verbunden. Ein Schneidwerkzeug 4 ist durch ein Zangenspannfutter 3 mit der Schneidwerkzeug-Hauptwelle 2a verbunden. Ein Befestigungs­ element 5 ist durch einen Bolzen 6 mit dem Spindelgehäuse 1 verbunden. Die detaillierte Konfiguration des Befestigungsele­ ments 5 ist in Fig. 5 dargestellt. Ferner ist das obere Ge­ häuse 7 an dem Befestigungselement 5 befestigt. Zur Konfigura­ tion des oberen Gehäuses 7 vgl. Fig. 6. Das obere Gehäuse 7 ist mit einem mittleren Gehäuse 8 verbunden, dessen Konfigura­ tion in Fig. 7 dargestellt ist. Innerhalb des oberen Gehäuses und des mittleren Gehäuses 8 ist ein Innengehäuse 9 mon­ tiert. Die detaillierte Konfiguration des Innengehäuses 9 ist in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellt.

Das mittlere Gehäuse 8 ist ferner an einem unteren Ge­ häuse 10 befestigt, von dem eine elastische Haube 11 herab­ hängt. Die elastische Haube 11 ist in eine Nut 12 eingepaßt, die am Boden des unteren Gehäuses 10 eingeschnitten ist. Die detaillierte Konfiguration des unteren Gehäuses 10 ist in Fig. und Fig. 11 dargestellt.

Das heißt, das Kühl- und Staubabsauggehäuse weist ein Befestigungselement 5, ein oberes Gehäuse 7, ein mittleres Ge­ häuse 8, ein Innengehäuse 9 und ein unteres Gehäuse 10 auf. Der Gesamtkörper des Kühl- und Staubabsauggehäuses ist am Spindelgehäuse 1 der Werkzeugmaschine befestigt.

Am oberen Gehäuse 7 ist eine Kaltlufteinlaßeinrichtung 13 für einen Luftschleier montiert. Wie in Fig. 12 darge­ stellt, weist die Kaltlufteinlaßeinrichtung 13 eine Durch­ gangsbohrung 13a auf, deren eines Ende mit einer Kalt­ druckluftzufuhreinrichtung 100 verbunden ist, die entfernt vom Kühl- und Staubabsauggehäuse angeordnet ist. Das andere Ende der Durchgangsbohrung 13a ist mit einem Kaltluftkanal 14 für den Luftschleier verbunden, der mit der Innenwand des Kühl- und Staubabsauggehäuses in Verbindung steht. Dieser Kaltluft­ kanal 14 für den Luftschleier weist, wie in Fig. 1 darge­ stellt, einen im oberen Gehäuse 7 vorgesehenen Kanal 14a, einen Kanal 14b, der in dem zwischen dem mittleren Gehäuse 8 und dem Innengehäuse 9 ausgebildeten Raum vorgesehen ist, und einen im unteren Gehäuse 10 vorgesehenen Kanal 14c auf. Der Kanal 14b setzt sich aus mehreren kleinen Kanälen zusammen, die durch mehrere Erhebungen bzw. Reliefs 9a von verschiedener Gestalt gebildet werden, die an der Außenseite der Wand des Innengehäuses 9 vorgesehen sind, wie in Fig. 8 und Fig. 9 dar­ gestellt. Ferner weist der Kanal 14c mehrere Durchgangsbohrun­ gen auf, die in gleichen Abständen längs des inneren Umfangs des unteren Gehäuses 10 angebracht sind, wie in Fig. 10 darge­ stellt. Diese Durchgangsbohrungen führen zu einer Kaltluftaus­ laßöffnung 15, die an der schrägen Oberfläche 15a am Boden des unteren Gehäuses angebracht ist und in einen Zerspanungsraum 34 führt, der von dem Kühl- und Staubabsauggehäuse umschlossen wird. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die schräge Oberfläche 15a durch spanende Bearbeitung in einem Winkel von 45 Grad gestaltet.

Ferner ist mit dem mittleren Gehäuse 8 eine Staubab­ saugvorrichtung 16 verbunden, die als Spanabführungsteil dient. Außerdem ist die Spanaustragsöffnung 16a der Staubab­ saugvorrichtung 16 mit einer Durchgangsbohrung 17 zum Abführen von Bearbeitungsspänen verbunden, die an einem Ende durch das mittlere Gehäuse und das Innengehäuse hindurchgeht und am an­ deren Ende mit einer äußeren Unterdruck-Spanabsaugvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist am unteren Gehäuse 10 ein Kaltluftausströmring 18 zum Kühlen eines Schneidwerkzeugs be­ festigt, und im Kaltluftausströmring 18 sind diagonal in einem Winkelabstand von 20 bis 30 Grad zwei Kaltluftauslaßöffnungen 18a und 18b zum Kühlen eines Schneidwerkzeugs gebohrt, wie in Fig. 13 dargestellt.

Eine Kaltlufteinlaßeinrichtung 19 zum Kühlen eines Schneidwerkzeugs ist am unteren Gehäuse 10 angebracht, wie in Fig. 4 dargestellt, und weist einen am unteren Gehäuse 10 be­ festigten Kaltluftverteiler 20, eine Schelle 21, eine Schelle 22, eine Schelle 23 und ein Paar Kaltluftschläuche 24A, 24B auf, wie in den vergrößerten Abbildungen in Fig. 14 und Fig. 15 dargestellt. Der Kaltluftschlauch 24A ist an einem Ende durch einen Kaltluftkanal 25A zum Kühlen des Schneidwerkzeugs mit der Kaltluftauslaßöffnung 18a zum Kühlen des Schneidwerk­ zeugs im Kaltluftausströmring 18 und am anderen Ende mit der Kaltdruckluftzufuhreinrichtung 100 verbunden. Entsprechend ist der Kaltluftschlauch 24B an einem Ende über einen Kaltluftka­ nal 25B zum Kühlen des Schneidwerkzeugs mit der Kaltluftaus­ laßöffnung 18b zum Kühlen des Schneidwerkzeugs im Kaltluftaus­ strömring 18 und am anderen Ende mit der Kaltdruckluftzufuhr­ einrichtung 100 verbunden.

Folglich wird die kalte Druckluft von der Kaltdruck­ luftzufuhreinrichtung 100 durch ein Paar Kaltluftschläuche 24A und 24B und ein Paar Kaltluftkanäle 25A und 25B aus den Kalt­ luftauslaßöffnungen 18a und 18b herausgeblasen.

Details sind in Fig. 16 für der Kaltluftverteiler 20, in Fig. 17 für die Schelle 21, in Fig. 18 für die Schelle 22 und die Schelle 23 dargestellt.

Fig. 19 und 20 zeigen die Lage der beiden Kaltluftaus­ laßöffnungen 18a und 18b im Kaltluftausströmring 18 und die Blasrichtung der Kaltluft zum Kühlen des Schneidwerkzeugs aus diesen Kaltluftauslaßöffnungen. Wie oben erwähnt, sind zwei Kaltluftauslaßöffnungen 18a und 18b voneinander durch einen Winkelabstand von 20 bis 30 Grad getrennt. Die Kaltluft 26 zum Kühlen des Schneidwerkzeugs wird im Bereich vom Schaftteil 4a bis zur Spitze der Schneide 4b des Schneidwerkzeugs entgegen­ gesetzt zur Drehrichtung T des Schneidwerkzeugs 4 und tangen­ tial zum äußeren Umfang der Schneide 4b des Schneidwerkzeugs diagonal nach unten geblasen. Die Beziehung zwischen dem Schneidwerkzeug 4 und den Kaltluftauslaßöffnungen 18a und 18b wird wie folgt ermittelt:

Wie in Fig. 20 gezeigt, sind zwei Kaltluftauslaßöffnun­ gen 18a und 18b um einen Winkel von 20 bis 30 Grad voneinander getrennt, und jede der Kaltluftauslaßöffnungen ist so gebohrt, daß die Kaltluft auf den Teil des Schneidwerkzeugs geblasen wird, der entgegengesetzt zur Drehrichtung T des Schneidwerk­ zeugs um einen Radius des Schneidwerkzeugs gegen die Linie L verschoben ist, die den Mittelpunkt des Schneidwerkzeugs mit dem Mittelpunkt der Kaltluftauslaßöffnung verbindet.

Fig. 21 zeigt die Komponenten einer äußeren Kaltdruck­ luftzufuhreinrichtung 100 in Fig. 12 und 15. Zunächst wird durch einen Kompressor 101, einen Nachkühler 102, einen Luft­ behälter 103 und ein Hauptfilter 104 staubfreie Betriebsluft erzeugt. Die Betriebsluft wird auf zwei Leitungen aufgeteilt. In jeder Betriebsluftleitung wird durch einen Lufttrockner 105 Wasser entfernt, die Luft wird auf 10°C abgekühlt, durch einen Abscheider/Ablaß 106 wird Öl abgeschieden, und schließlich wird die Luft durch den Kühler 107 auf -7°C abgekühlt. Die so bei -7°C erzeugte kalte Druckluft wird durch die jeweilige Leitung der Kaltlufteinlaßeinrichtung 3 für den Luftschleier und der Kaltlufteinlaßeinrichtung 19 zum Kühlen des Schneid­ werkzeugs zugeführt.

Die Kühl- und Staubabsaugvorrichtung realisiert die obigen Funktionen wie folgt:
Wie aus Fig. 1 erkennbar, wird die Spanabsaugeinrich­ tung (nicht dargestellt) so betrieben, daß sie die Luft aus dem Inneren des Kühl- und Staubabsauggehäuses mittels Unter­ druck absaugt. Außerdem wird die kalte Druckluft aus der Kalt­ druckluftzufuhreinrichtung 100 sowohl der Kaltlufteinlaßein­ richtung 13 für den Luftschleier als auch der Kaltlufteinlaß­ einrichtung 19 zum Kühlen des Schneidwerkzeugs zugeführt. In diesem Zustand zerspant das Schneidwerkzeug 4 das auf dem Hilfselement 27 fixierte Werkstück 28, um eine Bohrung oder Nut herzustellen.

Die Kaltluft 30 für den Luftschleier, die in die Kalt­ lufteinlaßeinrichtung 13 für den Luftschleier eingeleitet wird, kühlt das Kühl- und Staubabsauggehäuse, indem sie durch den Kaltluftkanal 14 für den Luftschleier in der Wand des Kühl- und Staubabsauggehäuses hindurchfließt. Danach wird die Kaltluft aus mehreren Kaltluftauslaßöffnungen 15 für den Luft­ schleier herausgeblasen, die im unteren Gehäuse 10 vorgesehen sind, um einen Luftschleier 31 zum Abschließen der Umgebung des Schneidwerkzeugs von der Außenluft zu bilden. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kaltluftstrom 30 für den Luftschleier, wie in Fig. 22 gezeigt, in mehrere Ströme innerhalb des Innenge­ häuses 9 umgelenkt, wodurch sein Druck ausgeglichen wird. So wird, wie in Fig. 23 dargestellt, die Kaltluft aus mehreren Kaltluftauslaßöffnungen 15 für den Luftschleier unter gleichem Druck in den Zerspanungsraum 35 eingeblasen. Da diese Kalt­ luftauslaßöffnungen 15 an einer schrägen Oberfläche 15a am Bo­ den des unteren Gehäuses 10 ausgebildet sind, wird die Kalt­ luft 30 teils in genau senkrechter Richtung und teils in leicht nach innen geneigter Richtung (zum Schneidwerkzeug hin) geblasen, wodurch der Absperreffekt des Luftschleiers 31 wir­ kungsvoller wird. Ein Neigungswinkel der schrägen Fläche 15a wird experimentell auf einen Winkel von annähernd 45 Grad festgelegt.

Die in die Kaltlufteinlaßeinrichtung 13 für das Schneidwerkzeug eingeleitete Kaltluft 26 zum Kühlen des Schneidwerkzeugs wird durch die Kaltluftkanäle 25A und 25B für das Schneidwerkzeug aus den Kaltluftauslaßöffnungen 18a und 18b des Kaltluftausströmrings 18 für das Schneidwerkzeug im Winkel von 45 Grad (zur vertikalen Schnittebene) diagonal und nach unten geblasen, wie in Fig. 19 dargestellt. Da die Kalt­ luftauslaßöffnungen 18a und 18b jeweils eine ovale Öffnung aufweisen, wird die aus den Kaltluftauslaßöffnungen 18a und 18b geblasene Kaltluft vertikal zerstreut. Infolgedessen trifft ein Teil dieser-Kaltluft 26 für das Schneidwerkzeug auf den Schaftteil und kühlt diesen, um die Wärmeübertragung vom Antriebsteil des Schneidwerkzeugs der Werkzeugmaschine zu ver­ hindern. Der Rest der Kaltluft 26 für das Schneidwerkzeug trifft auf den Schneidenteil 4b des Schneidwerkzeugs 4, um diesen zu kühlen und gleichzeitig Grate aus der Bohrung oder Nut 29 zu entfernen.

Da die Kaltluftauslaßöffnungen 18a und 18b, wie in Fig. 19 und Fig. 20 dargestellt, durch einen Winkel von 20 bis 30 Grad voneinander getrennt sind, trifft die Kaltluft aus 18a oder 18b direkt auf die Bohrung oder Nut 29 und wirbelt die Bearbeitungsspäne auf. Da ferner Kaltluft aus den Kaltluftaus­ laßöffnungen 18a und 18b entgegengesetzt zur Drehrichtung T des Schneidwerkzeugs 4 und tangential zum äußeren Umfang des Schneidwerkzeugs 4 geblasen wird, werden die um den Schneiden­ teil 4b des Schneidwerkzeugs 4 gewickelten Bearbeitungsspäne mühelos davon abgelöst. Diese Funktionen des Entfernens von Bearbeitungsspänen vom Schneidenteil 4b werden besonders ef­ fektiv ausgeführt, wenn die spanende Bearbeitung beendet ist und das Schneidwerkzeug 4 vom Werkstück 28 getrennt wird, wie in Fig. 3 dargestellt.

Die Kaltluft 26, die sowohl den Schaftteil 4a als auch den Schneidenteil 4b des Schneidwerkzeugs 4 gekühlt hat, wird durch die Durchgangsbohrung 17 und die Spanaustragsöffnung 16a zur äußeren Staubabsaugvorrichtung abgesaugt und ausgetragen, wie in Fig. 1 und 3 durch den Pfeil 32 dargestellt.

Zusammen mit der Kaltluft 26 wird auch die Kaltluft 30 für den Luftschleier, nach ihrem Auftreffen auf das Werkstück 28 durch die Durchgangsbohrung 17 und die Spanaustragsöffnung 16a abgesaugt und ausgetragen. Durch dieses Absaugen und Aus­ tragen der Kaltluft 30 wird nicht nur das Austragen der Be­ arbeitungsspäne unterstützt, sondern auch das Innere des Kühl- und Staubabsauggehäuses gekühlt.

Somit werden das Kühl- und Staubabsauggehäuse selbst bzw. das Schneidwerkzeug 4 innerhalb des Gehäuses durch die Kaltluft 30 für den Luftschleier gekühlt.

Der Luftschleier 31 und die elastische Haube 11 wirken zusammen als Sperre gegen ein Entweichen von Bearbeitungsspä­ nen. Besonders die elastische Haube 11 wirkt als Sperre gegen einen Zufluß der äußeren Warmluft, da eine Möglichkeit be­ steht, daß aufgrund von Luftblasen 33, die zwischen Luft­ schleiern 31 entstehen, wie in Fig. 23 dargestellt, die äußere Warmluft zur Mitte des Kühl- und Staubabsauggehäuses gelangt.

Wenn am Boden des unteren Gehäuses 10 anstelle mehrerer Kaltluftauslaßöffnungen 15 für den Luftschleier ein Schlitz 34 vorgesehen wird, dann kann die elastische Haube 11 weggelassen werden, da die obenerwähnte Luftblase 33 wegen eines von dem Schlitz 34 erzeugten durchgehenden Luftschleiers beseitigt wird.

Was ferner die Anzahl, die Lage oder die Richtung der im Kaltluftausströmring 18 vorgesehenen Kaltluftauslaßöffnun­ gen 18a und 18b betrifft, so sind diese in Abhängigkeit von verschiedenen Zerspanungsbedingungen zu bestimmen, wie z. B. der Dicke des Werkstücks, der Größe der Zerspanungsbohrung oder -nut. Folglich muß unter mehreren Kaltluftausströmringen 18 ein an die Zerspanungsbedingungen angepaßter Kaltluftaus­ strömring 18 ausgewählt werden. Selbst wenn der Kaltluftaus­ strömring 18 ausgewechselt werden muß, kann ein Kaltluftaus­ strömring 18 nur durch einen anderen ersetzt werden, der an die Zerspanungsbedingungen angepaßt ist.

Ferner werden bei dem obenerwähnten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Kaltluft 26 für das Schneidwerkzeug und die Kaltluft 30 für den Luftschleier aus der gemeinsamen Kalt­ druckluftzufuhreinrichtung 100 zugeführt; es ist jedoch auch möglich, die Kaltluft jeweils aus einer unabhängigen Kalt­ luftzufuhreinrichtung einzuspeisen, um die Kaltluft dem Schneidwerkzeug bzw. dem Luftschleier mit unterschiedlichem Druck und unterschiedlicher Temperatur zuzuführen. Vom Kosten­ standpunkt aus ist es günstiger, die Kaltluft mit unterschied­ lichem Druck und unterschiedlicher Temperatur aus der gemein­ samen Kaltluftzufuhreinrichtung zuzuführen. Dies ist bei Ver­ wendung von Blenden oder Kammern innerhalb der Kaltluftkanäle möglich.

Ferner werden der Druck und die Temperatur der Kaltluft 26 für das Schneidwerkzeug oder der Kaltluft 30 für den Luft­ schleier in Übereinstimmung mit den Zerspanungsbedingungen festgelegt. Besonders die Temperatur der Kaltluft 26 für das Schneidwerkzeug soll vorzugsweise zwischen 5 und -15°C liegen. Im einzelnen ist bekannt, daß eine Temperatur unterhalb 5°C die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs auf das 6-fache der Le­ bensdauer bei Raumtemperatur verlängert. Was die Kaltluft 30 für den Luftschleier betrifft, so kann die Temperatur aus einem breiteren Bereich als dem für die Kaltluft 26 ausgewählt werden. In bestimmten Fällen kann für die Kaltluft 30 Raumtem­ peratur zulässig sein.

Außerdem ist bekannt, daß durch Auftragen von Klebstoff auf die Paßflächen der Elemente, welche das Kühl- und Staubab­ sauggehäuse bilden, die Wärmeisolierung der Innenseiten der Komponenten 5, 7, 8, 9 und 10 unterstützt wird.

Ferner können als Werkstückmaterial beliebige Werkstof­ fe, nämlich Metalle, Verbundstoffe, Hölzer und Steine ver­ wendet werden.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß nach der vorlie­ genden Erfindung, da Kaltluft für das Schneidwerkzeug aus den Kaltluftauslaßöffnungen für das Schneidwerkzeug diagonal nach unten und tangential zum äußeren Umfang des Schneidwerkzeugs geblasen wird, nicht nur der außen freiliegende Teil des Schneidwerkzeugs, sondern auch der im Werkstück verborgene Teil gekühlt werden kann und Bearbeitungsspäne mühelos daraus entfernt werden können.

Da ferner die Kaltluft für den Luftschleier aus den Kaltluftauslaßöffnungen für den Luftschleier nach unten gebla­ sen wird, um den Luftschleier zu bilden, wird die Umgebung des Schneidwerkzeugs von der Außenluft abgeschlossen, wodurch das Schneidwerkzeug wirkungsvoll gekühlt werden kann. Außerdem un­ terstützt die Kaltluft für den Luftschleier nach der Bildung des Luftschleiers den Austrag von Bearbeitungsspänen aus der Spanaustragsöffnung.

Da ferner im Kühl- und Staubabsauggehäuse die Kalt­ luftkanäle vorgesehen sind, kann das Gehäuse selbst beim Durchgang der Kaltluft durch diese Kanäle gekühlt werden, wo­ durch die Kühlung des Schneidwerkzeugs unterstützt wird.

Das hinreichend gekühlte Schneidwerkzeug weist einen so geringen Verschleiß auf, daß die Lebensdauer des Schneidwerk­ zeugs wesentlich verlängert werden kann. Da andererseits die längere Lebensdauer des Schneidwerkzeugs im Mittel zur Entste­ hung kleinerer Bearbeitungsspäne führt, können die Bearbei­ tungsspäne leichter ausgetragen werden.

Claims (14)

1. Kühl- und Absaugvorrichtung für eine Werkzeug­ maschine zum Kühlen eines Schneidwerkzeugs und zum Absaugen und Austragen von Bearbeitungsspänen aus der Vorrichtung, wo­ bei die Vorrichtung aufweist:

• a) ein an der Werkzeugmaschine befestigtes Gehäuse (1, 7 bis 11) zum Umschließen einer Spindel (2) und eines Schneid­ werkzeugs (4) der Werkzeugmaschine;
• b) eine Kaltluftzufuhreinrichtung zum Zuführen von kal­ ter Druckluft;
• c) eine an dem Gehäuse montierte Kaltlufteinlaßeinrich­ tung zum Einleiten der kalten Druckluft aus der Kaltluftzu­ fuhreinrichtung in das Gehäuse;
• d) einen ersten Kaltluftauslaß (14) zur Bildung eines Luftschleiers um das Schneidwerkzeug herum;
• e) einen zweiten Kaltluftauslaß (15) zum Kühlen des Schneidwerkzeugs; und
• f) eine an du Gehäuse montierte Kaltluftaustragsein­ richtung (16, 17) zum Austragen von Bearbeitungsspänen aus dem Inneren des Gehäuses zusammen mit der kalten Druckluft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die eine mit der Kalt­ luftaustragseinrichtung verbundene Spanabsaugeinrichtung zum Absaugen und Auffangen von Bearbeitungsspänen aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer zwei­ ten, am Gehäuse montierten Kaltlufteinlaßeinrichtung zum Ein­ leiten der kalten Druckluft aus der Kaltluftzufuhreinrichtung in das Gehäuse.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der er­ ste Kaltluftauslaß ein kreisförmig an einer Bodenfläche des Gehäuses angebrachter Schlitz ist, um einen das Schneidwerk­ zeug umgebenden Luftschleier zu bilden, wobei die kalte Druck­ luft vertikal aus dem Schlitz geblasen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der er­ ste Kaltluftauslaß durch mehrere erste Kaltluftauslaßöffnungen gebildet wird, die in gleichen Abständen an einer Bodenfläche des Gehäuses vorgesehen sind, um einen Luftschleier um das Schneidwerkzeug herum zu bilden, wobei die kalte Druckluft vertikal aus den ersten Kaltluftauslaßöffnungen geblasen wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der zweite Kaltluftauslaß durch mehrere Kaltluftauslaßöffnun­ gen gebildet wird, die in einer lösbar mit dem Boden des Ge­ häuses verbundenen Ringeinrichtung angebracht sind, um das Schneidwerkzeug mit der kalten Druckluft zu kühlen, die aus den Kaltluftauslaßöffnungen diagonal nach unten geblasen wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die eine erste Kaltluftkanal-Einrichtung aufweist, die im Gehäuse zur Verbindung der Kaltlufteinlaßeinrichtung mit dem ersten Kaltluftauslaß vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, die eine zweite Kaltluftkanal-Einrichtung aufweist, die im Gehäuse zur Verbin­ dung der zweiten Kaltlufteinlaßeinrichtung mit der Ringein­ richtung vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die eine vom unteren Ende des Gehäuses herabhängende elastische Haube (11) aufweist, um eine Abschließung des Gehäuses sicher­ zustellen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die aufweist:

• a) eine erste Kaltluftzufuhreinrichtung zum Zuführen einer ersten kalten Druckluft;
• b) eine zweite Kaltluftzufuhreinrichtung zum Zuführen einer zweiten kalten Druckluft;
• c) eine erste, an dem Gehäuse montierte Kaltlufteinlaß­ einrichtung zum Einleiten der ersten kalten Druckluft aus der ersten Kaltluftzufuhreinrichtung in das Gehäuse; und
• d) eine zweite, an dem Gehäuse montierte Kaltluftein­ laßeinrichtung zum Einleiten der zweiten kalten Druckluft aus der zweiten Kaltluftzufuhreinrichtung in das Gehäuse.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Bodenfläche diagonal nach unten zur Mittellinie des Gehäu­ ses hin gerichtet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wo­ bei die zweiten Kaltluftauslaßöffnungen in dem Kaltluftaus­ strömring in zwei Positionen mit einem Winkelabstand von 20 bis 30 Grad vorgesehen sind und eine Mittellinie jeder der zweiten Kaltluftauslaßöffnungen entgegengesetzt zur Drehrich­ tung das Schneidwerkzeugs gerichtet ist und eine Verlängerung der Mittellinie an einen äußeren Umfang des Schneidwerkzeugs anstößt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wo­ bei die zweiten Kaltluftauslaßöffnungen in dem Kaltluftaus­ strömring so angebracht sind, daß eine Mittellinie der zweiten Kaltluftauslaßöffnung diagonal nach unten gerichtet ist, wenn der Kaltluftausströmring von der Seite betrachtet wird, und daß die Kaltluftauslaßöffnung eine ovale Form aufweist, wenn der Kaltluftausströmring von unten betrachtet wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wo­ bei die Ringeinrichtung durch eine andere Ringeinrichtung mit mehreren, unterschiedlich ausgeführten zweiten Kaltluftauslaß­ öffnungen ersetzt werden kann.