DE4445911C1 - Kühlmittel-Zuführeinrichtung in einem Wälzfräser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlmittel-Zuführein­ richtung in einem Wälzfräser nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Aus der DE 31 05 933 A1 ist ein Wälzfräser mit einer Kühlmit­ tel-Zuführeinrichtung bekannt geworden, an dessen Umfang in gleichen Abständen achsparallel verlaufende Schneidein­ sätze angeordnet sind, die mittels einer Spannvorrichtung am Grundkörper befestigbar sind. Eine zentrale Bohrung des Grundkörpers nimmt einen länglichen Körper auf, der einen an eine Kühlmittelquelle anschließbaren Kanal aufweist, der über eine radiale Bohrung im länglichen Körper, eine Ringkammer und mit der Ringkammer verbundenen radialen Bohrungen je Schneideinsatz im Grundkörper Kühlmittel zu den Schneideinsätzen führt. Die stollenförmigen Schneid­ einsätze sind im Bereich der Zahnköpfe mit Kanälen ausge­ stattet, die an der Rückseite der Einsätze enden, wobei die Austrittsrichtung gegen die Vorderseite des in Dreh­ richtung nachfolgenden Schneideinsatzes weist. Das auf diese Weise zugeführte Kühlmittel wird somit auf die Vor­ derseite der Zähne gespritzt.

Bei derartigen Wälzfräsern ist immer nur ein begrenzter axialer Bereich der Schneideinsätze mit den Stirnrädern in Eingriff, wobei dieser axiale Bereich sich allmählich ver­ schiebt nach Maßgabe des Verschleißes der in Eingriff be­ findlichen Schneideinsatzabschnitte. Bei der bekannten Kühlvorrichtung wird jedoch über die gesamte axiale Länge Kühlmittel austreten gelassen. Es wird daher unnötig viel Kühlmittel verbraucht. Dies entgegen der Tendenz auf der Anwenderseite, möglichst wenig oder kein Kühlmittel ein­ setzen zu müssen. Die Formung von Kühlkanälen in den Schneideinsätzen ist darüber hinaus aufwendig, insbeson­ dere, wenn diese auf preßtechnischem Wege aus Hartmetall, Cermet oder Keramik geformt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlmittelzu­ führeinrichtung für Wälzfräser zu schaffen, bei der die Kühlmittel­ menge drastisch reduziert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Wälzfräser wird für jede Reihe Schneideinsätze in Achsrichtung des Grundkörpers eine Mehrzahl von Bohrungen im Grundkörper vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Verteilerkörper in der zentralen Bohrung des Grundkörpers aufgenommen, der so ausgebildet ist, daß er immer nur einen Teil der Bohrungen in Achs- und/oder Umfangsrichtung mit Kühlmittel versorgt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß stets nur der axiale Be­ reich, der im Eingriff mit dem Werkstück ist, gekühlt wird. Darüber hinaus kann auch in Umfangsrichtung nur ein be­ grenzter Bereich mit Kühlmittel versorgt werden, und zwar derjenige, der jeweils mit dem Werkstück in Eingriff ist. Auf diese Weise wird die Kühlmittelmengenzufuhr auf ein Mindestmaß begrenzt.

Das Kühlmittel kann ein geeignetes herkömmliches flüssiges Kühlmittel sein, es kann jedoch auch ein Gas sein, bei­ spielsweise Stickstoff. Das Kühlmittel kann darüber hinaus dazu verwendet werden, die Späne fortzuspülen. Zu diesem Zweck sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die radialen Bohrungen im Grundkörper mit einer Drosselstelle versehen sind, vorzugsweise nahe ihrem radial außen lie­ genden Ende.

Die Erfindung ist auf Wälzfräser mit beliebig ausgestal­ teten Schneideinsätzen anwendbar. Statt einer einzigen durchgehenden Leiste kann eine Vielzahl von Einzelzähnen, die Stoß an Stoß nebeneinander angeordnet sind, verwendet werden. Es können auch mehrere relativ kurze kammartige Leisten Stoß an Stoß am Umfang des Grundkörpers eingesetzt werden. Schließlich können auch beschichtete oder unbe­ schichtete Vollstahlwälzkörper mit der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung versehen werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Verteilerkörper entfernbar im Grundkörper angeordnet. Bei Entfernen des Wälzfräsers aus der Wälzfräsmaschine kann der Verteilerkörper entfernt und in den neuen Fräskörper eingeführt werden. Bei der Entfernung des Verteilerkörpers ist ferner von Vorteil, wenn das Fräswerkzeug zur erneuten Beschichtung, zum Beispiel nach dem PVD-Verfahren, in einen entsprechenden Ofen eingebracht wird.

Es sind verschiedene konstruktive Möglichkeiten denkbar, den Verteilerkörper zu gestalten. Eine besteht erfindungs­ gemäß darin, daß ein mit dem Grundkörper mitdrehender Ab­ schnitt des Kühlmittelverteilers mit der zentralen Bohrung eine Kammer bildet, die über eine Querbohrung des Ab­ schnitts mit einer axialen, mit der Kühlmittelquelle ver­ bindbaren Bohrung einer Stange verbunden ist, die von ei­ ner Seite in die zentrale Bohrung einführbar und verstell­ bar ist zwecks Ausrichtung des Abschnitts mit in Achsrich­ tung des Grundkörpers unterschiedlichen radialen Bohrungen, und daß der Abschnitt von einer Buchse gebildet ist, die drehbar auf der Stange gelagert ist und am Umfang axial beabstandete Dichtungen aufweist, zwischen denen die Kammer gebildet ist. Mit dem Vorschub des Wälzfräsers kann die Stange und damit die Buchse relativ zum Fräser verschoben werden, wodurch der jeweilige Eingriffsbereich des Wälzfräsers mit Kühlmittel versorgt wird. Die Buchse kann zum Beispiel mit Hilfe eines Kugellagers auf der Stange gelagert sein. Die Dichtungen auf der Buchse sorgen dafür, daß sie mit dem Grundkörper umläuft, während die Stange stationär ist. Bei auswechselbaren Schneideinsätzen kann der Aufwand durchaus gerechtfertigt sein, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung der Grundkörper auch einteilig mit Spanndornen an beiden Enden für die Lagerung an der An­ triebsseite der Wälzfräsmaschine und am Gegenlager vorge­ sehen ist und der längliche Verteilerkörper über den hohlen Spanndorn in den Grundkörper einführbar ist. Die Stange des Kühlmittelverteilers ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise über eine Schraubverbindung mit einem Kühlmittelzuführrohr ver­ bindbar. Die Schraubverbindung liegt vorzugsweise innerhalb des Aufspanndorns. Dadurch kann der Fräser zusammen mit dem Kühlmittelverteiler auf einfache Weise auf der Wälzfräsmaschine angebracht bzw. aus dieser entfernt werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, die Wälzfräsmaschine auf einfache Weise zusätzlich mit einer Kühlmittelversorgung auszurüsten, um den erfindungs­ gemäßen Wälzfräser mit Kühlmittel zu versorgen.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist der Verteilerkörper in Achsrichtung mehrere axial beabstandete Dichtabschnitte auf, zwischen denen die Kammern für die Kühlmittelzufuhr zu den den Axialbereichen des Grundkör­ pers zugeordneten Radialbohrungen des Grundkörpers über axiale Kanäle in dem Verteilerkörper angeordnet sind, und daß der Verteilerkörper eine durchgehende Stange ist, mit durch Dichtungen am Umfang abgeteilten eingeschnürten Abschnitten, die über eine Querbohrung mit einem Kanal in der Stange verbunden sind. Bei einer derartigen Ausführungsform ist jede Kammer mit einem separaten Kanal im Verteilerkörper zu verbinden. Je nach­ dem, welcher Kanal mit der Kühlmittelquelle verbunden wird, wird ein entsprechender Axialbereich des Wälzfräsers mit Kühlmittel gespeist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Wälzfräser mit einer Kühlvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Kühlmittelverteiler des Wälzfräsers nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 1 entlang der Linie 3-3.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 1 entlang der Linie 4-4, wobei der Kühlmittelver­ teiler nicht dargestellt ist.

Fig. 5 zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, jedoch mit einer abgewandelten Kühlvorrichtung.

Ein Wälzfräser 10 nach den Fig. 1, 3 und 4 weist einen Grundkörper 12 auf mit einer zentralen Bohrung 14 und einem Aufspanndorn 16 an einem Ende und einem Aufspann­ dorn 18 am anderen Ende, welche einteilig mit dem Grund­ körper 12 geformt sind und zur Lagerung auf der Antriebs­ seite bzw. der Gegenlagerseite der Wälzfräsmaschine die­ nen. Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind am Um­ fang des Grundkörpers 12 Tragzähne 20 geformt mit Sitz­ flächen 22. Die Tragzähne bilden in Achsrichtung Zahnrei­ hen und sind in Umfangsrichtung auf einer Schraubenlinie angeordnet, wobei die Steigung der Schraubenlinie von dem Modul des Stirnrads abhängt, das mit dem Wälzfräser 10 bearbeitet werden soll. Zwischen den Tragzähnen 20 sind achsparallele Nuten 24 geformt, die eine untere Sitzfläche 26 bilden. Die Sitzflächen 22, 26 dienen zur Abstützung von kammartigen Schneideinsätzen 28 von begrenzter Länge, die zu mehreren, hier zu viert Stoß an Stoß in den Nuten 24 angeordnet sind. Der Fügespalt 30 befindet sich im Pro­ filgrund. Die Zähne 32 der Schneideinsätze sind zu den Tragzähnen 20 ausgerichtet. Daher liegen die Zähne 32 auf der gleichen Schraubenlinie wie die Tragzähne. Die Schneideinsätze sind zum Beispiel aus Hartmetall, Keramik oder Cermet und werden im preßtechnischen Verfahren herge­ stellt.

Die Schneideinsätze 28 haben an der Vorderseite im unteren Bereich axial durchgehende Ausnehmungen 32 zur Aufnahme des Kopfes von Spannschrauben, von denen eine in Fig. 1 bzw. 3 bei 34 dargestellt ist. Axial sind die Schneidein­ sätze 28 durch Befestigungsscheiben 36, 38 gehalten, die auf Ringbunden des Grundkörpers 12 angeordnet und durch Schrauben (nicht gezeigt) am Grundkörper 12 befestigt sind.

In der zentralen Bohrung 14 des Grundkörpers 12 ist ein Verteiler 40 für Kühlmittel angeordnet. Er weist eine Stange 42 auf, deren Außendurchmesser etwas geringer ist als der Innendurchmesser der Spindel 18, in die vom freien Ende ein Rohr 44 eingeführt ist, das mit einer nicht ge­ zeigten Kühlmittelquelle in Verbindung steht und Kühlmit­ tel in die Durchbohrung 46 der Stange 40 einleitet. Stange 42 und Rohr 44 können über eine Schraubverbindung 48 mit­ einander verbunden sein, und die Stange 42 kann über eine Feststellschraube, wie bei 50 angedeutet, in der zentralen Bohrung 14 axial und drehfest gehalten werden. Auf diese Weise kann die Stange 42 auf das Rohr 44 zur Verbindungs­ zwecken aufgeschraubt werden. Anschließend wird die Fest­ stellschraube 50 wieder gelöst.

Die Stange 42 weist eine umlaufende Einschnürung 52 auf, die über eine radiale Bohrung 54 mit dem axialen Kanal 46 verbunden ist. Ferner ist eine Buchse 56 vorgesehen mit einer Einschnürung 58, zu deren beiden Seiten ein Dichtab­ schnitt mit einem O-Ring 60 angeordnet ist. Die O-Ringe 60 treten mit der Wandung der Bohrung 14 in Eingriff. Die Buchse 56 nimmt in einer stirnseitigen Durchmessererweite­ rung am rechten Ende ein Kugellager 62 auf, gegen dessen inneren Laufring sich das rechte Ende der Stange 42 anlegt, wenn sie in die Buchse 50 eingeführt wird. Eine Schraube 64 wirkt mit einem Innengewindeabschnitt 66 der Stange 42 zusammen und spannt die Stange 42 gegen das Kugellager 62 vor. Die Buchse 56 kann sich daher auf der Stange 42 dre­ hen, wobei die längliche Querbohrung 48 zum Grundkörper 12 relativ stationär ist. Durch die Einschnürung 58 ist zwi­ schen den Dichtungen 60 ein ringförmiger Raum 70 gebildet, der auf die beschriebene Art und Weise mit Kühlmittel ver­ sorgt werden kann.

Der Grundkörper 12 ist in Achsabständen mit radialen Boh­ rungen 72 versehen, wobei eine Reihe von Bohrungen, hier vier an der Zahl, mit jeweils einer Nut 24 verbunden ist. Die Bohrungen 72 sind von Nut 24 zu Nut 24 versetzt, zum Beispiel um 10 mm in Achsrichtung. Aus Fig. 1 wird deut­ lich, daß nur die Bohrung 72 am rechten Ende des Grundkör­ pers 12 mit Kühlmittel versorgt werden kann, während die anderen frei bleiben. Wird nun der Wälzfräser 10 nach und nach relativ zum Werkstück verstellt, wird die Ver­ teilvorrichtung 40 relativ zum Grundkörper 12 so bewegt, daß die jeweils nächste radiale Bohrung 72 mit Kühlmittel versorgt wird, so daß jeweils nur die axialen Eingriffsbe­ reiche Kühlmittel erhalten, die übrigen indessen nicht. Die Relativbewegung von Wälzfräser 10 und Kühlvorrichtung 40 kann dadurch geschehen, daß die Stange 40 bzw. das Zu­ führrohr 44 stationär bleiben, während der Wälzfräser 10 zugestellt wird.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen, ist die Einschnürung 58 durch eine Längswand 74 unterbrochen. Eine entsprechende Längs­ wand kann auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Dadurch wird jeweils nur 180° eines axialen Ab­ schnitts des Fräsers 10 mit Kühlmittel gespeist. Es ver­ steht sich, daß durch entsprechende Vorkehrungen an der Buchse 56 beliebige Sektoren mit unterschiedlichen Winkeln mit Kühlmittel versorgt werden können. Voraussetzung für die sektorweise Versorgung ist indessen, daß die Buchse 56 für diesen Fall stationär ist.

Aus den Fig. 1 und 4 ist ferner zu erkennen, daß die Bohrungen 72 nahe dem radial außen liegenden Ende eine Drosselbuchse 76 enthalten, die den Strömungsquerschnitt verringern. Dadurch kann das Kühlmittel mit größerer Geschwindigkeit ausströmen und zum Fortblasen der Späne beitragen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Wälzfräser mit dem nach Fig. 1 weitgehend gleich, so daß für mit Fig. 1 glei­ che Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Dar­ stellung nach Fig. 5 unterscheidet sich jedoch von der nach Fig. 1 durch einen anders gestalteten Kühlmittelver­ teiler 80. Er weist eine Stange 82 auf, die in Achsabstän­ den zwischen Dichtabschnitten 84 Einschnürungen 86 auf­ weist. Die Dichtabschnitte 84 tragen O-Ringe 88. Die Stange 82 ist über den Dorn 16 eingeführt bis an das andere Ende der zentralen Bohrung 14 und mit einem Abschnitt 90 mit einem Gewindeabschnitt 92 der Bohrung 14 verschraubt. Die Stange 82 weist vier achsparallele Kanäle auf, die gestri­ chelt eingezeichnet sind und in Querbohrungen, von denen eine bei 94 dargestellt ist, enden.

Über die einzelnen Kanäle können daher Kammern 96, die durch die Einschnürungen 86 mit der Bohrung 14 gebildet sind, mit Kühlmittel versorgt werden. Die Kammern 96 sind jeweils zu den radialen Bohrungen 72 im Grundkörper 12 ausge­ richtet. Die Verbindung der Kanäle in der Stange 82 durch einen geeigneten Drehverteiler ist in Fig. 5 nicht darge­ stellt.

Claims (10)

1. Kühlmittel-Zuführeinrichtung in einem Wälzfräser, mit einem Grundkörper, an dessen Umfang in gleichen Abstän­ den achsparallel verlaufende Schneideinsätze angeordnet sind, die mittels einer Spannvorrichtung am Grundkörper befestigt sind, einem länglichen Körper in einer zen­ tralen Bohrung des Grundkörpers, der einen an eine Kühlmittelquelle anschließbaren Kanal aufweist, der über eine radiale Bohrung im länglichen Körper, eine Ringkammer und mit der Ringkammer verbundenen radialen Bohrungen je Schneideinsatz im Grundkörper Kühlmittel zu den Schneideinsätzen führt, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Reihe von Schneideinsätzen (28) in Achs­ richtung des Grundkörpers (12) zwei oder mehr radiale Bohrungen (72) im Grundkörper (12) vorgesehen sind, die in Öffnungen am Umfang des Grundkörpers (12) zwischen in Umfangsrichtung beabstandeten Schneideinsätzen (28) münden, und der längliche Körper als Verteilerkörper (40, 80) ausgebildet ist derart, daß jeweils nur ein axialer Be­ reich des Wälzfräsers (10) und gegebenenfalls innerhalb diesem stets nur der sich gerade in der Zerspannungszone befindende Umfangsteilbereich mit Kühlmittel beauf­ schlagbar ist.

2. Abwälzfräser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Bohrungen (72) im Grundkörper (12) mit einer Drosselstelle (76) versehen sind, vorzugsweise nahe dem radial außen liegenden Ende.

3. Abwälzfräser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verteilerkörper (40, 80) entfernbar im Grundkörper (12) angeordnet ist.

4. Abwälzfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Grundkörper (12) mit­ drehender Abschnitt (56) des Verteilerkörpers (40) mit der zentralen Bohrung (14) die Ringkammer (70) bil­ det, die über eine Querbohrung (68) des Abschnitts (56) mit einer axialen, mit der Kühlmittelquelle verbindba­ ren Bohrung (46) einer Stange (42) verbunden ist, die von einer Seite in die zentrale Bohrung (14) einführbar und verstellbar ist zwecks Ausrichtung des Abschnitts (56) mit in Achsrichtung des Grundkörpers (12) unter­ schiedlichen radialen Bohrungen (72), und daß der Ab­ schnitt (56) von einer Buchse gebildet ist, die drehbar auf der Stange (42) gelagert ist und am Umfang zwei axial beabstandete Dichtungen (60) aufweist, zwischen denen die Kammer (70) gebildet ist.

5. Abwälzfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer nur einem Sektor des Grundkörpers zugeordnet ist, wobei die Kammer stationär, d. h. nicht mit dem Grundkörper umlaufend ist und daß der Abschnitt eine Buchse aufweist, die drehfest auf der Stange gelagert ist und mittels axial beabstandeter Dichtungen eine nur einen Teil des Umfangs des Grund­ körpers abdeckende sektorförmige Kammer bildet, die durch zwischen den Dichtringen (60) verlaufende Längs­ wände (74) in Umfangsrichtung begrenzt ist.

6. Abwälzfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (12) vorzugsweise einteilig mit Aufspanndornen (16, 18) an beiden Enden für die Antriebsseite und das Gegenlager der Wälzfräs­ maschine vorgesehen ist und der längliche Verteilerkör­ per (40, 80) über den hohlen Spanndorn (16) in den Grundkörper (12) einführbar ist.

7. Abwälzfräser nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (42) über eine Schraub­ verbindung (48) mit einem Kühlmittelzuführrohr (44) verbindbar ist.

8. Abwälzfräser nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schraubverbindung (48) in dem Spanndorn (18) angeordnet ist.

9. Abwälzfräser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkörper (80) in Achs­ richtung mehrere axial beabstandete Dichtabschnitte (84, 88) aufweist, zwischen denen Kammern (96) für die Kühlmittelzufuhr zu den den Axialbereichen des Grund­ körpers (12) zugeordneten Radialbohrungen (72) des Grundkörpers (12) über axiale Kanäle in dem Verteiler­ körper (80) angeordnet sind und daß der Verteilerkörper eine durchgehende Stange (82) ist mit durch Dichtungen (88) am Umfang abgeteilten eingeschnürten Abschnitten (86), die über eine Querbohrung (94) mit einem Kanal in der Stange (82) verbunden sind.

10. Abwälzfräser nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stange über einen Spanndorn (16) eingeführt und mittels eines Gewindeabschnitts (90) mit einem Innengewinde (92) der zentralen Bohrung (14) nahe der Spindel verschraubt ist.