DE707628C - Vorrichtung zum Zufuehren von Kuehl-, Schmier- und Spuelfluessigkeit an Werkzeugmaschinen mit umlaufenden Werkzeugen - Google Patents

Description

15 JUL. -1941

AUSGEGEBEN AM 27. JUNI 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 707 628
KLASSE 67a GRUPPE 27

V 33541 XIIJ6/a

Dr.-3ng. Otto Kienzle in Berlin-Südende 1$-

ist als Erfinder genannt worden.

mit umlaufenden Werkzeugen

Patentiert im Deutschen Reich vom 5. Februar 1937 an
Patenterteilung bekanntgemacht am 21. Mai 1941

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Zuführen von Kühl-, Schmier- und Spülflüssigkeit an Werkzeugmaschinen mit umlaufenden Werkzeugen.
Es sind, bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen die durch eine Hohlspindel einem mit radialen Bohrungen und am Umfang mit Austrittsöffnungen versehenen, zusammen mit dem Werkzeug rotierenden Verteilerkörper zuge-

führte Flüssigkeit durch Fliehkraftwirkung ununterbrochen den Bearbeitungsflächen zugeführt wird.

Man hat auch bereits Schleifscheiben mit radialen Bohrungen versehen, die von der hohlen Welle der Schleifscheibe ausgehen und an der Schleifscheibenoberfläche münden, um durch diese Bohrungen Kühlmittel, das unter einem gewissen Überdruck steht, an die zu schleifende Fläche heranzubringen.

Außerdem kennt man bereits Schleifscheiben, die auf ihrer Außenfläche radial gerichtete Verteilungskanäle besitzen, die auf ihrer ganzen Länge aufgeschnitten sind und zur Verteilung einer zugeführten Läppflüssigkeit

über die ganze Scheibenfläche dienen.

Die bisher bekannten Vorrichtungen sind jedoch nicht brauchbar, um Flüssigkeit aus einem tiefer gelegenen' Behälter erstmalig anzusaugen, solange sich noch Luft in den Leitungen befindet. Entweder hätte man die Abmessungen dieser Vorrichtungen derart vergrößern müssen, daß ihre Anwendung im Werkzeugmaschinenbau nicht mehr möglich gewesen wäre, oder man hätte dem mit dem Verteilerkörper dotierenden Werkzeug ohne Rücksicht auf die günstigste Schnittgeschwindigkeit sehr hohe Drehzahlen geben müssen, was ebenfalls unzulässig ist. Über die ganze Scheibenbreite sich erstreckende Verteilimgskanäle, die zur Außenluft offen sind, sind zum Ansaugen und Nachsaugen einer Flüssigkeit deshalb nicht anwendbar, weil sich mit ihnen ein Druckabfall nicht erzielen läßt.

Nach der Erfindung besitzt der hohle Verteilungskörper in seinem Innern Leitschaufeln, welche die Flüssigkeit durch das den Verteilerkörper tragende zentrale Zuführungsrohr ansaugen. Hierdurch wird die Flüssigkeit nicht nur nachgesaugt, sondern auch erstmalig angesaugt, so daß eine besonders zuverlässige und gleichbleibende Kühlung, Schmierung oder Spülung der Werkzeuge gewährleistet ist. Auch bei langsam umlaufenden Werkzeugen kann eine ausreichende Saugwirkung

erzielt werden, so daß eine besondere Flüssigkeitsförderpumpe entbehrlich ist. Für den Fall, daß aus besonders tiefliegenden Behältern Flüssigkeit erstmalig angesaugt werden soll, wird ein besonderer, höher als der Verteilerkörper gelegener, allseitig geschlossener Flüssigkeitsbehälter angeordnet, der dazu dient, dem Werkzeug beim Anlaufen des Verteilers sofort Flüssigkeit zuzuführen. Der ¹⁽¹ Verteiler kann als selbständiger Rotationskörper ausgebildet, oder er kann im Werkzeugträger oder im Werkzeug selbst ange-. ordnet sein.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Abb. ι und 2 Werkzeuge mit verschieden gerichteten Verteilerkörpern in schematischer Darstellung,

Abb. 3 einen Vertciierkörpcr und einen im Werkzeugträger angeordneten Verteiler in schematischer Darstellung,

Abb. 4 einen Längsschnitt durch eine Werkzeugspindel mit Verteilerkörper, ^a5 Abb. 5 und 6 einen Schnitt durch das Werkzeug und den Verteiler nach Abb. 4, der die beispielsweise Anordnung und Ausbildung der Leitflächen im Verteiler zeigt,

Abb. 7 einen Längsschnitt durch eine eine Schleifscheibe tragende Werkzeugspindel mit im Innern der Schleifscheibe angeordnetem Verteiler,

Abb. S einen Schnitt durch die Schleifscheibe nach Abb. 7,

Abb. 9 eine schematischc Darstellung der Anordnung zum selbsttätigen Kreislaufpumpenbetrieb.

In den Abb. 1 und 2 trägt die Werkzeugspindel ι den Werkzeugträger 2 und dieser ein oder mehrere Schneiden oder andere Werkzeuge 3. Die Werkzeugspindel ist in ihrer Längsrichtung· durchbohrt zwecks Aufnahme des den Verteilerkörper 4 tragenden Rohres 5. Die Ausflußöffnungen 6 sind auf das Werkzeug gerichtet. Die in den zur Drehachse konzentrisch angeordneten VerteilerkörpQr 4 gelangende Flüssigkeit wird durch die Drehbewegung des Verteilers der Fliehkraft unterworfen, so daß sie mit erhöhtem Druck austritt. Die öffnungen 6 können in ihrem Querschnitt einstellbar sein, so daß nur gerade so viel Flüssigkeit austreten kann, wie durch den geringen Förderdruck dem Verteiler zugeführt wird. Obwohl im Verteiler ein zusätzlicher Druck entsteht, soll die Flüssigkeit, ohne abzureißen, ununterbrochen strömen.

Der Verteilerkörper 4 dreht sich im allgemeinen mit gleicher Geschwindigkeit wie das Werkzeug. In diesem Falle ist der Verteiler mit der Werkzeugspindel starr verbunden. Er kann aber auch besonders angetrieben werden. Dann ist das Rohr 5 in der Werkzeugspindel leicht drehbar gelagert. Der besondere Antrieb kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn das Werkzeug verhältnismäßig langsam umläuft, so daß der Verteiler zweckmäßig schneller läuft. Es kann aber auch der umgekehrte Fall eintreten.

Selbstverständlich können alle bekannten 7" Umlauf werkzeuge benutzt werden. Als Beispiele seien nur Fräser, Bohrer und Schleifscheiben genannt.

Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach Abb. 1 und 2 ist in Abb. 3 dargestellt. Die Wcrkzeugspindel 1 besitzt radiale Bohrungen 7, die z. B. in einer ringförmigen Ausnehmung 8 münden, die wiederum mit im Werkzeugträger 2 angeordneten verteilerähnlichen Bohrungen o. dgl. 9 in Verbindung 8« steht. Die durch das Rohr 5 zuströmende Flüssigkeit gelangt also in den Verteiler 9 und tritt unter Einwirkung der Fliehkraft mit erhöhter Geschwindigkeit auf das Werkzeug 3 zu aus. Die dargestellte Vorrichtung kann als Ausbohrwerkzeug benutzt werden. Mit 10 ist das zu bearbeitende Werkstück bezeichnet. Durch den zweiten Verteiler kann dem Werkzeug gleichzeitig von beiden Seiten Flüssigkeit zugeführt werden. Hierdurch wird in vielen Fällen eine einwandfreiere Kühlung als bisher möglich. Außerdem kann der zweite, dem Werkzeug nachgeschaltete Verteiler besonders für eine wirkungsvolle Spülung sorgen.

In Abb. 4 ist auf dem konischen Teil 10 der Spindel 1 die Scheibe 11 unter Druck des Teils 12 befestigt. Die aufgesetzten Ringteile 13 und 14 tragen das Werkzeug 3, das hier aus einzelnen Schleifsegmenten besteht.

Nach Abb. 5 besitzt der Verteiler 4 in seinem Innern etwa radial verlaufende Leitflächen 16 von der jeweiligen Höhe des Verteilerkörpers, die den Gesamtraum des Verteilers in mehrere Einzelräume unterteilen. Alle Einzelräume stehen in der Mitte 18 miteinander io₅ in Verbindung, so daß die Flüssigkeit durch das Rohr 5 zufließen kann. Die am Außenumfang vorgesehenen schmalen Schlitze oder Öffnungen 6 haben zweckmäßig einen veränderlichen Querschnitt, der einstellbar ist. im

Abb. 6 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der die Leitflächen 16 etwa radial verlaufende Kanäle 19 bilden, deren Auslaßöffnungen 6 auf ganz bestimmte Stellen des Werkzeuges gerichtet sind. Wenn der Verteiler mit gleicher Geschwindigkeit wie das Werkzeug umläuft, so kann der Flüssigkeitsstrahl beispielsweise immer auf die Zwischenräume 15 gerichtet sein.

Die Leitflächen iö können in ihrer Wirkung mit Turbinenschaufeln verglichen werden. Sie bezwecken, daß der Verteiler gleich-

zeitig als Pumpe arbeitet. Es entsteht nämlich bei Drehung des Verteilers längs der Leitflächen ein Druckabfall, der genügt, um die Flüssigkeit anzusaugen. Durch Änderung der Abmessungen, der Formgebung und der Drehzahlen läßt sich der jeweils erforderliche Unterdruck herstellen.

In Abb. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Der Verteiler befindet sich hier innerhalb der Schleifscheibe. Auf dem konischen Ende der mit der Längsbohrung 20 versehenen Werkzeugspindel 1 ist die Schleifscheibe durch die Teile 21, 22 und 23 befestigt. Zwischen der Schleifscheibe und: den Haltescheiben 21 und 22 befindet sich ein als Verteiler wirkender Raum 24, der in einem bestimmten Abstand konzentrisch zur Drehachse angeordnet, ist. Die Zuleitung der Flüssigkeit er-

z<> folgt durch die Öffnungen 25 und 26. Die in dem Verteilerraum 24 befindliche Flüssigkeit wird durch Einwirkung der Fliehkraft in die in der Schleifscheibe befindlichen, etwa radial verlaufenden Kanäle 27 und in die sich

«5 verästelnden Kanäle 28 gepreßt. Sie gelangt von dort durch die Zwischenräume innerhalb der Schleifscheibe nach außen.

Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, können die Kanäle 28 in dem härteren Kern teil 29 an-'geordnet sein. Die sich verzweigenden Kanäle sind bis an den die eigentlichen Schleifkörner enthaltenden Teil 30 heran- oder in diesen hineingeführt. Unter Umständen können die Verteilerkanäle auch bis dicht an die Schleiffläche der Scheibe herangehen, damit die Flüssigkeit stärker herausgepreßt wird. Zugleich kann mit dieser Maßnahme auch die Ansaugwirkung vergrößert werden.

Die Verteilerkanäle 27, 28 sind beispielsweise in die Scheibe eingeformt und bilden so einfache Ausnehmungen. Es können aber auch entsprechend ausgebildete Hohlkörper, beispielsweise Rohre, in die Scheibenmasse eingebettet sein. Es können auch Hohlkörper und eingeformte Kanäle gemeinsam verwendet werden, wie es beispielsweise in Abb. 7 dargestellt ist. Es besteht auch die Möglichkeit, die Verteilerkanäle gemäß der Abb. 6 auszubilden, ,damit eine möglichst gute Ansaugwirkung erreicht wird.

In der Abb. 9 ist eine beispielsweise Anordnung für den vollautomatischen Pumpenbetrieb schematisch dargestellt. Mit 4 ist der durch einen nicht gezeichneten Antrieb sich drehende Verteiler bezeichnet, der mit dem Zuleitungsrohr 5 verbunden ist. Das Werkzeug ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die vom Verteiler abgegebene Flüssigkeit wird in der Maschinenwanne 31 aufgefangen und gelangt durch die Leitung32 in den Sammelbehälter33. Zwischen diesem Sammelbehälter und der Zuführung 5 zum Verteiler ist ein oberhalb dieser Zuführung liegender allseitig geschlossener Flüssigkeitsbehälter 34 angeordnet, der eine Steigleitung 35 vom Sammelbehälter 33 und eine Falleitung 36 zum Verteiler hat, die in ihrem oberen Verbindungsteil zum Behälter 34 als Krümmer 37 ausgebildet ist. Der Behälter 34 trägt in seinem Deckel das von einem Schwimmer3S gesteuerte Ventil 39, das in der gezeichneten Stellung geöffnet ist. Erst beim Sinken des Flüssigkeitsspiegeis im Behälter 34 wird das Ventil 39 durch seine Schwere oder durch eine nicht gezeichnete Feder geschlossen. In der Leitung 36 befindet sich der vom Motorschalter über ein Gestänge 40 gesteuerte Hahn 41.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: «o

Wenn die Maschine stillsteht, ist der Behälter 34, wie gezeichnet, mit Flüssigkeit gefüllt. Der Hahn bzw. das Ventil 41 ist geschlossen. Die Steigleitung 3 5 und die Fallleitung 36 einschließlich des Verteilers 4 sind «s mit Luft gefüllt. Mit dem Anlassen des Antriebsmotors wird der Hahn 41 geöffnet. Der Verteiler rotiert schnell, und es entsteht ein Unterdruck, der imstande ist, die Flüssigkeit aus dem Behälter 34 anzusaugen. Im Augenblick, wo die Flüssigkeit die Höhendifferenz zum Krümmer 37 überwunden hat, wirkt dieser in Verbindung mit der Falleitung 36 als Heber, da das Leitungsrohr bis auf den Boden des Gefäßes 34 geht. Der Behälter 34 ent- ¹J5 leert .sich also, da die Verbindung mit der Außenluft durch das noch geöffnete Ventil 39 hergestellt ist. Das Ventil 39 schließt sich aber bei einer bestimmten, vorher eingestellten Höhe des Flüssigkeitsspiegels. Es muß nämlieh mindestens so viel Flüssigkeit abgeflossen sein, daß die zum Verteiler führenden Leitungen und der Verteiler selbst mit Flüssigkeit gefüllt sind. Im Verteiler wird jetzt ein größerer Druckabfall erzeugt, da das spez. Gewicht der Flüssigkeit größer ist als das der Luft. Dieser Unterdruck genügt, um die Flüssigkeit aus dem tiefer gelegenen Sammelbehälter 33 mittels der Steigeleitung bei jetzt geschlossenem Behälter 34 anzusaugen. no

Bei einer bestimmten Ausführung beträgt der Unterdruck bei Luft beispielsweise 0,0065 kg/cm² oder 65 mm WS. Für Wasser ist der Unterdruck bei sonst gleichen Verhältnissen dagegen 5,0kg/cm². »'S

Die aus dem Sammelbehälter 33 angesaugte Flüssigkeit bringt zunächst weitere Luft aus dem Rohr 35 in den durch das Ventil 39 geschlossenen Behälter 34, so daß der Flüssigkeitsspiegel um einen weiteren Betrag sänken kann. Diese Luft muß während des Betriebes wieder entfernt werden, damit der Behälter

34 beim nächsten Anfahren der Maschine wieder ganz mit Flüssigkeit gefüllt ist. Zu diesem Zweck ist beispielsweise eine Düse 42 vorgesehen, die den Krümmer 37 mit dem Innenraum des Behälters 34 verbindet. Das im Rohr 37 strömende Wasser reißt durch diese Düse Luft aus dem Behälter 34 hinaus, so daß der Flüssigkeitsspiegel in kurzer Zeit wieder steigt. Der Schwimmer 38 ist deshalb »ο bestrebt, das Ventil 39 wieder zu öffnen. Dem entgegen wirkt aber die Druckdifferenz am Ventilteller. Der Unterdruck im Behälter ist mindestens 0,2 at bei einer angenommenen Saughöhe von beispielsweise 2 m. Hat der Ventilteller einen Durchmesser von 40 mm, Sp erhält man eine Schließkraft von etwa 2,5 kg. Gestaltet man den Auftrieb des Schwimmers 38 so, daß er nur etwa 0,5 kg beträgt, so wird das Ventil immer noch mit ao einer Kraft von etwa 2,0 kg geschlossen gehalten. Diese Zahlenangaben sind nur als Beispiel gemacht, um den Vorgang zu verdeutlichen.

Während des Betriebes ist also der gesamte Kreislauf vom Sammelbehälter bis zum Verteiler von der Außenluft abgeschlossen, so daß die Flüssigkeit ungestört gefördert und vom Verteiler abgegeben wird.

Beim Stillsetzen der Maschine wird zusammen mit der Abschaltung des Antriebes der Hahn 41 geschlossen, so daß der gefüllte Behälter 34 sich nicht durch die Falleitung entleeren kann. Die in der Steigleitung 3 5 befindliche Flüssigkeit wird langsam in den Sammelbehälter 33 zurücklaufen. Da der Unterdruck beim Stillsetzen des Verteilers fortfiel, konnte das Ventil 39 durch den Auftrieb des Schwimmers 38 öffnen.

An Stelle des hydraulisch betätigten Ventils 39 kann auch ein elektrisch gesteuertes Ventil Verwendung finden. Das Ventil schließt sich nach erfolgtem Einschalten des Antriebsmotors erst, wenn der Flüssigkeitsspiegel um einen gewissen Betrag gefallen ist. Der die Schließkraft aufbringende Stromkreis wird aufrechterhalten, bis der Motorschalter wieder ausgeschaltet wird, dann öffnet das Ventil z. B. durch Federkraft.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι . Vorrichtung zum Zuführen von Kühl-, Schmier- und Spülflüssigkeit an Werkzeugmaschinen mit umlaufenden Werkzeugen, bei der die durch eine Hohlspindel einem mit radialen Bohrungen und am Umfang mit Austrittsöffnungen versehenen, zusammen mit dem Werkzeug rotierenden Verteilerkörper zugeführte Flüssigkeit durch Fliehkraftwirkung ununterbrochen den Bearbeitungsflächen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Verteilerkörper (4) in seinem Innern Leitschaufeln (16) besitzt, welche die Flüssigkeit durch das den Verteilerkörper (4) tragende zentrale Zuführungsrohr (5) ansaugen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (16) nach außen sich verjüngende Kanäle (19) bilden, die mit dem Zuführungsrohr (5) in Verbindung stehen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (19) auf bestimmte Stellen des Werkzeuges, z.B. die Zwischenräume (15), je zweier Werkzeugschneiden (3) gerichtet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsrohr (s) in der Hohlspindel (1) drehbar gelagert ist und unabhängig vom Werkzeug angetrieben wird.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sammelbehälter (33) und dem Zuführungsrohr (5) zum Verteiler (4) ein allseitig geschlossener, oberhalb des Verteilers liegender Flüssigkeitsbehälter (34) angeordnet ist, der durch eine Steigleitung (35) mit dem tiefer gelegenen Sammelbehälter durch eine während des Betriebes als Heber wirkende Falleitung (36,37) mit dem Verteiler verbunden ist und der mit einem schwimmergesteuerten Ventil versehen ist, das während des Ansaugens selbsttätig geöffnet ist, das aber, nachdem die Heberwirkung einsetzt, selbsttätig geschlossen wird, so daß nunmehr die Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter (33) nachgesaugt wird.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Behälter (34) hineingelangte Luft während des Betriebes selbsttätig durch eine in die Leitung (37) hineinragende Düse (42) angesaugt wird.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Falleitung (36, 37) ein über ein Gestänge (40) vom Motorschalter gesteuerter Hahn (41) angeordnet ist, der beim Ausschalten des Motors geschlossen und beim Einschalten desselben geöffnet wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen