DE8012959U1 - Kühleinrichtung für rotierende Schneidwerkzeuge für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere für Borhrwerkzeuge - Google Patents

Kühleinrichtung für rotierende Schneidwerkzeuge für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere für Borhrwerkzeuge

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DE8012959U1 DE8012959U DE8012959U DE8012959U1 DE 8012959 U1 DE8012959 U1 DE 8012959U1 DE 8012959 U DE8012959 U DE 8012959U DE 8012959 U DE8012959 U DE 8012959U DE 8012959 U1 DE8012959 U1 DE 8012959U1
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Description

Kühleinrichtung für rotierende Schneidwerkzeuge für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere für Bahrmerkzeuge.
Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für rotierende Schneiduierkzeuge für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere für Bohrwerkzeuge, mit einem auf dem zylindrischen Uerkzeugschaft drehbar angeordneten und gegenüber dem lilerkzeugschaft abgedichteten Kühlmittelzufuhrring, der außen über eine lösbare Kupplung mit einer stationären Zuleitung verbindbar ist und innen über einen Ringkanal mit Kühlmittelbahrungen des lüerkzeugschaftes in Verbindung steht, ujobei der Werkzeugschaft in eine in einem Gehäuse gelagerte Antriebsspindel einsetzbar ist. Es gibt Bohrwerkzeuge, bei denen das Kühlmittel durch Bohrungen im Werkzeugschaft dem Schneidenbereich zugeführt wird. Eine derartige Kühlmittelzufuhr ist vor allen Dingen b-ei Bohrwerkzeugen wichtig, die mit Hartmetallschneidplatten ausgerüstet sind. Durch das Kühlmittel sollen nicht nur die Hartmetallschneiden gekühlt werden sondern auch der Späneabtranspart begünstigt werden.
Die Zuführung des Kühlmittels zum Bohrwerkzeug erfolgt nun bei rotierenden Bohrwerkzeugen über den eingangs erwähnten Kühlmittelzufuhrring, der während der Rotation des Bohrers ruht und der über eine lösbare Kupplung und einen Schlauch mit einer stationären Zuleitung verbunden ist. Beim Auswechseln des Bohrwerkzeuges wird die Kupplung gelöst und das Bohrwerkzeug zusammen mit dem Kühlmittelring von der Antriebsspindel getrennt und gegen ein anderes Werkzeug ausgetauscht. Bei Maschinen, bei denen nacheinander eine Vielzahl von gleichen Bohrungen ausgeführt werden, ergeben sich keine wesentlichen Probleme.
Heutzutage werden jedoch nacheinander an dem gleichen Werkstück mehrere Bearbeitungsvargänge mit verschiedenen Werkzeugen auf Universalbearbeitungsmaschinen durchgeführt, die
im allgemeinen als Bearheitungszentrum bezeichnet werden. \* Bei einem derartigen Bearbeitungszentrum stehen eine Vielzahl von Werkzeugen in einem außenliegenden Werkzeugmagazin u bereit, uierden nacheinander mit einer Transporteinrichtung der Arbeitsspindel zugeführt und won dieser auch wieder abtransportiert, wobei auch das Auswechseln der Werkzeuge vollautomatisch erfolgt. Die wenigsten heute in Betrieb be- ι findlichen Bearbeitungszentren sind jedoch mit einer Kühlmittelzufuhreinrichtung ausgerüstet, bei der das rotierende Schneidwerkzeug durch die Antriebsspindel hindurch mit Kühlmittel versorgt werden könnte. Das Anschließen van rotierenden Schneidwerkzeugen der eingangs erwähnten Art, die i mit einem Kühlmittelzufuhrring versehen sind, würde bei Be- ; arbeitungszentren Schwierigkeiten bereiten, da dies wegen ; :
der erforderlichen Zufuhrschleuse nicht vollautomatisch er- :■ folgen kann. js
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinrich- 3 tung für rotierende Schneidwerkzeuge für die spanende Me-
2G tallbearbei tung, insbesondere für Bohrwerkzeuge zu1 schaffen, :i die auch bei Bearbeitungszentren eine Kühlmittelzufuhr zu | dem Schneidwerkzeug über einen Kühlmittelzufuhrring ermög- | licht, wobei der Kühlmittelzufuhrring vollautomatisch an die stationäre Kühlmittelzufuhr anschließbar und auch von dieser wieder automatisch lösbar ist. Die Kühleinrichtung soll ferner auch zum nachträglichen Anbau an bereits vorhandene Bearbeitungszentren geeignet sein.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß 3D mit dem Gehäuse ein im Bereich des Kühlmittelzufuhrringes angeordneter, ständig an die Zuleitung angeschlossener Kupplungskopf mit einer im wesentlichen radial zur Schaftachse verlaufenden Austrittsbohrung vorgesehen ist, die in einer ebenen ersten Dichtfläche mündet, welche in Umfangsrichtung des Kühlmittelzufuhrringes gegenüber einer durch die Austrittsbohrung verlaufenden Tangente an einem zur Schaftachse konzentrischen Kreis in spitzem Winkel von 2D bis 1D so geneigt ist, daß sich ihr Abstand zur Schaftachse
in Ratationsrichtung des üJerkzBuges verringert, und die in Richtung der Schaftachse parallel zu diesRr oder zum freien
ripp
Ende des Werkzeuges hin von/ Schaf tachse weg in spitzem LJinkel bis zu 10 geneigt verläuft, und daB an dem Kühlmittelzufuhrring ein radial vorstehender Kupplungsstutzen angeordnet ist, der eine mit der ersten Dichtfläche zusammenwirkende zweite ebene Dichtfläche aufweist, welche in ihrer Neigung der der' ersten Dichtfläche angepaßt ist und in welcher eine mit dem Ringkanal verbundene, im wesentlichen ■; 10 radial verlaufende Eintrittsbohrung mündet.
Bei der neuen Kühleinrichtung besteht also die lösbare
i> Kupplung aus einem stationär am Gehäuse angeordneten Kupp-
: lungskopf und einem mit dem drehbar auf dem Llerkzeugschaft
ψ 15 angeordneten Kühlmittelzufuhrring verbundenen Kupplungsstutj'? zen. Kupplungskopf und Kupplungsstutzen sind mit zusammen-
P: wirkenden ebenen Dichtflächen versehen, die in der oben
Jv beschriebenen besonderen Weise angeordnet sind..
Das Schneidwerkzeug kann von dem Werkzeugwechsler eines Bei; 20 arbeitungszentrums in die Antriebsspindel eingesetzt werden, |; wobei sich der Kühlmittelzufuhrring in beliebiger Drehwin-
|i kelstellung gegenüber dem ülerkzeugschaft befinden kann. Beginnt das Werkzeug zu rotieren, so wird durch die zwischen Werkzeugschaft und Kühlmittelzufuhrring bestehende Reibung letzterer in Rotationsrichtung des Schneidwerkzeuges mitgenommen. Hierdurch kommt die Dichtfläche des Kupplungsstutzsns an der Dichtfläche des Kupplungskopfes zur Anlage« Da beide Dichtflächen gegenüber einer Tangente im spitzen Winkel angeordnet sind, werden sie durch die Rotation des Schneidwerkzeuges dichtend aneinandergedrückt. Mit einfachen Mitteln wird so ein vollautomatisches An- und Abkuppeln des Kühlmittelzufuhrringes an die stationäre Kühlmittelzufuhr erreicht. Beim darauffolgenden Auswechseln des rotierenden Schneidwerkzeuges gegen ein anderes Werkzeug wird das rotierenrie Schneidwerkzeug einfach durch den Werkzeugwechsel axial von der Antriebsspindel abgezogen, wobei sich auch der Kupplungsstutzen automatisch wiedEr vom Kupplungskopf löst.
Ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Fülleinrichtung besteht auch darin, daß sie nachträglich an bereits vorhandenen Bearbeitungszentren angebaut werden kann, so daß auf diesen Bearbeitungszentren die neuerdings üblichen Bohrwerkzeuge mit auswechselbaren Hartmetallschneidplatten eingesetzt uierden können.
Worteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung ist in folgendem anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
15
Figur 1 einen Längsschnitt durch die Kühleinrichtung nach
der Linie I-I der Figur 2
Figur 2 eine Stirnansicht der Kühleinrichtung..
Das Bohrwerkzeug 1 ist an seinem freien Ende mit zwei auswechselbaren Hartmetallschneidplatten 2 ausgerüstet,, Der Schaft 3 des Bohrwerkzeuges 1 weist eine zentrale Kühlmittelbohrung U auf, die in zwei Öffnungen 5 am v/orderen Ende des Bohrwerkzeuges mündet. Durch die Kühlmittelbohrung k und die Öffnungen 5 soll Kühlmittel direkt in den Be>reich der Schneidplatten 2 zugeführt werden. Anstelle von flüssigem Kühlmittel kann es gegebenenfalls auch erforderlich sein, Preßluft über die gleichen Leitungen zuzuführE?n.
Auf dem zylindrischen Schaft 3 des Bohrwerkzeuges 1 ist ein Kühlmittelzufuhrring G drehbar gelagert. Dieser Kühlmittelzufuhrring weist einen Ringkanal 27 auf, der über eine Querbohrung B mit der Kühlmittelbohrung 4 in Verbindung steht. Durch entsprechende Passung zwischen dem Kühlmittelzufuhrring 6 und dem Schaft 3 sind beide Teile gegeneinander abgedichtet. Der Kühlmittelring 6 ist mit einem radial vorstehenden Kupplungsstutzen 7 versehen. Dieser Kupplungsstutzen ist auf dem in dem Kühlmittelzufuhrring 6 ein-
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geschraubten Nippel 12 radial in Richtung R verschiebbar und mittels der Schra.ube 9 festklemmbar. Der Kupplungsstutzen 7 weist ferner eine ebene Dichtfläche 1D auf, in welcher eine im wesentlichen radial verlaufende Eintrittsbohrung 11 mündet. Diese Eintrittsbohrung 11 9teht mit dem Nippel 12 und über diesen mit der Querbohrung B in Verbindung .
In dem Gehäuse 13 eines Bearbeitungszentrums ist die Antriebsspindel 14 drehbar gelagert. An dem Gehäuse kann nachträglich der Tragring 15 konzentrisch zur Spindel 14 befestigt werden. Dieser Tragring 15 weist eine axial verlaufende Bohrung 16 auf, in welcher der Schaft 17a des Kupplungskopfes 17 parallel zur Schaftachse a-a in Richtung A verschiebbar und mittels der Schraube 18 festklemmbar ist. Die Schaftachse a-a ist koaxial zur Achse der Antriebsspindel 14, sobald das Bohrwerkzeug 1 in die Antriebsspindel 14 eingesetzt ist.
Auf dem Schaft 17a des Kupplungskopfes 17 ist ferner ein Anschlußring 19 drehbar angeordnet, an welchem die Zuleitung 2G für das Kühlmittel angeschlossen ist. Die drehbare Anordnung des Anschlußringes 19 wurde gewählt, um eine möglichst anpassungsfähige Einrichtung zu schaffen. Gegebenenfalls könnte die Zuleitung 20 auch direkt an den Schaft 17e fest angeschlossen sein.
Der Kupplungskopf 17 ragt in den Bereich des Kühlmittelzufuhrringes S und ist in diesem Bereich mit einer im wesentliehen radial verlaufenden Kühlmittelaustrittsbohrung 21 versehen. Diese Kühlmittelaustrittsbohrung 21 liegt in derselben Radialebene wie die Kühlmitteleintrittsbohrung 11 bzw. kann sie durch axiale Verstellung des Kupplungskopfes 17 in die gleiche Radialebene gebracht werden.
Der Kupplungskopf 17 ist ebenfalls mit einer ebenen Dichtfläche 22 versehen. In dieser Dichtfläche 22 mündet die Austrittsbohrung 21. Die Dichtfläche 22 ist in Umfangsrich-
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tung des ttUhlmittelzufuhrringea 6 gegenüber einer durch die Austrittsbohrung 21 verlaufenden Tengente T schräg geneigt. Ea handelte sich hierbei um eine Tangente an einem zur Schaftachas a-a konzentrischen Kreis K. Die Neigung der Dichtfläche 22 in Umfangsrichtung gegenüber der Tangente T erfolgt in^einem spitzen Winkelet, von etwa 2 bis 10°, vorzugsweise S bis B°. Die Neigung der Dichtfläche 22 in Umfangsrichtung ist dabei der Art, daß sich ihr Abstand r zur Schaftachae a-a in Rotationsrichtung D des Bohrwerkzeugea 1 verringert.
In Richtung der Schaftachse a-a verläuft die Dichtfläche 22 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zur
•ι
Schaftachse a-a. Gegebenenfalls könnte aber auch die Dichtfläche, wie es mit der strichpunktierten Linie 22a angedeutet ist, zum freien Endes des Bohrwerkzeuges hin und von der Schaftachse weg in spitzem Winkel A geneigt sein, wobei dieser Winkel bis zu 1DD betragen kann. Die Dichtfläche 11 des Kupplungsstutzens 7 ist in den gleichen Richtungen und unter dem gleichen Winkel wie die Dichtfläche 22 geneigt, so daß beide Dichtflächen 11, 22 in Kupplungsstellung planparallel und gut abdichtend aneinander anliegen.
Das Bohrwerkzeug wird zusammen' mit dem darauf frei drehbar angeordneten Kühlmittelzufuhrring 6 durch einen nicht dargestellten Werkzeugwechsel in die Antriebsspindel 14 eingesetzt, wobei sich der Kupplungsstutzen 7 in beliebiger Drehwinkelstellung gegenüber dem Kupplungskopf 17 befinden kann. Wird das Bohrwerkzeug 1 durch die Antriebsspindel 14 in Drehung versetzt, so wird durch die Reibung zwischen dem Schaft 3 und dem Kühlmittelzufuhrring S letzterer ebenfalls mitgenommen und zwar so lange, bis die Dichtfläche des Kupplungsstutzens 7 an der Dichtfläche 22 des Kupplungskopfes B zur Anlage gelangt. Bei der Wahl des Winkels o£ igt es wichtig, daß dieser Winkel nicht zu groß und nicht zu klein gehalten wird, damit eine vorbestimmte Anpressung der beiden Dichtflächen 1G, 22 erreicht wird. Diese Anpressung muß klein genug sein, damit der aus der Aus-
trittabohrung 21 austretende Kühlmittelstrahl die beiden Kupplungsteile 7, 17 nicht wieder voneinander abhebt. Auf der anderen Seite darf der Dinkel aber auch nicht zu klein sein, damit die Dichtflächen 10, 22 auch tatsächlich in der richtigen Position aneinander zu liegen kommen, in der die beiden Bohrungen 11, 21 miteinander fluchten. Auch darf die in Drehrichtung vordere Kante des Kupplungsstutzens 7 nicht vorzeitig am Kupplungskopf 17 hängenbleiben. Ein Dinkel also von G bis 8° hat sich hierbei am vorteilhafte-1u" sten erwiesen. Eine gewisse Einstellung der gegenseitigen Lage der Dichtflächen 10, 22 kann man auch noch durch radiale Verstellung des Kupplungsstutzens 7 nach Lösen der Schraube 9 vornehmen.
-ι
Wenn der Winkel β größer als 0D gemacht wird, so wird damit ein Verklemmen von Kupplungsstutzen 7 und Kupplungskopf 17 beim Abziehen des Bohrwerkzeuges 1 vermieden, sofern der Werkzeugwechsler das Bohrwerkzeug nißht exakt in Achsrichtung abziehen sollte.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Kupplungskopf 17 an seinem freien Ende 17b kegel- oder keilförmig ausgebildet ist. Durch diese keilförmige Ausgestaltung wird der Kupplungsstutzen 7 beim Einsetzen des Bohrwerkzeuges 1 in den Schaft 1*t in Drehrichtung oder entgegengesetzt zur Drehrichtung abgedrängt, sofern er zufällig genau auf den Kupplungskopf 17 auftreffen sollte.
Für Bohrwerkzeuge, deren Schaftachse a-a in Betrieb waagerecht verläuft, ist es ferner zweckmäßig am Kühlmittelzufuhrring 6 diametral gegenüber dem Kupplungsstutzen 7 ein Gegengewicht 23" anzubringen, welches vorteilhaft radial verstellbar sein sollte. Die radiale Verstellung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß das Gegengewicht 23 ein Muttergewinde aufweist und auf einem Gewindebolzen 24 verschraubbar ist. Eine Sicherungsschraube 25 verhindert eine ungewollte Verdrehung beider Teile. Durch das Gegengewicht 23 wird das Gewicht des Kupplungsstutzens 7 ausgeglichen,
-B-
so daß bereits geringe REibungskräfte zwiechen dEm Schaft 3 und dEm Kühlmittelzufuhrririg 6 ausreichen, um letzteren bei Drehung dES Bohrwerkzeuges 1 mitzunehmen. Fehlt das
Gegengewicht 23, so könnte untsr Umständen der KupplungsstutzEn 7 zu schüler sein um aus einer vertikal nach unten hängenden Position in Drehrichtung D mitgenommen zu werden. Bei vertikal angeordneten Bohrwerkzeugen kann ein Gegengewicht entfallen.

Claims (7)

- 9 Ansprüche
1. Kühleinrichtung für rotierende Schneidwerkzeuge für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere für Bohrwerkzeuge, mit einem auf dem zylindrischen tderkzeugschaft drehbar angeordneten und gegenüber dem üJerkzeugschaft abgedichteten Kühlmittelzufuhrring, der außen über eine lösbare Kupplung mit einer stationären Zuleitung verbindbar iBt und innen über einen Ringkanal mit Kühlmit-
1G telbohrungen des Uerkzeugschaftes in Verbindung steht, wobei der Uerkzeugschaft in eine in einem Gehäuse gelagerte Antriebsspindel einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse (13) ein im Bereich des Kühlmittelzufuhrringes (6) angeordneter, ständig an die Zuleitung (20) angeschlossenaer Kupplungskopf (17) mit einer im wesentlichen radial zur Schaftachse (a-a) verlaufenden Austrittsbohrung (21) vorgesehen ist, die in einer ebenen ersten Dichtfläche (22) mündet, welche in Umfangsrichtung des Kühlmittelzufuhrringes (6) gegenüber
2D einer durch die Austrittsbohrung (21) verlaufenden Tangente (T) an einen zur Schaftachse (a-a) konzentrischen Kreis (K) in einem spitzen Winkel (c£-) von 2 bis 10° so geneigt ist, daß sich ihr Abstand (r) zur Schaftachse (a-a) in Rotationsrichtung (D) des Werkzeuges (1) verringert, und die in Richtung der Schaftachse (a-a) parallel zu dieser oder zum freien Ende des Werkzeuges (1) hin voH?§chaftachse (a-a) weg in einem spitzen Winkel (ß) bis zu 10° geneigt verläu.ft, und daß an dem Kühlmittelzufuhrring (6) ein radial vorstehender Kupplungsstutzen (7) angeordnet ist, der eine mit der ersten Dichtfläche (22) zusammenwirkende zweite ebene Dichtfläche (10) aufweist, welche in ihrer Neigung der der ersten Dichtfläche (22) angepaßt ist und in welcher eine mit dem Ringkanal (27) verbundene, im wesentlichen radial verlaufende Eintrittsbohrung (11) mündet.
2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1", dadurch gekennzeichnet, daß beide Dichtflächen (10,22) in Umfangsrichtung unter
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- 1D einem Dinkel (<£-) van 6 bis 8° geneigt sind.
3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungskopf (17) in Richtung (A) der Schaftachse (a-a) verstellbar ist.
h, Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsstutzen (7) in radialer Richtung (R) verstellbar ist.
5. Kühleinrichtung nach Ansprüchen 1 - h, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungskopf (17) an seinem freien Ende (17b) kegel- oder keilförmig ausgebildet ist.
6. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelzufuhrring (6) ein diametral gegenüber dem Kupplungsstutzen (7) angeordnetes Gegengewicht (23) aufweist.
2G
7. Kühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (23) radial verstellbar ist.
Θ. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsstutzen (7) aus nachgiebigem Kunststoff insbesondere Polyamid besteht.
DE8012959U 1980-05-13 1980-05-13 Kühleinrichtung für rotierende Schneidwerkzeuge für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere für Borhrwerkzeuge Expired DE8012959U1 (de)

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