DE8121883U1

DE8121883U1 - Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere Bohrwerkzeugen

Info

Publication number: DE8121883U1
Application number: DE19818121883
Authority: DE
Original assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Current assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Priority date: 1981-07-25
Filing date: 1981-07-25
Publication date: 1983-01-05
Also published as: FR2510018A1; DE3129403A1; SE8203171L; GB2103123A; DE3129403C2; JPS5822642A

Description

Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen v/ersehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere Bohruierkzeugen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere Bohrwerkzeugen, mit einem auf dem zylindrisehen üderkzeugschaft angeordneten Kühlmittelring, der außen mit einer stationären Zuleitung verbindbar ist und innen einen mit den Kühlmittelbohrungen des Iderkzeugschaftes in Verbindung stehenden Ringkanal aufweist, wobei der Kühlmittelring mit je einem an den Ringkanal angrenzenden, mit je einer auf den zylindrischen Uerkzeug- schaft passenden Bohrung versehenen LJendteil, den Uerkzeugschaft abdichtend umfaßt.

. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (BB-PS 1 366 638) besteht der Kühlmittelring aus Kunststoff, insbesondere Nylon. Da Nylon eine gewisse Elastizität aufweist, können die Bohrungen der an den Ringkanal επ-schließenden üJandteile den zylindrischen Schaft eng umfassen. Hierdurch wird anfangs auch eine gute Abdichtung erzielt. Nach längerer Benutzung tritt jedoch ein Verschleiß am Nylon und auch am blerkzeugschaft selbst ein. Dieser Verschleiß ist darauf zurückzuführen, daß im Kühlmittel stets noch einige feste Schwebstoffe, meist sehr feine Metallspäne, enthalten sind, die sich im Nylon festsetzen und dann zu einem Verschleiß des lilerkzeugschaftes im Bereich der Bohrungen führen. Hierdurch wird die Abdichtung zwischen ύεπ Bohrungen und dem Uerkzeugschaft undicht und Kühlmittel tritt aus.

Man hat versucht, diesen Nachteil dadurch zu beheben, daß man den Kühlmittelring genauso wie den bJerkzeugschaft aus Metall hergestellt hat und die Bohrung mit verhältnismäßig

enger Passung auf dem zylindrischen Schaft des Werkzeuges angeordnet hat. Hier besteht jedoch die Gefahr des Festfressens zuiischen Kühlmittelring und Llerkzeugschaft und außerdem wurde trotz enger Passung keine gute Abdichtung erzielt.

Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Abdichtung mittels Filzringen zu erreichen. Zu deren Unterbringung wurden in die Bohrungen Ringnuten eingestochen, in die man die Filzringe eingesetzt hat. Dabei wurde festgestellt, daß die Filzringe am Anfang eine schlechte Abdichtung ergeben, solange bis sie sich etwas v/erfestigt haben. Dann besteht einige Zeit lang eine gute Abdichtung, die jedoch später wieder merklich nachläßt, wenn ein Verschleiß der Filzringe selbst und auch des zylindrischen ülerkzeugschaftea eintritt. Auch dieser Verschleiß des zylindrischen Ülerkzeugschaftes ist auf Schwebstoffe zurückzuführen, die sich im Filz festsetzen.

Die üblichen Llellendichtringe, auch Simmerringe genannt,

haben sich für den genannten Zweck ebenfalls nicht bewährt, da auch hier die Gefahr besteht, daß sich Schwebstoffe an dem Kunstgummi der Simmerringe festsetzen und dann zu einem Verschleiß des zylindrischen Llerkzeugschaf tes führen. Ue gen dieser Schwebstoffe unterliegen auch die Simmerringe selbst einem hohen Verschleiß. Außerdem haben derartige Simmerringe in axialer Richtung eine nicht zu unterschreitende Baulänge, die sich störend auf die gesamte axiale Baulänge des Kühlmittelringes auswirken würde.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit Kühlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere Bohrwerkzeugen, der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die auch über einen längeren Zeitraum eine gute Abdichtung zwischen Kühlmittelring und ülerkzeugschaft gewährleistet, in axialer Richtung

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είπε möglichst gsringB BaulängE aufweist und dabei Einfach in ihrem Aufbau ist.

Dies uiird nach der Erfindung dadurch Erreicht, daß der üJErkzeugschaft im Bezieh dsr beiden BohrungBn zwei gegenläufigE gewindeartige FördBrrillBn aufweist, deren Tiefe im Bereich des Ringkanales am größten ist und zu den beiden äußEren EndEn der Bohrungen des aus Metall bestEhenden Kühlmittelringes hin bis auf Null stetig abnimmt und die zueinander gegenläufig der Art angeordnet sind, daß bei einem rechtsdrehenden üJErkzeugschaft die den Schneidwerkzeugen zugekehrte, vordere Förderrille eine rechtsgängige Steigung (nach Art einss Rechtsgewindss) und die hintsre Förderrille eine linksgängige Steigung (nach Art eines Linksgewindes) aufweist und umgekehrt. Dies bedeutet, daß bei einem linksdrehenden Uerkzeugschaft die vordere Förderrille eins linksgängige Steigung und die hintere Förderrille eine rechtsgängige Steigung aufweisen würde.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß derartige FErderrillen eins sehr gute Abdichtung ergeben, auch dann, wenn die Bohrungen mit normalem Laufsitz von etwa D,G1 mm auf dem zylindrischen lilerkzeugschaf t angeordnet sind. Da der Kühlmittelring und der zylindrische lilerkzeugschaft aus Metall bestehen, können sich an keinem beider Teile Schwebstoffe festsetzen, so daß auch praktisch kein Werschleiß eintritt. Die gute Abdichtung ist damit über lange Zeit gewährleistet. Außerdem ist die erfindungsgemäße Wor-

3G richtung bezüglich der Abdichtung zwischen Bohrungen und üJerkzeugschaft verhältnismäßig einfach herstellbar. Es brauchen lediglich die beiden gegenläufigen Förderrillen in den lilerkzeugschaft eingearbeitet zu werden. Irgendwelche lilellendichtungsringe können vollständig entfallen.

Damit lassen sich auch in axialer Richtung geringe Baulängen erzielen.

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■i Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge-

il ben sich aus den Unteransprüchen.

g Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeich-

S 5 nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen:

■ij Figur 1 eine Seitenansicht eines Bohrwerkzeuges mit Kühl-

fi mittelring teilweise geschnitten,

$ io Figur 2 einen Teilschnitt durch den zylindrischen Werkzeugschaft im Bereich des Kühlmittalringes etwa in zehn

facher Vergrößerung.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Bohrwerkzeug bezeichnet,

welches an seinem vorderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ende Schneidwerkzeuge, beispielsweise in Form von eingesetzen Hartmetallplatten aufweisen kann. In der Zeichnung, Figur 1, würden diese Schneidwerkzeuge sich . rechts von der Darstellung befinden. An seinem hinteren Ende weist das Bohrwerkzeug 1 einen zylindrischen Schaft 2 auf, der in einen Tragkörper 3 übergeht. Mit diesem Tragkörper 3 ist das Bohrwerkzeug in die Spindel einer Werkzeugmaschine einsetzbar. Anstelle des gezeigten kegelförmigen Tragkörpers könnte auch ein zylindrischer Tragkörper oder ein solcher in Form eines Flansches vorgesehen sein. Das Bohrwerkzeug 1 weist Kühlmittelkanäle i»,5 in Form eines sich im wesentlichen axial erstreckenden Kühlmittelkanales k und eines sich radial erstreckenden Kühlmittelkanales 5 auf. Im Bereich des Kühlmittelka- nales 5 ist ein Kühlmittelring 7 vorgesehen, der während der Bearbeitung stationär angeordnet ist. Diesem Kühlmittelring 7 wird von außen, wie mit dem Pfeil angedeutet, Kühlmittel zugeführt, welches durch die Bohrung 6 in den Ringkanal B des Kühlmittelringes 7 eintritt. Uon diesem Ringkanal gelangt das unter Druck stehende Kühlmittel über den Kühlmittelkanal 5 in den Kühlmittelkanal ι*. An den Ringkanal β grenzen beidseitig Wandteile 7a an, in denen

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je eine Bohrung 9 vorgesehen ist. Diese Bohrung 9 umfaßt den zylindrischen Werkzeugschaft 2 und ist mit Laufsitz auf diesem zylindrischen UJerkzeugschaft angeordnet. Das Spiel zwischen beiden Teilen beträgt dabei etwa G,D1 mm. Durch einen Absatz 1D und einen Federring 11 ist der Kühlmittelring 7 gegen axiale Verschiebung gesichert. Der bei dem gezeigten AusfUhrungsbeispiel dargestellte lilerkzeugschaft 2 wird rechtsdrehend in Richtung des Pfeiles R angetrieben.

Der zylindrische Uerkzeugschaft weist im Bereich der beiden Bohrungen je eine gewindeBrtige Förderrille 12,13 auf, die in die zylindrische Mantelfloche Ht des lüerkzeugschaftes eingearbeitet sind. Jede der Förderrillen erstreckt sich von dem Bereich des Ringkanales θ bis in die Nähe der äußeren Enden der Bohrungen 9. Hierbei sind die Förderrillen 12, 13 so ausgebildet, daß sie ihre größte Tiefe t im Bereich des Ringkanales 8 aufweisen. Diese größte Tiefe t kann beispielsweise 0,6 mm betragen. Die

2D Förderrillen 12, 13 sind schraubenförmig mit gleichbleibender Steigung s in die zylindrische Mantelfläche Ik nach Art eines Gewindes eingearbeitet, jedoch so, daß ihre Tiefe t, ti, t2, t3, tk zu den äußeren Enden 9 der Bohrungen hin stetig bis auf Null abnimmt. Dies bedeutet, daß jede der beiden Förderrillen 12, 13 in der Nähe der äußeren Enden der Bohrungen 9 in die zylindrische Mantelfläche Ht ausläuft. Hierbei soll dieser Auslauf auf alle Fälle noch innerhalb der Bohrungen 9 liegen. Zu erwähnen ist noch, daß der Kühlmittelring 7 wie auch der Ulerkzeug-

3D schaft 2 aus Metall bestehen.

ülichtig ist nun, daß die Steigungen der Förderrillen 12, 13 in einer bestimmten Richtung verlaufen. Handelt es sich, wie beim Ausführungsbeispiel, um einen rechtsdrehenden Werkzeugschaft, so muß die vordere Förderrille 12, welche den rechts angeordneten Schneidwerkzeugen 12 zugekehrt ist, d.h. näherliegt, eine rechtsgängige Steigung

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nach Art eines Rechtsgewindes haben. Die hintere Förderrille 13 hat dann eine linksgängige Steigung, nach Art eines Linksgewindes. Bei einem linksdrehenden Werkzeugschaft müssen die Förderrillen umgekehrte Steigungen aufweisen.

Wie man weiterhin aus der Zeichnung, insbesondere Figur 2 entnehmen kann, ist die Steigung s der Förderrillen 12, 13 so gewählt, daß zwischen den einzelnen Gängen der Förderrillen 12, 13 noch genügend breite Mantelflächenabschnitte Uta vorhanden sind. Diese Mantelflächenabschnitte sind deshalb notwendig, damit sie zusammen mit den umgebenden Bohrungen 9 einen Ringspalt mit entsprechender Drosselwirkung bilden, welcher nur wenig Kühlflüssigkeit durchläßt.

Zweckmäßig weisen die Förderrillen 12, 13 das Profil eines Sägengewindes auf, wobei die im wesentlichen senkrecht . zur Drehachse D des tJerkzeugschaf tes 2 verlaufende Flanke 12a, 13a jeweils zum Ringkanal 8.zeigt, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Die zweite Flanke 12b bzw. 13 b der Förderrillen 12, 13 verläuft unter einem Winkel JL von etwa 6D° zur Drehachse D. Durch die senkrecht zur Drehachse verlaufende Flanke 12a, 13a wird eine besonders gute Förderwirkung erzielt, da die von der Flanke 12a, 13a ausgehende Kraft in axialer Richtung gerichtet ist.

Da die KühlmittElringe unabhängig vom Bohrerdurchmesser in etwa die gleiche axiale Länge aufweisen, ergeben sich bei Bohrern unterschiedlichen Durchmessers bezüglich der Länge der Bohrungen 9 in etwa gleiche Verhältnisse. Hierbei hat sich eine Steigung s von etwa 2 mm als zweckmäßig erwiesen.

Generell kann gesagt werden, daß das Verhältnis von Steigung s zum Durchmesser des zylindrischen Schaftes in etwa 1 : 25 sein sollte.

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Bei der Drehung des Werkzeugschaftes 2 entfalten die beiden Förderrillen 12, 13 auf das zwischen der Mantelfläche Ik und den Bohrungen 9 hindurchtretende Mühlmittel eine Förderiüirkung nach innen in Richtung auf den Ringkanal 8. Es wurde festgestellt, daß diese Förderuiirkung ausreichend ist, um einen Austritt van Kühlmittel an den beiden Stirnseiten des Kühlmittelringes zu verhindern.

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-B-Ansprüche

1. Vorrichtung für die Kühlmittelzufuhr zu mit KUhlmittelkanälen versehenen, rotierenden Schneidwerkzeugen für die spanende Metallbearbeitung, insbesondere Bohrwerkzeugen, mit einem auf dem zylindrischen lüerkzeugschaft angeordneten Kühlmittelring, der außan mit einer stationären Zuleitung verbindbar ist und innen einen mit den Kühlmittelbahrungen des Llerkzeugschaf tes in Wer bindung stehenden Ringkanal aufweist, wobei der Kühl mittelring mit je einem an dam Ringkanal angrenzenden und mit je einer auf den zylindrischen LJerkzeugschaft passenden Bohrung versehenen Randteil den Iderkzeugschaft abdichtend umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der lilerkzeugschaft (2) im Bereich der beiden Bohrungen (9) je eine geuiindeartige Förderrille (12,13) aufweist, deren Tiefe (t) im Bereich des Ringkanals (8) am größten ist und zu den beiden Mußeren Enden der Bohrungen (9) des aus Metall bestehenden Kühlmittelringes (7) hin bis auf Null abnimmt und die zueinander gegenläufig derart angeordnet sind, daß bei einem rechtsdrehenden Derkzeugschaft (2) die den Schneidwerkzeugen zugekehrte, vordere Förderrille (12) eine rechtsgängige Steigung (nach Art eines Rechtsgewindes) und die hintere Förder rille (13) eine linksgängige Steigung (nach Art eines Linksgewindes) aufweist und umgekehrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrillen (12,13) innerhalb der Bohrungen (9) der üJandteile (7a) auf Null abnehmen, d.h. in die zylindrische Mantelfläche (1*0 des lilerkzeugschaftes (2) auslaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Gängen der Förderrillen (12,13) Mantelflächenabschnitte (1*ta) des üJerkzeugschaftes (2) vorhanden sind.

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k. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrillen (12,13) das Profil eines Sägengewindes aufweisen, wobei die im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (D) des LJerkzeugschaftes (2) verlaufende Flanke (12a,13a) jeweils zum Ringkanal (B) zeigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Flanke (12b,13b) der Förderrillen (12,

13) unter einem Winkel (oC) von etwa 60° zur Drehachse (D) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (t) der Förderrillen (12,13) dort wo der Ringkanal (B) an die Bohrung (9) der üJandteile (7a) angrenzt, etwa D,6 mm beträgt.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung (S) etwa 2 mm beträgt.

B. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis van Steigung (S) zum Durchmesser des zylindrischen Schaftes (2) etwa 1 : 25 ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung (S) der Förderrillen (12,13) so gewählt ist, daß jeweils etwa k bis 6 Gänge jeder Förderrille (12,13) innerhalb der Bohrungen (9) verlaufen.