CH623501A5 - Device for selective splash lubrication - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur gezielten Spritzschmierung, insbesondere bei der Zerspanung schwer bearbeitbarer Nickel- und Kobaltlegierungen, wobei ein Strahl eines Schmiermittels direkt auf die zu schmierende Stelle gerichtet ist. The invention relates to a device for targeted spray lubrication, in particular when machining difficult-to-work nickel and cobalt alloys, a jet of lubricant being directed directly at the point to be lubricated.

Bei der Bearbeitung, vor allem bei der Zerspanung hochfester Werkstoffe in der Feinmechanik, werden in zunehmendem Masse Hochleistungs-Schneidflüssigkeiten als Schmiermittel eingesetzt. Sie erhöhen die Standzeit der spanabhebenden Werkzeuge beträchtlich. Ihrer allgemeinen Verbreitung steht jedoch entgegen, dass sie sehr teuer, übelriechend und eventuell auch giftig sind. Man ist deshalb bestrebt, diese Schneidflüssigkeiten möglichst sparsam anzuwenden, d.h. gezielt auf die Werkzeugschneide aufzubringen. During machining, especially when machining high-strength materials in precision engineering, high-performance cutting fluids are increasingly being used as lubricants. They considerably increase the service life of the cutting tools. However, their general distribution stands in the way that they are very expensive, smelly and possibly also toxic. It is therefore endeavored to use these cutting fluids as sparingly as possible, i.e. targeted to the cutting edge.

Um diese Forderung zu erfüllen, sind verschiedene Methoden bekannt. Beispielsweise werden die Werkzeuge von Hand aus mit Hilfe eines Pinsels benetzt. Dieses Verfahren ist mühsam, schwer zu überwachen und oftmals eine Gefahrenquelle. Leichte Komponenten der Schneidflüssigkeit können schon verdampft sein, bevor sie auf das Werkzeug aufgebracht sind, was die Handhabung erschwert und die Schmierfähigkeit herabsetzt. Various methods are known to meet this requirement. For example, the tools are wetted by hand using a brush. This process is tedious, difficult to monitor and is often a source of danger. Light components of the cutting fluid can have evaporated before they are applied to the tool, which makes handling more difficult and reduces lubricity.

Ferner ist es bekannt, einen Schmiermittelstrahl auf die zu schmierende Stelle zu richten. Besonders bei hochtourigen Arbeitsmaschinen kann es jedoch vorkommen, dass der Strahl durch die von der Rotation des Werkzeugs mitgerissene Luft abgelenkt wird. Beides, Kompaktheit und Ablenkung des Strahls sind der Grund, warum der Schmiermittelverbrauch unverhältnismässig hoch ist. It is also known to direct a jet of lubricant at the point to be lubricated. Especially with high-speed machines, however, it can happen that the jet is deflected by the air entrained by the rotation of the tool. Both, compactness and deflection of the jet are the reason why the lubricant consumption is disproportionately high.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Schneidflüssigkeit mit Pressluft in Form eines Nebels aufzusprühen. Es bilden sich dabei Aerosole, die gesundheitsschädlich sind und die Atemwege reizen. Ein Teil des Schmiermittels geht verloren, weil sich der Nebel nicht am gewünschten Orte niederschlägt. Auch bedeutet die Bereitstellung der Pressluft einen zusätzlichen Aufwand. Another possibility is to spray the cutting fluid with compressed air in the form of a mist. This creates aerosols that are harmful to health and irritate the respiratory tract. Part of the lubricant is lost because the mist does not deposit in the desired location. The provision of compressed air also means additional effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, durch welche das verlässliche Auftreffen eines Strahls auf der zu schmierenden Stelle gewährleistet ist und das Schmiermittel nur sparsam verbraucht wird. The invention has for its object to provide a device by which the reliable impact of a jet is guaranteed on the point to be lubricated and the lubricant is used only sparingly.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass der Schmiermittelstrahl intermittierend unter Druck aus einer Spritzdüse austritt. The solution to this problem according to the invention is that the lubricant jet emerges intermittently under pressure from a spray nozzle.

Der unter Druck und demgemäss mit hoher Geschwindigkeit austretende Strahl wird von der vom Werkzeug mitgerissenen Luft nicht oder nur unbedeutend abgelenkt. Da ferner der Strahl nur in einzelnen Stössen austritt, ist der Verbrauch an Schmiermittel nur ein Minimum. Infolge der hohen Aus-trittsgeschwindigkeit aus der Spritzdüse kann dieselbe verhältnismässig weit entfernt vom Werkzeug angeordnet werden. Die Teilstrahlen erreichen trotzdem sicher ihr Ziel; das erleichtert das Manipulieren und bietet freie Sicht. Das Werkstück wird nur an der zu bearbeitenden Stelle benetzt und bleibt praktisch trocken. Es lässt sich also eine hohe Wirtschaftlichkeit erreichen, was den Einsatz teurer Schneidflüssigkeiten zulässt The jet emerging under pressure and therefore at high speed is not or only slightly deflected by the air entrained by the tool. Furthermore, since the jet only emerges in single bursts, the consumption of lubricant is only a minimum. As a result of the high exit velocity from the spray nozzle, it can be arranged relatively far away from the tool. The partial beams still reach their destination safely; this makes manipulation easier and offers a clear view. The workpiece is only wetted at the point to be machined and remains practically dry. A high level of economy can thus be achieved, which allows the use of expensive cutting fluids

Durch Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es möglich, die Frequenz des intermittierenden Strahls zu verändern und eine Dosierung seiner Teilmengen vorzunehmen. So können selbst kleinste Flüssigkeitsmengen in vorgewählter Zeitfolge direkt auf die Schneidkante des Werkzeugs gespritzt werden. Die Einrichtung ist besonders beim Schneiden kleiner Gewinde sehr nützlich, doch kann sie ebenso bei grossen Werkzeugen angewendet werden, z. B. bei Fräsarbeiten. Die Einrichtung ist für jedes gebräuchliche Schmiermittel anwendbar. Sie ist vor allem dann vorteilhaft, wenn das Schmiermittel eine dynamische Zähigkeit aufweist, die annähernd jener von Wasser gleichkommt, wie es bei den teuren Schneidflüssigkeiten der Fall ist. By designing the inventive concept, it is possible to change the frequency of the intermittent beam and to dose its subsets. This means that even the smallest amounts of liquid can be sprayed directly onto the cutting edge of the tool in a pre-selected time sequence. The device is particularly useful when cutting small threads, but it can also be used with large tools, e.g. B. in milling work. The device can be used for all common lubricants. It is particularly advantageous when the lubricant has a dynamic toughness that is roughly equivalent to that of water, as is the case with expensive cutting fluids.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below.

In den Pumpenkörper 1 ist das Rohr 2 eingeschraubt, das als Zylinder für den Kolben 3 dient, welcher an der Kolbenstange 4 befestigt ist. Ausserhalb des Pumpenkörpers sind im Rohr 2 die Bohrungen 5 vorgesehen. In the pump body 1, the tube 2 is screwed, which serves as a cylinder for the piston 3, which is attached to the piston rod 4. The bores 5 are provided in the tube 2 outside the pump body.

Der Innenraum des Rohres 2 steht mit der Bohrung 6 in Verbindung, die zum Hohlraum 7 führt, in welchen ein Rückschlagventil eingebaut ist. Dieses besteht im wesentlichen aus der Kugel 8 und der Feder 9, welche die Kugel auf ihren Sitz presst. Der Hohlraum 7 ist in Verbindung mit dem Druckrohr 10, das ebenfalls in den Pumpenkörper 1 eingeschraubt ist. Vom Druckrohr 10 führt der biegsame Metallschlauch 11 zur Spritzdüse 12. The interior of the tube 2 is connected to the bore 6, which leads to the cavity 7, in which a check valve is installed. This consists essentially of the ball 8 and the spring 9, which presses the ball into its seat. The cavity 7 is in connection with the pressure pipe 10, which is also screwed into the pump body 1. The flexible metal hose 11 leads from the pressure pipe 10 to the spray nozzle 12.

Das Rohr 2 ist durch die Muttern 13, 14 am dichtenden Deckel 15 des Vorratsbehälters 16 drehbar gehaltert und reicht bis in den Elektromagnet 17, in welchem es befestigt ist. The tube 2 is rotatably supported by the nuts 13, 14 on the sealing cover 15 of the storage container 16 and extends into the electromagnet 17 in which it is fastened.

Die Kolbenstange 4 ragt noch ein Stück über den Elektromagnet 17 hinaus und ist an ihrem oberen Ende mit einem Gewinde versehen. Der obere Teil der Kolbenstange ist von der Druckfeder 18 umgeben, die sich am Elektromagnet 17 abstützt und durch die Gevvindescheibe 19 gehalten ist. Ferner ist an der Kolbenstange 4 der Eisenanker des Elektromagnets 17 befestigt; der Eisenanker ist durch die Schutzhülse 20 verdeckt. The piston rod 4 protrudes a little beyond the electromagnet 17 and is threaded at its upper end. The upper part of the piston rod is surrounded by the compression spring 18, which is supported on the electromagnet 17 and is held by the threaded disk 19. Furthermore, the iron armature of the electromagnet 17 is fastened to the piston rod 4; the iron anchor is covered by the protective sleeve 20.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

623 501 623 501

Die Funktionsweise der Einrichtung ist die folgende: The operation of the facility is as follows:

Sobald die Spule des Elektromagnets 17 über die Leitungen 21 einen elektrischen Impuls erhält, zieht sie den Eisenanker an und bewegt dadurch unter Zusammendrücken der Feder 18 die Kolbenstange 4 nach unten. Bei Aussetzen des Im- 5 puises kehrt die Kolbenstange durch die Federkraft wieder in ihre Ausgangslage zurück. As soon as the coil of the electromagnet 17 receives an electrical impulse via the lines 21, it pulls the iron armature and thereby moves the piston rod 4 downward by compressing the spring 18. When the impulse is suspended, the piston rod returns to its original position due to the spring force.

Auf diese Weise wird der Pumpenkolben 3 auf und ab bewegt. Der Hubweg ist derart eingestellt, dass der Kolben bei der wechselnden Bewegung die Bohrungen 5 freigibt und wie- 10 der verschliesst. Bei seiner Aufwärtsbewegung saugt er Schmiermittel aus dem Vorratsbehälter 16 durch die Bohrungen 5 an, bei der Abwärtsbewegung drückt er es durch die Bohrung 6, entgegen der Federkraft des Rückschlagventils 8, 9 in den Hohlraum 7, weiter in das Druckrohr 10 und durch 15 den Metallschlauch 11 in die Spritzdüse 12, wo das Schmiermittel intermittierend, also stossweise austritt. Durch den Metallschlauch kann die Spritzdüse leicht in die gewünschte Position gebracht werden. In this way, the pump piston 3 is moved up and down. The stroke is set in such a way that the piston releases the bores 5 during the alternating movement and closes them again. During its upward movement it sucks in lubricant from the reservoir 16 through the bores 5, during the downward movement it pushes it through the bore 6, against the spring force of the check valve 8, 9 into the cavity 7, further into the pressure tube 10 and through 15 the metal hose 11 into the spray nozzle 12, where the lubricant emerges intermittently. Thanks to the metal hose, the spray nozzle can easily be brought into the desired position.

Die Dosierung der Teilmengen des intermittierenden 20 Strahls erfolgt durch wahlweise Einstellung der relativen Lage des Hubweges. Sollen die Teilmengen klein sein, dann wird der Hubweg relativ zu den Bohrungen 5 weiter nach oben verlegt. Beim Arbeitshub des Kolbens, also bei seiner Abwärtsbewegung, bleiben dadurch die Bohrungen 5 länger offen, das 25 angesaugte Schmiermittel wird zuerst wieder herausgedrückt und erst wenn der Kolben 3 die Bohrungen 5 gänzlich verschlossen hat, ist der Tothub beendet und die Pumpe fördert nun während des restlichen, effektiven Hubes. Auf diese Weise kann das effektive Hubvolumen bis auf null reduziert 30 werden. - Sollen hingegen die Teilmengen gross sein, dann wird der Hubweg weiter nach unten verlegt, um den Tothub zu verkleinern und damit den effektiven, wirksamen Hub zu ver-grössern. Es kann damit ein maximales Fördervolumen von beispielsweise 0,1 cm3 pro Hub erreicht werden. 35 The partial quantities of the intermittent jet are metered by optionally setting the relative position of the stroke. If the subsets are to be small, the stroke is moved further upwards relative to the bores 5. During the working stroke of the piston, i.e. during its downward movement, the bores 5 remain open longer, the 25 lubricant sucked in is first pushed out again and only when the piston 3 has completely closed the bores 5, is the dead stroke ended and the pump now delivers during the remaining effective hubs. In this way, the effective stroke volume can be reduced to zero 30. - If, on the other hand, the partial quantities are to be large, then the stroke is moved further down in order to reduce the dead stroke and thus to increase the effective, effective stroke. A maximum delivery volume of, for example, 0.1 cm3 per stroke can thus be achieved. 35

Die Verstellung des Hubweges erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch Verdrehen des Elektromagnets 17. Dadurch wird das Rohr 2 mehr oder weniger in den Pumpenkörper l hinein- bzw. aus demselben herausgeschraubt, während die Lage der Kolbenstange 4 mit dem Kolben 3 unverändert bleibt. Eine allfällige Leckage an der Einschraubstelle ist bedeutungslos. In this exemplary embodiment, the stroke travel is adjusted by rotating the electromagnet 17. As a result, the tube 2 is more or less screwed into and out of the pump body 1, while the position of the piston rod 4 with the piston 3 remains unchanged. Any leakage at the screw point is meaningless.

Es kann aber auch die Ruhelage des Kolbens und damit die Lage seines Hubweges verändert werden, indem beispielsweise eine Beilagscheibe zwischen der Druckfeder 18 und dem Elektromagnet 17 eingelegt wird. Ferner ist es auch möglich, die Länge des Hubweges zu verstellen, indem z. B. der Eisenanker auf der Kolbenstange 4 verschoben wird. However, the rest position of the piston and thus the position of its stroke can also be changed, for example by inserting a washer between the compression spring 18 and the electromagnet 17. Furthermore, it is also possible to adjust the length of the stroke by z. B. the iron anchor is moved on the piston rod 4.

Zur Anpassung an den jeweiligen Bearbeitungsfall ist es vorteilhaft, wenn auch die Frequenz des intermittierenden Strahls veränderbar ist. Das kann in einfacher Weise durch einen Impuls-Generator erfolgen, wie er aus der Praxis bekannt ist. To adapt to the respective processing case, it is advantageous if the frequency of the intermittent beam can also be changed. This can be done in a simple manner by means of a pulse generator, as is known from practice.

Zum sparsamen Verbrauch des Schmiermittels ist es zweckmässig, wenn das Ein- und Ausschalten des intermittierenden Strahls durch den Arbeitsrhythmus der Bearbeitungsmaschine erfolgt. Wird die Maschine elektrisch umgesteuert, so kann der Impuls für das Ein- und Ausschalten direkt vom Umschalter abgenommen werden. Andernfalls kann er von einem Endschalter erzeugt werden. Ferner ist es auch möglich, durch ein einfaches Zusatzgerät ein Zeitintervall einzustellen, während dessen Verlauf die Einrichtung ab Einschaltung jeweils in Betrieb ist. So kann pro Arbeitstakt der Bearbeitungsmaschine eine vorgewählte Hubzahl in einer vorgewählten Zeitspanne mit vorgewählter Dosierung ablaufen. For economical consumption of the lubricant, it is expedient if the intermittent jet is switched on and off by the working rhythm of the processing machine. If the machine is switched electrically, the impulse for switching on and off can be taken directly from the switch. Otherwise it can be generated by a limit switch. Furthermore, it is also possible to use a simple additional device to set a time interval during which the device is in operation from the time it is switched on. In this way, a preselected number of strokes can run in a preselected time period with preselected metering per work cycle of the processing machine.

Es sei noch erwähnt, dass der Antrieb der Kolbenpumpe auch pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch erfolgen kann. Weiter kann statt einer Kolbenpumpe auch eine andere zweckentsprechende Vorrichtung verwendet werden. It should also be mentioned that the piston pump can also be driven pneumatically, hydraulically or mechanically. Instead of a piston pump, another suitable device can also be used.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (10)

623 501623 501 1. Einrichtung zur gezielten Spritzschmierung, insbesondere bei der Zerspanung schwer bearbeitbarer Nickel- und Kobaltlegierungen, wobei ein Strahl eines Schmiermittels direkt auf die zu schmierende Stelle gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelstrahl intermittierend unter Druck aus einer Spritzdüse (12) austritt. 1. Device for targeted spray lubrication, in particular when machining difficult-to-work nickel and cobalt alloys, a jet of lubricant being directed directly at the point to be lubricated, characterized in that the lubricant jet emerges intermittently under pressure from a spray nozzle (12). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des intermittierenden Strahls eine Kolbenpumpe (1-4) dient. 2. Device according to claim 1, characterized in that a piston pump (1-4) is used to generate the intermittent jet. 2 2nd PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des intermittierenden Strahls veränderbar ist. 3. Device according to claim 1, characterized in that the frequency of the intermittent beam is variable. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des intermittierenden Strahls durch einen Impuls-Generator einstellbar ist. 4. Device according to claim 3, characterized in that the frequency of the intermittent beam is adjustable by a pulse generator. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung der Teilmengen des intermittierenden Strahls einstellbar ist. 5. Device according to claim 1, characterized in that the dosage of the subsets of the intermittent beam is adjustable. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub der Kolbenpumpe (1-4) einstellbar ist. 6. Device according to claims 2 and 5, characterized in that the stroke of the piston pump (1-4) is adjustable. 7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1^4) durch einen Elektromagnet (17) angetrieben ist. 7. Device according to claim 2, characterized in that the piston pump (1 ^ 4) is driven by an electromagnet (17). 8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen an eine Bearbeitungsmaschine kuppelbaren Schalter aufweist und so das Ein- und Ausschalten des intermittierenden Strahls durch den Arbeitsrhythmus einer Bearbeitungsmaschine erfolgt. 8. Device according to claim 1 or 2, characterized in that it has a switch which can be coupled to a processing machine and thus the switching on and off of the intermittent beam takes place through the working rhythm of a processing machine. 9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1-4) in einen Vorratsbehälter (16) für das Schmiermittel eingetaucht ist. 9. Device according to claim 2, characterized in that the piston pump (1-4) is immersed in a reservoir (16) for the lubricant. 10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel eine dynamische Zähigkeit aufweist, die annähernd jener von Wasser entspricht. 10. Device according to claim 1, characterized in that the lubricant has a dynamic toughness which corresponds approximately to that of water.