DE10039055A1

DE10039055A1 - Einrichtung zum Kühlen von Werkzeugen

Info

Publication number: DE10039055A1
Application number: DE10039055A
Authority: DE
Inventors: Karl Wieland
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-05
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2001-11-08
Also published as: DE20008077U1

Abstract

Um eine als Kühlmitteladapter ausgebildete Einrichtung zum Kühlen von Werkzeugen, wie Fräser, Bohrer, Senker oder dergleichen Zerspanungswerkzeuge, zur Zuführung von Kühlmitteln während der Bearbeitung eines Werkstückes zu schaffen, die mit einfachen technischen Mitteln bei geringem Fertigungsaufwand eine gleichmäßige, intensive und kostengünstige Kühlung von Werkzeugen gewährleistet, wird vorgeschlagen, daß die Einrichtung als Kühlmitteladapter so ausgebildet ist, daß die Kühlmittelzufuhr sowohl von innen über einen Kühlmittelhauptkanal (17) als auch von außen über Kühlmittelnebenkanäle (8, 18, 19) auf die Schneidfläche eines Werkzeuges vorgesehen ist, bestehend aus einem Grundkörper (1, 12), dessen eines Ende zur Halterung an einer Werkzeugmaschine ausgebildet ist und dessen anderes Ende eine randoffene Ausnehmung (3, 15) zur Aufnahme eines Werkzeuges (4) aufweist, und wobei im Aufnahmebereich für das Werkzeug (4) ein Mittel zur Befestigung des Werkzeuges (4) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine als Kühlmitteladapter ausge bildete Einrichtung zum Kühlen von Werkzeugen, wie Frä ser, Bohrer, Senker oder dergleichen Zerspanungswerkzeu ge, zur Zuführung von Kühlmitteln während der Bearbeitung eines Werkstückes.

Aus der Praxis der Metallverarbeitung ist es allgemein bekannt, daß bei den Zerspanungsprozessen die Kühlung der Zerspanungswerkzeuge sowohl für den Erhalt ihrer Schneid fähigkeit und zur Vermeidung einer Überhitzung des Werk zeuges als auch des zu bearbeitenden Werkstückes im Be reich der Bearbeitungsfläche von größter Bedeutung ist. Die Kühlmittel haben dabei die Aufgabe, neben einer guten und gleichmäßigen Wärmeableitung auch die bei einer Bear beitung eines Werkstückes anfallenden Werkstoffspäne wäh rend der Bearbeitung zu entfernen. Ein großes Problem der Kühlung bei Zerspanungsprozessen mit insbesondere hohen Schnittleistungen besteht allgemein darin, eine gleichmä ßige Wärmeableitung im gesamten Arbeitsbereich zu gewähr leisten, da es sonst zu einer erhöhten Wärmeaufnahme am Zerspanungswerkzeug im Bereich der Bearbeitungsfläche kommen kann, was sowohl zu einer Beschädigung der Bear beitungsfläche durch den auftretenden ungleichmäßigen Spanabfluss als auch zu einer Unbrauchbarkeit des Werk zeuges führen kann. Außerdem wird dadurch die Maßhaltig keit bei der Bearbeitung des Werkstückes beeinträchtigt.

So sind insbesondere die neuen Maschinengenerationen, wie CNC-Drehmaschinen oder allgemein die CNC-Bearbeitungs zentren mit einer inneren Kühlmittelzufuhr ausgerüstet. Beim Einsatz normaler Zerspanungswerkzeuge, wie Fräser oder Bohrer werden in der Praxis Werkzeughalter mit Ril len für den Kühlmittelkanal verwendet, um die innere Kühlmittelzufuhr zu gewährleisten. Eine Vielzahl von Werkzeugaufnahmen werden dazu benötigt. Das führt einer seits zu hohen Herstellungskosten für diese Werkzeuge und anderseits ist dadurch nicht immer eine optimale Kühlung gewährleistet, da diese Werkzeuge sehr genau ausgerichtet werden müssen, damit das Kühlmittel genau auf die hochbe lasteten Schneidflächen trifft.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die mit einfachen technischen Mitteln bei geringem Ferti gungsaufwand eine gleichmäßige, intensive und kostengün stige Kühlung von Werkzeugen gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Einrichtung in Form eines Kühlmitteladapters vorgeschlagen, der so ausgebil det ist, daß die Kühlmittelzufuhr sowohl von innen über einen Kühlmittelhauptkanal, als auch von außen über Kühl mittelnebenkanäle auf die Schneidfläche eines Werkzeuges vorgesehen ist, bestehend aus einem Grundkörper, dessen eines Ende zur Halterung an einer Werkzeugmaschine ausge bildet ist und dessen anderes Ende eine randoffenen Aus nehmung zur Aufnahme eines Werkzeuges aufweist und wobei im Aufnahmebereich für das Werkzeug ein Mittel zur Befe stigung des Werkzeuges vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist, daß der Grundkörper eine zylindrische Form besitzt, wobei das eine Ende zur Halterung an der Werkzeugmaschine oder zur Aufnahme einer Werkzeugspindel ausgebildet ist und das andere Ende des Grundkörpers mit tig sowie längs zu seiner Mittelachse die randoffene Aus nehmung zur Aufnahme des Werkzeuges aufweist.

Vorteilhaft ist außerdem vorgesehen, daß der Grundkörper zur Außenkühlung der Schneidfläche des Werkzeuges paral lel und in einem Abstand zur Mittelachse des Grundkörpers von mindestens einem Kühlmittelnebenkanal zur Leitung ei nes Kühlmittels durchzogen ist.

Eine vorteilhafte Ausbildung wird darin gesehen, daß die Enden der im Grundkörper angeordneten Kühlmittelkanäle in ihrem Endbereich zur Mittelachse des Grundkörpers hin ab gewinkelt ausgebildet sind, damit das Kühlmittel optimal austreten kann.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Kühlmittelnebenkanäle durch einen Kühlmittelkanal mit dem Kühlmittelhauptkanal verbunden sind.

Ebenso ist bevorzugt vorgesehen, daß die Kühlmittelneben kanäle in in einem Spannstück angeordnete Kühlmittelaus trittsöffnungen übergehen, die vorzugsweise zur Mittel achse des Grundkörpers hin abgewinkelt sind, damit das Kühlmittel optimal auf die hochbelastete Schneidfläche auftrifft.

Zudem ist bevorzugt vorgesehen, daß die Kühlmittelkanäle der beiden Ausführungsformen der Einrichtung als Durch gangsbohrungen ausgebildet sind.

Vorteilhaft ist auch, daß die Enden der Kühlmittelkanäle der ersten Ausführungsform und die Kühlmittelaustritts öffnungen in der zweiten Ausführungsform mittels eines Verschlußstopfens verschließbar sind, damit das Kühlmit tel nur bei Bedarf austritt.

Vorteilhaft ist, daß in den Enden der Kühlmittelkanäle und in den Enden der Kühlmittelaustrittsöffnungen jeweils ein Einstelladapter vorgesehen ist. Diese Einstelladapter können anstatt der Verschlußstopfen eingeschraubt werden und dienen der genauen Lenkung des Kühlmittels auf die Schneidflächen des Werkzeuges.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Einstelladapter eine Durchgangsbohrung aufweist, die in einem Winkel zu einer Gewindeachse angeordnet ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß die Durchgangsbohrung mittels eines Verschlußstopfens bis zu einem Anschlag verschließbar ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung wird in der zweiten Ausfüh rungsform darin gesehen, daß insbesondere die Kühlmittel nebenkanäle zur Ausnehmung für die Werkzeugaufnahme hin in ihrem angrenzenden Endbereich mittels einer Dichtung abgedichtet sind.

Desweiteren ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Dichtung durch ein Spannstück verformbar ist.

Zusätzlich ist vorteilhaft, daß die Dichtung als elasti scher Ring ausgebildet ist.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß das Werkzeug mittels einer Schraubverbindung in der im Grundkörper als Gewindeboh rung ausgebildeten Ausnehmung befestigbar ist.

Bevorzugt ist außerdem vorgesehen, daß das Werkzeug mit tels einer Spannverbindung im Grundkörper befestigbar ist.

In vorteilhafter Weise ist das Werkzeug in der zweiten Ausführungsform der Einrichtung mittels einer Spannver bindung in Form einer Spannzange im Grundkörper befestig bar.

Diese erfindungsgemäße Variante der als Kühlmitteladapter ausgebildeten Einrichtung kann durch ihre Ausbildung auch ohne Änderungen für alle Werkzeugmaschinen zur Kühlung von Zerspanungswerkzeugen eingesetzt werden, indem sie durch ihre einfache Handhabbarkeit problemlos an unter schiedlichen Werkzeugmaschinen angeordnet werden kann. Diese Ausführungsform der Einrichtung ist weiterhin unab hängig von den Durchmessern der aufzunehmenden Werkzeuge und hat außerdem den großen Vorteil, daß mit diesem Kühl mitteladapter eine umfangreichere Kühlung der Werkzeuge erfolgen kann, da sowohl eine innere Kühlmittelzufuhr über eine Maschinenspindel durch einen Kühlmittelhauptka nal, als auch gleichzeitig, einzeln oder nacheinander ei ne gezielte äußere Kühlmittelzufuhr auf die hochbelastete Schneidfläche der Werkzeuge durch die nach außen verlau fenden Kühlmittelnebenkanäle erfolgt.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Einrichtung in Seitenansicht,

Fig. 2 eine Unteransicht der Einrichtung,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Einrichtung im Schnitt,

Fig. 4 einen Verschlußstopfen im Schnitt,

Fig. 5 einen Einstelladapter im Schnitt.

Die erste Ausführungsform der Einrichtung zum Kühlen von Werkzeugen besteht gemäß den Fig. 1 und 2 aus einem Grundkörper 1, der eine zylindrische Form besitzt, in welchem mittig und längs einer Mittelachse 2 des Grund körpers 1 an seinem einen Ende eine randoffene Ausnehmung 3 für die Aufnahme eines Werkzeuges 4, beispielsweise ei nes Fräsers, Bohrers oder Senkers angeordnet ist. Der Grundkörper 1 weist außerdem quer zur Mittelachse 2 eine Gewindebohrung 5 zur Befestigung des Werkzeuges 4 mit ei ner nicht näher dargestellten Schraube auf. Desweiteren besitzt der Grundkörper 1 zur Aufnahme in eine nicht nä her dargestellte Werkzeugmaschine an seinem anderen Ende einen genormten Aufnahmeschaft 6 auf.

Um den Schneidflächen des Werkzeuges 4 ausreichend Kühl mittel zuzuführen, sind im Grundkörper 1 jeweils parallel sowie längs zur Mittelachse 2 im Abstand 7 als Durch gangsbohrungen ausgebildete Kühlmittelkanäle 8 für die Zuführung eines Kühlmittels angeordnet. Diese Kühlmit telkanäle 8 sind werkzeugseitig in einem Endbereich 9 zur Mittelachse 2 hin abgewinkelt, damit das Kühlmittel genau auf die Schneidflächen des Werkzeuges 4 gerichtet ist. Die Enden 10 der Kühlmittelkanäle 8 können bei Bedarf mit einem Verschlußstopfen 31 entsprechend Fig. 4, die vor zugsweise als Gewindestopfen ausgebildet sind, verschlos sen werden, wenn während der Bearbeitungszeit kein Kühl mittel benötigt wird, bzw. bei Einsatz von Werkzeugen mit einer Innenkühlung das Kühlmittel über das Werkzeug zuge führt wird.

Die Kühlmittel können unterschiedlichster Art sein, wobei je nach Bedarf Wasser oder Schmierstoff-Flüssigkeiten einsetzbar sind.

Zur Befestigung des Grundkörpers 1 ist am Umfang des Grundkörpers 1 außerdem eine Spannfläche 11 angeordnet.

Die zweite Ausführungsform der Einrichtung zum Kühlen von Zerspanungswerkzeugen besteht gemäß der Fig. 3 aus einem Grundkörper 12, der eine zylindrische Form besitzt, in welchem mittig und längs einer Mittelachse 13 an seinem einen Ende 14 eine randoffene Ausnehmung 15 für die Auf nahme eines nicht näher dargestellten Werkzeuges, bei spielsweise eines Fräsers, Bohrers oder Senkers angeord net ist und an seinem anderen Ende 16 längs der Mittel achse 13 ein Kühlmittelhauptkanal 17 zum Durchfluß eines Kühlmittels angeordnet ist, bei Einsatz eines Werkzeuges mit Innenkühlung. Zusätzlich sind im Grundkörper 12 zwei parallel in einem gleichen Abstand zur Mittelachse 13 als Durchgangsbohrungen ausgebildete Kühlmittelnebenkanäle 18, 19 zur Durchführung des Kühlmittels für eine Außenküh lung der Schneidflächen eines Zerspanungswerkzeuges vor gesehen. Diese Kühlmittelnebenkanäle 18, 19 sind über ei nen senkrecht zur Mittelachse 13 des Grundkörpers 12 als Querbohrung angeordneten Kühlmittelkanal 20 mit dem Kühl mittelhauptkanal 17 verbunden, so daß dadurch das Kühl mittel weiter in die Kühlmittelnebenkanäle 18, 19 gelangen kann und damit je nach Bedarf eine umfassende Kühlung ei nes Werkzeuges durch Kombination einer Innenkühlung mit einer Außenkühlung oder nur durch eine Außenkühlung oder Innenkühlung auf die Schneidfläche des Werkzeuges er folgt.

Der senkrechte Kühlmittelkanal 20 ist nach außen zur Man telfläche des Grundkörpers 12 hin mit einem Verschluß stopfen 21 verschlossen, der vorzugsweise als Gewindeboh rung ausgebildet ist.

Die Kühlmittelnebenkanäle 18, 19 münden jeweils in eine werkzeugseitige Ausnehmung 22 des Grundkörpers 12, in der ein Spannstück 23 insbesondere durch eine Schraubverbin dung befestigt ist. Das Spannstück 23 dient der Befesti gung des nicht dargestellten Werkzeuges. In dem Spann stück 23 sind außerdem in einem Abstand zur Mittelachse 13 des Grundkörpers 12 als Durchgangsbohrungen ausgebil dete Kühlmittelaustrittsöffnungen 24, 25 angeordnet, die zur Mittelachse 13 hin abgewinkelt sind, damit das Kühl mittel genau ausgerichtet auf die Schneidflächen des Werkzeuges trifft. Die Enden 26, 27 der Kühlmittelaus trittsöffnungen 24, 25 sind mit einem in Fig. 4 dargestell ten Verschlußstopfen 31, der als Gewindestopfen mit einem Befestigungsgewinde 32 ausgebildet ist, verschließbar, wenn während der Bearbeitungszeit kein Kühlmittel benö tigt, bzw. beim Einsatz von Werkzeugen mit einer Innen kühlung das Kühlmittel über das Werkzeug zugeführt wird.

Zur Abdichtung der Kühlmittelnebenkanäle 18, 19 zur werk zeugseitigen Ausnehmung 22 hin ist zwischen einer Grund fläche 28 der werkzeugseitigen Ausnehmung 22 und einer Planfläche 29 des Spannstückes 23 jeweils eine Dichtung 30 vorgesehen, die beim Anziehen des Spannstückes 23 gegen die Grundfläche 28 und die Planfläche 29 gepreßt wird, so daß ein Überströmen der Kühlmittelflüssigkeit aus den Kühlmittelnebenkanälen 18, 19 in den Raum zur Aufnahme des Werkzeuges verhindert wird.

In die Enden 24, 25 der Kühlmittelaustrittsöffnungen 26, 27 können weiterhin anstatt des Verschlußstopfens 31 ein speziell ausgebildeter Einstelladapter 33 mit seinem Ein stellgewinde 34 eingeschraubt werden. Der Einstelladapter 33 weist außerdem eine Durchgangsbohrung 35 auf, die un ter einem Winkel 36 zur Gewindeachse 37 geneigt ist, so daß bei Drehung des Einstelladapters 33 im Einstellgewin de 34 um die Gewindeachse 37 die Richtung der Durchgangs bohrung 35 geändert und damit das Kühlmittel sehr genau auf die Schneidflächen des Werkzeuges gelenkt werden kann. Wird während der Bearbeitungszeit kein Kühlmittel benötigt, bzw. beim Einsatz von Werkzeugen mit Innenküh lung das Kühlmittel über das Werkzeug zugeführt, können die Durchgangsbohrungen 35 mittels eines Verschlußstopfens analog Fig. 4 durch das Gewinde 38 verschlossen werden.

Die Bewegung wird durch einen Anschlag 39 begrenzt.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel be schränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach va riabel.

Alle neuen in der Beschreibung und/oder Zeichnung offen barten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfin dungswesentlich angesehen.

Bezugsziffernverzeichnis

1

Grundkörper

2

Mittelachse

3

randoffene Ausnehmung

4

Werkzeug

5

Gewindebohrung

6

Aufnahmeschaft

7

Abstand der Kühlmittelkanäle

8

Kühlmittelkanäle

9

Endbereich, werkzeugseitig

10

Enden der Kühlmittelkanäle

11

Spannfläche

12

Grundkörper

13

Mittelachse

14

Ende des Grundkörpers

1

15

Ausnehmung

16

Ende des Grundkörpers

1

17

Kühlmittelhauptkanal

18

Kühlmittelnebenkanal

19

Kühlmittelnebenkanal

20

Senkrechter Kühlmittelkanal

21

Verschlußstopfen

22

werkzeugseitige Ausnehmung

23

Spannstück

24

Kühlmittelaustrittsöffnungen

25

Kühlmittelaustrittsöffnungen

26

Ende der Kühlmittelaustrittsöffnungen

27

Ende der Kühlmittelaustrittsöffnungen

28

Grundfläche der werkzeugseitigen Ausnehmung

11

29

Planfläche der Spannmutter

12

30

Dichtung

31

Verschlußstopfen

32

Befestigungsgewinde

33

Einstelladapter

34

Einstellgewinde

35

Durchgangsbohrung

36

Winkel

37

Gewindeachse

38

Befestigungsgewinde

39

Anschlag

Claims

1. Einrichtung zum Kühlen von Werkzeugen, wie Fräser, Bohrer, Senker oder dergleichen Zerspanungswerkzeuge mittels eines Kühlmittels, das während der Bearbeitung eines Werkstückes den Schneidflächen des Werkzeuges zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als Kühlmitteladapter so ausgebil det ist, daß die Kühlmittelzufuhr sowohl von innen über einen Kühlmittelhauptkanal (17), als auch von au ßen über Kühlmittelnebenkanäle (8, 18, 19) auf die Schneidfläche eines Werkzeuges vorgesehen ist, beste hend aus einem Grundkörper (1, 12), dessen eines Ende zur Halterung an einer Werkzeugmaschine ausgebildet ist und dessen anderes Ende eine randoffene Ausneh mung (3, 15) zur Aufnahme eines Werkzeuges (4) auf weist, und wobei im Aufnahmebereich für das Werkzeug (4) ein Mittel zur Befestigung des Werkzeuges (4) vor gesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1, 12) eine zylindrische Form be sitzt, wobei das eine Ende (6, 14) zur Halterung an der Werkzeugmaschine oder zur Aufnahme einer Werkzeugspin del ausgebildet ist und das andere Ende (16) des Grundkörpers (1, 12) mittig sowie längs zu seiner Mit telachse (2, 13) die randoffene Ausnehmung (3, 17) zur Aufnahme des Werkzeuges (4) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1, 12) zur Außenkühlung der Schneidfläche des Werkzeuges (4) parallel und in Ab stand zu seiner Mittelachse (2, 13) von mindestens ei nem Kühlmittelnebenkanal (8, 18, 19) zur Leitung eines Kühlmittels durchzogen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (10) der im Grundkörper (1) angeordneten Kühlmittelkanäle (8) in ihrem Endbereich (9) zur Mit telachse (2) und die Enden (26, 27) der Kühlmittelaus trittsöffnungen (24, 25) zur Mittelachse (13) des Grundkörpers (12) hin abgewinkelt ausgebildet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelnebenkanäle (18, 19) durch einen Kühlmittelkanal (20) mit dem Kühlmittelhauptkanal (17) verbunden sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelnebenkanäle (18, 19) in in einem Spannstück (23) angeordnete Kühlmittelaustrittsöff nungen (24, 25) übergehen, die insbesondere zur Mittel achse (13) des Grundkörpers (12) hin abgewinkelt sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle (8, 18, 19, 20) als Durchgangs bohrungen ausgebildet sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (10) der Kühlmittelkanäle (8) und die Enden (26, 27) der Kühlmittelaustrittsöffnungen (24, 25) mittels eines Verschlußstopfens (31) verschließbar sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Enden (10) der Kühlmittelkanäle (8) und in den Enden (26, 27) der Kühlmittelaustrittsöffnungen (24, 25) jeweils ein Einstelladapter (33) vorgesehen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstelladapter (33) eine Durchgangsbohrung (35) aufweist, die in einem Winkel (36) zu einer Ge windeachse (37) angeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die. Durchgangsbohrung (35) mittels eines Ver schlußstopfens (31) bis zu einem Anschlag (39) ver schließbar ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere die Kühlmittelnebenkanäle (18, 19) zur Ausnehmung für die Werkzeugaufnahme (15) hin in ihrem angrenzenden Endbereich mittels einer Dichtung (30) abgedichtet sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (30) mittels eines Spannstückes (23) verformbar ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (30) als elastischer Ring ausgebildet ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (4) mittels einer Schraubverbindung in der im Grundkörper (1) als Gewindebohrung ausgebil deten Ausnehmung (5) befestigbar ist.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug mittels einer Spannverbindung im Grundkörper (12) befestigbar ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug mittels einer Spannzange im Grundkör per (12) befestigbar ist.