Vorrichtungen
zum Koppeln von Rotationswerkzeugen, insbesondere Bohrwerkzeugen,
Gewindeerzeugungswerkzeugen und Fräswerkzeugen, mit einer Werkzeugspindel
sind bekannt, beispielsweise aus dem Handbuch der Gewindetechnik
und Frästechnik,
Herausgeber: EMUGE-FRANKEN, Verlag: Publicis Corporate Publishing,
Erscheinungjahr: 2004 (ISBN 3-89578-232-7), im Folgenden nur als "EMUGE-Handbuch" bezeichnet. Beispiele
für Vorrichtungen
zum Koppeln von Rotationswerkzeugen (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel
19, Seiten 674 bis 732) sind Gewindeschneidfutter der Typenreihe KSN.
Neben der Grundversion sind diese unter anderem in den Varianten
IKZ(Z)/MMS, Synchro, Softsynchro/MMS sowie Synchro/PGR verfügbar. Die
Gewindeschneidfutter KSN sowie KSN/IKZ(Z)/MMS sind vorzugsweise
an Schnellwechseleinsätze
aus der Typenreihe EM ankoppelbar, die Gewindeschneidfutter KSN/Synchro
sowie KSN/Softsynchro/MMS vorzugsweise an Spannzangen aus der Typenreihe
ER, das Gewindeschneidfutter KSN/Synchro/PGR ist beispielsweise
an Spannzangen aus der Typenreihe PGR ankoppelbar.
Bei
der spanabhebenden oder spanlosen Bearbeitung von Werkstücken mit
solchen Rotationswerkzeugen muss zumeist während des Bearbeitungsvorganges
ein Kühlschmiermittel
zum Kühlen und/oder
Schmieren zugeführt
werden. Auf Grund der vielfältigen
Bearbeitungsverfahren bei der Gewindeerzeugungs-, Bohr- und Frästechnik
müssen die
verwendeten Kühl schmiermittel
die unterschiedlichsten Anforderungen erfüllen. Kühlschmiermittel haben zusammen
mit den durch ihren Einsatz bedingten Abfällen und anderen Umweltauswirkungen bezüglich der
Umweltrelevanz eine herausragende Bedeutung im gesamten Bereich
der Material-, insbesondere Metallbearbeitung. Beispiele für diese Kühlschmiermittel
sind Öl-in-Wasser-Emulsionen, von denen
bei herkömmlicher
Kühlung
und Schmierung jedoch relativ große Mengen von beispielsweise etwa
40 Litern pro Minute erforderlich sind.
Eine
Möglichkeit
zur Verringerung der mit dem Einsatz von Kühlschmiermitteln verbundenen Probleme
ist die Minimalmengenschmierung (MMS). Bei der Minimalmengenschmierung
wird das Kühlschmiermittel
mit Luft vermischt und tritt als Aerosol auf die Wirkstelle von
Werkzeug und Werkstück.
Im Gegensatz zur herkömmlichen
Kühlung
und Schmierung werden bei der Minimalmengenschmierung nur etwa 6
bis 100 Milliliter (ml) Kühlschmiermittel
pro Stunde verbraucht. Wichtig beim Einsatz der Minimalmengenschmierung
ist jedoch, dass eine Entmischung des Kühlschmiermittels bei dessen
Zufuhr so weit wie möglich
verhindert wird. Es erfolgt in einer bekannten Ausführung eine
Zuführung
eines Luft-Kühlschmiermittelgemisches
von innen durch das Werkzeug. Die Zuführung zur Wirkstelle erfolgt dann
durch eine für
Minimalmengen geeignete Drehdurchführung, die Spindel, das Werkzeugspannsystem
und schließlich
das Werkzeug, wobei diese in einer Ausführungsform über ein Rohr erfolgt, das jedoch
nicht im Bereich des Werkzeugspannsystems fixiert ist, sondern am Übergang
zur Werkzeugspindel (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 19, Seite 680).
Ein
in der Praxis auftretendes Problem beim Koppeln eines Rotationswerkzeugs
mit einer Werkzeugspindel besteht bei Verwendung einer Minimalmengenschmierung
nun darin, dass Kühlschmiermittel
im Bereich der Spannteils austreten und eine Entmischung stattfinden
kann, so dass die Kühl- und/oder
Schmierwirkung verringert wird und das Spannteil verschmutzt wird.
Eine Abdichtung der an der Außenfläche des
Spannteils verlaufenden Spannteilschlitze, durch die das Kühlschmiermittel aus
dem Spannteil austreten kann, wäre
aus fertigungs- und produktionstechnischen Gründen unvorteilhaft.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Koppeln
eines Rotationswerkzeugs mit einer Werkzeugspindel und ein Verfahren zum
Bearbeiten eines Werkstücks
mit einem Rotationswerkzeug anzugeben, die auch bei einer Minimalmengenschmierung
einsetzbar sind und bei denen eine Entmischung des Kühl- und/oder
Schmiermittels verhindert oder zumindest verringert wird.
Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung hinsichtlich
der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie hinsichtlich
des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 40 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich
aus den von Anspruch 1 bzw. 40 jeweils abhängigen Ansprüchen.
Die
Vorrichtung gemäß Anspruch
1 zum Koppeln eines Rotationswerkzeugs mit einer Werkzeugspindel
(oder: Maschinenwelle) umfasst
- a) eine erste
Haltevorrichtung mit einem Werkzeugaufnahmeraum zum Aufnehmen des
Rotationswerkzeugs mit einer Endposition für das Rotationswerkzeug innerhalb
des Werkzeugaufnahmeraums,
- b) eine zweite Haltevorrichtung, die in einem Kopplungsbereich
mit der Werkzeugspindel verbunden oder verbindbar ist und einen
Aufnahmeraum zum Aufnehmen der ersten Haltevorrichtung sowie wenigstens
einen zwischen Kopplungsbereich und Aufnahmeraum angeordneten Zwischenraum
aufweist,
- c) einen Strömungskanal
zur Führung
von Kühl- und/oder
Schmiermittel mit einem von einer Wandung umschlossenen Strömungsinnenraum,
- d) wobei der Strömungskanal
sich zumindest von der Endposition im Werkzeugaufnahmeraum bis in
den Kopplungsbereich der zweiten Haltevorrichtung unter Überbrückung des
wenigstens einen Zwischenraums erstreckt,
- e) der Strömungskanal
an der ersten Haltevorrichtung befestigt ist und
- f) der Strömungskanal
strömungstechnisch
an wenigstens einen Werkzeugströmungskanal
des Rotationswerkzeugs, vorzugsweise mittels wenigstens eines Positioniermittels,
angekoppelt oder ankoppelbar ist.
Der
wenigstens eine Zwischenraum könnte durch
seinen Querschnittsverlauf eine turbulente Strömung erzeugen. Durch die turbulente
Strömung könnte eine
Entmischung des Kühl-
und/oder Schmiermittels eintreten. Der den Zwischenraum überbrückende Strömungskanal
verhindert dies.
Vorzugsweise
umfasst das Positioniermittel ein Positionierteil, das mit der ersten
Haltevorrichtung lösbar
oder unlösbar
verbunden ist, insbesondere eingepresst, verlötet, geschweißt, geklebt
oder verschraubt ist und/oder mit einem rotationssymmetrischen Hohlbereich
oder einer Hülse
in einen Innenraum der ersten Haltevorrichtung ragt oder eingeführt ist
und mit einem nach außen
abstehenden Flanschbereich an einer Stirnseite der ersten Haltevorrichtung
anliegt.
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist der Strömungskanal
verstellbar oder in verschiedenen Positionen einstellbar relativ
zur ersten Haltevorrichtung und/oder zur Endposition und/oder zum
Werkzeugaufnahmekanal des Rotationswerkzeugs und/oder axial zu einer
Drehachse des Rotationswerkzeugs und/oder der Werkzeugspindel. Der
Strömungskanal
kann aber auch in einer vorgegebenen festen Position montiert werden.
Bevorzugt
ist der Strömungskanal
lösbar
an dem Positionierteil, insbesondere in dessen Hohlbereich, oder
der ersten Haltevorrichtung befestigt oder befestigbar. Es kann
dazu in einer ersten Ausführungsform
ein Gewinde, insbesondere Innengewinde, am Positionierteil oder
der ersten Haltevorrichtung und ein Gegengewinde, insbesondere Außengewinde,
am Strömungskanal
vorgesehen sein, wobei vor allem zur flexiblen Positionierung das
Gewinde am Strömungskanal
länger
ausgebildet sein kann als das Gegengewinde am Positionierteil oder
der ersten Haltevorrichtung und/oder das Positionierteil oder die
erste Haltevorrichtung einerseits und der Strömungskanal andererseits gegeneinander
wirkende Anschläge
aufweisen können.
Zum Ein- und Ausdrehen der Gewinde kann der Strömungskanal einen Innensechskant,
insbesondere an seinem von der Endposition abgewandten und/oder
hinter der ersten Haltevorrichtung gelegenen Ende, aufweisen.
Vorzugsweise
weist der Strömungskanal
einen Innensechskant an dessen hinter der ersten Haltevorrichtung
gelegenem Ende zum axialen Positionieren auf. Mit Hilfe eines INBUS-Schlüssels kann
so von hinten der Verstellanschlag für das Rotationswerkzeug verändert werden.
Der Verstellanschlag kann auch anfedernd ausgebildet sein, beispielsweise über eine
Schraubenfeder. Der Strömungskanal kann
von hinten eingeschraubt werden oder bei größerem Frontabsatz von vorne.
In
einer zweiten Ausführungsform
mit lösbarer
Befestigung ist der Strömungskanal
an dem Positionierteil oder der ersten Haltevorrichtung hydraulisch
befestigt oder befestigbar und/oder durch einen, insbesondere radial
einführbaren
oder eindrehbaren, Befestigungsstift. Um eine axiale Positionierung
zu ermöglichen,
könnte
der Strömungskanal
auch an einer Seite Querrillen aufweisen.
Es
kann nun das Positionierteil als Anschlag für das Rotationswerkzeug zur
Festlegung der Endposition dienen. Vorzugsweise bildet jedoch (auch) der
Strömungskanal
oder ein daran befestigtes Teil einen Endanschlag für das Rotationswerkzeug.
Bei verstellbarem Strömungskanal
kann somit auch die Endposition des Werkzeugs eingestellt werden.
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
erstreckt sich der Strömungskanal
bis in die Werkzeugspindel oder in einen Spindelkanal in der Werkzeugspindel
und/oder ist an einen Spindelkanal in der Werkzeugspindel für das Kühl- und/oder
Schmiermittel unmittelbar strömungstechnisch
angeschlossen oder anschließbar.
In
einer alternativen ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform reicht der Strömungskanal
bis in ein Kühlmittelrohr
in der zweiten Haltevorrichtung, das sich wiederum bis in die Werkzeugspindel
oder in einen Spindelkanal in der Werkzeugspindel erstreckt und/oder
an einen Spindelkanal in der Werkzeugspindel für das Kühl- und/oder Schmiermittel
unmittelbar angeschlossen oder anschließbar ist.
In
beiden Ausführungen
ist der Strömungskanal
vorzugsweise an der Außenseite
gegen den Spindelkanal oder das Kühlmittelrohr abgedichtet, insbesondere
mittels einer Dichtung.
Der
Aufnahmeraum für
die erste Haltevorrichtung befindet sich im Allgemeinen im vom Kopplungsbereich
abgewandten Bereich der zweiten Haltevorrichtung.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Kopplungsbereich einen
Kopplungsinnenraum zum Koppeln sowie wenigstens ein Koppelelement. Über das
Koppelelement kann die zweite Haltevorrichtung an eine Werkzeugspindel
angekoppelt werden.
Vorzugsweise
ist die erste Haltevorrichtung ein Spannteil oder eine Spannzange.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Haltevorrichtung
ein Spannfutter. Als Schaft für
das Spannfutter kann ein Kegel-Hohlschaft
mit Plananlage, ein Steilkegelschaft oder eine andere Schaftform dienen.
Bevorzugt
ist die Werkzeugspindel an einen Drehantrieb gekoppelt oder eine
Drehantriebswelle. Die Werkzeugspindel erzeugt die Rotationsbewegung
des angekoppelten Rotationswerkzeugs.
Vorzugsweise
sind der Strömungskanal
und der Werkzeugschaft direkt fluiddicht miteinander verbunden oder
verbindbar.
Zur
Ankopplung des Strömungsinnenraums des
Strömungskanals
an die Werkzeugkanäle
im Werkzeug können
unterschiedliche Ausführungsformen
eingesetzt werden. Neben einer planen Anlage können auch formschlüssige Verbindungen
auch zur Montage in einer bestimmten Drehposition verwendet werden.
Insbesondere
kann an einem dem Rotationswerkzeug zugewandten, vorderen Ende des
Strömungskanals
ein Andockteil oder ein Adapter vorgesehen ist zum Andocken oder
Anpassen oder Anliegen an einen korrespondierenden Bereich des Werkzeugschaftes.
Das Andockteil oder der Adapter weist vor zugsweise an die Querinnenabmessungen
des Werkzeugaufnahmeraums angepasste Außenabmessungen auf und/oder
größere Außenabmessungen
aufweist als der Strömungskanal
im anschließenden
Bereich. Damit dient der Adapter oder das Andockteil ggf. auch als
Führung
für den
Strömungskanal
Bevorzugt ist der Strömungskanal
ein Rohr mit im wesentlichen konstantem Strömungsquerschnitt. Innerhalb
des Rohrs wird so effektiv der Bildung von Turbulenzen entgegengewirkt.
Vorzugsweise
ragt der Strömungskanal
zu mindestens einem Drittel seiner Länge aus dem Aufnahmeraum der
ersten Haltevorrichtung heraus.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Außenfläche des Strömungskanals zumindest teilweise
mit einem Abdicht- und/oder Reibschlussmaterial versehen. Dies kann
durch Beschichtung oder ein aufgebrachtes Teil erfolgen. Durch diese
Vorgehensweise entsteht auch eine Verdrehsicherung. Bevorzugt ist
dieses Material Polytetrafluorethylen. Vor allem im Bereich des
Gewindes kann so wirksam einem Austreten des Kühl- und/oder Schmiermittels
in die erste Haltevorrichtung entgegengewirkt werden.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kühl- und/oder Schmiermittel
wasserfrei. Vorzugsweise dient als Kühl- und/oder Schmiermittel
Luft, gekühlte
Luft oder ein Aerosol, insbesondere Ölnebel oder Öltröpfchen im
Luftstrom. Dies ermöglicht
den Einsatz eines Minimalmengenschmiersystems.
Außerdem wird
gemäß der Erfindung
ein Verfahren nach Anspruch 40 zum Bearbeiten eines Werkstücks mit
einem Rotationswerkzeug vorgeschlagen.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Strömungskanal
vor dem Einbringen des Rotationswerkzeugs in der ersten Haltevorrichtung
befestigt.
Als
Kühlmittel
dient bevorzugt Luft, gekühlte Luft
oder ein Aerosol, insbesondere Ölnebel
oder Öltröpfchen im
Luftstrom. Vorzugsweise erfolgt eine Minimalmengenschmierung. In
einer besonders bevorzugten Ausführungs form
wird pro Stunde zur Kühlung
und Schmierung des Rotationswerkzeugs eine Minimalschmiermenge von
weniger als 100 ml verbraucht.
Die
Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigen
1 ein Spannteil mit einem
aufgenommenen Werkzeug und einem Kühl- und/oder Schmiermittelrohr in einer
Schnittansicht,
2 ein Spannteil mit einem
aufgenommenen Werkzeug und mit einem Kühl- und/oder Schmiermittelrohr
und einer alternativen Anbindung zwischen Kühl- und/oder Schmiermittelrohr
und Werkzeug in einer Schnittansicht,
3 ein Spannteil mit einem
aufgenommenen Werkzeug und mit einem Kühl- und/oder Schmiermittelrohr
und einer weiteren alternativen Anbindung zwischen Kühl- und/oder
Schmiermittelrohr und Werkzeugschaft in einer Schnittansicht,
4 ein Spannteil mit einem
Kühl- und/oder
Schmiermittelrohr und einem eingespannten Rotationswerkzeug mit
mehreren internen Kanälen
in einer teilweise geschnittenen Ansicht,
5 ein Spannteil für ein Werkzeug,
ein Spannfutter sowie Teile einer Werkzeugspindel mit einem in die
Werkzeugspindel ragenden Kühl- und/oder Schmiermittelrohr
in einer Schnittansicht,
6 ein an sich bekanntes
Spannfutter in einer Schnittansicht und
7 ein Spannteil für ein Werkzeug,
ein Spannfutter sowie Teile einer Werkzeugspindel mit einem in ein
Zwischenrohr ragenden Kühl- und/oder Schmiermittelrohr
in einer Schnittansicht.
Einander
entsprechende Teile und Größen sind
in den 1 bis 7 mit denselben Bezugszeichen versehen.
Gemäß 1 bis 4 weist ein Spannteil (oder: eine Spannzange) 11 einen
Werkzeugaufnahmeraum 25 zum Aufnehmen und Einspannen eines Werkzeugschaftes 14 eines
Rotationswerkzeuges 19 und wenigstens einen – nicht
schraffiert dargestellten – Längsschlitz
auf, so dass das Spannteil 11 etwas zusammengedrückt und
eingespannt werden kann. Das Rotationswerkzeug 19 kann
beispielweise zur Fertigung eines Gewindes, zum Anfertigen einer Bohrung
oder zum Bearbeiten einer Fläche
eingesetzt werden. Ein vollständiges
Rotationswerkzeug 19 mit Arbeitsbereich 39 und
Werkzeugschaft 14 ist nur in 4 dargestellt,
dort beispielsweise als Spiralbohrer ausgebildet. Die Drehachse
des Rotationswerkzeuges 19 ist mit A bezeichnet.
In
dem Rotationswerkzeug 19 und dessen Werkzeugschaft 14 sind
in den 1 bis 3 ein zentraler Werkzeugkanal 32 und
in 4 mehrere, beispielsweise
zwei, vorzugsweise spiralig um die Drehachse A des Rotationswerkzeugs 19 verlaufende, Werkzeugkanäle 32 vorgesehen.
Durch die Werkzeugkanäle 32 wird
ein Kühl-
und/oder Schmiermittel zum Arbeitbereich 39 des Rotationswerkzeuges 19 geführt oder
geleitet.
Als
Kühl- und/oder
Schmiermittel können
in allen Ausführungsformen
Wasser-Öl-Emulsionen, Luft,
gekühlte
Luft, Ölnebel
oder Öltröpfchen in
einem Luftstrom oder in einem Aerosol, insbesondere bei einer Minimalmengenschmierung
(MMS), dienen.
Das
Kühl- und/oder
Schmiermittel wird jedem Werkzeugkanal 32 über den
Strömungsinnenraum 18 eines
Strömungskanals
oder Rohres 13 zugeführt,
der bei eingespanntem Werkzeugschaft 14 strömungstechnisch
unmittelbar mit dem jeweiligen Eingang des Werkzeugkanals 32 gekoppelt
ist, bei nicht vorhandenem Rotationswerkzeug dagegen unmittelbar
in den Werkzeugaufnahmeraum 25 des Spannteils 11 mündet. In 1 ist das Rohr 13 direkt und
fluiddicht an den sich innerhalb des Spannteils 11 befindenden
Werkzeugschaft 14 und dessen Werkzeugkanal 32 gekoppelt.
Das
Rohr 13 ist an einem Positionierteil 23 befestigt
oder fixiert und weist zum Fixieren am vorderen Teil seiner Außenfläche ein
Gewinde 15, das in ein auf der Innenfläche des Positionierteils 23 vorhandenes
Gegengewinde geschraubt wird. Für
das Drehen oder Ein- oder Herausschrauben befindet sich am vom Werkzeugaufnahmeraum 25 oder Werkzeugschaft 14 abgewandten,
hinteren Ende des Rohrs 13 in den Ausführungsformen nach 1 bis 4 ein Innensechskant 17 zum
axialen Positionieren des Rohrs 13 mittels eines Außensechskantschlüssels, z.B.
eines Inbus-Schlüssels.
Das
Positionierteil 23 ist wiederum an dem Spannteil 11,
insbesondere durch Einpressen, befestigt, beispielsweise als überwiegend
zylindrisches Teil mit einem nach außen ragenden Flansch in einem
wenigstens annähernd
zylindrischem Innenraum am vom Werkzeugaufnahmeraum 25 abgewandten,
hinteren Ende, wobei der Flansch an der Stirnfläche des Spannteils 11 anliegt
und nicht weiter nach außen
ragt als die Wandung des Spannteils 11.
In
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 sind die Gewindelängen des
Gewindes 15 am Rohr 13 und des Gegengewindes am
Positionierteil 23 wenigstens annähernd gleich. Zusammenwirkende
Anschläge
an einer Stufe an der Außenfläche des
Rohres 13, an der der Außendurchmesser des Rohres 13 zunimmt,
einerseits und dem Flansch des Positionierteils 23 andererseits
verhindern ein weiteres Eindrehen über die Endposition hinaus.
Im vollständig eingeschraubten
Zustand schließen
gemäß 1 die freien Stirnflächen des
Positionierteils 23 und des Rohres 13 bündig ab.
Die Stirnfläche(n)
des Positionierteils 23 und/oder des Rohres 13 dienen
als Anschlagsflächen
für den
Werkzeugschaft 14 und definieren eine Endposition 31 des
Rotationswerkzeuges 19 in dem Werkzeugaufnahmeraum 25 im
Spannteil 11. Das Rotationswerkzeug 19 wird bis
zur Endposition 31 in das Spannteil 11 eingeführt.
In
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 weist das Rohr 13 ein überwiegend
zylinderförmiges Andockteil 20 auf,
das zwischen dem Rohr 13 und dem innerhalb des Spannteils 11 angeordneten Werkzeugschaft 14 angeordnet
ist und über
einen Andockkegel 21 an dem vorderen Ende des Andockteils 20 fluiddicht
mit einem entsprechenden kegelförmigen
Andockbereich am Werkzeugschaft 14 anliegt und den Strömungskanal 18 im
Rohr 13 mit dem Werkzeugkanal 32 koppelt. Die
den Andockkegel 21 umgebende Stirnfläche des Andockteils 20 definiert die
Endposition 31 des Werkzeugschafts 14. Das Andockteil 20 ist
in 2 als separates Teil
ausgebildet, das an seinem hinteren Ende über einen Zapfen ebenfalls
fluiddicht mit dem vorderen Ende des Rohrs 13 verbunden
ist. Ebenso kann das Andockteil 20 auch einstückig am
Rohr 13 angeformt oder ausgebildet sein.
Gemäß 2 ist das Gewinde 15 am
Rohr 13 länger
als das Gegengewinde am Positionierteil 23, so dass sich
das Rohr 13 mit seinem Ende in unter schiedlichen Tiefen
oder Positionen in den Werkzeugaufnahmeraum 25 einschrauben
lässt und
damit sich die Endposition 31 für das Werkzeug einstellen lässt.
Zur
zusätzlichen
Drehsicherung und/oder Abdichtung kann das Gewinde 15 und/oder
das Gegengewinde in allen Ausführungsformen
mit einem den Reibschluss und/oder die Dichtwirkung erhöhenden Material,
beispielsweise PTFE (Teflon), ummantelt oder beschichtet oder das
Material beispielsweise als Hülse
zwischen die Gewinde eingebracht werden.
In 3 weist das Rohr 13 im
Unterschied zu 2 anstelle
des Andockteils 20 im vorderen, dem Werkzeugschaft 14 zugewandten
Bereich einen im wesentlichen hohlzylinderförmigen Adapter 22 mit im
Vergleich zum hinteren Bereich des Rohres 13 größerem Außenumfang
auf. Der Werkzeugschaft 14 ist fluiddicht mit dem Adapter 22 verbunden.
Das Rohr 13 ist neben der Fixierung innerhalb des Positionierteils 23 über das
Gewinde 15 durch einen radial eindrehbaren Befestigungsstift 24 fixiert.
In 4 befindet sich ein Rotationswerkzeug 19 mit
mehreren Werkzeugströmungskanälen 32 im
Spannteil 11. Der Werkzeugschaft 14 weist an seiner
Stirnseite eine radial zur Drehachse A verlaufende Quernut auf,
in die ein entsprechender quer verlaufender Vorsprung eines Adapters 42 am
Rohr 13 als Führung 16 eingeführt ist.
Die Führung 16 weist
eine der Zahl der Werkzeugkanäle 32 entsprechende
Zahl von Kanälen 45 auf,
die von dem zentralen Strömungsinnenraum 18 des
Rohres 13 abzweigen und durch die Führung 16 unmittelbar
mit jeweils einem zugehörigen
Werkzeugkanal 32 des Rotationswerkzeugs 19 gekoppelt
sind. Auch hier ist eine fluiddichte Kopplung zwischen Rohr 13 und
Werkzeugschaft 14 und dessen Werkzeugkanälen 32 verwirklicht.
Der Adapter 42 weist zur Fixierung innerhalb des Spannteils 11 einen
größeren Außenumfang
auf als der dahinterliegende Teil des Rohrs 13.
In
allen Ausführungsformen
ragt das Rohr 13 über
das Spannteil 11 hinaus nach außen in zur Drehachse A axialer
Verlängerung.
Diese
Verlängerung
des Rohres 13 dient zur Überbrückung von Zwischenräumen in
anschließenden
Spannfuttern zum Aufnehmen des Spannteils 11, wie beispielsweise
aus 5 und 7 ersichtlich.
Eine
auch als Hohlschaftkegel (HSK) bezeichnete Ausführungsform eines solchen an
sich bekannten Spannfutters 12 ist in 6 allein und in 5 und 7 zusammen
mit den anderen Teilen gezeigt. Das Spannteil 11 kann außer als
Kegelhohlschaft mit Plananlage aber auch als Steilkegelschaft oder
in anderer Form ausgebildet sein.
Das
Spannfutter 12 weist einen Aufnahmeraum 27 zum
Aufnehmen eines Spannteils 11, insbesondere gemäß den 1 bis 4, sowie einen Kopplungsraum 26 und
ein Koppelelement 29 zum Ankoppeln des Spannteils 11 an
eine Werkzeugspindel 28 auf.
Zwischen
dem Aufnahmeraum 27 und dem Kopplungsraum 26 ist
ein Zwischenraum 30 angeordnet, der fertigungs- und konstruktionsbedingt
einen stark veränderlichen
Querschnitt oder mehrere Teilräume
unterschiedlicher und/oder variabler Durchmesser aufweist. Beispielsweise
weist die dort verwendete Spannzange des Spannteils 11 einen
kegeligen Schaft auf, der durch Formschluss in dem Spannfutter 12 verkeilt
wird.
Aufgrund
des veränderlichen
Querschnitts bilden sich bei Verwendung des Zwischenraumes 30 als
Strömungsraum
für ein
Kühl- und/oder
Schmiermittel turbulente Strömungen
aus, was für
die gezielte Zuführung
des Kühl- und/oder Schmiermittels nachteilig
ist. Außerdem
kommt es zu einer Entmischung des Kühl- und/oder Schmiermittels,
vor allem bei einer Minimalmengenschmierung (MMS).
Um
dies zu vermeiden, ragt das Rohr 13 so weit aus dem Spannteil 11 in
das Spannfutter 12, dass bei in dem Aufnahmeraum 27 aufgenommenem Spannteil 11 mit
dem daran angebrachten Rohr 13, das Rohr 13 durch
den Zwischenraum 30 geführt
ist und den gesamten Zwischenraum 30 durchquert oder überbrückt und
sein Ende in dem Kopplungsraum 26 angeordnet ist. Dort
mündet
der Strömungsinnenraum 18 des
Rohres 13 entweder direkt in einem Spindelkanal 38 der
Werkzeugspindel 28 (5)
oder in einem (weiteren) Kühlmittelrohr 33, das
in einen Spindelkanal 38 der Werkzeugspindel 28 mündet (7).
Das
Kühl- und/oder
Schmiermittel kann so über
einen definierten Strömungsquerschnitt
im Strömungsinnenraum 18 im
Inneren des Rohrs 13 ohne zwischenliegende Ausbuchtungen
und somit verlust- und turbulenzfrei von dem Spindelkanal 38 der
Werkzeugspindel 28 bis zu den Werkzeugkanälen 32 im Werkzeugschaft 14 des
Rotationswerkzeuges 19 gelangen.
Durch
diese Überbrückung des
Zwischenraums 30 kann der Verlust an Kühl- und/oder Schmiermittel
sowie die Menge des benötigten
Kühl- und/oder Schmiermittels
deutlich reduziert werden. Bei der hierdurch möglichen Minimalmengenschmierung
(MMS) werden nur etwa 6 ml bis 100 ml Kühl- und/oder Schmiermittel
pro Stunde benötigt.
Dies reduziert die Entsorgungs- und Reinigungskosten für die verunreinigten
Späne erheblich.
5 und 7 zeigen Varianten für die Integration des Rohrs 13 zwischen
dem im Spannfutter 12 fixierten Spannteil 11 und
dem Spannfutter 12. Nach dem Einbringen des Spannteils 11 in
das Spannfutter 12 gemäß 5 befindet sich im vorderen,
innerhalb des Spannteils 11 gelegenen Bereichs des Aufnahmeraums 27 der
Werkzeugaufnahmeraum 25 und im hinteren Bereich des Aufnahmeraums 27 beginnt
der vom Rohr 13 zu überbrückende Zwischenraum 30. Das
Kopplungselement 29 des Spannfutters 12 ist in an
sich bekannter Weise mit der Werkzeugspindel 28 außen und
durch innen in den Kopplungsraum 26 eingreifende Kopplungselemente 48 gekoppelt.
Gemäß 5 mündet an einem Rohrende 13A des
Rohres 13 dessen Strömungsinnenraum 18 direkt
in den Spindelkanal 38 und ist das Rohr 13 außen insbesondere
mit einer Dichtung 36 abgedichtet. An dem anderen Rohrende 13B des
Rohres 13 mündet
der Strömungsinnenraum 18 in
den Werkzeugaufnahmeraum 25 analog zu 1. Das Kühl- und/oder Schmiermittel
strömt
somit aus dem Spindelkanal 38 über das Rohr 13 direkt
zum Werkzeugaufnahmeraum 25.
Gemäß 7 ist das Rohrende 13A dagegen
in das Kühlmittelrohr 33 eingeführt und
trichterförmig
aufgeweitet, u.a. zur Verbesserung des Einströmverhaltens, und an der Außenseite
mittels einer Dichtung 36 gegen die Innenwandung des Kühlmittelrohres 33 abgedichtet.
Dadurch mündet
der Strömungsinnenraum 18 des
Rohres 13 in den Innenraum des Kühlmittelrohres 33.
Das Kühlmittelrohr 33 wiederum
mündet
in den Spindelkanal 38 der Werkzeugspindel 28.
Das Kühl-
und/oder Schmiermittel fließt
oder strömt
somit aus dem Spindelkanal 38 zunächst in das Kühlmittelrohr 33 und
dann über
das Rohr 13 zum Werkzeugaufnahmeraum 25.