DE3243112A1

DE3243112A1 - Durchflusssteuereinrichtung fuer gas- und fluessigmedien in einer werkzeugmaschinenarbeitsspindel

Info

Publication number: DE3243112A1
Application number: DE19823243112
Authority: DE
Inventors: Gerhard DDR 6500 Gera Börner; Dieter Dipl.-Ing. DDR 6502 Gera Günther
Original assignee: Werkzeugmaschinenkombinat Fritz Heckert VEB
Current assignee: Werkzeugmaschinenkombinat Fritz Heckert VEB
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1982-11-22
Publication date: 1983-07-07
Also published as: DD204648A1

Description

Durchflußsteuereinrichtung für Gas- und Flüssigmedien in
einer Werkzeugmaschinenarbeitsspindel.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung an i'Jerkzeugmaschinen zum selbsttätigen Steuern des Durchflusses von flüssigen und gasförmigen Medien durch die Arbei tsspindel zur Werkzeugschneide.
In der DE-OS 2 400 461 ist eine Vorrichtung zum Bespülen eines spanabhebenden werkzeuges beschrieben, die insbesondere fur Werkzeugmaschinen mit automatischem Merkzeugwechsel geeignet ist.
Das flüssige Medium wird hierbei nicht im Zentrum der Drehspindel, sondern am werkzeugseitigen Ende dieser von deren Umfang aus in radialer Richtung zugeleitet. Dementsprechend bezieht sich die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe auf die Gestaltung der Flüssigkeitszufiihr von einem feststehenden Gehäuse über den Kopf der Drehspindel in das ',lerkzeug. Aufgrund der durch die hohen Spindeldrehzahl« bedingten Fliehkraft an der Außenfläche des Spindelkopfes ist die Abdichtung zwischen dem Spindelkopf und dem Werkzeug problematisch.
Die Zuführungseinrichtung ist nur einmal am Umfang des Spindelkopfes angeordnet. Daher kann beim Werkzeugwechsel das Werkzeug nur in einer von zwei möglichen definierten Positionen in der Spindel gespannt werden.
weiterhin beeinflußt diese einseitige Anordnung der Zu führung bei hohen Drehzahlen die Rundlaufgenauigkeit der Drehspindel.
Es ist auch eine Kühlmittelzuführung bekannt (DE-OS 1 913 231), die eine zentrische Zuleitung des Kühlmittels axial durch die Spindel hindurch zu den Kühlmittelbohrungen des Werkzeuges aufweist.
Beide bekannte Lösungen sind nicht dafür vorgesehen, den wechselweisen Durchfluß von flüssigen oder gasförmigen Medien durch die Arbeitsspindel zu steuern. Die ist jedoch aus verschiedenen Gründen vorteilhaft. 3eim wechsel der Werkzeuge, die durch den Werkze ugschaft hindurch von innen mit flüssigen Kühlmittel gekühlt wurden, wirken sich im Werkzeug verbleibende Kühlmittelreste störend aus.
Mittels der angeführten bekannten Lösungen ist es nicht möglich, Kühlmittelreste aus dem Werkzeuginneren vor dem Werkzeugwechsel zu entfernen. Auch ist es nicht möglich, wahlweise mit flüssigen Mitteln oder Druckluft zu kühlen.
Mittels der Druckluft können auch Späne aus dem unmittelbaren Bearbeitungsbereich entfernt werden.
Weiterhin bekannt ist mit der DE-OS 2 936 130 eine Kühlmitteleinrichtung für *erkzeugmaschinen, die es ermöglicht, zusätzlich zu den üblichen flüssigen Kühl- und Schmiermittels gleichzeitig oder auch nur ausschließlich Preßluft dem Werkzeug zuzuführen. Diese Einrichtung ist jedoch nicht für den Einbau in die Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine geeignet.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Gebrauchseigenschaften einer Werkzeugmaschine und die Arbeitsbedingungen des Bedienungspersonals zu verbessern sowie die Nutzungsd r t ?1L1 erhöhen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Passage von gasförmigen oder flüssigen medien durch die Arbeitsspindel innerhalb dieser selbsttätig steuerbar zu gestalten, so daß das åeweils der Arbeitsspindel zugeführte Medium sich selbst durch seinen Druck den Durchgang zur Werkzeugschneide verschafft.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zur Werkzeugspannung in der Arbeitsspindel dienende Zugstange an ihren werkzeugseitigen Ende als Zylinder zur AuSnahele eines Kolbens austebildet ist, daß der Kolben eine konzentrische bohrung und werkzeugseitig ein mit einer Dichtfläche am Spannbolzen zusammenarbeitendes Dichtelement besitzt und daß die konzentrische Bohrung des Kolbens mit einem Kugelventil verschließbar ist. Dabei ist das Kugelventil mit einer solchen Vorspannung versehen, daß der Druck des flüssigen Mediums, insbesondere Kühl- und Schmiermittel, zum Öffnen des Kugelventils größer als der erforderliche Druck zum Verschieben des Kolbens ist.
Für den Zugang eines gasförmigen Mediums, insbesondere Druckluft, als Kühl- und Säuberungsmittel, in dem Zwischenraum zwischen Dichtelement und Dichtfläche zum Zurückverschieben des Kolbens und damit zur Öffnung des freien Durchganges des gasförmigen Mediums durch die axiale Bohrung des Spannbolzens und des Steilkegelschaftes zur Werkzeugschneide sind Kanäle vorgesehen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden.
In der zugehörigen Zeichnung zeigt Fig. 1 die Durchflußsteuereinrichtung in der Stellung, in der die Zufuhr eines flüssigen Kühl- und Schmiermittels erfolgt.
Der Steilkegelschaft des sVerkzeuges vard durch eine Zugstange 2 über drei Spannklauen 3 und einem am Steilkegeischaft 1 befestigten Spannbolzen 4 im Aufnahinekegel der Arbeitsspindel 5 gespannt. Die Zugstange 2 ist als Rohr ausgebildet, an dessen hinterem Ende in bekannter Weise und hier nicht dargestellter Weise die Zufuhr des Kühl- und Schmiermittels erfolgt. Die Zugstange 2 enthält an ihrem vorderen Ende einen Zylinder 6 zur Aufnahme eines Kolbens 7. Dieser besitzt eine konzentrische Bohrung 8, die durch ein vorgespanntes Kugelventil 9 abgesperrt werden kann. Der vordere Teil des Kolbens 7 trägt ein Dichtelement 10, das mit einer Dichtfläche 11 am Spannbolzen 4 zusammenarbeitet.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Nachdem zu Beginn eines neuen Bearbeitungsganges das Werkzeug in der Arbeitsspindel 5 gespannt ist dnd die Kühl- und Schmiermittelzufuhr in die als Rohr ausgebildete Zugstange 2 eingeleitet worden ist, tritt das Kühl- und schmiermitte unter Druck in den Zylinder 6 und schiebt den Kolben 7 nach vorn bis zur Anlage des Dichtelementes 10 an die Dichtfläche 11. Damit ist eine dichte Verbindung für das und @chmiermittel zwischen Maschine und Werkzeug hergestellt.
Der nun weiter erfolgende Druckanstieg öffnet das Kugelventil 9 und ermöglicht dem Kühl- und Schmiermittel den Durchlauf durch den Spannbolzen 4 in den Steilkegelschaft 1 und von dort - hier nicht dargestellt - über die Kiihlmittelbohrungen des Steilkegelschaftes 1 zur Werkzeugschneide.
Nach Beendigung des Arbeitsganges wird das Werkzeug durch die nach vorn drückende Zugstange 2 die ihre Kraft über den Kolben 7 auf den Spannbolzen 4 überträgt, ausgestoßen.
Dabei gelangt der Kolben 7 in seine hintere Endstellung und nimmt damit seine Ausgangslage wieder ein.
In Eigur 2 ist die Lage des Kolbens 7'bei der Zufuhr von Druckluft zur 1Ierkzeugschneide dargestellt.
Die Zuführung von Druckluft erfolgt dabei vom binteren Ende der Hauptspindel 5 über den Freiraum 13 zwischen Zugstange 2 und Hauptspindel 5 sowie die in die Zugstange 2 eingearbeiteten Kanäle 12 in den Zwischenraum zwischen bichtelement 10 des Nolbens 7 und Dichtfläche 11. Der auf die Stirnfläche des Kolbens 7 wirkende Druck schiebt diesen zurück. Dabei wird der freie Durchgang der Druckluft durch die axiale Bohrung des Spannbolzens 4 und die Kühlmittelbohrungen des Steilkegelschaftes 1 und damit zur Werkzeug schneide geöffnet.
Erfolgt beispielsweise für den nächsten Arbeitsgang ein Wechsel des ILittels von Druckluft in flüssiges Kühl- und Schmiermittel, so wird nach der Umstellung des Mittels an der nicht dargestellten Zufuhr zur Arbe'itsspindel 5 keine weitere Veränderung erforderlich. Der Druck des dann ein setzenden Kühlmittelstromes stellt in der oben geschilderten Weise die Verbindung mit dem Werkzeug durch Verschieben des Kolbens 7 selbsttätig wieder her.
Mit dieser konstruktiven Lösung kann die ohnehin zur Säuberung des Steilkegels der Arbeitsspindel 5 nach einem Bearbeitungsvorgang benötigte Druckluft gleichfalls zum Entfernen von Kühlmittelresten aus dem Werkzeug, und sofern werkstoffbedingt erforderlich, zum Kühlen des Werkzeuges angewendet werden.
aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 - Steilkegelschaft 2 - Zugstange 3 - Spannklauen 4 - Spannbolzen 5 - Arbeitsspindel 6 - Zylinder 7 - Eolben 8 - konzentrische Bohrung 9 - Kugelventil 10 - Dichtelement 11 - Dichtfläche 12 - Kanäle 13 - Freiraum

Claims

Patentansorüche Durchflußsteuereinrichtung fur Gas- und Flüssigmedien in einer Werkzeugmaschinenarbeitsspindel, in der ein Werkzeug mit Steilkegelschaft und darin bis zur Werkze ugsdmeide verlaufenden Kühlmittelbohrungen aufnehmbar ist, mit einer in der Arbeitsspindel konzentrisch angebrachten Zugstange zur Spannung des Werkzeuges sowie mit einem durch Arbeitsspindel, Zugstange und Steilkegelschaft gebildeten System, durch dessen ldiitte die Gas-und Xlüssigmedien der Werkzeugschneide zugefuhrt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (2) an ihrem werkzeugseitigen Ende als Zylinder (6) zur Aufnahme eines Kolbens (7) ausgebildet ist, daß der Kolben (7) eine konzentrische Bohrung (8) und werkzeugseitig ein mit einer Dichtfläche (??) am Spannbolzen (4) zusammenarbei tendes Dichtelement (10) besitzt, und daß die konzen trische Bohrung (8) des Kolbens (7) mit einem Kugelventil (9) verschließbar ist.
2. Durchflußsteuereinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß das Kugelventil (9) mit einer solchen Vorspannung versehen ist, daß der Druck des flüssigen Mediums, insbesondere Kühl- und Schmiermittel, zum offenen des Kugelventils (9) größer als der erforderliche Druck zum Verschieben des Kolbens (7) ist.
3. Durchflußsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kanäle (12) vorsehen sind, die den Zugang eines gasförmigen Mediums, insbesondere Druck luft, als Kühl- und Säuberungsmittel in den Zwischenraum zwischen Dichtelement (10) und Dichtfläche (11) zum Zuräckverschieben des Kolbens (7) und damit zur Öffnung des freien Durchganges des gasförmigen Mediums durch die axiale Bohrung des Spannbolzens (4) und des Siteilkegelschaftes (1) zur Werkzeugschnaide ermöglichen.