DE3414357A1 - Halter fuer schneidwerkzeuge mit oeldurchlaessen - Google Patents

Halter fuer schneidwerkzeuge mit oeldurchlaessen

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DE3414357A1 DE19843414357 DE3414357A DE3414357A1 DE 3414357 A1 DE3414357 A1 DE 3414357A1 DE 19843414357 DE19843414357 DE 19843414357 DE 3414357 A DE3414357 A DE 3414357A DE 3414357 A1 DE3414357 A1 DE 3414357A1
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Description

P-2108
Die Erfindung betrifft einen Halter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Es ist allgemein üblich, der Schneide eines Schneidwerkzeugs, beispielsweise eines Bohrers, während des Arbeitens Bohr- oder Schneidöl zuzuführen, um die mährend der maschinellen Bearbeitung erzeugte Reibungswärme möglichst klein zu halten. Dies geschieht in der Weise, daß in einem Halter ein Bohrer mit einer Ölöffnung aufgenommen und Öl durch die Ölöffnung hindurch gefördert wird, während der Bohrer rotiert.
Aus dem JP-GM 55-15946 ist eine Anordnung bekannt, bei der ein mit einer Ölöffnung ausgestattetes Schneidwerkzeug in einen Schneidwerkzeughalter eingesetzt, der Halter zusammen mit dem Schneidwerkzeug auf einer Spindel montiert und won der Spindelhalterung aus Öl dem Werkzeug durch den Halter hindurch zugeführt wird. Bei der bekannten Anordnung sitzt ein Ölzuführungsbock auf der Spindelhalterung, während ein Ölaufnahmebock an dem Werkzeughalter vorgesehen ist. Wenn der Werkzeughalter zusammen mit dem Schneidwerkzeug auf die Spindel aufgesetzt wird, greift die Spitze eines Hohlzapfens des Aufnahmebocks in eine Ausnehmung im Zuführungsbock ein, wodurch eine Verbindung mit einem Ölzuführungskanal hergestellt wird. Dabei wird der Hohlzapfen zurückgeschoben, so daß ein won dem Hohlzapfen vorstehender Anschlag aus einer in dem Halter ausgebildeten Ausnehmung austritt. Wenn sich der Werkzeughalter zusammen mit der Spindel zu drehen beginnt, wird eine Kühlmittelpumpe betätigt, um Schneid- oder Bohröl von dem Zuführungsbock über den Hohlzapfen, den Aufnahmebock und die Hauptspindel-Spannvorrichtung zu der Spitze des Schneidwerkzeugs zu fördern.
Ih den letzten Jahren erzielte Verbesserungen der Schneidwerkzeuge haben Hochgeschwindigkeitsschneidvorgänge möglich gemacht. Die Spindel wird mit höherer Drehzahl als bisher angetrieben. Dabei hat eine herkömmliche Kühlmittelpumpe einen zu geringen Abgabedruck, um die während der Bearbeitung erzeugte Reibungswärme zu minimieren und eine gute Schmierung zwischen dem Schneidwerkzeug und dem zu bearbeitenden Werkstück sowie einen einwandfreien Spanauswurf zu gewährleisten.
Weil bei der bekannten Anordnung das Schneid- oder Bohröl durch einen Radialkanal und dann einen Axialkanal in der Hauptspindel strömt, wirkt auf das Öl eine Zentrifugalkraft, welche den Druck, mit dem das Öl der Schneide des Schneidwerkzeugs zugeführt wird, herabsetzt. Diese Tendenz ist um so ausgeprägter, je höher die Spindeldrehzahl ist. Während eines Betriebs mit hoher Drehzahl erfolgt keine ausreichende Schneid- oder Bohrölzufuhr.
Dies macht es notwendig, die Kühlmittelpumpe und zugeordnete Leitungen auszutauschen, was kostspielig ist. Außerdem stellt dies einen der Gründe dar, die einer weiteren Verbreitung von Schneidwerkzeugen mit Öldurchlässen entgegenstehen .
Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneidwerkzeughalter zu schaffen, der auch bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs eine ausreichende Schneid- oder Bohrölzufuhr gewährleistet, ohne daß die Kühlmittelpumpe ausgetauscht zu werden braucht.
Diese Aufgabe wird mit den Maßnahmen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäß vorgesehene Druckverstärker nutzt die Drehung der Hauptspindel aus, um den Förderdruck zu steigern, mit dem das Schneid-
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oder Bohröl in die Ölförderleitung eintritt, welche durch den Schneidujerkzeughalter hindurchreicht.
Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen teilweise aufgeschnittenen Aufriß eines Schneidujerkzeughalters nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Ansicht des Schneidujerkzeughalters nach Fig. 1 won unten gesehen,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1,
Fig. 4 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Halters nach Fig. 1,
Fig. 5 und B Draufsichten auf Ausführungsbeispiele v/on Druckverstärkern in Form von schraubenförmigen Flügeln,
Fig. 7 im Schnitt einen Aufriß einer weiteren Ausführungsform eines Schneidwerkzeughalters nach der Erfindung mit einem Druckverstärker in Form von schraubenförmigen Flügeln,
Fig. 8 eine Seitenschnittansicht des Halters nach Fig. 7,
-B-
Fig. 9 eine Seitenschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Druckverstärker in Form einer Zahnradpumpe und
Fig, 10 im Schnitt eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des Druckverstärkers in Form einer Rotationspumpe.
Eine in einer Halterung 2 drehbar abgestützte Spindel 1 ist an ihrem einen Ende mit einer verjüngten Öffnung 3 versehen. Ein Ölzuführungsbock ü ist an der Stirnseite der Halterung 2 in der Nähe der Spindel 1 mit Hilfe von Schrauben oder dergleichen befestigt. Eine Mündung 6 und eine Ausnehmung 7 befinden sich in der Stirnfläche des Zuführungsbocks 4, wobei die Mündung 6 über der Ausnehmung 7 liegt. Die Mündung B steht mit einem Förderkanal 5 in Verbindung, durch den Öl hindurchgefördert wird. Die vorliegend verwendeten Begriffe Dl und Schneid- oder Bohröl sollen allgemein Kühlmittelöle oder Kühlschmierstoffe einschließen. Der Förderkanal 5 ist mit einer (nicht veranschaulichten) Pumpe über einen gleichfalls nicht dargestellten Schlauch verbunden.
Ein Schneidwerkzeughalter 8 weist eine Hauptspindel 1D auf, die an ihrem einen Ende mit einer Bohrung 9 zur Aufnahme eines Schneidwerkzeugs versehen ist. Zu dem Schneiduerkzeughalter gehört ferner ein mit dem anderen Ende der Hauptspindel 10 verbundener Schaft 11, der in die verjüngte öffnung 3 paßt. In dem gleichen Ende der Hauptspindel 10 ist eine Ringnut 12 ausgebildet, um die Hauptspindel mittels eines (nicht dargestellten) Manipulators zu fassen. Die Hauptspindel 10 ist über ein Lager 13 in einem Gehäuse 1A frei drehbar gelagert.
Am Außenumfang des Gehäuses 14 befindet sich ein Ölaufnah-
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mebock 15, der dem Ölzuführungsbock 4 zugekehrt ist. Das eine Ende eines Zuführrohrs 16 ist an dem Aufnahmebock 15 befestigt. Wenn der Schneidwerkzeughalter 8 auf die Spindel 1 aufgesetzt wird, paßt das andere Ende des Zuführrohrs 16 in die Mündung B.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird das eine Ende des Zuführrohrs 16 in einer Öffnung 17 des Aufnahmebocks 15 aufgenommen. Ein O-Ring 18 verhindert ein Lecken won Öl. Eine Schraube 19 ist in den Aufnahmebock 15 eingeschraubt. Das innenliegende Ende der Schraube 19 wird gegen das Zuführrohr 16 angepreßt, um das Zuführrohr festzulegen. Auf Grund dieser Anordnung kann die Länge des vorragenden Teils des Zuführrohrs 16 entsprechend dem Abstand zwischen dem Zuführungsbock 4 und dem Aufnahmebock 15 justiert werden, wenn der Werkzeughalter 8 auf die Spindel 1 aufgesetzt wird.
Eine um die Hauptspindel 10 herum reichende Ringkammer 21 steht mit der Öffnung 17 über einen Durchlaß 20 in dem Aufnahmebock 15 in Verbindung. Schneid- oder Bohröl wird von dem Zuführrohr 16 der Ringkammer 21 über die Öffnung 17 und den Durchlaß 20 zugeleitet. Die Ringkammer 21 steht mit der Bohrung 9 über mehrere Öffnungen 22 in Verbindung. Schneid- oder Bohröl kann über die Öffnungen 22 in die Bohrung der Hauptspindel 10 sowie dann in einen Ölkanal in dem Schneidwerkzeug (nicht veranschaulicht) gelangen.
Das eine Ende eines Gleitstücks 24 wird in dem Aufnahmebock 15 aufgenommen. Wenn der Schneidwerkzeughalter 8 auf der Spindel 1 montiert wird, greift das andere Ende des Gleitstücks 24 in die Ausnehmung 7 ein, und das Gleitstück 7 wird entgegen der Kraft einer Feder 23 in den Aufnahmebock15 zurückgeschoben. Das Spiel am einen Ende des Gleitstücks 24 im Aufnahmebock 15 ist kleiner als das Spiel am
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- 8 einen Ende des Zuführrohrs 16 im Ölzuführungsbock A.
Ein Anschlag 26 ist mit dem Gleitstück 24 einstückig verbunden. Wenn der Schneidujerkzeughalter B auf die Spindel 1 aufgesetzt wird, wird das Gleitstück 24 entgegen der Kraft der Feder 23 zurückgeschoben, und das eine Ende des Anschlags 26 kommt außer Eingriff mit einer Ausnehmung 25 der Hauptspindel 10.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind in dem Anschlag 26 zwei Öffnungen 27 vorgesehen, durch die das Gleitstück 24 und das Zuführrohr 16 hindurchreichen können. Eine Schraube 28 ist in das andere Ende des Anschlags 26 eingeschraubt, um das Gleitstück 24 mit Bezug auf den Anschlag 26 festzulegen. Der Anschlag läßt sich zusammen mit dem Gleitstück unabhängig von dem Zuführrohr 16 bewegen .
Wie aus den Fig. 1, 3 und 7 hervorgeht, ist auf die Hauptspindel 10 ein Ring 29 mit der Ausnehmung 25 aufgesetzt. Der Ring 29 ist über Schrauben 30 mit der Hauptspindel 10 lösbar verbunden, wodurch die Position der Ausnehmung eingestellt werden kann. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind das Zuführrohr 16 und das Gleitstück 24 an ihren Enden abgeschrägt, um das Einführen in die Mündung 6 bzw. die Ausnehmung 7 zu erleichtern.
Im V/erlauf der Förderleitung für das Schneid- oder Bohröl sitzt ein Druckverstärker A, der die Drehung der Hauptspindel 10 nutzt, um den Förderdruck des Schneid- oder Bohröls zu steigern.
Der Druckverstärker A kann mehrere klauenförmige Flügel 33 (Fig. 4) oder schraubenförmige Flügel 33' (Fig. 5 und 6) aufweisen, die auf der Außenfläche der Hauptspindel 10
- 9 innerhalb der Ringkatnmer 21 angeordnet sind.
Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform des Druckverstärkers A in Gestalt einer Zahnradpumpe. Die Zahnradpumpe weist ein Zahnrad 34 auf, das auf der Außenfläche der Hauptspindel 10 befestigt ist und in der Ringkammer 21 sitzt. Zu der Zahnradpumpe gehören ferner ein Ritzel 36, das in einer Ausnehmung 35 in der Wand der Ringkammer 21 untergebracht ist und mit dem Zahnrad 34 kämmt, sowie ein Durchlaß 37, durch den hindurch das Schneid- oder Bohröl, das durch den gegenseitigen Eingriff v/on Zahnrad 34 und Ritzel 36 gefördert wird, zu der Bohrung 9 gelangt.
In Fig. 1Q ist ein Druckverstärker A in Form einer Rotationspumpe mit einem Rotor 38 dargestellt, der auf der Hauptspindel 10 befestigt ist und in der Ringkammer 21 sitzt. Die Rotationspumpe weist ferner einen Absperrschieber 39 auf, der in einer Öffnung in der Wand der Ringkammer 21 angeordnet ist und der mittels einer Feder nach außen in Kontakt mit dem Rotor geschoben wird. Der Schieber 39 kann sich dabei aus der Öffnung frei heraus und in die Öffnung zurückbewegen. Über einen Durchlaß 40 wird das von dem Rotor 38 komprimierte Schneid- oder Bohröl von der Ringkammer 21 zu der Bohrung 9 gefördert.
Bei den mit Flügeln versehenen Ausführungsformen gemäß den Fig. 7 und 8 sitzt in der Kammer 21 ein ringförmiges Bauteil 41 mit U-förmigem Querschnitt, dessen beide Flansche sich von seinem Steg in einer Richtung entgegengesetzt den Flügeln 33 ujegerstrecken. Das ringförmige Bauteil 41 wird zwischen zwei Schnappringen 42 gehalten und dadurch mit Bezug auf das Gehäuse 14 festgelegt. Das ringförmige Bauteil 41 weist in seinem äußeren Flansch eine Öffnung 43 auf, die mit dem Durchlaß 20 in Verbindung steht. Mehrere Öffnungen 44 befinden sich in dem Steg des ringförmigen
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Bauteils 41 . Auf Grund dieser Anordnung steht Schneidodsr Bohröl, das in die Ringkammer 21 einströmt und über die Öffnungen 44 den Flügeln 33 zugeführt wird, nicht unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft, die bei rotierender Hauptspindel 10 auftritt.
Die Druckverstärker in Form einer Zahnradpumpe oder Rotationspumpe können für eine Zwangssteigerung des Förderdruckes des Kühlmittels oder Kühlschmierstoffs sorgen, ohne daß eine Beeinträchtigung durch die Zentrifugalkraft eintritt, die mit der Rotation der Hauptspindel 10 verbunden ist.
Die. Art der Montage der Flügel 33 ist nicht auf die oben erläuterte Anordnung beschränkt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sitzt auf dem Zuführrohr 16 ein O-Ring 31, um ein Lecken zu verhindern. Ein die Feder 23 aufnehmendes Sackloch 32 erstreckt sich in Axialrichtung in dem Gleitstück 24.
Wenn der Werkzeughalter 8 in einem Magazin (nicht dargestellt) gespeichert wird, wirkt die Feder 23 auf das Gleitstück 24 ein, so daß das eine Ende des Anschlags 26 in die Ausnehmung 25 eingreifen kann. Durch diesen Eingriff wird verhindert, daß sich das Gehäuse 14 mit Bezug auf die Hauptspindel 10 dreht. Mittels eines am Magazin vorgesehenen Anschlags, der in die Ringnut 12 des Schneidüjerkzeughalters 8 eingreift, wird der Schneiduerkzeughalter 8 in dem Magazin in vorbestimmter Lage gehalten.
Im Betrieb uiird der Schneidmerkzeughalter von einem (nicht dargestellten) Manipulator erfaßt, aus dem Magazin entnommen und zu der Spindel 1 gebracht, wobei der Anschlag 26 in die Ausnehmung 25 eingreift.
Dann wird der Schaft 11 des Werkzeughalters 8 in die verjüngte Öffnung 3 der Spindel 1 eingesetzt. Der Werkzeughalter wird durch Keilwirkung in der Spindel gehalten. Das Ende des Zuführrohrs 1B und des Gleitstücks 24 greifen in die Mündung B bzw. die Ausnehmung 7 ein. Der Anschlag 26 bewegt sich zusammen mit dem Gleitstück 24, wenn letzteres in den Aufnahmebock 15 zurückgeschoben wird. Folglich kommt das Ende des Anschlags 26 außer Eingriff mit der Ausnehmung 25, die Hauptspindel 10 wird für eine Drehung mit Bezug auf das Gehäuse 14 freigegeben.
Die Hauptspindel 10 und das in dieser gelagerte Schneidwerkzeug drehen sich zusammen mit der Spindel 1 , wenn letztere angetrieben wird. Wenn eine (nicht veranschaulichte) Ölpumpe gestartet wird, strömt Schneid- oder Bohröl durch den Förderkanal 5, das Zuführrohr 16, den Durchlaß 20, die Ringkammer 21 und die Öffnungen 22 hindurch; das Öl tritt an der Spitze des rotierenden Schneidwerkzeugs aus.
Wenn der Halter θ mittels eines Manipulators von der Spindel 1 abgenommen wird, wird das Gleitstück 24 unter dem Einfluß der Feder 23 aus dem Aufnahmebock 15 herausgeschoben. Der Anschlag 26 bewegt sich zusammen mit dem Gleitstück 24 vor, bis er in die Ausnehmung 25 eingreift, um die Relativlage zwischen dem Gehäuse 14 und der Hauptspindel 10 zu fixieren.
An den Zuführungsbock 4 können eine Ölförderleitung und eine Luftförderleitung angeschlossen werden, um über ein Umschaltventil wahlweise Öl oder Luft zuzuführen. Die Luft kann zum Beseitigen von Spänen benutzt werden.
Die Lage der Ausnehmung 25 im Ring 29 ist mit Bezug auf die Hauptspindel 10 einstellbar. Ferner ist die Länge einstellbar, um welche das Zuführrohr 16 von dem Aufnahmebock
15 vorsteht. Einstellbar ist auch die Lage des mit dem Gleitstück 24 verbundenen Anschlags 26. Diese Einstellbarkeit sorgt für eine bessere Austauschbarkeit unter unterschiedlichen Modellen. Es kann eine Anpassung an unterschiedliche Komponententeile, Relativlagen und Winkel zwischen den Komponenten vorgenommen werden.
Der Förderdruck des Schneid- oder Bohröls wird durch den Druckverstärker unter Ausnutzung der Drehung der Hauptspindel 10 erhöht. Folglich kann das Schneid- oder Bohröl, das von dem Durchlaß 20 zu der Spitze des Schneidwerkzeugs gelangt, einen Druck haben, der höher als.der Förderdruck der Kühlmittelpumpe ist.
Dies gestattet einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb, ohne daß die herkömmliche Niederdruck-Kühlmittelpumpe gegen eine Hochdruckpumpe ausgetauscht werden muß. Mit einem solchen Austausch andernfalls verbundene erhebliche Kosten lassen sich auf diese Weise einsparen.

Claims (4)

  1. 34U357
    PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN
    ELFENSTRAS5E32 ■ D-8000 MÜNCHEN 83
    P-2108
    Mizoguchi Iron Works & Co., Ltd.
    1738, Kitatawara-cho, Ikoma-shi, Nara, Japan
    Halter für Schneidwerkzeuge mit Öldurchlässen
    Patentansprüche:
    Halter für ein Schneidwerkzeug mit einer Hauptspindel, die eine Bohrung zur Aufnahme des Schneidwerkzeugs aufweist, einem auf der Hauptspindel angeordneten Gehäuse und einem an dem Gehäuse angebrachten Ölaufnahmebock, wobei die Hauptspindel, das Gehäuse und der Aufnahmebock mit untereinander in Verbindung stehenden Öldurchlässen zur Zufuhr von Bohr- oder Schneidöl zu dem Schneidwerkzeug versehen sind, dadurch gekennzeichnet , daß ein Druckverstärker (A) zur Erhöhung des Ölförderdruckes in einer die Hauptspindel (10) umgebenden, in dem Öldurchlaß zu dem Schneidwerkzeug liegenden Ringkammer (21) angeordnet
    ist.
  2. 2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverstärker (A) mehrere auf der Hauptspindel (1G) sitzende und in der Ringkam'rner (21) untergebrachte Flügel (33, 33') aufweist.
  3. 3. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverstärker (A) als Zahnradpumpe mit einem auf der Hauptspindel (1O) fest angebrachten Zahnrad (3A) und einem mit diesem Zahnrad kämmenden, in einer Aus-
    fern SPRECHER: 089/6012039 · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN
    r*ehmung (35) der Ringkammer (21 ) sitzenden Ritzel (36) ausgebildet ist.
  4. 4. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverstärker (A) als Rotationspumpe, mit einem auf der Hauptspindel (10) fest angebrachten, in der Ringkammer (21) laufenden Rotor (38) und einem Absperrschieber (39) ausgebildet ist, der in einer Öffnung in der Wand der Ringkammer sitzt und durch Federkraft nach außen für einen Kontakt mit dem Rotor vorgespannt ist.
DE19843414357 1983-04-28 1984-04-16 Halter fuer schneidwerkzeuge mit oeldurchlaessen Ceased DE3414357A1 (de)

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