DE60010217T2

DE60010217T2 - Werkzeughalter für eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE60010217T2
Application number: DE60010217T
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Fukuyama-shi Sugata; Takashi Fukuyama-shi Kobayashi
Original assignee: Horkos Corp
Current assignee: Horkos Corp
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: US6305696B1; JP2000084791A; JP3409180B2; ES2218014T3; EP1127656A1; DE60010217D1; EP1127656B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines Werkzeughalters für eine Werkzeugmaschine, insbesondere auf einen Werkzeughalter, der für trockene spanende Bearbeitung geeignet ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Bei der Bearbeitung mit einer Werkzeugmaschine wird eine große Menge Schneidöl an einen Schnittbereich zugeführt, um ein Werkstück und ein Schneidwerkzeug abzukühlen und zu schmieren und um die Schnittspäne zu entfernen. Dies ruft verschiedene Probleme hervor, wie z.B. die Umweltverschmutzung, einen nachteiligen Einfluss auf die menschliche Gesundheit, hohe Kosten bei der Behandlung von verschmutzten Öl, ein kürzere Lebensdauer eines Schneidwerkzeuges aufgrund einer übermäßigen Abkühlung des Werkstücks, eine Abnutzung des Schneidwerkzeuges durch Reibung aufgrund von übermäßigem Öl, das während Feinbearbeitung zugeführt wird. Da eine große Menge von Schneidöl an den Spänen während der Verarbeitung haftet, ist es darüber hinaus erforderlich, das Schneidöl von den Spänen zu entfernen, um diese zu behandeln und zu recyceln.
Um die beschriebenen Probleme zu lösen, wird eine sehr kleine Menge an Schneidöl atomisiert und einem Schnittbereich des Werkstücks neuerdings zugeführt. Diese Behandlung wird Trockenbearbeitung genannt.
Bei dieser Trockenbearbeitung ist es einfach, einen Nebel aus Schneidöl an die Spitze des Schneidwerkzeuges während der Verarbeitung eines verhältnismäßig flachen Teils des Werkstücks zuzuführen. Dies wird durchgeführt, indem eine Sprühdüse neben dem Schneidwerkzeug befestigt wird. Es ist jedoch tatsächlich schwierig, einen verhältnismäßig tiefen Teil des Werkstücks zu bearbeiten. Um dieses Problem zu lösen, wird Schneidöl in das Schneidwerkzeug vom Körper einer Hauptspindel aus zugeführt, und aus der Spitze des Schneidwerkzeuges während der Bearbeitung versprüht.
4 ist eine Querschnittsansicht einer konventionellen Ausführungsform. Referenzziffer 1 bezeichnet einen Stützrahmen für die Hauptspindel für eine Werkzeugmaschine, und Referenzziffer 2 ist eine Hauptspindel, die drehbar mittels Lager 3 darin eingesetzt ist. Referenzziffer 4 bezeichnet einen Käfig, der drehbar Stahlkugeln 4a zum Eingriff an der Spitze zur Hauptspindel hält. Referenzziffer 5 bezeichnet einen Ring zum Befestigen des Käfigs 4 an der Hauptspindel 2. Eine Vorderfläche des Rings 5 ist eine vertikale flanschartige Fläche (m), und ein zentrales Loch des Rings 5 beinhaltet eine kegelförmig geneigte Endfläche (n) (die als Werkzeugkegel (Werkzeugschaftkegel) bezeichnet wird). Referenzziffer 6 bezeichnet einen Klemmstab, der verschiebbar in der Hauptspindel 2 hin- und herläuft.
In 4 bezeichnet Referenzziffer 7 einen Werkzeughalter, der ein Schneidwerkzeug 8 an der Spitze aufweist. Ein Griff 7a ist an einem äußeren Umfang des Halters 7 derart geformt, dass er an einer automatischen Wechselvorrichtung für das Schneidwerkzeug gehalten wird. Zusätzlich ist eine Durchgangsbohrung (s) in Längsrichtung in dem Zentrum des Werkzeughalters 7 vorgesehen. Eine Seite der Durchgangsbohrung (s), in der das Schneidwerkzeug 8 eingebracht ist, ist als Innengewinde ausgebildet. Ein Werkzeuganschlag 7b, der sich abhängig von der Länge des Schneidwerkzeuges 8 bewegt, ist auf das Innengewinde geschraubt. Die andere Seite des Durchgangslochs (s) ist mit einem konischen Eingriffskörper 7c versehen, der nach außen vorspringt. Der konische Eingriffskörper 7c ist in Berührung mit sowohl der vorderen Endfläche (m) als auch dem Kegel (n) des Rings 5. Zudem weist er ein Rundloch 7d auf, in das die Stahlkugeln 4a des Käfigs 4 frei eingesetzt werden.
Wenn der konische Eingriffskörper 7c in die zentrale Durchgangsbohrung des Ringelements 5 eingeführt ist, wird der Klemmstab 6 in der Richtung des Pfeils (a) durch einen nicht dargestellten Federmechanismus gezogen. Dann springen die Stahlkugeln 4a von einem Rundloch 4b des Käfigs 4 zum Rundloch 7d vor, wodurch bewirkt wird, dass der Werkzeughalter 7 mit der Hauptspindel 2 in Eingriff gelangt. Dabei ist der konische Eingriffskörper 7c in festen Kontakt mit sowohl der Endfläche (m) als auch dem Kegel (n).
Bei der beschriebenen Ausführungsform wird das Schneidöl in eine zentrale Bohrung 6a des Klemmstabs 6 durch eine nicht dargestellte Einspeisung für Schneidöl zugeführt. Dann strömt es in das Durchgangsloch (s) des Werkzeughalters 7 aus der Spitze der zentralen Bohrung 6a und weiter in eine zentrale Durchgangsbohrung (h) des Anschlags 7b für das Werkzeug und eine interne Durchgangsbohrung (t) des Schneidwerkzeugs 8 in dem Werkzeughalter 7. Dann wird es aus der Spitze der internen Durchgangsbohrung (t) ausgesprüht.
Bei der beschriebenen herkömmlichen Ausführungsform sind eine Querschnittsfläche (s1) eines Weges in dem Klemmstab 6, eine Querschnittsfläche (s2) eines Weges in dem Werkzeughalter 7 und eine Querschnittsfläche (s3) eines Weges in dem Anschlag 7b für das Werkzeug verschieden, wie es in der Figur dargestellt ist. Zusätzlich wird das Schneidöl unter konstantem Druck zugeführt. Da jedoch die Hauptspindel 2 und der Werkzeughalter 7, der das Schneidwerkzeug an seiner Spitze aufweist, mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden, können nebelförmige Partikel von atomisiertem Schneidöl durch die Zentrifugalkraft zentrifugiert und verflüssigt werden, die durch ihre Rotation hervorgerufen wird. Dies verhindert, dass das Schneidöl gleichmäßig strömt.
Dokument XP000596183 ISSN: 0374-4353 mit dem Titel „Toolholder adjustment screw with integral filter and seal", das den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet, beschreibt einen Werkzeughalter, der ein Durchgangsloch aufweist, das im Zentrum in Längsrichtung des Werkzeughalters vorgesehen ist. Ein Innengewinde ist in dem Schraubenloch derart vorgesehen, dass ein Anschlag für ein Werkzeug in das Innengewinde eingeschraubt werden kann. Der Anschlag weist ein Durchgangsloch in seinem Zentrum in Längsrichtung auf. Ferner ist ein konischer Eingriffskörper am anderen Ende des Durchgangslochs vorgesehen und steht nach außen vor.
EP-A-0 956 919 A1 bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug, in dem eine Kühlmittelleitung, die axial verschiebbar ist, das Schneidwerkzeug mit einer Quelle für Kühlmittel verbindet, die in der Spindel vorgesehen ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die beschriebenen Probleme zu lösen. Diese Aufgabe wird mit einem Werkzeughalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche angegeben.
Gemäß dieser Erfindung ist das den Nebel aufnehmende Rohr an dem Werkzeughalter an der Seite seines Anschlusses zur Hauptspindel vorgesehen, und das Verbindungsrohr ist zwischen dem den Nebel aufnehmenden Rohr und dem Anschlag für das Werkzeug derart vorgesehen, dass es eine Verbindung dazwischen herstellt. Daher wird das Schneidöl direkt von der Hauptspindel an das Schneidwerkzeug zugeführt, wobei so wenig Widerstand wie möglich, der durch unterschiedliche Stufen vorhanden ist, hervorgerufen wird.
Entsprechend weist die vorliegende Erfindung die folgenden Wirkungen auf.
Insbesondere bei einer Trockenbearbeitung, bei der Schneidöl atomisiert wird, werden Nebelpartikel durch die Zentrifugalkraft aufgrund der Rotationen des Werkzeughalters nicht zentrifugiert oder verflüssigt. Zusätzlich kann das Schneidöl gleichmäßig und effizient strömen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht eines Werkzeughalters für eine Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine erklärende Darstellung, die ein Verbindungsrohr veranschaulicht, das entsprechend der Länge eines Schneidwerkzeuges aus 1 verschiebbar ist.
3 ist eine Querschnittsansicht des an einer Hauptspindel befestigten Werkzeughalters.
4 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Werkzeughalters.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Werkzeughalters gemäß der vorliegenden Erfindung. In 1 bezeichnet Referenzziffer 10 einen Werkzeughalter, der ein Schneidwerkzeug 8 an seinem vorderen Ende aufweist, 10a ist ein Griff, der am äußeren Umfang derart vorgesehen ist, dass er durch eine automatische Wechselvorrichtung für das Schneidwerkzeug 8 gehalten wird, und 10b ist eine verhältnismäßig großes Durchgangsbohrung, die in seinem Zentrum längslaufend vorgesehen ist. Eine Seite der Durchgangsbohrung 10b, an der das Schneidwerkzeug 8 installiert ist, ist als Innengewinde (g) ausgebildet, und ein Anschlag 11 für das Werkzeug ist darin eingeschraubt. Der Anschlag 11 für das Werkzeug bewegt sich in Abhängigkeit von der Länge des Schneidwerkzeuges 8. Andererseits ist die andere Seite des Durchgangslochs 10b mit einem konischen Eingriffskörper 10c versehen, der nach außen vorspringt. Dabei ist der konische Eingriffskörper 10c mit einer vertikalen Fläche (m') und einer kegelförmigen Fläche (n') versehen, die jeweils in Kontakt mit einer vertikalen flanschartigen vorderen Endfläche (m) bzw. einem Werkzeugkegel (n) eines Rings 5 sind.
Diese Struktur ist die gleiche, wie die in 4 gezeigte herkömmliche. Bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch ein nebelaufnehmendes Rohr 12 auf einer Seite der Durchgangsbohrung 10b' vorgesehen, an der der Anschlag 11 für das Werkzeug nicht angeordnet ist. Das den Nebel aufnehmende Rohr 12 wird in Richtung auf den konischen Eingriffskörper 10c durch eine Feder gedrückt. Insbesondere ist ein konvexer Bereich (k) im Inneren der Durchgangsbohrung 10b derart vorgesehen, dass er den hinteren Bereich 12b des den Nebel aufnehmenden Rohrs abstützt. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 10b ist etwas klein, wo der konvexe Bereich (k) gebildet ist.
Ein festgelegter Raum (f) ist zwischen der Durchgangsbohrung 12b und einem äußeren Umfang in Längsrichtung des den Nebel aufnehmenden Rohrs 12 auf der Seite des konischen Eingriffskörpers 10c geformt. Dabei ist die Spitze des den Nebel aufnehmenden Rohrs 12 als doppelte Nabe ausgeführt. Insbesondere ist 15a eine äußere Nabe und 15a' eine innere Nabe. Eine Feder 13 ist in dem Raum (f) vorgesehen, die die äußere Nabe 15 nach außen drückt. Daher steht ihre vordere Öffnung (p) nach außen aus dem Durchgangsloch 10b um eine konstante Strecke vor. Andererseits ist eine vordere Öffnung (p') der inneren Nabe 15a' abgeschrägt, so dass sie eine trapezoidförmige Öffnung bildet. Die innere Nabe 15a' bleibt gewöhnlich im In neren der äußeren Nabe 15a, und eine Stufe (v) ist auf einer Basis der inneren Nabe 15a' gebildet, um mit einem Ende des den Nebel aufnehmenden Rohrs 12 in Eingriff zu gelangen.
Referenzziffer 14 ist ein Verbindungsrohr, das in den Durchgangsbohrungen 11a und 11b eingebaut ist, die in den Zentren des Anschlags 11 für das Werkzeug und des den Nebel aufnehmenden Rohrs 12 jeweils vorgesehen sind, so dass es diese überbrückt. Das Verbindungsrohr 14 dient zum Anbringen des Werkzeughalters an der Hauptspindel. Da der Nebel aus Schneidöl direkt in das Verbindungsrohr 14 während dessen Rotation in Abhängigkeit von der Spindel zum, Durchführen des Schneidens strömt, wird außerdem dabei kein Widerstand aufgrund unterschiedlicher Stufen in einem Weg des Schneidöls hervorgerufen. Da das Verbindungsrohr 14 nach Bedarf im Inneren des Durchgangslochs 12a des den Nebel aufnehmenden Rohrs 12 gleiten kann, ist es dabei in Abhängigkeit von der Länge des Schneidwerkzeuges 8 justierbar.
2A und 2B stellen Arbeitsweisen der beschriebenen Ausführungsform dar. In 2A ist das Schneidwerkzeug 8 dargestellt, das lang genug ist und nicht viel nach außen vorspringt. 2B zeigt ein Schneidwerkzeug 8, dass stark nach außen vorspringt.
3 ist eine erklärende Darstellung, die den Werkzeughalter 10 veranschaulicht, der an der Hauptspindel 2 angebracht ist. Der konische Eingriffskörper 10c ist in den Ring 5 der Hauptspindel 2 eingesetzt. Dabei ist der konische Eingriffskörper 10c entlang eines Werkzeugkegelschafts (n) des Rings 5 und eines äußeren Umfangs eines Käfigs 4 eingeführt, bis ein äußeres Ende eines Griffs 10a des Werkzeughalters 10 eine vertikale Endfläche (m) des Rings 5 berührt. In diesem Zustand wird ein Klemmstab 6 in der Richtung eines Pfeils (a) durch einen nicht dargestellten Federmechanismus gezogen, und Stahlkugeln 4a gelangen aus dem Käfig 4 in Richtung auf ein Rundloch 10d, das in dem konischen Eingriffskörper 10c gebildet ist, wodurch bewirkt wird, dass der Werkzeughalter 10 mit der Hauptspindel 2 in Eingriff gelangt.
Wenn das Schneidwerkzeug ausgetauscht wird, hält ein Greifmittel einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung den Griff 10a des Werkzeughalters 10. Dann wird der Klemmstab 6 aus der in der Richtung des Pfeils (a) aufgrund des beschriebenen Federmechanismus gezogenen Position freigegeben. Entsprechend wird der Klemmstab 6 in der Richtung des Pfeils (b) gezogen, und die Kugeln 4, die in Richtung auf das Rundloch 10d vorstehen, bewegen sich in den Käfig 4, wodurch ein Lösen des konischen Eingriffskörpers 10c von der Hauptspindel bewirkt wird. Somit kann der konische Eingriffskörper 10c herausgenommen werden und ein neuer Werkzeughalter, der ein Schneidwerkzeug aufweist, wird auf die gleiche Weise installiert.

Claims

Werkzeughalter für eine Werkzeugmaschine, enthaltend: einen Werkzeughalter (10); einen Griff (10a), der an einem äußeren Umfang des Werkzeughalters (10) vorgesehen ist und an einer automatischen Wechselvorrichtung für ein Schneidwerkzeug (8) zu halten ist; eine Durchgangsbohrung ( 10b), die im Zentrum des Werkzeughalters (10) längslaufend vorgesehen ist; ein Innengewinde (g), das an einem Ende der Durchgangsbohrung (10b) vorgesehen ist; einen Anschlag für das Werkzeug (11), der auf das Innengewinde (g) geschraubt ist, wobei der Anschlag (11) eine Durchgangsbohrung (11a) in seinem Zentrum längslaufend aufweist; und einen konischen Eingriffskörper (10c), der am anderen Ende der Durchgangsbohrung (10b) derart vorgesehen ist, dass der konische Eingriffskörper (10c) nach außen vorspringt; wobei der Werkzeughalter (10) durch zwei Flächen begrenzt wird, wobei der konische Eingriffskörper (10c) sich an einen Werkzeugkegel (n) und an eine flanschartige Endfläche (m) einer Hauptspindel anschließt; dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter ferner ein einen Nebel aufnehmendes Rohr (12) enthält, das auf einer Anschlussseite der Durchgangsbohrung (10b) vorgesehen ist, wobei das den Nebel aufnehmende Rohr (12) ein Durchgangsloch (12a) in seinem Zentrum längslaufend aufweist; und ein Verbindungsrohr (14), das in dem Durchgangsloch (12a) des den Nebel aufnehmenden Rohrs (12) und der Durchgangsbohrung (11a) des Anschlags (11) für das Werkzeug derart vorgesehen ist, dass das Verbindungsrohr (14) diese überbrückt, um Schneidöl darin direkt strömen zu lassen; wobei das Verbindungsrohr (14) in geeigneter Weise in dem Durchgangsloch (12a) entsprechend der Bewegung des Anschlags (11) für das Werkzeug aufgrund der unterschiedlichen Längen des Schneidwerkzeugs (8) gleitet.
Werkzeughalter für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei das den Nebel aufnehmende Rohr (12) mit einem festgelegten Raum (f) zwischen der Durchgangsbohrung (10b) des Werkzeughalters (10) und einem längslaufenden äußeren Umfang des den Nebel aufnehmenden Rohrs (12) versehen ist, der auf den konischen Eingriffskörper (10c) eines Stützrahmens für die Hauptspindel gerichtet ist; wobei ein Ende das den Nebel aufnehmenden Rohrs (12) auf der Seite des Stützrahmens für die Hauptspindel als doppelte Nabe ausgebildet ist, die eine äußere Nabe (15a) und eine innere Nabe (15a') enthält; und wobei eine Feder (13), die in dem Raum (f) vorgesehen ist, die äußere Nabe (15a) mit ihrer Elastizität derart drückt, dass das vordere Ende (p) der äußeren Nabe (15a) eine vorgegebene Strecke nach außen vorsteht.
Werkzeughalter für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, wobei die innere Nabe (15a) abgeschrägt ist, so dass sie eine trapezoidförmige Öffnung bildet.