DE60117270T2

DE60117270T2 - Spindeleinheit einer werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE60117270T2
Application number: DE60117270T
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Fukuyama-shi Sugata; Tadashi Onomichi-shi Makiyama
Original assignee: Horkos Corp
Current assignee: Horkos Corp
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2021-08-21
Also published as: CN1447732A; JP2002066873A; KR100477222B1; CN1193861C; US20030180111A1; EP1316386A1; WO2002022307A1; EP1316386A4; JP3261584B1; ES2254457T3; KR20030022899A; US6926478B2; EP1316386B1; ATE317742T1; TW590840B; DE60117270D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spindel einer Werkzeugmaschine, die zerstäubte Schneidflüssigkeit an der Spitze eines Werkzeugs ausstößt, wie sie beispielsweise aus der JP-2000158285-A bekannt ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Beim spanenden Bearbeiten mit einem Werkzeug wird viel Schneidflüssigkeit zu der Bearbeitungsstelle zugeführt, um ein Werkstück oder ein Werkzeug zu kühlen und zu schmieren, oder um Späne zu entfernen. Hierbei treten viele Probleme auf, wie beispielsweise durch die Schneidflüssigkeit bedingte Umweltverschmutzung und gesundheitliche Beeinträchtigung, hohe Kosten in Verbindung mit der Altölentsorgung der Schneidflüssigkeit, Abnehmen der Standzeit des Werkzeugs bedingt durch das Kühlen des Werkstücks und Abriebverschleiß bedingt durch den Überschuß an Schneidflüssigkeit bei einer feinen spanenden Bearbeitung. Weil während der spanenden Bearbeitung an den Spänen viel Schneidflüssigkeit anhaftet, muß außerdem beim Behandeln oder Recyceln der Späne die anhaftende Schneidflüssigkeit entfernt werden.
Um diese Probleme zu beseitigen, wurde unlängst eine Werkzeugmaschine vorgestellt, die eine spanabhebende Bearbeitung mit sogenannter Minimalmengenschmierung durchführt. Die spanende Bearbeitung mit Minimalmengenschmierung zeichnet sich dadurch aus, daß beim Spanen der Bearbeitungsstelle eine sehr geringe Menge zerstäubter Schneidflüssigkeit zugeführt wird.
Der Anmelder hat bereits eine Werkzeugmaschine in Betrieb genommen, die das spanende Bearbeiten mit Minimalmengenschmierung ausführt. Hierbei wird an einer Spindel der Werkzeugmaschine, wie sie in der 11 gezeigt ist, ein Werkzeughalter 4, der ein Werkzeug 13 festhält, über dessen konischen Schaft 5b an einer Spindel 1 eingespannt.
In diesem Zustand ist ein gerader Kanal e2, der einen einzigen Durchgangsquerschnitt aufweist, auf der Seite des Halters in dem Werkzeughalter 4 geschaffen. Der Kanal e2 umfaßt eine Mittelbohrung „d" eines Zugbolzens 6, eine Innenbohrung „f" einer im Halter befindlichen Verbindungsleitung 8 und einen im Werkzeug befindlichen Kanal „g", der in der Werkzeugdicke des Werkzeugs 13 geschaffen ist. Außerdem ist auf der Seite der Spindel ein Kanal e1, der eine Innenbohrung einer Innenleitung 3 umfaßt, für zerstäubte Schneidflüssigkeit in der Spindel 1 vorhanden. Hierbei befindet sich die Innenleitung 3 im Drehpunkt der Spindel 1 und besitzt einen einzigen Durchgangsquerschnitt.
Bei der spanenden Bearbeitung mit dem Werkzeug wird zerstäube Schneidflüssigkeit, die von einem nahe der Spindel 1 befindlichen Generator für zerstäubte Schneidflüssigkeit erzeugt wird, zum Anfang des Kanals e1 zugeführt. Dann strömt die zerstäubte Schneidflüssigkeit durch den Kanal e1 und den Kanal e2 und wird an der Spitze des Werkzeughalters 13 herausgespritzt.
Bei der zuvor erläuterten herkömmlichen Werkzeugmaschine variiert die Drehzahl der Spindel 1 entsprechend den Betriebsbedingungen. Wenn die Drehzahl hoch wird, erhöht sich die auf die in den Kanälen e1 und e2 strömende zerstäubte Schneidflüssigkeit wirkende Zentrifugalkraft. Deshalb steigt der Druck der zerstäubten Schneidflüssigkeit in der Nähe der Innenwandung der Kanäle e1 und e2 an, wodurch deren Verflüssigung gefördert wird, als auch die stetige Zuführung mehr und mehr abnimmt. Entsprechend treten verschiedene schlechte Auswirkungen auf, wie beispielsweise die Abnahme der Standzeit des Werkzeugs und die Abnahme der Qualität der spanenden Bearbeitung der Oberfläche.
Während des Betriebs der Werkzeugmaschine wird wiederholt die Zuführung von zerstäubter Schneidflüssigkeit unterbrochen und neu begonnen, um eine nutzlose Zuführung zu vermeiden. Wenn die Zuführung unterbrochen wird, strömt die in den Kanälen e1 und e2 befindliche zerstäubte Schneidflüssigkeit sofort aus. Wenn dann die Zuführung von zerstäubter Schneidflüssigkeit wieder aufgenommen wird, kann dementsprechend, außer wenn die Kanäle e1 und e2 mit zerstäubter Schneidflüssigkeit gefüllt sind, keine stetige Zuführung erreicht werden, und ein effizienter Betrieb wird ebenfalls behindert.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Spindel für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, welche die zuvor genannten Schwierigkeiten beseitigen kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Um den zuvor erläuterten Zweck zu erreichen, besteht die Erfindung, die im Anspruch 1 definiert ist, in einer Spindeleinrichtung einer Werkzeugmaschine umfassend eine Spindel, ein Werkzeug, das darin eingesetzt ist, Kanäle für zerstäubte Schneidflüssigkeit, von denen jeder einen einzigen Durchgangsquerschnitt hat, und ein Transmissionsschichtteil mit Gruppen von leeren Kammern, das sich in einem der Kanäle für zerstäubte Schneidflüssigkeit befindet. Hier befinden sich die Kanäle für zerstäubte Schneidflüssigkeit in dem von der Spindel zur Spitze des Werkzeugs reichenden Bereich. Zerstäubte Schneidflüssigkeit, die von der Spindelseite her über die Kanäle für zerstäubte Schneidflüssigkeit zugeführt wird, spritzt an der Spitze des Werkzeugs heraus. Das Transmissionsschichtteil mit Gruppen von leeren Kammern ist so ausgebildet, daß eine große Anzahl von leeren Kammern mehrstufig oder miteinander kommunizierend geschichtet sind, und es der zerstäubten Schneidflüssigkeit ermöglicht ist, hier hindurch zu gehen.
Hierbei ist die in den Kanälen für zerstäubte Schneidflüssigkeit strömende zerstäubte Schneidflüssigkeit ein Druckfluid, das nach Durchgang durch das Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern an der Spitze des Werkzeugs herausspritzt. In diesem Fall arbeiten die leeren Kammern des Transmissionsschichtteils sowohl als Durchgangskanal für zerstäubte Schneidflüssigkeit als auch als Sammelraum für zerstäubte Schneidflüssigkeit.
Das heißt, wenn die zerstäubte Schneidflüssigkeit reibungslos durch die Kanäle für zerstäubte Schneidflüssigkeit strömt, wird der Druck der im Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern befindlichen zerstäubten Schneidflüssigkeit hoch im Vergleich mit dem Fall, in der sie nicht reibungslos strömt. Deshalb sammelt sich die zerstäubte Schneidflüssigkeit hierin, wenn die zerstäubte Schneidflüssigkeit mit hohem Druck durch jede leere Kammer läuft.
Andererseits, wenn die zerstäubte Schneidflüssigkeit sich wegen der zeitweilig groß werdenden Drehzahl der Spindel in den Kanälen für zerstäubte Schneidflüssigkeit verflüssigt, strömt diese nicht reibungslos. Hierbei wird der Druck auf der stromaufwärts liegenden Seite des Transmis sionsschichtteils mit den Gruppen von leeren Kammern niedrig. Deshalb wird es für die zerstäubte Schneidflüssigkeit zeitweise schwierig, in das Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern einzuströmen. In diesem Fall tritt die in jeder leeren Kammer angesammelte, einen gleichfalls sehr hohen Druck aufweisende zerstäubte Schneidflüssigkeit an der Auslaßseite der leeren Kammern zeitweilig aus und strömt zur stromabwärts liegenden Seite und gleicht dann den Mangel an zerstäubter Schneidflüssigkeit aus.
Wenn das Zuführen von zerstäubter Schneidflüssigkeit über die Spindel unterbrochen wird, verbleibt außerdem die zerstäubte Schneidflüssigkeit oder die in den Kanälen befindliche, verflüssigte Schneidflüssigkeit, deren Druck abgenommen hat, in den leeren Kammern des Transmissionsschichtteils. In einem ersten Schritt wird, wenn von der Spindelseite her wieder zerstäubte Schneidflüssigkeit zugeführt wird, die verbliebene Schneidflüssigkeit durch die Fortpflanzung der Druckwelle der auf der stromaufwärts liegenden Seite zugeführten zerstäubten Schneidflüssigkeit herausgedrückt und wirkt so, daß der Mangel an Schneidflüssigkeit kompensiert werden kann.
Die Erfindung läßt sich wie folgt festlegen.
Wie in Anspruch 2 beschrieben, sind die leeren Kammern so gebildet, daß sie durch vergleichsweise kleine Zugänge miteinander in Verbindung stehen. Wenn nun der Druck der zerstäubten Schneidflüssigkeit auf der stromabwärts liegenden Seite des Transmissionsschichtteils mit den Gruppen von leeren Kammern abnimmt, tritt entsprechend die in den leeren Kammern befindliche zerstäubte Schneidflüssigkeit langsam aus den Zugängen für die zerstäubte Schneidflüssigkeit aus. Deshalb wird die Zeitspanne für eine Maßnahme zur Kompensation eines Mangels an zerstäubter Schneidflüssigkeit, die zur Spitze des Werkzeugs hin gelangt, verlängert.
Außerdem besteht das Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern aus Sintermetall, wie es im Anspruch 3 beschrieben ist. Entsprechend ist das Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern mit einer großen Anzahl leerer Kammern, die in Verbindung miteinander aufeinander liegen, leicht zu formen und beständig.
Überdies befindet sich das Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern innerhalb eines Werkzeughalters, der das Werkzeug an der Spindel fixiert, wie es im Anspruch 4 beschrieben ist. Dementsprechend wird ein komplizierter innerer Aufbau auf der Spindelseite verhindert.
Anstatt des im Anspruch 4 beschriebenen Aufbaus kann das Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern innerhalb der Spindel vorgesehen sein. Dementsprechend können verschiedene herkömmliche Werkzeuge, die an der Spindel einzuspannen sind, und deren zugehörige Bauteile so wie sie sind verwendet werden. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Transmissionsschichtteil mit den leeren Kammern sich in jedem der verschiedenen Werkzeuge und deren zugehörigen Bauteile befindet, werden die Herstellkosten für das Transmissionsschichtteil günstig.
In diesem Fall wird die Ausnahme gemacht, daß ein Generator zum Erzeugen von zerstäubter Schneidflüssigkeit innerhalb der Spindel vorgesehen ist, und das Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern befindet sich zwischen dem Generator zum Erzeugen von zerstäubter Schneidflüssigkeit und dem Werkzeughalter, wie es im Anspruch 6 beschrieben ist.
Dementsprechend sind die Kanäle für zerstäubte Schneidflüssigkeit kürzer, wodurch die Verflüssigungsmenge abnimmt. Deshalb ist die zerstäubte Schneidflüssigkeit durch das Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern hindurch effizient stabilisiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Spindel einer Werkzeugmaschine einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die 1A ist eine Längsschnittansicht und die 1B ist eine vergrößerte Querschnittansicht, die ein wichtiges Teil der Spindel zeigt.
2 zeigt eine Spindel einer Werkzeugmaschine einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die 2A ist eine Längsschnittansicht und die 2B ist eine vergrößerte Teilansicht.
3 zeigt eine Spindel einer Werkzeugmaschine einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die 3A ist eine Längsschnittansicht und die 3B ist eine vergrößerte Teilansicht.
4 zeigt eine Spindel einer Werkzeugmaschine einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die 4A ist eine Längsschnittansicht und die 4B ist eine vergrößerte Teilansicht.
5 zeigt ein modifiziertes Beispiel der vierten Ausführungsform. Die 5A ist eine Längsschnittansicht und die 5B ist eine vergrößerte Teilansicht.
6 zeigt ein weiteres modifiziertes Beispiel der vierten Ausführungsform. Die 6A ist eine Längsschnittansicht und die 6B ist eine vergrößerte Teilansicht.
7 zeigt eine Spindel einer Werkzeugmaschine einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Die 7A ist eine Längsschnittansicht und die 7B ist eine vergrößerte Teilansicht.
8 zeigt ein modifiziertes Beispiel der fünften Ausführungsform. Die 8A ist eine Längsschnittansicht und die 8B ist eine vergrößerte Teilansicht.
9 zeigt ein weiteres modifiziertes Beispiel der fünften Ausführungsform. Die 9A ist eine Längsschnittansicht und die 9B ist eine vergrößerte Teilansicht.
10 ist eine erläuternde Schnittansicht, die einen Strömungszustand zerstäubter Schneidflüssigkeit in einem Transmissionsschichtteil mit leeren Kammern für jede der genannten Ausführungsformen zeigt.
11 ist eine Längsschnittansicht einer Spindel herkömmlicher Bauart.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es wird nun die erste Ausführungsform der Erfindung erläutert.
In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Spindelstange gekennzeichnet, die an einem Spindeltragrahmen 2 über nicht gezeigte Lager frei drehbar um deren Mittelpunkt gehalten ist. Die Spindel 1 hat eine Mittelbohrung 1a, deren Vorderende eine konische Aufnahme „a" bildet. In der Mitte der Mittelbohrung 1a ist eine in die Spindel 1 integrierte Innenleitung 3 angebracht.
Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet einen Werkzeughalter, der über eine Werkzeugwechseleinrichtung angebracht und abgenommen wird. Hier geht das Mittelstück eines Halters 5 in einen Flansch 5a über. Das Hinterteil des Flansches 5a bildet einen Schaft 5b, und dessen Vorderteil bildet einen runden, stangenförmigen Kopf 5c. Außerdem besitzt der Halter 5 im Zentrum eine Innenbohrung „b". Ein Zugbolzen 6 ist am Hinterende der Innenbohrung „b" eingeschraubt. An dem vergleichsweise langen Vorderteil der Innenbohrung „b" ist ein Innengewinde b1 ausgebildet, und an dem davorliegenden Vorderteil ist eine konische Bohrung b2 ausgebildet. Hier ist eine Einstellschraube 7, die an der Umfangsfläche ein Außengewinde aufweist, in das Innengewinde b1 eingeschraubt.
Die Einstellschraube 7 weist eine Innenbohrung „c" auf, dessen hinterer Teil über ein im Inneren des Halters befindliches Verbindungsrohr 8 mit einer Zentralbohrung „d" des Zugbolzens 6 verbunden ist.
An der Spitze des Kopfs 5c befindet sich eine Spannbefestigung 9. Die Spannbefestigung 9 umfaßt eine Spannhülse 10, die in die konische Bohrung b2 des Halters 5 eingesetzt ist, eine Befestigungsmutter 11, die auf die Spitze des Kopfs 5c aufgeschraubt ist, und ringförmige Verbindungselemente 12 und 12, die die Befestigungsmutter 11 mit der Spannhülse 10 in Umfangsrichtung der Spannhülse 10 relativ beweglich verbinden. In die Mittelbohrung der Spannhülse 10 ist ein Werkzeug 13 eingesteckt. Das Hinterende des Werkzeugs 13 ist in den vorderen Abschnitt des Innenlochs der Innenbohrung „c" der Einstellschraube 7 eingesteckt, wodurch das Werkzeug gehalten wird und dabei ein Verschieben nach hinten begrenzt wird. Au ßerdem ist das Werkzeug 13 am Mittelteil des Halters 5 mit Hilfe der Spannbefestigung 9 fest fixiert.
Der Werkzeughalter 4 ist an der Spindel 1 fest eingebaut, weil der Kegelschaft 5b dicht in die konische Aufnahme „a" eingesteckt ist und der Zugbolzen 6 durch eine nicht gezeigte Spannvorrichtung, die in der Mittelbohrung 1a vorhanden ist, nach hinten gezogen wird.
In diesem Zustand liegt die Spitze der Innenleitung 3 dicht an der hinteren Stirnseite des Zugbolzens 6 an.
Bei der zuvor erläuterten Ausgestaltung dient auf der Spindelseite ein Innenkanal der Innenleitung 3 als Schneidflüssigkeitskanal e1 für zerstäubte Schneidflüssigkeit. Außerdem dienen die Mittelbohrung „d" des Zugbolzens 6, ein Innenkanal „f" des Verbindungsrohrs 8, die Innenbohrung „c" der Einstellschraube 7 und ein Innenkanal „g" des Werkzeugs, der in dem Werkzeug 13 ausgebildet ist, als Schneidflüssigkeitskanal e2 für zerstäubte Schneidflüssigkeit auf der Werkzeugseite.
Ein Transmissionsschichtteil 14 mit leeren Kammern, das für diese Erfindung charakteristisch ist, befindet sich zwischen dem vorderen Ende der Verbindungsleitung 8 und dem hinteren Ende des Werkzeugs 13 in der Innenbohrung „c" der Einstellschraube 7 im Mittelteil des Kanals e2. Wie in der 1B gezeigt, bildet das Durchgangsteil 14 ein säulenartiges Bauteil 14a, das dicht in die Innenbohrung „c" der Einstellschraube 7 eingesetzt ist. Eine große Anzahl an leeren Kammern sind in mehreren Stufen oder in Verbindung miteinander aufeinander geschichtet, und die zerstäubte Schneidflüssigkeit strömt hierdurch.
In diesem Fall hat das säulenförmige Bauteil 14a einen Durchmesser von ungefähr 2 bis 10 mm. Außerdem weist jede freie Kammer im Vergleich zu dem Kanal e2 eine sehr kleine Querschnittsfläche wie auch im Vergleich mit den leeren Kammern einen vergleichsweise kleinen Einlaß für zerstäubte Schneidflüssigkeit auf. Ein solches säulenförmiges Bauteil ist aus einem Stück gesinterten Metall mit nahe beieinander liegenden winzigen Hohlräumen herausgeschnitten.
Während des Betriebs der zuvor erläuterten Spindel wird, wenn zerstäubte Schneidflüssigkeit benötigt wird, einer Steuerung der Werkzeugmaschine eine Anweisung zum Starten der Zuführung gegeben. Im Anschluß daran wird die zerstäubte Schneidflüssigkeit von einem Generator zum Erzeugen von zerstäubter Schneidflüssigkeit, der sich nahe der Spindel befindet, mit einem Druck von ungefähr 0,3 MPa zu dem hinteren Ende des Kanals e1 gefördert. Die zerstäubte Schneidflüssigkeit gelangt in den Innenraum des Kanals e2 und wird über die Verbindungsleitung 8, das Transmissionsschichtteil 14 und den Kanal „g" an der Spitze des Werkzeugs 13 herausgespritzt. Andererseits wird an die Steuerung der Werkzeugmaschine eine die Zuführung unterbrechende Anweisung gegeben, wenn keine zerstäubte Schneidflüssigkeit erforderlich ist. Im Anschluß daran wird die Zuführung von zerstäubter Schneidflüssigkeit von dem Generator für die Erzeugung von zerstäubter Schneidflüssigkeit zu dem Kanal e1 angehalten.
Eine weitere Ausführungsform wird nachfolgend erläutert. In diesem Fall werden in der Beschreibung und in jeder für jede Ausführungsform relevanten Zeichnung für die Bauteile, die den zuvor genannten Bauteilen im wesentlichen gleichen, die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Es wird nun die zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die 2 ist eine Längsschnittansicht, die eine Spindel einer Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform zeigt.
In der Figur befinden sich Lager 15, 15 und Abstandshalter 16a, 16a zwischen der Spindel 1 und dem Spindeltragrahmen 2. Die Lager 15, 15 halten die Spindel 1 in drehbarer Weise, und die Abstandshalter 16a, 16a regulieren die relative Stellung der Spindel 1, des Spindeltragrahmens 2 und der Lager 15, 15.
Das Bezugszeichen 17 kennzeichnet einen Einsatz 17, der in dem vorderen parallelen Teil der Mittelbohrung 1a der Spindel 1 eingesetzt ist und in radialer Richtung in der Umfangswand ein oder mehrere Durchgangsbohrungen aufweist. In jeder der Durchgangsbohrungen ist ein Kugelelement 18 in radialer Richtung der Umfangswand bewegbar geführt. Die Umfangswand des Einsatzes 17 geht in eine zylindrische Spannstange 19 über, die in Längsrichtung beweglich in der Mittelbohrung 1a der Spindel 1 geführt ist. Wenn die Spannstange 19 sich zur Vor derseite f0 der Spindel 1 bewegt, kann sich das Kugelelement 18 in radialer Richtung der Spindel nach außen bewegen. Umgekehrt wird das Kugelelement 18 durch die Spitze der Spannstange 19 zwangsweise in radialer Richtung der Spindel nach innen gedrückt und bewegt, wenn die Spannstange 18 sich nach hinten zur Spindel 1 bewegt.
Ein Federaufnahmering 20 ist in die hintere Stirnfläche des Einsatzes 17 zwischen der Innenleitung 3 und der Spannstange 19 eingepasst. Der Ring 20 wird durch ein zusammengedrücktes Tellerfederpaket 21, das hinter der hinteren Stirnseite eingebaut ist, zur hinteren Stirnseite des Einsatzes 17 gedrückt und in dieser Position gehalten.
Ein Druckring 22, der das Kugelelement 8 mit einer Schrägseite drückt, ist in den vorderen Teil zwischen dem Einsatz 17 und der Spannstange 19 in Längsrichtung der Spannstange 19 bewegbar eingepasst. Zwischen dem Ring 22 und dem Ring 20 ist eine zusammengedrückte Feder 23 eingebaut. Das Kugelelement 18 wird durch die Feder 23 in radialer Richtung der Spindel nach innen gepreßt. Dieser Druck bewirkt eine geeignete Unterstützung, damit der Werkzeughalter 4 nicht durch sein Eigengewicht aus der Spindel 1 gelangt, wenn die Spannstange 19 sich zur Vorderseite f0 der Spindel 1 bewegt.
Ein Generator 24 zum Erzeugen von zerstäubter Schneidflüssigkeit ist etwas nach innen gerückt in dem Innenkanal der Innenleitung 3 vorhanden. Durch den Innenkanal der Innenleitung 3 werden Schneidflüssigkeit und Druckluft unabhängig voneinander dem Generator 24 zugeführt. Der Generator 24 vermengt und durchmischt die Schneidflüssigkeit und die Druckluft, um zerstäubte Schneidflüssigkeit zu erzeugen und diese aus einer Öffnung 24a an dessen Vorderende auszustoßen.
Der vordere Teil des Generators 24 in dem Innenkanal der Innenleitung 3 hat einen etwas größeren Durchmesser. Ein zylindrisches Druckluftventil 25 nahe der Vorderseite des Generators 24 ist in dem vorderen Teil in Längsrichtung bewegbar eingesetzt. Außerdem ist in der Spitze des vorderen Teils der Innenleitung 3 zum Verhindern des Abfallens ein längliches Verbindungsstück 26 über einem Zylinderelement 27 innerhalb fester Grenzen in Längsrichtung bewegbar eingesetzt. Ferner befindet sich zwischen dem Verbindungsstück 26 und dem Ventil 25 eine Druckfeder.
In diesem Fall drückt die Feder 28 das Ventil 25 nach hinten und das Verbindungsstück 26 zur Vorderseite f0. Wenn der Druck in dem vorderen Teil der Innenleitung 3 abfällt, bewegt sich das Ventil 25 nach vorn, und die vom Generator 24 kommende Druckluft wird in die Innenbohrung des Ventils 25 eingeblasen.
Hier ist der Werkzeughalter mit einer Struktur ausgebildet, in der ein Transmissionsschichtteil 14 mit mehreren leeren Kammern gemäß der zuvor erläuterten Ausführungsform nicht vorhanden ist.
Bei der zuvor erläuterten Konstruktion wird beim Einbauen des von der Spindel 1 getrennt vorliegenden Werkzeughalters 4 der Kegelschaft 5b des Werkzeughalters 4 in die konusförmige Aufnahme „a" der Spindel 1 gedrückt, wenn die Spannstange 19 sich zur Vorderseite in bewegt. Deswegen drückt die Zugstange 6 das Kugelelement 18 in radialer Richtung der Spindel nach außen, versetzt dieses und bewegt sich dann in die in der 2 gezeigte Position zu dem Einsatz 17 hin. Nach dieser Vorwärtsbewegung wird die Spannstange 19 nach hinten gezogen. Deswegen wird das Kugelelement 18 in Radialrichtung der Spindel nach innen gedrückt, so daß die Spannkraft der Spannstange 19 auf die Zugstange 6 übertragen wird. Entsprechend wird der Werkzeughalter 4 fest in der Spindel 1 gehalten.
Beim Abnehmen des an der Spindel 1 fixierten Werkzeughalters 4 von der Spindel wird andererseits der Werkzeughalter 4 unter Bewegung der Spannstange 19 zur Vorderseite f0 hin zur Vorderseite f0 gezogen. Deswegen drückt die Zugstange 6 das Kugelelement 18 gegen die Feder 13 in radialer Richtung der Spindel nach außen und verschiebt das Kugelelement 18 und gelangt dann nach vorne heraus.
In der zuvor erläuterten Ausführung dient der vor dem Generator 24 in dem Innenkanal der Innenleitung 3 liegende Abschnitt als spindelseitiger Schneidflüssigkeitskanal e1 für zerstäubte Schneidflüssigkeit. Die Mittelbohrung „d" des Zugbolzens 6, die Innenbohrung „f" der Verbindungsleitung 8, die Innenbohrung „c" der Einstellschraube 7 und der Werkzeuginnenkanal „g", der in dem Werkzeug 13 ausgebildet ist, dienen als werkzeughalterseitiger Schneidflüssigkeitskanal e2 für zerstäubte Schneidflüssigkeit.
Die zuvor erläuterte technische Verfahrensweise gleicht im wesentlichen der, die von dem Anmelder in der früheren Anmeldung offenbart wurde (japanische Patentanmeldung Nr. 196231 von 1999).
In dieser Ausführungsform befindet sich das Durchgangsteil 14 in der Spindel 1 zwischen dem Generator 24 und dem Werkzeughalter 4. Das Durchgangsteil 14 ist wie bei der zuvor erläuterten Ausführungsform als Säulenelement 14a in dem vorderen Abschnitt der Innenbohrung des Verbindungsstücks 26 eingepasst und fixiert.
Wenn der Werkzeughalter 4 an der Spindel 1 fixiert ist, wird die vordere Stirnseite des säulenartigen Bauteils 14a durch den Zugbolzen 6 gegen die Feder 28 etwas nach hinten bewegt und wird dann durch die Feder 28 fest gegen die hintere Stirnseite des Zugbolzens 6 gepreßt. In diesem Zustand verbinden die leeren Kammern des säulenartigen Bauteils 14a den spindelseitigen Kanal e1 der Spindel 1 mit dem werkzeughalterseitigen Kanal e2 des Werkzeughalters 4.
Andererseits wird beim Abnehmen des Werkzeughalters 4 von der Spindel 1 das säulenartige Bauteil 14a zusammen mit dem Verbindungsstück 26 durch die Feder 28 nach vorn gedrückt. Hierbei bewegt sich das säulenartige Bauteil 14a zu einer weiter vorne zugedachten Stellung des Bewegungsbereichs des Verbindungsstücks 26.
Beim Gebrauch der oben erläuterten Spindel wird, wenn zerstäubte Schneidflüssigkeit benötigt wird, eine Anweisung zum Starten der Zuführung zu der Steuerung der Werkzeugmaschine gesandt. Hierbei werden Druckluft und Schneidflüssigkeit von außerhalb der Spindel dem sich in der Spindel 1 befindenden Generator 24 zugeführt. Aufgrund dessen fördert der Generator 24 zerstäubte Schneidflüssigkeit mit einem Druck von ungefähr 0,3 MPa in den Kanal e1. Die zerstäubte Schneidflüssigkeit erreicht kurz darauf über das Transmissionsschichtteil 14 das Innere des Kanals e2 und spritzt nach Durchgang durch die Verbindungsleitung 8 und den Kanal „g" an der Spitze des Werkzeugs 13 heraus. Andererseits, wenn keine zerstäubte Schneidflüssigkeit benötigt wird, wird eine Anweisung zum Stoppen der Zuführung an die Steuerung der Werkzeugmaschine gesandt. Dadurch wird die Zuführung von Druckluft und Schneidflüssigkeit zu dem Generator 24 angehalten. Aufgrund dessen unterbricht der Generator 24 die Erzeugung von zerstäubter Schneidflüssigkeit, und es wird ebenfalls die Zuführung von zerstäubter Schneidflüssigkeit in den Kanal e1 unterbrochen.
Nachfolgend wird die dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die 3 ist eine Schnittansicht, die eine Spindel einer Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in der Figur gezeigt, ist in dem vordersten parallelen Teil der Mittelbohrung 1a der Spindel 1 ein zylindrisches Einsatzführungselement 29 eingesetzt. Und eine Spannstange 30 ist in eine Innenbohrung des zylindrischen Führungselements 29 in Längsrichtung bewegbar eingesetzt. Die Spannstange 30 besitzt eine Mittelbohrung 30a. Das Vorderende der Spannstange 30 bildet ein Buchsenteil 30b. In der Umfangswand des Vorderendes des Buchsenteils 30b sind in radialer Richtung der Spindel ein oder mehrere Durchgangsbohrungen vorhanden. In jeder Durchgangsbohrung ist eine Kugel 18 in radialer Richtung der Spindel bewegbar eingesetzt.
Das zusammengedrückte Tellerfederpaket 21 ist in der Mittelbohrung 1a der Spindel 1 hinter dem zylindrischen Führungselement 29 eingefügt. Das Federpaket 21 drückt das zylindrische Führungselement 29 nach vorn und gleichzeitig die Spannstange 30 innerhalb des in Längsrichtung verlaufenden Bewegungsbereichs in eine weiter hinten liegende Stellung. Aufgrund dessen verbleibt das zylindrische Führungselement 29 in einer in der 3A gezeigten Lage innerhalb der Spindel 1.
Ein längliches Verbindungselement 31 befindet sich in der Mittelbohrung 30a hinter dem Buchsenteil 30b der Spannstange 30. Das Verbindungselement 31 wird mittels eines Sicherungsringelements 32 geführt, das innerhalb der vorgegebenen Grenzen in Längsrichtung bewegbar in der Mittelbohrung 30a eingeschraubt ist, und außerdem wird es durch eine Druckfeder 33, die hinter dem Ringelement 32 eingebaut ist, zur Vorderseite f0 hingedrückt.
In dem Werkzeughalter 4 werden die Mittelbohrung „d" des Zugbolzens 6 und der werkzeugseitige Innenkanal „g" durch die Innenbohrung „b" des Halterkörpers 5 miteinander verbunden.
In der zuvor erläuterten Ausführung wird bei Einbau des Werkzeughalters 4, der von der Spindel 1 noch getrennt ist, der konische Schaft 5b des Werkzeughalters 4 in die Kegelbohrung 1a der Spindel 1 gedrückt, wobei die Spannstange 30 sich zur Vorderseite f0 bewegt. Deswegen drückt die Zugstange 6 die Kugel 18 in Radialrichtung der Spindel nach außen und geht dann weiter in eine in der 3A definierte Stellung zu dem zylindrischen Führungselement 29. In diesem Fall bewegt sich die Spannstange 30 so lange zur Vorderseite f0, bis die Kugel 18 in einem vorderen Teil 29a mit großem Durchmesser der Innenbohrung des zylindrischen Führungselements 29 zu liegen kommt. Dann wird die Spannstange 30 zurückgezogen. Dadurch wird die Kugel 18 durch eine Schrägfläche 29b hinter dem Teil 29a mit großem Durchmesser in radialer Richtung der Spindel nach innen gedrückt und in eine Einschnürung der Spannstange 6 eingeführt, und überträgt dann eine zurückgerichtete Kraft auf den Zugbolzen 6. Danach ist der Werkzeughalter 4 fest an der Spindel fixiert.
Demgegenüber wird, wenn der an der Spindel 1 fixierte Werkzeughalter 4 abgenommen wird, der Werkzeughalter 4 zur Vorderseite f0 gezogen, wobei sich die Spannstange 30 zur Vorderseite f0 bewegt. Folglich drückt der Zugbolzen 6 die Kugel 18 in radialer Richtung der Spindel nach außen und kommt zur Vorderseite f0 heraus.
In der zuvor erläuterten Ausführung dienen die Mittelbohrung 30a der Spannstange 30 und ein Teil der Innenbohrung der Verbindungsleitung 31 als spindelseitiger Schneidflüssigkeitskanal e1 für zerstäubte Schneidflüssigkeit. Außerdem dienen die Mittelbohrung „d" des Zugbolzens 6, die Innenbohrung „b" des Halters 5 und der in dem Werkzeug 13 befindliche Kanal „g" als werkzeughalterseitiger Schneidflüssigkeitskanal e2 für zerstäubte Schneidflüssigkeit.
In der dritten Ausführungsform befindet sich wie bei der zweiten Ausführungsform das Transmissionsschichtteil 14 innerhalb der Spindel 1. Das Transmissionsschichtteil 14 ist wie bei der ersten Ausführungsform als säulenförmiges Element 14a ausgebildet und an der vorderen Stirnseite der Innenbohrung der Verbindungsleitung 31 eingesetzt und fixiert.
Während der Werkzeughalter 4 an der Spindel 1 fixiert ist, wird die vordere Stirnfläche der Verbindungsleitung 31 durch den Zugbolzen 6 gegen die Feder 33 gedrückt und etwas nach hinten versetzt und dann durch die Feder 33 dicht gegen die hintere Stirnfläche des Zugbolzens 6 gepreßt. Hierbei verbinden die leeren Kammern des Transmissionsschichtteils 14 den Kanal e1 mit dem Kanal e2.
Demgegenüber wird beim Abziehen des Werkzeughalters 4 von der Spindel 1 das säulenartige Element 14a durch die Feder 33 zusammen mit der Verbindungsleitung 31 zur Vorderseite in gedrückt. Hierbei bewegt sich das säulenartige Element 14a innerhalb des Bewegungsbereichs der Verbindungsleitung 31 in eine Lage, die einer vorderen eingestellten Lage entspricht.
Während des Einsatzes der Spindel erfolgt die Zuführung der zerstäubten Schneidflüssigkeit usw. gemäß der ersten Ausführungsform.
Es wird nun die vierte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die 4 ist eine Längsschnittansicht, die eine Spindel einer Werkzeugmaschine dieser Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in der Figur gezeigt, ist der vordere Teil der Mittelbohrung 1a der Spindel 1 gestuft ausgebildet, und ein ringförmiges Halteelement 34 ist hierin eingepaßt und verschraubt. Eine Innenbohrung des Halteelements 34 ist in eine Kegelbohrung „a" geformt. In die Mittelbohrung 1a der Spindel 1 ist ein zylindrisches Führungselement 35 unbeweglich eingepaßt. Eine Zugstange 36 ist in eine Innenbohrung des Führungselements 35 in Längsrichtung bewegbar eingesetzt.
An der Spitze der Zugstange 36 ist ein zylindrisches Spannelement 37 eingeschraubt. In der Mittelbohrung 1a ist zwischen dem Spannelement 37 und dem Führungselement 35 ein Federaufnahmeteil 38 eingesetzt, und außerdem ist ein zylindrisches Druckelement 39 in Längsrichtung bewegbar hierin eingesetzt. Außerdem ist zwischen einer Umfangsfläche des Druckelements 39 und einer Umfangsfläche der Mittelbohrung 1a eine Spannhülse 40 eingebaut. Der hintere Teil der Innenbohrung des Druckelements 39 weist im Vergleich mit dessen vorderem Teil einen großen Durchmesser auf. Das zusammengedrückte Tellerfederpaket 21 ist in dem hinteren Teil vor dem Aufnahmeteil 39 eingebaut. Hierdurch drückt das Federpaket 21 mittels Federkraft das Druckelement 39 zur Vorderseite in. Außerdem drückt eine vordere Schrägfläche 39a des Druckelements 39 eine hintere Schrägfläche 40a der Spannhülse 40. Der Druck des Druckelements 39 verkleinert den Durchmesser des vorderen Teils der Spannhülse 40. In diesem Fall ist mit dem Bezugszeichen 41 ein Schraubverriegelungselement gekennzeichnet, das in ein Innengewinde eingeschraubt ist, welches in der Mittelbohrung des Spannelements 37 ausgebildet ist, wodurch das Spannelement 37 und die Zugstange 36 starr miteinander verbunden werden.
Die Zugstange 36 besitzt eine Mittelbohrung, und der Generator 24 ist an deren Innerem fest angeschlossen. Die Mittelbohrung 1a vor dem Generator 24 ist mit einem Abschnitt mit großem Durchmesser ausgebildet, und das Ventil 25 ist darin in Längsrichtung bewegbar eingebaut. Der Außenumfang des Ventils 25 ist abgestuft ausgebildet. Der vorderste Teil 25a mit schmalem Durchmesser ist in eine Mittelbohrung des Schraubelements 41 in Längsrichtung bewegbar eingesetzt. Außerdem ist hinter dem Schraubelement 41 zwischen einem Zwischenteil 25b und der Umfangswand der Mittelbohrung 1a eine zusammengedrückte Feder 42 eingebaut, um so das Ventil 25 nach hinten zu drücken.
Der Werkzeughalter 4 ist von der Bauart HSK mit zwangsweiser Führung in zwei Ebenen und besitzt einen konischen Schaft 43 und eine Radialfläche 44. Ein längliches Verbindungskanalelement 45 ist in dem hinteren Endstück der Innenbohrung „b" des Halters 5 an einer vorderen Stirnseite innerhalb der Innenbohrung des konischförmigen Schafts 43 eingesetzt, und der Werkzeughalter 4 ist über ein zylindrisches Einschraubelement 46 an dem Halter 5 fixiert.
In der zuvor erläuterten Ausführung wird beim Einsetzen des getrennt von der Spindel 1 vorliegenden Werkzeughalters 4 der konusförmige Schaft 43 in die Kegelbohrung „a" auf der Seite der Spindel 1 eingesetzt, wobei die Zugstange 36 und das Spannelement 37 sich zur Vorderseite f0 bewegen, und die Radialfläche 44 wird an die vordere Stirnfläche des Halteelements 34 angelegt, wie es in der 4A gezeigt ist. In diesem Fall wird die Spitze des einen schmalen Durchmesser aufweisenden Teils 25a des Ventils 25 sanft in eine Innenbohrung des hinteren Teils der Verbindungsleitung 45 auf der Seite des Werkzeughalters 4 eingeführt.
Dann wird die Zugstange 36 gezogen und nach hinten bewegt. Dadurch drückt ein großer vorderer Teil des Spannelements 37 gegen eine Innenfläche des Vorderendes der Spannhülse 40 nach außen in Radialrichtung der Spindel und bewegt diese, und eine äußere Schrägfläche 40b der Spitze der Spannhülse 40 wird gegen eine innere Schrägfläche des hinteren Endes des konusförmigen Schafts 43 gedrückt. Dieser Druck erzeugt eine Kraft, um den konusförmigen Schaft 43 rückwärts zu ziehen. Der konusförmige Schaft 43 wird in die spindelseitige Mittelbohrung „a" der Spindel 1 gepreßt, und gleichzeitig wird die Radialfläche 44 gegen die vordere Stirnfläche des Halteelements 34 gedrückt. Dadurch wird der Werkzeughalter 4 fest an der Spindel 1 fixiert.
Demgegenüber werden beim Abnehmen des an der Spindel 1 fixierten Werkzeughalters 4 die Zugstange 36 und das Spannelement 37 zur Vorderseite f0 bewegt. Dadurch kann die Spannhülse 40 die Innenfläche des konusförmigen Schafts 43 nicht mehr halten. In diesem Zustand wird der Werkzeughalter 4 zur Vorderseite f0 gezogen, wodurch er von der Spindel 1 abgelöst wird.
In der zuvor erläuterten Ausführung dient die Mittelbohrung des Ventils 25 als spindelseitiger Schneidflüssigkeitskanal e1 für zerstäubte Schneidflüssigkeit, und außerdem dienen die Innenbohrung des Verbindungselements 45, die Innenbohrung „f" der Verbindungsleitung 8 in dem Halter, die Innenbohrung „c" der Einstellschraube 7 und der im Halter befindliche Kanal „g", der in dem Werkzeug 13 ausgebildet ist, als Schneidflüssigkeitskanal e2 für zerstäubte Schneidflüssigkeit auf der Seite des Werkzeughalters.
Außerdem befindet sich in dieser Ausführungsform das Transmissionsschichtteil 14 in dem Werkzeughalter 4. Das Transmissionsschichtteil 14 ist als säulenartiges Element 14a ausgebildet, wie es in der ersten Ausführungsform gezeigt ist, und ist zwischen der Verbindungsleitung 8 und dem Werkzeug 13 in der Innenbohrung „c" der Einstellschraube 7 einführt und fixiert.
In Betrieb der zuvor erläuterten Spindel erfolgt die Versorgung mit zerstäubter Schneidflüssigkeit usw. gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die 5 zeigt eine Modifikation dieser Ausführungsform. In dieser Modifikation befindet sich das Transmissionsschichtteil 14 in der Spindel 1 zwischen dem Generator 24 und dem Werkzeughalter 4. Genauer gesagt ist das säulenartige Element 14a, wie es in der ersten Ausführungsform gezeigt ist, in der Innenbohrung des vorderen Teils 25a mit kleinem Durchmes ser des Ventils 25 eingesetzt und fixiert. Andererseits ist das Transmissionsschichtteil 14 in dem Werkzeughalter 4 weggenommen.
Die 6 zeigt eine weitere Modifikation dieser Ausführungsform. In dieser Modifikation sind der Generator 24 und die Zuführkanäle zum Zuführen von Druckluft und der Schneidflüssigkeit entfernt. Eine Innenleitung 47 befindet sich innerhalb der Mittelbohrung der Zugstange 36. Außerdem ist anstatt des Ventils 25 eine längliche Verbindungsleitung 251 in der gleichen Form wie das Ventil 25 in dem vorderen Teil mit großem Durchmesser der Mittelbohrung der Zugstange 36 in Längsrichtung bewegbar eingesetzt. Wenn der Werkzeughalter 4 an der Spindel 1 fixiert ist, wird eine vordere Stirnfläche der Innenleitung 47 durch die Feder 42 gegen eine hintere Stirnfläche der Verbindungsleitung 251 gedrückt, und eine Innenbohrung der Innenleitung 47 wird mit einer Innenbohrung der Verbindungsleitung 251 verbunden.
Im Betrieb der zuvor erläuterten Spindel erfolgt die Zuführung von zerstäubter Schneidflüssigkeit usw. gemäß der ersten Ausführungsform.
Nun wird die fünfte Ausführungsform der Erfindung erläutert. Die 7 ist eine Längsschnittansicht, die eine Spindel einer Werkzeugmaschine gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
In der Figur ist der vordere Teil der Mittelbohrung 1a der Spindel 1 mit einem großen Durchmesser versehen, in dem das Halteelement 34 eingepaßt und verschraubt ist. Eine zylindrische Buchse 48 ist auf der Rückseite des Halteelements 34 konzentrisch eingesetzt und verschraubt. In eine Innenbohrung der Buchse 48 ist ein Spannelement 49 in Längsrichtung beweglich eingesetzt. Am Umfang des Spannelements 39 sind in Bezug auf das kugelförmige Element 18 ein halbkugelförmiger Hohlraum 49a und eine Schrägfläche 49b vorhanden.
Die Zugstange 36 ist in der Mittelbohrung 1a der Spindel 1 in Längsrichtung bewegbar eingesetzt und an dem Hinterende des Spannelements 49 über ein zylindrisches Verbindungselement 50 und eine auf der Spitze hiervon angeschraubte Arretiermutter 51 fest verbunden. Das zusammengedrückte Tellerfederpaket 21 ist zwischen der Umfangswand der Mittelbohrung 1a der Spindel 1 und der Zugstange 36 eingebaut, um die Zugstange 36 nach hinten zu drücken.
Der Generator 24 zur Erzeugung von zerstäubter Schneidflüssigkeit befindet sich fest angebracht in der Mittelbohrung 36a der Zugstange 36. Das vordere Teil der Mittelbohrung 36a ist im Durchmesser groß ausgeführt, wobei hierin das Ventil 25 in Längsrichtung bewegbar eingesetzt ist. Die zusammengedrückte Feder 42 ist in der Mittelbohrung 36a zwischen dem Ventil 25 und der hinteren Stirnfläche des Spannelements 49 eingebaut, und das Ventil 25 wird durch die Elastizität nach hinten gedrückt. Die Mittelbohrung 36a der Zugstange 36 und die Innenbohrung des Ventils 25 sind geradlinig miteinander verbunden.
Das hintere Teil der Innenbohrung „b" des Werkzeughalters 4 der Bauart KM mit Zwangsführung in zwei Ebenen besitzt einen Abschnitt b1 mit großem Durchmesser, in dem ein Durchgangselement 52 eingesetzt ist, das mit dem hinteren Teil der sich im Halter befindlichen Verbindungsleitung 8 verbunden ist. Außerdem ist ein Mundstück 53 auf ein Teilstück mit dünnem Durchmesser des Durchgangselements 52 in Längsrichtung bewegbar aufgesetzt. In das Teilstück b1 mit großem Durchmesser ist zwischen dem Mundstück 53 und dem Durchgangselement 52 eine zusammengedrückte Feder 54 eingebaut. Hier drückt die Elastizitätskraft der Feder 54 das Mundstück 53 nach hinten, und außerdem fixiert es ein eingreifendes Ringelement 55 an dem hinteren Ende des Teils b1 mit großem Durchmesser, um so das Mundstück 53 daran zu hindern, aus dem Teil b1 mit großem Durchmesser herauszukommen.
In der zuvor genannten Ausführung wird beim Einbauen des bis dahin von der Spindel 1 getrennten Werkzeughalters 4 der konusförmige Schaft 43 des Werkzeughalters 4 in die Kegelbohrung „a" auf der Seite der Spindel 1 angesteckt, wobei sich die Zugstange 36 und das Spannelement 49 zur Vorderseite f0 bewegen. Wie in der 7A gezeigt, wird hierbei eine radiale Fläche 44 dicht an eine vordere Stirnseite des Halteelements 34 angelegt. In diesem Zustand bewegt sich das Kugelelement 18 in radialer Richtung der Spindel nach innen, um so in den halbkugelförmigen Hohlraum 49a des Spannelements 49 zu gelangen, und dem konusförmigen Schaft 43 des Werkzeughalters 4 wird es erlaubt, in die Kegelbohrung „a" auf der Seite der Spindel 1 einzudringen.
Dann wird die Zugstange 36 gezogen und nach hinten bewegt. Die Schrägfläche 49b des Spannelements 49 drückt jedes Kugelelement 18 in Radialrichtung auf der Seite der Spindel 1 nach außen, wodurch das Kugelelement 18 an eine Schrägfläche eines Eingriffslochs 43a der Umfangswand des konusförmigen Schafts 43 gedrückt wird, wie es in der 7A gezeigt ist. Der Antriebsdruck erzeugt eine Kraft, mit der der konusförmige Schaft 43 nach hinten gezogen wird. Der konusförmige Schaft 43 wird an die Kegelbohrung „a" auf der Seite der Spindel 1 angepreßt, und gleichzeitig wird die radiale Fläche 44 an die vordere Stirnseite des Halteelements 34 angepreßt. Folglich wird der Werkzeughalter 4 fest an der Spindel 1 fixiert.
Demgegenüber werden beim Abnehmen des an der Spindel 1 fixierten Werkzeughalters 4 die Zugstange 36 und das Spannelement 37 zu der Vorderseite f0 bewegt. Mithin bewegt sich jedes Kugelelement 18 in radialer Richtung der Spindel nach innen und gelangt in den halbkugelförmigen Hohlraum 49a, mit dem Ergebnis, daß der konusförmige Schaft 43 nunmehr freigegeben ist. In diesem Zustand wird der Werkzeughalter 4 zur Vorderseite f0 gezogen und von der Spindel 1 abgenommen.
In der zuvor erläuterten Ausführung dient die Innenbohrung des Ventils 25 und die Mittelbohrung der Spannstange 49 als spindelseitiger Schneidflüssigkeitskanal e1 für zerstäubte Schneidflüssigkeit. Außerdem dienen eine Innenbohrung des Mundstücks 53, eine Innenbohrung des Durchgangselements 52, die Innenbohrung „f" der Verbindungsleitung 8, die Innenbohrung „c" der Einstellschraube 7 und der Kanal „g", der in dem Werkstück 13 ausgebildet ist, als Schneidflüssigkeitskanal e2 für zerstäubte Schneidflüssigkeit auf der Seite des Werkzeughalters.
Außerdem befindet sich in dieser Ausführungsform das Transmissionsschichtteil 14 in dem Werkzeughalter 4. Das Durchgangsteil 14 ist gemäß der vierten Ausführungsform ausgeführt.
Ansonsten erfolgt im Betrieb der zuvor erläuterten Spindel die Zuführung von zerstäubter Schneidflüssigkeit usw. gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die 8 zeigt eine Modifikation dieser Ausführungsform. In dieser Modifikation befindet sich das Transmissionsschichtteil 14 in der Spindel 1 zwischen dem Generator 24 und dem Werkzeughalter 4. Konkret ist das wie in der ersten Ausführungsform ausgebildete säulenartige Element 14a in dem hinteren Teil der Mittelbohrung des Spannelements 49 eingepaßt und fi xiert. Andererseits ist das sich innerhalb des Werkzeughalters 4 befindliche Transmissionsschichtteil 14 entfernt.
Die 9 zeigt eine weitere Modifikation dieser Ausführungsform. In dieser Modifikation sind der Generator 24 und die Versorgungskanäle zum Zuführen von Druckluft und Schneidflüssigkeit entfernt. Die Innenleitung 47 ist in der Mittelbohrung der Zugstange 36 eingebaut. Außerdem ist anstatt des Ventils 25 die längliche Verbindungsleitung 251 mit der gleichen Gestalt wie das Ventil 25 in das Teil mit großem Durchmesser des hinteren Abschnittes der Mittelbohrung der Zugstange 36 in Längsrichtung bewegbar eingesetzt. Hierbei wird die vordere Stirnfläche der Innenleitung 47 durch die Feder 42 gegen die hintere Stirnfläche der Verbindungsleitung 251 gepreßt, wodurch die Innenbohrung der Innenleitung 47 an die Innenbohrung des Spannelements 49 angeschlossen wird. Beim Betrieb der zuvor erläuterten Spindel erfolgt die Zuführung von zerstäubter Schneidflüssigkeit usw. gemäß der ersten Ausführungsform.
Nachfolgend wird in jeder der zuvor erläuterten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die 10 der Strömungsweg der zerstäubten Schneidflüssigkeit um das Transmissionsschichtteil 14 herum erläutert. Hier ist die 10 eine veranschaulichende Ansicht, die das Fließverhalten der zerstäubten Schneidflüssigkeit in dem Transmissionsschichtteil 14 jeder zuvor erläuterten Ausführungsform zeigt.
Während sich die Spindel 1 dreht, gelangt die in den Kanal e1 zugeführte zerstäubte Schneidflüssigkeit über den Kanal e1 oder e2 mit passendem Druck (beispielsweise ungefähr 0,3 MPa) in das Transmissionsschichtteil 14. Die zerstäubte Schneidflüssigkeit tritt von einer Schneidflüssigkeits-Eintrittsfläche 141a des Transmissionsschichtteils 14 in das Transmissionsschichtteil 14 ein. Dann strömt die zerstäubte Schneidflüssigkeit nacheinander über jeweilige Zugänge 143 für zerstäubte Schneidflüssigkeit von einer leeren Kammer 142 über einen Zutritt 143 für zerstäubte Schneidflüssigkeit in die darauffolgende leere Kammer 142 auf der stromabwärts gelegenen Seite. Während dieses Flusses wird jede leere Kammer 142 bei vergleichsweise hohem Druck bezüglich des Versorgungsdrucks der zerstäubten Schneidflüssigkeit mit zerstäubter Schneidflüssigkeit aufgefüllt. Wenn der Fluss der zerstäubten Schneidflüssigkeit innerhalb des Transmissionsschichtteils 14 weitergeht, dann gelangt die zerstäubte Schneidflüssigkeit zu einer Austrittsfläche 141b für Schneidflüssigkeit über den Kanal e1 oder e2 zum Schneidwerkzeug 13, wobei sie etwas Druck verliert, und spritzt an dessen Spitze heraus. Wenn der Fluss derart andauert, spritzt die zerstäubte Schneidflüssigkeit fortlaufend an der Spitze des Werkzeugs 13 heraus.
Im Übrigen variiert die Drehzahl der Spindel 1 gewöhnlich entsprechend dem Durchmesser des Bearbeitungswerkzeugs und erhöht sich teilweise beträchtlich. In diesem Fall erhält die in den Kanälen e1 und e2 strömende zerstäubte Schneidflüssigkeit eine der Drehzahl der Spindel 1 entsprechende ausreichende Zentrifugalkraft. Dadurch erhöht sich der Druck nahe der Umfangswand der Kanäle e1 und e2 der zerstäubten Schneidflüssigkeit, wodurch eine Verflüssigung gefördert wird.
Wenn durch die Förderung der Verflüssigung die in den Kanälen für zerstäubte Schneidflüssigkeit befindliche Schneidflüssigkeit SL zunimmt, nimmt die effektive Durchgangsfläche der Kanäle e1 und e2 ab, und die Verflüssigung der zerstäubten Schneidflüssigkeit wird eingeschränkt. Aufgrund dessen nimmt der Druck der zerstäubten Schneidflüssigkeit beträchtlich ab, bis sie das Transmissionsschichtteil 14 erreicht.
Auf diese Weise wird die zerstäubte Schneidflüssigkeit, deren Druck abgenommen hat, daran gehindert, von dem Zugang 141a des Transmissionsschichtteils 14 her einzudringen, wodurch der Druck in den Kanälen e1 und e2 an deren Auslaßseite 141b abnimmt. Wenn sich solch eine Tendenz entwickelt, tritt die zerstäubte Schneidflüssigkeit, die sich in jeder der leeren Kammern 142 in dem Transmissionsschichtteil 14 mit vergleichsweise hohem Druck angesammelt hat, mit eingeschränkter Expansion, ohne daß sie momentan maximal expandiert, aus.
Obwohl sich die in das Transmissionsschichtteil 14 eintretende zerstäubte Schneidflüssigkeit verringert hat, fließt demzufolge eine Menge an zerstäubter Schneidflüssigkeit an der Auslaßseite 141b des Transmissionsschichtteils 14 in den Kanal e1 oder e2 als zerstäubte Schneidflüssigkeit, was eine Druckabnahme verhindert. Deswegen wird eine sich durch die Verflüssigung ergebende Abnahmetendenz an herausspritzender Menge von zerstäubter Schneidflüssigkeit, die an der Spitze der Werkzeugs 13 herausspritzt, durch eine vorübergehende Drehzahlerhöhung der Spindel 1 abgemildert.
Demgegenüber wird der Druck der zerstäubten Schneidflüssigkeit, die in den spindelseitigen Kanal e1 der Spindel 1 gefördert wird, vorübergehend hoch, und die Zuführmenge wird erhöht. In diesem Fall sammelt sich aber zerstäubte Schneidflüssigkeit in den Gruppen von leeren Kammern 142 des Transmissionsschichtteils 14, wodurch vorübergehend eine Zunahme der am Austritt 141b des Transmissionsschichtteils 14 austretenden Menge verhindert wird. Deswegen wird ein vorübergehender Anstiegstrend von herausspritzender Menge an zerstäubter Schneidflüssigkeit, die an der Spitze des Werkzeugs 13 herausspritzt, abgemildert. Eine solche Abschwächung des Anstiegstrends wirkt dabei mit, sparsam mit zerstäubter Schneidflüssigkeit umzugehen.
Entsprechend wirken die leeren Kammern des Transmissionsschichtteils 14 als Puffer, der eine Schwankung des temporären Flusses verhindert, die auf der stromabwärts liegenden Seite des Transmissionsschichtteils 14 infolge der Verflüssigung in dem Kanal e1 oder e2 auftritt. Deswegen wird das Herausspritzen der zerstäubten Schneidflüssigkeit an der Spitze des Werkzeugs 13 stabilisiert.
Das Schwanken des temporären Flusses während einer tatsächlichen Werkstückbearbeitung tritt im Allgemeinen durch eine Drehzahlerhöhung der Spindel 1 auf, die in einer kurzen Zeitspanne von weniger als 2 Sekunden erfolgt, und die leeren Kammern 142 des Transmissionsschichtteils 14 kommen daraufhin effektiv zur Wirkung.
Außerdem wird während des Betriebs der Werkzeugmaschine, wenn kein Werkstück spanend bearbeitet wird, oder wenn sich die Spindel nicht dreht, die Zuführung von zerstäubter Schneidflüssigkeit in den Kanal e1 gestoppt. In diesem Zustand tendiert jedoch die zerstäubte Schneidflüssigkeit, die in dem Kanal e1 verbleibt, dazu, zeitweilig nicht auf der stromabwärtsliegenden Seite des Transmissionsschichtteils 14, aufgrund von dessen Wirkung als Puffer, auszutreten. Überdies wird die in den Kanälen e1 und e2 befindliche zerstäubte Schneidflüssigkeit in den Gruppen von leeren Kammern angesammelt und auch die Schneidflüssigkeit SL, die sich in dem Kanal e1 oder e2 verflüssigt hat, gelangt ebenfalls in die leeren Kammern 142 und bleibt dort. Deshalb werden die zerstäubte Schneidflüssigkeit und die verflüssigte Schneidflüssigkeit SL daran gehindert, ohne Widerstand an der Spitze des Werkzeugs 13 nutzlos auszutreten.
Unmittelbar nach dem Starten des Zuführuens in den Kanal e1 treten außerdem aufgrund des Drucks der zugeführten zerstäubten Schneidflüssigkeit, bevor diese das Transmissionsschichtteil 14 erreicht, die zerstäubte Schneidflüssigkeit, die sich in dem Transmissionsschichtteil 14 durch die Unterbrechung der Zuführung angesammelt hat, und die verflüssigte Schneidflüssigkeit an der stromabwärts liegenden Seite des Transmissionsschichtteils 14 aus und spritzen an der Spitze des Werkzeugs 13 als Nebel heraus. Die herausgespritzte zerstäubte Schneidflüssigkeit gleicht die Abnahme der Dichte der zerstäubten Schneidflüssigkeit, die an der Spitze des Werkzeugs 13 herausspritzt, unmittelbar nach dem Beginn des Zuführens aus, wodurch das Herausspritzen stabilisiert wird.
Gemäß der oben genannten Erfindung werden die folgenden Effekte erzielt.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 wirken die Gruppen von leeren Kammern des Transmissionsschichtteils als Puffer, um Schwankungen abzumildern und die zerstäubte Schneidflüssigkeit stabil herausspritzen zu lassen, sogar wenn der Ausstoß von zerstäubter Schneidflüssigkeit in den Kanälen für zerstäubte Schneidflüssigkeit durch Ändern der Drehzahl der Spindel zeitweilig schwankt. Deswegen wird die Standzeit eines Werkzeugs verlängert, die Bearbeitungsgenauigkeit und -qualität verbessert, und außerdem wird Schneidflüssigkeit eingespart.
Während des Betriebs der Werkzeugmaschine werden außerdem, obwohl die zerstäubte Schneidflüssigkeit gestoppt wird und erneut in die Kanäle für zerstäubte Schneidflüssigkeit zugeführt wird, die zerstäubte Schneidflüssigkeit und die flüssige Schneidflüssigkeit effektiv daran gehindert, nutzlos auszutreten, da die zerstäubte Schneidflüssigkeit auf der stromaufwärts liegenden Seite des Transmissionsschichtteils mit den leeren Kammern und die verflüssigte Schneidflüssigkeit in dem Transmissionsschichtteil mit den leeren Kammern angesammelt werden. Überdies wird durch die aus dem Transmissionsschichtteil mit den leeren Kammern austretende zerstäubte Schneidflüssigkeit und durch die verflüssigte Schneidflüssigkeit verhindert, daß die Dichte der zerstäubten Schneidflüssigkeit, die unmittelbar nach dem Wiederbeginnen des Zuführens an der Spitze des Werkzeugs herausspritzt, abnimmt. Entsprechend wird ein zeitweiliges Schwanken der Dichte der zerstäubten Schneidflüssigkeit, die an der Spitze des Werkzeugs herausspritzt, verhindert.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 wird die Zeitspanne, um eine temporäre Schwankung des Flusses der zerstäubten Schneidflüssigkeit abzumildern, verringert.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 kann ein Transmissionsschichtteil mit Gruppen von leeren Kammern leicht stabil ausgeführt werden.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 4 kann verhindert werden, daß der innere Aufbau der Spindelseite kompliziert ist.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 5 kann für verschiedene Werkzeuge, die an der Spindel und zugehörigen Bauteilen angebaut werden, durch das Transmissionsschichtteil mit Gruppen von leeren Kammern für jedes Werkzeug ein Effekt erzielt werden, sogar wenn sie nicht veränderbar sind. Die Gesamtkosten, um diesen Effekt zu erzielen, sind im Vergleich mit dem Fall, bei dem das Transmissionsschichtteil mit den Gruppen von leeren Kammern in jedem der verschiedenen Werkzeuge und zugehörigen Bauteile vorhanden ist, günstiger.
Gemäß der Erfindung nach Anspruch 6 sind die Kanäle für zerstäubte Schneidflüssigkeit verkürzt, und die verflüssigte Menge an zerstäubter Schneidflüssigkeit wird verringert, wodurch das Herausspritzen der zerstäubten Schneidflüssigkeit aus dem Werkzeug in effektiver Weise stabil erfolgt.

Claims

Spindel einer Werkzeugmaschine umfassend: eine Spindel (1); ein Werkzeug (13), das in die Spindel (1) eingesetzt ist; Kanäle (e1, e2) für zerstäubte Schneidflüssigkeit, von denen jeder einen einzigen Durchgangskanalquerschnitt hat, wobei die Kanäle (e1, e2) für zerstäubte Schneidflüssigkeit in einem Bereich ausgebildet sind, der von der Spindel (1) zur Spitze des Werkzeugs (13) reicht; wobei von der Seite der Spindel (1) her zugeführte zerstäubte Schneidflüssigkeit über die Kanäle (e1, e2) für zerstäubte Schneidflüssigkeit aus der Spitze des Werkzeugs (13) herausspritzt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transmissionsschichtteil (14), das eine große Anzahl leerer Kammern (142) besitzt, die in mehreren Stufen übereinander oder miteinander in Verbindung stehend geschichtet sind und es ermöglichen, daß die zerstäubte Schneidflüssigkeit durch Gruppen von leeren Kammern (142) hindurchgeht, in einem der Kanäle (e1, e2) für zerstäubte Schneidflüssigkeit ausgebildet ist.
Spindel einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei die leeren Kammern (142) über kleine Zugänge (143) miteinander in Verbindung stehen.
Spindel einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Transmissionsschichtteil (14) mit den Gruppen von leeren Kammern aus Sintermetall besteht.
Spindel einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Transmissionsschichtteil (14) mit Gruppen von leeren Kammern sich in einem Werkzeughalter (4) befindet, der das Werkzeug (13) an der Spindel (1) fixiert.
Spindel einer Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Transmissionsschichtteil (14) mit Gruppen von leeren Kammern sich in der Spindel (1) befindet.
Spindel einer Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Generator (24) zum Erzeugen von zerstäubter Schneidflüssigkeit sich in der Spindel (1) befindet und das Transmissionsschichtteil (14) mit den Gruppen von leeren Kammern sich zwischen dem Generator (24) und einem Werkzeughalter (4), der das Werkzeug (13) an der Spindel (1) fixiert, befindet.