CH628268A5 - Machine tool with means for cleaning bores - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Werkzeugmaschine mit einer drehbaren Spindel zur Aufnahme des Werkzeughalters eines Werkzeugs mit axialen Ausnehmungen für die Kühlmittelzufuhr, wobei eine Leitung vorgesehen ist, welche bei eingesetztem Werkzeug mit den Ausnehmungen verbindbar ist und an eine Kühlmittelquelle oder an eine Druckluftquelle (64) anschliessbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung von Löchern in Werkstücken ein Werkzeughalter (26,82) mit einer Sonde (70,128). mit axialen Ausnehmungen vorhanden ist, der in die Spindel ( 10) einsetzbar ist und welche Ausnehmungen bei eingesetztem Werkzeughalter mit der Druckluftquelle (64) verbindbar sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit einer drehbaren Spindel zur Aufnahme des Werkzeughalters eines Werkzeugs mit axialen Ausnehmungen für die Kühlmittelzufuhr, wobei eine Leitung vorgesehen ist, welche bei eingesetztem Werkzeug mit den Ausnehmungen verbindbar ist und an eine Kühlmittelquelle oder an eine Druckluftquelle anschliessbar ist.

Aus der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 9827/74 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher eine Sonde zum Ausblasen von Löchern in eine Werkzeugspindel einsetzbar ist. Diese Sonde weist jedoch eine seitliche Ausnehmung auf zur Zufuhr von Druckluft durch ein spezielles Druckluftzufuhrsystem in der Spindel. Die bekannte Druckluftzufuhr macht aufwendige Abdichtungsmassnahmen erforderlich.

Bei Werkzeugmaschinen der eingangs genannten Art wird bekannterweise das Kühlmittel durch das Werkzeug hindurch eingeführt, und zwar über einen axialen Kanal einer Spindel, der mit einem axialen Kanal in dem Werkzeughalter zusammenpasst oder über eine Drehverbindung an dem Werkzeughalter. Insbesondere in Kombination mit solchen Werkzeugmaschinen, bei denen die Zufuhr von Kühlmittel durch das Werkzeug hindurch erfolgt, bietet sich die Möglichkeit, die bestehenden Kühlmittelkanäle zur Ausübung der zusätzlichen Funktion, Späne und Kühlmittel aus in einem Werkstück gebildeten glatten Löchern oder Gewindelöchern herauszublasen, zu verwenden.

Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, Mittel anzugeben, mit welchen die Reinigung von Bohrungen auf einfachere Weise als bisher erzielbar ist.

Dies wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des einzigen Anspruchs erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine axiale Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Kombination mit einer Werkzeugmaschine, bei welcher Kühlmittel durch das Werkzeug hindurch zugefügt wird.

Fig. 2 ist eine axiale Schnittansicht eines Werkzeughalters, der eine hohle Sonde aufweist, um Späne und Kühlmittel aus Löchern in einem Werkstück herauszublasen.

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene schaubildliche Teilansicht, in welcher die Sonde gemäss Fig. 2 dargestellt ist, die dazu verwendet wird, Späne und Kühlmittel aus einem Loch in einem Werkstück herauszublasen.

Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einer zweiten Art von Werkzeugmaschinen, bei welcher Kühlmittel durch das Werkzeug hindurch zugeführt wird.

Fig. 5 ist eine Querschnittansicht nach Linie 5-5 der Fig. 4.

Fig. 6 ist eine Querschnittansicht nach Linie 6-6 der Fig. 4.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht nach Linie 7-7 der Fig. 4.

Fig. 1 ist eine axiale Schnittansicht der Spindel 10 eines horizontalen Bearbeitungszentrum. Die Spindel 10 ist mittels Lagern 14,16 und 18 in einem Spindelkopf 12 gelagert und sie wird von einer nicht dargestellten Motoreinrichtung über ein Antriebszahnrad 20 gedreht, das an der Spindel 10 starr angebracht ist. Der Spindelkopf 12, der in Fig. 1 in Fragmenten dargestellt ist, ist in jeder Hinsicht von üblicher Ausführung, genau wie die übrigen Teile des Bearbeitungszentrums, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Die äusseren Teile der Spindel 10 sind in ihrer Ausführung konventionell, jedoch sind die inneren Teile für die Zwecke der vorliegenden Erfindung abgewandelt.

Der innere Teil der Spindel 10 hat eine axiale Bohrung 22, die sich-über die volle Länge der Spindel 10 erstreckt und an einem Ende in eine Werkzeughalterfassung 24 mündet, die so gestaltet ist, dass sie übliche Werkzeughalter aufnehmen kann. Ein Werkzeughalter 26, der für die Zwecke der vorliegenden Erfindung abgewandelt ist, ist in der Werkzeughalterfassung 24 angeordnet dargestellt, und gemäss der Darstellung ist er in der Fassung 24 mittels einer Einzugsklemme 28 festgeklemmt, die mit einem Hälteknopf 30 am inneren Ende des Werkzeughalters 26 in Eingriff tritt. Der vordere Teil des Werkzeughalters 26 ist in Fig. 2 dargestellt und er wird beschrieben, nachdem der innere Teil der Spindel 10 beschrieben worden ist.

Ein zylindrischer Zugbolzen 32 ist in der Spindelbohrung 22 für Bewegung zwischen einer in Fig. 1 wiedergegebenen zurückgezogenen Stellung und einer vorgeschobenen Stellung axial verschiebbar angeordnet, in welcher der Zugbolzen 32 gemäss Fig. 1 nach links bewegt ist. Der Zugbolzen 32 ist in seine zurückgezogene Stellung federbelastet, und zwar mittels eines Stapels von nicht dargestellten Belleville-Federn, welche den Zugbolzen 32 gemäss Fig. 1 nach rechts drücken. Ein nicht dargestellter hydraulischer Zylinder ist vorgesehen, um den Zugbolzen 32 in seine vorgeschobene Stellung gemäss Fig. 1 nach links gegen die Kraft der Belle-ville-Federn zu bewegen, und zwar durch Stossen gegen eine einstellbare Muffe 34 am inneren Ende des Zugbolzens 32. Die Muffe 34 kann eingestellt und in der eingestellten Stellung mittels einer Stellschraube 36 gesichert werden, um die vorgeschobene Stellung des Zugbolzens 32 zu regeln.

Die Klemme 28 ist am Aussenende des Zugbolzens 32 angebracht. Die Klemme 28 umfasst eine Schlitzhülse 38, die an dem gemäss Fig. 1 rechten Ende Innengewinde 40, und am anderen Ende Backenelemente 42 aufweist. Die Schlitzhülse 38 ist aus Federmaterial gebildet, und die Backenelemente 42 sind nach aussen federbelastet, sie werden jedoch durch Zusammenwirken mit einem Bund 44 nach innen bewegt, wenn der Zugbolzen 32 in seine zurückgezogene Stellung bewegt wird. Die Innenfläche des Bundes 44 und die Aussen-fläche der Backenelemente 42 sind so gestaltet, dass die Bak-kenelemertte 42 unter einer Art Nockenwirkung in Richtung gegeneinander bewegt werden, wenn der Zugbolzen 32 in seine in Fig. 1 wiedergegebene zurückgezogene Stellung bewegt wird, wodurch die Backenelemente 42 an dem Halteknopf 30 festgeklemmt werden. Wenn der Zugbolzen 32 gemäss Fig. 1 nach links in seine vorgeschobene Stellung bewegt wird, ermöglichen es die Nockenflächen, dass die Backenelemente 42 sich unter der federnden Wirkung Öffnen und den Halteknopf 30 freigeben.

Der Zugbolzen 32 hat einen mittleren axialen Kanal 46, der sich durch ihn hindurch erstreckt, und an seinem gemäss Fig. 1 linken oder äusseren Ende ist ein Rohr 48 eingesetzt, welches an einem Ende mit dem Kanal 46 verbunden und so

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angeordnet ist, dass es am anderen Ende in eine Öffnung 50 in dem Halteknopf 30 des Werkzeughalters 26 eingesetzt werden kann. Dieses Einsetzrohr 48 ist an dem Aussenende des Zugbolzens 32 mittels einer Gewindehülse 52 festgeklemmt, die über ein Schraubengewinde 54 mit dem Aussenende oder gemäss Fig. 1 linken Ende des Zugbolzens 32 verbunden ist.

Ein O-Ring 56 am inneren oder gemäss Fig. 1 rechten Ende des Rohres 48 dichtet das innere Ende des Rohres 48 ab und schafft auch geringes Spiel für einen Ausgleich von kleinen Misspassungen oder Missausrichtungen hinsichtlich der Lage des Rohres 48 und der Öffnung 50 im Halteknopf 30.

Am anderen Ende des Zugbolzens 32 ist ein übliches Drehverbindungsstück 58 vorgesehen, welches zwei Einlassleitungen 60 und 62 hat, von denen die Leitung 60 für Druckluft und die Leitung 62 für Kühlmitel dient. Das Drehverbindungsstück 58 ist mit dem Zugbolzen 32 und mit dem in diesem befindlichen Kanal 46 verbunden. Die Leitung 62 ist mit einer nicht dargestellten Kühlmittelquelle und mit einem üblichen Solenoidventil 63 für die Zufuhr von Kühlmittel durch das Werkzeug hindurch verbunden. Die Kühlmittelpumpe und das Verteilersystem sind in ihrer Ausführung und in ihrer Funktion konventionell und sie sind demgemäss in der Zeichnung nicht dargestellt. Die Leitung 60 ist über ein übliches Solenoidventil 66 mit einem Druckluftbehälter 64 verbunden. Wenn das Solenoidventil 66 geöffnet wird, kann Druckluft durch die Leitung 60 und das Drehverbindungsstück 58 in den Kanal 46, und von dem Kanal 46 durch das Rohr 48 hindurch in die Öffnung 50 im Halteknopf 30 strömen. Diese Druckluft wird dazu verwendet, Späne und Kühlmittel aus Löchern in einem Werkstück durch einen abgewandelten Werkzeughalter hindurch, der in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, herauszublasen.

Gemäss Fig. 2 hat der Werkzeughalter 26 einen axialen Kanal 68, der in die Öffnung 50 im Halteknopf 30 mündet und sich durch den Werkzeughalter 26 erstreckt. Eine hohle langgestreckte zylindrische Sonde 70 ist am Vorderende des Kanales 68 angebracht und mittels einer Stellschraube 72 in diesem gehalten. Die Sonde 70 hat einen schlanken Vorderteil 74, der so dimensioniert ist, dass er in die Löcher passt, die gereinigt werden sollen. Ausserdem hat die Sonde 70 an ihrem Aussenende eine Düse 75. Fig. 3 zeigt den Vorderteil 74 der Sonde 70, wie er in ein Loch 76 in einem Werkstück 78 eingesetzt ist, wobei die Düse 75 sich nahe dem Boden des Loches 76 befindet. Wenn die Sonde 70 sich in dieser Stellung befindet, wird Druckfluft mittels der oben beschriebenen Bauteile durch die Sonde 70 hindurchströmen gelassen, um Späne und Kühlmittel aus dem Loch 76 herauszublasen. Wenn die Druckluft anfänglich an das Drehverbindungsstück 58 angelegt wird, kann vom vorhergehenden Kühlvorgang etwas Kühlmittel im Kanal 46 vorhanden sein, und dieses noch vorhandene Kühlmittel wird durch die Druckluft aus dem Kanal 46 und dann aus dem Loch 76 herausgeblasen. Innerhalb kurzer Zeit bläst die Druckluft sowohl das Kühlmittel als auch Späne aus dem Loch 76 heraus.

Der abgewandelte Werkzeughalter 26 hat äussere Standardgestalt mit einem automatischen Werkzeugwechselflansch 80, und er kann mittels einer üblichen automatischen Werkzeugwechselvorrichtung gehandhabt werden. Andere Werkzeuge, die in Kombination mit dem abgewandelten Werkzeughalter 26 verwendet werden, haben eine Öffnung 50 in ihrem Halteknopf 30 zur Aufnahme des Endes des Rohres 48. Das Anordnen des Vorderteiles 74 der Sonde 70 in einem zu reinigendem Loch 76 wird ausgeführt durch die üblichen Positionierungssteuerungen des Bearbeitungszentrums. Dies kann dadurch ausgeführt werden, dass der Spindelkopf 12 in bezug auf das Werkstück 78 bewegt wird, oder dadurch, dass das Werkstück 78 in bezug auf den Spindelkopf 12 bewegt wird, oder durch eine Kombination beider Massnahmen.

Fig. 4 bis 7 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Werkzeugmaschine, bei welcher Kühlung durch das Werkzeug hindurch erfolgt, und bei dieser Ausführungsform wird das Kühlmittel durch eine Drehverbindung im Werkzeughalter hindurchgeführt und nicht durch einen axialen Kanal einer Spindel. Gemäss Fig. 4 hat der Werkzeughalter 82 für diese Ausführungsform im wesentlichen zylindrische Gestalt und er ist in eine Spindel 84 eingeklemmt dargestellt, die durch nicht dargestellte übliche Mittel in einem Spindelkopf 86 drehbar angebracht ist. Ein Spindelring 88 ist mittels Bolzen 90 starr mit dem Spindelkopf 86 verbunden (Fig. 5). Der Spindelring 88 umgibt die Spindel 84 und dient als Träger für die Kühlmittelleitung und die Fassung, die nachstehend beschrieben wird. Diejenigen Teile der Werkzeugmaschine, welche die Spindel 84 und den Spindelkopf 86 tragen, sind von üblicher Ausführung und demgemäss sind sie in der Zeichnung nicht dargestellt.

Ein Zufuhrblock 92 für Kühlmittel und Druckluft mit einer Fassung oder Ausnehmung 94 für Kühlmittel und Luft ist mit dem Spindelring 88 neben der Spindel 84 verbolzt.

Eine Zufuhrleitung 96 für Kühlmittel und Druckluft ist mit dem Zuführblock 92 verbunden und sie steht mit der Ausnehmung 94 über einen Kanal 98 in Verbindung (Fig. 7). Kühlmittel wird der Leitung 96 von einer nicht dargestellten üblichen Kühlmittelquelle zugeführt, die nicht dargestellte Ventile enthält, um auch Druckluft zur Leitung 96 zu führen, die auch als Druckluftleitung für die Zwecke der vorliegenden Erfindung dient. Das Kühlmittel wird in die Leitung 96 eingeführt, wenn ein üblicher Werkzeughalter für Kühlung durch das Werkzeug hindurch verwendet wird, und Druckluft wird in die Leitung 96 eingeführt, wenn ein abgewandelter Werkzeughalter 82, wie er in den Fig. 4 bis 7 dargestellt ist, verwendet wird, um Späne und Kühlmittel aus einem Gewindeloch oder aus einem glatten Loch herauszublasen.

Der Werkzeughalter 82 ist durch Schaffung einer Drehverbindung 100 abgewandelt, durch welche ein Arbeitsmittel, und zwar Kühlmittel oder Druckluft, dem Werkzeughalter zugeführt wird, während dieser sich dreht. Die Drehverbindung 100 ist in einem im wesentlichen rechteckigen Block 102 aufgenommen, der zur Aufnahme des Werkzeughalters 82 eine Bohrung 104 aufweist (Fig. 4). Zwei Buchsen 106 und 108 stützen den Werkzeughalter 82 in der Bohrung 104 drehbar ab. Die Buchsen 106 und 108 befinden sich in axialem Abstand voneinander und bilden einen Spalt 110, in welchen Kühlmittel oder Druckluft gedrückt wird. O-Ringe 112 und 114 an der Innenfläche der Buchsen 106 und 108 schaffen eine Abdichtung gegenüber dem Kühlmittel oder der Druckluft an der Drehverbindung zwischen den Buchsen 106 und 108 und dem Werkzeughalter 82. Die Buchse 108 ist mittels eines Flanges 116 am Werkzeughalter 82 in ihrer Stellung gehalten, und die Buchse 106 ist mittels eines Sicherungsringes 118 in ihrer Stellung gehalten.

Eine radiale Öffnung 120 im Werkzeughalter 82 schafft eine Verbindung zwischen dem Ringspalt 110 und einem axialen Kanal 122 im Werkzeughalter 82. Der axiale Kanal 122 ist mit einem radialen Kanal 124 verbunden, der seinerseits mit einem mittleren axialen Kanal 126 in einer Sonde 128 verbunden ist, die mittels einer Stellschraube 130 im Werkzeughalter abnehmbar gehalten ist. Die Sonde 128 hat ein schlankes langgestrecktes Aussenende 132, welches in einer Düse 134 endet. Im Betrieb dieser Ausführungsform strömt Druckluft vom Spalt 110 durch die Öffnung 120 und . durch die Kanäle 122,124 und 126 und aus der Düse 134 heraus, um Späne und Kühlmittel aus einem glatten Loch oder aus einem Gewindeloch herauszublasen, in welches das

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Sondenende 132 eingesetzt ist. Wenn jedoch in den Werkzeughalter 82 anstelle der Sonde 128 ein Werkzeug eingesetzt wird, durch welches hindurch Kühlmittel fliessen kann, kann Kühlmittel vom Spalt 110 durch die Öffnung 120 und die Kanäle 122 und 124 zu einem solchen Werkzeug geführt werden.

Die Verbindung zwischen der Kühlmittelausnehmung oder dem Kühlmittelanschluss 94 und dem Spalt 110 erfolgt durch ein Verbindungsrohr 136, welches in einem mit dem Drehverbindungsblock 102 verbundenen Block 138 angebracht ist und das mit dem Spalt 110 über einen Kanal 140 im Block 102 in Verbindung steht. Das Verbindungsrohr 136 weist einen O-Ring 142 auf, der mit einer Buchse 144 zusammenwirkt, um die Verbindung zwischen dem Anschluss 94 und dem Verbindungsrohr 136 abzudichten. Entweder Kühlmittel oder Druckluft kann von dem Anschluss 94 über das Verbindungsrohr 136 und den Kanal 140 zum Spalt 110 geführt werden.

Um richtige Ausrichtung zwischen dem Verbindungsrohr 136 und dem Anschluss 94 hervorzurufen, ist ein Ausrichtungsstift 146 in einem Schlitz 149 (Fig. 4) im Block 138 für Bewegung in eine oder aus einer Nut 147 (Fig. 6) in einem benachbarten Flansch 148 des Werkzeughalters 82 bewegbar,

um den Werkzeughalter 82 in einer vorbestimmten Winkelstellung in bezug auf den Drehverbindungsblock 102 zu sichern, wenn er in einem nicht dargestellten Werkzeugma-gazin gelagert oder zwischen dem Werkzeugmagazin und der s Spindel 84 bewegt wird. Der Ausrichtstift 146 ist mit einem Kolben óder Stössel 150 verbunden, der in einer axialen Bohrung 152 im Block 138 verschiebbar und gewöhnlich durch eine Druckfeder 154 nach innen federbelastet ist. Ein Widerlager 156 gegenüber dem inneren Ende des Stössels 150 legt io sich gegen den Stössel 150, um den Ausrichtungsstift 146 von dem Flansch 148 wegzubewegen, wenn der Werkzeughalter 82 in der Spindel 84 angebracht ist. Wenn der Werkzeughalter 82 aus der Spindel 84 entfernt wird, drückt die Feder 154 den Stössel 150 nach innen und bewirkt, dass der Aus-15 richtstift 146 mit der Nut 147 im Flansch 148 in Eingriff tritt.

Eine ringförmgie Spritzabschirmung 158 ist an der Vorderseite des Drehverbindungsblocks 102 rund um den Werkzeughalter 82 angebracht, um das Wegspritzen von Spänen und Kühlmittel zu begrenzen, unabhängig davon, ob dem 20 Werkzeughalter 82 Kühlmittel oder Druckluft zugeführt wird.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedeneÄnderungen möglich.

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3 Blatt Zeichnungen