DE939969C - Einrichtung zur Beseitigung der beim Kuehlen einer Werkzeugschneide entstehenden Daempfe an spanabhebenden Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 8. MÄRZ 1956

G 10234 Ib j 4p a

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beseitigung von Rauch oder Dämpfen, die bei der Kühlung einer Werkzeugschneide an spanabhebenden Werkzeugmaschinen entstehen. Sie dient als Zubehör für Drehbänke u. dgl. und weist gemäß der Erfindung Spritzdüsen auf, die oberhalb und vorzugsweise auch unter dem Schneidwerkzeug angeordnet sind, eine Flüssigkeit aus einer angeschlossenen Zufuhrquelle empfangen und diese wie eine ringförmige Schürze ausströmen lassen, die auf das Werkzeug und das Werkstück trifft und den Schneidbereich umhüllt, so daß Rauch und Dämpfe, die sich bilden, umgrenzt und unmittelbar absorbiert werden.

Beim Schneiden und Formen von Metallen wird eine große Wärme erzeugt. Bei einer Drehbank beispielsweise greift das Werkzeug das Werkstück unter einem Druck von der Größenordnung von 3,300 kg/qcm an, und der ständig entfernte Span reibt schwer auf der Fläche des Werkzeuges, ao Viele Jahre hindurch war es üblich, einen festen, schweren ölstrom oder andere Kühlflüssigkeit über den Span und den Werkzeugschaft fließen zu lassen, um ihre Temperatur zu verringern. Obwohl dies teilweise wirksam war, konnte es den Rauch, der bei der Berührung des Öles mit dem erhitzten Metall entwickelt wurde, nicht absorbieren, und wo der Rauch besonders stark war, griff man zu Ab-

zügen, Ableitungen und Dichtungen, um die Unannehmlichkeiten zu vermindern.

Es ist schon vorgeschlagen worden, einen Strahl von Schneidflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit von unterhalb des Werkzeuges her in den Raum zwischen Werkzeug und Werkstück zu spritzen, so daß das öl oder die sonstige Flüssigkeit an der stark erhitzten Schneidkante des Werkzeuges verdampft und als Dampf durch den mikroskopisch ίο kleinen Spalt zwischen Werkzeug und Werkstück hindurchgeht, wobei es kondensiert und die Kante und Uhterfläche des Spanes schmiert,, wodurch dine erheblich verstärkte Kühl- und Schmierwirkung erzeugt wird. Da aber das öl hierbei den heißesten Teil des Werkzeuges dicht an der Kante erreicht, wird gewöhnlich mehr Rauch gebildet als bei dem üblichen Verfahren, bei dem die stark erhitzte ' Schneidkante vor einer Berührung mit einer merklichen ölmenge durch den darüberliegenden Span so geschützt ist. Die vorliegende Erfindung ist nun nicht nur dazu bestimmt, den Rauch, der beim Schneiden nach den üblichen Verfahren gebildet wird, zu beseitigen, sondern es wird auch besonders zweckmäßig bei dem Verfahren der Zuführung der Schneidflüssigkeiten verwendet, das, wie soeben erwähnt, neuerdings vorgeschlagen wurde.

Gemäß der Erfindung besteht die Verteilereinrichtung aus einem oder mehreren, eine Rauch absorbierende Flüssigkeit abgebenden Verteilern, die die Flüssigkeit nach Art einer die Bearbeitungsstelle umgebenden und die dort erzeugten Dämpfe abschließenden Schürze ausströmen läßt.

Vorzugsweise weist der Verteiler eine Anzahl dicht beieinander ringförmig angeordnete, Öffnungen auf, von denen die Flüssigkeit ausströmt. Man kann zwei Verteiler vorsehen, deren Flüssigkeitsstrahlen einander entgegengesetzt gerichtet sind und zwischen denen sich die Schneidstelle befindet, und zwar einen oberen Verteiler, der aus einem Kopf mit einer unteren Platte besteht, die mit einer über der Schneidstelle liegenden Mittelöffnung und kleinen, dicht beieinanderliegenden Öffnungen am Umfang versehen ist, und einen unteren Verteiler, der aus einer ringförmigen Leitung besteht, die mit einer Reihe nach oben, nach dem Werkstück zu gerichteten, dicht beieinanderliegenden öffnungen und an ihrer inneren Wand mit einer Reihe von radial nach innen gerichteten öffnungen versehen ist.

Ferner kann gemäß der Erfindung der obere Verteiler an seinem Umfang eine ringförmige Öffnung aufweisen, durch die die Flüssigkeit in einer ununterbrochenen filmartigen Schicht ausfließt, die den Schneidbereich umschließt. Die Zeichnungen zeigen als Beispiel Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. ι ist eine Seitenansicht, zum Teil in einem senkrechten Schnitt, und zeigt die Einrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in Verwendung an einer Drehbank;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den unteren.Sprühkopf längs der Linie 2-2 von Fig. i, wobei das \Verkstück in strichpunktierten Linien gezeigt ist; Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer zweiten Form der Erfindung und zeigt den Flüssigkeitsverteiler in senkrechtem Schnitt;

Fig. 4 ist eine Ansicht von unten auf den Verteiler von Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, und zeigt die Einrichtung nach Fig. 3 und 4 an einem Drehbankschlitten angebracht und mit einer darunterliegenden Düse, aus der ergänzende Flüssigkeitsschürzen nach oben auf die Unterseite des Werkstückes und zu dem Werkzeugträger ausströmen, so daß eine untere Flüssigkeitswand gebildet wird;

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf die in Fig. 5 gezeigte Düse;

Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt durch die Mitte der Düse, und

Fig. 8 ist ein senkrechter Schnitt durch die Düse. In Fig. ι und 2 ist ein umlaufendes Werkstück 10 gezeigt, das durch ein Werkzeug 11 auf einen kleineren Durchmesser abgedreht wird. Das Werkzeug ist in einen Werkzeughalter 12 eingespannt und nimmt bei seiner Schneidtätigkeit fortlaufend einen Span'13 ab. Neben dem Werkstück und vorzugsweise an dem Schlitten· der Maschine ist ein Aufbau befestigt, der sich mit dem Werkzeug bewegt und aus einem oberen Verteiler oder Spülkopf 14 und einem unteren Verteiler oder Spülkopf 15 besteht, die durch Rohre 16 und 17 mit einem T-Stück 18 verbunden sind., das durch ein Rohr 19 mit einer Kühlflüssigkeitsquelle in Verbindung steht. Obwohl Öl als Kühlmittel bevorzugt wird, liegt auch die Verwendung von Wasser oder anderer Flüssigkeit oder eines gasförmigen Mittels, das Rauch und Dämpfe absorbieren kann, im Rahmen der Erfindung. Der Einfachheit wegen soll in der Beschreibung nur von einer Flüssigkeit 10a gesprochen werden.

Ventile 20 und 21 regeln den Flüssigkeitsstrom in den Rohren 16 und 17. Der obere Verteiler 14, der über der Schneidfläche liegt, besteht aus einem scheibenförmigen Körper 22 mit einer Deckplatte 23, die mit zwei kreisförmigen Reihen dicht beieinanderliegender öffnungen 24 und 25 an ihrem Umfang versehen ist, wobei die öffnungen der einen Reihe gegenüber denen der anderen versetzt sind, und ähnlich angeordnete innere Reihen von öff- 11a nungen 26 und 27 umgeben eine größere Mittelöffnung 28, die oberhalb der Schneidkante des Werkzeuges liegt.

Der untere Verteiler oder Spülkopf 15 besteht aus einem ringförmigen hohlen Teil mit zwei konzentrischen Reihen versetzten öffnungen 29 und 30 an seiner Oberfläche und einer ringförmigen Reihe von öffnungen 31 an seiner Innenwand, durch die die Flüssigkeit seitlich in konvergierenden Strömen ausfließt (Fig. 2). iao

Wo eine Einrichtung besteht, bei der ein dünner Strahl von hoher Geschwindigkeit nach oben gerichtet ist, ist eine Düse 32 angebracht, die durch die von den öffnungen 31 in dem unteren Verteiler ausströmende Strahlenschürze hindurchragt und einen feinen Flüssigkeitsstrahl 33 in den Spalt

zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück (Fig. i) spritzt. Die seitlichen Strahlen, durch die die Düse 32 hindurchragt, bilden eine für Rauch undurchdringliche Wand, die den Boden der Flüssigkeitshülle bildet, die das Werkzeug und das Werkstück umgibt.

Die von dem oberen Spülkopf 14 ausströmende Flüssigkeit fließt in einer ringförmigen dichten Schürze nach unten, die für Rauch und Dämpfe undurchdringlich ist, da die Öffnungen der äußeren konzentrischen Reihen dicht beieinanderliegen und versetzt sind. Die von dem oberen Spülkopf ausströmende, ringförmige Flüssigkeitscchürze hat das Bestreben, zu spritzen, wenn sie auf das Werkstück trifft, und um ein Entweichen von Rauch und Dämpfen infolge einer solchen Unterbrechung der Schürze zu verhindern, strömt von dem unteren Spülkopf eine ähnliche ringförmige Flüssigkeitsschürze nach oben gegen das Werkstück. Die von oben und unten aufeinandertreffenden Ströme bilden einen wirksamen Flüssigkeitsverschluß um die Schneidkante des Werkzeuges herum. In manchen Fällen kann man Rauch und Dämpfe auch wirksam durch Verwendung nur eines Verteilers an Stelle ■25 von zwei gegeneinandergerichteten unterdrücken, und die Erfindung richtet sich auch auf eine solche Einrichtung.

Die Mittelöffnung 28 in dem oberen Spülkopf 14 richtet einen starken Flüssigkeitsstrom nach unten auf den Span und den Werkzeugschaft, während die versetzten Reihen der Öffnungen 26 und 27 zusätzliche Flüssigkeitsstrahlen in den Schneidbereich lenken, um die Kühlwirkung zu unterstützen.

In Fig. 3 bis 8 ist an einem Rohr 1.10,- das Schneidöl oder eine andere geeignete Flüssigkeit nach unten auf das Schneidwerkzeug in fließen läßt, mittels Schrauben 114 ein kegelstumpfförmiger Teil 112 mit einer rohrförmigen Verlängerung 113 angebracht, die an dem Rohr 110 mittels Schrauben .40 114 befestigt ist, und ein nach außen gerichteter, ringförmiger Flansch 115 an dem rohrförmigen Teil 113 trägt einen einer umgekehrten Tasse ähnelnden Körper 116, der mittels Schrauben 117 an diesem befestigt ist. Der nach unten ragende ■45 Rand des Körpers 116 liegt in einem gewissen Abstand von der überhängenden Wand des Teiles 112 und begrenzt eine ringförmige öffnung 118, die mit einer Kammer 119 innerhalb des Körpers in Verbindung steht, der durch das durch die Seitenwand ragende Rohr 120 Flüssigkeit zugeführt wird.

Wenn die Einrichtung in Verbindung mit dem

erwähnten feinen Strahl einer Schneidflüssigkeit mit hoher Strömungsgeschwindigkeit benutzt wird, ist eine Düse 121, die in geeigneter Weise an dem Werkzeugträger der Drehbank angebracht sein kann, von unterhalb des Werkzeuges nach oben gerichtet und spritzt einen dünnen festen Strahl 122 von Schneidflüssigkeit in den Spalt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück an der dem

€0 Span 123 entgegengesetzten Seite.

Die Rohre 110 und 120 zweigen zweckmäßig von einem gemeinsamen Zuführrohr (Fig. 5) ab. Ein starker Flüssigkeitsstrahl strömt aus dem Rohr 110 über den Span 123. Weitere Flüssigkeit, die die Kammer 119 anfüllt und aus der ringförmigen Öffnung 118 dringt, fließt nach unten über das Werkzeug und Werkstück als fortlaufende ununterbrochene Schürze 124, die die Schneidstelle umgibt und bestrebt ist, sich unterhalb des Werkzeuges zu schließen (Fig. 3) und dadurch den Raum einzuschließen, von dem der Rauch und die Dämpfe ausgehen.

Um zu gewährleisten, daß die umgebende Flüssigkeitsschürze eine vollständige Umhüllung am Boden und an den Seiten bildet, kann eine untere Düse 125 (Fig. 5) vorgesehen sein, die eine nach oben gerichtete Flüssigkeitsschicht 126 erzeugt, die auf die Unterseite des Werkstückes 127 trifft, sowie in einem Abstand voneinander liegende seitliche Flüssigkeitsschichten 128, die den Raum unter dem Werkzeug umschließen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird die* Schneidflüssigkeit durch ein Rohr 129 zugeführt, das mit T-Stücken 130 und 131 versehen ist, an die sich Rohre 132 und 133 anschließen, die die Rohre 110 und 120 des Flüssigkeitsverteilers speisen. Ventile 134 und 135 steuern den Zufluß zu den Rohren 110 und 120. Eine dritte Abzweigung 136 von dem gemeinsamen Zuführrohr, die durch ein Ventil 137 gesteuert wird, führt zu einer unteren Düse zwischen dem Maschinenbett und dem Werkstück. Die letzterwähnte Düse besteht aus einem rohrförmigen Einlaßteil 138, dessen Ende in einen rechteckigen Kopf 139 hineinragt und das längs seiner unteren Fläche innerhalb des Kopfes fortgeschnitten ist, um eine Störung des Durchflusses zu verringern und eine bessere Verteilung der Flüssigkeit über den ganzen Kopf zu erzielen. Ein länglicher schmaler Schlitz 140 ist an der vorderen Kante oben an dem Kopf 139 vorgesehen, der an seinen Enden in senkrechte Schlitze 141 und 142 in der vorderen Wand (Fig. 6 bis 8) übergeht, durch die eine nach oben gerichtete Flüssigkeitsschicht und in Abstand voneinander liegende seitliche Schichten von der Düse ausströmen und umgrenzende Flüssigkeitswände unter dem Werkzeug in dem Schneidbereich bilden. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann eine Düse 143 zum Ausspritzen eines dünnen Stromes von Schneidflüssigkeit in den Spalt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück verwendet werden, und der ganze Aufbau ist an dem Schlitten 144 der Maschine angebracht und bewegt sich mit dem Vorschub des Werkzeuges.

Auf diese Weise wird die Schneidstelle ständig während des Fortschreitens der Maschinenarbeit durch die Flüssigkeitsschürze umgeben, und der nach oben gerichtete Strahl wird ständig auf die Schneidstelle geleitet, ohne von der der nach unten fließenden Flüssigkeit beeinträchtigt zu werden, da die Düse für den Strahl durch die die Schürze hindurch und in den umgrenzten Räum unter dem Schneidwerkzeug hineinragt.

Da der bei einem Schneidvorgang gebildete Rauch grundsätzlich unter dem Werkzeug auftritt und um das Werkstück herum aufsteigt, dient der umschlossene Raum, der durch die umgebende

Flüssigkeitswand gebildet wird, nicht nur zum Umgrenzen des Rauches, sondern auch zu dessen Absorption. Er wird von der Flüssigkeit fortgespült, wenn diese in einen untenliegenden Sumpf abgezogen wird, von dem sie abgepumpt und wieder in Umlauf gebracht werden kann.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf eine Anordnung beschränkt, bei der ein dünner Schneidflüssigkeitsstrahl mit hoher Geschwindigkeit verwendet wird, da es auch dort unerwünscht ist, den Rauch zu beseitigen, wo die älteren üblichen Verfahren der Zuführung von Schneidflüssigkeit benutzt werden, und sie bildet ein einfaches und wirksames Mittel zur Rauchbeseitigung, das die Verwendung einer umständlichen und kostspieligen zusätzlichen Ausrüstung, wie Abzüge, Leitungen, Gebläse u. dgl., unnötig macht.

Das Wort »Rauch« ist im allgemeinen Sinne aufzufassen und soll alle anderen Dämpfe, die bei

ao Metallbearbeitungsvorgängen erzeugt werden, einr schließen.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Einrichtung zur Beseitigung der beim Kühlen einer Werkzeugschneide entstehenden Dämpfe an spanabhebenden Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch eine aus einem oder mehreren eine Rauch absorbierende Flüssigkeit abgebenden Verteilern bestehende Verteileinrichtung, die die Flüssigkeit nach Art einer die Bearbeitungsstelle umgebenden und die dort erzeugten Dämpfe abschließenden Schürze ausströmen läßt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler eine Anzahl dicht beieinander ringförmig angeordneter öffnungen aufweist, von denen die Flüssigkeit ausströmt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Verteiler (14, 15) vorgesehen sind, deren Flüssigkeitsstrahlen einander entgegengesetzt gerichtet sind und zwischen denen sich die Schneidstelle befindet.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen oberen Verteiler (14), der aus einem Kopf (22) mit einer unteren Platte (23) besteht, die mit einer über der Schneidstelle liegenden Mittelöffnung (28) und kleinen dicht beieinanderliegenden öffnungen (24, 25) 50· am Umfang versehen ist, und einen unteren Verteiler (15), der aus einer ringförmigen Leitung besteht, die mit einer Reihe nach oben, nach dem Werkstück zu gerichteten, dicht beianderliegenden öffnungen (29, 30) und an ihrer inneren Wand mit einer Reihe von radial nach innen gerichteten öffnungen (31) versehen
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Verteiler an seinem Umfang eine ringförmige öffnung (18) aufweist, durch die die Flüssigkeit in einer ununterbrochenen filmartigen Schicht ausfließt, die den Schneidbereich umschließt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Verteiler aus einem hohlen, tassenförmigen Körper (16) mit nach unten ragendem Rand besteht, in den von unten ein kegelstumpfartiger Teil (12) hineinragt, der mit dem tassenförmigen Körper eine 70· Kammer (19)-bildet und dessen Rand von dem Rand dieses Körpers einen geringen Abstand hat, so daß eine ringförmige öffnung (18) gebildet wird.
7. • 7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler in dem kegelstumpf artigen Teil (12) eine weitere axiale öffnung aufweist, durch die Flüssigkeit in einem dicken Strahl der Schneidstelle zugeführt :. wird.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis ,7, gekennzeichnet durch einen unteren Flüssigkeitsverteiler (39) mit einem länglichen Kopf, der einen nach oben offenen Schlitz (40) und seitlich nach vorn gerichtete Schlitze (41, 42) aufweist, die im Winkel zu dem nach oben offenen Schlitz (40) liegen und an ihren Enden mit ersterem in Verbindung stehen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen