冷却剂输送系统、装备有该系统的刮削机以及由该系统执行的刮削方法
【专利说明】冷却剂输送系统、装备有该系统的刮削机以及由该系统执行的刮削方法
[0001 ]本发明涉及用于输送冷却剂的冷却剂输送系统，该冷却剂的目的是带走在通过绕其旋转轴线旋转的刮削轮来加工齿状轮廓的过程中产生的热量。
[0002]这种冷却剂输送系统明显是已知技术现状的一部分。在也被称为动力刮削的齿状轮廓的刮削中，由于刮削轮的快速旋转，因此在切肩加工过程中产生包括较小切肩的非常多的切肩。由此产生的热量通过冷却剂、例如采用冷却油的形式的流体带走。适合这个目的的冷却剂为也很熟悉刮削过程本身的从业人员熟悉。这个过程的好总结可以例如在EP 2537 615 Al中找到。
[0003]在例如用于加工内齿状轮廓的动力刮削机的技术现状中，冷却剂到切削区域的输送是围绕着刀具被引导。适于这些种类的机床的冷却剂输送系统通常以这样的方式构造，其使得冷却剂管道一直布置到刮削轮高度，以便借助一个或多个自由喷射喷嘴，从外部供应的冷却油可以被引向大约在刮削轮外径的水平的切削区域。
[0004]然而，尤其在内齿状轮廓的加工中已经发现，这些技术现状的冷却剂输送系统引起在其设定和调整上的问题复发，并且在某些情况下，冷却剂管道遭受损坏并需要进行昂贵的修复。
[0005]因此本发明的目的是提出提供改进的可靠性或至少简化冷却剂输送系统和刮削机的整体组合的操作的冷却剂输送系统。
[0006]这个任务由本发明通过在引言段落中的上述种类的冷却剂系统的进一步发展阶段来解决，其基本的不同之处在于具有第一输送路径段，在正交于旋转轴线延伸的平面上的投影中看，该第一输送路径段被布置成比刮削轮的齿状轮廓更靠近轴线并具有在轴向方向上的尺寸分量。
[0007]本发明通过对以下事实的认识而被显著地推动，该事实是，具体地，在内齿状轮廓的加工中，以前所用的冷却剂输送系统布置在一方面需要冷却剂管道适于具体工件，以允许冷却剂流正确地瞄准工件，这增加了冷却剂管道与工件相碰的风险。在另一方面，还认识至IJ，由于刮削机的相对紧凑空间布置，因此刀具或刀夹的更换因邻近冷却剂管道而变得更困难。具体地，在刀具更换以后的冷却剂输送的新设定的情况下，操作员的所需小心注意可能偶尔缺乏、并且错误设定可能导致较不满意的加工过程乃至冷却油管道与工件或夹紧装置之间的碰撞，由此管道会被损坏。
[0008]根据本发明，冷却剂的输送沿来自刀具(刮削轮)的方向进来。由于在正交于旋转轴线延伸的平面上的投影中看，输送路径段的布置布置成比刮削轮的齿状轮廓更靠近轴线，因此几何学上来看的冷却剂输送从在刮削轮的装配单元及其夹具之内发生，而不是如在现有技术那样从外部发生。因此，在本发明阶段，认识到引起干涉问题的在外部上的冷却剂管道布置不再是必要的。因此，如果需要的话，甚至可以更容易进行自动刀具更换。操作员不再需要上述小心注意，并且也会导致机床停机的冷却液管道的损坏风险被可靠阻止。
[0009]虽然本发明的优点在内齿状轮廓的刮削中特别明显，但本发明不限于这方面并且同样可应用于外齿状工件。此外，本发明不排除使用外部油输送路径。例如，能够添加外部冲洗油喷嘴以将切肩从已经切削的齿隙冲走(其中，当齿状轮廓单独提出更容易借助流体喷嘴达到的目标时，冲洗喷嘴可以比冷却喷嘴布置得更远)。
[0010]原则上，完全可想到，第一输送路径段在空间上固定，例如采用沿中心轴线延伸穿过在这种情况下构造为中空主轴的刀具主轴、并穿过通过刮削轮的镗孔的同样中空的刀夹的管道形式，并且冷却液流随后通过合适管道几何形状被引向切削区域。然而，在本发明的特别优选实施例中，第一输送路径段设计成与刮削轮一起旋转。这更适合刀具主轴和夹紧装置的简单设计构型，尤其是鉴于刮削过程中的高转速。此外，在第一输送路径段参与旋转的情况下，冷却剂经受也可以赋予良好使用的离心力。
[0011]第一输送路径段有利地穿过刮削轮。在这点上重点注意，第一输送路径段可以构造为单一管道，但不限于这种设计构型。第一输送路径段也可以分成多个水动力平行管道。因此，刮削轮可以设计成具有中心孔或也具有供第一输送路径段通过的一个或多个偏心定位孔。
[0012]在有利的实施例中，第一输送路径段至少部分地延伸穿过支承刮削轮的刮削轮夹具。因此，也是在刮削轮夹具的区域中，在正交于旋转轴线延伸的平面上的投影中看，第一输送路径段至少部分地位于比刮削轮的齿状轮廓更靠近轴线。这进一步降低了所需的操作员勤奋水平，并且刀具更换可以以特别简单的方式自动进行。
[0013]在冷却剂已经通过刀具以后，其原则上可以通过一个或多个自由喷射喷嘴瞄准切削区域。如果输送路径段参与旋转，则合适喷嘴布置应最佳地沿所有方向喷射冷却液，即覆盖360°范围。
[0014]然而，在本发明的特别优选实施例中，冷却剂供应流的方向也在第一输送路径段的下游受到控制。为了执行这个功能，本发明提供冷却剂供应流的第二输送路径段，其中，第二输送路径段具有相对于旋转轴线从内到外径向定向的尺寸分量。优选地，第二输送路径段应同样与刮削轮一起旋转。
[0015]如上面已经提到的，在冷却剂输送流参与旋转的实施例中，会有作用在冷却剂上的离心力，这有助于将冷却剂从内向外径向推动。因此，在刮削轮平面上的冷却油的出口处不需要产生油压的特定工具(即，从第一输送路径段)。特别优选实施例中的冷却剂输送布置以这样的方式构造，其使得冷却油沿刮削轮的切削面流到切削刃。
[0016]如果第二输送路径段的至少一部分相对于绕旋转轴线的旋转对称地构造，则是有利的。这确保冷却剂在刮削轮的切削面上的基本均匀分布，以便可以保持可靠的去热效果。在特别优选实施例中，第二输送路径段的至少一部分由布置在刮削轮的切削刃侧上的屏蔽罩界定。该屏障可以例如以罩盖的形式实现，尤其具有旋转对称构型并且优选地具有轻微锥形轮廓。这具有的结果是，沿屏障的内表面流动的冷却剂的流速将具有在旋转轴线的方向上的、即向刮削轮的切削面的矢量分量。
[0017]屏蔽罩可以有利地延伸到刮削轮的齿的区域中。如果齿是分步地磨锐的，则屏蔽罩的外边缘可以坐靠于齿的下边缘。这留下基本三角形的孔，借助于离心加速度穿过该三角形孔的冷却剂沿刮削轮的切削面沿主要径向方向流动并止于切削区域中。因此，冷却剂以瞄准的方式被引导到使用它的位置。
[0018]依赖于设计构型，屏蔽罩的外边界也可以具体地以可调整的量与齿的下边缘间隔开。然而，借助于位于抵靠刮削轮的屏障罩的边界的设计选择，能够通过屏蔽罩的附连产生接触力，由此刮削轮的边缘被轻微压入罩中。这也有助于抵消连接变松的趋向，例如当刀具主轴加速或减速时。
[0019]在直齿刮削轮、S卩非分步地磨锐的刮削轮中，必须找到合适设计方法以创造在第二输送路径段的轴向边界、屏蔽罩与刮削轮本身之间的所需出口孔。例如，屏蔽罩的周缘可以具有与刮削轮的齿相同数量的或等于齿数可被再分的整数的通道孔。同样地，沿周缘的连续间隙可以通过设定屏蔽罩与面对屏蔽罩的刮削轮表面之间适当距离来实现。后一想法可以例如通过适当大小的间隔件、例如套管来实现，在这种情况下，屏蔽罩可以夹紧并定位在套管与用于将屏蔽罩固定在位的螺钉头之间。
[0020]在有利实施例中，屏蔽罩的固定件设计成可调，以允许适应刮削轮的高度变化。刮削轮的高度例如以重新磨锐而变化。调整所具有的目的是，不管刮削轮已经重新磨锐到什么程度，冷却剂到切削面的径向通道的孔的横截面积都没有变化。这可以例如通过屏蔽罩的安置和附连来实现。例如，附连螺钉可以根据刮削轮的当前高度进一步转动。关于如上所述的使用间隔件(套管)的想法，由于重新磨锐，也能够将不同长度的套管用于刮削轮的不同高度。
[0021]在有利实施例中，屏蔽罩的固定工具界定第一输送路径段的至少一部分。因此，固定工具被赋予双重功能。具体地说，其可以构造为其螺纹与刮削轮夹具的内螺纹紧密配合的中空螺栓。冷却剂流入中空螺栓并穿过优选地以等方位角间隔布置的多个径向定向的出口孔而离开。在这种情况下，从主要轴向主流向到主要径向主流向的转变也可以发生在固定工具内。具体地，在内冷却剂管道的偏心布置的情况下，屏蔽罩的固定工具也可以是更简单的构型，例如实心螺栓。
[0022]对于冷却剂输送系统的第一输送路径段与冷却剂储液器或冷却剂回路的连接，优选解决方案是使用选择旋转管道联轴器。旋转管道连接器被本发明领域中经过培训的人员熟悉并且这里将不作进一步描述。这种旋转联接原则上也可以已经在刮削轮刀夹的周缘处实现。然而，为了简单构造起见，如果冷却介质的流路延伸穿过使刮削轮能够旋转(并且优选地与刮削轮一起旋转)的刀具主轴，并且具体地穿过用于固定刮削轮的夹紧装置或穿过承载刮削轮的刮削轮夹具，则是优选的。在这种情况下，旋转管道联轴器也可以相对于夹紧装置布置在刀具主轴的相反端，具体地在中心位置上。然而，也能够设计通过主轴但在夹紧装置外面的冷却介质的流路，例如在偏心布置的管道的情况下。
[0023]如上所述，根据本发明，具有其刮削轮夹具的刮削轮和一体合并的冷却剂输送管道(第一和第二输送路径段)一起形成在刀具更换中可以整体更换的单元。因此，本发明也覆盖用于刮削过程的刀具布置，其包括设计成用来刮削齿状轮廓的刮削轮、承载刮削轮并设计成夹到刮削机的夹紧装置的刮削轮夹具以及根据上述实施例之一的冷却剂输送系统，只要后者(沿冷却剂流路的相反方向看)远达刮削轮夹具。
[0024]这种功能单元可以接着通过密封插入连接器、例如通过插入主轴中的一个或多个装有密封圈的管道孔的一个或多个连接管而联接到装备有兼容冷却剂管道的刮削机。
[0025]本发明所需求保护的范围还包括刮削机，该刮削机装备有根据上述实施例之一的冷却剂输送系统。
[0026]从方法导向的观点上看，本发明的任务通过用于加工和/或展成齿状轮廓、具体地是工件上的内齿状轮廓的刮削方法来解决，其中，旋转刮削轮将材料以