[发明专利]机械加工工件的工具转轴及机械加工工具、装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于工件的机械加工的工具转轴，并涉及一种用于此类工具转轴的机械加工工具。本发明进一步涉及一种包括此类工具转轴的机械加工装置，以及用于工件的机械加工的相关方法。

背景技术

WO 2010/124 045 A1公开了一种工具转轴，其具有用于将低温冷却流体供应至机械加工工具的轴向供应通道。该供应通道由固定且与工具转轴的旋转轴线同心布置的真空隔热管道形成。经由该管道供应的低温冷却流体在到达工具切割边缘之前，经过轴向地形成于刀架和工具中的供应通道。由于在工件的机械加工过程中供应低温冷却流体的事实，所以对于难以机械加工的材料，达到比较高的机械加工速度。此结构的缺点是，在工件的机械加工过程中供应低温冷却流体并不是对于所有材料来说都是有利的；存在一些这样的材料，其中，所实现的优点是那么微不足道，以至于并不能证明额外的费用是合理的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种工具转轴，其可对大多数的各种切割工艺和/或材料提供一种简单且灵活的机械加工工件的方式。

该目的通过一种用于机械加工工件的工具转轴来实现，该工具转轴包括：壳体；允许驱动机械加工工具以使其旋转的驱动单元；以及用于夹紧和释放机械加工工具的夹紧单元，该夹紧单元布置在壳体中，以便可围绕旋转轴线旋转，并可通过驱动单元驱动，以相对于壳体围绕旋转轴线旋转；用于将冷却流体供应至机械加工工具的第一供应通道；以及用于将流体(特别是润滑剂-流体混和物)供应至机械加工工具的第二供应通道。根据本发明，工具转轴具有：用于供应冷却流体的第一供应通道，以及用于将流体(特别是润滑剂-流体混和物)供应至被夹紧的机械加工工具的第二供应通道。所述供应通道被构造为，在工具转轴中至少部分地彼此分离。优选地，所述供应通道被构造为，在工具转轴中完全彼此分离。所述供应通道提供一种简单且灵活的将冷却流体和/或流体和/或润滑剂-流体混和物供应至机械加工工具的方式，这取决于待加工的材料。换句话说，工具转轴提供不同的操作模式。该流体特别是气体，从而供应润滑剂-气体混和物。

在第一操作模式中，将冷却流体(特别是低温冷却流体)经由第一供应通道供应至机械加工工具，其中，同时并不供应流体，特别是不供应润滑剂-流体混和物。因此，工具转轴可通过低温冷却来操作。

然而，在第二操作模式中，将润滑剂-流体混和物经由第二供应通道供应至机械加工工具，其中，同时并不供应冷却流体。因此，工具转轴可通过传统的最小量润滑(MQL)来操作。特别地，可以将润滑剂的量减小至零，使得经由第二供应通道仅供应流体，特别是气体，例如空气。

在第三操作模式中，将冷却流体经由第一供应通道供应至机械加工工具，同时，将流体(特别是润滑剂-流体混和物)经由第二供应通道供应至机械加工工具。这允许实现高效冷却和/或润滑，其中，工件机械加工过程中的冷却和/或润滑特性可根据冷却流体的温度和/或冷却流体的流速而灵活地适应。将冷却流体与流体(特别是润滑剂-流体混和物)混和，或者在工具转轴中混和或者在夹紧于工具转轴中的机械加工工具中混和。优选地，可将润滑剂的量减小至零，从而允许供应润滑剂-流体混和物，或仅供应流体(例如空气)。将冷却流体(例如氮气)与流体(例如空气)混和，可允许借助于冷流体(特别是冷空气)而产生限定冷却工艺。如果在工件的机械加工过程中不允许使用润滑剂，例如，当为航空、电力行业或医疗技术机械加工工件时，或者，如果润滑剂与切割边缘或切割物质发生反应，例如，立方氮化硼(CBN)，则使用冷流体或冷空气的限定冷却工艺允许大幅改进工件机械加工工艺。

如果混和发生在工具转轴中，那么供应通道或者合并到彼此中，或者通向工具转轴中的混和室。在此情况中，机械加工工具仅需要一个工具供应通道，其中，将冷却流体和流体(特别是润滑剂-流体混和物)的混和物供应至机械加工工具中的分布通道。

如果冷却流体与流体(特别是润滑剂-流体混和物)在机械加工工具中混和，那么所述供应通道彼此单独地被构造为到达被夹紧的机械加工工具，以防止冷却流体与润滑剂-流体混和物在工具转轴中混和。如果混和发生在工具转轴正后方的机械加工工具中，那么所述供应通道直接通向机械加工工具的混和室，所述混和室形成通向分布通道的工具供应通道。如果混和不发生在工具转轴的正后方，而是例如发生在机械加工工具的中心或端部，那么机械加工工具具有用于冷却流体的第一工具供应通道和用于流体(特别是润滑剂-流体混和物)的第二工具供应通道，它们通向将混和物引导至分布通道的混和室。