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DE1255449B - Vorrichtung zur Lagerung und Klemmung der Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen, insbesondere Bohr- und Fraeswerken - Google Patents

Vorrichtung zur Lagerung und Klemmung der Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen, insbesondere Bohr- und Fraeswerken

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DE1255449B
DE1255449B DEV19349A DEV0019349A DE1255449B DE 1255449 B DE1255449 B DE 1255449B DE V19349 A DEV19349 A DE V19349A DE V0019349 A DEV0019349 A DE V0019349A DE 1255449 B DE1255449 B DE 1255449B
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DE
Germany
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spindle
oil
pressure
work
work spindle
Prior art date
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DEV19349A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Robert Ohrnberger
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ROBERT OHRNBERGER DIPL ING
Original Assignee
ROBERT OHRNBERGER DIPL ING
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Publication date
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Description

DEUTSCHES WTTWWl· PATENTAMT AUSLEGESCHRIFT
Deutsche Kl.: 49 a - 39/02
Nummer: 1 255 449
Aktenzeichen: V193491 b/49 a
1255449 Anmeldetag: 26.Julil958
Auslegetag: 30. November 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lagerung und Klemmung der Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen.
Bei der Lagerung von Arbeitsspindeln an Werkzeugmaschinen treten in diesen Spindeln während des Bearbeitungsvorganges der Werkstücke sowohl durch die an den Spindeln befestigten Werkzeuge als auch durch die in der Maschine sich bewegenden Bauteile, wie Motoren und Zahnräder, schwingungserregende Kräfte auf, die in den Spindeln Schwingungen anregen. Diese Schwingungen treten im wesentlichen als Querschwingungen auf, da sie in ihrer Frequnez im Bereich der Biegeschwingungen der Spindeln liegen. Infolge dieser Schwingungen zeigen sich in den Schnittflächen der Werkstücke sogenannte Rattermarken, ferner wird ein starker Werkzeugverschleiß, insbesondere bei Verwendung von Hartmetallwerkzeugen, verursacht. Besonders bemerkbar machen sich diese Mängel dann, wenn z. B. bei Bohr- und Fräswerken die Arbeitsspindeln eine große freie Aus- ao ladung besitzen, da dann relativ geringe Kräfte eine Anregung der Biegeschwingungen bewirken. In diesen Fällen ist ein ruhiger Schnittvorgang nur sehr schwer oder überhaupt nicht mehr zu erzielen.
Weiterhin ist es bei Werkzeugmaschinen und wiederum insbesonder bei Bohr- und Fräswerken erforderlich, daß die Arbeitsspindeln neben der Drehbewegung auch eine axiale Verschiebung ausführen, die beispielsweise eine Vorschubbewegung sein kann. Andererseits ist es auch notwendig, die Arbeitsspindein in bestimmten Stellungen gegen axiale Verschiebungen zu klemmen. Für diese Klemmungen waren bisher komplizierte mechanische Anordnungen erforderlich.
Es ist nun bekannt, bei Arbeitsspindeln auftretende Axialschwingungen durch Drucköl zu dämpfen, das schmalen Hohlräumen zugeführt wird und einen elastischen Druck auf ein Steilkegellager ausübt. Ferner ist es bekannt, beim Tiefbohren von Löchern den Schaft des Bohrwerkzeuges mit Drucköl zu umgeben, das durch eine Öffnung an der Stirnfläche des hohlen Werkzeuges wieder abfließt. Diese Anordnung dient in erster Linie zur Beseitigung von Bohrspänen aus dem Bohrloch. Als Nebenwirkung ergibt sich eine gewisse Dämpfung der im Schaft des Werkzeuges auftretenden Biegeschwingungen.
Weiterhin ist es für die Demontage von Kugellagern bekannt, mittels Drucköl eine Aufweitung der inneren Lagerringe zu erreichen. Durch hydraulische Abziehvorrichtungen wird hierbei Nuten, die sich am Umfang des das Kugellager tragenden Achsenstumpfes befinden, öl mit einem so hohen Druck zugeführt, Vorrichtung zur Lagerung und Klemmung
der Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen,
insbesondere Bohr- und Fräswerken
Anmelder:
Dipl.-Ing. Robert Ohrnberger,
Bad Homburg v. d. Höhe, Am Rabenstein 41
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Robert Ohrnberger,
Bad Homburg v. d. Höhe
daß infolge der Aufweitung das Kugellager leicht abgezogen werden kann.
Auch im Werkzeugmaschinenbau wird wie bekannt, Drucköl zum Lösen, d. h. zum Abheben von Maschinenständern von ihren Gleitbahnen verwendet, um die metallische Berührung zwischen ihren Gleitflächen aufzuheben, die sich als Folge der Klemmung des Maschinenständers mit der Gleitbahn in Ruhestellung ergibt. Durch genügendes Abheben des Ständers kann sich eine ausreichende Schmierfilmdicke bilden, die ein ruckfreies Gleiten des Ständers auf der Gleitbahn gewährleistet.
Die Erfindung verbindet eine Einrichtung zum Klemmen der Arbeitsspindeln gegen axiales Verschieben in einfacher Weise mit einer Anordnung zum Dämpfen der in der Arbeitsspindel auftretenden Schwingungen. Dies geschieht dadurch, daß der Durchmesser des die Arbeitsspindeln umgebenden Lagerteiles in seiner Abmessung so ausgebildet ist, daß im Ruhezustand eine Klemmung der Arbeitsspindel durch das Lagerteil erfolgt, und daß an der Innenfläche des Lagerteils Hohlräume vorgesehen sind, denen Drucköl zugeführt wird, so daß bei genügend hohem Öldruck eine Aufweitung der Lagerteile erfolgt.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt
F i g. 1 das Lagerteil des Spindelsystems eines Bohr- und Fräswerkes,
F i g. 2 einen Schnitt nach Linie A-A der Anordnung nach Fig. 1,
F i g. 3 eine andere Ausführung eines Lagers nach Fig. 1,
709 690/281

Claims (4)

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie B-B der Anordnung nach F i g. 3, F i g. 5 eine dritte Ausführung des Lagers nach F i g. 1 und F i g. 6 einen Schnitt nach Linie C-C der Anordnung nach F i g. 5. Eine Arbeitsspindell ist in einer Hohlspindel2 längsverschiebbar und undrehbar gelagert. Die Hohlspindel 2 ist einerseits über ein Wälzlager 3 in einer Hauptspindel 4 und andererseits über ein Wälzlager 5 in dem nicht dargestellten Spindelkasten eines Bohr- und Fräswerkes drehbar gelagert. Die Übertragung der Drehbewegung von der angetriebenen Hohlspindel 2 auf die Arbeitsspindel 1 erfolgt über Nuten, in denen eine Feder 6 liegt. Die das Wälzlager 3 aufnehmende Hauptspindel 4 ist über Wälzlager Ί, 8 in dem nicht dargestellten Spindelkasten gelagert. Zwischen der Arbeitsspindel 1 und der Hohlspindel 2 liegt ein mit öl gefüllter Ringraum 9 mit geringer Dicke, dem Öl unter Druck durch enge Bohrungen 16 zugeführt wird. Diese engen Bohrungen sind über den gesamten Umfang der Hohlspindel 2 verteilt. Zwischen der Hohlspindel 2 und der Hauptspindel 4 ist ein weiterer RingraumlO geringer Dicke vorgesehen, der sich an einer Stelle zu einer Längsnut 11 erweitert, durch die das Drucköl über die gesamte Länge des Ringraumes verteilt wird. Beide Ringräume 10, 11 liegen zwischen den durch die Wälzlager?, 8 gebildeten Lagerstellen für die Hauptspindel 4. Das Öl wird über eine Leitung 12, ein Verbindungsstück 13 und eine Bohrung 14 der Längsnut 11 zugeführt. Durch einen Druckregler 15 ist der Druck des den Ringräumen 10, 11 zugeführten Öls regelbar. Dichtungen 18, 19 zwischen der Arbeitsspindel 1 und der Hohlspindel 2 verhindern den Austritt des Öles aus dem Ringraum 9. Diese Vorrichtung wirkt in der Weise, daß beim Auftreten von Querschwingungen der Arbeitsspindel 1 eine Dämpfung der Schwingungen sowohl durch die innere Reibung des Öls als auch durch den Widerstand beim zwangläufigen Durchtritt des Öls durch die öffnungen 16 eintritt. Dadurch, daß das Öl unter Druck steht, z. B. unter einem Druck von 4 atü, wird erreicht, daß die Ringräume ständig mit öl gefüllt sind, selbst wenn durch den Schwingungsvorgang und durch Leckverluste aus dem inneren Ringraum Öl ausgetreten ist. Durch Änderung des Öldruckes läßt sich eine Änderung des Bereiches der Schwingungen erreichen, in dem eine Dämpfungswirkung eintritt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 wird das Drucköl durch eine Bohrung 25 in einer Hohlspindel 29, die der Hohlspindel 2 in F i g. 1 entspricht, dem die Arbeitsspindel umgebenden Ringraum direkt zugeführt. Der Ringraum ist dabei in der Größenordnung des üblichen Lagerspiels ausgeführt und ist deshalb in F i g. 3 nicht sichtbar gemacht. Das Öl gelangt durch Längsnuten 26 zu Ringnuten 27, von wo es dem die Arbeitsspindell umgebenden Ringraum zugeführt wird. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die gleiche, wie sie bereits in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben wurde. Auch hier verhindert das mit hohem Druck auf die Arbeitsspindel 1 wirkende öl schnelle Lageveränderungen der Arbeitsspindel 1, wodurch eine Dämpfung der auftretenden Schwingungen erreicht wird. Gemäß der Erfindung läßt sich durch eine geeignete Passung zwischen Arbeitsspindel und Hohl- spindel erreichen, daß die längsverschiebbare Arbeitsspindel bei niedrigem Öldruck fest mit der Hohlspindel verklemmt ist und durch äußere Kräfte keine Längsverschiebung eintreten kann. Soll eine Längsverschiebung vorgenommen werden, so wird der Druck des Öls erhöht, wodurch eine Aufweitung der Hohlspindel und damit eine Lösung der Arbeitsspindel erfolgt. Zwischen der Arbeitsspindel 1 (Fig. 5) und einer ίο Hohlspindel 20, die der Hohlspindel 2 in F i g. 1 entspricht, ist ein negatives Spiel vorhanden, d. h., der Innendurchmesser 22 der Hohlspindel 20 ist um ein geringes Maß kleiner als der Außendurchmesser 24 der Arbeitsspindel 1. Die Hohlspindel 20 umschließtsomit im Ruhezustand bei niedrigem Öldruck die Arbeitsspindel 1 derart fest, daß eine Klemmung der Arbeitsspindel 1 erfolgt und eine axiale Verschiebung nicht möglich ist. Durch Bohrungen 23 und Längsnuten 21 gelangt das Drucköl zu Ringnuten 28, die ao auch zu einer einzigen ringförmigen Ausdrehung zusammengefaßt sein können, die sich über einen Teil der die Arbeitsspindel 1 tragenden Länge der Hohlspindel 20 erstreckt. Wird der Öldruck erhöht, so weitet sich die Hohlspindel 20 unter der Wirkung der as vom Drucköl ausgeübten Kräfte so weit aus, daß die Arbeitsspindel 1 in ihrer Achsrichtung verschoben werden kann. Zur Herstellung einer festen Verbindung wird der Öldruck wieder herabgesetzt, wodurch sich die Hohlspindel 20 wieder zusammenzieht undeine erneute Klemmung der Arbeitsspindel 1 bewirkt. Zur Veränderung des Öldruckes dient auch hier ein Druckregler 15 (F i g. 1). Der Öldruck kann durch diesen Druckregler so weit erhöht werden, daß eineAufweitung der Hohlspindel 20 erfolgt, bis das höchstzulässige Arbeitsspiel zwischen Hohlspindel 20 und Arbeitsspindel 1 erreicht ist. Auf diese Weise läßt sich auch das kleinstmögliche Lagerspiel für einen Arbeitsvorgang einstellen. Eine genaue zenirische Lagerung der Arbeitsspindell ist damit gegeben. Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Lagern und Klemmen der Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen, insbesondere Bohr- und Fräswerken, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des die Arbeitsspindel (1) umgebenden Lagerteiles (20) in seiner Abmessung so ausgebildet ist, daß im Ruhezustand eine Klemmung der Arbeitsspindel (1) durch das Lagerteil (20) erfolgt, und daß an der Innenfläche des Lagerteiles (20) Hohlräume (28, 21) vorgesehen sind, denen Drucköl zugeführt wird, so daß bei genügend hohem Öl-SS druck eine Aufweitung des Lagerteiles (20) erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des den Hohlräumen (21, 28) zugeführten Öles vom Zustande der Klemmung bis zum höchstzulässigen Lagerspiel zwischen dem Lagerteil (20) und der Arbeitsspindel (1) durch einen Druckregler einstellbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (21, 28) im Lagerteil (20) als Längs- und Ringnuten ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
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