DE2630740A1

DE2630740A1 - Spindeleinheit fuer werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2630740A1
Application number: DE19762630740
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Ing Korrenn; Horst Dipl Ing Voll
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1976-04-08
Publication date: 1977-10-20
Also published as: DE2630740B2

Description

Spindeleinneit für Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft eine Spindeleinheit für Werkzeugmaschinen, vorzugsweise Schleifmaschinen, mit sehr hohen Drelen, bei der axial spielfrei angestelle Wälzlager, insbesondere Schraglager, an den Wellenenden angeordnet sind.
Derartige Spindeleinheiten für Schleifmaschinen sind z.B. aus der DT-PS 929 698 und der DT-PS 672 359 bekannt. Nachteilig an solchen Einheiten ist es jedoch, daß mit den Wülzlagern nur bestimmte Grenzdrehzahlen erreicht werden kennen. Da bei Werkzeugmaschinen eine hohe Steifigkeit der Spindeleinheiten gefordert wird, werden die Wälzlager teilweise unter Vorspannung eingebaut. Infolge fehlender Einstellmöglichkeit entstehen im Wälzlager Zwangskräfte, die das Lager stark erwärmen und seine höchste Drehzahl begrenzen, da Fluchtungsungensuigkeiten und elastische Deformationen, die bei der 3earbeitung eines Workstücks auftreten, nicht ausgeglichen erden, Von weiterem Nachteil ist die Schwingungsempfindlichkeit der Spindeleinheit.
Schließlich ist es sehr schwer, bei Schleifmaschinen die erforderlichen Steifigkeitswerte, das Schwingungsverhalten und die Dämpfungseigeuschaften der Spindeleinheit so aufeinander abzustimmen, daß ein optimales Laufverhalten erzielt wird.
Es sind weiterhin hydrostatische Spindeleinheiten für Schleifmaschinen bekannt geworden (Wälzlagertechnik -Berichte der Firme FAG KUGELEISCHER GEORG SCHAFER & CO. -1970-3, So 69), die einige der vorgenannten Nachteile vermeiden Derartig gelagerte Spindeleinheiten zeichnen sich zwar durch hohe Steifigkeit und gute Dämpfung aus, nachteilig dabei ist abet der bei hohen Drehzahlen auftretende hohe aeibungsverlust der hydrostatischen Lager im Vergleich zu Wälzlagern. Die haydrostatischen lager besitzen nämlich nur bei niedrigen Geschwindigkeiten geringe Reibung. Mit steigender drehzahl steigt die zu überwindende Reibung etwa auadratisch an und erfordert bei Drehzahlen, mit denen Schleifmaschinen betrieben werden, einen sehr hohen Energiebedarf der Antriebsmaschinen und eine aufwendige OlrückLühlungo such müssen umfangreiche Vorrichtungen eingebaut werden, damit bei einem etwaigen Ausfall der Druckillittelpumpen ein Pressen der hochtourigen lager vermieden wird (sO zoBo DT-Gm 73 04 945)0 Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Spindeleinheit für iZerkzeuÕmaschinen, vorzugsweise Schleifmaschinen, aufzuzeigen, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweist, also insbesondere eine wesentlich höhere Grenzdrehzahl erlaubt, mit niedrigem Energiebedarf der Antriebsmaschinen auskommt, keine aufwendige Ölrücidcühlung erfordert, betriebssicher ist und auch-bei unterschiedlichen Maschinentypen ein optimales laufveftalten zeigt, Die Lösung dieser Aufgabe ist aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 zu ersehen. Durch die Erfindung wird ein Bedürfnis befriedigt, das schon längere Zeit bestand, aber trotz der bekannten Mängel nicht behoben wurde, Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den nachfolgenden Ansprüchen 2 bis 6 zu entnehmen.
Die allseitig schwimmende Abstützung der Wälzlager ermöglicht eine wesentlich höhere Grenzzahl0 Dabei wird sehr viel Antriebsenergie eingespart, da Wälzlager bei den hohen Drehzahlen eine wesentlich niedrigere Reibung haben, als schnelldrehende Gleit lager, Aber auch bei plötzlichem Ausfall der Druckölversorgung würden die lager nicht festfressen, sondern könnten, wenn auch nicht mehr unter optimalen ]3edingungen' weiterlaufen0 Über die Drosseln können die die wälzlager umschließenden hydrostatischen lager mit variablem Druck beaufschlagt werden. Auf diese Weise läßt sich auch die radiale und axiale Vorspannung der Wälzlager steuern, wodurch es möglich ist, das Laufverhalten der Spindeleinheit unterschiedlichen Schnittbedingungen und Drehzahlen optimal anzupassen. Die Spindeleinheit kann. nun auch in unterschiedliche Masch-inentypen eingebaut werden, da sie nicht mehr auf das spezielle Schwingungsverhalten einer Maschinentype abgestimmt sein muß0 Dieser Vorteil reduziert die Typenvielfalt und erleichtert die -LagerhaltungO Ein Ringkolbenraum ermöglicht die Aufrecht erhaltung gleicher Vorspannung trotz unterschiedlicher Wärme ausdehnung. Durch Verändern der Zähigkeit läßt sich die Dämpfung-der Spindeleinheit beeinflussen, Über Druck und Menge der in die Wälzlager eingespritzten Schmier- und Kühlmittel wird das laufverhalten der Lagerung weiterhin optimiert, Indem die hydrostatischen Radiallager sich in einer Ebene mit den Schnittpunkten der Druckwinkellinie der Schräglager auf der lagerachse befinden, werden in diese keine zusatzlichen Momente eingeleitet, Die Erfindung soll an nachfolgender Figur näher erläutert werden, in der eine erfindungsgemäße Schleifspindeleinheit im Schnitt dargestellt ist0 Die Welle 1 ist in zwei Schrägkugellagern 2 und 3 üer je eine Zwischenbüchse 4 bzw. 5 im Gehäuse 6 gelagert. Im Gehäuse 6 sind Druckräume vorgesehen, die zusammen mit den Zwischenbüchsen 4 und 5 hydrostatische lager 7, 9, 10 und 12, den Ringkolbenraum 10 und Schmiermittelzufuhrkanäle 8 und 11 bilden0 Die Druckmittelzufuhr erfolgt über Drosseln 7', 8', 9', 10', 11' und 12', die von außen und voneinander unabhängig einstellbar sind, Je nach llöhe des eingestellten Taschendrucks und der Viskosität des Drucköls ergibt sich eine ganz bestimmte Steifigkeit und Dämpfung der Lagerung, Die axiale Vorspannkraft, die von dem Druck in dem Ringkolbenraum 10 bzwo in dem hydrostatischen Axiallager 9 ausgeübt wird und die die Steifigkeit der Äiälzlager bestimmt, kann über die Drosseln 9' und 10' ebenfalls reguliert und den entsprechenden Verhältnissen angepaßt erden,

Claims

Js sprüche 1.
Spindeleinheit für Werkzeugmeschinen, vorzugsweise Schleifmaschinen, mit sehr hohen Drchzablen, bei der axial spielfrei angestellte Wälzlager, insbesondere Schräglager, an den 'iellenenden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet. daß die Wälzlager (2 und 3) radial je von mindestens drei am Umfang verteilten hydrostatischen Lagertaschen (7 bzw, 12) und axial von je mindestens einem hydrostatischen Lager (9 bzw0 10) abgestützt sind.
20 Spindeleinheit nach Anspruch 1, dadurch ekennzeichnet. daß die Wälzlsgeraußenringe von je einer Zwischenbüchse (4 bzw, 5) umgeben sind, auf die die hydrostatischen lager (7, 9, 10 und 12) wirken, 30 Spindeleinheit nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -zelchnet, daß ein hydrostatisches Axiallager (10) als Hydraulikkolben ausgebildet ist.
40 Spindeleinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die i)ruckmittelzufuhr der hydrostatischen lager (7, 9, 10 und 12) von außen und voneinander unabhängig erfolgt und z.B. über Drosseln (7', 9', 10' und 12') steuerbar ist.
5. Spindeleinheit nach Anspruch 4, dadurch ekennzeichnet, daß die Wälzlager (2 und 3) über Druck räume (8 und 11) durch Einspritzen von Schmiermittel zusätzlich gekühlt werden, wobei der Druck über Drosseln (8' und 11') regelbar ist,
6. Spindeleinheit nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß sich die Lagermitte der hydrostatischon Lager (7 und 12) in einer Radialebene mit den Schnittpunkten der Druckwinkellinle der Schraglager (2 und 3) auf der Lagerachse befinden,