DE102004018465A1

DE102004018465A1 - Hydrodynamische Führungsbuchse

Info

Publication number: DE102004018465A1
Application number: DE200410018465
Authority: DE
Inventors: Martin Walch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2006-05-24

Abstract

Problem: DOLLAR A Beim Herstellen von Drehteilen auf Langdrehmaschinen wird das Stangenmaterial für die Drehbearbeitung in einer Führungsbuchse beim Zerspanen geführt. DOLLAR A Die Aufgabe der Führungsbuchse ist es, das Material direkt am Bearbeitungswerkzeug zu halten, damit es beim Zerspanen nicht ausweichen kann. DOLLAR A Zwischen Material und Führungsbuchse muß ein kleiner Spalt sein, damit sich das Material axial bewegen kann, aber nicht zu lose geführt ist. DOLLAR A Ist nun das Stangenmaterial unrund oder ungleichmäßig dick im Durchmesser, kann das Material entweder klemmen oder zu lose geführt sein. Beides macht dann ein Bearbeiten unmöglich. DOLLAR A Soll nun auch unrundes oder ungleichmäßiges Material verarbeitet werden, ist es entweder auf einem Langdreher nicht möglich oder das Material muß vorher geschliffen oder geschält werden. Beides sind zusätzliche Kosten. DOLLAR A Lösung: DOLLAR A Mit der hydrostatischen Führungsbuchse ist es nun möglich, auch Material zu verwenden, das unrund ist oder ungleichmäßig dick. DOLLAR A Dadurch, daß sich die Führungsbacken dem Material immer dynamisch anlegen, ist immer eine gute Führung gewährleistet. DOLLAR A Es kann somit auch unrundes und ungleichmäßig dickes Material verwendet werden oder auch Material, welches bisher nicht verarbeitet werden konnte. DOLLAR A Vorteil: DOLLAR A - Kosteneinsparung, da kein teueres Rohmaterial verwendet werden muß, DOLLAR A - Toleranzschwankungen des Stangenmaterials ...

Description

Arbeitsweise:
Über den Zulauf wird in den äußeren Ringhohlraum Öl oder anderer, in der Maschine verwendeter Kühlschmierstoff mit hohem Druck eingepresst.
Über die Bohrungen am Führungsring gelangt die Flüssigkeit in die obere Kammer zwischen Führungsring und Führungsbacken. Dort baut sich ein Druck auf der die Führungsbacken auf das zu führende Stangenmaterial drückt.
Durch den schrägen Spalt zwischen Führungsring und Führungsbacken fliest nun die Flüssigkeit ab, und gelangt über inneren Ringhohlraum drucklos aus dem System.
D.h. die Führungsbacken werden aufgrund des Flüssigkeitsdrucks in der oberen Kammer über den Führungsbacken auf das Stangenmaterial gedrückt. Sie können sich den Materialschwankungen anpassen, da sie in radialer Richtung beweglich sind.
Die Höhe des Drucks ist entscheidend für den Anpressdruck der Führungsbacken. Die Spaltgröße hat Einfluss auf den Druckabfall und somit auch auf die Durchflussmenge.
Wird das Material nun dünner oder dicker oder ist unrund, können die Führungsbacken ausweichen.
Wird nun ein Führungsbacken vom Stangenmaterial nach hinten gedrückt, wird der Spalt kleiner, und somit erhöht sich der Druck in der oberen Kammer zwischen Führungsring und Führungsbacken.
Dies hat zur Folge, dass der Führungsbacken wieder stärker als die anderen Backen nach innen gedrückt wird, und somit wird das Material immer optimal und bestmöglich zentrisch geführt. Dadurch werden Toleranzschwankungen des Materials ausgeglichen.
Bei Betrieb stellt sich ein Gleichgewicht der Führungsbacken mit Druck auf die Materialstange ein, da die Flüssigkeit die Führungsbacken so lange in Richtung Zentrum drückt, bis alle Führungsbacken am Material anliegen.
Somit ergibt sich, dass das Material (bei runden Stangen zentrisch) fest geführt wird.
Ändert sich der Materialdurchmesser, passen sich die Führungsbacken dem Material an, da sich aufgrund der Konstruktion ein neues Systemgleichgewicht aller Backen zueinander einstellt. Was sich dabei ändern kann ist die Durchflussmenge oder der Druck in der oberen Kammer.
Wird der Druck konstant gehalten, bleibt auch die Spannkraft konstant, abgesehen von viskose statisch- dynamischen Einflüssen. Lediglich der Volumenstrom wird größer oder kleiner, ja nachdem ob das Material dünner oder dicker wird.
Wird das zu führende Material wird der Spalt/Durchfluß größer. Bei gleichem Druck bleibt der Anlagedruck der Backen auch gleich.
Der Volumenstrom wird größer.
Wird das Material dicker, wird der Spalt/Durchfluss geringer. Bei gleichem Druck bleibt auch der Anlagedruck der Backen gleich.
Der Volumenstrom wird kleiner.
Ist eine Stange unrund, kann sich jeder Führungsbacken in der für das System besten Position einstellen. Dies aufgrund der Tatsache, daß das System, hier die Flüssigkeit, immer den maximalen Durchfluss anstrebt.
Dreht sich die unrunde Stange geht bei jeder Umdrehung jeder einzelne Führungsbacken einen bestimmten Weg in radialer Richtung vor und zurück.
Bei genau einer Umdrehung sind dann alle Führungsbacken wieder in ihrer Ausgangsposition.
Variante:
Durch Bohrungen durch die Führungsbacken gelangt ein Teil der Schmierflüssigkeit direkt auf die Materialstange, und bildet dort zum einen eine Gleitschicht, und gleichzeitig einen leichten Gegendruck, was einer hydrodynamischen Lagerung gleich kommt.
Diese Führungsbuchse kann entweder als fest stehende oder mitlaufende Variante ausgeführt werden.
Parameter die beeinflussen:
Die Führungs- und oder Spanneigenschaften hängen von Parametern wie Viskosität, Bohrungsgrößen, Spaltgröße, Spaltwinkel und Bauhöhe ab.
Bei entsprechender Variation kann hier eine optimale selbsttätig verstellbare Führungsbuchse konstruiert werden.
Je nach Druck wird das Material unterschiedlich stark gehalten.
Ja nach Winkel und Größe der Spalte ergeben sich andere Reaktionsparameter der Führungsbacken.
Zeichnungen:
1 Zeigt die gesamte Führungsbuchse zusammen gebaut. Die Stange die geführt werden soll ist ebenfalls angedeutet.
2 Ist die Explosionszeichnung der Führungsbuchse. Hier kann man gut die Einstiche in dem Deckel sehen, wo in die äußere Nut die Flüssigkeit hineingepumpt wird und in der inneren Nut wieder abfließen kann, nachdem sie durch den Führungsring, und an den Backen vorbei geflossen ist.
3 Zeigt die Draufsicht ohne den oberen Deckel. Hier ist gut die Lage der Führungsbacken zu sehen und deren Bewegungsrichtung. Der Spalt zwischen Führungsbacken und Führungsring ist sehr klein und deshalb kaum zu erkennen.
4 Zeigt einen Schnitt von dem Führungsring, ohne die anderen Bauteile.
Hier sind gut die Bohrungen zu sehen durch die die Flüssigkeit von dem äußeren Hohlraum durch den Führungsring in die obere Kammer gelangt.

Claims

Führungsbuchsen dienen zum Führen von Material bei der Bearbeitung auf Langdrehmaschinen.
Derzeitiger Stand der Technik sind Führungsbuchsen: 1 Feststehende Führungsbuchsen sind Hülsen, oft aus Hartmetall. Zum Führen des Stangenmaterials ist ein Spiel, kleiner Spalt, und Schmierung nötig, damit das Stangenmaterial sich nicht festsetzt. Dieses Spiel ist jedoch unerwünscht, da es Ungenauigkeiten bei der Fertigung verursacht. 2 Rollenbüchsen: Sind vergleichbar mit Rollenlager Konzept. Das Material wird geführt vergleichbar mit einer gelagerten Welle. 3 Mitlaufende Führungsbuchsen. Sind aufgebaut wie „Spanzangen" und laufen synchron mit der Hauptspindel. Allen Führungsbüchsenausführungen gemeinsam ist, dass sie auf unterschiedliche oder schwankende Materialdurchmesser nicht ragieren können. Sie können, wenn das Material dünner wird sich nicht anpassen, und wenn es dicker wird sich nicht weiten. Dann entsteht Spiel, oder es klemmt, zwischen Stangenmaterial und Führungsbuchse, was sich auf die Drehqualität und Fertigungstoleranz auswirkt. Es gibt zwar verstellbare Führungsbuchsen, die auf schwankende Materialdurchmesser reagieren können, die jedoch in Aufbau und Steuerung sehr aufwendig sind, und nur bedingt die Toleranzschwankungen des Stangenmaterials kompensieren. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Stangenmaterial mit schwankendem Durchmesser zu verwendet werden kann, und dennoch immer die optimale Führung des Stangenmaterials zu gewährleistet ist. Des weiteren ist der Anspruch darin begründet, dass es mit dieser Führungsbüchse möglich ist unrunde, nicht blanke, in Durchmesser schwankende Materialien etc. fest zu führen. Des Weiteren ist die Erfindung dann begründet, dass der Spann- bzw Anlegedruck der Führungsbacken beliebig geändert werden kann. Dies ist hier über die Druckänderung möglich. Der Patentanspruch ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Führungsbacken einzeln und unabhängig in radialer Richtung beweglich ist. Somit kann sich jeder einzelne Backen individuell an der Materialstange anlegen. Die radiale Kraft wird bestimmt durch den Druck in der oberen Kammer. Da die oberen Kammern miteinander verbunden sind stellt sich immer ein Systemgleichgewicht ein, auch wenn die Führungsbacken unterschiedlich weit vom Zentrum entfernt sind.