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Spindellagerung für Einstechschleifmaschinen mit senkrecht stehender
Schleifscheiben- und Werkstückspindel Es ist das Ziel der Erfindung, eine besonders
für die Wälzlagerfertigung bestimmte Einstechschleifmaschine zu schaffen, die hohe
Anforderungen an Oberflächengüte und Genauigkeit erfüllt und vor allem hinsichtlich
der Spindellager eine lange Lebensdauer hat. Eine derartige Maschine benötigt mit
geringster Lagerluft eingepaßte Spindellager, die lange Zeit hindurch spielfrei
bleiben. Sie muß ferner sehr gut ausgewuchtet sein. Ferner dürfen die durch die
unvermeidbaren Unwuchten der Schleifscheiben in die Maschine gelangenden Unwuchten
nur zu einer möglichst geringen Gesamtunwucht der Spindeln führen.
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Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch eine Kombination von drei
- einzeln, insbesondere auch hinsichtlich ihrer Wirkung im Schleifmaschinenbau bekannten-Merkmalen,
indem sie vorschlägt, bei einer Einstechschleifmaschine mit vertikaler Spindelanordnung
a) die Werkstück- und Scheibenspindel unmittelbar am Flansch in Kegellagern aufzunehmen,
b) ferner die Flansche der Werkstück- und Werkzeugspindel als besonders schwere
sowie sorgfältig ausgewuchtete Schwungmassen auszubilden und c) die Kegellager der
beiden Spindeln von dem auf ihnen lastenden Gewicht bis auf den zur sicheren Radialführung
der Spindeln notwendigen Gewichtsanteil zu entlasten.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung, die einen Längsschnitt durch eine
Einstechschleifmaschine zeigt, beispielsweise und schematisch dargestellt.
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In der Abbildung ist 1 das aus einem offenen Kasten bestehende Maschinengestell.
Auf seinen Längsseiten bzw. Führungen 2 oben gleitet der Schleifscheibenspindelkasten
3, und an seiner Stirnseite ist in den Führungsleisten 4 mittels der Schraubenspindel
22 senkrecht verschiebbar der Werkstückspindelkasten 5 befestigt. In dem Schleifscheibenspindelkasten
3 ist die Schleifscheibenspindel 7 senkrecht stehend gelagert. Sie wird oben radial
und axial durch das Kegellager 8 und unten nur radial durch das Lager 9 gehalten.
Das Kegellager 8 ist unten durch die Schleifringdichtung 10 verschlossen, so daß
das durch das Ölrohr 11 zugeführte Schmieröl in dem Kegel nach oben steigen muß.
Der Schleifscheibenflansch 12 zur Befestigung der Schleifscheibe 13 ist als Schwungmasse
ausgebildet und verdeckt gleichzeitig das Kegellager 8 topfförmig, so daß dieses
gegen Schleifstaub usw. gut geschützt ist. Unter einen Absatz der Schleifscheibenspindel
7 greift der auf der Welle 14 gelagerte doppelarmige Hebel 15 mit seiner Gabel
16.
Auf dem anderen Arm des doppelarmigen Hebels 15 sitzt das Gegengewicht
17. Am Boden des Schleifscheibenspindelkastens 3 ist die Riemenscheibe 18, die mit
dem Riemen 19 von dem Motor 20 angetrieben ist, gelagert. Die elastische Kupplung
21 verbindet die Riemenscheibe 18 mit der Schleifscheibenspindel 7.
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In dem Werkstückspindelkasten 5 ist ebenfalls senkrecht stehend die
Werkstückspindel 24 gelagert. Sie ist oben durch das Ringkegelrollenlager 25 und
unten durch das Ringschrägkugellager 26 radial und axial gehalten. Der innere Laufring
des Ringschrägkugellagers 26 liegt unter einem Absatz der Werkstückspindel24. Der
äußere Laufring ist in dem Werkstückspindelkasten 5 mit Schiebesitz geführt und
steht unter dem Druck der Schraubenfeder 27. Die Werkstücks pindel 24 hat oben den
als Schwungmasse ausgebildeten Werkstückflansch 28. Dieser verdeckt das Ringkegelrollenlager
25 topfförmig und schützt .dieses so gegen Verschmutzen. Auf dem Werkstückflansch
28 ist das Werkstück 30 festgespannt. Unten im Werkstückspindelkasten 5 befindet
sich die mit dem Riemen 31 von einem (nicht dargestellten) Motor angetriebene Riemenscheibe
32. Die elastische Kupplung 33 verbindet die Riemenscheibe 32 mit der Werkstückspindel
24.
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Beim Laufen möchten die Schleifscheibenspindel 7 und die Werkstückspindel
24 wie ein Kreisel um ihre Schwerachserotieren. Sie sind deshalb genau dynamisch
auszuwuchten, damit die Schwerachse mit der geometrischen Drehachse übereinstimmt
und ein ruhiger Lauf erreicht wird. Geringe Unbalancen der Schleifscheibe 13 bzw.
des Werkstücks 30 lassen sich jedoch nicht vermeiden. Durch die Ausbildung des Schleifscheibenflansches
12 bzw. des Werkstückflansches 28 als Schwungmasse sind diese Unbalancen jedoch
im Verhältnis zur Gesamtmasse der rotierenden Teile gering.
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Die Verlagerung der Schwerachse aus der Drehachse heraus bleibt also
sehr klein und hat deshalb
wenig Einfluß auf den Lauf der Schleifscheibenspindel
7 bzw. der Werkstückspindel 24. Durch die Schwungmasse erhält man gleichzeitig eine
sehr gleichförmige Drehbewegung.
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Durch die elastischen Kupplungen 21 und 23 sind die Schleifscheibenspindel
7 und die Werkstückspindel 23 in bekannter Weise von jedem Riemenzug entlastet.
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Die Beanspruchung der Kegellager 8 und 25 setzt sich zusammen aus
der radialen, in ihrer Richtung festliegenden Vorschubkraft, ferner - wenn die Schleifscheibe
13 bzw. das Werkstück 30 nicht genau ausgewuchtet sind - aus einer umlaufenden,
radial wirkenden Zentrifugalkraft und schließlich der sich aus dem Gewicht der Schleifscheibenspindel
7 einschließlich des Flansches 12 und Schleifscheibe 13 bzw. der Spindel 24 einschließlich
Flansch 28 und Werkstück 30 ergebenden Axialkraft, die die Kegellager 8 bzw. 25
gleichmäßig auf dem gesamten Umfang belasten und sich in eine radiale und axiale
Komponente aufteilen lassen. Kegelwinkel und Axialkraft sind nun so aufeinander
abzustimmen, daß das Kegellager immer unter einer radialen Vorspannung steht, um
den Einfluß der Vorschubkraft und der Unwucht in bezug auf die radiale Gesamtbelastung
möglichst klein zu halten und damit zu einem genauen Rundlauf zu gelangen. Der Kegelwinkel
muß jedoch bekanntlich größer als der Reibungswinkel sein, damit sich die Spindeln
7 und 24 nicht festklemmen können. Ein zu schlanker Kegel ergibt außerdem eine zu
große axiale Nachgiebigkeit der Spindeln.
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Der Anteil des Gewichts der Spindeln einschließlich Scheibenflansche,
Schleifscheibe und Werkstück, der nicht zur radialen Führung der Spindeln benötigt
wird, wird erfindungsgemäß aufgehoben, um die Kegellager nicht unnötig stark zu
beanspruchen. Bei der Schleifscheibenspindel 7 erfolgt dies durch den doppelarmigen
Hebel 15 und das Gegengewicht 17. Bei der Werkstückspindel 24 ist eine Schraubendruckfeder
27 vorgesehen. Diese stellt gleichzeitig das Ringschrägkugellager 26 dicht, so daß
die Werkstückspindel 24 in ihrer unteren Lagerstelle ebenfalls vollkommen spielfrei
geführt ist.
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Die Schleifscheibenspindel 7 und die Werkstückspindel 24 hängen in
den Kegellagern 8 und 25 nach oben frei beweglich und sind in den unteren Lagerstellen
9 und 26 nicht axial gehalten. Eine stärkere Erwärmung der Schleifscheibenspindel
7 und der Werkstückspindel 24 gegenüber den im Schleifscheibenspindelkasten 3 und
Werkstückspindelkasten 5 festen Lagerteilen wird deshalb durch ein leichtes Ansteigen
der Schleifscheibenspindel 7 und der Werkstückspinde124 ausgeglichen, so daß immer
das gleiche Lagerspiel erhalten bleibt. Die unteren Lagerstellen sind - besonders,
da der Riemenzug fortfällt - nicht stark belastet und dürften sich deshalb im Betriebe
nur unwesentlich erwärmen, so daß sich hier das Lagerspiel ebenfalls kaum ändert.
Bei dem unter dem Druck der Schraubenfeder 27 stehenden Ringschrägkugellager 26
wird auch eine ungleichmäßige Erwärmung selbsttätig ausgeglichen.
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Die Schleifscheibenspindel 7 und die Werkstückspindel 24 können noch
an weiteren Stellen radial geführt sein, um jede Schwingung zu verhindern.
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Um bei den großen umlaufenden Massen die Auslaufzeit kurz zu halten,
wird man zweckmäßigerweise in an sich bekannter Weise Bremsvorrichtungen vorsehen.