DE1477656A1 - Werkzeugmaschinenspindel - Google Patents
WerkzeugmaschinenspindelInfo
- Publication number
- DE1477656A1 DE1477656A1 DE19631477656 DE1477656A DE1477656A1 DE 1477656 A1 DE1477656 A1 DE 1477656A1 DE 19631477656 DE19631477656 DE 19631477656 DE 1477656 A DE1477656 A DE 1477656A DE 1477656 A1 DE1477656 A1 DE 1477656A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- spindle
- pressure
- housing
- liquid
- pressure pad
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C31/00—Bearings for parts which both rotate and move linearly
- F16C31/02—Sliding-contact bearings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
- B23Q1/38—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members using fluid bearings or fluid cushion supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
- F16C2322/39—General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
- Y10T408/65—Means to drive tool
- Y10T408/675—Means to drive tool including means to move Tool along tool-axis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
- Y10T408/91—Machine frame
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
- Y10T408/94—Tool-support
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T408/00—Cutting by use of rotating axially moving tool
- Y10T408/96—Miscellaneous
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/306664—Milling including means to infeed rotary cutter toward work
- Y10T409/306776—Axially
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turning (AREA)
- Gripping On Spindles (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Werkzeugmaschinenapindeln,
insbesondere auf Werkzeugmasohinenspindeln zum Halten eines Werkzeuges, das für eine Drehbewegung und eine hin- und hergehende
Bewegung vorgesehen ist,
Bei verschiedenen Bearbeitungsvorgängen, z.B. beim Bohrenr
Räumen, Gewindeschneiden und Schleifen und bei Masohinen,
■r "
z.B. Lehrenbohreitfl, Radialbohri|*§, Horizontalbohrmaachinen,
Schleifmaschinen und1 Spezialmasohinen, ist es übliohi eine
sogenannte Hohlwellenspindel zu verwenden. Eine derartige
Hohlwelle weist ein Gehäuse auf, in dem eine röhrenförmige Hohlwelle für eine hin- und hergehende Bewegung gelagert
ist, und zwar mittels Gleitlager oder linearer Wälzlager. Eine Spindel ist ihrerseits in der Hohlwelle mittels Rollenlagern
drehbar, aber gegen eine axiale Verschiebung gesiohert» gelagert. Um nun eine Längsbewegung oder eine hin- und hergehende
Bewegung des an der Spindel befestigten Werkzeuges zu erreichen, wird die Hohlwelle relativ zum Gehäuse bewegt.
Um eine Drehung des Werkzeuges zu erreichen, wird die Spindel relativ zur Hohlwelle und zum Gehäuse gedreht» Das
Hauptproblem bei derartigen Hohlwellenspindeln liegt darin, dai3 die zwischen Hohlwelle und Gehäuse einerseits und
zwischen Spindel und der Hohlwelle andererseits vorgesehenen La,f;er einer Metall- gegen-Iletallreibung unte-rliegen, die
durch geometrische Ungenauigkeiten, mangelnde Stabilität,
Unregelmäßigkeiten im Material, die eine· Reibkorrosion und eine lehlausrichtung bewirken, verstärkt wird. Durch
all-.- diese Erscheinungen wird die Metall- gegen Metall«
rexbung erhöht. Im Ergebnis tritt eine mit der Zeit beachtliche Abnutzung zwischen aufeinander reibenden Teilen
auf, öo daß die Genauigkeit der Spindel völlig verloren geht.
BAD ORIGINAL
909823/0052
Daher ist es bisher üblich gewesen, eine Hohlwellenepindel
ftir die Grobbearbeitung und eine andere Hohlwellenspindel für die lein- oder FertigbearteLtung vorzusehen. Auch sind
Hohlwellenspindeln Schwingungen und Ausbiegungen infolge sich ändernder Belastungen unterworfen. Da beachtliche
Kräfte am Werkzeug angreifen könnenf ist es notwendig, harte
Materialien zu benutzen, die ihrerseits einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen, wodurch ein weiterer Genauigkeitsverlust in Kauf genommen werden muß, wenn die
Hohlwelle oder, die Spindel waaimwird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Werkzeugmaschinen-Hohlwellenspindel
zu schaffen, bei der die Spindeldrehachse gesteuert und bei allen Betriebsgesohwindigkeiten stabil ist,
und zwar mit einer Genauigkeit, die um vieles größer ist, als die der bekannten HohlWellenspindeln«,
Hierbei soll sich die g Genauigkeit sowohl auf die hin« und
hergehende Bewegung als auch auf eine Drehung in beiden Richtungen erstrecken. Ferner soll gemäß der Erfindung eine
Hohlwellenspindel vorgesehen sein, bei der unter Druck stehende Flüssigkeit von einer äußeren Quelle zugeführt wird
undz-als das die Belastung aufnehmende Medium zwischen Spindel
und Ge_Jaäuse dienen, wobei die übliche röhrenförmige Hohlwelle wegfallen kann. Auch soll gemäß der Erfindung
vorgesehen sein, daß die Hohlwellenspindel eine hohe Lastoharakteristik
bei sich ändernder Last aufweist, so daß die Spindel sowohl für Grobbearbeitung als auch fLr Feinoder
Fertigbearbeitung ohne Jenauigkeitsverlust eingesetzt werden kann· Ferner soll ein glatter und schwingungsfreier
Lauf der üohlwellenspindel erreicht werden» Ferner soll vorco
gesehen sein, daß das sich drehende Glied der Hohlwellen- (J3 Bpindel aus einem Material hergestellt ist, das einen nie-
f** drigen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, so daß
ω hierdurch die Genaugiekiit der Spindel noch weiter
<-i-e-ο steiegert werden kann« Schließlich soll die Hohlwellen-Jn
spindel so ausgebildet sein, daß sie mit jeder Umdrehunjs-
*° zahl ohne Geriauigkeitsverlust in beiden Drehrichtingen -betrieben
werden kann und daß Ungenauigkeiten in der Bearbeitung
der Spindelteile völlig kompensiert sind«,
BAD
.Insbesondere soll hierbei vorgesehen sein, daß jede Metallgegen
Metallgleitreibung völlig vermieden wird, so daß geringes re Antriebskräfte für die Spindel notwendig sind.
Im wesentlichen weist die Werkzeugmaschinenspindel gemäß der
Erfindung einen Rotationskörper auf, der als kombiniertes Hohlwellen- und Spindelglied innerhalb eines Gehäuses
ohne die Verwendung einer üblichen röhrenförmigen Hohlwelle
gelagert ist. Das Gehäuse ist mit äner zylindrischen Öffnung versehen und der Rotationskörper weist zylindrische
Gestalt auf und erstreckt sich durnrh die Öffnungc Die zylindrisohe
Öffnung des Gehäuses ist mit in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordneter Gruppen von Taschen oder
Druckkissen auf der inneren Oberfläche versehen) wobei
Jede Druckkissengruppe eine Mehrzahl längs des Umfangs im
Abstand voneinander angeordneter Druckkissen aufweist. Unter Druck stehende Flüssigkeit wird jedem Druckkissen von einer
äußeren Quelle zugeführt, und zwar über eine Zündvorrichtung,
vorzugsweise eine Kapillarrohre, bei einem vorbestimmten Druck«, Die relativen Dimensionen des Rotationskörpers und
des Gehäuses haben eine Größe derart, daß die in den Druckkissen und in der Umgebung derselben befindliche Flüssigkeit
den Rotationskörper tragt«. Jede Kapillarrohre führt ihrem
zugeordneten Druckkissen kontinuierlich unter vorbestimmtem
Druck stehende Flüssigkeit zu. Die Flüssigkeit strömt dabei kontinuierlich und laminar in Form eines dünnen Flüssigkeits- !
filmes niedriger Geschwindigkeit zwischen benachbarten Überflächen des Rotationskörpers und des Gehäuses, und zwar vorzugsweise
auf eine solche '-eise, daß der Druck der Flüssigkeit abfällt, wenn diese die Kanten der oberflächen erreicht hat.
Wenn, die auf das "erkzeug ausgeübte radiale Kraft und damit
auch, die auf den x^otatio skörper ausgeübte Kraft zunimmt,
sucht sich der Rotationskörper ^egen ein oder mehrere Druckkissen
zu bewegen, so daß die von diesen Druckkissen ausgehende Flüssigkeitsströmung eingeschnürt wird« Da andererseits
aber die Flüssigkeit kontinuisrlieh jedem Druckkissen zugeführt
wird, steigt der Druck in diesen Druckkissen an. ZnT
selben Zeit such» sich der rotationskörper von dem oder den
909823/00S2
BAD ORHjINAL
hierzu gegenüberliegenden Druckkissen weg zu bewegen, wodurch
der Ströinungaquerechnitt der dort herrschenden Flüssigkeitsströmung
erweitert und damit deren Druck Terringert wird. Im Ergebnis wird eine Druckdifferenz erzeugt, die
den Rotationskörper in die Ausgangslage zurückzudrängen
sucht* Da hierbei keinerlei direkter Metall- zu Metallköntakt besteht, unterliegen die Teile auch keiner Abnutzung· Die
Anordnung schafft daher nicht nur die Möglichkeit einer genauen Kontrolle der Lage des Rotationskörpers, sondern
zusätzlich hierzu werden Ungenaiigkeiten bei.der Herstellung
der Oberflächen der Spindel und·des Gehäuses ausgeglichen.
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben;
es zeigen»
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hohlwellenwerkzeugmaschinenspindel
gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Endansicht der Anordnung.nach Pig, 1,
Figo 3 einen Teilsohnitt längs der linie 3t*3 der
Fig. 2,
Fig« 4 ein sohematischer Längsschnitt durch d ie Anordnung der Fig· 1, und.
Fig· 5 eine schematische Endansicht der in Fig« 4 dargeetellten Anordnung«
Die in den Fig. 1 und 2 dargestelltes Werkzeugmaschinenhohlwellenspindel
weist eine Basis 10 auf, die einen zylindrischen Körper 11 trägt. Der Körper 11 ist mit einer zylindrischen
Öffnung 12 versehen, in der ein sich hierdurch hindurch erstreckender zylindrischer Rotationskörper oder.
eine Kombination 13 aus Hohlwelle und Spindel in Längsrichtung verschiebbar und in beiden Richtungen drehbar gelagert
ist. Die Oberfläche der zylindrischen Öffnung 12 und die
Oberfläche 14 des Rotationskörper, 13 sind genau bearbeitete
Zylinderflächen. Der Rotationskörper 13 ist auf irgendeine
gut bekannte V/eise angetrieben, z.B. mittels eines Zahnrades 1$, das-auf einem reduzierten Endteil der Spindel mittels
909823/0052
1 · BAD. ORIGINAL
1 · BAD. ORIGINAL
'Nutfederverbindung festgelegt ist und mit einem Antriebsrad
17 kämmt« Der Rotationskörper ist ferner für eine Längsverschiebung vorgesehen, die mittels irgendeines geeigneten
Mechanismus, ζ·Β. einer Rotationskupplung und eines
Ro.tationszylinders bewerkstelligt wird. Am andern Ende ist
die Spindel 13 zur Aufnahme eines Werkzeuges oder einer ähnlichen Vorrichtung in an sich bekannter Weise ausgebildet.
An in Längsrichtung voneinander im Abstand af der zylindrischen Oberfläche 12 angeorAeten Stellen ist eine Mehrzahl
je längs einer Kreislinie im Abstand voneinander angeordneter Taschen oder Druckkissen 21 vorgesehen, wobei jedes
Druckkissen eine Vertiefung in der Oberfläche 12 bildete Unter vorbestimmtem Druck stehende Flüssigkeit wird jedem"
der Druckkissen in einer nachstehend beschriebenen Weise zugeführt« Hierzu kann jede viskose Flüssigkeit, z.B«,
Maschinenöl, verwendet werden und wird mit konstantem Druck jadem Druckkissen von eimr äußeren Druokquelle über Zuflußöffnungen
oder Zumeßeinheiten 22 zugeführtβ Alle Zumeßeinheiten
22 sind ähnlich aufgebaut, so daß der Einfachheit
halber nur eine einzige Zumeßeinheit beschrieben werden soll» Aus der Fig. 3 ist äraichtlich, daß. der Körper 11
eine radiale öffnung 23 aufwei-st, in der die Zumeßeinheit'
untergebracht ist und dieselbe nahezu ausfüllt. Der untere Teil der Öffnung 23 bildet einen Teil des Druckkissens 21.
2 5
aiin O-Ring 24, der in einer Vertiefung des Körpers 11 vorgesehen
ist, dient zur Dichtung -zwischen der Zumeßeinheit 22 und dea Körper 11 ο
Der Körper der Zumeßeinheit 4· 22 weist einen Durchflußkanal
auf, der sich von dem Druckkissen 21 bis zur uberfläche
der Zumeßeinheit hindurch erstreckt. Das Ende des Kanales 26 ist durch einen Stopien 27 dicht verschlossen, wobei
ein OnrRing 28 zwischen Stopfen und dem Körper der Zumeßeinheit vorgesehen ist* In den Grund des Kanales 26 ist
eine Allen-Kopfsehraube 29 eingeschraubt und ein O-Ring 30
zwiscnen dem Kopf der Schraube 29 und dem Körper der Einheit
2? angeordnet. Die Schraube 29 trägt eine Kapillarrohre 31
.■Mir Bildung einer Zumeßöffnung oder einer Drosselstreoke
für die Flüssigkeit, no daß diese ei vorbestimmtem Druck
und Volumen pro Zeiteinheit dem Druckkissen 21 zugeführt
v/ercjen kann. Die Kapillarröhre 31 ist in e^a^r aich^durch
909823/0052
die Schraube 29 hindurch erstreckenden Bohrung mittels
Silberlot an beiden Enden festgelegt. Dem Kanal' 26 wird die Flüssigkeit über einen Einlaß 32 zugeführt*
Die Zumeßeinheit 22 weist ferner einen zweiten Kanal 33/
der sich vom Druckkissen 21 paralel zum Kanal 26 zu einer Anschlußbohrung 24 erstreckt. In diese Anschlußbohrung is't
ein Druckmeßinstrument 35 eingeschraubt, so daß der äem im
Druckkissen 21 herrschende Druck zu jedem Zeitpunkt am Druckmeßgerät 35 abgelesen werden kann. Für jedes der Druckkissen
21 des Körpers 11 ist eine derartige ^umeßeinheit vorgesehen.
Die relativen Dimensionen benachbarter Oberflächen des
Gehäuseteiles 11 und des Rotationskörpers 13 sind so, daß sich eine laminare, kontinuierlich fließende filmförmige
Flüssigkeitsströmung niedriger Geschwindigkeit zwischen den Flächen ausbildet und daß der Druck der Flüssigkeit auf
lull abfällt, wenn diese die Oberflächen verläßt. Anzahl
und Größe der Druckkissen sind so gewählt, daß sid die
auf den Rotationskörper 13 ausgeübte last aufnehmen können.
Sie hängen daher von der Größe der aufzunehmenden lagerkraft ab. Mindestens aber sind drei längs einer Kreislinie am
Umfang verteilte Druckkissen und zwei solcher in axialem Abstand voneinander angeordneter Druckkissengruppen notwendig.
Auch ändern sich die relativen Dimensionen in Abhängigkeit von der GrO-Be der Vorrichtung.
Die relativen Dimensionen sind jedoch so ausgebildet, daß ein dünner Flüssigkeit, sfilm laminar und mit niedriger Geschwindigkeit
zu jedem Zeitpunkt zwischen benachbarten Oberflächen fließt und so.dass vorzugsweise der:gesamte
Druck der Flüssigkeit zu dem Zeitpunkt abgefallen ist, in dem die Flüssigkeit^ vom Druckkissen herkommend ,den Umfang
der in Rede stehenden überflächen verlassen hat«,
Der Zwischenraum zwischen den Oberflächen der Öffnung 12
und der Oberfläche des Rotationskörpers 13 ist kleiner als
90 9 82 3/0052
BAD
-h
0,05 mm (2 χ 10- Zoll), vorzugsweise aber kleiner als
0,025 mm (10 J Zoll). Um aber eine Strömung im Zwischenraum
siohtrzuBtellen, sollte dieeer nioht kleiner als 0,0025 mm
(10 Zoll) sein. Bei größeren Hohlwellenspindeln, bei denen
Beschränkungen in der Herstellung nioht eine derart genaue
Bearb&iung zulassen, sollten zumindest einige Teile des
zwischen der Oberfläche der öffnung 12 und der Oberfläche
des Rotationskörpers 13 liegenden Zwischenraumes eine Größe· von 0,025 mm (4OV3Ö1 Zoll) öder weniger aufweisen. Wenn jedoch
der Rotationskörper mit derselben Rundlauftoleranz hergestellt wird, wie sie bei der Herstellung von rollengelagerten
Präeisionsspindein und linearen Lagerhohlwellen eingehalten
wird, so wurden genaue Ergebnisse erhalten, die die Genauigkeit derartiger Hohlwellenrundspindeln weit übersteigen.
Die Verwendung von Kapillarröhren als Zumeßelement für
die Flüssigkeitsströmung hat sich ausgezeichnet bewährt. Befestigte Zumeßöffnungen, eine andere bewährte Methode,
haben.jedoch verschiedene Probleme,die durch die Verwendung
von Kapillarröhren vermieden werden. Bei eine.r festen Zumeß-Öffnung
besteht während einer langen Betriebszeit die Tendeni einer Abnutzung der schmalen soharfkantigen Zumeßöff·*
nungen, während im Vergleich hierzu die langen Bohrungen einer kapillaren Röhre.'keiner Abnutzung unterliegen. Ferner
kann ein beträchtlich größerer Durohmesser bei einer Kapillar
röhre infolge deren Länge verwendet werden, wodurch die Anforderungen an eine Filterung der Flüssigkeit erheblich
herabgesetzt werden können» Schließlich gleichen Kapillarröhren jede Wirkung infalge einer Viskositätsänderung der
Flüssigkeit aus. In der zur Berechnung der Lagerung verwendeten Formel fällt die Viskosität der Flüssigkeit auf bei«
Aery
den Seiten der Gleichung aus. Dieser Zustand gestattet die Verwendung irgendeiner geeigneten Flüssigkeit ohne Rücksicht
auf ihre Viskosität, da hierdurch die Lagerungseigenschaften nicht geändert werden·
Zur Bildung eines Rückflusses für die Flüssigkeit in J
ein Reservoir 40 der Basis 10 sind Umfangsdiohtungen 4-1 '
und" 42 an den Enden des Körpers 11 vorgesehen und erstrecken
909823/00-82
sich radial einwärts, bis sie den Rotationskörper 13 berühren.
Hierdurch werden ringförmige Samme!kammern 43, 44·
gebildet, durch die die Flüssigkeit strömte Liese Kammern
werden über Abflußwege 45, 46, die in der Basis vorgesehen sind, mit dem Reservoir 40 verbunden« Ein ringförmiger Abflußweg
47 ist im Zentrum der Öffnung 12 durch einen eingeschnittenen Teil der Oberfläche gebildet« Eine Abflußöffnung
48 verbindet die Hut 47 mit dem Reservoir 40. In den Fällen, in denen der Rotationskörper 13 in senkrechter Betriebslage
angeordnet ist, sind die Abflußöffnungen entsprechend angeordnet. Bei der Konstruktion der Werkzeugmaschinenspindel
gemäß der Erfindung werden die Druckkissen relativ zu benachbarten
Oberfläohen so angeordnet, daß die Flüssigkeit, die aus den Druckkissen herausströmt, im wesentlichen den.gleichen
Weg zurücklegen muß, bis sie in ein Sammelgebiet eintritt,
von wo sie dann einer Abflußkammer, die zum Zurückführen, der Flüssigkeit in das Reservoir vorgesehen ist» zugeführt
wird. Die Aufrechterhaltung einer laminaren Flüssigkeitsströmung niedriger G-eschwidingkeit zwischen den Oberflächen
,des -Körpers 11 und des Rotationskörpers 13 verhindert wirksam t
jegliche Reibungi da iiierbei kein direkter Metall·- zu Metallkontakt
vorhanden is't, wodurch eine Werkzeugmaschinenhohlwellenspindel
erhalten werden kann, bei der unachtsam ausgeübte Belastungen kompensiert werdeten können und eine stabil!- t
sierte genaue itotationsachse und Achse'der Hin- und Herbewegung
eingehalten werden kann. Die Druokanzeigegeräte 35 gestatten
eine visuelle Anzeige zu jedem Zeitpunkt über den in jedem Druckkissen herrschenden Druck. Sollte sich eine Kapillare
aus irgendeinem Grunde zusetzenj so fällt der Druck unmittelbar
anschließend auf Null ab. Die Kapillare kann dann leicht entfernt und gereinigt werden. Die Druckmeßgeräte gestatten
gleichfalls eine Überprüfung der in den Druckkissen herrschenden
Drücken während der Herstellung der Spindel« Ist der Druck in den Kissen irgendeiner Druckkissengruppe nicht gleich, dann
kann die G-röße der Kapillaren geändert werden, so daß sichergestellt
wird, daß der Druck in dieser Druckkissengruppe ausgeglichen ist. Durch Ändern des Durchmesseree der Kapillare
o*der der Länge derselben oder durch Ändern beider Größen
909823/0052
BAD ORIGINAL
■wird die Durohflußmen-ge der Flüssigkeit durch die
Kapillare hindurch geändert, woduroh wiederum der Druck im Druckkissen geändert wird.
Die Wirkungsweise der Werkzeugmasehinenhohlwellenspindel
kann am besten mit Bezug auf die Pig. 4 und 5 erläutert
werden«, Die Jig« 4 repräsentiert die relative Anordnung,
die durch die Gegenwart der Druckkissen 21 erhalten worden
ist β In dem Pail, in dem eine Kraft auf den Rotationskörper
13 ausgeübt wird, die - wie in den fig« 4 und 5 dargestellt ist - nach unten gerichtet is., so nimmt der durch die
Pfeile P^ dargestellte Druck in den Kissen 21 infolge der
Einschnürungswirkung zu und der durch den Pfeil Pg dargestellte
Druck in den gegenüberliegenden Druckkissen infolge der dort verursachten Vergrößerung des 8trömungsq.uerschnittes
ab, so daß eine auf den Rotationskörper 13 einwirkende nach oben gerichtete Kraft entsteht, die den Rotationskörper in
die Ausgangsstellung zurückzudrängen sucht. Da die Spindeln •emäß der Erfindung mit inneren lageri/jrucKe n betrieben werden
sollen, die um vieles größer sind, als die von außen einwirkenden Belastungen, ist leicht einzusehen, daß - auch wegen
der kleinen Abmessungen des Lagerspieles - die vorstehend beschriebenen relativen Bewegungen sehr klein sind«, Tatsächlich
sind sie so klein, da!.- sie nicht gemessen werden können *
Diese Anordnung kompensiert nicht nur sich ändernde ^räfte,
μ ". auf den Rotationskörper infalge sich ändernder Lelastun-■en
am Werkzeug auftreten, sondern zusätzlich auch sich
ändern ie -rufte", die infolge der axialen Verschiebung des
L.ot/a ti ons kör pe rs relativ zum Körper 11 oder bei Verwendung
des Rotationskörpers 13 unter irgendeinem Winkel auftreten» jJari'ber hinaus gestattet die eine volle Komfensierungsw-irkung
ausübende Flüssigkeit kleinere Ungenauigkeiten der uoerflachen, wie sie bei aen üblichen Hersteliungspraktiken
im.'ier auftreten und ermöglicht trotzdem die Stabilisierung
einer ultragenauen glatten, vibratiunsfreien Drehachse»
909823/0052
Die Werkzeugmaschinenhohlwellenspindel gemäß der Erfindung
gestattet daher eine sehr genaue Steuerung der Spindelachse, die ihrerseits keiner Abnutzung unterliegt und daher ihre
Genauigkeit über unbegrenzte Zeiträume hinweg einhalte Die Belastungscharakteristik der Werkzeugmaschinenspindel
sdüließt stationäre und Stoßbelastungen mit ein, so daß die
Spindel sowohl für eine rohe als auch für eine feine Bearbeitung einsetzbar ist mit der Folge, daß die bisher hierfür
vorgesehene Mehrzahl Spindeln entfallen können. Belastungen, die normalerweise eine Werkzeugmaschinenspindel,
die in Gleit- oder Wälzlager gelagert ist, zerstören würden, haben auf die Werkzeugmaschinenspindel gemäß der Erfindung
" keinen schädlichen Einfluß„
Da keine direkte Metall« zu Metallberührung vorhanden ist,
können die Teile aus weicherem Material hergestellt werden, um den Vorteil eines kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten
weicheren Materials, z.B. Invar, ausnutzen zu können,, Der
Spindelaufbau gestattet eine genaue Steuerung der Fliissigkeits< temperatur, zeB. durch einen im Flüssigkeitskreislauf vorgesehenen
Wärmeaustauscher, so daß die Spindelteile bei konstanter
l'emperatur gehalten v/erden kömien.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich? daß der L.otationskörper
eine -Kombination von Hohlwelle und Spindel darstellte Hierdurch werden nicht nur die doppelten lagersMtze vermieden,
sondern 4tH?eti die Verwendung des unter Druck stehenden/
Systems gestattet auch die Vermeidung aller ITachteile, die Gleit- oder Wälzlagern eir;en sind» Zusätzlich hierzu kann
der Rotationskörper mit gleichem Durchmesser,wie die Hohlwelle
eint-r üblichen Hohlwellengpindel, hergestellt werden,
so daß der Rotationskörper beträchtlich grölaer als ciie
Spindel einer üblichen Hohlwelleneinheit wird, mit der Folge, daß eine widerstandsfähigere Werkzeu/ilagerung erhalten
wird«,
/τπΐ
Flüssigkeits-
909823/0052 bad original
Claims (1)
- PatentanaprücheHohlwellen-Werkzeugmasohinenspindel, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse mit einer zylindrischen, durchgehenden Bohrung vereehen ist, in der eine Spindel mit dem zylindrischen Teil derselben drehbar und längs verschiebbar gelagert ist, und der zylindrische Teil der Spindel länger istr als die Gehäusebohrung, daß eine Haltevorrichtung für ein Werkieug am einen Ende der Spindel vorgesehen ist, daß am Gehäuse mindestens zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Druck kissengruppen, die je aus einer Mehrzahl am Umfang längs einer Kreislinie verteilten Druckkissen bestehen, vorgesehen sind, daß jedem Druckkissen eine ZurneßÖffnung zugeordnet ist, daß eine Einrichtung zum Zuführen unter Druck stehender Flüssigkeit zu jeder der Zumeßöffnungen vorgesehen ist, daß die Flüs-^ sigkeit in jedem Drudekissen einer Gruppe dem gleichen Druck unterworgfen ist, daß die relativen Dimensionen der Oberflächen der zylindrischen Bohrung und der Spindel in der Umgebung der Druckkissen Abmessungen aufweisen, die die Ausbildung einer unter Druck stehenden, kontinuierlich und filmförmigen Flüssigkeitsströmung zwischen den uberflächen durch die Druckkissen bewirken, so daß auiJa die Spindel ausgeübte Kräfte durch den in den Druckkissen herrschenden Druck kompensiert werden und damit eine Trennung benachbarter Oberflächen und eine Stabilisierung der Spindel in einer vorbestimmten radialen Stellung relativ zum Gehäuse während einer jeden Dreh- und Versehiebebewegung der Spindel erreicht wird.2« Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende des Gehäuses und zwischen den Druckkissengruppen je eine Einrichtung zum Abführen und zum Sammeln der abfließenden Flüssigkeit vorgesehen ist.909823/00S2 BAD 0RIGlNAL3ο Spindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Druckkissen ein Drucknießgerät zugeordnet iste4. Spindel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekRennzeich.net, daß die Einrichtung zum Sammeln der abfließenden Flüssigkeit durch an jedem Ende des Gehäuses vorgesehene ringförmige Glieder gebildet ist, in denen axial nach außen fließende flüssigkeit gesammelt wird, ferner durch eine zwischen den iff Druckkissengrup_/en in die innere Oberfläche des Gehäuses eingearbeitete ringförmige Vertiefung, die zum Sammeln axial einwärts fließender Flüssigkeit vofgesehen ist.5. Spindel nach Anspruch 4t dadurch gekennzeichnet, daß die benachbart jedem Gehäuseende angeordneten ringförmigen Glieder und die ringförmige Vertiefung über Abflußleitungen mit einem Reservoir in Verbindung stehen.6. Spindel nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil benachbarter Oberflächen der zylindrischen. Bohrung und der Spindel einen Abstand aufweisenj der zwischen 0,05mm (2 χ 10 Zoll») .und 0,0025 mm (10""4' Zoll) liegt.7. Spindel nach einem der Aneprüche 1 - 6 -t dadurch- gekennzeichnet» daß das andere Ende der Spindel einen reduzierten Querschnitt aufweist«9 0 9 8 2 3/0052 BAD ORIGINALLeerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US243870A US3200671A (en) | 1962-12-11 | 1962-12-11 | Precision quill-type machine tool spindle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1477656A1 true DE1477656A1 (de) | 1969-06-04 |
Family
ID=22920467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19631477656 Pending DE1477656A1 (de) | 1962-12-11 | 1963-11-30 | Werkzeugmaschinenspindel |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3200671A (de) |
DE (1) | DE1477656A1 (de) |
FR (1) | FR1377082A (de) |
GB (1) | GB1065729A (de) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3344560A (en) * | 1965-08-04 | 1967-10-03 | Bryant Grinder Corp | Control device |
US3382739A (en) * | 1966-03-14 | 1968-05-14 | Heald Machine Co | Machine tool |
US3432213A (en) * | 1966-04-08 | 1969-03-11 | Boeing Co | Self-leveling air bearing fixture |
US3469496A (en) * | 1966-11-18 | 1969-09-30 | Giddings & Lewis | Quill support for machine tool spindles |
US3533316A (en) * | 1967-04-24 | 1970-10-13 | Babcock & Wilcox Co | Hydrostatic precision tailstocks |
US3490819A (en) * | 1968-01-18 | 1970-01-20 | Babcock & Wilcox Co | Hydrostatic spindle |
US3516328A (en) * | 1968-07-12 | 1970-06-23 | Giddings & Lewis | Machine tool with longitudinally adjustable and hydraulically clamped rotary machining spindle |
US3635109A (en) * | 1970-06-29 | 1972-01-18 | Heald Machine Co | Machine tool |
FR2584635B1 (fr) * | 1985-07-12 | 1989-05-19 | Forest Line Sa | Machine a aleser horizontale |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE880979C (de) * | 1942-06-08 | 1953-06-25 | Kreiselgeraete G M B H | Reibungsarme Lagerung fuer drehende Teile, insbesondere schnell laufende Wellen |
US2354296A (en) * | 1943-11-16 | 1944-07-25 | Bryant Grinder Corp | Grinding machine |
US2618517A (en) * | 1947-05-21 | 1952-11-18 | Covel Mfg Co | Spindle-construction |
US2486227A (en) * | 1947-06-19 | 1949-10-25 | Gen Engineering And Dry Dock C | High-speed grinding spindle |
BE498786A (de) * | 1950-01-24 | |||
GB716522A (en) * | 1953-04-30 | 1954-10-06 | Glacier Co Ltd | Improvements in or relating to plain bearings |
US2938756A (en) * | 1958-09-29 | 1960-05-31 | Franklin Institute | Bearings |
US3030744A (en) * | 1960-03-08 | 1962-04-24 | Harig Mfg Corp | Air film bearing for machine tools |
-
1962
- 1962-12-11 US US243870A patent/US3200671A/en not_active Expired - Lifetime
-
1963
- 1963-11-30 DE DE19631477656 patent/DE1477656A1/de active Pending
- 1963-12-10 GB GB48620/63A patent/GB1065729A/en not_active Expired
- 1963-12-11 FR FR956853A patent/FR1377082A/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR1377082A (fr) | 1964-10-31 |
US3200671A (en) | 1965-08-17 |
GB1065729A (en) | 1967-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3443537C2 (de) | ||
DE69926046T2 (de) | Drucklager | |
DE2356817C3 (de) | Selbstdruckerzeugendes Radialgleitlager | |
CH653105A5 (de) | Schwingungsgedaempfte lagervorrichtung. | |
DE2220847C3 (de) | Hydrostatische Axialkolbenmaschine | |
DE102006040090A1 (de) | Fräswerkzeug, insbesondere einer Handfräsmaschine zum Fräsen von Fasen | |
DE4223256A1 (de) | Schwingungdämpfende Lagerstellmutter | |
DE1477656A1 (de) | Werkzeugmaschinenspindel | |
DE1425090A1 (de) | Fuehrungsschraubenaufbau | |
DE1296926B (de) | Schlittenlagerung fuer Praezisionsmaschinen | |
DE102015017478B4 (de) | Ausdrehkopf | |
DE2228553A1 (de) | Werkzeugtraeger | |
DE2536189A1 (de) | Vorrichtung zur einstellung des dynamischen axialen gegenstromschubes bei schraubenpumpen | |
DE1032612B (de) | Lager fuer extrem hohe Drehzahlen | |
EP0105050B1 (de) | Hydrostatische Lagerung | |
DE102007015421A1 (de) | Axial-Schrägwälzlager, insbesondere zur Rundtischlagerung an Werkzeugmaschinen | |
DE1750637B2 (de) | Rollspindel | |
DE1903882A1 (de) | Mehrspindel-Drehautomat mit hydrodynamischer Spindellagerung | |
DE10210750A1 (de) | Schnellfrequenzspindel | |
DE202009004791U1 (de) | Zylindrischer Wälzkörper und Linearlager mit diesen zylindrischen Wälzkörpern | |
DE1453435B2 (de) | Hydraulische Radialkolbenmaschine | |
DE10321606A1 (de) | Verfahren und Lagerung zum Auswuchten von zapfenlosen Rotoren | |
DE3600721C2 (de) | ||
DE1295980B (de) | Feinbohreinheit | |
DE4019671C2 (de) |