DE2409721A1 - HYDRODYNAMIC LIFTING OF TURNING CUTTERS AND TOOLS ON TURNING SPINDLES FOR THE PURPOSE OF THE TURNING SURFACE FREE RETURN WHEN THE TURNING SPINDLE RUNS - Google Patents
HYDRODYNAMIC LIFTING OF TURNING CUTTERS AND TOOLS ON TURNING SPINDLES FOR THE PURPOSE OF THE TURNING SURFACE FREE RETURN WHEN THE TURNING SPINDLE RUNSInfo
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Description
Bes ehre ibun zur PatWntarmelduang Hydrodynanische Abhebung von Drehschneiden und Werk2eugen an Drehspinleln zwecks von Drehfläche freies Zurickfahren bei umlaufender Drehspindel.Honor ibun for PatWntarmelduang Hydrodynamic lifting of turning blades and tools on rotating spindles for the purpose of moving back free of the rotating surface when rotating Turning spindle.
Bein Drehen und insbesondere beim Fein- und Feinstdrehen von Bohrungen und Aussendurchmessern ist es in der Praxis von beachtlichem Vorteil, insbesondere bei hochtourigen Drehspindeln, nach Beendigung des Drehvorganges den Rückzug der Drehaorne mit Schneidwerkzeug bei laufender Spindel mit Drehdorn erfolgen zu lassen; einmal um eine jeweilige Ein- und Ausschaltung der Spindel mit Antriebsgetriebe und Motor mit hohen G1) zu vermeiden, zum anderen, um ein freies Zurirokziehen der Werkzeugschneiden auch bei umlaufendem Werkzeug zu erreichen um eine Riefelbildung an der Drehfläche zu vermeiden; zum anderen, um die hochempfindlichen Werkzeugschneiden vor Verletzung zu sichern.For turning and especially for fine and ultra-fine turning of bores and outside diameters, it is of considerable advantage in practice, in particular in the case of high-speed turning spindles, after the end of the turning process, the retraction of the To allow turning horns with cutting tool while the spindle is running with a rotating mandrel; once for a respective switching on and off of the spindle with drive gear and motor with high G1) to avoid, on the other hand, a free retraction of the Tool cutting to be achieved even when the tool is rotating in order to create ridges to avoid at the turning surface; on the other hand, the highly sensitive cutting tool to secure against injury.
In der Praxis sind Anordnungen bekannt geworden, das vorliegende Problem mit mechanischen Mitteln zu lösen; beispielsweise den Drehdorn bezw. Rohrstange mit Werkzeug einerseits, welche andererseits mit einem Steilkegel oder Kurzkegelsitz in der Drehspindel aufgenommen durch eine achsial in der Drehspindel angeordnete Anzugstange für den Werkzeugaufnahmekegel, diesen achsial nach aussen geringfügig mit mechanischen oder hydrostatischen Mitteln nach aussen zu bewegen, sodass der Steilkegel am Drehdorn im Sitz um einige 0,01 m/m frei Vrird und dieser mittels Federdruck oder hydrostatisch radial versetzt wird, sodass das Werkzeug radial von der Drehflrche einen gewissen Abstand erhält und das freie Zurückziehen des Werkzeuges mit stehender oder umlaufender Spindel mit Bohrstange erfolgen kann. Eine ähnliche Art der Abhebung neben anderen ist bekannt, wodurch der Drehdornschaft mit einem Flansch an der Spindel befestigt und mit mechanischen und hydraulischen Mitteln dieser irehdornflansch einseitig von der Stirnflafohe der-Spindeln abgehoben wird, um einen radialen Versatz der am oberen Ende des Drehdornes mit Schneide zu erreichen.In practice, arrangements have become known to address the problem at hand to be solved by mechanical means; for example, the mandrel BEZW. Pipe rod with a tool on the one hand, which on the other hand with a steep taper or short taper seat Received in the rotating spindle by an axially arranged in the rotating spindle Pull rod for the tool holder cone, this axially outwards slightly to move outwards with mechanical or hydrostatic means so that the Steep taper on the mandrel in the seat by a few 0.01 m / m free Vrird and this by means of Spring pressure or hydrostatically is offset radially, so that the tool radially from the rotating surface receives a certain distance and the free retraction of the tool can be done with a standing or rotating spindle with boring bar. A similar Type of lift-off among others is known, making the mandrel shaft with one Flange attached to the spindle and by mechanical and hydraulic means this mandrel flange is lifted on one side from the face of the spindles, in order to achieve a radial offset of the cutting edge at the upper end of the rotary mandrel.
Diese Ausführungsarten sind einmal sehr aufwendig an mechanischen und hydraulischen Betätigungsmitteln die sehr törungsanfällig sind; sie haben aber insbesondere den Nachteil, dass durch die hohe Zahl von Betëtigungsspielen, die bei kurzen Arbeitstakten beispielsweise 5 pro Minute = 360 pro Stunde, im Monat ca. 80.000 und im Jahr ca. 1.000.000 Arbeit«spiele betragen können.On the one hand, these types of construction are very expensive in terms of mechanical ones and hydraulic actuators which are very susceptible to failure; but they have in particular the disadvantage that due to the high number of active games that for short work cycles, for example, 5 per minute = 360 per hour, per month 80,000 and 1,000,000 work games per year.
Das ist eine hohe Beansprue un.-i der Betätigsele@@mse einerseits; niererseite ist bei Fein u drehen die Lage der Werkzeugschneidehen 0,002 ./. 0,01 m/m erforderlich. Da an den Paßsitzen der Steilkegel oder bei Flanschabhebung an den Sitsflächen leicht geringe Verschiebungen eintreten können; andererseits bei 1 Uiillion Arbeitsspielen sicher Verschleiß und Abnutzung der Paßflächen erfolgt, ist die erforderliche Sitzgenauigkeit nicht gesichert bezw.That is a high demand un.-i the Actätigsele @@ mse on the one hand; On the kidney side, the position of the tool cutting edges is 0.002 ./ with Fein u turn. 0.01 m / m required. Since at the snug fit of the steep taper or at flange lift-off Slight displacements can easily occur in the seating surfaces; on the other hand at 1 uiillion work cycles, wear and tear of the mating surfaces takes place, the required seating accuracy is not secured or.
verändert sich durch Verschleiß sehr bald. Die Nacharbeit und Nachjustierung an Drehspindel und Werkzeugträger sind dann zeit- und kostenmäßig sehr umfangreich rit.changes very quickly due to wear and tear. The rework and readjustment on the turning spindle and tool carrier are then very time-consuming and costly rit.
anderen negativen Nachteilen.other negative disadvantages.
Die vorliegende Erfindung schaltet die oben erwähnten Mängel sowie Betriebsstörungsquellen völlig aus.ie besitzt keinerlei Verschleißstellen, wenig Elemente und kaum Störungsstellen, also eine fast 100 a Betriebssicherheit bei unbegrenzter Lebensdauer gewährleistet ist.The present invention overcomes the above mentioned shortcomings as well Sources of malfunction completely. It has no wear and tear, little Elements and hardly any faults, so almost 100 a operational reliability with unlimited Lifetime is guaranteed.
Die unten beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Einrichtung kann sowohl fr Drehspindel zum Innen- und Außendrehen verwendet werden und bei Drehspindel auf Gleitlager oder hydrodynamische Gleitlagerung als auch Walzlagerungen; letzterem Falle die erforderliche Lagerluft beim Abhebevorgang der Drehschneiden beisgielsweise in bekannter Weise achsiale Verschiebung des Wälzlager Außenringes eine achsiale Verschiebung während der Dauer der Abhebung das radiale Lagerspiel am Werkzeugende der Drehspindel um ca, 0,01 m/m vergrößert wird.The device described below and shown in the drawing Can be used for both internal and external turning for turning spindles and for turning spindles on slide bearings or hydrodynamic slide bearings as well as roller bearings; the latter If there is the required clearance when lifting the turning blades, for example in a known manner axial displacement of the roller bearing outer ring an axial The radial bearing play at the end of the tool is shifted for the duration of the lift-off the turning spindle is enlarged by approx. 0.01 m / m.
In der beigefügten Zeichnung ist in der Abbildung I u d II der Erfindungsgegenstand dargestellt.In the accompanying drawing, the subject matter of the invention is shown in Figures I and II shown.
Die Drehspindel (1) ist am Antriebs- und Werkzeugende in je einer Gleit- ode Walzlagerung in einem Spindelstock-Gehäuse gelagert; sie besitzt beispielsweise in der Verlängerung einen Drehdorn oder Bohrstange mit einem Schneidewerkzeug (2).The turning spindle (1) is one at the drive and one at the tool end Plain or roller bearing mounted in a headstock housing; she owns, for example in the extension a rotary mandrel or boring bar with a cutting tool (2).
Vor oder zweckmäßiger eise hinter der Lagerung an der Werkzeugseite ist ein schmales Gleitlager (3) im Gehäuse des Spinlelstuckes angeordnet. In dieser Ebene ist auf der Drehspindel (1) ein Abhebering (4) mit gewissem radialen Spiel angeordnet, sodass derselbe sich nach einer Seite exentrisch zur Spindelachse (1) bewegen kann, &ndererseits durch einen Stift^mit der Spindel so verbunden ist, dass der Abhebering (4) mit derselben umläuft. An Seite des vorgesehenen radial-exentrischen Spieles des Ringes ist ca. zur Hälfte des Umfanges des Spieles eine Nute (7) eingefräst, in welchem ein plastischer Gummi- oder Kunststoff-Dichtungsring (8) eingelegt ist, sodass in diesem Bereich durch diesen abgedichtet ein Zwischenraum (9) zwischen Wellen-Umfangsfläche und Ring (4) -Innenfläche entsteht.In front of or, more appropriately, behind the bearing on the tool side a narrow slide bearing (3) is arranged in the housing of the spinel piece. In this Level is a lifting ring (4) with a certain radial play on the rotating spindle (1) arranged so that it is eccentric to the spindle axis (1) on one side can move, & ntherly is connected by a pin ^ to the spindle in such a way that that the lifting ring (4) revolves with the same. On the side of the provided radial-eccentric The clearance of the ring has a groove (7) milled in about half of the circumference of the clearance, in which a plastic rubber or plastic sealing ring (8) is inserted, so that an intermediate space (9) is sealed in this area by this The circumferential surface of the shaft and the inner surface of the ring (4) are created.
Im Ring (4) ist in Ebene der Exentrizität radial eine kleine radiale Bohrung (5) angeordnet, die den Raum, also Lagerspiel zwischen dem Außenlager (3) Innenfläche und dem Ring-Außendurchmesser mit dem abgedichteten Druckraum (9) verbindet.In the ring (4) there is a small radial radial in the plane of the eccentricity Bore (5) arranged that the space, so bearing play between the outer bearing (3) Inner surface and the outer diameter of the ring connects to the sealed pressure chamber (9).
Andererseits ist dieser Druckraum () beispielsweise durch radiale unS achsiale Kanäle (11) und (12) mit einem Steuerventil mit Steuerschieber (10) vebunden, sodass über die Kanäle (11) und (12) Druckmedium, beispielsweise Öl, wahlweise frei nach beiden Seiten durchfliessen kann von und nach aussen; oder aber funktionsgemäß die Kanäle (11) und (12) gegen Zu- und Abluß sperrt.On the other hand, this pressure space () is for example radial unaxial channels (11) and (12) with a control valve with control slide (10) connected, so that pressure medium, for example oil, optionally via the channels (11) and (12) can flow freely to both sides from and to the outside; or functionally blocks the channels (11) and (12) against inflow and outflow.
Bei Umlauf der Drehspindel (1) mit gewisser Drehzahl tritt folgender Fuiflctionsablauf ein: Da der Ring (4) eine gewisse exzentrische Lage zur Spindel -achse teilweise durch eine geringe Vorsfannung des Dichtungsringes (8) verursacht, bildet sich im Lagerspalt zwischen Bohrungsfläche des Lagers (3) und dem exzentrisch liegenden Ring (4) Unfangefläche in bekannter Weise ein hydrodynamischete Druckfeld mittels des vorgesehenen bezw. zugeführten Schmieröles im Lagerraum (6) und zwar ein mit der Exzenterebene des Ringes (4) umlaufendes Druckfeld an der engsten ALagerstelle.When the rotating spindle (1) rotates at a certain speed, the following occurs Functional sequence: Since the ring (4) has a certain eccentric position to the spindle -axis partly caused by a slight pre-tensioning of the sealing ring (8), forms in the bearing gap between the bore surface of the bearing (3) and the eccentric lying ring (4) circumferential surface in a known manner a hydrodynamic pressure field by means of the provided respectively. supplied lubricating oil in the storage room (6) namely a pressure field running around the eccentric plane of the ring (4) at the narrowest A bearing.
Das Schmieröl tritt an dieser Stel Bohrung (5) in den abgedichteten Raum 9 zwischen Spindeloberfläche und Innenfläche des Ringes 4 ein und wird durch die Kanäle (11) und (12) zum Steuerventil (10) geleitet, welches in geöffneter Stellung das Schmieröl frei nach außen durchfließen läßt. Das hydrodynamische Druckfeld im Gleitlager (3) mit Ring (4) wird je nach Durchflußmenge fast ganz abgebaut.The lubricating oil enters the sealed hole (5) at this point Space 9 between the spindle surface and the inner surface of the ring 4 and is through the channels (11) and (12) passed to the control valve (10), which is in the open position allows the lubricating oil to flow freely to the outside. The hydrodynamic pressure field in the Plain bearing (3) with ring (4) is almost completely dismantled depending on the flow rate.
Dies ist der normale Betriebszustand für die umlaufende Drehspindel für den Dreh- bezw. Xeindreh-Arbeitsvorgang.This is the normal operating state for the rotating spindle for the turning resp. Screw-in operation.
Mit Betätigung des Steuerschiebers im Steuerventil (10) wird der Ablfußkanal (11) und (12) gesperrt und nunmehr bildet sich im Druckraum (9) ein Druckfeld, das von diesem Raum (9) gebildet istgrößer ist als das hydrodynamische Druckfeld des Gleitlager (3) mit exzentrischem Ring (4) wird durch den Differenzdruck der Ring (4) exzentrisch gehalten und zwar soweit durch beispielsweise eine Stellschraube begrenzt, dass ein engstmögliches Lagerspiel ohne metallische Berührung der Lagerflächen entstehen kann, andererseits dadurch die erforderliche radiale Verligerung der Drehspindel erfolgt, dass die Werkzeugschnei den von der Oberfläche berührungsfrei sind.When the control slide in the control valve (10) is actuated, the drainage channel (11) and (12) blocked and now a pressure field is formed in the pressure chamber (9), the is formed by this space (9) is greater than the hydrodynamic pressure field of the Plain bearing (3) with eccentric ring (4) becomes the ring due to the differential pressure (4) held eccentrically, to the extent that, for example, a set screw limited that the closest possible bearing play without metallic contact of the bearing surfaces can arise, on the other hand, the necessary radial loss of the turning spindle takes place so that the cutting edges are free of contact from the surface.
Damit kann die Drehspindel bezw. der Spindelstock in seine Dreh- Ausgangsstellung zurückgefahren werden, ohne dass Riefeln in der feritggedrehten Oberfläche des Werkstückes gezogen werden.So that the spindle can bezw. the headstock in its initial rotary position can be retracted without scoring in the machined surface of the workpiece to be pulled.
Für den rc.chsten Arbeits- bezw. Drehtorgang wird das Steuerventil,(10) hydraulisch oder elektrisch betätigt wieder auf freiem Durchfluß des Druckmittels geöffnet.For the next work or The control valve becomes the rotating gate, (10) hydraulically or electrically operated again on free flow of the pressure medium opened.
zu Diese Einrichtungen lassen es, soweit es von Fall zu Fall zweckmäßig ist, über das Steuerventil (10) von außen Drucköle zuzuführen und den Druckraum (9) von hier aus zu beaufschlagen mit einem Druck, der mindestens so hoch ist, dass die Druckdifferenz zwischen dem äußeren hydrodynamischen Druck des Gleitlager (3) und dem Flächendruck des Raumes (9) so hoch ist, dass der Ring (4) in seine .>ußerst zulässige exzentrische Lage stehen bleibt. These institutions allow it, as far as it is expedient on a case-by-case basis is to supply pressure oil from the outside via the control valve (10) and the pressure chamber (9) from here to apply a pressure that is at least so high that the pressure difference between the external hydrodynamic pressure of the plain bearing (3) and the surface pressure of the space (9) is so high that the ring (4) is in its.> utter permissible eccentric position remains.
Man kann dabei die möglichst klein zu haltende radiale Bohrung (5) im Ring (4) offen lassen, sodass geringe Schmierölmengen zur Speisung des hydrodynamischen Lagers (3) durchfließen kann ohne unzulässigen Druckabfall im Druckraum (9).The radial bore (5), which must be kept as small as possible, can be Leave open in the ring (4) so that small amounts of lubricating oil are used to feed the hydrodynamic Bearing (3) can flow through without an impermissible pressure drop in the pressure chamber (9).
Man kann selbstverständlicD auch die radiale Bohrung (5) im pin (4) schließen oder fortfallen lassen und dem Lager 3) wie üblich von auGen Schmieröl zuführen oder im abgekapselten Ölbad laufen lassen.You can of course also use the radial hole (5) in pin (4) close or let go and lubricate the bearing 3) externally as usual or let it run in the encapsulated oil bath.
In Abbildung II ist eine andere Art und Konstruktion der hydrodynamischen Abhebung der Werkzeugschneiden dargestellt.In Figure II is a different type and construction of the hydrodynamic Lifting of the tool cutting edge shown.
In der Drehspindel (1) ist ein sogenanntes Kniehebelsystem (14) und (15) eingebaut, dessen einer Schenkel(15) sich an der Spindel abstützt und der andere Schenkel 1 gegen die Innenwandung des Ringes (4) anliegt, Mittels einer Zug- und Druckstange (16) die in der Längsache der Drehspindel (1) angeordnet ist, erfolgt die exzentrische Verlagerung des Ringes (4), sodass wie anfangs beschrieben, durch die hydrodynamische Lagerdruckwirkung des Lagers (3) die Drehspindel radial verlagert wird und das damit verbundene Schneidwerkzeug t) für den freien Rückzug abgehoben wird.In the rotating spindle (1) is a so-called toggle lever system (14) and (15) installed, one leg (15) of which is supported on the spindle and the other Leg 1 rests against the inner wall of the ring (4) by means of a pull and Push rod (16) which is arranged in the longitudinal axis of the rotating spindle (1) takes place the eccentric displacement of the ring (4), so that as described at the beginning, through the hydrodynamic bearing pressure effect of the bearing (3) shifts the rotary spindle radially is lifted and the associated cutting tool t) for free retraction will.
Die Betätigung der vorgenannten Druck- und Zugstange (16) kann mit mechanischen, hydraulischen oder elektromagnetischen Einrichtungen und Mitteln erfolgen.The operation of the aforementioned push and pull rod (16) can be done with mechanical, hydraulic or electromagnetic devices and means.
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