DE2630740B2

DE2630740B2 - Schleifspindeleinheit

Info

Publication number: DE2630740B2
Application number: DE2630740A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr.-Ing. 8722 Obbach Korrenn; Horst Dipl.-Ing. 8728 Hassfurt Voll
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1976-04-08
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE2630740A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schleifspindeleinheit für sehr hohe Spindeldrehzahlen an Schleifmaschinen mit spielfrei angeordneten Wälzlagern, insbesondere Schräglagern, an den Spindelenden, die axial und radial in einem Spindelgehäuse abgestützt sind, wobei die Radialabstützung der Wälzlagerung an einem Spindelende durch mindestens drei am Lagerumfang verteilte hydrostatische Lagertaschen gebildet wird.

Bei bekannten Spindeleinheiten für Schleifmaschinen (DE-PS 9 29 698 und der DE-PS 6 72 359) ist es von Nachteil, daß mit Wälzlagern nur bestimmte Grenzdrehzahlen erreicht werden können. Da bei Schleifmaschinen 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 Fluchtungsungenauigkeiten und elastische Deformationen, die bei der Bearbeitung eines *>5 Werkstücks auftreten, nicht ausgeglichen werden. Von weiterem Nachteil ist die Schwiengungsempfindlichkeit der Spindeleinheit. Schließlich ist es sehr schwer, bei Schleifmaschinen die erforderlichen Steifigkeitswerte, das Schwingungsverhalten und die Dämpfungseigenschaften der Spindeleinheit so aufeinander abzustim men, daß ein optimales Laufverhalten erzielt wird.

Aus der DE-AS 19 65 302 ist weiterhin eine Einrichtung der eingangs aufgeführten Gattung zum Abstützen eines Wälzlagers in einem Gehäuse bekannt, bei der zum Ausgleich der temperaturbedingten Änderung des Spiels mindestens drei radial gerichtete Drosselstellen für die Einführung des unter Überdruck stehenden Druckmittels zwischen Druckring und Gehäuse vorgesehen sind. Eine derartige Spindeleinheit ist ebenfalls in ihrer Drehzahl begrenzt, da keine Einstellmöglichkeit besteht und eine Anpassung der Steifigkeit, des Schwingungsverhaltens und der Dämpfungseigenschaften auf ein optimales Laufverhalten nicht möglich ist

Es sind weiterhin hydrostatische Spindeleinheiten für Schleifmaschinen bekannt geworden (Wälzlagertechnik - Berichte der Firma FAG KUGELFISCHER GEORG SCHÄFER & CO - 1970-3, S. 69, oder HAURI, »Hydrostatische Lagerungen an Werkzeugmaschinen«, CH-Zeitschrift »Technische Rundschau«, Nr. 46 vom 10. Nov. 1972, Seiten 5 und 7), die einige der vorgenannten Nachteile vermeiden. Derartig gelagerte Spindeleinheiten zeichnen sich zwar durch hohe Steifigkeit und gute Dämpfung aus, nachteilig dabei ist aber der bei hohen Drehzahlen auftretende hohe Reibur.gsverlust der hydrostatischen Lager im Vergleich zu Wälzlagern. Die hydrostatischen Lager besitzen nämlich nur bei niedrigen Geschwindigkeiten geringe Reibung. Mit steigender Drehzahl steigt die zu überwindende Reibung etwa quadratisch an und erfordert bei Drehzahlen, mit denen Schleifmaschinen betrieben werden, einen sehr hohen Energiebedarf der Antriebsmaschinen und eine aufwendige ölrückkühlung. Auch müssen umfangreiche Vorrichtungen eingebaut werden, damit bei einem etwaigen Ausfall der Druckmittelpumpen ein Fressen der hochttourigen Lager vermieden wird (siehe z. B. DE-Gbm 73 04 945).

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Spindeleinheit für Schleifmaschinen aufzuzeigen, die insbesondere eine wesentlich höhere Grenzdrehzahl erlaubt, betriebssicher ist und auch bei unterschiedlichen Maschinentypen ein optimales Laufverhalten zeigt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 zu ersehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den nachfolgenden Ansprüchen 2 bis 5 zu entnehmen.

Die allseitig schwimmende Abstützung der Wälzlager ermöglicht eine wesentlich höhere Grenzzahl. Dabei wird sehr viel Antriebsenergie eingespart, da Wälzlager bei den hohen Drehzahlen eine wesentlich niedrigere Reibung haben, als schnelldrehende Gleitlager. Aber auch bei plötzlichem Ausfall der Druckölversorgung würden die Lagerungen nicht festfressen, wie herkömmliche hydrostatische Spindellagerungen, sondern könnten, wenn auch nicht mehr unter optimalen Bedingungen, weiterlaufen.

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 Maschinentypen eingebaut werden, da sie nicht mehr auf das spezielle

Schwingungsverhalten einer Maschinentype abgestimmt sein muß. Dieser Vorteil reduziert die Typenvielfalt und erleichtert die Lagerhaltung. Ein Ringkolbenraum ermöglicht die Aufrechterhaltung gleicher Vorspannung trotz unterschiedlicher Wärmeausdehnung. 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 zusätzlichen Momente eingeleitet.

Die Erfindung soll an nachfolgender Figur näher erläutert werden, in der eine erfindungsgemäße Schleifspindeleinheit im Schnitt dargestellt ist.

Die Spindel 1 ist in zwei Schrägkugellagern 2 und 3 über je eine Zwischenbüchse 4 bzw. 5 im Gehäuse 6 gelagert. Im Gehäuse 6 sind Räume vorgesehen, die zusammen mit den Zwischenbüchsen 4 und 5 hydrostatische Lager 7,9,10 und 12, den Ringkolbenraum 10 und Druckräume 8 und 11 für die Schmiermittelzufuhrkanäle bilden. Die Druckmittelzufuhr erfolgt über verstellbare Drosseln 7', 8', 9', 10', 11' und 12', die von außen und voneinander unabhängig einstellbar sind. Je nach Höhe 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 bzw. in dem hydrostatischen Axiallager 9 ausgeübt wird und die die Steifigkeit der Wälzlager bestimmt, kann über die Verstrelldrosseln 9' und 10' reguliert und den entsprechenden Verhältnissen angepaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schleifspindeleinheit für sehr hohe Spindeldrehzahlen an Schleifmaschinen mit spielfrei angeordneten Wälzlagern, insbesondere Schräglagern, an den Spindelenden die axial und radial in einem Spindelgehäuse abgestützt sind, wobei die Radialabstützung der Wälzlagerung an einem Spindelende durch mindestens drei am Lagerumfang verteilte hydrostatische Lagertaschen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abstützung der beiden Wälzlager (2; 3) am Spindelgehäuse (6) aus je mindestens einem hydrostatischen Lager (9 bzw. 10) besteht und daß auch die Radialabstützung der Wälzlagerung (2 oder ι s 3) am anderen Spindelende durch mindestens drei am Lagerumfang verteilte hydrostatische Lagertaschen (7 oder 12) gebildet wird.

2. Schleifspindeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Lager (7; 9; 10; 12) zwischen dem Spindelgehäuse (6) und je einer die Wälzlageraußenringe umgebenden Zwischenbüchse (4; 5) angeordnet sind.

3. Schleifspindeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung der Wälzlager (2; 3) diese über Druckmittelkanäle mit im Bereich der hydrostatischen Lager vorgesehenen Druckräumen (8; 11) verbunden sind, wobei der Druck in den Druckräumen (8; 11) durch vorgeschaltete Drosseln (8'; 11') regelbar ist

4. Schleif Spindeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lagermitte der hydrostatischen Lager (7; 12) zur Radialabstützung in einer Radialebene mit den Schnittpunkten der Druckwinkellinie der Schräglager (2; 3) auf der Lagerachse befindet.

5. Schleifspindeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, die Druckmittelzufuhr der hydrostatischen Lager (7; 9; 10; 12) von außen und voneinander unabhängig ίο erfolgt und über verstellbare Drosseln (7; 9; 10; 12) steuerbar ist.