DE3819636A1

DE3819636A1 - Karusselldrehmaschinentisch

Info

Publication number: DE3819636A1
Application number: DE3819636A
Authority: DE
Inventors: Petr Petrovic Spak
Original assignee: KRASNOD STANKOSTROITELNOE PROI
Current assignee: KRASNOD STANKOSTROITELNOE PROI
Priority date: 1987-06-16
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1988-12-29
Also published as: JPS6487124A; FR2616701A1; IT1224321B; IT8820954A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Werkzeugmaschinenbau und betrifft insbesondere einen Karusselldrehmaschinentisch.

Am erfolgreichsten wird die vorliegende Erfindung in Karusselldrehmaschinen und in Schleifkarussellen verwendet, in denen der Tisch das Haupttragelement darstellt, das die Schnittdrücke aufnimmt und die geometrische Genauigkeit der Werkzeugmaschine bestimmt und gleichzeitig die Baueinheit darstellt, wo die meisten Energieverluste auftreten.

Die wichtigsten, bisher ungelösten Probleme der Zuverlässigkeit, die die Einführung der hydrostatischen Führungen in Karusselldrehmaschinen hemmen, sind folgende:
- Aufrechterhaltung einer unveränderlichen Schichtdicke der Betriebsflüssigkeit bei Änderung ihrer Temperatur;
- Schaffung einer hohen und stabilen Starrheit der Schicht dieser Flüssigkeit;
- Verhinderung des Verstopfens aller Elemente des hydrostatischen Systems während der gesamten Nutzungsdauer des Tisches;
- Schaffung gleicher (0,25 bis 1,1%) Schichtdicken der Flüssigkeit in jedem Hohlraum der hydrostatischen Führungen und Aufrechterhaltung ihrer Gleichheit und Größe während der Nutzungsdauer ohne Regulierung und Auswechslung von Elementen des Systems;
- Verringerung der Reibungskräfte, die auf den hydrostatischen Führungen beim Spindelumlauf entstehen und die erhebliche Werte annehmen und zu starker Wärmeentwicklung führen, weshalb die Antriebsleitung erhöht werden muß und die Elektroenergie unrationell verbraucht wird.

Es ist ein Karusselldrehmaschinentisch bekannt (SU-A-7 00 321), der einen starr mit dem Fuß verbundenen Zapfen enthält, auf dessen Lagern sich eine Planscheibe mit hydrostatischen Rundführungen befindet, deren Hohlräume im Fuß des Tisches ausgeführt sind. Der Tisch hat einen Vorspannungsmechanismus, der einen schwimmenden Andrückring enthält, der die Planscheibe an die Tragfläche der hydrostatischen Rundführungen mit einer Kraft andrückt, die unabhängig von den auf die Planscheibe einwirkenden Belastungen ist. In den Tischen dieser Konstruktion sind große Vorspannkräfte erforderlich, die die Planscheibe deformieren. Zur Gewährleistung einer normalen Funktionsfähigkeit der Vorspannung erzeugt der Mechanismus eine Vorspannung, indem der Belastungsbereich verringert wird, da der Belastungsbereich nach folgender Formel bestimmt wird;

wo

P _max - maximale axiale Belastung, P _min - minimale axiale Belastung ist.

Da die Anpressungskraft des frei schwimmenden Rings des Vorspannmechanismus nicht vom Gewicht des Werkstücks abhängt, beträgt die minimale axiale Belastung

P _min = P₁ + P₂,

wo

P₁ - Gewicht der Planscheibe,
P₂ - die auf den Andrückring einwirkende Kraft ist,
und die maximale axiale Belastung beträgt

P _max = P₃ + P _min,

wo

P₃ - Gewicht des zu bearbeitenden Werkstücks ist.

Bei einem Belastungsbereich D = 1,5 beträgt die Vorspannung das Doppelte des maximalen Gewichts des Werkstücks, während die maximale axiale Belastung das Dreifache des maximalen Gewichts des Werkstücks beträgt, weshalb die Tragfähigkeit der hydrostatischen Führungen und folglich auch ihre Abmessungen um das Dreifache vergrößert werden müssen. Außerdem steigt der Flüssigkeitsverbrauch und die von der Pumpe aufgenommene Leistung.

Es treten große Leistungsverluste bei der Überwindung der Flüssigkeitsreibung in der Flüssigkeitsschicht der hydrostatischen Führungen auf. Die Leistungsverluste sind direkt proportional dem Quadrat der linearen Geschwindigkeit der Führungen, während die durch die Verluste erzeugte Wärme die Führungen erhitzt und große Wärmedeformationen bewirkt, wodurch die Genauigkeit der geometrischen Kennwerte der hydrostatischen Führungen beeinträchtigt wird. Zur Verringerung der Deformationen werden Kühlanlagen eingesetzt, welche die in die Hohlräume geleitete Flüssigkeit abkühlen. Aber auch diese Maßnahmen sind nicht imstande, die Deformationen, vollständig zu beseitigen, da bei hohen Leistungen sich die Flüssigkeit in den Randzonen der Führungen doch erwärmt.

Da die resultierende Kraft der unabhängigen Anpressungskraft der Planscheibe in deren Zentrum angreift, ist die vom Schnittmoment erzeugte und auf die hydrostatischen Rundführungen und den Andrückring einwirkende Kraft gleich dem Moment der Schnittkräfte, geteilt durch die Hälfte des Durchmessers der Rundführungen, wobei die Winkelstarrheit proportional zur axialen Starrheit des Andrückrings ist. Zur Gewährleistung der notwendigen Starrheit vergrößert man deshalb den Durchmesser der hydrostatischen Tragführung, wodurch die lineare Geschwindigkeit der Führungen und deren Erwärmungstemperatur zunehmen, weshalb die Anwendung des Tisches in Karussellschnelldrehmaschinen begrenzt ist.

Das in der erwähnten Vorrichtung installierte Radialrollenlager gewährleistet nicht eine hohe Genauigkeit und radiale Starrheit bei hohen Schnittkräften. Zur Gewährleistung einer hohen Genauigkeit müssen Speziallager verwendet werden, die man durch selektive Auswahl der Einzelteile herstellt.

Es ist auch ein Karusselldrehmaschinentisch bekannt (US-A-38 71 721), der einen auf einem Fuß befestigten ringförmigen Zapfen, in dem drehbar um eine senkrechte Achse eine rotierende Baueinheit angebracht ist, die aus einer Spindel und einer Planscheibe besteht und die senkrecht auf einer Tragfläche aufliegt, die voneinander getrennte Hohlräume hat, die zusammen mit der Tragfläche eine hydrostatische Rundführung bilden, einen hydrostatischen Vorspannmechanismus mit einem Andrückring und ein System für die Zuleitung der Betriebsflüssigkeit in die erwähnten Hohlräume enthält. Dabei ist die rotierende Baueinheit in einem hydrostatischen Radiallager installiert, und das System für die Zuleitung der Betriebsflüssigkeit beinhaltet Drosselrillen, die zwischen den Hohlräumen in der Tragfläche der hydrostatischen Rundführung und im Andrückring ausgeführt sind, wobei diese Rillen zu Gruppen zusammengefaßt sind und jede Gruppe an ein entsprechendes Kapillarröhrchen angeschlossen ist, das mit einer Pumpe in Verbindung steht. Außerdem ist bei diesem Tisch der Andrückring des Vorspannmechanismus in Form einzelner Sektoren ausgeführt, die mit Keilen in Wechselwirkung steht, die wiederum über ein Hebelsystem auf die Stützfläche des Vorspannmechanismus einwirken.

In dem Tisch nach US-A-38 71 721 wird eine ausreichende radiale Starrheit gewährleistet durch Verwendung eines hydrostatischen Radiallagers und kommt es nicht zur Deformation der Planscheibe durch die Vorspannkräfte, da die Anpressungskräfte über ein Hebelsystem auf den Fuß einwirken, ohne die Planscheibe zu berühren.

In diesem Tisch sind jedoch große Vorspannkräfte erforderlich, kommt es zu großen Leistungsverlusten für die Überwindung der Flüssigkeitsreibung und ist eine Vergrößerung des Durchmessers der hydrostatischen Tragführung notwendig, was zu einer Erhöhung der linearen Geschwindigkeit dieser Führungen und deren Erwärmungstemperatur führt. Außerdem gewährleistet der parallele Anschluß der Drosselrillen an die Kapillarröhrchen und der Anschluß in Reihe der Röhrchen an die Pumpen nicht eine hohe Gleichheit des Durchsatzes an Betriebsflüssigkeit in jedem Hohlraum der entsprechenden hydrostatischen Führung, was wiederum nicht eine gleiche Dicke der Flüssigkeitsschichten in jedem Hohlraum der Führungen gewährleistet.

Bei diesem Tisch fehlen ebenfalls Mittel zur Kontrolle der Temperatur, die sich bei Änderung der Winkelgeschwindigkeit des Spindelumlaufs ändert, wodurch die Genauigkeit der geometrischen Kennwerte der hydrostatischen Führungen beeinträchtigt wird.

Der Vorspannmechanismus ist kompliziert in der Konstruktion, arbeitsaufwendig, nicht fertigungsgerecht und erfordert Handarbeit beim Schaben und Anpassen sowohl der Tragfläche der hydrostatischen Führung als auch der Baugruppen und Elemente des Mechanismus.

Zur Kontrolle der Genauigkeit der geometrischen Kennwerte der hydrostatischen Führungen sind komplizierte Spezialvorrichtungen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Karusselldrehmaschinentisch zu erarbeiten, in dem durch Vervollkommnung der Konstruktion des hydrostatischen Vorspannmechanismus, der hydrostatischen Führungen und des Systems der Zuführung der Betriebsflüssigkeit eine Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke im gesamten Bereich der Winkelgeschwindigkeiten, eine Erhöhung der Winkelstarrheit des Tisches und eine Verringerung des unproduktiven Elektroenergieverbrauchs erzielt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Karusselldrehmaschinentisch, der einen auf einem Fuß befestigten ringförmigen Zapfen, der eine rotierende Baueinheit trägt, welche drehbar um eine senkrechte Achse montiert ist, aus einer Spindel und einer Planscheibe besteht und senkrecht auf einer Tragfläche aufliegt, die voneinander getrennte Hohlräume hat, die zusammen mit der Tragfläche eine hydrostatische Rundführung bilden, einen hydrostatischen Vorspannmechanismus mit einem Andrückring und ein System für die Zuleitung der Betriebsflüssigkeit in die erwähnten Hohlräume enthält, erfindungsgemäß der Zapfen auf dem Fuß mit Hilfe eines an einer der radialen Oberflächen desselben ausgeführten ringförmigen Flansches installiert ist, der starr mit dem Fuß verbunden und mit seiner Außenfläche in eine im Fuß ausgeführte ringförmige Rille eingepreßt ist, die Spindel der rotierenden Baueinheit mit der Tragfläche auf der hydrostatischen Führung aufgestellt ist, die auf der oberen Stirnseite des Zapfens ausgeführt ist, an dessen unterer Stirnseite Hohlräume ausgeführt sind, die symmetrisch den Hohlräumen der hydrostatischen Führung gegenüberliegen und einen hydrostatischen Vorspannmechanismus bilden, dessen Andrückring starr an der unteren Stirnfläche der Spindel befestigt und so unter dem Zapfen angebracht ist, daß die Hohlräume der Stützfläche auf der unteren Stirnfläche des Zapfens geschlossen werden, wobei die Stützfläche der unteren Stirnseite des Zapfens und die Stützfläche des Andrückrings eine gemeinsame Stützfläche des hydrostatischen Vorspannmechanismus bilden, dessen Hohlräume mit einem System für die Zuführung der Betriebsflüssigkeit verbunden sind.

Die Befestigung des Zapfens auf dem Fuß mit Hilfe eines starr mit diesem Fuß verbundenen Flansches, der in eine ringförmige Rille eingepreßt ist, gewährleistet eine hohe Genauigkeit beim Aufstellen der Spindeleinheit in der vorgegebenen Lage und gewährleistet eine hohe Winkelstarrheit des Tisches.

Die Spindel der rotierenden Baueinheit stützt sich auf die auf der oberen Stirnfläche des Zapfens ausgeführte Tragfläche der hydrostatischen Führung auf und nimmt die axialen Belastungen vom Gewicht des aufgelegten Werkstücks und die Reaktionskräfte des beim Spanen entstehenden Kippmoments, wodurch die Deformation der Planscheibe durch die Wirkung dieser Kräfte vermieden wird, indem der Stirnschlag vermindert wird und die Bearbeitungsgenauigkeit zunimmt.

Die Ausführung der Hohlräume der Führungen des Vorspannmechanismus symmetrisch gegenüberliegend relativ zu den Hohlräumen der hydrostatischen Führungen und deren Anordnung an der unteren Stirnseite des Zapfens bewirkt, daß die durch die Vorspannung entstehenden Kräfte sich im Körper des Zapfens aufheben, wobei sie zueinander entgegengesetzt sind, und so die Entstehung von Biegemomenten verhindern, die auf den erwähnten Zapfen einwirken, wobei die axialen Belastungen vom Gewicht des aufgelegten Werkstücks von der Spindel aufgenommen werden, ohne die Planscheibe zu deformieren, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit zunimmt.

Der starr an der unteren Stirnfläche der Spindel befestigte und unter dem Zapfen derart angebrachte Andrückring, daß die auf dessen unterer Stirnseite ausgeführten Hohlräume geschlossen werden, erzeugt eine Voranpressungskraft, die sich umgekehrt proportional zum Gewicht des auf die Planscheibe aufgelegten Werkstücks verringert, wodurch die Vorspannkraft und die durch diese Kraft entstehenden Deformationen der Tragflächen der Spindel und des Andrückrings um das Zweifache verringert werden können. Außer den Vorspannkräften nimmt der starr an der Spindel befestigte Andrückring die Kräfte der von den Schnittkräften entstehenden Kippmomente auf, wodurch wenigstens um das Zweifache die Winkelstarrheit zunimmt und folglich die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht wird.

Durch die zweifache Verringerung der Vorspannkräfte kann der Durchmesser der hydrostatischen Tragführung um das Zweifache und als Folge davon der unproduktive Elektroenergieverbrauch um das Vierfache verringert werden. Die Verringerung des Elektroenergieverbrauchs vermindert die Wärmeentwicklung und die Wärmedeformationen, die die Genauigkeit der geometrischen Kennwerte der hydrostatischen Führungen beeinträchtigen.

Es ist zweckmäßig, daß die Hohlräume des hydrostatischen Vorspannmechanismus, die Hohlräume der hydrostatischen Rundführung und die Hohlräume des Radiallagers mit dem System für die Zuführung der Betriebsflüssigkeit mit Hilfe eines Kollektors und einer Dosiervorrichtung verbunden sind, welche Dosiervorrichtung bekannte Kapillarröhrchen darstellt, die mit ihrem Ende an die entsprechenden Hohlräume und an den Kollektor angeschlossen sind, wobei an den Anschlußstellen auf den Kapillarröhrchen starr mit diesen verbundene und koaxial zu ihnen gelegene zusätzliche Röhrchen angebracht sind, wobei das Verhältnis der Länge der Kapillarröhrchen zu ihrem Innendurchmesser wenigstens 200 beträgt.

Die Verbindung der ringförmigen Rohrleitung mit den hydrostatischen Hohlräumen, die mit Hilfe der Kapillarröhrchen mit gleichen Abweichungen des Innendurchmessers und der genannten Länge hergestellt worden ist, hat eine hohe Dosiergenauigkeit des Durchsatzes der Betriebsflüssigkeit in die Hohlräume der hydrostatischen Führungen und des Vorspannmechanismus zur Folge, was wiederum eine hohe Gleichheit der Schichtdicken der Flüssigkeit in den genannten Hohlräumen jeder hydrostatischen Führung gewährleistet.

Die koaxial und mit einem Zwischenraum relativ zu den Kapillarröhrchen angebrachten zusätzlichen Schutzröhrchen ermöglichen die Biegung dieser Kapillarröhrchen nur um die Größe des Zwischenraums, bei weiterer Biegung biegen sich beide Röhrchen zusammen auf der ganzen Länge, wodurch es keine Abschnitte mit Spannungskonzentrationen gibt und Brüche der Kapillarröhrchen vermieden werden, d. h. es wird Zuverlässigkeit und hohe Lebensdauer gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist auch in der Nähe der Tragfläche der hydrostatischen Führung im Innern des Zapfens ein Meßwertgeber zur Kontrolle der an der erwähnten Fläche beim Spindelumlauf entstehenden Temperatur untergebracht, der in eine bekannte Brückenmeßschaltung eingebaut ist, die elektrisch über Verstärker mit dem Kompressor einer Kühlkammer gekoppelt ist, die in Reihe an die Saugleitung der Pumpe des Systems für die Zuleitung der Betriebsflüssigkeit angeschlossen ist.

Der Meßwertgeber und dessen Einbau nach der erwähnten Anordnung ins Zuleitungssystem der Betriebsflüssigkeit gewährleistet ein konstantes Temperaturfeld des Tisches im vorgegebenen Bereich, da die Reihenschaltung der Kühlkammer an die Saugleitung der Pumpe es ermöglicht, zum Eingang der Pumpe die proportional zur Winkelgeschwindigkeit der Planscheibe abgekühlte Betriebsflüssigkeit zu leiten, wobei die Größe der Abkühlung durch Meßwertgeber festgelegt wird, von denen einer in der Nähe der Tragfläche der hydrostatischen Führung angebracht ist. Das ermöglicht die Ableitung der entstandenen Wärme, wodurch ein konstantes Temperaturfeld des Tisches gewährleistet wird. Bei einem konstanten Temperaturfeld sind Abweichungen von den vorgegebenen geometrischen Kennwerten der hydrostatischen Führungen ausgeschlossen.

Es ist möglich, daß die Tragfläche der hydrostatischen Rundführung in Form eines Kegelstumpfs ausgeführt wird.

Solch eine Ausführung schafft für die Spindeleinheit die Möglichkeit, axiale und radiale Belastungen ohne ein Radiallager aufzunehmen, wodurch die Höhe des Tisches vermindert und so der Arbeitsraum vergrößert werden kann, der für die Erweiterung des Bereichs der Typengrößen der zu bearbeitenden Werkstücke in Richtung ihrer Höhenzunahme notwendig ist.

Es ist auch zweckmäßig, daß die Stützfläche des hydrostatischen Vorspannmechanismus in Form eines Kegelstumpfes ausgeführt wird.

In diesem Fall sind die Gegendrücke des Zapfens in der Mitte der Öffnung gleich Null, während sie an der Befestigungsstelle maximale Werte annehmen, d. h. die Konstruktion ist ähnlich einem gleichfesten Balken, der die Möglichkeit gewährleistet, durch Reaktionskräfte der hydrostatischen Rundführung und der hydrostatischen Stütze des Vorspannmechanismus axiale und radiale Belastungen aufzunehmen. Dadurch kann die Höhe des Tisches noch weiter vermindert und entsprechend der Arbeitsraum vergrößert werden, um den Bereich der zu bearbeitenden Werkstücke zu erweitern.

Zur Vereinfachung der Herstellungstechnologie und der Genauigkeitskontrolle der geometrischen Kennwerte der Führungen ist es zweckmäßig, daß die Tragfläche der hydrostatischen Rundführung und die Stützfläche des hydrostatischen Vorspannmechanismus parallel sind.

Es ist möglich, daß die symmetrisch einander gegenüberliegenden Hohlräume der hydrostatischen Rundführung und der Führung des hydrostatischen Vorspannmechanismus identisch ausgeführt sind.

Dadurch werden gleiche Druckkräfte erzielt, die in den genannten Hohlräumen entstehen, da die Flächen und der zugeführte Druck gleich sind. Deshalb sind die Tragfähigkeiten aller Flächen der genannten Führungen gleich und können sie gleiche, durch die Kippmomente erzeugte Reaktionskräfte aufnehmen.

Es ist möglich, daß die axiale Abmessung des Flansches wenigstens viermal kleiner ist als die axiale Abmessung des eigenen Zapfens.

Solch ein Verhältnis der erwähnten axialen Abmessungen ermöglicht es, eine Zylinderstarrheit des Zapfens mit den in ihm ausgeführten Hohlräumen der hydrostatischen Führungen zu erzielen, die um 60mal größer ist als die Starrheit seines Flansches, und entsprechend die Deformation der hydrostatischen Führungen zu verringern, wodurch die Genauigkeit der geometrischen Kennwerte der hydrostatischen Führungen bei hohen Belastungen erhalten bleibt.

Im folgenden werden konkrete Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Hinweisen auf beiliegenden Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht eines Karusselldrehmaschinentisches im Längsschnitt;

Fig. 2 den Schnitt II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Tisches;

Fig. 4 das Schema des Zuleitungssystems der Betriebsflüssigkeit;

Fig. 5 ein Kapillarröhrchen im Längsschnitt in vergrößertem Maßstab;

Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Tisch mit den Tragflächen der Rundführung in Form eines Kegelstumpfs im Längsschnitt;

Fig. 7 den Schnitt VI-VI in Fig. 6;

Fig. 8 einen Karusselldrehmaschinentisch mit der Ausführung der Tragfläche der Rundführung und der Stützfläche des Vorspannmechanismus in Form eines Kegelstumpfs im Längsschnitt;

Fig. 9 den Schnitt VIII-VIII in Fig. 8.

Der erfindungsgemäße Karusselldrehmaschinentisch enthält einen Fuß 1, einen an letzterem befestigten Zapfen 2, eine rotierende Spindeleinheit, die drehbar um eine senkrechte Achse "a-a" installiert ist und aus einer Spindel 3 sowie einer Planscheibe 1 besteht. Die Spindeleinheit steht senkrecht auf einer waagerechten Tragfläche des Zapfens 2 mit in ihr ausgeführten, voneinander getrennten Hohlräumen 5 (Fig. 2), die zusammen mit der Tragfläche 6 (Fig. 1) eine hydrostatische Rundführung 7 bilden. Der Tisch hat auch einen Vorspannmechanismus mit einer Regulierpackung 8 und einem Andrückring 9, der starr an der unteren Stirnseite der Spindel 6 befestigt und so unter dem Zapfen 2 gelegen ist, daß die Hohlräume 10 der Führungen des Vorspannmechanismus geschlossen werden. Die Hohlräume 10 und die Hohlräume 5 der hydrostatischen Führung 7 sind identisch und liegen symmetrisch einander gegenüber, wobei die Hohlräume 10 sich auf der unteren Stirnfläche des Zapfens 2 befinden.

Die Stützfläche 11 der unteren Stirnseite des Zapfens 2 und die Stützfläche 12 des Andrückrings 9 bilden eine gemeinsame Stützfläche des hydrostatischen Vorspannmechanismus.

Die Spindel liegt radial auf einem hydrostatischen Lager 13 auf.

Der ringförmige Zapfen 2 hat einen Flansch 14, der satt in eine im Fuß 1 ausgeführte ringförmige Rille eingesetzt ist. Dabei ist die axiale Abmessung (b₁) des Flansches 14 viermal kleiner als die axiale Abmessung (b) des Zapfens 2. Der Flansch 14 wird dabei entweder an der radialen Außenfläche, wie es aus der Fig. 1 ersichtlich ist, oder an der radialen Innenfläche ausgebildet, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist.

Das Zuführungssystem der Betriebsflüssigkeit in die Hohlräume 5, 10 (Fig. 3) der Tragfläche der hydrostatischen Rundführung bzw. der Stützfläche des Vorspannmechanismus enthält einen Flüssigkeitsbehälter 15, eine Niederdruckpumpe 16, deren Ausgang mit einem Grobfilter 17 verbunden ist, und eine Kühlkammer 18, die in Reihe an die Saugleitung einer Pumpe 19 für die Zuleitung der Betriebsflüssigkeit angeschlossen ist. Der Ausgang dieser Pumpe 19 ist über einen Grobfilter 20 und einen Feinfilter 21 mit einem Reduzierventil 22 und weiter über ein Rückschlagventil 23 mit einem Kollektor 24 verbunden.

Parallel zum Kollektor 24 ist ein Hydraulikspeicher 25, ein Relais 26 zur Druckkontrolle im System und ein Manometer 27 angeschlossen.

Der Kollektor 24 ist an die Hohlräume 5 und 10 über eine Dosiervorrichtung angeschlossen, die bekannte Kapillarröhrchen 28 darstellt. Diese Röhrchen sind auf bekannte Weise an den Kollektor 24 und die entsprechenden Hohlräume 5, 10 sowie an die Hohlräume des Radiallagers 13 (Fig. 1) angeschlossen. An den Anschlußstellen der Röhrchen 28 (Fig. 5) an den Kollektor 24 (Fig. 4), an die Hohlräume 5, 10 und an die Hohlräume des Radiallagers 13 sind zusätzliche Schutzröhrchen 29 (Fig. 4) angebracht, die koaxial zu den Röhrchen 28 verlaufen und starr mit ihnen verbunden sind. Die Länge jedes Schutzröhrchens 29 ist 20mal größer als sein Durchmesser, während die Länge jedes Kapillarröhrchens 28 seinen Innendurchmesser wenigstens 200mal übersteigt.

Die Kühlkammer 18 (Fig. 4) hat einen Kompressor 30, der über Verstärker 31 elektrisch mit einer bekannten Brückenmeßschaltung gekoppelt ist. Diese Schaltung enthält einen Meßwertgeber 32 zur Kontrolle der auf der Tragfläche 6 (Fig. 1) bei Rotation der Spindel 3 entstehenden Temperatur, einen Meßwertgeber 33 (Fig. 3) zum Messen der Temperatur der Baueinheit, in der keine Wärme freigesetzt wird, und einen Sollwertgeber 34, der die zulässige Grenze der Schwankungen der Temperaturfelds des Tisches festlegt.

Wenn es erforderlich ist, einen freien Raum in der Mitte des Tisches zu haben, kann es gemäß Fig. 3 ausgeführt werden.

Die Tragfläche 6 (Fig. 1) der hydrostatischen Rundführung und die Stützfläche 11 des hydrostatischen Vorspannmechanismus sind parallel.

Wenn es notwendig ist, die Höhe des Tisches zu verringern und ein weites Anwendungsgebiet angestrebt wird, wird die Tragfläche 6 (Fig. 6, 7) in Form eines Kegelstumpfs oder die Fläche 6 und die Fläche 11 (Fig. 8, 9) beide in Form eines Kegelstumpfs ausgeführt. Wenn die Flächen in Form eines Kegelstumpfs ausgeführt werden, kann man auf die Verwendung eines Radiallagers verzichten.

Der Tisch funktioniert folgendermaßen. Beim Einschalten der Werkzeugmaschine werden die Pumpen 16 und 19 eingeschaltet, und die Betriebsflüssigkeit gelangt aus dem Flüssigkeitsbehälter 15 mit Hilfe der Niederdruckpumpe 16 durch den Grobfilter 17 in die Kühlkammer 18, die in Reihe an die Saugleitung der Pumpe 19 angeschlossen ist.

Die Pumpe 19 fördert die Betriebsflüssigkeit durch den Grobfilter 20 und den Feinfilter 21 über das Rückschlagventil 23 in den Verteilerkollektor 24 und den Hydraulikspeicher 25, in dem die Betriebsflüssigkeit für den Fall einer Notabschaltung gespeichert und die Pulsation der Pumpe gedämpft wird. Sobald der vorgegebene Druck erreicht ist, läßt das Reduzierventil 22 die überschüssige Betriebsflüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter 15 abfließen, während das Relais 26 für die Druckkontrolle ein Signal erzeugt, das die Rotation der Spindel 3 freigibt. Mit Hilfe des Manometers 27 wird der Druck kontrolliert, der sich durch das Reduzierventil 22 regulieren läßt.

Die Betriebsflüssigkeit gelangt unter Druck durch die Kapillarröhrchen 28 in die Hohlräume 5 der Grundfläche der hydrostatischen Tragführung, in die Hohlräume 10 der hydrostatischen Stützführung des Vorspannmechanismus und auch in die Hohlräume des hydrostatischen Radiallagers 13. Die Kapillarröhrchen-Drosselventile dosieren mit hoher Genauigkeit die Mengen der Flüssigkeit, die in die Hohlräume 5 geleitet werden, wobei gleiche Schichtdicken dieser Flüssigkeit auf dem gesamten Umfang der hydrostatischen Tragführung 7 erzeugt werden, und auch in die Hohlräume 10 der Stützfläche des Vorspannmechanismus, wo ebenfalls auf dem gesamten Umfang und auch im hydrostatischen Radiallager 13 gleiche Schichtdicken der Betriebsflüssigkeit erzielt werden. Der Flüssigkeitsdruck in den Hohlräumen 5 der hydrostatischen Rundführungen 7 hebt die Spindel 3 mit der an ihr befestigten Planscheibe 4. Die Druckkräfte in den Hohlräumen 10 der hydrostatischen Führungen des Vorspannmechanismus werden über den Andrückring 9 und die Spindel 3 auf die Tragfläche 6 der hydrostatischen Rundführungen 7 übertragen. Diese Kräfte wirken entgegengesetzt zueinander auf die Spindel 3 ein, ohne dabei die Planscheibe 4 zu berühren. Dabei nimmt die Spindel 3 eine Stellung mit vorgegebenen Schichtdicken der Flüssigkeit ein: h - im Vorspannmechanismus, h₁ - in den hydrostatischen Rundführungen. Die Größen h und h₁ und die Starrheit ihrer Schichten werden durch den festgelegten Flüssigkeitsdurchsatz über die Hohlräume 5 und 10 bestimmt, während die vorgegebenen Kräfte der Vorspannung durch den vorgegebenen Gesamtzwischenraum h _ges = h + h₁ bestimmt werden, der durch die Dicke der Regulierpackung 8 festgelegt wird. Beim Auflegen eines Werkstücks auf die Planscheibe 4 wirkt die senkrechte Kraft von dessen Gewicht über die Spindel 3 auf die hydrostatischen Rundführungen 7 ein, und durch die festgelegte (vorgegebene) axiale Starrheit der Schicht h₁ der Flüssigkeit bewegt sich die Spindel 3 mit dem an ihr befestigten Andrückring 9 nach unten, wobei die Dicke der Schicht h₁ verringert und die Dicke der Schicht h in gleichem Maße vergrößert wird.

Die Vergrößerung der Dicke der Schicht h und damit die Verringerung des hydraulischen Widerstand bewirkt eine Senkung des Drucks in den Hohlräumen 10 der Führungen des Vorspannmechanismus, wobei die Vorspannkraft umgekehrt proportional zum Gewicht des Werkstücks vermindert wird.

Das ermöglicht eine wesentliche Erhöhung der Winkelstarrheit des Tisches bei erheblicher Verringerung der Vorspannung (etwa um das Zweifache). Bei der Einwirkung des von den Schnittkräften erzeugten Moments neigt sich die Spindel 3, wobei sich der Zwischenraum auf einer Seite der hydrostatischen Rundführungen 7 und auf der gegenüberliegenden Seite der Führungen des Vorspannmechanismus verkleinert und sich auf den anderen, ihnen diametral gegenüberliegenden Seiten vergrößert. Dieses Moment wird einerseits durch das entgegengewirkte Moment des vom Druck der in die Hohlräume 5 der Rundführungen 7 fließenden Flüssigkeit erzeugten Kräftepaars und andererseits durch das Moment der Druckkräfte der in die Hohlräume 10 des Andrückring 9 fließenden Flüssigkeit ausgeglichen. Die resultierende Kraft jedes dieser Momente befindet sich am mittleren Durchmesser dieser Stützen, d. h. die Kräfte des beim Spanen entstehenden Moments sind gleich dem Quotienten aus dem erwähnten Moment und dem Durchmesser der Rundführungen 7. Das ermöglicht es, die geforderte Winkelstarrheit zu erzielen bei einem um das Zweifache geringeren Durchmesser der Rundführungen im Vergleich zu den bekannten Tischkonstruktionen, was die Winkelgeschwindigkeit des Spindelumlaufs um wenigstens das Zweifache erhöht bei unveränderlicher Wärmeentwicklung auf den hydrostatischen Rundführungen, ober bei gleichen Geschwindigkeiten um das Vierfache die Leistung zu verringern, die für die Überwindung der Flüssigkeitsreibung in der Flüssigkeitsschicht der hydrostatischen Stützen verbraucht wird.

Die Reaktionskräfte der Rundführungen wirken auf den Zapfen ein und werden über dessen Körper auf den Flansch 14 übertragen, der starr am Fuß 1 befestigt ist. Da die Zylinderstarrheit des Zapfenkörpers mit den in ihm ausgeführten Führungen um 60mal größer ist als die Starrheit des Flansches, beträgt die Deformation der Führungen 7 und 11 des Zapfens 2 nicht mehr als ¹/₆₀ der Gesamtdeformationen, die auf dem Körper des Flansches 14 auftreten. Das ermöglicht es, den vorgegebenen Zwischenraum einzuhalten und folglich auch eine hohe Genauigkeit der hydrostatischen Rundführungen.

Beim Betrieb der Pumpstation fördern die Kreiselradpumpen (oder Kolbenpumpen) 19 die Betriebsflüssigkeit in Portionen und erzeugen einen pulsierenden Druck im System. Der Hydraulikspeicher 25 dämpft teilweise die Pulsation. Letztere bewirkt im Speisesystem eine Vibration aller Elemente, u. a. auch der Kapillarröhrchen 28 - Drosselventile, die bei längerer Nutzung an den Anschlußstellen an den Kollektor 24 und die Hohlräume 5, 10 an den gefährdeten Querschnitten brechen. Die Schutzröhrchen 29 schützen vor diesen Brüchen und verhindern vollkommen das Entstehen von Bruchstellen bei einer Länge des Schutzröhrchens 29 von mehr als 20 Durchmessern. Das wird dadurch gewährleistet, daß sich jedes Kapillarröhrchen 28 nicht weiter als um die Größe des Zwischenraums zwischen dem Schutzröhrchen 29 und seinem eigenen Außendurchmesser verbiegen kann. Eine weitere Biegung ist nur möglich, wenn sich beide Röhrchen zusammen biegen, was einer gleichfesten Welle entspricht, die sich gleichmäßig auf ihrer gesamten Länge durchbiegt und keine Abschnitte mit Spannungskonzentrationen hat.

Vor Beginn des Betriebs wird vom Sollwertgeber 34, der einen Regelwiderstand mit einer geeichten Skala der maximalen Schwankungen des Temperaturfelds des Tisches darstellt, ein vorgegebener Grenzwert festgelegt. Der Sollwertgeber 34 ist auf einem Steuerpult (nicht abgebildet) installiert. Der Sollwertgeber 34, der Temperaturgeber 32 der hydrostatischen Führung und der Meßwertgeber 33 zum Messen der Temperatur der Baueinheit, wo es keine Wärmeentwicklungen gibt, (die Heißleiterwiderstände darstellen) sind in eine elektrische Brückenmeßschaltung eingebaut, die so abgestimmt ist, daß, wenn die Oberflächentemperatur der hydrostatischen Führung den vorgegebenen Grenzwert übersteigt, ein Signal erzeugt wird, das von den Verstärkern 31 verstärkt wird und den Kompressor der Kühlkammer einschaltet.

Bei Rotation der Planscheibe 4 erwärmt sie sich infolge der Reibung der Flüssigkeitsschicht. Der Energieverbrauch für die Erwärmung der Flüssigkeit ist direkt proportional dem Quadrat der linearen Geschwindigkeit.

Die Betriebsflüssigkeit benetzt die Oberflächen der hydrostatischen Rundführungen 7 und erwärmt sie. Sobald die Temperatur der hydrostatischen Rundführungen 7 größer ist als die Temperatur der Baueinheit, wo es keine Wärmeentwicklung gibt, um den Grenzwert, der vom Geber 34 vorgegeben wurde, erzeugt die Meßbrücke ein Signal. Die Verstärker 31 verstärken das Signal und schalten den Kompressor 30 der Kühlkammer 18 ein. Die Betriebsflüssigkeit wird beim Durchgang durch die Kühlkammer abgekühlt und weiter mit Hilfe der Pumpe 19 durch eine Rohrleitung in die Hohlräume 5 der hydrostatischen Rundführung gepumpt.

Die abgekühlte Flüssigkeit kühlt die hydrostatischen Rundführungen 7. Sobald deren Temperatur unter den vorgegebenen Grenzwert sinkt, erlischt das Signal der Meßbrücke, und der Kompressor 30 wird abgeschaltet.

Dieses Schema ermöglicht es, die proportional zur Winkelgeschwindigkeit der Spindel 3 gekühlte Betriebsflüssigkeit in die Hohlräume 5 und 10 zu leiten und so das Temperaturfeld des Tisches und damit der gesamten Maschine konstant und in einem vorgegebenen Bereich zu halten. Das ermöglicht die Erzielung einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke im Verlauf der gesamten Arbeitszeit bei beliebigen Winkelgeschwindigkeiten.

Bei Notabschaltungen der Pumpstation 19 gelangt die im Hydraulikspeicher gespeicherte Flüssigkeit weiter in die Hohlräume 5, 10, während das Rückschlagventil 23 den Rückfluß der Betriebsflüssigkeit zur Pumpstation 19 verhindert. Bei einem Druckabfall unter einen bestimmten Wert schaltet das Druckrelais 26 den Antrieb (nicht abgebildet) des Tisches ab und bremst die Planscheibe 4, wodurch die hydrostatischen Stützen vor Bruch bewahrt werden. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit und hohe Lebensdauer des Tisches gewährleistet.

Wenn Tische verwendet werden, die mit anderen konstruktiven Ausführungsvarianten der Tragflächen der hydrostatischen Führungen und der Stützflächen des Vorspannmechanismus ausgebildet sind, wie das in Fig. 3 und 6 bis 8 dargestellt ist, läuft der Betrieb ähnlich wie im oben beschriebenen Beispiel ab.

Claims

1. Karusselldrehmaschinentisch mit einem auf einem Fuß (1) befestigten ringförmigen Zapfen (2), der eine rotierende Baueinheit trägt, welche drehbar um eine senkrechte Achse (a-a) montiert ist, eine Spindel (3) und eine Planscheibe (4) aufweist und senkrecht auf einer Tragfläche aufliegt, die voneinander getrennte Hohlräume (5) hat, die zusammen mit der Tragfläche (6) eine hydrostatische Rundführung (7) bilden, einem hydrostatischen Vorspannmechanismus mit einem Andrückring (9) und einem System für die Zuleitung der Betriebsflüssigkeit in die erwähnten Hohlräume, dadurch gekennzeichnet, daß
- der Zapfen (2) auf dem Fuß (1) mit Hilfe eines an einer der radialien Oberflächen desselben ausgeführten ringförmigen Flansches (14) installiert ist;
- der Flansch (14) starr mit dem Fuß (1) verbunden und mit seiner Außenfläche in eine im Fuß (1) ausgeführte ringförmige Rille eingepreßt ist;
- die Spindel (3) mit der Tragfläche (6) auf der hydrostatischen Führung aufgestellt ist;
- die Führung (7) auf der oberen Stirnseite des Zapfens (2) ausgeführt ist;
- an der unteren Stirnseite des Zapfens (2) Hohlräume (10) ausgeführt sind;
- die Hohlräume (10) symmetrisch den Hohlräumen (5) der hydrostatischen Führung (7) gegenüberliegen und einen hydrostatischen Vorspannmechanismus bilden;
- der Andrückring (9) des Vorspannmechanismus an der unteren Stirnfläche der Spindel (3) befestigt und so unter dem Zapfen (2) angebracht ist, daß die Hohlräume (10) der Stützfläche (11) auf der unteren Stirnfläche des Zapfens (2) geschlossen werden;
- die Stützfläche (11) der unteren Stirnseite des Zapfens (2) und die Stützfläche (12) des Andrückrings (9) eine gemeinsame Stützfläche des Vorspannmechanismus bilden;
- die Hohlräume (10) mit einem System für die Zuführung der Betriebsflüssigkeit verbunden sind.

2. Tisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Hohlräume (10) des hydrostatischen Vorspannmechanismus und die Hohlräume (5) der hydrostatischen Rundführung (7) mit dem System für die Zuführung der Betriebsflüssigkeit mit Hilfe eines Kollektors (24) und einer Dosiervorrichtung verbunden sind;
- die Dosiervorrichtung Kapillarröhrchen (28) darstellt;
- die Röhrchen (28) mit ihren Enden an die entsprechenden Hohlräume (5 und 10) und an den Kollektor (24) angeschlossen sind;
- an den Anschlußstellen auf den Kapillarröhrchen (28) starr mit diesen verbundene und koaxial zu ihnen gelegene zusätzliche Röhrchen (29) angebracht sind.

3. Tisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge der Kapillarröhrchen (28) zu ihrem Innendurchmesser wenigstens 200 beträgt.

4. Tisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- in der Nähe der Tragfläche (6) der hydrostatischen Führung (7) im Innern des Zapfens (2) ein Meßwertgeber (32) zur Kontrolle der an der erwähnten Fläche bei Umlauf der Spindel (3) entstehenden Temperatur angeordnet ist;
- der Meßwertgeber (32) in eine bekannte Brückenmeßschaltung eingebaut ist;
- der Kompressor (30) einer Kühlkammer (18) elektrisch über Verstärker mit der Brückenmeßschaltung gekoppelt und in Reihe an die Saugleitung einer Pumpe (19) des Systems für die Zuleitung der Betriebsflüssigkeit angeschlossen ist.

5. Tisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfläche (6) der hydrostatischen Rundführung (7) in Form eines Kegelstumpfs ausgeführt ist.

6. Tisch nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (11) des hydrostatischen Vorspannmechanismus in Form eines Kegelstumpfs ausgeführt ist.

7. Tisch nach den Ansprüchen 1 oder 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfläche (6) der hydrostatischen Rundführung (7) und die Stützfläche (11, 12) des hydrostatischen Vorspannmechanismus parallel sind.

8. Tisch nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrisch einander gegenüberliegenden Hohlräume (5 und 10) der hydrostatischen Rundführung (7) und des hydrostatischen Vorspannmechanismus identisch ausgebildet sind.

9. Tisch nach beliebigem Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abmessung des Flansches (14) wenigstens viermal kleiner ist als die axiale Abmessung des Zapfens (2) selbst.