DE4223256A1 - Schwingungdämpfende Lagerstellmutter - Google Patents
Schwingungdämpfende LagerstellmutterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine schwingungsdämpfende Lagerstellmutter zur
spielfreien Einstellung von Wälzlagern, insbesondere für eine Spindel
lagerung von Werkzeugmaschinen, bestehend aus einem Mutternkörper mit
einer Zentrierbohrung und einem Innengewinde.
Für die Lagerung von Haupt- oder Vorschubspindeln im Werkzeugmaschi
nenbau werden hauptsächlich Wälzlager eingesetzt. Der Vorteil der
Wälzlager besteht darin, daß sie vorgespannt und spielfrei eingestellt
werden können. Der Nachteil von Wälzlagern liegt darin begründet, daß
sie eine schlechte Dämpfungswirkung für Schwingungen fremder Herkunft
haben und bedingt durch ihren konstruktiven Aufbau auch selbst Schwin
gungen erzeugen.
In diesem Zusammenhang ist auch bekannt, daß zur spielfreien Einstel
lung von Wälzlagern sog. Lagerstellmuttern verwendet werden, die die
beiden Laufringe in axialer Richtung festlegen (Technik-Lexikon, Band 3,
Maschinenbau Grundlagen, Rowohlt-Taschenbuch-Verlag GmbH, 1971).
Der Nachteil derartiger Lagerstellmuttern besteht darin, daß sie zwar
das Lager axial festlegen, die Übertragung von Schwingungen aber nicht
verhindern. Derartige Schwingungen werden über die Haupt- bzw. Vor
schubspindel an das Werkzeug bzw. den Werkzeugtisch weitergeleitet und
führen so zu Ungenauigkeiten in der Bearbeitung hinsichtlich der
Oberflächengüte des Werkstückes und zu Positionierungenauigkeiten des
Werkzeugtisches.
Das Unterbinden derartiger Schwingungen durch Dämpfungsmaßnahmen ist
bei der Lagerung von Spindeln im Werkzeugmaschinenbau ebenfalls seit
langem bekannt. So wird beispielsweise in dem DE-GM 72 01 256 eine
Anordnung zur Lagerung von Achsen oder Wellen in Gehäusen beschrieben,
bei der eine Stufenhülse neben der axialen Festlegung der Wälzlager
zusätzlich die Funktion der Dämpfung übernimmt. Die Mantelfläche der
Stufenhülse hat nur einen sehr geringen Abstand zur Bohrungsfläche des
Gehäuses und weist an ihren Enden je einen Kragen auf, so daß zwischen
diesen beiden Kragen auf ihrem Umfang eine Vertiefung gebildet wird.
Öl, das durch eine Bohrung in diese ringförmige Vertiefung geleitet
wird, wirkt dabei als Dämpfungsmedium.
Der Nachteil derartiger Stufenhülsen besteht nun darin, daß nur
Schwingungen in radialer Richtung gedämpft werden, während Schwingun
gen in axialer Richtung mit ihren negativen Folgen ungehindert auf die
Spindel und damit auf das Bearbeitungswerkzeug bzw. den Werkzeugtisch
übertragen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine schwingungsdämpfende Lager
stellmutter zu entwickeln, die sowohl Schwingungen in radialer als
auch in axialer Richtung dämpft.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Mutternkörper
in Umfangsrichtung ein geteiltes Dämpfungselement zugeordnet ist, bei
dem eine Teilungsebene in axialer Richtung durch die Spindelachse
verläuft und das mit einer Bohrung eine Mantelfläche des Mutternkör
pers beabstandet um einen Dämpfungsspalt umschließt, der durch Inein
andergreifen von sägezahnartigen Vorsprüngen der Bohrung des Dämp
fungselementes in korrespondierende, auf der Mantelfläche des Muttern
körpers in Achsrichtung hintereinander angeordnete, Ringnuten gebildet
wird und daß der Dämpfungsspalt über einen radialen Zuführungskanal
mit einer Dämpfungsflüssigkeit versorgt wird.
Durch den sägezahnartig ausgebildeten Dämpfungsspalt zwischen dem
Mutternkörper und dem geteilten Dämpfungselement wird erreicht, daß
sowohl radiale als auch axiale Schwingungen nur gedämpft übertragen
werden. Bei axialer und/oder radialer Bewegung von Mutternkörper und
Dämpfungselement gegeneinander tritt in dem mit Öl gefüllten Dämp
fungsspalt eine dämpfende Quetschwirkung auf Basis des Squeeze-Effek
tes ein.
Der Vorteil einer derartigen Lagerstellmutter besteht darin, daß
aufgrund radialer und axialer Dämpfung eine verbesserte Oberflächen
qualität der Werkstückoberfläche durch eine exaktere Führung des
Bearbeitungswerkzeuges und durch eine verbesserte Positioniergenau
igkeit des Werkstückes ermöglicht wird.
Ein anderer Vorteil besteht darin, daß durch die Kombination von
Lagerstellmuttern und Dämpfungselement eine Lagerkonstruktion möglich
wird, die in axialer Richtung eine kurze Bauweise zuläßt. Bisher
erforderliche, axialen Bauraum beanspruchende Dämpfungsmittel, wie
beispielsweise Schwingungsdämpferkörper, sind nicht mehr erforderlich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen 2 bis 7 erläutert.
So sollen nach Anspruch 2 die Spitzen der sägezahnartigen Vorsprünge
und der Grund der Ringnuten einen Winkel von 90° aufweisen. Ein der
artiger zick-zack-förmiger Verlauf des Dämpfungsspaltes läßt sich
fertigungstechnisch besonders wirtschaftlich herstellen. Aber auch
andere Formen des Dämpfungsspaltes sind möglich. Beispielsweise könnte
der Dämpfungsspalt auch in Mäanderform verlaufen.
Aus Anspruch 3 geht hervor, daß der Dämpfungsspalt eine Höhe von 0,005
bis 0,03 mm aufweisen soll. Da in der Dämpfungsgleichung für einen
Squeeze-Film-Dämpfer die Filmhöhe in der dritten Potenz im Nenner
steht, wird bei der vorgegebenen Filmhöhe eine besonders große Dämp
fung erzielt, d. h. je kleiner der Dämpfungsspalt ist, desto größer
wird die Dämpfungswirkung.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 soll der
Zuführungskanal in der Mitte des Dämpfungselementes angeordnet sein.
Dadurch wird eine gleichmäßige Beaufschlagung des Dämpfungsspaltes mit
Öl in beiden Richtungen gesichert.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung nach Anspruch 5 ist
vorgesehen, daß der Zuführungskanal über eine zentrale Versorgungsein
heit mit der Dämpfungsflüssigkeit versorgt wird.
Da der ölgefüllte Dämpfungsspalt aufgrund seiner geringen Spalthöhe
kapillare Eigenschaften aufweist und äußerst wenig Öl benötigt, kann
nach Anspruch 6 die Versorgung mit Dämpfungsflüssigkeit in zeitlichen
Abständen als Impuls- oder Tropfölschmierung erfolgen.
Schließlich soll nach Anspruch 7 eine elektrorheologische Flüssigkeit
als Dämpfungsflüssigkeit verwendet werden.
Elektrorheologische Flüssigkeiten sind Suspensionen von nichtmetalli
schen Teilchen in elektrisch nichtleitenden Ölen oder Lösungsmitteln.
Unter Einfluß eines äußeren elektrischen Feldes treten die suspendier
ten nichtmetallischen Teilchen miteinander in Wechselwirkung und bauen
faserige Strukturen auf. Derartige Strukturen führen zu einer erhöhten
Viskosität der Flüssigkeit im Wirkungsbereich des Feldes.
Da der Dämpfungsfaktor eines Squeeze-Film-Dämpfers direkt von der
Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit abhängig ist, läßt sich auf diese
Weise die Dämpfung nochmals verstärken.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Lagerung für eine Vor
schubspindel einer Werkzeugmaschine mit einer erfin
dungsgemäßen Lagerstellenmutter;
Fig. 2 eine Einzelheit des Dämpfungsspaltes aus den Bereich Z
von Fig. 1.
Aus Fig. 1 ist die Lagerung einer Vorschubspindel einer Werkzeug
maschine in einem Festlager mit einer erfindungsgemäßen Lagerstell
mutter 1 ersichtlich.
Die Vorschubspindel 7 ist in mehrere nicht näher bezeichnete Spindel
abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern unterteilt. Ein zweirei
higes Schrägkugellager 20 mit in Käfigen 24 geführten Kugeln 23 ist
mit seinem geteilten Innenring 21 mittels Presspassung mit einem
Abschnitt der Vorschubspindel 7 mit verringertem Wellendurchmesser
verbunden, so daß der geteilte Innenring 21 linksseitig an einem nicht
näher bezeichneten Wellenbund anliegt. Der Außenring 22 des Schräg
kugellagers 20 ist in einer Bohrung 25 des Gehäuses 19 einer Werkzeug
maschine eingepaßt.
An das Schrägkugellager 20 schließt sich in axialer Richtung eine
erfindungsgemäße Lagerstellmutter 1 an. Diese Lagerstellmutter 1
besteht aus einem Mutternkörper 2, der eine Zentrierbohrung 3 mit
einem Innengewinde 4 aufweist. Dieser Mutternkörper 2 wird auf ein
nicht bezeichnetes Gewinde der Vorschubspindel 7 aufgeschraubt und mit
Hilfe eines Drehmomentenschlüssels angezogen. Der Mutternkörper 2
liegt dabei mit seiner Stirnseite an der Stirnseite des geteilten
inneren Laufringes 21 an.
Der Mutternkörper 2 ist auf seiner Mantelfläche 8 in Achsrichtung der
Spindelachse 7 mit hintereinander angeordneten Ringnuten 11 versehen.
Dem Mutternkörper 2 ist in Umfangsrichtung ein geteiltes Dämpfungs
element 5 zugeordnet, das mit einer Bohrung 9 die Mantelfläche 8 des
Mutternkörpers 2 beabstandet und einen Dämpfungsspalt 10 umschließt.
Der Dämpfungsspalt 10 wird dadurch gebildet, daß sägezahnartige Vorsprünge
12 der Bohrung 9 des Dämpfungselementes 5 in die auf der
Mantelfläche 8 des Mutternkörpers 2 korrespondierend angeordneten
Ringnuten 11 eingreifen. Das Dämpfungselement 5 wiederum ist in der
Bohrung 25 des Gehäuses 19 angeordnet.
Der Außenring 22 des Schrägkugellagers 20 und das Dämpfungselement 5
sind in axialer Richtung mit einer oder mehreren Bohrungen versehen
und werden mittels Schrauben 17 in der Bohrung 25 des Gehäuses 19 mit
ihren Stirnseiten aneinanderliegend gehalten. Auf diese Weise wird das
Schrägkugellager 20 zwischen einem Wellenbund der Spindel 7 und dem
Gehäuse 19 einerseits und zwischen Mutternkörper 2 und
Dämpfungselement 5 andererseits axial festgelegt bzw. spielfrei einge
stellt.
Zur axialen Sicherung des Mutternkörpers 2 ist dieser an seiner Stirn
seite über eine Paßscheibe 16 mit einer Kontermutter 14 gekontert.
Diese weist in einer nicht näher bezeichneten Bohrung ein Innengewinde
15 auf und ist auf ein Außengewinde der Spindel 7 aufgeschraubt. Die
Kontermutter 14 ist mit dem Mutternkörper 2 über nicht bezeichnete
Bohrungen in axialer Richtung mit Schrauben 18 verbunden.
Von einer nicht dargestellten Versorgungseinheit wird über einen
radialen Zuführungskanal 13 der Dämpfungsspalt 10 mit Dämpfungsflüs
sigkeit versorgt.
Damit die sägezahnartigen Vorsprünge 12 des Dämpfungselementes 5 in
die auf der Mantelfläche 8 des Mutternkörpers 2 angeordneten Ringnuten
11 eingreifen können, muß das Dämpfungselement 5 zweiteilig ausgebil
det sein und vor der Montage außerhalb der Bohrung 25 des Gehäuses 19
auf den Mutternkörper aufgesetzt werden. Die Teilungsebene des Schnit
tes des Dämpfungselementes 5 verläuft in axialer Richtung durch die
Spindelachse 6 der Spindel 7 und ist in Fig. 1 nicht sichtbar. Aus
diesem Grunde sind in genannter Figur der obere und der untere Teil
des Dämpfungselementes 5 gegenläufig schraffiert.
Der in Fig. 2 vergrößert dargestellte Ausschnitt Z von Fig. 1 zeigt
den Verlauf des mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Dämpfungs
spaltes 10.
Dieser wird dadurch gebildet, daß sägezahnartige Vorsprünge 12 der
Bohrung 9 des Dämpfungselementes 5 in Ringnuten 11 eingreifen, die auf
der Mantelfläche 8 des Mutternkörpers 2 angeordnet sind. Die Spitzen
der sägezahnartigen Vorsprünge 12 und der Grund der Ringnuten 11
weisen dabei einen Winkel von 90° auf. Der Dämpfungsspalt 10 wird über
einen durch das Gehäuse 19 und durch das Dämpfungselement 5 führenden
radialen Zuführungskanal 13 mit Dämpfungsflüssigkeit versorgt.
Bezugszahlen
1 Lagerstellmutter
2 Mutternkörper
3 Zentrierbohrung
4 Innengewinde
5 Dämpfungselement
6 Spindelachse
7 Spindel
8 Mantelfläche
9 Bohrung
10 Dämpfungsspalt
11 Ringnuten
12 sägezahnartige Vorsprünge
13 Zuführungskanal
14 Kontermutter
15 Innengewinde
16 Paßscheibe
17 Schraube
18 Schraube
19 Gehäuse
20 Schrägkugellager
21 Innenring
22 Außenring
23 Wälzkörper
24 Käfig
25 Bohrung
2 Mutternkörper
3 Zentrierbohrung
4 Innengewinde
5 Dämpfungselement
6 Spindelachse
7 Spindel
8 Mantelfläche
9 Bohrung
10 Dämpfungsspalt
11 Ringnuten
12 sägezahnartige Vorsprünge
13 Zuführungskanal
14 Kontermutter
15 Innengewinde
16 Paßscheibe
17 Schraube
18 Schraube
19 Gehäuse
20 Schrägkugellager
21 Innenring
22 Außenring
23 Wälzkörper
24 Käfig
25 Bohrung
Claims (7)
1. Schwingungsdämpfende Lagerstellmutter (1) zur spielfreien Einstel
lung von Wälzlagern, insbesondere für eine Spindellagerung von Werk
zeugmaschinen, bestehend aus einem Mutternkörper (2) mit einer Zen
trierbohrung (3) und einem Innengewinde (4), dadurch gekennzeichnet,
daß dem Mutternkörper (2) in Umfangsrichtung ein geteiltes Dämpfungs
element (5) zugeordnet ist, bei dem eine Teilungsebene in axialer
Richtung durch die Spindelachse (6) verläuft und das mit einer Bohrung
(9) eine Mantelfläche (8) des Mutternkörpers (2) beabstandet um einen
Dämpfungsspalt (10) umschließt, der durch Ineinandergreifen von säge
zahnartigen Vorsprüngen (12) der Bohrung (9) des Dämpfungselementes
(5) in korrespondierende, auf der Mantelfläche (8) des Mutternkörpers
(2) in Achsrichtung hintereinander angeordnete Ringnuten (11) gebildet
wird und daß der Dämpfungsspalt (10) über einen radialen Zuführungs
kanal (13) mit einer Dämpfungsflüssigkeit versorgt wird.
2. Schwingungsdämpfende Lagerstellmutter (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spitzen der sägezahnartigen Vorsprünge (12)
und der Grund der Ringnuten (11) einen Winkel von 90° aufweisen.
3. Schwingungsdämpfende Lagerstellmutter (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Dämpfungsspalt (10) eine Höhe von 0,005 bis
0,03 mm aufweist.
4. Schwingungsdämpfende Lagerstellmutter (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal (13) in der Mitte des Dämp
fungselementes (5) angeordnet ist.
5. Schwingungsdämpfende Lagerstellmutter (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal (13) über eine zentrale Ver
sorgungseinheit mit Dämpfungsflüssigkeit versorgt wird.
6. Schwingungsdämpfende Lagerstellmutter (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Versorgung mit Dämpfungsflüssigkeit in zeitli
chen Abständen als Impuls- oder Tropfölschmierung erfolgt.
7. Schwingungsdämpfende Lagerstellmutter (1) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als Dämpfungsflüssigkeit eine elektrorheologische
Flüssigkeit verwendet wird.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4223256A DE4223256A1 (de) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Schwingungdämpfende Lagerstellmutter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4223256A DE4223256A1 (de) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Schwingungdämpfende Lagerstellmutter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4223256A1 true DE4223256A1 (de) | 1994-01-20 |
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ID=6463261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4223256A Withdrawn DE4223256A1 (de) | 1992-07-15 | 1992-07-15 | Schwingungdämpfende Lagerstellmutter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4223256A1 (de) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INA WAELZLAGER SCHAEFFLER OHG, 91074 HERZOGENAURAC |
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8141 | Disposal/no request for examination |