CH631909A5

CH631909A5 - Machine tool with precision-turning spindle carried in hydrostatic bearings

Info

Publication number: CH631909A5
Application number: CH902578A
Authority: CH
Inventors: Hat Auf Nennung Verzichtet Erfinder
Original assignee: Laucherthal Fuerstlich Hohenzo
Priority date: 1977-08-25
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1982-09-15
Also published as: ATA620478A; AT356473B; RO75082A

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit hydrostatisch gelagerter Drehspindel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei die Spindel vorzugsweise ferner in zwei axial wirksamen Hydrostatiklagern gelagert ist, die mit Umgriff, also gegeneinander wirksam sind. The invention relates to a machine tool with a hydrostatically mounted rotary spindle according to the preamble of claim 1, wherein the spindle is preferably furthermore mounted in two axially active hydrostatic bearings which are active with a wrap, that is to say against one another.

Die Vorteile derartiger Werkzeugmaschinen (dieser Anspruch soll hier auch Bearbeitungseinheiten umfassen) liegen vor allem darin, dass die Tragfähigkeit und die Ölspaltver-formung unter Belastung weitgehend von der Drehzahl unabhängig sind, dass ferner Form- und Oberflächengenauigkeiten der miteinander wirkenden Lageroberflächen weitestgehend vom Ölfilm ausgeglichen werden und dass durch den hohen Öltaschendruck sämtliche Lagerspalte stets hohlraumfrei mit Drucköl ausgefüllt sind, was zu hervorragenden Dämpfungseigenschaften und stabilem Lauf des Lagers beiträgt. Ferner ist durch den erzwungenen Öldurchfluss und über eine geeignete Ölrückkühlung eine einwandfreie Ther-mostabilität der Maschine möglich. The advantages of such machine tools (this claim should also include machining units here) are primarily that the load-bearing capacity and the oil gap deformation under load are largely independent of the speed, and that the shape and surface accuracy of the interacting bearing surfaces are largely compensated for by the oil film and that due to the high oil pocket pressure, all bearing gaps are always filled with pressure oil without cavities, which contributes to excellent damping properties and stable running of the bearing. Furthermore, due to the forced oil flow and a suitable oil recooling system, the machine can be perfectly thermostable.

Alle diese Massnahmen und Merkmale tragen dazu bei, dass mit solchen Dreh- oder Ausdrehspindeln Oberflächengüten, Rundlaufgenauigkeiten und Formgenauigkeiten am Werkstück erzielt werden können, wie sie normalerweise nur mit Schleifen oder Superfinishen erreicht werden. All of these measures and features contribute to the fact that with such turning or boring spindles, surface qualities, concentricity and shape accuracy can be achieved on the workpiece, as can normally only be achieved with grinding or superfinishing.

Zusammen mit Diamant- oder Keramikwerkzeugen werden Schnittgeschwindigkeiten verwendet von mehreren hundert Metern pro Minute, weshalb beträchtliche Drehzahlen von mehreren tausend Umdrehungen pro Minute für die Drehspindeln verlangt werden. Hierbei können hohe Mass2 In conjunction with diamond or ceramic tools, cutting speeds of several hundred meters per minute are used, which is why considerable speeds of several thousand revolutions per minute are required for the rotating spindles. Here high Mass2

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genauigkeiten und lange Standzeiten für die Werkzeugschneiden eingehalten werden. accuracy and long service life for the tool cutting edges are observed.

Wegen der hohen zeitlichen Zerspanungsleistung solcher Werkzeugmaschinen werden oftmals bei Massenfertigung mit automatischem Programmablauf die Taktzeiten von Werkstück zu Werkstück äusserst kurz. Dies führte zu der Forderung, dass beispielsweise beim Bohrungsausdrehen die beim Stahlrückzug aus der zu bearbeitenden Bohrung im Eilgang erforderliche Stahlabhebung zur Vermeidung einer Rückzugrille bei voller Spindeldrehzahl erfolgt, damit ein Abbremsen und wieder Hochfahren der Drehmassen der Spindel und des Antriebs entfällt. Man spricht hier von einer sogenannten umlaufenden Stahlabhebung zur Verkürzung der Taktzeiten und zur Energieeinsparung. Man kann dieses Problem auf verschiedene Weise lösen. Zum Beispiel ist es möglich, das Bearbeitungswerkzeug an einem ausreichend biegeschlaffen Teil des Stahlhalters zu befestigen und diesen dann durch geeignete Mittel beim Stahlrückzug elastisch von der bearbeiteten Oberfläche weggerichtet auszulenken bei voller Drehzahl der Spindel. Because of the high machining performance of such machine tools over time, the cycle times from workpiece to workpiece are often extremely short in mass production with automatic program execution. This led to the requirement that, for example, when boring the steel, the steel lift required for the steel retraction from the bore to be machined was carried out in rapid traverse to avoid retraction at full spindle speed, so that braking and restarting of the turning masses of the spindle and the drive is no longer necessary. One speaks here of a so-called circumferential steel lifting to shorten the cycle times and to save energy. There are several ways to solve this problem. For example, it is possible to attach the machining tool to a sufficiently slack part of the steel holder and then to deflect it elastically away from the machined surface by suitable means when retracting the steel at full speed of the spindle.

Dieses Verfahren ist aufwendig und nicht konsequent, wenn man einerseits durch hohe Steifigkeit der Spindel und der Lagerung die Voraussetzung schaffen will, höchste Genauigkeiten zu erreichen, anderseits aber an der wichtigsten Stelle, nämlich in der Nähe des auf um genau eingestellten Werkzeugs wieder Biegeschlaffheiten in Kauf nehmen muss. This process is complex and inconsistent if, on the one hand, the high rigidity of the spindle and the bearing are used to create the prerequisites for achieving the highest levels of accuracy, but on the other hand, at the most important point, namely in the vicinity of the precisely adjusted tool, there is again a lack of flexibility must take.

Ferner ist die Reproduzierbarkeit der Stahlstellung für das nächste Werkstück nicht absolut sichergestellt, einmal durch die Schlaffstelle, zum anderen durch den erforderlichen mechanischen Anschlag, der der Verschmutzung und dem Verschleiss unterliegt. Furthermore, the reproducibility of the steel position for the next workpiece is not absolutely guaranteed, firstly due to the slack spot and secondly due to the mechanical stop required, which is subject to contamination and wear.

Bei doppeltkonisch gleitgelagerten Spindeln ist versucht worden, das Problem dadurch zu lösen, dass beim Stahlrückzug eines der konischen Gleitlager axial nach aussen um einen geringen Betrag weggefahren wird, damit sich das Lagerspiel vergrössert. Ein über die umlaufende Spindel geschobenes Wälzlager zwingt dann über einen schwachen Exzenter die Spindel in eine Taumelbewegung, die zu einer umlaufenden Stahlabhebung führt. Abgesehen davon, dass dieses Verfahren sehr aufwendig ist, stecken in der Reproduzierbarkeit der exakten Spindellage über die Axialverschiebung der Lager ebensoviele Imponderabilien wie beim vorhin beschriebenen Lösungsweg. Ausserdem ist das Zu-und Wegschalten des Wälzlagers nicht verschleissfrei lösbar, und die Lebensdauer ist begrenzt. In the case of double-conical slide-bearing spindles, attempts have been made to solve the problem by moving one of the conical slide bearings axially outwards by a small amount when the steel is retracted, so that the bearing play increases. A roller bearing pushed over the revolving spindle then forces the spindle into a wobbling movement via a weak eccentric, which leads to a revolving steel lift. In addition to the fact that this method is very complex, the reproducibility of the exact spindle position via the axial displacement of the bearings contains as many imponderables as in the solution described above. In addition, the switching on and off of the rolling bearing cannot be solved without wear and the service life is limited.

Die Erfindung erlaubt bei einer Werkzeugmaschine mit einer hydrostatischen Spindellagerung eine absolut verschleissfrei umlaufende Stahlabhebung bei hundertprozentiger Reproduzierbarkeit der Lage der Werkzeugschneide unter Beibehaltung der Höchstmasse an mechanischer und lagerseitiger Steifigkeit und Dämpfung der Spindel. Hierbei ist gemäss dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ein drittes geschlossenes hydrostatisches Mehrtaschenlager als Ausrücklager vorgesehen, welches radial auf ein weiteres Wellenstück der Spindel wirksam ist, dessen Achse zur Achse der beiden ersten Wellenstücke um ein geringes Mass exzentrisch angeordnet ist. In the case of a machine tool with a hydrostatic spindle bearing, the invention permits an absolutely wear-free circumferential steel lift with 100% reproducibility of the position of the tool cutting edge while maintaining the maximum mass of mechanical and bearing-side stiffness and damping of the spindle. Here, according to the characterizing part of claim 1, a third closed hydrostatic multi-pocket bearing is provided as a release bearing, which acts radially on a further shaft piece of the spindle, the axis of which is arranged eccentrically to the axis of the first two shaft pieces by a small amount.

Vorteilhaft sind die beiden radial wirkenden Hydrostatiklager mit gemeinsamer Achse der zugehörigen Wellenstücke unmittelbar benachbart und das dritte mit exzentrischer Wellenachse vorgesehene Ausrücklager entweder links oder rechts davon angeordnet. The two radially acting hydrostatic bearings with a common axis of the associated shaft pieces are advantageously immediately adjacent and the third release bearing provided with an eccentric shaft axis is arranged either to the left or to the right thereof.

Die Exzentrizität der Achse des Wellenstückes am Ausrücklager hat vorteilhaft gegenüber der Achse der beiden ersten Wellenstücke maximal den Wert der Dicke des radialen ölspalts des benachbarten radial wirksamen Hydrostatiklagers. The eccentricity of the axis of the shaft piece on the release bearing advantageously has at most the value of the thickness of the radial oil gap of the adjacent radially active hydrostatic bearing compared to the axis of the two first shaft pieces.

Die Stahlabhebung und das Zurückgehen in die Arbeitsstellung der Spindel wird nun durch eine Taumelbewegung der Arbeitsspindel dadurch erreicht, dass das auf das exzentrische Wellenstück radial wirksame Ausrücklager wechselweise mit dem unmittelbar benachbarten radial-wirksamen Hydrostatiklager an das Hydraulikdrucksystem koppelbar ist. The steel lifting and returning to the working position of the spindle is now achieved by a wobbling movement of the working spindle in that the release bearing, which is radially effective on the eccentric shaft piece, can alternately be coupled to the directly adjacent, radially active hydrostatic bearing to the hydraulic pressure system.

Hierbei muss die Werkzeugschneide bei der Bohrungsbearbeitung auf der dem Exzenter entgegengesetzten Seite der Spindel angebracht werden und bei der Umfangsbearbeitung auf der Seite des Exzenters. Es ist auch möglich, das Ausrücklager wechselweise mit dem nicht unmittelbar benachbarten radial-wirksamen Lager an das Hydraulikdrucksystem zu koppeln. In diesem Falle ergibt sich ein grösserer Betrag der Stahlabhebung wegen der veränderten Hebelverhältnisse. The tool cutting edge must be attached to the side of the spindle opposite to the eccentric when drilling and to the side of the eccentric when machining the circumference. It is also possible to alternately couple the release bearing to the hydraulic pressure system with the non-immediately adjacent radially effective bearing. In this case there is a larger amount of steel withdrawal due to the change in leverage.

Am zweckmässigsten ist jedoch, dass das werkzeugseitige radial wirksame Lager stets mit dem Hydraulikdrucksystem gekoppelt ist und dieses somit als Drehpunkt oder Knoten für die Taumelbewegung wirkt. Aus diesem Grunde und aus Gründen der Biegesteifigkeit der Spindel und der Belastbarkeit am Werkzeug wird es bevorzugt, dass das werkzeugseitige Lager im Durchmesser und/oder in der Länge grösser ausgeführt ist als die beiden anderen Lager. It is most expedient, however, that the tool-side, radially effective bearing is always coupled to the hydraulic pressure system and this thus acts as a fulcrum or node for the wobble movement. For this reason and because of the bending stiffness of the spindle and the load capacity on the tool, it is preferred that the tool-side bearing is made larger in diameter and / or length than the other two bearings.

Am besten ist die Welle als Konus ausgeführt, wobei das dickere Ende des Konus auf der Werkzeugseite ist. Hierbei ist dann zweckmässig das Ausrücklager auf der Antriebsseite, also der entgegengesetzten Seite angeordnet. The shaft is best designed as a cone, with the thicker end of the cone on the tool side. The release bearing is then expediently arranged on the drive side, that is to say on the opposite side.

Die Vorteile einer derartigen Feindrehspindel sind beträchtlich. Die Forderung nach aussergewöhnlich steifer Ausführung der Spindelkonstruktion und der Lagerung für ein Höchstmass an Arbeitsgenauigkeit ist hier in konsequenter Weise auch bei der Ausrüstung der Bearbeitungsspindel mit umlaufender Stahlabhebung voll erfüllt. The advantages of such a fine turning spindle are considerable. The requirement for an exceptionally rigid design of the spindle construction and the bearing for the highest level of work accuracy is consequently fully met even when the machining spindle is equipped with a circumferential steel lift.

Als erste und wichtigste Forderung ist eine absolute Reproduzierbarkeit der Stellung, der Tragfähigkeit, der Steifigkeit und der Dämpfungseigenschaft der Spindel in der Arbeitsstellung sichergestellt, wie dies bei den bekannten Lösungen nicht der Fall ist. Ebenso absolut ist bei der Spindel die Verschleissfreiheit, weil in keinem Zustand und auch zu keinem Zeitpunkt an irgendeiner Stelle der sich relativ zueinander drehenden Teile eine metallische Berührung der Gleitflächen stattfindet. Tragendes Element aller Lagerstellen ist nur die Tragflüssigkeit, also in der Regel Öl, das entsprechend seinem Alterungszustand als verschleissendes Maschinenelement problemlos erneuert werden kann. Bei richtiger Auslegung ist somit auch jegliche Ermüdung von Werkstoffen durch Oberflächen-, Biege- oder Schubbeanspruchung ausgeschlossen, da das Öl alle diese Beanspruchungen übernimmt. Da das Ausrücklager nur in Funktion tritt, wenn die Werkzeugschneide ausser Aktion ist, ist seine Tragfähigkeit und Steifigkeit von untergeordneter Bedeutung. The first and most important requirement is an absolute reproducibility of the position, the load-bearing capacity, the rigidity and the damping property of the spindle in the working position, as is not the case with the known solutions. The spindle is also absolutely free of wear, because in no condition and at any point in time does any metal contact of the sliding surfaces take place on the rotating parts. The bearing element of all bearings is only the lifting fluid, usually oil, which can be easily replaced as a wearing machine element in accordance with its aging condition. With the correct design, any fatigue of materials due to surface, bending or shear stress is excluded, since the oil takes on all these stresses. Since the release bearing only functions when the tool cutting edge is out of action, its load-bearing capacity and rigidity are of secondary importance.

Somit können seine Dimensionen klein ausgeführt werden und die an das Lager gestellten Genauigkeits- und mechanischen Forderungen sind gering. Es hat lediglich die Aufgabe, die durch den geringen Exzenter bedingten Massenkräfte der taumelnden Spindel beim Stahlrückzug aufzunehmen und dafür zu sorgen, dass am benachbarten drucklosen Hauptlager keine Berührung der Welle an der Lageroberfläche stattfindet. Da eine Stahlabhebung nur bei Feinbearbeitung in Frage kommt, genügt eine Abhebung von nur wenigen hundertstel Millimetern, so dass die erforderliche Exzentrizität des Ausrückwellenstücks entsprechend klein ist. Der bauliche Mehraufwand einer derartigen Stahlabhebung ist sehr gering. Weitere vorteilhafte Merkmale und Hinweise zur Herstellung der Bauteile gehen aus den Thus, its dimensions can be made small and the accuracy and mechanical requirements placed on the bearing are low. It only has the task of absorbing the inertial forces of the wobbling spindle caused by the small eccentric force when the steel is withdrawn and to ensure that there is no contact with the shaft on the bearing surface at the adjacent unpressurized main bearing. Since steel lifting is only possible for fine machining, a lifting of only a few hundredths of a millimeter is sufficient, so that the required eccentricity of the release shaft piece is correspondingly small. The additional structural effort of such a steel lifting is very low. Further advantageous features and information on the manufacture of the components are given in the

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Ansprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Claims in connection with the description and the drawing.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, hierbei zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the drawing of an exemplary embodiment, which show:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Spindellagerung der Werkzeugmaschine mit angedeutetem Werkzeug und Werkstück einschliesslich schematischer Darstellung der Ölversorgung in der Arbeitsstellung, 1 shows a longitudinal section through the spindle bearing of the machine tool with indicated tool and workpiece, including a schematic representation of the oil supply in the working position,

Fig. 2 einen Längsschnitt wie Fig. 1 in der abgehobenen Stahlstellung, 2 shows a longitudinal section like FIG. 1 in the raised steel position,

Fig. 3 die Querschnitte der radial wirksamen Hauptlager und des Ausrücklagers, das wechselweise mit dem Öldrucksystem verbunden wird, 3 shows the cross sections of the radially effective main bearings and the release bearing, which is alternately connected to the oil pressure system,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Ausgiessvorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemässen Lagers, 4 shows a longitudinal section through the pouring device for producing the bearing according to the invention,

Fig. 5 eine Ansicht des Giessdornes mit aufgeklebten Wachsplatten als Negativform der inneren Lagerkontur, Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Arbeitsspindel im vorbearbeiteten Zustand zur Herstellung des Ausrückexzenters auf der Welle und Fig. 5 is a view of the casting mandrel with glued wax plates as a negative form of the inner bearing contour, Fig. 6 is a longitudinal section through the work spindle in the pre-processed state for producing the disengaging eccentric on the shaft and

Fig. 7 einen Querschnitt durch Fig. 6 entlang der Linie A-A. Fig. 7 is a cross section through Fig. 6 along the line A-A.

In Fig. 1 ist die Arbeitsspindel 1 zusammen mit dem Werkzeughalter 2 und dem Werkzeug (Drehstahl oder Drehdiamant) 3 zur Bearbeitung des Werkstückes 4 in seiner Bohrung 5 im Lagergehäuse 6 hydrostatisch radial und axial gelagert. Diese Lagerung sitzt in einem Drehspindelstock 7 und ist entweder in diesem oder zusammen mit diesem in Achsrichtung längsverschieblich gelagert zur Bearbeitung von in der Regel zylindrischen Oberflächen. Der Drehantrieb für die Arbeitsspindel 1 erfolgt am links dargestellten Kupplungsende 8 und ist auf der Zeichnung nicht dargestellt. Die hydrostatische Lagerung geschieht in bekannter Weise dadurch, dass in der Lagerbohrung Umfangstaschen 9 und 10 vorgesehen sind, wobei aus Gründen der Isotropie des Lagers in der Regel mindestens 4 Taschen am Umfang gleichmässig verteilt sind. Auf diese Weise entsteht zusammen mit einem dicken ersten Wellenstück 11 ein werkzeug-seitiges Hauptspindellager 12 und zusammen mit einem in der Regel etwas dünneren zweiten Wellenstück 13 ein mittleres Hauptspindellager 14. Die Taschen 9 und 10 dieser Hauptlager sind in der Bearbeitungsphase mit dem Hydraulikdrucksystem bzw. mit der Pumpe 15 durch Rohrleitungen 16 über Vordrosseln 17 und 18 verbunden. Die Spindel 1 dreht sich somit mit den schon beschriebenen Eigenschaften um ihre Hauptachse 19, die zugleich identisch ist mit der Achse der beiden ersten Wellenstücke 11 und 13. In dieser Stellung gemäss Fig. 1 bearbeitet der Drehstahl eine Zylinderfläche (Bohrung) 5 des Werkstücks mit einer höchstmöglichen Genauigkeit und Oberflächengüte. Die bevorzugt konisch ausgebildete Spindel sichert dem System ein Maximum an Biege- und Ölfilmsteifigkeit, da am werkstück-seitigen Hauptlager 12 die Welle das grösste Biegeträgheitsmoment besitzt und das Lager dort entsprechend seinem grossen Durchmesser die grösste Tragfähigkeit und Steifigkeit aufweist. In Fig. 1, the work spindle 1 together with the tool holder 2 and the tool (turning steel or turning diamond) 3 for machining the workpiece 4 in its bore 5 in the bearing housing 6 is hydrostatically radially and axially supported. This bearing is seated in a rotating headstock 7 and is mounted either in this or together with it in the axial direction for machining generally cylindrical surfaces. The rotary drive for the work spindle 1 takes place at the coupling end 8 shown on the left and is not shown in the drawing. The hydrostatic mounting takes place in a known manner in that circumferential pockets 9 and 10 are provided in the bearing bore, with at least 4 pockets being generally evenly distributed over the circumference for reasons of the isotropy of the bearing. In this way, together with a thick first shaft piece 11, a main spindle bearing 12 on the tool side and, together with a generally somewhat thinner second shaft piece 13, a middle main spindle bearing 14 is created. The pockets 9 and 10 of these main bearings are in the processing phase with the hydraulic pressure system or connected to the pump 15 through pipes 16 via pre-throttles 17 and 18. The spindle 1 thus rotates with the properties already described about its main axis 19, which is at the same time identical to the axis of the first two shaft pieces 11 and 13. In this position according to FIG. 1, the turning tool also works on a cylindrical surface (bore) 5 of the workpiece the highest possible accuracy and surface quality. The preferably conical spindle ensures the system maximum bending and oil film stiffness, since the shaft has the greatest bending moment of inertia on the workpiece-side main bearing 12 and the bearing there has the greatest load-bearing capacity and rigidity according to its large diameter.

Die axiale Bewegungsrichtung der Spindel beim Bearbeiten des Werkstücks ist mit einem Pfeil 20 angedeutet. Die Lagertaschen 9 des werkstückseitigen Hauptlagers sind ständig mit dem Drucksystem der Hydraulik verbunden, wogegen die Taschen 10 des kleineren Hauptlagers über einen Dreiwegeschieber 21 auch mit dem Ölrückflusssystem 22 in Verbindung gebracht werden kann. Das Ausrücklager 24 ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel links anschliessend an die beiden Hauptlager 12 und 14 auf der dem Werkstück 4 abgewandten Seite angeordnet. The axial direction of movement of the spindle when machining the workpiece is indicated by an arrow 20. The bearing pockets 9 of the main bearing on the workpiece side are permanently connected to the hydraulic pressure system, whereas the pockets 10 of the smaller main bearing can also be connected to the oil return system 22 via a three-way slide valve 21. In the embodiment shown in the drawing, the release bearing 24 is arranged on the left next to the two main bearings 12 and 14 on the side facing away from the workpiece 4.

Am Ende des axialen Arbeitshubes nach rechts wird der Drehstahl dadurch umlaufend ausser Schnitt gebracht At the end of the axial working stroke to the right, the turning tool is thereby brought out of cut all round

(Stahlabhebung), dass durch Umschalten des Dreiwegeschiebers 21 das kleinere Hauptlager 14 drucklos geschaltet wird bei gleichzeitigem Zuschalten des Ausrücklagers 24 an das Öldrucksystem. (Steel lifting), that by switching the three-way slide 21, the smaller main bearing 14 is depressurized with simultaneous connection of the release bearing 24 to the oil pressure system.

s In Fig. 2 ist dieser Betriebszustand dargestellt. Hierbei wird das Wellenstück 23 auf die Mittelachse des Gesamtlagers zentriert. Diese Zentrierung erfolgt mit verhältnismässig grosser Kraft und mit grosser Steifigkeit. Die Mittelachse 26 dieses Wellenstücks 23 fällt nunmehr mit der Hauptlager-io achse 19 zusammen. Auf diese Weise erfolgt durch die Exzentrizität 25 eine Schieflage der Hauptachse 27 der Spindelwelle etwa um den Mittelpunkt 28 des ständig mit dem Drucksystem verbundenen werkstückseitigen Hauptlagers 12. Da sich die Exzentrizität 25 mit derselben Winkelgeis schwindigkeit dreht wie die Spindel selbst, entsteht eine erzwungene Kreiselbewegung der Spindel um den Punkt 28, wobei die Winkelgeschwindigkeit der Präcession gleich der Winkelgeschwindigkeit der Spindel um ihre Hauptachse ist. s This operating state is shown in FIG. Here, the shaft piece 23 is centered on the central axis of the entire bearing. This centering takes place with relatively great force and with great rigidity. The central axis 26 of this shaft piece 23 now coincides with the main bearing io axis 19. In this way, the eccentricity 25 causes the main axis 27 of the spindle shaft to skew about the center 28 of the workpiece-side main bearing 12, which is permanently connected to the printing system. Since the eccentricity 25 rotates at the same angular velocity as the spindle itself, a forced gyroscopic movement occurs Spindle around point 28, the angular velocity of the precession being equal to the angular velocity of the spindle about its main axis.

Am Werkzeug entsteht auf diese Weise ebenfalls eine 2o umlaufende Exzentrizität 29, die bei richtiger Anordnung der Werkzeugschneide 31 einen verkleinerten Hüllkreisdurchmesser 30 des Werkzeugs ergibt. Bei dieser Gelegenheit soll gleich darauf hingewiesen werden, dass es auch möglich ist, bei der Bearbeitung von Aussenzylinderflächen eine um-25 laufende Stahlabhebung zu erzielen. In diesem Falle muss die Werkzeugschneide an der gegenüberliegenden Seite, also um 180° um die Hauptspindelachse 27 verdreht angeordnet werden. In this way, the tool also has a circumferential eccentricity 29 which, when the tool cutting edge 31 is arranged correctly, results in a reduced enveloping circle diameter 30 of the tool. On this occasion, it should be pointed out immediately that it is also possible to achieve a steel lift running around 25 when machining external cylinder surfaces. In this case, the tool cutting edge must be arranged on the opposite side, that is, rotated by 180 ° about the main spindle axis 27.

Mit diesem verkleinerten (oder vergrösserten) Hüllkreis-30 durchmesser der Werkzeugschneide kann nun im Eilgang bei voller Drehzahl die Spindel wieder die axiale Ausgangsposition einnehmen ohne dass die feinbearbeitete Oberfläche des Werkstücks 4 von der Schneide 31 berührt und somit beschädigt wird. With this reduced (or enlarged) enveloping circle 30 diameter of the tool cutting edge, the spindle can now return to the axial starting position in rapid traverse at full speed without the finely machined surface of the workpiece 4 touching the cutting edge 31 and thus being damaged.

35 Die Bewerkstelligung dieser Vorgänge ist völlig unproblematisch und kann mit lauter bekannten technischen Mitteln voll automatisiert werden. Wegen der erforderlichen geringen Exzentrizität ist die vom Ausrücklager 24 aufzubringende Massenkraft sehr klein, weshalb sehr grosse Drehzah-40 len möglich sind. Da es sich meistens um Feinbearbeitungsspindeln handelt, ist der Spandruck und somit die Durchbiegung der Spindel 1 und des Werkzeughalters 2 sehr klein. Ein Exzentermass von wenigen hundertstel Millimetern ist für die Stahlabhebung darum völlig ausreichend. Dieser klei-45 ne Rundlaufschlag kann von jeder guten flexiblen Kupplung beim Drehantrieb aufgenommen werden, zumal dieser Schlag nicht während der Feinbearbeitung, also nicht unter Last auftritt. 35 The accomplishment of these processes is completely unproblematic and can be fully automated with all known technical means. Because of the required low eccentricity, the mass force to be applied by the release bearing 24 is very small, which is why very high speeds are possible. Since it is mostly a machining spindles, the chip pressure and thus the deflection of the spindle 1 and the tool holder 2 is very small. An eccentric dimension of a few hundredths of a millimeter is therefore completely sufficient for steel lifting. This small concentric runout can be taken up by any good flexible coupling in the rotary drive, especially since this runout does not occur during fine machining, i.e. not under load.

Der Kostenaufwand für die Herstellung dieser erfin-50 dungsgemässen Anrückspindel ist nur unwesentlich grösser als für eine hydrostatische Spindel ohne Stahlabhebung. The cost of producing this approach spindle according to the invention is only insignificantly greater than for a hydrostatic spindle without steel lifting.

Wie man anhand von Fig. 3 erkennen kann, sind acht Lagertaschen 9 und 10 erforderlich, wenn das in dieser Figur links dargestellte Ausrücklager 24 nicht vorhanden ist. Für 55 eine rationelle Herstellung dieser Mehrtaschenlager sind geeignete Epoxidharze 33 entwickelt worden, die es ermöglichen, alle Taschen gleichzeitig zu erzeugen durch gemeinsames Ausgiessen des gesamten Lagers. Ohne Schwierigkeiten können somit die vier weiteren Taschen 32 des Aus-60 rücklagers 24 in einem Arbeitsgang untergebracht werden, indem alle Lager gleichzeitig über ein und denselben Giessdorn gegossen werden. Eine entsprechende Vorrichtung zum Ausgiessen solcher Vieltaschenlager zeigt Fig. 4 mit einer Ansicht des mit den Formplatten 9', 10' und 32' beklebten 65 Giessdornes 34 in Fig. 5. As can be seen from FIG. 3, eight bearing pockets 9 and 10 are required if the release bearing 24 shown on the left in this figure is not present. Suitable epoxy resins 33 have been developed for efficient production of these multi-pocket bearings, which make it possible to produce all pockets simultaneously by pouring the entire bearing together. The four further pockets 32 of the Aus-60 back bearing 24 can thus be accommodated in one work step without difficulty, in that all the bearings are cast simultaneously via one and the same casting mandrel. A corresponding device for pouring out such multi-pocket bearings is shown in FIG. 4 with a view of the 65 casting mandrel 34 in FIG. 5 which is glued to the mold plates 9 ', 10' and 32 '.

In Fig. 6 ist links der spater zu entfernende Fortsatz 35 dargestellt, der das ausrücklagerseitige Zentrum 36 enthält. Dieser Fortsatz besitzt etwa in der Mitte eine Schwachstelle 6 shows the extension 35 to be removed later, which contains the release-side center 36. This extension has a weak point in the middle

37, die an dieser Stelle eine hohe Biegeschlaffheit erzeugt. Diese Schwachstelle wird jedoch durch die beiden Schrauben 38 und 39 wieder versteift, besitzt jedoch auf diese Weise eine Einstellbarkeit im Rahmen der elastischen Verformbarkeit des Restquerschnitts der Schwachstelle. Beim Fertigschleifen der Spindelwelle wird nun so vorgegangen, dass der Hauptteil 40 der Welle genau auf Mass geschliffen wird. Hierbei wird auch der spätere Exzenterteil 41 mit überschliffen. Somit laufen zunächst alle Wellenpartien exakt rund zum Zentrum 36 und 42. Anschliessend wird nun mittels der Schrauben 38 und 39 das Zentrum 36 so lange exzentrisch verstellt, bis an der Stelle 41 ein Ausschlag der Messuhr in der Grösse der gewünschten Exzentrizität 25 erreicht ist. 37, which produces a high level of bending slack at this point. However, this weak point is stiffened again by the two screws 38 and 39, but in this way has an adjustability within the scope of the elastic deformability of the remaining cross section of the weak point. When finishing the spindle shaft, the procedure is now that the main part 40 of the shaft is ground precisely to size. Here, the later eccentric part 41 is also ground. Thus, all shaft parts initially run exactly round to the center 36 and 42. Then the center 36 is then adjusted eccentrically by means of the screws 38 and 39 until a deflection of the dial gauge in the size of the desired eccentricity 25 is reached at point 41.

Jetzt kann das Wellenstück 23 für das Ausrücklager zwischen den Spitzen überschliffen werden, wobei mit ausreichender Genauigkeit die gewünschte exzentrische Lage dieses Wellenstücks gegenüber dem ersten Wellenstück 40 der Hauptlager 12 und 14 erreicht ist. Now the shaft piece 23 for the release bearing can be ground between the tips, the desired eccentric position of this shaft piece relative to the first shaft piece 40 of the main bearings 12 and 14 having been achieved with sufficient accuracy.

Es muss daraufhingewiesen werden, dass die Exzentrizität 25 nicht grösser sein darf als der vorgesehene Ölspalt des benachbarten Hauptlagers 14, damit dort keine Berührung zwischen Welle und Lagerfläche in Anrückzustand auftreten kann. It must be pointed out that the eccentricity 25 must not be greater than the intended oil gap of the adjacent main bearing 14, so that there can be no contact between the shaft and the bearing surface in the approaching state.

Ferner ist es bei einer, wie in der Zeichnung als Beispiel angenommen, konischen Welle zweckmässig, dass der öl- Furthermore, in the case of a conical shaft, as assumed in the drawing as an example, it is expedient that the oil-

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spalt 43 des Ausrücklagers 23 um das Mass der Exzentrizität 25 grösser gehalten wird als beim benachbarten Hauptlager 14. Dann kann nämlich der Giessdorn 34 auf die ganze Länge mit ein und demselben geschliffenen Kegel ausgeführt s werden, d.h., es wird mit einer auf die ganze Lagerlänge glatten konischen Bohrung gearbeitet. An der Spindel bedeutet dies, wie in Fig. 7 dargestellt, dass die Kegeloberfläche des Exzenterteils 41 die verlängerte Kegeloberfläche des Wellenstücks 40 an der Stelle 44 berührt. gap 43 of the release bearing 23 is kept larger by the amount of the eccentricity 25 than in the adjacent main bearing 14. Then the casting mandrel 34 can be executed over the entire length with one and the same ground cone, ie, it is with one over the entire length of the bearing smooth conical bore worked. At the spindle, as shown in FIG. 7, this means that the conical surface of the eccentric part 41 touches the elongated conical surface of the shaft piece 40 at the point 44.

10 10th

Schliesslich ist für eine einwandfreie Funktion der erfin-dungsgemässen hydrostatischen Bearbeitungsspindel die exakte Einhaltung der Ölspalte erforderlich. Aus diesem Grunde wird bevorzugt eine konische Welle vorgeschlagen, 15 weil hier durch axiale Verschiebung eine radiale Feineinstellung der Laufspiele bzw. der Ölspalte möglich ist. Zur Abstimmung der axialen Bezugsmasse zwischen Lagerbohrung und Arbeitsspindel dienen zwei Lehrmassringe 45 und 46, die sowohl auf die Arbeitsspindel 1 als auch auf den Giess-2o dorn 34 geschoben werden zum exakten Einmessen der für die Axiallage der Spindel 1 im Lager verantwortlichen Axiallagerflächen 47 in Fig. 6 und 48 und 49 in Fig. 4. Finally, for the hydrostatic machining spindle according to the invention to function properly, the oil gaps must be observed exactly. For this reason, a conical shaft is preferably proposed, 15 because radial adjustment of the running clearances or the oil gaps is possible here by means of axial displacement. To coordinate the axial reference mass between the bearing bore and the work spindle, two gauge rings 45 and 46 are used, which are pushed onto both the work spindle 1 and the casting mandrel 34 for exact measurement of the axial bearing surfaces 47 responsible for the axial position of the spindle 1 in the bearing in FIG 6 and 48 and 49 in Fig. 4.

Auf diese Weise ist es möglich, die Ölspalte innerhalb ei-25 ner Toleranz von wenigen tausendstel Millimetern zu halten. In this way it is possible to keep the oil gap within a tolerance of a few thousandths of a millimeter.

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

631909 PATENT CLAIMS

1.Tool for fine machining with a tool spindle mounted with two coaxial parts on at least two axially spaced radial hydrostatic bearings with a common axis, the radial hydrostatic bearings being designed as closed multi-pocket bearings, characterized in that a third closed, hydrostatic radial multi-pocket bearing ( 24) is provided, which interacts with a part (23) of the spindle (1), the axis (26) of which is arranged eccentrically by a small amount (25) to the common axis of the two shaft parts (11 and 13) guided in the first two positions and that the loading of one of the two first-mentioned bearings with lifting fluid can be switched to the loading of the eccentric bearing (24) with lifting fluid.

2. Machine tool according to Claim 1, characterized in that one of the two radial hydrostatic bearings (12 and 14) acting on coaxial spindle parts is arranged between the other of these two bearings and the third bearing (24) acting on the eccentric of the spindle.

3. Machine tool according to claim 1 or 2, characterized in that all three radial bearings (12, 14, 24) are arranged coaxially.

4. Machine tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the dimension (25) of the eccentricity of the eccentric shaft piece (23) with respect to the axis (27) of the first two shaft pieces is at most so large that when the eccentric bearing (24 ) the shaft section running in the deactivated hydrostatic bearing is still free.

5. Machine tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the eccentric shaft piece (23) radially effective eccentric bearing (24) alternately with the closest radially active hydrostatic bearing (14) can be connected to the suspension fluid system.

6. Machine tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the eccentric shaft piece (23) radially effective eccentric bearing (24) alternately with the further away radially active hydrostatic bearing (12) can be connected to the suspension fluid system.

7. Machine tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that during operation the tool-side radially active hydrostatic bearing (12) is always acted upon by the carrying liquid.

8. Machine tool according to one of claims 1 to 7, characterized in that the tool-side radially effective hydrostatic bearing (12) is made larger in diameter and / or in length than the other two bearings.

9, characterized in that the eccentric bearing (24) is arranged on the side of the other two bearings facing away from the tool.

9. Machine tool according to claim 8, characterized in that the concentric parts (11, 13) of the tool spindle (1) are conical.

10, characterized in that all three hydrostatic radial bearings are arranged in a one-piece bearing body (6).

10. Machine tool according to one of claims 1 to

11, characterized in that the bearing pockets (9, 10, 32) together with the bearing bore consist of a castable and curable epoxy resin.

11. Machine tool according to one of claims 1 to

12. Machine tool according to one of claims 1 to

13. Machine tool according to claim 12, characterized in that all plastic bearings are introduced directly into the one-piece bearing body (6).

14. A method for producing the machine tool according to one of claims 1 to 13, characterized in that all three bearings (12, 14, 24) are cast via a common casting mandrel (34).

15. The method according to claim 14, characterized in that on the casting mandrel (34) plates (9 ', 10', 32 ') of molded wax or similar molding material are glued, which have the negative shape of the bearing pockets (9,10, 32).

16. The method according to claim 14, characterized in that the eccentric bearing center (36) of the shaft for grinding the eccentric is arranged to be displaceable by a small amount.

17. The method according to claim 15, characterized in that the eccentric bearing-side center (36) for grinding the cone is introduced in an extension (35) which is to be removed later and which has an elastically deformable weak point (37) which is secured by at least two screws (38 , 39) is stiffened again.

18. The method according to claim 17, characterized in that the eccentric bearing-side center (36) for grinding the conical shaft piece (41) for the eccentric bearing with the eccentric position of the shaft axis (26) to the axis (27) of the first two shaft pieces in its eccentricity by two Screws (38 and 39) is set.

19. The method according to claim 14, characterized in that to achieve the exact radial play with conical shafts measuring rings (45 and 46) both on the pouring mandrel (34) and on the spindle (1) for measuring the important for the function axial The contact and stop surfaces (47 and 48) can be placed without play.