**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Egalisierung von Temperaturunterschieden an mindestens zwei Werkzeugmaschinenbereichen, deren thermische Kopplung auf der Wärmeleitung über Zwischenbereiche beruht und deren geometrische Konstanz relativ zueinander sich massgeblich auf die Arbeitspräzision der Maschine niederschlägt, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bereiche mit einem flüssigen oder gasförmigen, von einem zum anderen Bereich fliessenden Wärmetransport Medium verbindet.
2. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Bereiche (29, 25; 3, 11) verbindendes Aufnahmesystem (8, 85, 87; 101) für das Wärmetransport-Medium vorgesehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransport-Medium 01 ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2 an einer Werkzeugmaschine mit einem Maschinentisch (7) für ein Werkstück (31), dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Ebene parallel zu der Maschinentischebene und im Maschinentisch-Bereich sowie in einer zweiten Ebene im Bereich einer Bodenauflagefläche für den Tisch (7), miteinander kommunizierende (85) Transportmedium-Aufnahmen (87,81,83) vorgesehen sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei der Maschinentisch (7) hydrostatisch auf einem Bett (29) an einem Trägerteil (3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydro statikflüssigkeit das Wärmetransport-Medium ist und der hydrostatische Lagerbereich (29) vorzugsweise, mit wärmeisolierenden Leitungen (85) mit der Aufnahme, vorzugsweise einer Aufnahmewanne (87) im Bodenauflagebereich (25) des Trägerteils (3) verbunden ist.
6. Anordnung nach Anspruch 2 an einer Werkzeugmaschine mit einem Maschinentisch (7) sowie einem seitlich aufragenden, in Abstand vom Maschinentisch (7) letzteren überragenden Werkzeugträger-Ständer (9), wobei Maschinentisch (7) und Werkzeugträger-Ständer (9) thermisch gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Tisches (7) und mindestens in einer der aufragenden Ständerseiten (1 ja, 1 lb) kommunizierende Wärmetransportmedium-Aufnahmen (97, 85, 87, 101) vorgesehen sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, wobei der Maschinentisch hydrostatisch auf einem Bett (29) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransport-Medium die Hydrostatikflüssigkeit ist und der hydrostatische Lagerbereich mit Leitungen (85, 101) in der Ständerseite (1 pa, 1 ib) verbunden ist.
8. Anordnung nach Anspruch 2, wobei eine Werkzeugkonsole (17) in einer Ebene parallel über den Maschinentisch (7) verschieblich am Ständer (9, 11) und ein Werkzeug (21) senkrecht zum Maschinentisch (7) in einem vorgegebenen Bereich (G) auf und ab beweglich bezüglich des Ständers (9, 11) in einem Lagerbereich gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene (93) mindestens nahezu in derjenigen Höhe am Ständer(9, 11) angeordnet ist, in der der Werkzeuglagerbereich in Verschiebungsbereich-Mittenposition (G/2) steht.
9. Anordnung nach Anspruch 2, an einer Präzisions Schleifmaschine mit einer Spindel zur Aufnahme einer Schleifscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (19) als mindestens einseitig geöffnetes Hohlrohr ausgebildet ist, und eine Kühlmedium-Einspritzung (109, 111) wenigstens nahezu koaxial in das Spindelhohlrohr wirkt.
10. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 für eine Schleifmaschine.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Egalisierung von Temperaturunterschieden an mindestens zwei Werkzeugmaschinenbereichen, deren thermische Kopplung auf der Wärmeleitung über Zwischenbereiche beruht und deren geometrische Konstanz relativ zueinander sich massgeblich auf die Arbeitspräzision der Maschine niederschlägt sowie eine Anordnung und eine Anwendung zur Ausführung des Verfahrens.
Derartige Verfahren bzw. Anordnungen sind aus der FR-A-I 568 475, der FR-A-2 136 379, der DE-A-2 055 562, der GB-A-1 063 904 und der US-A-I 903 865 bekannt.
Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere hochpräzisen Profil-Schleifmaschinen, ist es bekannt, den Maschinentisch, auf welchem das Werkstück bei der Bearbeitung gelagert ist, auf einem Tragrahmen so zu lagern, beispielsweise in hydrostatischen Lagern, dass er sich, thermisch bedingt, ausdehnen kann, ohne dadurch massgeblich die Arbeitspräzision der Maschine zu beeinflussen. Die im hydrostatischen Lager entstehende Wärme erhöht aber grundsätzlich auch die dem Maschinentisch zugekehrte Lagerfläche am Tragrahmen, so dass sich diese mit Bezug auf die Standfläche der Maschine am Boden stärker ausdehnt, was zu deren Verzug führt. Dies wiederum beeinträchtigt die Arbeitspräzision der Maschine.
Ist an einer solchen Maschine, wie bei Schleifmaschinen, seitlich des Tragrahmens vertikal aufragend, ein Ständer vorgesehen, an welchem das Werkzeug, beispielsweise an einer Konsole mit Vertikal-Support über den Maschinentisch ragend, gelagert ist, so bewirkt die bei der Werkstücksbearbeitung entstehende Wärme weiter, dass die dem Tragrahmen zugekehrte Ständerseite mit Bezug auf die diesbezüglich abgekehrte Seite stärker erwärmt wird, sich somit stärker ausdehnt. Dies führt dazu, dass die bei thermischem Gleichgewicht parallel über dem Maschinentisch liegende Konsolenachse, beispielsweise mit der Schleifscheibe, aufgekippt wird. Auch dies schlägt sich auf die Arbeitspräzision der Maschine nieder.
Um nun generell derartige Beeinträchtigungen zu beheben, bedingt durch die entstehende Wärme, wie in den hydrostatischen Lagern und bei der Werkstücksbearbeitung und einem daraus folgenden Temperaturunterschied zwischen Werkzeugmaschinenbereichen, deren relative geometrische Konstanz sich auf die Arbeitspräzision niederschlägt, zeichnet sich das Verfahren eingangs genannter Art nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aus.
Eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens ist nach dem Wortlaut des Anspruchs 2 gekennzeichnet.
Vorzugsweise wird als Wärmetransport-Medium Öl verwendet.
Um weiter gezielt zu verhindern, dass sich thermisch bedingte Ausdehnungen im Bereiche des Maschinentisches mit Bezug auf die Bodenauflage der Maschine in einem präzisionsbeeinflussenden Auf- oder Abbiegen des Maschinentisches auswirken, wird vorgeschlagen, dass in einer ersten Ebene parallel zu der Maschinentischebene und im Maschinentischbereich sowie in einer zweiten Ebene im Bereich einer Bodenauflagefläche für den Tisch miteinander kommunizierende Transportmedium-Aufnahmen vorgesehen sind.
Damit wird sichergestellt, dass sowohl im Bereich des Maschinentisches, beispielsweise in dessen Lagerebene am Tragrahmen, wie auch im Bereich der Bodenauflage des Tragrahmens mindestens nahezu gleiche Temperaturen vorherrschen, so dass die gleichsinnige, im Idealfall gleiche Wärmeausdehnung des Tragrahmens im Maschinentisch- und im Bodenauflagebereich einen präzisionsbeeinflussenden Verzug im Maschinentischbereich weitgehendst verhindert.
Ist dabei der Maschinentisch auf dem Tragrahmen in einem Bett hydrostatisch gelagert, so wird vorzugsweise das dann ohnehin vorgesehene Lageröl als Wärmetransport Medium eingesetzt, und der hydrostatische Lagerbereich,
vorzugsweise mit wärmeisolierenden Leitungen - um auf dem Transportweg eine sukzessive Mediumsabkühlung durch Abstrahlung zu minimalisieren - mit einer Aufnahmewanne im Bodenauflagebereich des Tragrahmens verbunden.
Nach dem gleichen Prinzip wird an einer Werkzeugmaschine mit einem Maschinentisch sowie einem seitlich aufragenden, im Abstand vom Maschinentisch, letzteren überragenden Werkzeugträgerständer, der mit dem Maschinentisch thermisch gekoppelt ist, vorgeschlagen, dass im Bereich des Tisches und mindestens in einer der aufragenden Ständersei-- ten kommunizierende Wärmetransportmedium-Aufnahmen vorgesehen sind, beispielsweise in der dem Maschinentisch abgekehrten Ständerseite oder aber in den beiden Seitenflächen des Ständers. Dadurch wird verhindert, wie bereits erwähnt, dass ungleichmässige Erwärmungen des Ständers und damit dessen ungleichmässige Wärmeausdehnung zu geometrischen Lageveränderungen schlussendlich des Werkzeuges führen.
Auch hier wird dann, wenn der Maschinentisch hydrostatisch gelagert ist, vorzugsweise das hydrostatische Lageröl als Wärmetransport-Medium verwendet.
Eine weitere Verbesserung der Arbeitspräzision einer Werkzeugmaschine, bei welcher eine Werkzeugkonsole in einer Ebene parallel über dem Maschinentisch verschieblich am Ständer gelagert ist und die ein Werkzeug aufzeigt, das senkrecht zum Maschinentisch in einem vorgegebenen Bereich auf und ab beweglich bezüglich des Ständers in einem Lagerbereich gelagert ist, wird dadurch erreicht, dass die Lagerebene mindestens nahezu in derjenigen Höhe am Ständer angeordnet ist, in der der Werkzeuglagerbereich in Verschiebungsbereich-Mittenposition steht. Dadurch werden Kippmomente mit Bezug auf die Lagerung der Werkzeugkonsole für horizontale Verschiebungen am Ständer, insbesondere durch horizontale Arbeitsreaktionen auf das Werkzeug bewirkt, minimalisiert.
Insbesondere bei Präzisions-Schleifmaschinen, vor allem Profil-Schleifmaschinen, ergibt sich eine weitere Beeinträchtigung der Arbeitspräzision dadurch, dass sich die Spindel, an welcher die Schleifscheibe montiert ist, in ihrem Lagerund Antriebsbereich erwärmt, was zu einer achsialen Ausdehnung und damit -Verschiebung der Schleifscheibe führt.
Um diesen Einflussfaktor für die Arbeitspräzision ebenfalls zu minimalisieren, wird vorgeschlagen, dass die Spindel als mindestens einseitig geöffnetes Hohlrohr ausgebildet wird und eine Kühlmediumeinspritzung, wenigstens nahezu koaxial, in das Spindelhohlrohr einwirkt. Damit ist mit einfachen Mitteln eine Spindelkühlung sichergestellt. Das vorgeschlagene Verfahren sowie die aufgeführten Anordnungen eignen sich insbesondere für ihre Anwendung an einer Schleifmaschine.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Schleifmaschine mit ihren Grundbauelementen,
Fig. 2 eine vereinfachte schematische Seitenansicht einer Schleifmaschine und der Auswirkungen eines thermischen Verzugs im Maschinentischbereich,
Fig. 3 eine Darstellung analog zu Fig. 2, mit erfindungsgemässen Massnahmen zur Reduktion des präzisionsbeeinflussenden Wärmeverzuges gemäss Fig. 2,
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Darstellung eines hydrostatisch an einem Tragrahmen gelagerten Maschinentisches, mit erfindungsgemässen Vorkehrungen zur Elimination von thermisch bedingten Verzügen,
Fig. 5 eine teilweise geschnittene Aufsicht auf die Anordnung gemäss Fig. 4,
Fig. 6 eine schematische Seitendarstellung einer Schleifmaschine zur Erläuterung der Auswirkung thermischer Verzüge an einem Werkzeug tragenden Ständer.
Fig. 7 eine Darstellung analog zu Fig. 6 mit erfindungsgemässen Vorkehrungen zur Elimination der Verzüge gemäss Fig. 6 sowie mit einer erfindungsgemässen Lagerung eines Werkzeugträgers am Ständer,
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäss gekühlte Werkzeugträgerspindel an einer Schleifmaschine.
In der nachfolgenden Beschreibung wird als Werkzeugmaschine, mit den erfindungsgemässen Vorkehrungen, eine Schleifmaschine dargestellt. In Fig. list ihr grundsätzlicher bekannter Aufbau gezeigt. Die Schleifmaschine 1 umfasst einen stabilen, auf drei Punkten auf dem Boden 2 stehenden Tragrahmen 3. Auf der Oberseite des Tragrahmens 3 längsverschieblich gelagert, wie bei A dargestellt, läuft ein Maschinentisch 7. Senkrecht aufragend ist an einer der Längsseiten des grundsätzlich kubusförmigen Tragrahmens 3 ein Ständer 9 vorgesehen, dessen unterer Teil 11 starr mit dem Tragrahmen 3 verbunden ist und dessen oberer Teil 13. als Horizontal-Support, auf dem unteren Ständerteil 11, üblicherweise senkrecht zur Maschinentisch- resp. Arbeitstisch Längsausdehnung, wie bei B dargestellt, längsverschieblich gelagert ist.
Höhenverschieblich, wie bei C dargestellt, ist am Horizontal-Support 13 der Vertikal-Support 15 vorgesehen, welcher den Maschinentisch 7 überragt. An diesem Vertikal Support ist, wie bei D angedeutet, üblicherweise auch quer zur Tischlängsachse verschieblich, eine Konsole 17 gelagert, an welcher mittels einer angetriebenen Spindel 19 eine Schleifscheibe 21 gelagert ist. Während der Arbeit wird die Schleifscheibe 21 mit einem Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser aus einer Düse 23, gekühlt.
In Fig. 2 ist schematisch der Tragrahmen 3 dargestellt, mit einem Standsockel 25, vertikalen Trägern 27 und einem Bett 29, worauf längsverschieblich der Maschinentisch 7 geführt und gelagert ist.
Vornehmlich das aus der Hydrostatik austretende Öl erwärmt das Bett 29. Dadurch dehnt sich das Bett 29 in der mit a angedeuteten Richtung aus, und, da es endständig mit den Trägern 27 am Standsockel 25 verankert ist, biegt sich das Bett 29 auf oder ab. Dabei nimmt die Bett-Mittenebene E29, übertrieben, den bei e29 dargestellten Verlauf ein, die Träger 27 biegen sich entsprechend von ihrer ungespannten Position mit der Achse A27 in die verzogene Position a27.
Diese durch den Temperaturgradienten T - T2 bewirkte Biegung, generell der Verzug des Bettes 29, ebenfalls, wenn auch weniger stark, in Tisch-Querrichtung, führt bei hochpräzisen Maschinen zu Ungenauigkeiten in der Werkstückbearbeitung.
Dies wird, wie anschliessend beschrieben, erfindungsgemäss grundsätzlich dadurch behoben, dass die Temperatur T2 des Standsockels 25 gemäss Fig. 2 auf die Temperatur T1 des Bettes 29 angehoben und letzterer nachgeführt wird.
Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Der Standsockel 25 dehnt sich, bedingt durch die schematisch dargestellte thermische Kopplung 33 mit einem Wärmetransportmedium ebenfalls in Richtung a aus, idealerweise gleichermassen wie das Bett 29.
so dass keine die Bearbeitungspräzision beeinflussenden Verzugserscheinungen der Träger 27 und des Bettes 29 entstehen: Sowohl die Trägerachsen A27, wie auch die Ebene E29 des Bettes 29 bleiben unverzogen.
Dies wird, wie erwähnt, dadurch erreicht, dass man das Bett 29 und den Standsockel 25 mit einem Wärmetransport Medium, schematisch bei 33 dargestellt, thermisch koppelt.
In den Fig. 4 und 5 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht und eine teilweise geschnittene Aufsicht auf ein Lagerbett 29 zwischen Tragrahmen 3 und Maschinentisch 7 dargestellt, wobei der Maschinentisch 7 auf dem Bett 29 hydrostatisch gelagert ist, mit Öl als Lagermedium. Dabei wird erfindungsgemäss als Wärmetransport-Medium das Lageröl des hydrostatischen Lagers verwendet. Der Maschinentisch 7 umfasst in üblicher Art und Weise eine Reihe parallel verlaufender Segmente 35. Diese sind auf einer Tischplatte 37 angeordnet, welche längsverschieblich gemäss A auf dem Bett 29 gelagert ist. Die Tischplatte 37 ist auf ihrer, der Ar beitsfläche abgekehrten Seite gegen ihre Symmetrieachse hin konvex firstförmig in Verschiebungsrichtung A geformt.
An parallel zur Verschiebungsrichtung A verlaufenden Rändern weist sie gegen das Bett 29 hin aufragende Distanzleisten 39 auf, an deren Enden parallel zur Arbeitsfläche und gegen die Tisch-Symmetrieachse einragend, je eine Lagerleiste 41 angeordnet ist, beispielsweise mit Schrauben 43 an den Distanzleisten 39 festgeschraubt.
An der durch die firstförmige Ausformung gebildeten Firstpartie 45 der Tischplatte 37 ist bezüglich der Arbeitsflä- che senkrecht nach unten ragend, ein Mitnehmer 47 vorgesehen. Er weist zwei seitliche, parallel zur Bewegungsrichtung A des Maschinentisches 7 verlaufende Führungsflächen 49 auf. Die Seiten- oder Horizontalführung des Maschinentisches 7 wird durch Führungsleisten 51 gebildet, welche am Bett 29, symmetrisch zu dessen Symmetrieachse, in Verschiebungsrichtung A so angeordnet sind, dass der Mitnehmer 47 mit seinen Führungsflächen 49 dazwischen seitlich geführt ist.
Die Vertikalführung, d.h. die Führung des Maschinentisches 7 senkrecht zur Arbeitsfläche wird durch zwei Lförmige Lagerelemente 53 gebildet, welche so am Bett 29 befestigt sind, dass ein erster L-Schenkel 55 von der Tischsymmetrieachse her und parallel zur Arbeitsfläche die Lagerleisten 41 je überragt und je ein zweiter Schenkel 57 die Schenkel 55 auf Distanz haltert. Die Anordnung der Lförmigen Lagerelemente 53 sowie der Lagerleisten 41 und der Distanzleisten 39 ist so gewählt, dass zwischen den Distanzleisten 39 und den ersten L-Schenkeln 55 seitlich, d.h. parallel zur Arbeitsfläche, ein relativ grosser Zwischenraum besteht, ebenso wie zwischen den Lagerleisten 41 und den zweiten L-Schenkeln 57.
Da ausserhalb der Distanzleisten 39 der Tisch 7 nicht weiter geführt ist, wird dessen Seitenführung einzig durch die in unmittelbarer Umgebung seiner Symmetrieachse gelegenen Führungsleisten 51 am Mitnehmer 47 sichergestellt. Das erwähnte seitliche Spiel an den Vertikal-Führungspartien stellt sicher, dass darin eine thermische Seitenausdehnung des Tisches 7 aufgenommen werden kann: Der Tisch 7 kann sich von seinen praktisch in der Symmetrieachse gelegenen Seitenführungen aus ungehindert thermisch ausdehnen.
Die Vertikalführung ist durch die Lagerleisten 41 zwischen Führungsflächen an der Bettoberseite 59 und den ersten L-Schenkeln 55 realisiert.
Um auch eine präzisions-beeinflussende thermische Ausdehnung des Maschinentisches 7 in Vertikalrichtung zu minimalisieren, sind die Führungsleisten 51 der Seitenführungen nur so hoch von der Bettoberseite 59 aufragend, dass zwischen ihnen und der Tischplatte 37 resp. deren Firstpartie 45 ein Zwischenraum besteht.
Die Vertikallager, welche die bei der Werkstücksbearbeitung grossen Schleifkräfte aufzunehmen haben, sind als hydrostatische Lager ausgebildet. Bezüglich des Bettes 29 fest, parallel zur Tischbewegungsrichtung A, ist ein Zuführrohr 61 für ein Lagermedium, vorzugsweise 01, vorgesehen. Der Tisch 7 mit einer grösseren, durchgehenden Bohrung 63, wie in Fig. 5 dargestellt, ist auf diesem Rohr 61 berührungslos hin und her verschieblich. Das Zuführrohr 61 weist radiale Öffnungen 65 auf, so dass das in das Rohr 61 eingebrachte Lagermedium in die Tischbohrung 63 austreten und sich, druckgtrieben. in diesen Bohrungen gegen beide Bettstirnseiten hin, ausbreiten kann. An beiden Tischstirnseiten ist die Bohrung 63 mit je einem Dichtungselement 66 abgeschlossen, mit Dichtungsringen 67 auf dem Rohr 61 reitend.
Mindestens eines der Dichtungselemente 66 ist als Lagermediumsverteiler ausgebildet, indem darin eine zur Bohrung 63 koaxiale Verteilkammer 69 vorgesehen ist, in welche von der Bohrung 63 aus das Medium eintritt und die mit mindestens zwei Verteilleitungen 71 verbunden ist. Diese Verteilleitungen 71 führen in je eine seitliche, vorzugsweise zum Zuführrohr 61 parallel liegende Verteilbohrung 73 am Tisch 7, welche sich über dessen ganze Länge erstrecken und allenfalls einseitig dichtend abgeschlossen sind. Von diesen Verteilbohrungen 73 aus führen vertikale Kanäle 75 durch die Distanzleisten 39 hindurch, in die Lagerleisten 41, wo sie in ho rizontale Kanäle 77 münden, die sich bis in den Überlappungsbereich der ersten L-Schenkel 55 mit den Lagerleisten 41 erstrecken. Die Kanäle 75 sind entlang der Verteilbohrungen 73 angeordnet.
Jeder der horizontalen Kanäle 77 ist je über zwei Bohrungen 79, je mit einer Lagerkammer 81 an den Lagerflächen der Lagerleisten 41 verbunden. Diese Lagerkammern 81 sind als schwache Ausnehmungen in diesen Flächen eingearbeitet.
Das Lagermedium, vorzugsweise Öl, wird druckgetrieben in das Rohr 61 gepresst, tritt durch die Öffnungen 65 in die Bohrung 63 ein, von wo aus es über die Verteilkammer 69, die Verteilleitungen 71, schlussendlich in die Lagerkammern 81 gepresst wird. Das Lagermedium tritt nun entlang den Führungsflächen mit den Lagerkammern 81 aus und wird in einer Auffangwanne 83 aufgefangen. Von der Auffangwanne 83 wird das Lagermedium über weitere Leitungen, vorzugsweise nach aussen gut isolierende Kunststoffschläuche 85, in eine zweite geschlossene Wanne 87 im Standsockel 25 des Bettes 29 geleitet, von wo es, um den geschlossenen Lager- und Wärmetransportmedium-Kreis zu schliessen, beispielsweise mittels einer Rückführleitung 89 der Leitung 61 zugeführt wird, mittels einer nicht dargestellten Pumpe.
Während die beschriebenen Lagerungen des Maschinentisches 7 bewirken, dass sich dessen thermische Ausdehnungen auf die Arbeitspräzision kaum auswirken können, wird mit diesen Massnahmen nicht verhindert, dass sich das Bett 29, wie anhand der Fig. 2 und 3 erläutert worden ist, thermisch ausgedehnt und damit verzieht. Die dadurch bewirkten präzisions-beeinflussenden Dehnungen werden im Ausführungsbeispiel von den Fig. 4 und 5 dadurch behoben, dass mit dem nun auch als Wärmetransport-Medium wirkenden Lagermedium, vorzugsweise Lageröl, der Standsokkel 25 auf dieselbe Temperatur gebracht wird, wie sie an den Lagerflächen zwischen Maschinentisch 7 und Bett 29 vorherrschen.
In Fig. 6 ist, wiederum schematisch, eine Querdarstellung einer Schleifmaschine gezeigt. Es ergibt sich zusätzlich zu den bereits oben abgehandelten Verzugsphänomenen des Bettes 29 auch ein Temperaturgradient am unteren Sockelteil 11 sowohl bei darauf verschieblich gelagertem Horizontal-Support 13 als auch bei Aufbau der Schleifmaschine mit starrem, an einer Seitenfläche des Tragrahmens 3 befestigtem Ständer 9. Generell tritt dieser Temperaturgradient mit einer erhöhten Temperatur an der dem Tragrahmen 3 anliegenden Seite des Ständers S1 und tieferer Temperatur an der dem Rahmen 3 abgekehrten Seite S2 auf.
Dadurch dehnt sich die dem Tragrahmen 3 anliegende Seite S, I des Ständers 9, mit Bezug auf die abgekehrte Seite S2 mehr aus, was die Drehachse A19 der Spindel 19, in temperaturausgeglichenem Zustand genau horizontal, d.h, parallel zur Oberfläche des Maschinentisches 7, auf der dem Tragrahmen 3 zugekehrten Seite anhebt, so dass, übertrieben eingetragen, die Achsposition in eine Position a19 gekippt wird. Bei hochpräzisen Schleifmaschinen wirkt sich dies in einem Ankippen der Schleifscheibe 21 aus, was sich auf die Arbeitspräzision niederschlägt.
Im weiteren ist aus Fig. 6 ersichtlich, dass zum Erreichen extrem hoher Präzisionen die tiefe Anordnung der Lagerfläche 93 zwischen Horizontal-Support 13 und Sockelteil 11, wie sie üblicherweise bei derartigen Maschinen realisiert wird, insbesondere für Profilschleifen, ungünstig ist. Die Schleif-Reaktionskraft F1 ergibt bezüglich einer Hinterkante 95 der Lagerfläche 93 ein Kippmoment F'd, wobei sich d aus dem Abstand der vertikalen Reaktionskraft-Wirkungslinie von der dem Maschinentisch 7 abgekehrten Seite S2 des unteren Sockelteils 11 ergibt. Insbesondere bei Profilschleifmaschinen mit einer profilierten Schleifscheibe 21 ergeben sich aber durch den Horizontalvorschub in Richtung B weitere Reaktionskräfte, wie bei F2 eingetragen.
Diese bewirken auf die Kante 95 ein Kippmoment entsprechend F2 D, wobei sich D aus dem Abstand der horizontalen Wirkungslinie der Reaktion F2 von der Lagerfläche 93 ergibt. Während das ersterwähnte Moment Fl d durch die Lage der Lagerfläche 93 nicht beeinflusst werden kann, weil es durch den Horizontalabstand d zwischen Schleifscheibe 21 und der dem Tragrahmen 3 abgekehrten Seite S2 des unteren Sockelteils 11 gegeben ist, kann das insbesondere bei Präzisions-Profil Schleifmaschinen nicht vernachlässigbare Moment F2 D, wie nachfolgend anhand von Fig. 7 beschrieben wird, sehr wohl reduziert werden.
In Fig. 7 ist in Analogie zu Fig. 6 eine schematische Querdarstellung einer Schleifmaschine gezeigt, bei welcher sowohl die durch Temperaturgradienten im Sockelteil 11, wie auch die durch Profilierungsreaktionen bewirkten Kippmomente auf die Schleifscheiben-Antriebsachse A21 weitgehend eliminiert werden.
Wie anhand der Fig. 4 und 5 erläutert, wird das Öl des hier schematisch bei 97 dargestellten, hydrostatischen Lagers des Maschinentisches 7 am Tragrahmen 3 in eine Wanne 87 im Standsockel 25 geleitet. Erfindungsgemäss ist nun der Sockelteil 11 durch zwei vertikal aufragende Platten lla, b gebildet, zwischen welchen der Horizontal-Support 13 in Querrichtung B zur Längsachse des Tisches 7 verschieblich gelagert ist. In den, den Sockelteil 11 bildenden Platten l la, b istje ein Durchflusskanal 101 vorgesehen, welcher beidseitig, mit der Wanne 87 am Sockel 25 kommuniziert und durch welchen, vorzugsweise mit einer Förderpumpe (nicht dargestellt) ein Wärmetransport-Medium, hier somit das Lagermedium, vorzugsweise das Lageröl des hydrostatischen Lagers 97, getrieben wird.
Dadurch wird der in Fig. 6 mit T I, T2 eingetragene Temperaturgradient zwischen den Seiten S, und S2 des Sockelteils 11 eliminiert und damit das gemäss Fig. 6 entstehende Aufkippen der Spindelachse A19.
Wie aus Fig. 7 weiter ersichtlich, ist am Horizontal Support 13 die Schleifscheibenkonsole 17 in Vertikalrichtung C verschieblich gelagert. Je nach Ausdehnung des Arbeitsstückes in Vertikalrichtung wird die Schleifscheibe 21 mit der Konsole 17 mehr oder weniger in Richtung C verschoben, es kann ein Verschiebungsbereich G festgelegt werden, innerhalb welchem die Spindelachse A 19 verschieblich ist, um den unterschiedlichen Abmessungen der zu bearbeitenden Werkstücke Rechnung zu tragen. Der Horizontal Support 13 ist nun am Sockelteil 11, hier zwischen den beiden Platten 1 la, 1 lb, horizontal in einer Höhe gelagert, die, wie dargestellt, in der Mitte des Verschiebungsbereiches G liegt.
Damit werden die von horizontalen Reaktionskomponenten F, bezüglich der Hinterkante 95 der Lagerfläche 93 bewirkten Kippmomente mit Bezug auf die herkömmliche Ausführungsvariante gemäss Fig. 6 drastisch reduziert, D gemäss Fig. 6 wird hier maximal G/2.
Eine weitere Fehlerquelle bei hochpräzisen Schleifmaschinen, insbesondere Präzisions-Profil-Schlcifhaschinen, ist, dass mit Bezug auf die Umgebungs-Temperatur an den Lagern der Spindel 19 in der Konsole 17 eine erhöhte Temperatur auftritt. Dadurch dehnt sich die Spindel 19 in Achsialrichtung im Laufe des Bearbeitungsprozesses zunehmend aus.
Dies wird gemäss Fig. 8 dadurch verhindert, dass die Spindel 19 als konsolenseitig geschlossenes Rohr ausgebildet ist, an welchem endständig die Schleifscheibe 21 befestigt ist.
Gemäss Fig. 8, schematisch dargestellt, ist die Spindel 19 an Lagern 105 an der Konsole 17 gelagert und angetrieben.
in Fig. 8 nicht dargestellt. Üblicherweise ist an der Konsole 17 eine Kühlwasser-Sprühdüse 107 vorgesehen, mittels welcher, über Zuführleitungen 109, Kühlwasser während der Werkstückbearbeitung auf den Arbeitsbereich der Schleifscheibe 21 gespritzt wird. Um nun während der Bearbeitung eine Ausdehnung der die Schleifscheibe 21 tragenden Spindel 19, bedingt durch die Lagerwärme an den Lagern 105, zu eliminieren, wird eine weitere Düse 111 koaxial zur Drehachse der Spindel 19 vorgesehen, mit deren Hilfe zentral in den Spindelhohlraum Kühlwasser eingespritzt wird. Bei umlaufender Spindel 19 ergibt sich dadurch in ihrem Hohlraum eine Kühlwasserzirkulation an ihrer Innenperipherie, da das Kühlwasser, zentral in die umlaufende Spindel eingespritzt, durch Zentrifugalkräfte an ihre Innenwandung gewirbelt wird und entlang dieser wieder ausläuft.
Dabei versteht es sich von selbst, dass die Spindel auch als durchgehend geöffnetes Rohr ausgebildet sein kann, dann, wie gestrichelt bei 11 1a dargestellt, das Kühlmedium durch die Spindel durch gespritzt wird.
Durch Vorsehen der beschriebenen erfindungsgemässen Massnahmen zur Elimination der Auswirkungen von Temperaturgradienten an verschiedenen Maschinenbereichen wird generell bei Werkzeugmaschinen, insbesondere bei präzisen Schleifmaschinen, vor allem Profil-Schleifmaschinen, eine drastische Verbesserung der Arbeitspräzision erzielt, ebenso wie durch die erfindungsgemässe Lagerung des Horizontal-Supportes am Ständer, derart, dass sich bei Schleifmaschinen Arbeitsreaktionen nur reduziert als Kippmoment auf die Schleifscheiben-Drehachse auswirken können. Weiter ergibt sich durch die erfindungsgemässe Kühlung der Spindel an Schleifmaschinen eine Elimination der thermisch bedingten Spindel-Ausdehnung während des Arbeitsprozesses.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1.Procedure for equalizing temperature differences in at least two machine tool areas, the thermal coupling of which is based on heat conduction over intermediate areas and whose geometrical constancy relative to one another has a significant effect on the working precision of the machine, characterized in that the areas with a liquid or gaseous, from a heat transfer medium flowing to the other area.
2. Arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a receiving system (8, 85, 87; 101) connecting the regions (29, 25; 3, 11) is provided for the heat transport medium.
3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the heat transfer medium is 01.
4. Arrangement according to claim 2 on a machine tool with a machine table (7) for a workpiece (31), characterized in that in a first plane parallel to the machine table level and in the machine table area and in a second level in the area of a floor support surface for the Table (7), communicating (85) transport medium receptacles (87,81,83) are provided.
5. Arrangement according to claim 4, wherein the machine table (7) is mounted hydrostatically on a bed (29) on a carrier part (3), characterized in that the hydro static liquid is the heat transport medium and the hydrostatic bearing area (29) preferably, is connected to the receptacle, preferably a receptacle (87) in the floor support area (25) of the carrier part (3) by heat-insulating lines (85).
6. Arrangement according to claim 2 on a machine tool with a machine table (7) and a laterally projecting, at a distance from the machine table (7) the latter projecting tool carrier stand (9), wherein the machine table (7) and tool carrier stand (9) thermally coupled are characterized in that in the area of the table (7) and at least in one of the upstanding stand sides (1 yes, 1 lb) communicating heat transfer medium receptacles (97, 85, 87, 101) are provided.
7. The arrangement according to claim 6, wherein the machine table is mounted hydrostatically on a bed (29), characterized in that the heat transport medium is the hydrostatic liquid and the hydrostatic storage area with lines (85, 101) in the stand side (1 pa, 1 ib) is connected.
8. Arrangement according to claim 2, wherein a tool console (17) in a plane parallel over the machine table (7) displaceable on the stand (9, 11) and a tool (21) perpendicular to the machine table (7) in a predetermined area (G) Movable up and down with respect to the stand (9, 11) in a storage area, characterized in that the plane (93) is arranged at least almost at the height on the stand (9, 11) at which the tool storage area is in the middle of the displacement area (G / 2) stands.
9. Arrangement according to claim 2, on a precision grinding machine with a spindle for receiving a grinding wheel, characterized in that the spindle (19) is designed as a hollow tube open at least on one side, and a cooling medium injection (109, 111) at least almost coaxially in the hollow spindle tube works.
10. Application of the method according to claim 1 for a grinding machine.
The present invention relates to a method for equalizing temperature differences in at least two machine tool areas, the thermal coupling of which is based on heat conduction over intermediate areas and whose geometrical constancy relative to one another has a significant effect on the working precision of the machine, as well as an arrangement and an application for carrying out the method.
Such methods and arrangements are known from FR-A-I 568 475, FR-A-2 136 379, DE-A-2 055 562, GB-A-1 063 904 and US-A-I 903 865.
In the case of machine tools, in particular high-precision profile grinding machines, it is known to store the machine table on which the workpiece is mounted during machining on a support frame, for example in hydrostatic bearings, in such a way that it can expand, thermally, without this to significantly influence the working precision of the machine. However, the heat generated in the hydrostatic bearing also increases the bearing surface on the support frame facing the machine table, so that it expands more with respect to the base of the machine on the ground, which leads to its distortion. This in turn affects the working precision of the machine.
If a stand is provided on such a machine, as in the case of grinding machines, projecting vertically to the side of the support frame, on which the tool is supported, for example on a console with vertical support projecting over the machine table, the heat generated during workpiece machining continues to have an effect that the stand side facing the support frame is heated more with respect to the side facing away from it, thus expanding more. As a result, the console axis lying parallel above the machine table when thermal equilibrium is tilted, for example with the grinding wheel. This also has an impact on the working precision of the machine.
In order to remedy such impairments in general, due to the heat generated, such as in the hydrostatic bearings and during workpiece machining, and a consequent temperature difference between machine tool areas, the relative geometric constancy of which is reflected in the working precision, the method of the type mentioned at the outset is characterized by the following characterizing part of claim 1.
An arrangement for carrying out the method is characterized according to the wording of claim 2.
Oil is preferably used as the heat transport medium.
In order to further specifically prevent thermally induced expansions in the area of the machine table with regard to the floor support of the machine from having a precise influence on the bending or bending of the machine table, it is proposed that in a first level parallel to the machine table level and in the machine table area and in a second level in the area of a floor support surface for the table communicating transport medium receptacles are provided.
This ensures that at least almost the same temperatures prevail both in the area of the machine table, for example in its storage level on the support frame, and in the area of the floor support of the support frame, so that the same-directional, ideally the same thermal expansion of the support frame in the machine table and in the floor support area distortion in the machine table area that influences precision is largely prevented.
If the machine table is mounted hydrostatically on the support frame in a bed, then the bearing oil provided anyway is preferably used as the heat transport medium, and the hydrostatic bearing area.
preferably with heat-insulating lines - in order to minimize a gradual cooling of the medium by radiation during transport - connected to a receptacle in the floor support area of the support frame.
According to the same principle, it is proposed on a machine tool with a machine table and a laterally protruding tool carrier stand, which protrudes at a distance from the machine table and which is thermally coupled to the machine table, that in the area of the table and at least in one of the upstanding stand sides Communicating heat transport medium receptacles are provided, for example in the stand side facing away from the machine table or in the two side surfaces of the stand. This prevents, as already mentioned, that uneven heating of the stand and thus its uneven thermal expansion ultimately lead to geometric changes in the position of the tool.
Here too, if the machine table is mounted hydrostatically, the hydrostatic bearing oil is preferably used as the heat transport medium.
A further improvement in the working precision of a machine tool, in which a tool console is mounted on the stand in a plane parallel to the machine table, and which shows a tool that is mounted in a storage area in a predetermined range perpendicular to the machine table and movable with respect to the stand is achieved in that the bearing level is arranged at least almost at the height on the stand at which the tool storage area is in the middle of the displacement area position. This minimizes tilting moments with regard to the mounting of the tool console for horizontal displacements on the stand, in particular caused by horizontal work reactions on the tool.
Particularly in the case of precision grinding machines, especially profile grinding machines, there is a further impairment of working precision in that the spindle on which the grinding wheel is mounted heats up in its bearing and drive area, which leads to an axial expansion and thus displacement of the grinding wheel leads.
In order to also minimize this influencing factor for the working precision, it is proposed that the spindle be designed as a hollow tube which is open at least on one side and that a cooling medium injection, at least almost coaxially, acts in the hollow spindle tube. This ensures spindle cooling with simple means. The proposed method and the arrangements listed are particularly suitable for their use on a grinding machine.
The invention is subsequently explained, for example, using figures.
Show it:
1 is a simplified perspective view of a grinding machine with its basic components,
2 is a simplified schematic side view of a grinding machine and the effects of thermal distortion in the machine table area,
3 shows a representation analogous to FIG. 2, with measures according to the invention for reducing the heat distortion which affects precision according to FIG. 2, FIG.
4 shows a partially sectioned illustration of a machine table mounted hydrostatically on a support frame, with measures according to the invention for eliminating thermally induced distortions,
5 is a partially sectioned plan view of the arrangement shown in FIG. 4,
Fig. 6 is a schematic side view of a grinding machine to explain the effect of thermal distortion on a tool-carrying stand.
7 shows an illustration analogous to FIG. 6 with measures according to the invention for eliminating the distortions according to FIG. 6 and with a tool holder being mounted on the stand according to the invention,
8 shows a schematic sectional view through a tool carrier spindle cooled according to the invention on a grinding machine.
In the following description, a grinding machine is shown as a machine tool with the precautions according to the invention. In Fig. Their basic known structure is shown. The grinding machine 1 comprises a stable support frame 3 standing on three points on the floor 2. A machine table 7 is mounted on the upper side of the support frame 3 so as to be longitudinally displaceable, as shown at A, and is vertically protruding on one of the long sides of the basically cube-shaped support frame 3 Stand 9 is provided, the lower part 11 is rigidly connected to the support frame 3 and the upper part 13 as a horizontal support on the lower stand part 11, usually perpendicular to the machine table or. Work table longitudinal expansion, as shown at B, is mounted for longitudinal displacement.
Height-adjustable, as shown at C, the vertical support 15 is provided on the horizontal support 13, which projects above the machine table 7. On this vertical support, as indicated at D, a bracket 17 is usually also displaceable transversely to the longitudinal axis of the table, on which a grinding wheel 21 is mounted by means of a driven spindle 19. During work, the grinding wheel 21 is cooled with a cooling medium, for example cooling water from a nozzle 23.
In Fig. 2, the support frame 3 is shown schematically, with a base 25, vertical supports 27 and a bed 29, on which the machine table 7 is guided and supported in a longitudinally displaceable manner.
Primarily the oil emerging from the hydrostatics heats the bed 29. As a result, the bed 29 expands in the direction indicated by a, and, since it is anchored at the base 25 to the support base 25, the bed 29 bends up or down. The bed center plane E29, exaggerated, takes the course shown at e29, the supports 27 bend accordingly from their untensioned position with the axis A27 into the warped position a27.
This bending caused by the temperature gradient T - T2, generally the warping of the bed 29, also, albeit less strongly, in the transverse direction of the table leads to inaccuracies in workpiece machining in high-precision machines.
According to the invention, this is basically eliminated in accordance with the invention in that the temperature T2 of the base 25 according to FIG. 2 is raised to the temperature T1 of the bed 29 and the latter is adjusted.
This is shown in FIG. 3. Due to the schematically illustrated thermal coupling 33 with a heat transport medium, the stand base 25 also expands in direction a, ideally to the same extent as the bed 29.
so that there are no distortion phenomena affecting the machining precision of the beams 27 and the bed 29: both the beam axes A27 and the plane E29 of the bed 29 remain undistorted.
As mentioned, this is achieved by thermally coupling the bed 29 and the base 25 with a heat transfer medium, shown schematically at 33.
4 and 5 show a partially sectioned side view and a partially sectioned top view of a bed 29 between the support frame 3 and the machine table 7, the machine table 7 being mounted hydrostatically on the bed 29 with oil as the storage medium. According to the invention, the bearing oil of the hydrostatic bearing is used as the heat transport medium. The machine table 7 comprises in the usual way a row of parallel segments 35. These are arranged on a table top 37 which is mounted on the bed 29 in a longitudinally displaceable manner according to A. The table top 37 is on its, the Ar beitsfläche facing side against its axis of symmetry convex first-shaped in the direction of displacement A.
At edges running parallel to the direction of displacement A, it has spacer bars 39 which project upwards against the bed 29, at the ends of which protrude parallel to the work surface and against the table axis of symmetry, a bearing bar 41 is arranged, for example screwed to the spacer bars 39 with screws 43.
A driver 47 is provided on the ridge part 45 of the table top 37 formed by the ridge-shaped formation, projecting vertically downward with respect to the work surface. It has two lateral guide surfaces 49 running parallel to the direction of movement A of the machine table 7. The lateral or horizontal guidance of the machine table 7 is formed by guide strips 51, which are arranged on the bed 29, symmetrically to its axis of symmetry, in the direction of displacement A such that the driver 47 is laterally guided with its guide surfaces 49 in between.
Vertical guidance, i.e. the guidance of the machine table 7 perpendicular to the work surface is formed by two L-shaped bearing elements 53, which are attached to the bed 29 such that a first L-leg 55 protrudes from the table symmetry axis and parallel to the work surface, the bearing strips 41 and a second leg 57 keeps the legs 55 at a distance. The arrangement of the L-shaped bearing elements 53 and the bearing strips 41 and the spacer strips 39 is selected such that between the spacer strips 39 and the first L-legs 55 laterally, i.e. parallel to the work surface, there is a relatively large space, as well as between the bearing strips 41 and the second L-legs 57.
Since the table 7 is no longer guided outside the spacer bars 39, its lateral guidance is ensured only by the guide bars 51 on the driver 47 located in the immediate vicinity of its axis of symmetry. The aforementioned lateral play on the vertical guide parts ensures that a thermal lateral expansion of the table 7 can be accommodated therein: the table 7 can expand thermally from its side guides practically located in the axis of symmetry.
The vertical guidance is realized by the bearing strips 41 between guide surfaces on the top of the bed 59 and the first L-legs 55.
In order to minimize a precision-influencing thermal expansion of the machine table 7 in the vertical direction, the guide strips 51 of the side guides are only so high from the top of the bed 59 that between them and the table top 37 or. whose ridge section 45 has a gap.
The vertical bearings, which have to absorb the high grinding forces during workpiece machining, are designed as hydrostatic bearings. With respect to the bed 29 fixed, parallel to the table movement direction A, a feed pipe 61 for a storage medium, preferably 01, is provided. The table 7 with a larger, continuous bore 63, as shown in FIG. 5, can be moved back and forth on this tube 61 without contact. The feed pipe 61 has radial openings 65, so that the storage medium introduced into the pipe 61 exits into the table bore 63 and is pressure-driven. in these holes against both sides of the bed. On both ends of the table, the bore 63 is closed with a sealing element 66 each, with sealing rings 67 riding on the tube 61.
At least one of the sealing elements 66 is designed as a storage medium distributor by providing a distribution chamber 69 coaxial with the bore 63, into which the medium enters from the bore 63 and which is connected to at least two distribution lines 71. These distribution lines 71 each lead into a lateral distribution bore 73 on the table 7, preferably parallel to the feed pipe 61, which extend over its entire length and are sealed off on one side if necessary. From these distribution bores 73 lead vertical channels 75 through the spacer strips 39, into the bearing strips 41, where they open into ho horizontal channels 77, which extend into the overlap region of the first L-leg 55 with the bearing strips 41. The channels 75 are arranged along the distribution bores 73.
Each of the horizontal channels 77 is connected via two bores 79, each with a bearing chamber 81 on the bearing surfaces of the bearing strips 41. These storage chambers 81 are incorporated as weak recesses in these surfaces.
The storage medium, preferably oil, is pressed into the pipe 61 under pressure, enters the bore 63 through the openings 65, from where it is finally pressed into the bearing chambers 81 via the distribution chamber 69, the distribution lines 71. The storage medium now emerges along the guide surfaces with the storage chambers 81 and is collected in a collecting trough 83. From the collecting trough 83, the storage medium is conducted via further lines, preferably plastic tubes 85 that are well insulated from the outside, into a second closed trough 87 in the base 25 of the bed 29, from where it closes, for example, to close the closed storage and heat transport medium circuit is fed to the line 61 by means of a return line 89, by means of a pump, not shown.
While the described bearings of the machine table 7 have the effect that its thermal expansions can hardly have any effect on the working precision, these measures do not prevent the bed 29 from thermally expanding and thus, as has been explained with reference to FIGS. 2 and 3 warps. 4 and 5 are eliminated in the exemplary embodiment of FIGS. 4 and 5 by using the storage medium, preferably bearing oil, which now also acts as a heat transport medium, to bring the standing base 25 to the same temperature as that between the bearing surfaces Machine table 7 and bed 29 predominate.
6, again schematically, shows a transverse representation of a grinding machine. In addition to the distortion phenomena of the bed 29 already dealt with above, there is also a temperature gradient on the lower base part 11 both with horizontal support 13 slidably mounted thereon and when the grinding machine is constructed with a rigid stand 9 fastened to a side face of the support frame 3 this temperature gradient with an increased temperature on the side of the stand S1 adjacent the support frame 3 and a lower temperature on the side S2 remote from the frame 3.
As a result, the side S, I of the stand 9, which is in contact with the support frame 3, expands more with respect to the opposite side S2, which is exactly horizontal in the temperature-balanced state, ie parallel to the surface of the machine table 7, in relation to the axis of rotation A19 of the spindle 19 the side facing the support frame 3 so that, exaggerated, the axis position is tilted to a position a19. In the case of high-precision grinding machines, this results in the grinding wheel 21 tilting, which has an impact on the working precision.
Furthermore, it can be seen from FIG. 6 that in order to achieve extremely high precision, the deep arrangement of the bearing surface 93 between the horizontal support 13 and the base part 11, as is usually realized in machines of this type, in particular for profile grinding, is unfavorable. The grinding reaction force F1 results in a tilting moment F'd with respect to a rear edge 95 of the bearing surface 93, where d results from the distance of the vertical reaction force line of action from the side S2 of the lower base part 11 facing away from the machine table 7. Particularly in profile grinding machines with a profiled grinding wheel 21, however, the horizontal feed in direction B results in further reaction forces, as entered in F2.
These cause a tilting moment corresponding to F2 D on the edge 95, where D results from the distance of the horizontal line of action of the reaction F2 from the bearing surface 93. While the first-mentioned moment Fl d cannot be influenced by the position of the bearing surface 93, because it is given by the horizontal distance d between the grinding wheel 21 and the side S2 of the lower base part 11 facing away from the support frame 3, this cannot be the case, in particular, with precision profile grinding machines negligible torque F2 D, as will be described below with reference to FIG. 7, may very well be reduced.
Analogous to FIG. 6, FIG. 7 shows a schematic transverse representation of a grinding machine, in which both the tilting moments on the grinding wheel drive axis A21 caused by temperature gradients in the base part 11 and the profiling reactions are largely eliminated.
As explained with reference to FIGS. 4 and 5, the oil of the hydrostatic bearing of the machine table 7 shown schematically at 97 on the support frame 3 is passed into a trough 87 in the base 25. According to the invention, the base part 11 is now formed by two vertically projecting plates 11 a, b, between which the horizontal support 13 is mounted so as to be displaceable in the transverse direction B to the longitudinal axis of the table 7. A flow channel 101 is provided in the plates 11a, b forming the base part 11, which communicates on both sides with the trough 87 on the base 25 and through which, preferably with a feed pump (not shown), a heat transport medium, in this case the storage medium , preferably the bearing oil of the hydrostatic bearing 97, is driven.
As a result, the temperature gradient between the sides S, and S2 of the base part 11, which is entered in FIG. 6 with T I, T2, is eliminated, and thus the tilting of the spindle axis A19 that occurs in accordance with FIG. 6.
As can also be seen from FIG. 7, the grinding wheel bracket 17 is mounted displaceably in the vertical direction C on the horizontal support 13. Depending on the extent of the work piece in the vertical direction, the grinding wheel 21 with the bracket 17 is displaced more or less in the direction C, a displacement range G can be defined within which the spindle axis A 19 is displaceable in order to account for the different dimensions of the workpieces to be machined wear. The horizontal support 13 is now mounted on the base part 11, here between the two plates 1 la, 1 lb, horizontally at a height which, as shown, lies in the middle of the displacement range G.
This drastically reduces the tilting moments caused by horizontal reaction components F, with respect to the rear edge 95 of the bearing surface 93, with reference to the conventional embodiment variant according to FIG. 6, D according to FIG. 6 here becomes a maximum of G / 2.
Another source of error in high-precision grinding machines, in particular precision profile grinding machines, is that an increased temperature occurs in the bracket 17 in relation to the ambient temperature at the bearings of the spindle 19. As a result, the spindle 19 expands increasingly in the axial direction in the course of the machining process.
According to FIG. 8, this is prevented in that the spindle 19 is designed as a tube closed on the console side, to which the grinding wheel 21 is fixed at the end.
8, shown schematically, the spindle 19 is mounted and driven on bearings 105 on the bracket 17.
not shown in Fig. 8. A cooling water spray nozzle 107 is usually provided on the console 17, by means of which cooling water is sprayed onto the working area of the grinding wheel 21 via workpiece lines 109 during workpiece machining. In order to now eliminate an expansion of the spindle 19 carrying the grinding wheel 21 due to the bearing heat at the bearings 105 during processing, a further nozzle 111 is provided coaxially with the axis of rotation of the spindle 19, with the aid of which cooling water is injected centrally into the spindle cavity . When the spindle 19 rotates, this results in a cooling water circulation in its cavity on its inner periphery, since the cooling water, injected centrally into the rotating spindle, is whirled by centrifugal forces on its inner wall and runs out again along the latter.
It goes without saying that the spindle can also be designed as a continuously open tube, then, as shown in broken lines at 11 1a, the cooling medium is sprayed through the spindle.
By providing the described measures according to the invention for eliminating the effects of temperature gradients in different machine areas, a drastic improvement in working precision is generally achieved in machine tools, in particular in precise grinding machines, especially profile grinding machines, as is the case with the horizontal support on the stand according to the invention , in such a way that work reactions in grinding machines can only have a reduced impact as a tilting moment on the grinding wheel axis of rotation. Furthermore, the cooling of the spindle on grinding machines according to the invention results in an elimination of the thermally induced spindle expansion during the working process.