CZ302704B6 - High-speed spindle bearing - Google Patents

High-speed spindle bearing Download PDF

Info

Publication number
CZ302704B6
CZ302704B6 CZ20100587A CZ2010587A CZ302704B6 CZ 302704 B6 CZ302704 B6 CZ 302704B6 CZ 20100587 A CZ20100587 A CZ 20100587A CZ 2010587 A CZ2010587 A CZ 2010587A CZ 302704 B6 CZ302704 B6 CZ 302704B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
headstock
spindle
housing
bearings
rings
Prior art date
Application number
CZ20100587A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2010587A3 (en
Inventor
Brejcha@Karel
Kubícek@Jirí
Original Assignee
ŠKODA MACHINE TOOL a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ŠKODA MACHINE TOOL a.s. filed Critical ŠKODA MACHINE TOOL a.s.
Priority to CZ20100587A priority Critical patent/CZ2010587A3/en
Publication of CZ302704B6 publication Critical patent/CZ302704B6/en
Publication of CZ2010587A3 publication Critical patent/CZ2010587A3/en

Links

Landscapes

  • Turning (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Abstract

The present invention relates to a high-speed spindle (1) bearing in a spindle headstock (3) suitable especially for a machine tool. The spindle (1) is provided with bearings (L1) and (L2) the inner races (L1a) and (L2a) of which are strutted by an inner tube (4) while the outer races (L1b) and (L2b) are disposed within a bush (2). Said outer races (L1b) and (L2b) are strutted by an inner shoulder (21) performed in the bush (2) wherein the bush (2) is fixedly mounted in the spindle headstock (3).

Description

Uložení rychloběžného vřeteneHigh-speed spindle support

Oblast technikyTechnical field

Vynálezem je uložení rychloběžného vřetene ve vřeteníku vhodné zejména pro obráběcí stroj.The invention is a bearing of a high-speed spindle in a headstock suitable especially for a machine tool.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Doposud známá uložení rychloběžného vřetene ve vřeteníku obráběcího stroje spočívalo v běžném uložení ve dvou skupinách valivých ložisek. Se zvyšujícími se otáčkami vřeten, přestalo takové přímé uložení vřetene ve vřeteníku vyhovovat. Zejména proto, že se zvyšujícími se otáčkami vřetene se zvyšovala teplota odvislá od valivého tření valivých ložisek. Odvod tepla z vřetene do vřeteníku je problematický, protože je omezen možnostmi valivých ložisek, které jsou současně i zdrojem tepla. Pro uložení vřeten obráběcích strojů se užívají kuličková ložiska s kosoúhlým stykem. Ve vřeteníku jsou vnější kroužky valivých ložisek rozepřeny vnější rourou uloženou ve vřeteníku a vnitrní kroužky jsou rozepřeny vnitřní rourou. Vnější kroužky valivých ložisek jsou z vnějšku vymezeny osazením ve vřeteníku a čelem vřeteníku a z vnitřní strany jsou rozepřeny vnější rourou. Vnitřní ložiskové kroužky jsou rozepřeny vnitřní rourou. Vnější roura je teplejší než vnitřní roura a proto dochází k rozdílné dilataci obou rour. Oteplením ložisek se převádí teplo do vnější roury, která tepelnou dilataci posouvá vnější ložiskové kroužky ve vřetenu. Rozdílným posunutím vnitřních a vnějších kroužků dochází ke zvyšování tlaku na kuličky valivých ložisek, což má za následek vzniku dodatečného zdroje tepla.The hitherto known high-speed spindle bearings in the machine tool headstock consisted of a conventional bearing in two groups of antifriction bearings. With increasing spindle speed, such a direct spindle bearing in the headstock has ceased to suit. In particular, as the spindle speed increases, the temperature depends on the rolling friction of the rolling bearings. Heat dissipation from the spindle to the headstock is problematic as it is limited by the possibility of rolling bearings, which are also a source of heat. Angular contact ball bearings are used to support machine tool spindles. In the headstock, the outer rings of the roller bearings are scattered through the outer tube housed in the headstock, and the inner rings are scattered through the inner tube. The outer rings of the antifriction bearings are externally defined by the shoulder in the headstock and the headstock of the headstock. The inner bearing rings are braced with the inner pipe. The outer pipe is warmer than the inner pipe and therefore the dilatation of both pipes is different. By warming the bearings, heat is transferred to the outer pipe, which shifts the thermal dilatation of the outer bearing rings in the spindle. Differential displacement of the inner and outer rings increases the pressure on the ball bearings, resulting in an additional heat source.

Z toho důvodu se přistoupilo na chlazení vnější rozpěmé trubky, které se pro větší rozměr jevilo jako vhodné pro odvod tepla. K tomu účelu se vnější trubka na vnějším průměru přiléhajícím k vnitřnímu průměru vřeteníku opatřila kanálky ve šronbovici. Na jednom konci se do kanálku přiváděl chladicí olej, který se na opačném konci odváděl. Ochlazováním se omezuje její dilatace teplem a zmenšuje se tlak na kuličky ložisek. Nevýhodou tohoto uspořádání je, že i když se vnější trubka zkracuje, předpětí mezi ložisky se sníží až po axiálním posunutí vnějších kroužků vlivem rozkladu sil na kuličce ložiska. Problém nastává v případě, že vůle mezi vnějšími kroužky ložiska a vřeteníkem se vyčerpá dříve, než se vnější kroužek vlivem vnitřních sil v ložisku posune. V tomto případě vnější kroužek ve vřeteníku uvízne a neposune se. Vnitřní síly v ložisku dále narůstají a s nimi i teplota, což může mít za následek destrukci ložisek. Takovéto uspořádání svojí konstrukcí nedovolilo dlouhodobé zvýšení otáček vřetene.For this reason, the outer span tube was cooled, which for a larger dimension appeared suitable for heat dissipation. For this purpose, the outer tube at the outer diameter adjacent to the inner diameter of the headstock was provided with channels in a screw-rod. At one end, cooling oil was fed into the channel and drained at the other end. Cooling reduces heat expansion and reduces the pressure on the bearing balls. A disadvantage of this arrangement is that even if the outer tube is shortened, the bias between the bearings is reduced only after axial displacement of the outer rings due to the force distribution on the bearing ball. The problem arises when the clearance between the outer rings of the bearing and the headstock is exhausted before the outer ring moves due to internal forces in the bearing. In this case, the outer ring becomes stuck in the headstock and does not move. The internal forces in the bearing continue to increase and with them the temperature, which can result in the destruction of the bearings. Such an arrangement by its design did not allow a long-term increase in spindle speed.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uložení podle tohoto vynálezu rychloběžného vřetene ve vřeteníku je vhodné zejména pro obráběcí stroj, kupříkladu horizontální vyvrtávačku. Vřeteno je opatřeno ložisky s kosoúhlým stykem, jejichž vnitřní kroužky jsou rozepřeny rourou a vnější kroužky jsou uloženy v pouzdře. Vnější kroužky jsou rozepřeny vnitřním osazením vytvořeným v pouzdře, ve kterém jsou uloženy.The bearing according to the invention of the high-speed spindle in the headstock is particularly suitable for a machine tool, for example a horizontal boring machine. The spindle is equipped with angular contact bearings, the inner rings of which are spaced by a pipe and the outer rings are housed in a housing. The outer rings are braced by the inner shoulder formed in the housing in which they are received.

Pouzdro je pevně uloženo ve vřeteníku. Takovéto uložení přesně definuje vzájemnou polohu obou ložisek a zajišťuje dokonalejší sdílení tepla mezi vřetenem a vřeteníkem. Pri zvýšení teploty dochází k prodloužení pouzdra, a tím i k posunu vnějších kroužků ložisek oproti vnitřním kroužkům. Při snížení teploty, kdy dochází ke zpětnému pohybu pouzdra, dochází současně i k nucenému posunutí vnějších kroužků ložisek, které jsou ve vnější rozpěmé trubce uloženy za současné50 ho uvolnění tlaku obou kroužků na kuličky ložiska.The housing is fixed in the headstock. Such a bearing precisely defines the relative position of the two bearings and ensures better heat transfer between the spindle and the headstock. As the temperature rises, the sleeve lengthens, and thus the outer bearing rings are displaced relative to the inner rings. As the temperature decreases as the sleeve moves back, the outer rings of the bearings, which are housed in the outer span, are simultaneously displaced while simultaneously releasing the pressure of the two rings on the bearing balls.

Pokud je pouzdro na vnější ploše opatřeno chladicími kanálky, které propojují přívod a odvod chladicí kapaliny vytvořené ve vřetenu. Dochází jednak k chlazení pouzdra a současně k chlazení ložisek. Rovněž mohou být chladicí kanálky vytvořeny ve vřetenu a to na vnitřním průměru přiléhajícím k vnějšímu průměru pouzdra. Síla zpětného posunutí není proto vyvozena rozklademWhen the housing on the outer surface is provided with cooling channels that connect the inlet and outlet of coolant formed in the spindle. Both the housing is cooled and the bearings are cooled. Also, the cooling ducts may be formed in the spindle on an inner diameter adjacent to the outer diameter of the housing. The backward displacement force is therefore not due to decomposition

- 1 CZ 302704 B6 sil na kuličce, ale zkracováním vnější roury zapříčiněným jejím ochlazováním. Chladicí medium, kterým je zpravidla olej, odvádí teplo jednak z pouzdra, ale částečně i z vnějších kroužků ložisek a přispívá jak k omezení tepelné dilatace vnějšího pouzdra, tak k udržení jejich optimální provozní teploty cca do 60 °C. Při optimálním provozuje možné chlazením regulovat předpětí v ložis> cích, což zvyšuje přesnost a spolehlivost uložení. Takové uspořádání umožňuje i snížení montážních vůlí, které doposud byly dimenzovány na kompenzací tepelných dilatací.But by shortening the outer pipe caused by its cooling. The coolant, which is generally oil, dissipates heat both from the housing and partly from the outer rings of the bearings and contributes both to limiting the thermal expansion of the outer housing and to maintaining their optimum operating temperature of up to about 60 ° C. At optimum operation it is possible to control the preload in the bearings, which increases the accuracy and reliability of the bearing. Such an arrangement also makes it possible to reduce the mounting clearances which have so far been designed to compensate for thermal expansion.

Popis obrázku na výkresu II)Description of drawing in drawing II)

Na přiloženém výkresu je znázorněno uložení rychloběžného vřetene podle vynálezu v podélném řezu.The attached drawing shows the longitudinal section of the fastening spindle of the invention.

i? Popis příkladného provedeníand? Description of an exemplary embodiment

Uložení rychloběžného vřetene i ve vřeteníku 3 je vhodné zejména pro obráběcí stroj, kupříkladu vodorovnou vyvrtávačku. Vřeteno i je opatřeno ložisky LI a L2, jejichž vnitřní kroužky Lla a L2a jsou rozepřeny vnitřní rourou 4. Vnější kroužky Lib a L2b jsou uloženy v pouzdře 2 a jsouThe mounting of the high-speed spindle even in the headstock 3 is particularly suitable for a machine tool, for example a horizontal boring machine. The spindle 1 is provided with bearings L1 and L2, the inner rings L1a and L2a of which are supported by the inner tube 4. The outer rings Lib and L2b are housed in the housing 2 and are

2o rozepřeny vnitřním osazením 21 vytvořeným v pouzdře 2. Vnitřní kroužky Lla a L2a jsou z jedné strany drženy čelem 11 a z druhé strany objímkou 6 spolu s přítlačným ústrojím 5 upevněným na vřetenu i. Mezi ložisky LI a 12 a vnitřní rourou 4 spolu s osazením 21 pouzdra 2 jsou včleněny mazací kroužky 7. Přívod maziva pro ložiska LI a L2 do mazacích kroužků 7 není pro jednoduchost znázorněn. Pouzdro 2 je pevně uloženo ve vřeteníku 3. Pouzdro 2 je na vnější ploše opatřeno chladicími kanálky K, které propojují přívod P a odvod O chladicí kapaliny vytvořené ve vřetenu L V tomto provedení jsou tri soustavy kanálků Kak nim trojice příslušných přívodů P a odvodů O. Tyto lze vhodným způsobem provozně kombinovat a regulovat tím teplotu pouzdra 2.The inner rings L1a and L2a are held on one side by the face 11 and on the other side by a sleeve 6 together with a thrust device 5 mounted on the spindle i. Lubricant rings 7 are incorporated into the bushings 2. Lubricant feeds for bearings L1 and L2 to the lubrication rings 7 are not shown for simplicity. The housing 2 is fixed in the headstock 3. The housing 2 is provided on the outer surface with cooling channels K connecting the inlet P and the coolant outlet O formed in the spindle LV of this embodiment are three sets of channels K and three of the respective inlets P and outlets O. can be combined in a suitable way to control the temperature of the housing 2.

iii Při provozním otáčení vřetene i ve vřeteníku 3, spolu se zvyšujícími se otáčkami a dobou provozu, se postupně zvyšuje teplota jednotlivých částí, a to nerovnoměrně. Teplota pouzdra 2 postupně převýší teplotu vnitřní roury 4. Proudícím olejem přes přívody P a odvody O se udržuje teplota pouzdra 2 na požadované úrovni, a tím je zaručeno optimální přepětí ložisek LI a L2, a tím jejich spolehlivý chod.iii During operation of the spindle as well as in the headstock 3, together with increasing speed and operating time, the temperature of the individual parts gradually increases, unevenly. The temperature of the sleeve 2 gradually exceeds the temperature of the inner pipe 4. The flow of oil through the inlets P and the outlets O maintains the temperature of the sleeve 2 at the desired level, thereby ensuring optimum overvoltage of the bearings L1 and L2 and thereby their reliable operation.

Claims (3)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Uložení rychloběžného vřetene (1) ve vřeteníku (3) vhodné zejména pro obráběcí stroj, jehož vřeteno (1) je opatřeno ložisky (LI) a (L2), jejichž vnitrní kroužky (Lla) a (L2a) jsou rozepřeny vnitřní rourou (4), vyznačující se tím, že vnější kroužky (LIb) a (L2b) jsou uloženy v pouzdře (2), přičemž vnější kroužky (Lib) a (L2b) jsou rozepřeny vnitřním osazenímPlacing a high-speed spindle (1) in a headstock (3) particularly suitable for a machine tool whose spindle (1) is provided with bearings (L1) and (L2), whose inner rings (L1a) and (L2a) are punctured by an inner tube ( 4), characterized in that the outer rings (L1b) and (L2b) are housed in the housing (2), wherein the outer rings (L1b) and (L2b) are braced by the inner shoulder 45 (21) vytvořeným v pouzdře (2), přičemž pouzdro (2) je pevně uloženo ve vřeteníku (3).45 (21) formed in the housing (2), the housing (2) being fixedly mounted in the headstock (3). 2. Uložení rychloběžného vřetene podle nároku 1, vyznačující se tím, že pouzdro (2) je na vnější plose opatřeno chladicími kanálky (K), které propojují přívod (P) a odvod (O) chladicí kapaliny vytvořené ve vřeteníku (3).High-speed spindle bearing according to claim 1, characterized in that the housing (2) is provided on the outer surface with cooling channels (K) which connect the inlet (P) and the outlet (0) of the coolant formed in the headstock (3). 3. Uložení rychloběžného vřetene podle nároku 1, vyznačující se tím, že vřeteník (3) je na vnitřní ploše přiléhající k pouzdru (2) opatřen chladicími kanálky (K), které propojují přívod (P) a odvod (O) chladicí kapaliny vytvořené ve vřeteníku (3).High-speed spindle bearing according to claim 1, characterized in that the headstock (3) is provided on the inner surface adjacent to the housing (2) with cooling channels (K) connecting the inlet (P) and outlet (O) of the coolant formed in the coolant. headstock (3).
CZ20100587A 2010-07-30 2010-07-30 High-speed spindle bearing CZ2010587A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20100587A CZ2010587A3 (en) 2010-07-30 2010-07-30 High-speed spindle bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20100587A CZ2010587A3 (en) 2010-07-30 2010-07-30 High-speed spindle bearing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ302704B6 true CZ302704B6 (en) 2011-09-14
CZ2010587A3 CZ2010587A3 (en) 2011-09-14

Family

ID=44561263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20100587A CZ2010587A3 (en) 2010-07-30 2010-07-30 High-speed spindle bearing

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2010587A3 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3704510A (en) * 1962-03-13 1972-12-05 Kearney & Trecker Corp Machine tool with tool changer
US3804426A (en) * 1968-02-05 1974-04-16 Ex Cell O Corp Machining apparatus with automatic tool changing means
US4558506A (en) * 1981-11-09 1985-12-17 Kearney & Trecker Corporation Numerically controlled automatic tool changing machining center having a bar-type spindle
CZ292919B6 (en) * 1999-07-12 2004-01-14 Tajmac-Zps, A.S. Spindle mounting

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3704510A (en) * 1962-03-13 1972-12-05 Kearney & Trecker Corp Machine tool with tool changer
US3804426A (en) * 1968-02-05 1974-04-16 Ex Cell O Corp Machining apparatus with automatic tool changing means
US4558506A (en) * 1981-11-09 1985-12-17 Kearney & Trecker Corporation Numerically controlled automatic tool changing machining center having a bar-type spindle
CZ292919B6 (en) * 1999-07-12 2004-01-14 Tajmac-Zps, A.S. Spindle mounting

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2010587A3 (en) 2011-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10329952B2 (en) Bearing assembly, in particular for a turbomachine, and turbomachine having such a bearing assembly
US9500231B2 (en) Fractured-outer-race full-complement ball-bearing system incorporated in a turbocharger assembly
CN106061657B (en) Main shaft device
US8777529B2 (en) Mechanism for delivering cryogenic coolant to a rotating tool
EP3388173B1 (en) Spindle apparatus
CN111094702B (en) Device for lubricating and cooling a rolling bearing of a turbomachine
JP6597125B2 (en) Spindle device
CZ302704B6 (en) High-speed spindle bearing
KR20210044827A (en) Rolling bearings and spindle units equipped with the rolling bearings
KR20170082801A (en) Pre-load change device for spindle bearing
JP2009138896A (en) Rolling bearing and its lubrication method
CA2959462C (en) Bearing arrangement for a deep drilling device
CN109822363B (en) Lengthened guide sleeve device of heart walking machine
JP4853419B2 (en) Spindle device
CN103615463A (en) Novel two-way thrust angular contact ball bearing
JP2007177900A (en) Tapered roller bearing
CN105134766A (en) Bidirectional-thrust angular-contact ball bearing
CN210209423U (en) Static pressure supporting mechanism for boring rod on boring and milling spindle
JP2008110426A (en) Spindle device
JP2009041676A (en) Roller bearing and roller bearing device
CN203641269U (en) Novel bidirectional thrust angular contact ball bearing
WO2020090277A1 (en) Spindle device having built-in motor
JP7177723B2 (en) Preload adjustable spindle unit
EP3875190A1 (en) Spindle device having built-in motor
CN220497799U (en) Boring cutter and boring machine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20170730