DD204640A1 - GEARBOX FOR THE MAIN SPINDLE OF A HORIZONTAL BOHANDRIVE FOR THE MAIN SPINDLE OF A HORIZONTAL DRILLING AND GRINDING MACHINE AND MILLING MACHINE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung, die sich auf das Getriebe des Hauptantriebes einer Horizontalbohr- und Fraesmaschine sowie dessen Anbringung im Spindelstock bezieht, hat zum Ziel, die Gebrauchseigenschaften der genannten Maschine zu verbessern und den Herstellungsaufwand fuer deren Hauptspindelantrieb zu verringern. Die Aufgaben, die darin bestehen, die Schallerzeugung im Getriebe zu reduzieren, die Schallausbreitung ueber die Wandungen des Spindelstockes weitgehend zu verhindern, das Getriebe vollstaendig ausserhalb des Spindelstockes zu montieren, den Einfluss von Zahnkraeften auf die belastete Hauptspindel zu beseitigen und die thermische Beeinflussung des Spindelstockes durch das Getriebeoel zu verhindern, werden dadurch geloest, dass das Getriebe in einem Gehaeuse gekapselt ist, das als komplette, vormontierte, in den Spindelstock einhaengbare und schwenkbare Einheit saemtliche Antriebselemente enthaelt. Die letzte Welle des Getriebes ist eine Hohlwelle, die von dem aus der Hauptlagerung herausragenden Teil der Hauptspindel konzentrisch und axial verschiebbar durchdrungen ist (Fig.1). Das Gehaeuse des Getriebes ist geteilt, wobei die Teilfuge durch die Mitten der Lagerbohrungen der einzelnen Getriebewellen verlaeuft. Die Erfindung kann auch an anderen Werkzeugmaschinen angewendet werden.The invention, which relates to the transmission of the main drive of a horizontal drilling and milling machine and its attachment in the headstock, has the aim to improve the performance characteristics of said machine and to reduce the manufacturing cost of the main spindle drive. The tasks, which are to reduce the generation of sound in the transmission to prevent the propagation of sound over the walls of the headstock largely to mount the gear completely outside the headstock, eliminate the influence of tooth forces on the loaded main spindle and the thermal influence of the headstock to prevent by the gear oil, be solved by the fact that the transmission is encapsulated in a housing that contains all the drive elements as a complete, preassembled, retractable and pivotable unit in the headstock unit. The last shaft of the transmission is a hollow shaft which is penetrated concentrically and axially displaceably by the part of the main spindle protruding from the main bearing (FIG. 1). The housing of the transmission is divided, wherein the parting line passes through the centers of the bearing bores of the individual transmission shafts. The invention can also be applied to other machine tools.
Description
Antrieb für die Hauptspindel einer Horizontalbohr- und FräsmaschineDrive for the main spindle of a horizontal boring and milling machine
Die Erfindung betrifft das Getriebe des Hauptantriebes sowie die Anbringung des Getriebes im Spindelstock einer Horizontalbohrund Fräsmaschine.The invention relates to the transmission of the main drive and the attachment of the transmission in the headstock of a Horizontalbohrund milling machine.
Die Anwendung der Erfindung ist auch an anderen Werkzeugmaschinen möglich.The application of the invention is also possible on other machine tools.
Im allgemeinen sind die Hauptantriebe von Werkzeugmaschinen in einem Spindelstock untergebracht, dessen Wandungen zugleich die Lager für die Getriebewellen aufnehmen (z.E. DD-AP 128788). Dieser Aufbau hat zur Folge, daß bei der Bearbeitung des Spindelstockes Lagerbohrungen herzustellen sind, die in ihrer Maßhaltigkeit zueinander sehr präzis sein müssen. Die Montage des Getriebes in einem solchen Spindelstock ist relativ kompliziert und daher sehr zeitaufv/endig. Die Montageweise, die durch das Zusammenfügen der einzelnen Getriebebauelemente innerhalb des Spindelstockgehäuses ge-, kennzeichnet ist, bedingt, daß die Zahnräder auf die Wellen aufschiebbar sein müssen.In general, the main drives of machine tools are housed in a headstock whose walls at the same time record the bearings for the transmission shafts (z.E. DD-AP 128788). This structure has the consequence that during the machining of the headstock bearing bores are to be produced, which must be very precise in their dimensional accuracy to each other. The assembly of the transmission in such a headstock is relatively complicated and therefore very zeitaufv / end. The assembly method, which is characterized by the joining of the individual transmission components within the headstock housing, indicates that the gears must be pushed onto the waves.
Der dabei herbeiführbare Verbund von Welle und Zahnrad ist zwangsläufig mit einem gewissen radialen Spiel behaftet, zu dem sich die fertigungsbedingten Abweichungen der Geometrie der Einzelteile « Welle bzw. Zahnrad - addieren.The cause of this compound of shaft and gear is inevitably fraught with a certain radial play, to which the production-related deviations of the geometry of the items «shaft or gear - add.
- 2 —- 2 -
2BDEZ. 1981*9804072BDEZ. 1981 980407 *
Die Auswirkungen der Gesamtheit dieser Bearbeitungs- und montagebedingten Maß- und Gestaltabweichungen bestehen primär in Störungen der Gleichmäßigkeit der Übertragung der Drehbewegung im Getriebe. Dies führt zu Schwingungserscheinungen und auch zur Entstehung von Schallwellen im hörbaren Frequenzbereich, die über die Spindelstockwände nach außen gelangen.The effects of the totality of these machining and assembly dimensional and shape deviations exist primarily in disturbances of the uniformity of the transmission of the rotational movement in the transmission. This leads to oscillation phenomena and also to the formation of sound waves in the audible frequency range, which pass over the headstock walls to the outside.
Ein weiterer Nachteil dieser herkömmlichen Splndelstockbauweise ist die Nebenfunktion des Spindelstockgehäuses als Behälter für das Getriebeöl. Durch die Erwärmung des Getriebeöls beim Lauf des Getriebes wird der Spindelstock mit seinen wesentlichen Bestandteilen Hauptlagerung und Führungsbahnen thermisch beeinflußt.Another disadvantage of this conventional Splndelstockbauweise is the secondary function of the headstock housing as a container for the transmission oil. Due to the heating of the transmission oil during the running of the transmission, the headstock with its essential components main storage and guideways is thermally influenced.
Meistens ist bei den im Spindelstock untergebrachten Hauptantrieben als letztes Abtriebselement ein Zahnrad direkt auf der Hauptspindel angeordnet. Dabei wirkt sich der Einfluß von Zahnkräften mindernd auf die Genauigkeit des Laufes der Hauptspindel unter Last aus.In most cases, a gear is arranged directly on the main spindle of the main drives housed in the headstock as the last output element. The influence of tooth forces reduces the accuracy of the running of the main spindle under load.
Nach DD-WP 990-4- wurde bereits vorgeschlagen, Vorschubwechselgetriebe als selbständige Baueinheiten auszubilden und schwenkbar in den Spindelstock einzubauen. Hierbei ist jedoch nur ein Teil des Gesamtgetriebes als Baueinheit ausgebildet, wobei diese Einheit wiederum in herkömmlicher Weise aufgebaut ist und somit die o. g. Nachteile im wesentlichen bestehen bleiben.According to DD-WP 990-4- has already been proposed to form feed change gear as independent units and pivotally installed in the headstock. In this case, however, only a part of the overall transmission is designed as a structural unit, this unit in turn being constructed in a conventional manner and thus the o. G. Disadvantages essentially remain.
In einem Spindelstock gemäß der DE-QS 1 602 788 ist ein Planetenwechselgetriebe angeordnet, das eine Welle und über diese eine Spindelhülse und eine Spindel antreibt. Zwischen dem als Einhängegetriebe ausgebildeten Planetenwechselgetriebe und der angetriebenen Welle sind jedoch noch weitere Wellen und Zahnräder direkt im Spindelstock angebracht, so daß auch hier die angeführten Nachteile bezüglich des Gesamtgetrie.bes nicht beseitigt sind.In a headstock according to DE-QS 1 602 788 a planetary gearbox is arranged, which drives a shaft and through this a spindle sleeve and a spindle. However, between the planetary change gearbox designed as a suspension gear and the driven shaft even more shafts and gears are mounted directly in the headstock, so that here are the disadvantages mentioned with respect to Gesamtgetrie.bes not eliminated.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Gebrauchseigenschaften einer Horizontalbohr- und Fräsmaschine zu verbessernThe aim of the invention is to improve the performance characteristics of a horizontal boring and milling machine
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und den Herstellungsaufwand für deren Hauptspindelantrieb zu verringern.and reduce the manufacturing cost of their main spindle drive.
Die Lagerbohrungen im Spindelstock sind im Durchmesser in der Regel kleiner als die meisten auf den Getriebewellen anzubringenden Zahnräder, Daraus resultiert die Notwendigkeit des Zusammenfügens der Getriebeelemente im Spindelstock bei der Montage des Hauptspindelantriebes, Wesentlich für die Schallentstehung im Getriebe sind die geometrischen Fehler der Bauelementepaarungen Welle/Zahnrad, die durch getrennte Bearbeitung der Einzelteile noch vergrößert werden.The bearing bores in the headstock are generally smaller in diameter than most on the transmission shafts to be mounted gears, resulting in the need to assemble the transmission elements in the headstock during assembly of the main spindle drive, essential for the generation of sound in the gearbox are the geometrical errors of the element pairing shaft / Cogwheel, which are further enlarged by separate processing of the items.
An der Schallausbreitung sind die Wandungen des Spindelstokkes unmittelbar beteiligt, da sie mit den als Schallquelle wirkenden Getriebeelementen vielfach verbunden sind. Die die Hauptspindel antreibenden Zahnkräfte sind zugleich die Ursache für die Minderung der Genauigkeit des Laufes der belasteten Hauptspindel.At the sound propagation of the walls of the Spindelstokkes are directly involved, since they are often connected to the acting as a sound source gear elements. The main spindle driving tooth forces are also the cause of the reduction in the accuracy of the barrel of the loaded main spindle.
Die thermische Beeinflussung der Bestandteile des Spindelstockes durch das erwärmte Getriebeöl ist dadurch möglich, daß das Getriebeöl außer zu den Getriebeelementen auch an die Wandungen des Spindelstockes gelangt.The thermal influence of the components of the headstock by the heated gear oil is possible in that the gear oil arrives in addition to the transmission elements on the walls of the headstock.
Aus diesen technischen Ursachen der Mangel der bekannten Lösungen ergeben sich folgende Aufgaben der Erfindung:For these technical reasons, the lack of known solutions, the following objects of the invention result:
- Reduzierung der Schallerzeugung im Getriebe;- Reduction of sound generation in the transmission;
- Weitgehende Verhinderung der Schallausbreitung über die Wandungen des Spindelstockes;- Extensive prevention of sound propagation through the walls of the headstock;
- Vollständige Montierbarkeit des Getriebes außerhalb des Spindelstockes j- Complete mountability of the transmission outside the headstock j
-- Beseitigung des Einflusses von Zahnkräften auf die belastete Hauptspindel;- elimination of the influence of tooth forces on the loaded main spindle;
- Verhinderung der thermischen Beeinflussung des Spindelstockes durch das Getriebeöl.- Prevention of the thermal influence of the headstock by the transmission oil.
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Erfindungsgeinäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, daß das Getriebe in einem Gehäuse gekapselt ist, das als komplette, vormontierte, in den Spindelstock einhängbare und schwenkbare Einheit sämtliche Antriebselemente enthält. Dabei ist die letzte Welle des Getriebes eine Hohlwelle, die von dem aus der Hauptlagerung herausragenden Teil der Hauptspindel konzentrisch und axial verschiebbar durchdrungen ist. Weiterhin ist das Gehäuse des Getriebes geteilt, wobei die Teilfuge durch die Mitten der Lagerbohrungen der einzelnen Getriebewellen verläuft·Erfindungsgeinäß these objects are achieved in that the transmission is encapsulated in a housing that contains all drive elements as a complete, pre-assembled, can be hooked and swiveled into the headstock unit. In this case, the last shaft of the transmission is a hollow shaft, which is penetrated by the projecting from the main bearing part of the main spindle concentric and axially displaceable. Furthermore, the housing of the transmission is divided, wherein the parting line passes through the centers of the bearing bores of the individual transmission shafts ·
Das Getriebe ist um die gemeinsame Achse von Hohlwelle und Hauptspindel schwenkbar, In der Arbeitslage ist das Gehäuse des Getriebes in drei Aufnahmen am Spindelstock fixiert. Zwei der drei Aufnahmen sind Zentrierungen des Spindelstockes konzentrisch zur Bohrung der Hauptlagerung, die dritte Aufnahme ist als Befestigungsstelle ausgebildet. Die drei Aufnahmen am Spindelstock sind mit schalldämmenden Material ausgekleidet. Die Hohlwelle und der sie konzentrisch und axial« verschiebbar durchdringende Teil der Hauptspindel sind gegenseitig so ausgebildet, daß ein Drehmoment in an sich bekannter Weise übertragbar ist·The gear is pivotable about the common axis of the hollow shaft and main spindle, In the working position, the housing of the transmission is fixed in three receptacles on the headstock. Two of the three receptacles are centerings of the headstock concentric with the bore of the main bearing, the third receptacle is designed as an attachment point. The three images on the headstock are lined with sound-absorbing material. The hollow shaft and the concentric and axially displaceable part of the main spindle are mutually formed so that a torque can be transmitted in a manner known per se.
Durch die Abdichtung des Gehäuses des Getriebes gegenüber dem Spindelstock ist dieser in den erforderlichen ölkreislauf des Getriebeöls nicht einbezogen.By sealing the housing of the transmission relative to the headstock this is not included in the required oil circulation of the transmission oil.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel· näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment.
In der zugehörigen Zeichnung ist in Figur 1 ein Spindelstock einer Waagerecht- Bohr- und Fräsmaschine dargestellt, der die Hauptlagerung 2 der Hauptspindel 3 trägt. Zwischen dem Antriebsmotor 4 und der Hauptspindel 3 ist ein Getriebe 5 zwischengeschalten, das zur Anpassung des Drehzahlbereiches des Antriebsmotors 4 an das erforderliche Drehzahlbereich der Hauptspindel 3 dient.In the accompanying drawing, a headstock of a horizontal drilling and milling machine is shown in Figure 1, which carries the main bearing 2 of the main spindle 3. Between the drive motor 4 and the main spindle 3, a gear 5 is interposed, which serves to adapt the speed range of the drive motor 4 to the required speed range of the main spindle 3.
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Das Getriebe 5 ist als geschlossene Baueinheit ausgebildet und beinhaltet alle zur Erzeugnung der Drehbewegung der Hauptspindel 3 erforderlichen Zahnräder, die zur Erzeugung unterschiedlicher Übersetzungen beispielsweise als Schieberäder ausgebildet sind. Dabei ist das Gehäuse 6 ein allseitig geschlossener Kasten, der gleichzeitig als Lärmschutzkapsel wirkt und der Emmission des beim Ablauf der Verzahnung entstehenden Schalles einen hohen Widerstand entgegen setzt. Aufgrund der Lagerung der Getriebewellen 12 im separaten Gehäuse 6 - und nicht in den Wänden des Spindelstockes T- ist eine direkte Übertragung des Körperschalles auf die schallabstrahlenden Wände des Spindelstockes 1 nicht möglich. Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die wenigen verbliebenen Kontaktstellen zwischen dem Getriebe 5 und dem Spindelstock 1 (Zentrierungen 1.0 und Befestigungsstelle 11 ) mit einem schalldämmenden Material ausgestattet. Die letzte Welle des Getriebes 5 ist als Hohlwelle 9 ausgebildet, die von der aus der Hauptlagerung 2 heräusrägenden Hauptspindel 3 konzentrisch und axial verschiebbar durchdrungen wird. Dabei ragt eine in der Hohlwelle 9 befestigte Paßfeder in eine entsprechende Nut der Hauptspindel 3 und ermöglicht trotz axialer Verschiebbarkeit der Hauptspindel deren Drehmitnahme.The gear 5 is formed as a closed unit and includes all the gears required to produce the rotational movement of the main spindle 3, which are designed to produce different ratios, for example as a sliding wheels. In this case, the housing 6 is a box closed on all sides, which simultaneously acts as a noise protection capsule and sets the emission of the noise generated during the course of the toothing a high resistance. Due to the mounting of the gear shafts 12 in the separate housing 6 - and not in the walls of the headstock T- is a direct transmission of structure-borne noise on the sound-emitting walls of the headstock 1 is not possible. According to a further feature of the invention, the few remaining contact points between the gear 5 and the headstock 1 (centering 1.0 and attachment point 11) are equipped with a sound-absorbing material. The last shaft of the transmission 5 is formed as a hollow shaft 9, which is penetrated concentrically and axially displaceable by the main spindle 2 ausäusrägenden from the main bearing 2. In this case, a key fixed in the hollow shaft 9 protrudes into a corresponding groove of the main spindle 3 and allows despite axial displacement of the main spindle whose rotational drive.
Das Getriebe 5 ist im Spindelstock 1 bezüglich der Lage der Hohlwelle 9 mittels Zentrierungen 10 fixiert, die konzentrisch zu der für die Aufnahme der Hauptlagerung 2 dienenden Bohrung des SpindelStockes 1 bearbeitet ist. Damit ist der konzentrische Lauf der Hohlwelle 9 zu der Hauptspindel 3 gewährleistet. Zur endgültigen Lagebestimmung des Getriebes im Spindelstock 1 dient eine weitere Befestigungsstelle 11. Diese Anordnung des Getriebes 5 im Spindelstock 1 ermöglicht zum Zwecke einer u.U. notwendigen Reparaturdurchführung das Schwenken des Getriebes 5 um die gemeinsame Achse von Hohl- * welle 9 und Hauptspindel 3 nach erfolgtem Lösen der Befestigungsstelle 11. Das Gehäuseöist als zweiteiliger Kasten ausgeführt, wobei die Teilfuge? durch die Mitten der Lagerbohrungen 8 zur Aufnahme der Lager der Getriebewellen 12 geht.The gear 5 is fixed in the headstock 1 with respect to the position of the hollow shaft 9 by means of centering 10, which is machined concentrically to the serving for receiving the main bearing 2 bore of the spindle stock 1. Thus, the concentric movement of the hollow shaft 9 is ensured to the main spindle 3. For the final orientation of the transmission in the headstock 1 is another attachment point 11. This arrangement of the transmission 5 in the headstock 1 allows for the purpose of a u.U. necessary repair execution the pivoting of the gear 5 about the common axis of hollow shaft 9 and main spindle 3 after the release of the attachment point 11. The housing is executed as a two-piece box, the parting line? passes through the centers of the bearing bores 8 for receiving the bearing of the transmission shafts 12.
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Dadurch, ist es möglich, alle Getriebewellen 12 außerhalb des Gehäuses 6 zu montieren und im fertig montierten Zustand in eine Gehäusehälfte einzulegen. Diese konstruktiv ermöglichte Montageweise gestattet die Herstellung von spiellosen Paarungen von Welle und Zahnrad, wie beispielsweise durch Aufschrumpfen, und deren Endbearbeitung im Verbund als Voraussetzung für hohe geometrische Genauigkeit der Verzahnung und damit für hohe Laufruhe des Getriebes.As a result, it is possible to mount all the transmission shafts 12 outside the housing 6 and to insert them into a housing half when fully assembled. This structurally enabled assembly allows the production of playless pairings of shaft and gear, such as shrinking, and their finishing in the composite as a prerequisite for high geometric accuracy of the teeth and thus for high smoothness of the transmission.
Das Gehäuse 6 des Getriebes 5 ist öldicht ausgeführt. Zum Zwecke der Kühlung des notwendigen Schmieröls wird dieses über eine evtl. Schwenkbewegung des Getriebes 5 ermöglichende flexible Leitung aus deai Spindelstock 1 herausgeführt, ohne daß der Spindelstock 1 mit dem beim Lauf des Getriebes 5 sich erwärmenden Getriebeöl in Berührung kommt. Damit wird eine thermische Beeinflussung der Arbeitsgenauigkeit der Maschine durch das Schmieröl ausgeschlossen.The housing 6 of the transmission 5 is executed oil-tight. For the purpose of cooling the necessary lubricating oil, this is led out via a possible pivotal movement of the transmission 5 enabling flexible line from deai headstock 1, without the headstock 1 comes into contact with the running gear of the transmission 5 warming transmission oil. Thus, a thermal influence on the working accuracy of the machine is excluded by the lubricating oil.
Ein weiterer Vorteil der Gestaltung des Getriebes 5 als vormontierte in den Spindelstock 1 einhängbare Einheit besteht in der Durchführbarkeit einer auf diese Baugruppe bezogenen separaten Funktions— und Lärmprüfung.A further advantage of the design of the transmission 5 as a preassembled unit which can be suspended in the headstock 1 is the feasibility of a separate functional and noise test relating to this module.
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