DE10129207A1 - Schälmaschine zur spanenden Bearbeitung - Google Patents

Abstract

Um die Lagerung einer Hohlwelle einer Schälmaschine weiter zu entwickeln, schlägt die Erfindung eine Schälmaschine zur spanenden Bearbeitung mit einer zu einer Hohlwelle verlagerbaren Anstelleinrichtung vor, welche im Bereich des Schälkopfes der Schälmaschine angeordnet ist, wobei die Hohlwelle wenigstens mittels eines Gleitlagers geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schälmaschine zur spanenden Bearbeitung mit einer zu einer Hohlwelle verlagerbaren Anstelleinrichtung, welche im Be­ reich des Schälkopfes der Schälmaschine angeordnet ist.

Schälmaschinen werden unter anderem in dem Bereich der spanenden Bearbeitung eingesetzt. Sie dienen hierbei beispielsweise dem Entfernen der Zunderschicht von warmgewalzten Rundmaterial, sodass nach dem Schälvorgang metallisch blankes Rundmaterial vorliegt. Das mittels einer Schälmaschine bearbeitete Rundmaterial zeichnet sich durch eine hohe Durchmessergenauigkeit sowie einer hohen Oberflächengüte aus. Hierzu erfährt das zu bearbeitende Rundmaterial einen gleichförmigen Vorschub durch einen Antrieb der Schälmaschine, wobei das Rundmaterial durch eine Hohlwelle geführt wird, an deren Kopfseite ein Werkzeughalter an­ gebracht ist, der entsprechende Schälwerkzeuge rotierend um die Längs­ achse des Rundmaterials führt. Bei diesen Schälmaschinen ist die Hohl­ welle sowie der im Schälkopf angeordnete Verstellmechanismus des Schälwerkzeuges durch Wälzlager gelagert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Schälmaschinen, insbesondere die Lagerung einer Hohlwelle der Schälmaschine, weiterzu­ entwickeln.

Eine erste Lösung der Aufgabe sieht eine Schälmaschine zur spanenden Bearbeitung mit einer Hohlwelle vor, wobei die Hohlwelle wenigstens mittels einer Gleitlagerung geführt ist. Ein Vorteil der Gleitlagerung ist unter anderem, dass eine Gleitlagerung gegenüber einer Wälzlagerung einen geringeren Umbauungsraum benötigen, sodass die gesamte Lage­ rung der Hohlwelle kompakter konstruiert werden kann. Dies ist beson­ ders im Bereich des Schälkopfes von Vorteil, da in diesem Bereich eine Vielzahl von gelagerten Bauteilen, wie etwa die Anstelleinrichtung sowie ein Werkzeughalter mit den Schneidwerkzeugen, angeordnet ist. Gerade bei einer solchen Anhäufung von Bauteilen auf engstem Raume, ist jede Einsparung an Bauraum von Vorteil.

Ebenso von Vorteil ist es, dass eine Gleitlagerung selbstzentrierend auf die Hohlwelle wirkt, sodass zusätzliche Kalibriereinrichtungen für die Zentrierung der Hohlwelle entfallen. Weiter vorteilhaft ist es, dass eine Gleitlagerung gegenüber einer Wälzlagerung höher belastbar ist und we­ gen der größeren Trag- und Schmierfläche wesentlich unempfindlicher gegen Stöße ist. Auch die erhöhte Lebensdauer einer Gleitlagerung ist ein vorteilhaftes Merkmal, um eine Gleitlagerung einzusetzen.

Es versteht sich, dass die Gleitlagerung als hydrostatische Gleitlagerung und/oder als hydrodynamische Gleitlagerung ausgelegt sein kann.

Insbesondere die hydrostatische Gleitlagerung hat den Vorteil, dass der Druck der Flüssigkeit im Lager und damit der tragende Schmierfilm un­ abhängig von dem Bewegungszustand des Lagers ist. Hierzu erzeugt eine Pumpe außerhalb des Lagers einen hydrostatischen Druck, sodass auch bei einem Stillstand der Hohlwelle bzw. bei einem Anfahrvorgang der Schälmaschine eine Festkörperreibung vermieden wird.

Es versteht sich, dass die Hohlwelle mit eine Kombination aus einer Gleitlagerung und einer Wälzlagerung gelagert sein kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gleitlagerung im Bereich des Schäl­ kopfes angeordnet ist. Hierdurch wird die Lagerung der Hohlwelle in unmittelbarer Nähe der Schneidwerkzeuge ermöglicht, sodass eine Wellendurchbiegung aufgrund der entstehenden Kräfte beim Schälvorgang stark gemindert wird. Dies führt unter anderem zu einer Reduzierung des Wellendurchmessers, sodass die Dimensionierung der Hohlwelle verrin­ gert werden kann. Beispielsweise ist durch die Anordnung der Gleitlage­ rung in unmittelbarer Nähe der Krafteinleitung die Steifigkeit der Hohl­ welle wesentlich erhöht. Des Weiteren kann die Anordnung einer Gleitla­ gerung im Bereich des Schälkopfes eine Schwingungsreduzierung der Hohlwelle bewirken.

Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass die Gleitlagerung radial wirkende Kräfte aufnimmt. Durch die erheblich größere Trag- und Schmierfläche der Gleitlagerung gegenüber einer Wälzkörperlagerung ist die Hohlwelle gegenüber Stöße und Erschütterung unempfindlicher, so­ dass radial wirkende Kräfte problemlos mittels der Gleitlagerung aufge­ nommen werden können. Gerade dieser Vorteil führt beispielsweise auch zu einer Reduzierung der Lager-Dimensionierung.

Des weiteren laufen Gleitlagerungen wesentlich geräuschärmer als Wälz­ lager, was eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich des Lärmschutzes mit sich bringt. Werden die Gleitlager im Bereich der Flüssigkeitsreibung betrieben, erreichen sie eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer. Außer­ dem sind Gleitlager wesentlich weniger empfindlich gegen Verschmut­ zung, das besonders im Bereich der spanabgebenden Bearbeitung von Be­ deutung ist.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass eine bezüglich der Hohlwelle verlagerbare Anstelleinrichtung wenigstens eine Gleitlagerung aufweist. Beispielsweise ist die Gleitlagerung zwischen der verlagerbaren Anstelleinrichtung und der Hohlwelle angeordnet, sodass die Gleitlage­ rung der verlagerbaren Anstelleinrichtung die Hohlwelle zentriert und führt. Durch eine derartige Anordnung der Lagerung ist die Anstellein­ richtung verfahrbar auf der Hohlwelle gelagert. Hierbei weist die Gleitla­ gerung wenigstens eine Lagerfläche auf, mit der die Hohlwelle geführt ist. Weiter vorteilhaft ist es, wenn die verlagerbare Anstelleinrichtung wenigstens eine weitere Gleitlagerung aufweist, die beispielsweise zwi­ schen der verlagerbaren Anstelleinrichtung und einem Verstellring, mit­ tels welchem die verlagerbare Anstelleinrichtung axial auf der Hohlwelle verlagert wird, angeordnet ist.

Ein vorteilhafter Einsatz der Gleitlagerung sieht vor, dass wenigstens eine Gleitlagerung der verlagerbaren Anstelleinrichtung radial wirkende Kräfte aufnimmt. Beispielsweise nimmt eine erste Gleitlagerung der verlagerba­ ren Anstelleinrichtung radial wirkende Kräfte der Hohlwelle auf und leitet diese mittels einer zweiten Gleitlagerung an den Verstellring weiter. Hierdurch werden zum einen direkt durch den Werkzeughalter eingeleite­ te radial wirkende Kräfte durch die Gleitlagerung aufgenommen und wei­ tergeleitet und zum anderen von der Hohlwelle auf die verlagerbare An­ stelleinrichtung eingeleitete radial wirkende Kräfte durch die Gleitlage­ rung aufgenommen und mittels der zweiten Gleitlagerung an ein anderes Bauteil weitergeleitet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens eine Gleitlagerung der ver­ lagerbaren Anstelleinrichtung kumulativ oder alternativ axial wirkende Kräfte aufnimmt. Hierzu ist beispielsweise zwischen der verlagerbaren Anstelleinrichtung und dem Verstellring eine solche Gleitlagerung ange­ ordnet, sodass axial durch den Werkzeughalter eingeleitete axial wirkende Kräfte an ein weiteres Bauteil weitergeleitet werden. Auch hier ist es vor­ teilhaft, wenn die Gleitlagerung wenigstens eine Lagerfläche zur Aufnah­ me axial wirkender Kräfte aufweist.

Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass die verlagerbare An­ stelleinrichtung eine verlagerbare Konusbuchse aufweist. Hierbei ist die verlagerbare Konusbuchse auf der Hohlwelle mittels einer Gleitlagerung verschiebbar angeordnet und wird mittels dem Verstellring verlagert. Die Rotation der Konusbuchse ist beispielsweise durch eine hinreichende An­ zahl von Mitnehmern realisiert, die in entsprechenden Bohrungen der ver­ lagerbaren Konusbuchse verschiebbar gelagert sind und eine feste Ver­ bindung mit den Werkzeughalter aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist es vorteilhaft, wenn die Schälmaschine wenigstens einen gleitgelagerten Verstellring aufweist. Dieser Verstellring erlaubt es, die verlagerbare Anstelleinrichtung axial auf der Hohlwelle zu verlagern. Beispielsweise ist der Verstellring durch ein axiales Gleitlager und durch ein radiales Gleitlager an der verlagerba­ ren Anstelleinrichtung gelagert, sodass über diese beiden Gleitlagerungen axial und radial wirkende Kräfte übertragen werden können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Verstellring wenigstens ein Gleitla­ ger aufweist, welches vorzugsweise zwischen dem Verstellring und einem Gehäuse der Schälmaschine angeordnet ist. Durch diese Gleitlagerung werden die von der verlagerbaren Anstelleinrichtung auf den Verstellring radial wirkenden Kräfte an das Gehäuse der Schälmaschine abgeleitet. Vorteilhaft ist es, wenn das Gleitlager als hydrostatisches Lager ausgelegt ist, sodass auch ein unbewegter Verstellring beispielsweise keine Festkör­ perreibung zu dem Gehäuse aufweist.

Eine zweite Lösung der Aufgabe sieht eine Schälmaschine zur spanenden Bearbeitung vor, wobei wenigstens zwei an der Schälmaschine angeord­ nete Lager eine gemeinsame Kraftwirkungslinie aufweisen.

Vorzugsweise handelt es sich bei den Lagern um Gleitlager, da diese eine besonders große dämpfende Trag- und Schmierfläche aufweisen, sodass sie unempfindlich gegenüber Stöße und Erschütterungen sind. Es versteht sich, dass es sich hierbei aber auch um Wälzkörperlager handeln kann, die eine anspruchslosere Pflege sowie eine anspruchslosere Wartung auf­ weisen.

Besonders vorteilhaft ist es, dass durch die gemeinsame Wirkungslinie der Kräfte eine kompakte Bauweise der einzelnen Bauteile, insbesondere im Bereich des Schälkopfes der Schälmaschine, realisiert werden kann. Dies resultiert unter anderem daher, da die Kräfte auf einen eng gefassten Bauraum konzentriert werden, sodass durch konstruktive Maßnahmen diese Bereiche entsprechend der auftretenden Kräfte dimensioniert wer­ den, wobei Bereiche an denen geringere Kräfte auftreten weniger stabil konstruiert werden müssen. Hierbei ist es gleichgültig, in welcher Ebene die Kraft-Wirkungslinie verläuft. Beispielsweise weist die Kraft- Wirkungslinie einen lotrechten Verlauf zu der Maschinenlängsachse auf. Es ist aber auch jede andere Ausrichtung der Kraft-Wirkungslinie, insbe­ sondere senkrecht in den Lagerbereichen zu der Lagerfläche und schräg bzw. auch mit axialen Komponenten in den Bauteilen selbst, realisierbar.

Hierbei wird unter einer Kraft-Wirkungslinie der Verlauf der einen Bau­ gruppe an der Schälmaschine lagernden Kräfte verstanden, wobei es sich hierbei selbstverständlich um Flächen bzw. Raumbereiche handeln kann, deren Kraftschwerpunkt entsprechend idealisiert wird. Insbesondere bei rotationssymmetrischem Aufbau resultiert dann eine Kraft-Wirkungslinie in Schnittdarstellung.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass wenigs­ tens zwei an der verlagerbaren Anstelleinrichtung angeordnete Lager eine gemeinsame Kraft-Wirkungslinie aufweisen. Dies ist besonders vorteil­ haft, da in dem hoch belasteten Bereich des Schälkopfes die großen Schnittkräfte der Schneidwerkzeuge in die Schälmaschine eingeleitet wer­ den, wobei es vorteilhaft ist, die auftretenden Kräfte auch in diesem Be­ reich zu konzentrieren.

Falls die Schälmaschine in dem Bereich des Schälkopfes einen Verstell­ ring aufweist, ist es vorteilhaft, wenn dessen Lagerkräfte ebenfalls auf der Wirkungslinie der Kräfte liegen, welche die Lager der verlagerbaren An­ stelleinrichtung aufweisen.

Darüber hinaus wird die Aufgabe durch eine Schälmaschine zur spanen­ den Bearbeitung gelöst, bei welcher eine Baugruppe, beispielsweise eine Anstelleinrichtung für das Werkzeug, axial bezüglich einer Hohlwelle verstellbar angeordnet ist, wobei die Hohlwelle an dieser Baugruppe ge­ lagert ist.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Erläuterung anliegender Zeichnung beschrieben, in welcher beispielhaft jeweils ein Längsschnitt im Bereich des Schälkopfes einer Schälmaschine dargestellt ist.

Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Schälmaschine eines gemäß ersten Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Schälmaschine gemäß eines zwei­ ten Ausführungsbeispiels.

In der Fig. 1 ist der Schälkopfbereich 2 einer Schälmaschine schema­ tisch in einem Längsschnitt dargestellt. Die wesentlichen Bestandteile sind hierbei eine Hohlwelle 3, eine verlagerbare Konusbuchse 4 sowie ein Verstellring 5. Die Hohlwelle 3 weist an ihrer rechten Seite zwei Wälz­ körperlager 6 und 7 auf, die in einem Gehäuse 8 der Schälmaschine ange­ ordnet sind. Zwischen den beiden Wälzkörperlagern 6 und 7 ist ein An­ triebszahnrad 9 angeordnet. Mittels des Antriebszahnrads 9 wird die Hohlwelle 3 in eine rotatorische Bewegung um die Längsachse 10 ver­ setzt. Die Lager 6 und 7 sind durch entsprechende Sicherungselemente 11 und 12 festgesetzt, sodass die Wälzlager 6 und 7 axial wirkende Kräfte von der Hohlwelle 3 in das Gehäuse 8 weiterleiten.

An der einlaufseitigen Stirnseite 13 der Hohlwelle 3 befindet sich ein Werkzeughalter 14 mit einem entsprechenden Schälwerkzeug 15, wobei der Werkzeughalter 14 durch eine hinreichende Anzahl von Mitnehmern 16 mit der verlagerbaren Konusbuchse 4 verbunden ist. Das Schälmesser 15 bearbeitet hierbei ein Rundmaterial 17, welches kontinuierlich in Pfeil­ richtung 18 bewegt wird. Der Werkzeughalter 14 ist mittels geeigneter Elemente 19 fest mit der Hohlwelle 3 verbunden, sodass die rotierende Hohlwelle 3 den Werkzeughalter 14 und somit auch das Schneidwerkzeug 15 entsprechend um das Rundmaterial 17 rotieren lässt. In dem Bereich 20 ist die Hohlwelle 3 durch ein hydrostatisches Gleitlager 21 geführt. Das hydrostatische Gleitlager 21 weist hierbei zwei Lagerflächen 22 und 23 auf, die durch eine hydrostatische Tasche 24 unterbrochen sind. Das Gleitlager 21 nimmt hierbei radial wirkende Kräfte auf.

Die verlagerbare Konusbuchse 4 weist zwei weitere Gleitlager 25 und 26 auf. Hierbei überträgt das Lager 25 axial wirkende Kräfte auf den Verstellring 5. Das Gleitlager 25 umfasst ebenfalls zwei Laufflächen 27 und 28 sowie eine hydrostatische Tasche 29. Das Gleitlager 26 überträgt radial wirkende Kräfte von der verlagerbaren Konusbuchse 4 auf den Verstellring 5. Das Gleitlager 26 umfasst ebenfalls zwei Laufflächen 30 und 31 sowie eine hydrostatische Tasche 32. Um die in den Verstellring 5 eingeleiteten Kräfte an das Gehäuse 8 zu übertragen, weist der Verstell­ ring 5 ebenfalls ein hydrostatisches Gleitlager 33' auf, welches ebenfalls über zwei Laufflächen 33 und 34 sowie einer hydrostatischen Tasche 35 verfügt.

Um den Verstellring 5 und hierdurch ebenfalls die verlagerbare Konus­ buchse 4 in axialer Richtung auf der Hohlwelle 3 zu verlagern, weist der Verstellring 5 eine Verstellspindel 36 auf. Mittels dieser Verstellspindel 36 werden auch axiale Kräfte, welche beispielsweise ausgehend von dem Schneidwerkzeug 15 über den Werkzeughalter 14 an die verlagerbare Konusbuchse 4 geleitet werden und auf den Verstellring 5 übertragen werden, in das Gehäuse 8 weitergeleitet.

Die Lagerkräfte der beiden hydrostatischen Gleitlager 21 und 26 der ver­ lagerbaren Konusbuchse 4 sowie die Lagerkraft des hydrostatischen Gleitlagers 33' des Verstellrings 5 liegen auf einer Wirkungslinie 37.

In der Fig. 2 ist eine alternative Schälkopfanordnung 38 dargestellt. Die Hohlwelle 39 rotiert hierbei um die Achse 40, auf welcher ein Rundmate­ rial 41 in Vorschubrichtung 42 bewegt wird. An der Stirnkopfseite der Hohlwelle 39 ist ein Werkzeughalter 43 fest mit der Hohlwelle 39 ver­ bunden. Der Werkzeughalter umfasst hierbei drei Bauteile 44, 45 und 46, wobei an dem zur Achse 40 lotrecht verfahrbaren Bauteil 44 ein Schneidwerkzeug 47 angeordnet ist.

Die Hohlwelle 39 ist unter anderem an einer verlagerbaren Konusbuchse 48 mittels eines hydrostatischen Gleitlagers 49 geführt. Das hydrostati­ sche Gleitlager 49 umfasst zwei Laufflächen 50 und 51 sowie eine hydro­ statische Tasche 52. Mittels des hydrostatischen Gleitlagers 49 ist die Hohlwelle 39 im Bereich des Schälkopfes 38 gelagert bzw. zentriert und geführt.

Die verlagerbare Konusbuchse 48 weist ein weiteres hydrostatisches Gleitlager 53 auf, welches zwischen der verlagerbaren Konusbuchse 48 und einem Gehäuse 54 angeordnet ist. Das hydrostatische Gleitlager 53 hat ebenfalls zwei Laufflächen 55 und 56 sowie eine hydrostatische Ta­ sche 57. Beide Gleitlager 49 und 57 haben eine gemeinsame Kraft- Wirkungslinie 58.

Um die verlagerbare Konusbuchse 48 auf der Hohlwelle 39 axial zu ver­ lagern, ist in dem Bereich 59 der verlagerbaren Konusbuchse 48 ein Ver­ stellring 60 mit einer Verstellspindel 61 angeordnet. Der Verstellring 60 hat zwei hydrostatische Gleitlager 62 und 63, welche axial wirkende Kräf­ te aufnehmen und in das Gehäuse 54 übertragen.

Claims (14)

1. Schälmaschine zur spanenden Bearbeitung mit einer zu einer Hohl­ welle (3; 39), dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (3; 39) wenigstens mittels einer Gleitlagerung (21; 49) geführt ist.

2. Schälmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerung (21; 49) im Bereich des Schälkopfes (2; 38) angeord­ net ist.

3. Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Gleitlagerung (21; 49) radial wirkende Kräf­ te aufnimmt.

4. Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine zu der Hohlwelle (3; 39) verlagerbare An­ stelleinrichtung (4; 48), welche im Bereich des Schälkopfes (2; 38) der Schälmaschine angeordnet ist, wenigstens eine Gleitlagerung (21, 25, 26; 49, 53, 62, 63) aufweist.

5. Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass wenigstens eine Gleitlagerung (21, 26; 49, 53) der verlagerbaren Anstelleinrichtung (4; 48) radial wirkende Kräfte aufnimmt.

6. Schälmaschine nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass wenigstens eine Gleitlagerung (25; 62, 63) der ver­ lagerbaren Anstelleinrichtung (4; 48) axial wirkende Kräfte auf­ nimmt.

7. Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die verlagerbare Anstelleinrichtung (4; 48) eine verlagerbare Konusbuchse (4; 48) aufweist.

8. Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Schälmaschine wenigstens einen gleitgela­ gerten Verstellring (5; 60) aufweist.

9. Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Verstellring (5; 60) wenigstens eine Gleitla­ gerung (33'; 62, 63) aufweist, welche vorzugsweise zwischen dem Verstellring (5; 60) und einem Gehäuse (8; 54) der Schälmaschine angeordnet ist.

10. Schälmaschine zur spanenden Bearbeitung verlagerbaren Anstell­ einrichtung (4; 48), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei an der Schälmaschine angeordnete Lager (6, 7, 21, 25, 26, 33'; 49, 53, 62, 63) eine gemeinsame Kraft-Wirkungslinie (37; 58) aufwei­ sen.

11. Schälmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei an einer zu einer Hohlwelle (3; 39) verlagerbaren Anstelleinrichtung (4; 48) für ein Werkzeug (15; 47), welche im Bereich des Schälkopfes (2; 38) der Schälmaschine angeordnet ist, angeordnete Lager (21, 25, 26; 49, 53) eine gemeinsame Kraft- Wirkungslinie aufweisen.

12. Schälmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (3; 39) an der Anstelleinrichtung gelagert ist.

13. Schälmaschine zur spanenden Bearbeitung, bei welcher eine Bau­ gruppe (Anstelleinrichtung 4; 48) axial bezüglich einer Hohlwelle (3; 39) verstellbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (3; 39) an der Baugruppe (4; 48) gelagert ist.

14. Schälmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (4; 48) drehfest bezüglich der Hohlwelle (3; 39) ge­ lagert ist.