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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Radialwälzlager nach
den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, und sie
ist insbesondere an einreihigen Schrägkugellagern als Bestandteil
des Festlagers einer Werkzeugmaschinen-Hauptspindel realisierbar.
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Hintergrund
der Erfindung
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Dem
Fachmann auf dem Gebiet der Wälzlagertechnik
ist es allgemein bekannt, dass zur Führung und Abstützung umlaufender
Maschinenteile zumindest zwei in bestimmten Abständen voneinander angeordnete
Lagerstellen im die Welle aufnehmenden Gehäuse erforderlich sind. Ebenso
ist es allgemein bekannt, dass sich die Welle unter Betriebsbedingungen
in der Regel stärker
als das Gehäuse erwärmt und
somit mit zunehmender Temperatur zunehmende Längendifferenzen aufweist. Es
hat sich deshalb seit langem bewährt,
die Längen differenzen der
Welle an einer Lagerstelle durch ein Loslager auszugleichen, während an
der anderen Lagerstelle die Welle in einem Festlager in axialer
Richtung geführt
wird. Dabei haben sich als Loslager einer solchen Wellenlagerung
vor allem Zylinderrollenlager oder Nadellager als besonders geeignet
erwiesen, während
Festlager am einfachsten durch Rillenkugellager, Kegelrollenlager,
durch mehrere ein- oder zweireihige Schrägkugellager oder durch Kombinationen
der genannten Lagertypen realisierbar sind. Derartige Lageranordnungen
haben sich auch bei der Lagerung der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine
als geeignet erwiesen und sind beispielsweise durch die
DE 101 47 631 A1 und
durch die
DE 10 2004
006 313 A1 vorbekannt. Bei den in diesen Druckschriften
offenbarten Lageranordnungen für
die Hauptspindel einer Werkzeugmaschine ist das Loslager jeweils
als Zylinderrollenlager mit bordlosem Außenring ausgebildet, während das
Festlager durch jeweils zwei in O-Anordnung gegeneinander angestellte
Schrägkugellager
gebildet wird, welche im Wesentlichen jeweils aus einem auf der
Hauptspindel befestigten inneren Lagerring und aus einem im Spindelgehäuse befestigten äußeren Lagerring
sowie aus einer Anzahl zwischen diesen Lagerringen in durch Schultern
begrenzte Laufbahnen abrollender Lagerkugeln bestehen, die durch
einen Lagerkäfig
in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander
gehalten werden.
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In
der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass diese zumeist im Vorspannungsbereich
betriebenen Schrägkugellager
eine so hohe radiale Steifigkeit aufweisen, dass bei Temperaturunterschieden
zwischen Innen- und Außenring
durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung
beider Teile eine zunehmende Radialverspannung im Lager auftritt.
Die durch diese temperaturbedingte Radialverspannung immer weiter
zunehmende Reibung zwischen den Lagerringen und den Wälzkörpern kann
dabei so stark werden, dass durch die entstehende Reibungswärme die zulässige Betriebstemperatur
des Lagers überschritten
wird und der erforderliche Schmierfilm zwischen den Rollen und den
Lagerringen örtlich
abreißt
oder der Schmierstoff teilweise verbrennt, so dass es zum vorzeitigen
Ausfall des Lagers kommt. Auch die Möglichkeit, derartigen Lagern
beim Einbau ein um das Maß der
höchstmöglichen
Radialverspannung entsprechen des Spiel einzuräumen stellt keine Lösung des
Problems dar, wenn aus Genauigkeitsgründen die Forderung besteht,
dass das Festlager der Hauptspindellagerung ohne Radialspiel oder
mit leichter Vorspannung zu montieren ist.
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Eine
andere Möglichkeit,
die bei Temperaturunterschieden zwischen Innen- und Außenring zunehmende Radialverspannung
in einem Radialwälzlager
zu vermeiden, wird durch die
DE 2 909 658 A1 aufgezeigt. Das in dieser
Druckschrift offenbarte, als Dreipunktkugellager oder als Zylinderrollenlager
ausgebildete Radialwälzlager
weist einen in die Laufbahn des äußeren Lagerrings
eingesetzten, in Radialrichtung federnd nachgiebigen Ring aus einem dünnen Material
auf, der seinerseits durch einen Haltering im äußeren Lagerring eingespannt
ist. In dem Fall, dass sich der innere Lagerring infolge unterschiedlicher
Temperaturen gegenüber
dem äußeren Lagerring übermäßig ausdehnt,
nimmt der sich von Wälzkörper zu
Wälzkörper spannende,
nachgiebige Ring eine polygonale Form an und verhindert somit im
Zusammenwirken mit seiner Dehnbarkeit das Auftreten einer zu hohen
Belastung der Wälzkörper.
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Für den Einsatz
als Festlager der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine hat sich jedoch
ein derart ausgebildetes Radialwälzlager
als ungeeignet erwiesen, da es durch den zusätzlichen nachgiebigen Ring
in der Laufbahn des äußeren Lagerrings
radial sehr elastisch ausgebildet ist und somit nicht die für die Lagerung
der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine geforderte Steifigkeit aufweist.
Außerdem kann
es durch die fehlende Steifigkeit und die weiche Radialverspannung
der Wälzkörper zwischen
den Lagerringen bei einem solchen Lager bei den für Werkzeugmaschinenspindeln üblichen
extrem hohen Drehzahlen zu derartigen Schwingungen im Lager kommen,
dass es infolgedessen zu Materialermüdungen an den Lagerringen und
Wälzkörpern und
somit ebenfalls zum vorzeitigen Ausfall des Lagers kommt.
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Durch
die
DE 197 44 280
A1 ist darüber
hinaus ein Axial-Radial-Kugellager bekannt, das im Wesentlichen
aus einem inneren Lagerring mit einer rillenförmigen Kugellaufbahn und aus
zwei äußeren Lagerringen
mit schräg
angeord neten ebenen Kugellaufbahnen sowie aus zwischen diesen drei
Kugellaufbahnen angeordneten und mit diesen jeweils in Punktkontakt
stehenden Lagerkugeln besteht. Auf die beiden äußeren Lagerringe ist darüber hinaus
unter Vorspannung über
zwei nachgiebige Dichtungen eine äußere Lagerhülse aufgeformt, so dass ein
sowohl axial als auch radial spielfreies Dreipunktlager entsteht.
Die Dichtungen wirken dabei gleichzeitig als Ausgleichselemente,
durch deren leichte Vorspannung die Last über alle Lagerkugeln gleichmäßig vom inneren
Lagerring auf die beiden äußeren Lagerringe übertragen
werden soll.
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Mit
einem solchen Dreipunktlager ist es zwar durch die mit den äußeren Lagerringen
in Wirkverbindung stehenden elastischen Dichtungen in begrenztem
Maße möglich, auch
temperaturbedingte Radialverspannungen zwischen dem inneren Lagerring
und den äußeren Lagerringen
auszugleichen, in der Praxis hat es sich jedoch erwiesen, dass ein
solches Lager für
die Lagerung der Hauptspindel einer Werkzeugmaschine nicht geeignet
ist, da dessen radiale Elastizität
nicht ausreicht, die bei einer solchen Lagerung auftretenden, drehzahl-
und temperaturbedingten Veränderungen
der der Vorspannung im Lager ohne Beschädigungen auszugleichen.
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Aufgabe der
Erfindung
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Ausgehend
von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes
der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein
Radialwälzlager,
insbesondere einreihiges Schrägkugellager
für das
Festlager einer Werkzeugmaschinen-Hauptspindel, zu konzipieren,
mit welchem ohne die für
ein Festlager notwendige axiale und radiale Fixierung im Spindelgehäuse zu beeinträchtigen
die bei Temperaturunterschieden zwischen Innen- und Außenring
zunehmende Radialverspannung im Radialwälzlager vermeidbar ist.
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Beschreibung
der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einem Radialwälzlager
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass der äußere Lagerring lediglich
mit einem seitlichen Radialsteg seiner Außenmantelfläche im Spindelgehäuse befestigt
ist und neben diesem Steg in seiner Außenmantelfläche eine dessen Laufbahn überdeckende
Aussparung aufweist, in der ein diese Laufbahn radial einschnürender und
aus einem Material mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten
als das Material des äußeren Lagerrings
bestehender Spannring angeordnet ist, mit dem durch eine außenringtemperaturabhängige Reduzierung
oder Erhöhung
der Einschnürung
der Laufbahn des äußeren Lagerrings
das sich bei Differenztemperaturen zwischen den Lagerringen verändernde
Lagerradialspiel auf eine konstante Spielgröße einregelbar ist.
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Der
Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass der ansonsten
in seinem Lagersitz im Spindelgehäuse eingeschnürte und
somit an einer temperaturbedingten Ausdehnung weitestgehend gehinderte äußere Lagerring
durch eine großflächige Aussparung
in seiner Außenmantelfläche nunmehr eine
partielle Möglichkeit
zur Ausdehnung hat und somit das durch den sich ausdehnenden inneren
Lagerring sich verkleinernde Radialspiel im Lager wieder auf eine
zulässige
Größe ausgleichen
kann. Die nötige
Vorspannung innerhalb des Radialwälzlagers wird dabei über den
in die Aussparung eingesetzten Spannring realisiert, der durch seinen
höheren
Ausdehnungskoeffizienten bei betriebsbedingter Erwärmung den
zur Ausdehnung des äußeren Lagerrings erforderlichen
Dehnungsraum freigibt und bei Abkühlung des äußeren Lagerrings die ursprüngliche
Vorspannung im Radialwälzlager
wieder herstellt.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten
einreihigen Radialwälzlagers
werden in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Danach
ist es gemäß Anspruch
2 bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten
Radialwälzlager
vorgesehen, dass der den äußeren Lagerring
umschließende
Spannring bevorzugt aus einem Nichteisenmetall, wie Messing oder
Aluminium, oder aus einem Edelstahl, wie V2A, besteht, während das
Material des äußeren Lagerrings
in üblicher
Weise durch einen Wälzlagerstahl
gebildet wird. Sowohl Nichteisenmetalle als auch Edelstahl zeichnen
sich durch einen höheren
Ausdehnungskoeffizienten als Wälzlagerstahl
aus, so dass beide Materialien besonders geeignet sind, sowohl die
oben beschriebene Spannfunktion des Spannrings als auch dessen Freigabefunktion
zur Schaffung von Dehnungsraum für
den für
den äußeren Lagerring
zu gewährleisten.
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Nach
Anspruch 3 ist es ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten
Radialwälzlagers,
dass die Höhe
und die Breite des Profilquerschnitts des Spannrings bei jeder Betriebstemperatur kleiner
als die Höhe
und die Breite der Aussparung in der Außenmantelfläche des äußeren Lagerrings ist. Dadurch
weist der Spannring gegenüber
der radialen und der axialen Fixierung des äußeren Lagerrings im Spindelgehäuse geringfügige Dehnungsspalte
auf, durch die eine Verspannung des Spannrings mit der Fixierung
des äußeren Lagerrings
im Spindelgehäuse
ausgeschlossen ist. Die Kontaktstellen des äußeren Lagerrings mit dem Spindelgehäuse sind
dabei durch den seitlichen Radialsteg seiner Außenmantelfläche definiert, so dass die
Positioniergenauigkeit des äußeren Lagerrings
durch das Ausdehnen und Zusammenziehen des Spannrings nicht beeinflusst wird.
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Gemäß Anspruch
4 zeichnet sich das erfindungsgemäß ausgebildete Radialwälzlager
darüber hinaus
noch dadurch aus, dass der Spannring bevorzugt durch einen Pressverband
mit hoher Überdeckung
kraftschlüssig
auf dem äußeren Lagerring
befestigt ist. Da es bei einem solchen Pressverband zu Formfehlern
am äußeren Lagerring
kommen kann, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Spannring bevorzugt
vor der Endbearbeitung des äußeren Lagerrings
auf diesen aufzupressen. Dadurch können durch die letzten Bearbeitungsschritte
an den Seitenflächen
sowie an der Außenmantelfläche und
der Lauf bahn des äußeren Lagerrings
eventuell entstandene Formfehler wieder ausgeglichen werden.
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Als
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers
werden schließlich
durch die Ansprüche
5 bis 7 noch verschiedene Maßnahmen
vorgeschlagen, mit denen unterschiedliche Dehnungskennlinien beziehungsweise
an den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Dehnungskennlinien für die Laufbahn
des äußeren Lagerrings
erzielbar sind. Ein erste solche Maßnahme ist es beispielsweise,
wahlweise den seitlichen Radialsteg der Außenmantelfläche des äußeren Lagerrings entweder an
der die Schulter für
dessen Laufbahn aufweisenden Axialseite oder an der gegenüberliegenden
Axialseite des äußeren Lagerrings anzuordnen.
Dadurch weist der entweder mit oder ohne Schulter für die Laufbahn
ausgebildete Übergang
des durch den seitlichen Radialsteg starren Teils des äußeren Lagerrings
zum dehnbaren Teil des äußeren Lagerrings
unterschiedliche Materialstärken
auf, durch die der dehnbare Teil des äußeren Lagerrings jeweils ein
unterschiedliches Dehnungsverhalten aufweist.
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Eine
andere, auch mit der ersten Maßnahme kombinierbare
Maßnahme
ist es, die Dehnungskennlinie des äußeren Lagerrings über das
Verhältnis
zwischen den Abmessungen des Profilquerschnitts des Spannrings und
den Abmessungen des Profilquerschnitts des äußeren Lagerrings und/oder über unterschiedliche
Materialpaarungen zwischen dem Spannring und dem äußerem Lagerring
zu beeinflussen. So ist es beispielsweise möglich, durch einen schmaleren,
die Laufbahn des äußeren Lagerrings nicht
vollständig überdeckenden
Spannring eine andere Dehnungskennlinie zu erzielen als mit einem breiteren
Spannring, der die Laufbahn des äußeren Lagerrings
komplett oder sogar darüber
hinausgehend überdeckt.
Auch mit in der Profilhöhe
unterschiedlich ausgebildeten Spannringen und/oder unterschiedlich
tief ausgebildeten Ausnehmungen im äußeren Lagerring lassen sich
unterschiedliche Dehnungskennlinien erzielen, um gegebenenfalls
in unterschiedlichen Temperaturbereichen unterschiedliche Schmiegungen
in der Laufbahn des äußeren Lagerrings
zu erzeugen oder auch unterschiedliche Profilhöhen am äußeren Lagerring auszugleichen.
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Möglich ist
es jedoch auch, durch eine Reduzierung der Wärmeübergangsfläche zwischen dem Spannring
und dem äußeren Lagerring
die Dehnungskennlinie für
die Laufbahn des äußeren Lagerrings
zu steuern. Eine solche Reduzierung der Wärmeübergangsfläche zwischen dem Spannring
und dem äußeren Lagerring
kann beispielsweise durch eine konvexe, konkave oder wellige Ausbildung
der Innenseite des Spannrings und/oder der Außenseite der Aussparung im äußeren Lagerring
erfolgen und bewirkt, dass das Ausdehnen und Zusammenziehen des
Spannrings zeitlich verzögert
wird. Durch unterschiedlich groß ausgebildete
Wärmeübergangsflächen zwischen
dem Spannring und dem äußeren Lagerring
lassen sich somit auch unterschiedliche Verzögerungszeiten einstellen, so
dass durch eine Kombination dieser Maßnahme mit einer der vorgenannten
Maßnahmen
nahezu auf jeden Anwendungsfall angepasste Dehnungskennlinien erzeugt
werden können.
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Das
erfindungsgemäß ausgebildete
Radialwälzlager
weist somit gegenüber
den aus dem Stand der Technik bekannten Radialwälzlagern den Vorteil auf, dass
es durch einen die Laufbahn des äußeren Lagerrings
radial einschnürenden
und aus einem Material mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten
als das Material des äußeren Lagerrings bestehenden
Spannring keine aus Temperaturunterschieden zwischen Innen- und
Außenring
resultierende Radialverspannung im Radialwälzlager mehr aufweist, ohne
dabei die für
ein Festlager notwendige axiale und radiale Fixierung im Spindelgehäuse zu beeinträchtigen.
Der Spannring bewirkt dabei, dass sich durch eine selbsttätige außenringtemperaturabhängige Reduzierung
oder Erhöhung
der Einschnürung
der Laufbahn des äußeren Lagerrings
das bei Differenztemperaturen zwischen den Lagerringen verändernde
Lagerradialspiel auf eine konstante Spielgröße einregelt und somit die
Gebrauchsdauer des Radialwälzlagers
erhöht
wird.
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Eine
besonders bevorzugte, ebenfalls bei der Lagerung von Werkzeugmaschinenspindeln übliche Anwendungsmöglichkeit
von erfindungsgemäß ausgebilde ten
Radialwälzlagern
besteht darüber
hinaus in deren Einsatz in paralleler Tandem- oder Dreifachanordnung,
die gegen die gleiche Anzahl spiegelverkehrt ausgebildeter Radialwälzlager
angestellt sind. Bei diesen Lageranordnungen besteht in der Regel
das Problem, dass die einzelnen Schrägkugellager durch fertigungsbedingte
Toleranzen im montierten Zustand nie hundertprozentig die gleiche
Vorspannung aufweisen und somit immer eines der Schrägkugellager
eine höhere
Last trägt
als die Übrigen.
Zusätzlich
dehnen sich die einzelnen Schrägkugellager
durch unterschiedliche Umgebungstemperaturen resultierend aus der
Spindelkühlung
unterschiedlich aus, was ebenfalls zu einer unterschiedlichen Belastung
der Schrägkugellager
beiträgt.
Die aus der höheren
Belastung eines der Schrägkugellager
resultierende höhere
Betriebstemperatur als bei den anderen Schrägkugellagern kann jedoch mit
erfindungsgemäß ausgebildeten
Schrägkugellagern
so eingeregelt werden, dass das jeweils höher belastete und damit höher erwärmte Schrägkugellager
durch seinen Spannring mehr Dehnungsfreiraum erhält, so dass sich durch Erhöhung seines
Radialspiels dessen Belastung wieder verringert und letztendlich
bei jeder Betriebstemperatur auf alle parallelen Schrägkugellager
ein gleiche Last verteilt wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäß ausgebildeten
Radialwälzlagers
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch den Antrieb einer Werkzeugmaschine mit einer in
einem Loslager und in zwei erfindungsgemäß ausgebildeten Schrägkugellagern
gelagerten Hauptspindel;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
der Einzelheit X gemäß 1 mit
einer Hälfte
eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Schrägkugellager;
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3 eine
vergrößerte Darstellung
der Querschnittshälften
zweier in Tandemanordnung angeordneter erfindungsgemäß ausgebildeter
Schrägkugellager.
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Ausführliche
Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 ist
schematisch der Antrieb einer Werkzeugmaschine dargestellt, der
im Wesentlichen aus einem Elektromotor 21 und aus einer
von diesem angetriebenen Hauptspindel 22 besteht. Diese Hauptspindel 22 ist
deutlich sichtbar mit einem Ende in einem Loslagersitz 23 gelagert,
welcher durch ein herkömmliches
Zylinderrollenlager 24 gebildet wird, während das andere Ende der Hauptspindel 22 dagegen
in zwei in O-Anordnung gegeneinander angestellte und als Schrägkugellager
ausgebildete Radialwälzlager 1, 1' gelagert ist,
die den Festlagersitz 25 innerhalb eines Spindelgehäuses 26 bilden.
Wie dazu 2 entnehmbar ist, bestehen diese
Radialwälzlager 1, 1' jeweils im
Wesentlichen aus einem auf der Hauptspindel 22 befestigten
inneren Lagerring 2 und aus einem im Spindelgehäuse 26 befestigten äußeren Lagerring 3 sowie
aus einer Anzahl zwischen diesen Lagerringen 2, 3 in
durch Schultern 4, 5, 6 begrenzte Laufbahnen 7, 8 abrollender
Lagerkugeln 9, die durch einen Lagerkäfig 10 in Umfangsrichtung
in gleichmäßigen Abständen zueinander
gehalten werden.
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Darüber hinaus
ist in 2 zu sehen, dass bei dem Radialwälzlager 1 ebenso
wie bei dem spiegelverkehrt baugleich ausgebildeten Radialwälzlager 1' der äußere Lagerring 3 erfindungsgemäß lediglich mit
einem seitlichen Radialsteg 11 seiner Außenmantelfläche 12 im
Spindelgehäuse 26 befestigt
ist und dass der äußere Lagerring 3 neben
diesem Radialsteg 11 in seiner Außenmantelfläche 12 eine dessen Laufbahn 8 überdeckende
Aussparung 13 aufweist. In dieser Aussparung 13 ist
ein aus Messing bestehender Spannring 14 angeordnet, der
die Laufbahn 8 des aus einem Wälzlagerstahl bestehenden äußeren Lagerrings 3 radial
einschnürt
und durch seinen höheren
Wärmeausdehnungskoeffi zienten
gegenüber dem äußeren Lagerring 3 in
der Lage ist, abhängig von
der Betriebstemperatur des äußeren Lagerrings 3 die
Einschnürung
der Laufbahn 8 des äußeren Lagerrings 3 zu
reduzieren oder zu erhöhen
und somit das sich bei Differenztemperaturen zwischen den Lagerringen 2, 3 verändernde
Lagerradialspiel auf eine konstante Spielgröße einzuregeln.
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Weiterhin
geht aus 2 hervor, dass die Höhe und die
Breite des Profilquerschnitts des Spannrings 14 bei jeder
Betriebstemperatur kleiner als die Höhe und die Breite der Aussparung 13 in
der Außenmantelfläche 12 des äußeren Lagerrings 3 ist, so
dass der Spannring 14 gegenüber der radialen und der axialen
Fixierung des äußeren Lagerrings 3 im
Spindelgehäuse 26 geringfügige Dehnungsspalte 15, 16 aufweist,
durch die eine Verspannung des Spannrings 14 mit der Fixierung
des äußeren Lagerrings 3 im
Spindelgehäuse 26 ausgeschlossen
ist. Die Befestigung des Spannrings 14 auf dem äußeren Lagerring 3 erfolgt
dabei, wie aus 2 nur andeutungsweise entnehmbar
ist, kraftschlüssig
durch einen Pressverband mit hoher Überdeckung, wobei zur Vermeidung
von Formfehlern am äußeren Lagerring 3 der
Spannring 14 vor der Endbearbeitung der Axialseiten 17, 18 sowie
der Außenmantelfläche 12 und der
Laufbahn 8 des äußeren Lagerrings 3 zu
montieren ist.
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Anhand 2 werden
ebenfalls noch verschiedene Maßnahmen
deutlich, mit denen unterschiedliche Dehnungskennlinien beziehungsweise an
den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Dehnungskennlinien für die Laufbahn 8 des äußeren Lagerrings 3 erzielbar
sind. Ein erste solche Maßnahme ist
es, entweder den seitlichen Radialsteg 10 der Außenmantelfläche 12 des äußeren Lagerrings 3 wie abgebildet
an der die Schulter 6 für
dessen Laufbahn 8 aufweisenden Axialseite 17 oder
an der gegenüberliegenden
Axialseite 18 des äußeren Lagerrings 3 anzuordnen.
Eine andere, auch mit der ersten Maßnahme kombinierbare Maßnahme ist
es, über
das Verhältnis
zwischen den Abmessungen des Profilquerschnitts des Spannrings 14 und
den Abmessungen des Profilquerschnitts des äußeren Lagerrings 3 und/oder über andere
Materialpaarungen zwischen dem Spannring 14 und dem äußerem Lagerring 3 unter schiedliche
Dehnungskennlinien für
die Laufbahn 8 des äußeren Lagerrings 3 zu
erzielen. Möglich
ist es jedoch auch, durch eine Reduzierung der Wärmeübergangsfläche zwischen dem Spannring 14 und dem äußeren Lagerring 3,
beispielsweise durch eine konvexe, konkave oder wellige Ausbildung
der Innenseite 19 des Spannrings 14 und/oder der
Außenseite 20 der
Aussparung 13 im äußeren Lagerring 3, die
Dehnungskennlinie für
die Laufbahn 8 des äußeren Lagerrings 3 zu
steuern, so dass durch eine Kombination dieser Maßnahme mit
einer der vorgenannten Maßnahmen
nahezu auf jeden Anwendungsfall angepasste Dehnungskennlinien erzeugt
werden können.
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In 3 ist
schließlich
noch eine für
die Lagerung von Werkzeugmaschinenspindeln weitere Anwendungsmöglichkeit
erfindungsgemäß ausgebildeter
Radialwälzlager
in Form zweier in paralleler Tandemanordnung angeordneter Radialwälzlager 1a und 1b zu
sehen. Wie bei der Einzelanordnung bestehen diese Radialwälzlager 1a und 1b auch
in der Tandemanordnung jeweils im Wesentlichen aus inneren Lagerring 2a, 2b und
aus einem äußeren Lagerring 3a, 3b sowie
aus einer Anzahl zwischen diesen Lagerringen 2a, 3a, 2b, 3b in
durch Schultern 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b begrenzte
Laufbahnen 7a, 7b, 8a, 8b abrollender
Lagerkugeln 9a, 9b, die durch einen Lagerkäfig 10a, 10b in
Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander
gehalten werden. Ebenso ist bei beiden Radialwälzlagern 1a, 1b der äußere Lagerring 3a, 3b lediglich
mit einem seitlichen Radialsteg 11a, 11b seiner
Außenmantelfläche 12a, 12b im Lagersitz
befestigt und weist neben diesem Radialsteg 11a, 11b in
seiner Außenmantelfläche 12a, 12b eine
dessen Laufbahn 8a, 8b überdeckende Aussparung 13a, 13b auf.
In dieser Aussparung 13a, 13b ist wieder ein diese
Laufbahn 8a, 8b radial einschnürender und aus einem Material
mit einem höheren
Wärmeausdehnungskoeffizienten
als das Material des äußeren Lagerrings 3a, 3b bestehender
Spannring 14a, 14b angeordnet, mit dem durch eine
außenringtemperaturabhängige Reduzierung
oder Erhöhung der
Einschnürung
der Laufbahn 8a, 8b des äußeren Lagerrings 3a, 3b das
sich bei Differenztemperaturen zwischen den Lagerringen 2a,
und 3a bzw. 2b und 3b verändernde
Lagerradialspiel auf eine konstante Spielgröße einregelbar ist.
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Da
die beiden Radialwälzlager 1a, 1b durch fertigungsbedingte
Toleranzen im montierten Zustand nie hundertprozentig die gleiche
Vorspannung aufweisen und sich durch unterschiedliche Umgebungstemperaturen
unterschiedlich ausdehnen, trägt somit
immer eines der Radialwälzlager 1a oder 1b eine
höhere
Last als das Andere. Die aus der höheren Belastung eines der Radialwälzlager 1a oder 1b resultierende
höhere
Betriebstemperatur wird jedoch mit den erfindungsgemäß ausgebildeten
Radialwälzlagern 1a, 1b derart
eingeregelt, dass das jeweils höher
belastete und damit höher
erwärmte
Radialwälzlager 1a oder 1b durch
seinen Spannring 14a, 14b mehr Dehnungsfreiraum
erhält,
so dass sich durch Erhöhung
seines Radialspiels dessen Belastung wieder verringert und letztendlich
bei jeder Betriebstemperatur auf beide Radialwälzlager 1a, 1b ein
gleiche Last verteilt wird.
-
- 1,
1'
- Radialwälzlager
- 1a,
1b
- Radialwälzlager
- 2,
2a, 2b
- innerer
Lagerring
- 3,
3a, 3b
- äußerer Lagerring
- 4,
4a, 4b
- Schulter
- 5,
5a, 5b
- Schulter
- 6,
6a, 6b
- Schulter
- 7,
7a, 7b
- Laufbahn
- 8,
8a, 8b
- Laufbahn
- 9,
9a, 9b
- Lagerkugeln
- 10,
10a, 10b
- Lagerkäfig
- 11,
11a, 11b
- Radialsteg
- 12,
12a, 12b
- Außenmantelfläche
- 13,
13a, 13b
- Aussparung
- 14,
14a, 14b
- Spannring
- 15
- Dehnungsspalt
- 16
- Dehnungsspalt
- 17
- Axialseite
- 18
- Axialseite
- 19
- Innenseite
- 20
- Außenseite
- 21
- Elektromotor
- 22
- Hauptspindel
- 23
- Loslagersitz
- 24
- Zylinderrollenlager
- 25
- Festlagersitz
- 26
- Spindelgehäuse