DE102005043954A1

DE102005043954A1 - Radialwälzlager, insbesondere einreihiges Zylinderrollenlager für das Loslager einer Werkzeugmaschinen-Hauptspindel

Info

Publication number: DE102005043954A1
Application number: DE102005043954A
Authority: DE
Inventors: Horst Masuch
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager, insbesondere einreihiges Zylinderrollenlager für das Loslager einer Werkzeugmaschinen-Hauptspindel, welches im Wesentlichen aus einem auf der Hauptspindel (21) befestigten inneren Lagerring (2) und aus einem im Spindelgehäuse (25) befestigten äußeren Lagerring (3) sowie aus einer Anzahl zwischen diesen Lagerringen (2, 3) auf Laufbahnen (4, 5) abrollender Wälzkörper (6) besteht, die durch zwei seitliche Borde (7, 8) an einem der Lagerringe (2, 3) axial geführt und durch einen Lagerkäfig (9) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der äußere Lagerring (3) lediglich mit einem seitlichen Radialsteg (10) seiner Außenmantelfläche (11) im Spindelgehäuse (26) befestigt und weist neben diesem Radialsteg (10) in seiner Außenmantelfläche (11) eine dessen Laufbahn (5) überdeckende Aussparung (12) auf, in der ein diese Laufbahn (5) radial einschnürender und aus einem Material mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des äußeren Lagerrings (3) bestehender Spannring (13) angeordnet ist. Mit diesem Spannring (13) ist durch eine außenringtemperaturabhängige Reduzierung oder Erhöhung der Einschnürung der Laufbahn (5) des äußeren Lagerrings (3) das sich bei Differenztemperaturen zwischen den Lagerringen (2, 3) verändernde Lagerradialspiel auf eine kontante Spielgröße einregelbar.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Radialwälzlager nach den oberbegriffsbildenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, und sie ist insbesondere an einreihigen Zylinderrollenlagern als Loslager einer Werkzeugmaschinen-Hauptspindel realisierbar.

Hintergrund der Erfindung

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. Erfolgt dabei die Abstützung der Welle in üblicher Weise in zwei Radiallagersitzen, tritt das Problem auf, dass die Abstände der Lagersitze auf der Welle und im Gehäuse nur im Rahmen der Fertigungstoleranzen übereinstimmen. Außerdem erwärmt sich die Welle unter Betriebsbedingungen in der Regel stärker als das Gehäuse, so dass auch die temperaturbedingten Längendifferenzen der Welle in den Lagerstellen ausgeglichen werden müssen. Die seit langem bewährteste Möglichkeit zum Ausgleich dieser Fertigungstoleranzen und Längendifferenzen ist es daher, die Welle nur in einem Festlager in axialer Richtung zu führen, während an der anderen Lagerstelle durch ein Loslager die unterschiedlichen Abstände entweder an der Sitzstelle des Innenrings, an der Sitzstelle des Außenrings oder im Lager selbst durch Verschieben der Lagerringe zueinander ausgeglichen werden. Während sich als Festlager einer solchen Wellenlagerung je nach geforderter Genauigkeit der axialen Führung der Welle vor allem Rillenkugellager, Pendel- oder Kegelrollenlager oder auch zweireihige oder mehrere einreihige Schrägkugellager als besonders geeignet erwiesen haben, sind Loslager am einfachsten durch Zylinderrollenlager oder Nadellager realisierbar, da bei diesen Lagertypen eine Verschiebung des Rollkörperkranzes auf der Laufbahn des jeweils bordlosen Lagerringes bzw. der Welle möglich ist. 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 wird das Festlager durch jeweils zwei in O-Anordnung gegeneinander angestellte Schrägkugellager gebildet, während das Loslager jeweils als Zylinderrollenlager mit bordlosem Außenring ausgebildet ist, welches 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 auf Laufbahnen abrollender Zylinderrollen besteht, die durch zwei seitliche Borde am inneren Lagerring axial geführt und durch einen Lagerkäfig in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden.

Vor allem beim Einsatz von Zylinderrollen- oder Nadellagern als Loslager einer wassergekühlten Werkzeugmaschinen-Hauptspindel hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, dass diese Lager zumeist eine hohe radiale Steifigkeit aufweisen, die sich bei Temperaturunterschieden zwischen Innen- und Außen ring oder zwischen Welle und Spindelgehäuse durch unterschiedliche Wärmeausdehnung in einer zunehmenden Radialverspannung im Lager bemerkbar macht. 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. Eine bekannte Möglichkeit zur Vermeidung eines solchen vorzeitigen Lagerausfalls ist es zwar, das Radialspiel des Lagers entsprechend voreinzustellen, jedoch ist eine derartige Radialspieleinstellung über einen kostenintensiven Kegelsitz des inneren Lagerrings auf der Werkzeugmaschinen-Hauptspindel sehr zeitaufwändig und bedarf zudem sehr kostenaufwändiger Hüllkreis-Messgeräte.

Eine andere Möglichkeit zur Realisierung eines Loslagers bei der Lagerung einer Werkzeugmaschinen-Hauptspindel stellt auch das in der EP 926 368 A2 offenbarte einreihige Kugellager dar, bei dem der äußere Lagerring mit einer rillenförmigen Kugellaufbahn und der innere Lagerring mit einer im Längsschnitt ebenen Kugellaufbahn ausgebildet ist und die zwischen den Lagerringen angeordneten Lagerkugeln aus Keramik bestehen. Durch die Ausbildung des Lagers mit einer definierten Radialluft soll dabei erreicht werden, dass das Lager sowohl einen ausreichenden Sitz auf der Welle und im Gehäuse als auch ein günstiges Betriebsspiel aufweist, während die Loslagerfunktion durch die Möglichkeit der Axialverschiebung des inneren Lagerrings im Bereich seiner ebenen Lauffläche gewährleistet ist.

Ein derart ausgebildetes Kugellager wirkt zwar betriebsbedingten radialen Wärmedehnungen der Lagerringe durch dessen definierte Radialluft entgegen, es hat demgegenüber jedoch den Nachteil, dass es nur eine niedrige Belastbarkeit aufweist und damit in sogenannten Crashfällen, bei dem das Lager schlagartig einer extrem hohen Punktbelastung ausgesetzt ist, zu Materialschäden sowie letztendlich zum Totalausfall neigt. Darüber hinaus hat es sich in der Praxis gezeigt, dass auch die definierte Radialluft des Lagers nicht ausreicht, bei einem größeren Wärmegefälle vom inneren Lagerring zum äußeren Lagerring eine Überbelastung des Lagers zu vermeiden, so dass es mit einem solchen Lager selbst in zweireihiger Ausführung nicht möglich ist, bei jedem Betriebszustand des Lagers eine gleichmäßig präzise radiale Spindelführung zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von den dargelegten Nachteilen der Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Radialwälzlager, insbesondere einreihiges Zylinderrollenlager für das Loslager einer Werkzeugmaschinen-Hauptspindel, zu konzipieren, mit welchem es neben der Funktion temperaturbedingte Längendifferenzen der Hauptspindel gegenüber deren Festlager auszugleichen auch möglich ist, die bei betriebsbedingten Temperaturunterschieden zwischen innerem und äußerem Lagerring zunehmende Radialverspannung im Radialwälzlager zu vermeiden sowie bei jedem Temperaturzustand des Loslagers eine gleichmäßig präzise radiale Spindelführung zu gewährleisten.

Beschreibung der Erfindung

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.

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.

Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers werden in den Unteransprüchen beschrieben.

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.

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.

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, zumeist als Schleifen oder Honen ausgebildeten Bearbeitungsschritte an den Seitenflächen sowie an der Außenmantelfläche und der Laufbahn des äußeren Lagerrings eventuell entstandene Formfehler wieder ausgeglichen werden.

Nach Anspruch 5 ist es noch ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers, dass bei mit Normbreite ausgebildeten Lagerringen die Laufbahnen der Wälzkörper axial asymmetrisch vom Radialsteg des äußeren Lagerrings weggerückt angeordnet sind. Dies hat sich bei Ausbildung des Radialwälzlagers als Zylinderrollenlager als besonders vorteilhaft erwiesen, um den „Gelenkpunkt" zwischen dem unterhalb des Radialsteges angeordneten starren Teil des äußeren Lagerrings und dem unterhalb des Spannrings angeordneten beweglichen Teil des äußeren Lagerrings axial neben den Lauf bahnen der Zylinderrollen anzuordnen und somit ein „Kantenlaufen" der Zylinderrollen bei temperaturbedingt aufgeweitetem Lagerring weitestgehend zu vermeiden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, bei symmetrischer Anordnung der Laufbahn eines mit Normbreite ausgebildeten inneren Lagerrings den äußeren Lagerring axial breiter als den innere Lagerring auszubilden, so dass der „Gelenkpunkt" ebenfalls neben den Laufbahnen der Zylinderrollen angeordnet ist und mit einer derartigen Lagerausbildung unter Inkaufnahme eines größeren Lagereinbauraums der gleiche Effekt erzielt werden kann.

Als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers werden schließlich durch die Ansprüche 6 und 7 noch vorteilhafte 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, 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 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 ein unterschiedliches Dehnungsverhalten des äußeren Lagerrings zu erzeugen.

Eine andere, auch mit der ersten Maßnahme kombinierbare Maßnahme ist es schließlich noch, 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.

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. 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. Dabei soll die beschriebene erfindungsgemäße Ausbildung von einreihigen Zylinderrollenlagern nicht auf diese beschränkt sein, da es auch denkbar ist, ein- oder mehrreihige Kugel- oder Nadelloslager oder auch mehrreihige Zylinderrollenlager in erfindungsgemäßer Weise auszubilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Radialwälzlagers wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Querschnitt durch den Antrieb einer Werkzeugmaschine mit einer in einem Festlagersitz und in einem erfindungsgemäß ausgebildeten Zylinderrollenlager gelagerten Hauptspindel;
2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X gemäß 1 mit einer Hälfte eines Querschnitts durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Zylinderrollenlager;
3 eine vergrößerte Darstellung der Querschnittshälfte einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeter Zylinderrollenlager.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist schematisch der Antrieb einer Werkzeugmaschine dargestellt, der im Wesentlichen aus einem Elektromotor 20 und aus einer von diesem angetriebenen Hauptspindel 21 besteht. Diese Hauptspindel 21 ist deutlich sichtbar mit einem Ende in zwei Schrägkugellagern 23, 23' gelagert, die als Festlagersitz 22 innerhalb eines Spindelgehäuses 25 ausgebildet sind. Das andere Ende der Hauptspindel 21 ist dagegen in einem Loslagersitz 24 gelagert, welcher durch ein als Zylinderrollenlager ausgebildetes erfindungsgemäßes Radialwälzlager 1 gebildet wird. Wie dazu 2 entnehmbar ist, besteht dieses Radialwälzlager 1 im Wesentlichen aus einem auf der Hauptspindel 21 befestigten inneren Lagerring 2 und aus einem im Spindelgehäuse 25 befestigten äußeren Lagerring 3 sowie aus einer Anzahl zwischen diesen Lagerringen 2, 3 auf Laufbahnen 4, 5 abrollender, als Zylinderrollen ausgebildeter Wälzkörper 6, die durch zwei seitliche Borde 7, 8 am inneren Lagerring 2 axial geführt und durch einen Lagerkäfig 9 in Umfangs richtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden.
Darüber hinaus ist in 2 zu sehen, dass bei dem Radialwälzlager 1 der äußere Lagerring 3 erfindungsgemäß lediglich mit einem seitlichen Radialsteg 10 seiner Außenmantelfläche 11 im Spindelgehäuse 25 befestigt ist und dass der äußere Lagerring 3 neben diesem Radialsteg 10 in seiner Außenmantelfläche 11 eine dessen Laufbahn 5 überdeckende Aussparung 12 aufweist. In dieser Aussparung 12 ist ein aus Messing bestehender Spannring 13 angeordnet, der die Laufbahn 5 des aus einem Wälzlagerstahl bestehenden äußeren Lagerrings 3 radial einschnürt und durch seinen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten gegenüber dem äußeren Lagerring 3 in der Lage ist, abhängig von der Betriebstemperatur des äußeren Lagerrings 3 die Einschnürung der Laufbahn 5 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.
Weiterhin geht aus 2 hervor, dass die Höhe und die Breite des Profilquerschnitts des Spannrings 13 bei jeder Betriebstemperatur kleiner als die Höhe und die Breite der Aussparung 12 in der Außenmantelfläche 11 des äußeren Lagerrings 3 ist, so dass der Spannring 13 gegenüber der radialen und der axialen Fixierung des äußeren Lagerrings 3 im Spindelgehäuse 25 geringfügige Dehnungsspalte 14, 15 aufweist, durch die eine Verspannung des Spannrings 14 mit der Fixierung des äußeren Lagerrings 3 im Spindelgehäuse 25 ausgeschlossen ist. Die Befestigung des Spannrings 13 auf dem äußeren Lagerring 3 erfolgt dabei, wie aus 2 andeutungsweise entnehmbar ist, kraftschlüssig durch einen Pressverband mit hoher Überdeckung, wobei zur Vermeidung von Formfehlern am äußeren Lagerring 3 der Spannring 13 vor der Endbearbeitung der Axialseiten 16, 17 sowie der Außenmantelfläche 11 und der Laufbahn 5 des äußeren Lagerrings 3 zu montieren ist.
Ebenso ist in 2 noch zu sehen, dass bei mit Normbreite ausgebildeten Lagerringen 2, 3 die Laufbahnen 4, 5 der Wälzkörper 6 axial asymmetrisch vom Radialsteg 10 des äußeren Lagerrings 5 weggerückt angeordnet sind, während bei der in 3 dargestellten symmetrischen Anordnung der Laufbahn 4 des mit Normbreite ausgebildeten inneren Lagerrings 2 der äußere Lagerring 3 axial breiter als der innere Lagerring 2 ausgebildet ist. Dadurch wird der „Gelenkpunkt" zwischen dem unterhalb des Radialsteges 10 angeordneten starren Teil des äußeren Lagerrings 3 und dem unterhalb des Spannrings 13 angeordneten beweglichen Teil des äußeren Lagerrings 3 axial neben den Laufbahnen 4, 5 der Wälzkörper 6 angeordnet und somit ein „Kantenlaufen" der Wälzkörper 6 bei temperaturbedingt aufgeweitetem Lagerring 3 weitestgehend vermieden.
Anhand der 2 und 3 werden darüber hinaus noch verschiedene Maßnahmen deutlich, mit denen unterschiedliche Dehnungskennlinien beziehungsweise an den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Dehnungskennlinien für die Laufbahn 5 des äußeren Lagerrings 3 erzielbar sind. Ein erste solche Maßnahme ist es, über das Verhältnis zwischen den Abmessungen des Profilquerschnitts des Spannrings 13 und den Abmessungen des Profilquerschnitts des äußeren Lagerrings 3 und/oder über andere Materialpaarungen zwischen dem Spannring 13 und dem äußerem Lagerring 3 unterschiedliche Dehnungskennlinien für die Laufbahn 5 des äußeren Lagerrings 3 zu erzielen. Eine andere, auch mit der ersten Maßnahme kombinierbare Maßnahme ist es dagegen, durch eine Reduzierung der Wärmeübergangsfläche zwischen dem Spannring 13 und dem äußeren Lagerring 3, beispielsweise durch eine konvexe, konkave oder wellige Ausbildung der Innenseite 18 des Spannrings 13 und/oder der Außenseite 19 der Aussparung 12 im äußeren Lagerring 3, die Dehnungskennlinie für die Laufbahn 5 des äußeren Lagerrings 3 zu steuern, so dass das Ausdehnen und Zusammenziehen des Spannrings zeitlich verzögert wird und sich somit durch unterschiedlich groß ausgebildete Wärmeübergangsflächen zwischen dem Spannring 13 und dem äußeren Lagerring 3 auch unterschiedliche Verzögerungszeiten einstellen lassen.

1: Radialwälzlager
2: innerer Lagerring
3: äußerer Lagerring
4: Laufbahn von 2
5: Laufbahn von 3
6: Wälzkörper
7: Bord an 2
8: Bord an 2
9: Lagerkäfig
10: Radialsteg an 3
11: Außenmantelfläche von 3
12: Aussparung in 11
13: Spannring
14: Dehnungsspalt
15: Dehnungsspalt
16: Axialseite von 3
17: Axialseite von 3
18: Innenseite von 13
19: Außenseite von 11
20: Elektromotor
21: Hauptspindel
22: Festlagersitz
23: Schrägkugellager
23': Schrägkugellager
24: Loslagersitz
25: Spindelgehäuse

Claims

Radialwälzlager, insbesondere einreihiges Zylinderrollenlager für das Loslager einer Werkzeugmaschinen-Hauptspindel, welches im Wesentlichen aus einem auf der Hauptspindel (21) befestigten inneren Lagerring (2) und aus einem im Spindelgehäuse (25) befestigten äußeren Lagerring (3) sowie aus einer Anzahl zwischen diesen Lagerringen (2, 3) auf Laufbahnen (4, 5) abrollender Wälzkörper (6) besteht, die durch zwei seitliche Borde (7, 8) an einem der Lagerringe (2, 3) axial geführt und gegebenenfalls durch einen Lagerkäfig (9) in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen zueinander gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Lagerring (3) lediglich mit einem seitlichen Radialsteg (10) seiner Außenmantelfläche (11) im Spindelgehäuse (26) befestigt ist und neben diesem Radialsteg (10) in seiner Außenmantelfläche (11) eine dessen Laufbahn (5) überdeckende Aussparung (12) aufweist, in der ein diese Laufbahn (5) radial einschnürender und aus einem Material mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des äußeren Lagerrings (3) bestehender Spannring (13) angeordnet ist, mit dem durch eine außenringtemperaturabhängige Reduzierung oder Erhöhung der Einschnürung der Laufbahn (5) des äußeren Lagerrings (3) das sich bei Differenztemperaturen zwischen den Lagerringen (2, 3) verändernde Lagerradialspiel auf eine konstante Spielgröße einregelbar ist.
Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (13) bevorzugt aus einem Nichteisenmetall, wie Messing oder Aluminium, oder aus einem Edelstahl, wie V2A, besteht, während das Material des äußeren Lagerrings (3) durch einen Wälzlagerstahl gebildet wird.
Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe und die Breite des Profilquerschnitts des Spannrings (13) bei jeder Betriebstemperatur kleiner als die Höhe und die Breite der Aussparung (12) in der Außenmantelfläche (11) des äußeren Lagerrings (3) ist und der Spannring (13) gegenüber der radialen und der axialen Fixierung des äußeren Lagerrings (3) im Spindelgehäuse (26) Dehnungsspalte (14, 15) aufweist.
Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring (13) bevorzugt durch einen Pressverband mit hoher Überdeckung kraftschlüssig auf dem äußeren Lagerring (3) befestigt ist und dessen Montage zur Vermeidung von Formfehlern am äußeren Lagerring (3) bevorzugt vor der Endbearbeitung der Axialseiten (16, 17) sowie der Außenmantelfläche (11) und der Laufbahn (5) des äußeren Lagerrings (3) erfolgt.
Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei mit Normbreite ausgebildeten Lagerringen (2, 3) die Laufbahnen (4, 5) der Wälzkörper (6) axial asymmetrisch vom Radialsteg (10) des äußeren Lagerrings (5) weggerückt angeordnet sind oder bei symmetrischer Anordnung der Laufbahn (4) des mit Normbreite ausgebildeten inneren Lagerrings (2) der äußere Lagerring (3) axial breiter als der innere Lagerring (2) ausgebildet ist.
Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über das Verhältnis zwischen den Abmessungen des Profilquerschnitts des Spannrings (13) und den Abmessungen des Profilquerschnitts des äußeren Lagerrings (3) und/oder über unterschiedliche Materialpaarungen zwischen dem Spannring (13) und dem äußerem Lagerring (3) unterschiedliche Dehnungskennlinien für die Laufbahn (5) des äußeren Lagerrings (3) erzielbar sind.
Radialwälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Reduzierung der Wärmeübergangsfläche zwischen dem Spannring (13) und dem äußeren Lagerring (3), beispielsweise durch eine konvexe, konkave oder wellige Ausbildung der Innenseite (18) des Spannrings (13) und/oder der Außenseite (19) der Aussparung (12) im äußeren Lagerring (3), die Dehnungskennlinie für die Laufbahn (5) des äußeren Lagerrings (3) steuerbar ist.