DE102018119477B4 - Spindle arrangement for a machine tool - Google Patents

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Abstract

Spindelanordnung (10) für eine Werkzeugmaschine,mit einer Welle (13), die um eine Längsachse (L) drehbar in einem Spindelgehäuse (12) gelagert ist und ein vorderes Wellenteil (13a) und ein hinteres Wellenteil (13b) aufweist, die mittels einer Kupplungseinrichtung (14) lösbar drehfest miteinander verbunden sind,mit einem Motor (20), der mit dem hinteren Wellenteil (13b) antriebsgekoppelt ist,wobei das vordere Wellenteil (13a) an seinem der Kupplungseinrichtung (14) entgegengesetzten Ende zur Verbindung mit einem Werkzeug (11) eingerichtet ist,mit einer ersten Wälzlageranordnung (28), die das vordere Wellenteil (13a) an dem der Kupplungseinrichtung (14) entgegengesetzten Endbereich drehbar am Spindelgehäuse (12) lagert, wobei die erste Wälzlageranordnung (28) radial zur Längsachse (L) eine erste radiale Lagersteifigkeit (C1) aufweist,mit einer zweiten Wälzlageranordnung (33), die ein vorderes Wälzlager (34), das das vordere Wellenteil (13a) benachbart zur Kupplungseinrichtung (14) drehbar am Spindelgehäuse (12) lagert, und ein hinteres Wälzlager (35), das das hinteren Wellenteil (13b) benachbart zur Kupplungseinrichtung (14) drehbar am Spindelgehäuse (12) lagert, aufweist,wobei die zweite Wälzlageranordnung (33) derart ausgebildet ist oder wobei die zweite Wälzlageranordnung (33) und die Kupplungseinrichtung (14) derart ausgebildet sind, dass das vordere Wellenteil (13a) unmittelbar im Anschluss an die Kupplungseinrichtung (14) radial zur Längsachse (L) mit einer zweiten radialen Lagersteifigkeit (C2) abgestützt ist, die maximal 80% der ersten radialen Lagersteifigkeit (C1) beträgt,und wobei die zweite Wälzlageranordnung (33) und/oder die Kupplungseinrichtung (14) wenigstens ein Dämpfungselement (40, 47) aufweist, das dazu eingerichtet ist, eine radiale Bewegung der Welle (13) zu dämpfen.Spindle arrangement (10) for a machine tool, with a shaft (13) which is rotatably mounted about a longitudinal axis (L) in a spindle housing (12) and has a front shaft part (13a) and a rear shaft part (13b), which by means of a Coupling device (14) are detachably non-rotatably connected to one another, with a motor (20) which is drivingly coupled to the rear shaft part (13b), the front shaft part (13a) being connected at its end opposite the coupling device (14) for connection to a tool ( 11) with a first roller bearing arrangement (28) which rotatably mounts the front shaft part (13a) on the spindle housing (12) at the end region opposite the coupling device (14), the first roller bearing arrangement (28) being radial to the longitudinal axis (L) has a first radial bearing rigidity (C1), with a second roller bearing arrangement (33) which has a front roller bearing (34) which rotates the front shaft part (13a) adjacent to the coupling device (14) r is mounted on the spindle housing (12), and has a rear roller bearing (35) which rotatably supports the rear shaft part (13b) on the spindle housing (12) adjacent to the coupling device (14), the second roller bearing arrangement (33) being designed in this way or wherein the second roller bearing arrangement (33) and the coupling device (14) are designed such that the front shaft part (13a) is supported radially to the longitudinal axis (L) immediately after the coupling device (14) with a second radial bearing rigidity (C2), which is at most 80% of the first radial bearing rigidity (C1), and wherein the second roller bearing arrangement (33) and / or the coupling device (14) has at least one damping element (40, 47) which is set up to prevent radial movement of the shaft ( 13) dampen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindelanordnung für eine Werkzeugmaschine mit einer Welle, die um eine Längsachse drehbar in einem Spindelgehäuse gelagert ist.The invention relates to a spindle arrangement for a machine tool with a shaft which is rotatably mounted about a longitudinal axis in a spindle housing.

Zur Lagerung von Wellen in einem Gehäuse ist es bekannt, Wälzlageranordnungen bzw. Wälzlagersätze zu verwenden. EP 1 961 101 B1 beschreibt eine von einem Elektromotor drehbar angetriebene Welle, die mittels zweier Lageranordnungen an einem Motorgehäuse gelagert ist. Die eine, vordere Lageranordnung, ist als Festlager ausgebildet. Die auf der anderen Seite des Motors angeordnete hintere Lageranordnung ist als Loslager ausgeführt, um eine axiale Bewegung der Welle zu ermöglichen. Die hintere Wälzlageranordnung ist hierfür verschiebbar in einer entsprechenden Ausnehmung am Motorgehäuse angeordnet und über Federelemente radial vorgespannt.To mount shafts in a housing, it is known to use roller bearing arrangements or roller bearing sets. EP 1 961 101 B1 describes a shaft rotatably driven by an electric motor, which is mounted on a motor housing by means of two bearing arrangements. One, front bearing arrangement, is designed as a fixed bearing. The rear bearing arrangement arranged on the other side of the motor is designed as a floating bearing in order to enable the shaft to move axially. For this purpose, the rear roller bearing arrangement is slidably arranged in a corresponding recess on the motor housing and is radially preloaded via spring elements.

DE 10 2009 031 027 A1 beschreibt eine geteilte Werkzeugspindel. Die Werkzeugspindel hat einen Spindelkopf, der zur Kopplung mit einem Werkzeug eingerichtet ist. Eine Spindelwelle ist im Spindelkopf über ein vorderes Wälzlager und ein hinteres Wälzlager gelagert. Der Spindelkopf kann mit einem Spindelmotor gekoppelt werden. Die Motorwelle ist an der der Kopplung entgegengesetzte Seite über ein hinteres Wälzlager gelagert und an der Kopplung ist ein weiteres vorderes Wälzlager vorhanden. DE 10 2009 031 027 A1 describes a split tool spindle. The tool spindle has a spindle head that is set up for coupling with a tool. A spindle shaft is supported in the spindle head via a front roller bearing and a rear roller bearing. The spindle head can be coupled to a spindle motor. The motor shaft is supported on the opposite side of the coupling via a rear roller bearing and there is another front roller bearing on the coupling.

Aus DE 10 2017 105 934 A1 ist eine Maschinenspindelanordnung für eine Werkzeugmaschine bekannt, bei der die Welle der Spindel über eine Mehrzahl von Lagern abgestützt ist. Die die Welle aufweisende Maschinenspindel kann mit einer einen Motor aufweisenden Baueinheit gekoppelt werden.Out DE 10 2017 105 934 A1 a machine spindle arrangement for a machine tool is known in which the shaft of the spindle is supported by a plurality of bearings. The machine spindle having the shaft can be coupled to a structural unit having a motor.

Bei Spindeln von Werkzeugmaschinen werden während der Bearbeitung eines Werkstücks Kräfte in die Spindel bzw. die Welle eingeleitet. Die Kräfte hängen von der Art der Bearbeitung ab und wirken axial und/oder radial auf das rotierende Werkzeug und mithin die drehend angetriebene Welle ein. Abhängig von der eingeleiteten Kraft, der Vorschubbewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück, der Schnitttiefe und anderen Parametern können dabei mechanische Schwingungen in der Welle entstehen, die zum „Rattern“ des Werkzeugs bei der Werkstückbearbeitung führen und die Oberflächenqualität der Werkstückbearbeitung negativ beeinflussen.For machine tool spindles, forces are introduced into the spindle or shaft while a workpiece is being machined. The forces depend on the type of machining and act axially and / or radially on the rotating tool and thus on the rotatingly driven shaft. Depending on the force applied, the feed movement of the tool relative to the workpiece, the depth of cut and other parameters, mechanical vibrations can occur in the shaft, which lead to the tool “rattling” during workpiece machining and negatively affect the surface quality of workpiece machining.

Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine wartungs- bzw. reparaturfreundliche Spindelanordnung zu schaffen, mittels der Schwingungen der Welle reduziert werden.It can therefore be regarded as an object of the present invention to provide a maintenance or repair-friendly spindle arrangement by means of which vibrations of the shaft are reduced.

Diese Aufgabe wird durch eine Spindelanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by a spindle arrangement with the features of claim 1.

Die Spindelanordnung hat eine Welle, die drehbar um eine Längsachse in einem Spindelgehäuse gelagert ist. Die Welle hat ein vorderes Wellenteil und ein hinteres Wellenteil. Die beiden Wellenteile sind mittels einer Kupplungseinrichtung lösbar und drehfest miteinander verbunden. Ein Motor ist mit dem hinteren Wellenteil antriebsgekoppelt. Beim Antreiben des hinteren Wellenteils durch den Motor wird die Drehbewegung über die Kupplungseinrichtung auf den vorderen Wellenteil übertragen. Das vordere Wellenteil ist an einem der Kupplungseinrichtung entgegengesetzten vorderen Ende zur Verbindung mit einem Werkzeug eingerichtet. Dazu kann an dem vorderen Wellenteil eine Werkzeugaufnahme drehfest mit dem vorderen Wellenteil verbunden sein.The spindle arrangement has a shaft which is rotatably mounted about a longitudinal axis in a spindle housing. The shaft has a front shaft part and a rear shaft part. The two shaft parts are detachably and non-rotatably connected to one another by means of a coupling device. A motor is drive-coupled to the rear shaft part. When the rear shaft part is driven by the motor, the rotary movement is transmitted to the front shaft part via the coupling device. The front shaft part is set up at a front end opposite the coupling device for connection to a tool. For this purpose, a tool holder can be connected to the front shaft part in a rotationally fixed manner on the front shaft part.

Die Spindelanordnung weist eine erste Wälzlageranordnung mit einem oder mehreren Wälzlagern auf, die das vordere Wellenteil benachbart zum vorderen Ende drehbar am Spindelgehäuse lagert. Die erste Wälzlageranordnung lagert das vordere Wellenteil mit einer ersten radialen Lagersteifigkeit radial zur Längsachse.The spindle arrangement has a first roller bearing arrangement with one or more roller bearings, which rotatably supports the front shaft part adjacent to the front end on the spindle housing. The first roller bearing arrangement supports the front shaft part with a first radial bearing stiffness radially to the longitudinal axis.

Die Welle ist benachbart zur Kupplungseinrichtung über eine zweite Wälzlageranordnung drehbar am Spindelgehäuse gelagert. Die zweite Wälzlageranordnung weist hierfür ein vorderes Wälzlager auf, das das vordere Wellenteil drehbar am Spindelgehäuse lagert, sowie ein hinteres Wälzlager, das das hintere Wellenteil drehbar am Spindelgehäuse lagert. Die zweite Wälzlageranordnung und/oder die Kupplungseinrichtung sind derart ausgebildet, dass das vordere Wellenteil unmittelbar im Anschluss an die Kupplungseinrichtung radial zur Längsachse mit einer zweiten radialen Lagersteifigkeit am Spindelgehäuse gelagert bzw. abgestützt ist. Die zweite radiale Lagersteifigkeit ist kleiner als die erste radiale Lagersteifigkeit und beträgt maximal 80% der ersten radialen Lagersteifigkeit.The shaft is rotatably mounted on the spindle housing adjacent to the coupling device via a second roller bearing arrangement. For this purpose, the second roller bearing arrangement has a front roller bearing that rotatably supports the front shaft part on the spindle housing, and a rear roller bearing that rotatably supports the rear shaft part on the spindle housing. The second roller bearing arrangement and / or the coupling device are designed in such a way that the front shaft part is mounted or supported on the spindle housing radially to the longitudinal axis immediately after the coupling device with a second radial bearing rigidity. The second radial bearing stiffness is smaller than the first radial bearing stiffness and is a maximum of 80% of the first radial bearing stiffness.

Bevorzugt beträgt die zweite radiale Lagersteifigkeit maximal 55-65% oder maximal 50% oder maximal 30% oder maximal 20% der ersten radialen Lagersteifigkeit. Es ist außerdem bevorzugt, wenn die zweite radiale Lagersteifigkeit mindestens 1% bis mindestens 5% der ersten radialen Lagersteifigkeit beträgt.The second radial bearing rigidity is preferably a maximum of 55-65% or a maximum of 50% or a maximum of 30% or a maximum of 20% of the first radial bearing rigidity. It is also preferred if the second radial bearing rigidity is at least 1% to at least 5% of the first radial bearing rigidity.

Die angegebenen Verhältnisse der radialen Lagersteifigkeiten beziehen sich sowohl auf die stillstehende als auch die drehende Welle.The specified ratios of the radial bearing stiffness refer to both the stationary and the rotating shaft.

Durch diese unterschiedlichen radialen Lagersteifigkeiten der Welle unmittelbar benachbart zum Werkzeug einerseits und unmittelbar benachbart zur Kupplungseinrichtung andererseits können Biegeschwingungen, die bei der Bearbeitung eines Werkstücks in die Welle eingeleitet werden, gedämpft werden. Durch die gegenüber der ersten radialen Lagersteifigkeit geringere zweite radiale Lagersteifigkeit im Bereich der Kupplungseinrichtung kann sich die Welle im Bereich der Kupplungseinrichtung radial zur Längsachse bewegen, wobei diese Bewegung durch die zweite Wälzlageranordnung und/oder die Kupplungseinrichtung gedämpft wird. Es hat sich gezeigt, dass Schwingungsanregungen dadurch schneller abklingen und die Belastung der Kupplungseinrichtung in Radialrichtung reduziert werden kann. Mit einer solchen Ausgestaltung lassen sich bei gleichem Werkzeug und gleicher Geometrie der Spindelanordnung deutlich höhere Schnitttiefen erreichen, die vier- bis zehnmal höher ausfallen können als bei bekannten Spindelanordnungen. Die Produktivität einer Werkzeugmaschine lässt sich dadurch erheblich steigern. Durch die geteilte Welle ist eine einfache Aus- und Einbaumöglichkeit erreicht, was die Wartung oder Reparatur vereinfacht.Due to these different radial bearing stiffnesses of the shaft directly adjacent to the tool on the one hand and directly adjacent to the coupling device, on the other hand, bending vibrations that are introduced into the shaft during the machining of a workpiece can be damped. Because of the second radial bearing stiffness in the area of the coupling device, which is lower than the first radial bearing stiffness, the shaft can move radially to the longitudinal axis in the area of the coupling device, this movement being damped by the second roller bearing arrangement and / or the coupling device. It has been shown that vibration excitation subsides faster and the load on the coupling device in the radial direction can be reduced. With such an embodiment, significantly higher cutting depths can be achieved with the same tool and the same geometry of the spindle arrangement, which can be four to ten times greater than with known spindle arrangements. This significantly increases the productivity of a machine tool. The split shaft makes it easy to remove and install, which simplifies maintenance or repair.

Erfindungsgemäß weist die zweite Wälzlageranordnung und/oder die Kupplungseinrichtung wenigstens ein Dämpfungselement auf. Das wenigstens eine Dämpfungselement ist dazu eingerichtet, eine radiale Bewegung der Welle zu dämpfen. Das Dämpfungselement kann aus elastisch verformbarem Material bestehen oder elastisch verformbares Material aufweisen. According to the invention, the second roller bearing arrangement and / or the coupling device has at least one damping element. The at least one damping element is designed to dampen a radial movement of the shaft. The damping element can consist of elastically deformable material or have elastically deformable material.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist wenigstens ein Dämpfungselement des vorhandenen wenigstens einen Dämpfungselements zwischen dem vorderen Wälzlager und dem Spindelgehäuse und/oder zwischen dem hinteren Wälzlager und dem Spindelgehäuse angeordnet. Bei einem solchen Dämpfungselement kann es sich beispielsweise um einen Elastomerring oder O-Ring handeln. Alternativ oder zusätzlich kann auch wenigstens ein Dämpfungselement zwischen dem vorderen Wälzlager und dem vorderen Wellenteil und/oder zwischen dem hinteren Wälzlager und dem hinteren Wellenteil angeordnet sein.In one embodiment, at least one damping element of the existing at least one damping element is arranged between the front roller bearing and the spindle housing and / or between the rear roller bearing and the spindle housing. Such a damping element can be, for example, an elastomer ring or an O-ring. Alternatively or additionally, at least one damping element can also be arranged between the front roller bearing and the front shaft part and / or between the rear roller bearing and the rear shaft part.

Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Dämpfungselement des wenigstens einen Dämpfungselements zwischen einem vorderen Kupplungsteil und einem hinteren Kupplungsteil der Kupplungseinrichtung angeordnet sein und eine Radialbewegung der beiden Kupplungsteile relativ zueinander dämpfen. Das vordere Kupplungsteil ist drehfest mit dem vorderen Wellenteil verbunden und das hintere Kupplungsteil ist drehfest mit dem hinteren Wellenteil verbunden. Die Verbindung zwischen den beiden Kupplungsteilen der Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass keine oder lediglich eine vernachlässigbare Torsion zwischen den beiden Wellenteilen bei der im Betrieb der Spindelanordnung auftretenden Belastung auftritt. Um eine radiale Verschiebung zwischen den beiden Kupplungsteilen zu ermöglichen, kann zwischen den beiden Kupplungsteilen elastisches Material angeordnet sein. Eine Kupplungseinrichtung, die diese Anforderungen erfüllt, ist auf dem Markt verfügbar, beispielsweise die Rotex®-Kupplung des Herstellers KTR Systems GmbH.Alternatively or additionally, at least one damping element of the at least one damping element can be arranged between a front coupling part and a rear coupling part of the coupling device and dampen a radial movement of the two coupling parts relative to one another. The front coupling part is rotatably connected to the front shaft part and the rear coupling part is rotatably connected to the rear shaft part. The connection between the two coupling parts of the coupling device is preferably carried out in such a way that no or only negligible torsion occurs between the two shaft parts under the load occurring during operation of the spindle arrangement. In order to enable a radial displacement between the two coupling parts, elastic material can be arranged between the two coupling parts. A coupling device that meets these requirements is available on the market, for example the Rotex® coupling from the manufacturer KTR Systems GmbH.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn das vordere Wälzlager und das hintere Wälzlager jeweils eine radiale Lagersteifigkeit aufweist, die kleiner ist als die zweite radiale Lagersteifigkeit. Die Summe der beiden radialen Lagersteifigkeiten des vorderen und des hinteren Wälzlagers kann bei dieser Anordnung der zweiten radialen Lagersteifigkeit entsprechen.It is also advantageous if the front roller bearing and the rear roller bearing each have a radial bearing stiffness that is less than the second radial bearing stiffness. The sum of the two radial bearing stiffnesses of the front and rear rolling bearings can correspond to the second radial bearing stiffness in this arrangement.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine dritte Wälzlageranordnung vorhanden. Die dritte Wälzlageranordnung lagert das hintere Wellenteil drehbar am Spindelgehäuse. Vorzugsweise greift der Motor zwischen der zweiten Wälzlageranordnung und der dritten Wälzlageranordnung am hinteren Wellenteil an.In a preferred embodiment, a third roller bearing arrangement is present. The third roller bearing arrangement rotatably supports the rear shaft part on the spindle housing. The motor preferably acts on the rear shaft part between the second roller bearing arrangement and the third roller bearing arrangement.

Es ist vorteilhaft, wenn der Motor koaxial zur Längsachse angeordnet ist. Dadurch kann beispielsweise der Rotor getriebelos mittelbar oder unmittelbar mit dem hinteren Wellenteil drehfest verbunden werden. Es ist dabei bevorzugt, wenn der Motor in Richtung parallel zur Längsachse betrachtet zwischen der zweiten Wälzlageranordnung und der dritten Wälzlageranordnung angeordnet ist.It is advantageous if the motor is arranged coaxially with the longitudinal axis. As a result, the rotor can, for example, be connected to the rear shaft part in a torque-proof manner, directly or indirectly. It is preferred if the motor, viewed in the direction parallel to the longitudinal axis, is arranged between the second roller bearing arrangement and the third roller bearing arrangement.

Die Wälzlageranordnungen weisen vorzugsweise jeweils wenigstens ein Wälzlager auf, das als Schräglager ausgebildet ist. Die Schräglager werden über geeignete Vorspannmittel axial, d.h. parallel zur Längsachse, vorgespannt.The roller bearing arrangements preferably each have at least one roller bearing which is designed as an angular bearing. The angular contact bearings are axially tightened using suitable parallel to the longitudinal axis, prestressed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind das hintere Wälzlager der zweiten Wälzlageranordnung sowie ein Wälzlager der dritten Wälzlageranordnung derart angeordnet, dass sich Schnittpunkte der Wirkungslinien der Wälzlager mit der Längsachse ergeben, die axial, d.h. in Richtung der Längsachse, zwischen dem hinteren Wälzlager und dem Wälzlager der dritten Wälzlageranordnung befinden. Eine solche Anordnung von Wälzlagern wird auch als X-Anordnung bezeichnet. Mit einer solchen Anordnung kann die radiale Lagersteifigkeit der Lagerung des hinteren Wellenteils gegenüber anderen Lageranordnungen reduziert werden. Eine solche X-Anordnung als Lageranordnung kann alternativ oder zusätzlich zu weiteren Maßnahmen vorgesehen werden, um die zweite radiale Lagersteifigkeit zu erreichen.In a preferred embodiment, the rear roller bearing of the second roller bearing arrangement and a roller bearing of the third roller bearing arrangement are arranged in such a way that intersections of the lines of action of the roller bearings with the longitudinal axis result which are axial, i.e. in the direction of the longitudinal axis, between the rear roller bearing and the roller bearing of the third roller bearing arrangement. Such an arrangement of rolling bearings is also referred to as an X arrangement. With such an arrangement, the radial bearing rigidity of the bearing of the rear shaft part can be reduced compared to other bearing arrangements. Such an X arrangement as a bearing arrangement can be provided as an alternative or in addition to further measures in order to achieve the second radial bearing rigidity.

Alternativ oder zusätzlich kann bei einem Ausführungsbeispiel die Anzahl der Wälzkörper des vorderen Wälzlagers und/oder des hinteren Wälzlagers der zweiten Wälzlageranordnung derart gewählt werden, dass die zweite radiale Lagersteifigkeit erreicht wird. Diese Maßnahme eignet sich alternativ oder zusätzlich zu anderen Maßnahmen, um die gewünschte zweite radiale Lagersteifigkeit des vorderen Wellenteils unmittelbar benachbart zur Kupplungseinrichtung bzw. zum vorderen Kupplungsteil zu erreichen. Je geringer die Anzahl der Wälzkörper eines Wälzlagers ist, desto geringer ist die radiale Lagersteifigkeit.Alternatively or additionally, in one embodiment, the number of rolling elements of the front rolling bearing and / or the rear one Rolling bearing of the second rolling bearing arrangement can be selected such that the second radial bearing rigidity is achieved. This measure is suitable as an alternative or in addition to other measures in order to achieve the desired second radial bearing rigidity of the front shaft part immediately adjacent to the coupling device or to the front coupling part. The lower the number of rolling elements in a rolling bearing, the lower the radial bearing rigidity.

Es ist bevorzugt, wenn die erste Wälzlageranordnung zwei Wälzlager aufweist, die derart angeordnet sind, dass sich Schnittpunkte der Wirkungslinien mit der Längsachse ergeben, die axial, d.h. in Richtung der Längsachse, auf der dem jeweils anderen Wälzlager abgewandten Seite Wälzlagern der ersten Wälzlageranordnung angeordnet sind. Eine solche Lageranordnung wird auch als O-Anordnung bezeichnet und ermöglicht eine sehr gute Abstützung des vorderen Wellenteils benachbart zum Werkzeug gegen eingeleitete Drehmomente, die versuchen, das vordere Wellenteil gegenüber der Längsachse zu neigen bzw. zu kippen.It is preferred if the first roller bearing arrangement has two roller bearings which are arranged such that there are intersections of the lines of action with the longitudinal axis which are axial, i.e. in the direction of the longitudinal axis, on the side facing away from the other roller bearing, roller bearings of the first roller bearing arrangement are arranged. Such a bearing arrangement is also referred to as an “O” arrangement and enables the front shaft part adjacent to the tool to be very well supported against initiated torques which attempt to incline or tilt the front shaft part with respect to the longitudinal axis.

Alternativ dazu können die Wälzlager der ersten Wälzlageranordnung auch in einer Tandemanordnung angeordnet sein, wie der die Wirkungslinien der Wälzlager parallel oder im Wesentlichen parallel sind, so dass sich Schnittpunkte der Wirkungslinien mit der Längsachse ergeben, die gegenüber dem jeweiligen Wälzlager jeweils in die gleiche axiale Richtung entlang der Längsachse versetzt sind. Außerdem kann die erste Wälzlageranordnung auch nur ein einziges Wälzlager aufweisen.As an alternative to this, the roller bearings of the first roller bearing arrangement can also be arranged in a tandem arrangement, such that the lines of action of the roller bearings are parallel or essentially parallel, so that intersections of the lines of action with the longitudinal axis result, each in the same axial direction as the respective roller bearing are offset along the longitudinal axis. In addition, the first roller bearing arrangement can also have only a single roller bearing.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn der Außendurchmesser des vorderen Wälzlagers der zweiten Wälzlageranordnung kleiner ist als der Außendurchmesser der ersten Wälzlageranordnung. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, das vordere Wellenteil axial entlang der Längsachse aus dem Spindelgehäuse auszubauen bzw. wieder einzubauen. Durch die geteilte Welle ist ein rascher Austausch des vorderen Wellenteils möglich, wenn dies aufgrund einer Beschädigung erforderlich ist.It is also advantageous if the outer diameter of the front roller bearing of the second roller bearing arrangement is smaller than the outer diameter of the first roller bearing arrangement. This makes it possible in a simple manner to remove or reinstall the front shaft part axially along the longitudinal axis from the spindle housing. The split shaft enables the front shaft part to be quickly replaced if this is necessary due to damage.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Spindelanordnung,
  • 2 eine schematische Prinzipdarstellung einer Biegeschwingung einer Welle der Spindelanordnung aus 1,
  • 3-6 jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wälzlagers einer zweiten Wälzlageranordnung für die Spindelanordnung aus 1,
  • 7 eine schematische Darstellung zur Reduzierung einer radialen Lagersteifigkeit vom Wert Ca auf den Wert Cb für ein Wälzlager der zweiten Wälzlageranordnung für die Spindelanordnung,
  • 8 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Spindelanordnung und
  • 9 und 10 jeweils eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Spindelanordnung.
Advantageous embodiments of the invention result from the dependent patent claims, the description and the drawings. Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in detail below with reference to the attached drawings. Show it:
  • 1 1 shows a schematic illustration, similar to a block diagram, of an exemplary embodiment of a spindle arrangement,
  • 2nd is a schematic diagram of a bending vibration of a shaft of the spindle assembly 1 ,
  • 3-6 each a schematic representation of an embodiment of a rolling bearing of a second rolling bearing arrangement for the spindle arrangement 1 ,
  • 7 a schematic representation for reducing a radial stiffness of the value Approx on the value Cb for a roller bearing of the second roller bearing arrangement for the spindle arrangement,
  • 8th is a schematic, block diagram-like representation of a further embodiment of a spindle arrangement and
  • 9 and 10 each a schematic, block diagram-like representation of a further embodiment of a spindle arrangement.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Spindelanordnung 10 für eine Werkzeugmaschine veranschaulicht. Die Spindelanordnung 10 ist dazu eingerichtet, ein Werkzeug 11 drehend um eine Längsachse L anzutreiben, um ein Werkstück zu bearbeiten. Die Spindelanordnung 10 kann beispielsweise mittels wenigstens einer translatorischen und/oder wenigstens einer rotatorischen Maschinenachse der Werkzeugmaschine positioniert bzw. ausgerichtet werden.In 1 is an embodiment of a spindle assembly 10 illustrated for a machine tool. The spindle arrangement 10 is set up a tool 11 rotating around a longitudinal axis L drive to machine a workpiece. The spindle arrangement 10 can be positioned or aligned, for example, by means of at least one translatory and / or at least one rotary machine axis of the machine tool.

Die Spindelanordnung 10 hat ein Spindelgehäuse 12, in dem eine Welle 13 drehbar um die Längsachse L gelagert ist. Die Welle 13 ist als geteilte Welle ausgeführt und hat ein vorderes Wellenteil 13a und ein hinteres Wellenteil 13b. Die beiden Wellenteile 13a, 13b sind mittels einer Kupplungseinrichtung 14 drehfest miteinander verbunden. Diese drehfeste Verbindung ist auftrennbar, um das vordere Wellenteil 13a, vom hinteren Wellenteil 13b zu trennen und insbesondere um das vordere Wellenteil 13a entlang der Längsachse L aus dem Spindelgehäuse 12 entnehmen zu können. Die Kupplungseinrichtung 14 hat ein vorderes Kupplungsteil 14a, das fest mit dem vorderen Wellenteil 13a verbunden ist. Die Kupplungseinrichtung 14 hat außerdem ein hinteres Kupplungsteil 14b, das fest mit dem hinteren Wellenteil 13b verbunden ist. Zum Trennen der beiden Wellenteile 13a, 13b kann die Kupplungseinrichtung 14 zwischen den Kupplungsteilen 14a, 14b getrennt werden.The spindle arrangement 10 has a spindle housing 12th in which a wave 13 rotatable around the longitudinal axis L is stored. The wave 13 is designed as a split shaft and has a front shaft part 13a and a rear shaft part 13b . The two shaft parts 13a , 13b are by means of a coupling device 14 non-rotatably connected. This non-rotatable connection is separable around the front shaft part 13a , from the rear shaft part 13b to separate and especially around the front shaft part 13a along the longitudinal axis L from the spindle housing 12th to be able to remove. The coupling device 14 has a front coupling part 14a that firmly with the front shaft part 13a connected is. The coupling device 14 also has a rear clutch part 14b that firmly with the rear shaft part 13b connected is. To separate the two shaft parts 13a , 13b can the coupling device 14 between the coupling parts 14a , 14b be separated.

Das hintere Wellenteil 13b wird mittels eines Motors 20 und insbesondere eines Elektromotors oder Servomotors angetrieben. Der Motor 20 hat einen Rotor 21 und einen Stator 22. Der Rotor 21 ist mit dem hinteren Wellenteil 13b antriebsverbunden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind der Rotor 21 und der Stator 22 koaxial zur Längsachse L angeordnet. Der Motor 20 ist als Innenläufermotor ausgebildet und der Rotor 21 kann direkt oder über geeignete mechanische Verbindungsmittel drehfest mit dem hinteren Wellenteil 13b verbunden sein. Der Rotor 21 ist insbesondere als permanent erregter Rotor 21 ausgeführt.The rear shaft part 13b is by means of an engine 20 and in particular an electric motor or servo motor. The motor 20 has a rotor 21st and a stator 22 . The rotor 21st is with the rear shaft part 13b connected to the drive. In the exemplary embodiment described here, the rotor 21st and the stator 22 coaxial to the longitudinal axis L arranged. The motor 20 is designed as an internal rotor motor and the rotor 21st can be rotatably connected directly or via suitable mechanical connecting means to the rear shaft part 13b be connected. The rotor 21st is especially as a permanently excited rotor 21st executed.

Das vordere Wellenteil 13a hat an seinem der Kupplungseinrichtung 14 entgegengesetzten werkzeugseitigen Ende Mittel zur Aufnahme des Werkzeugs 11. Bei den veranschaulichten Ausführungsbeispielen kann an dem werkzeugseitigen Ende der Welle 13 (vorderes Ende des vorderen Wellenteils 13a) eine Werkzeugaufnahme 23 drehfest befestigt werden, die zur Aufnahme des Werkzeugs 11 eingerichtet ist. Abhängig vom verwendeten Werkzeug können unterschiedliche Werkzeugaufnahmen 23 austauschbar an der Welle 13 angeordnet werden. Die Werkzeugaufnahme 23 befindet sich beispielsgemäß außerhalb des Spindelgehäuses 12, kann alternativ zu der schematischen Darstellung zumindest teilweise in das Spindelgehäuse 12 hineinragen.The front shaft part 13a has on its the coupling device 14 opposite tool-side end means for receiving the tool 11 . In the illustrated embodiments, the tool-side end of the shaft 13 (front end of the front shaft part 13a ) a tool holder 23 be attached in a rotationally fixed manner to accommodate the tool 11 is set up. Depending on the tool used, different tool holders can be used 23 interchangeable on the shaft 13 to be ordered. The tool holder 23 is located outside the spindle housing, for example 12th , as an alternative to the schematic representation, can be at least partially in the spindle housing 12th protrude.

Zur Lagerung der Welle 13 sind mehrere Wälzlageranordnungen zwischen der Welle 13 und dem Spindelgehäuse 12 vorhanden. Ein Aufnahmeraum 24 im Spindelgehäuse 12 ist hierfür zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet. Der Aufnahmeraum 24 nimmt die Welle 13, die Kupplungseinrichtung 14, den Motor 20 und mehrere Wälzlageranordnungen auf, die nachfolgend genauer beschrieben werden.To support the shaft 13 are several roller bearing arrangements between the shaft 13 and the spindle housing 12th available. A recording room 24th in the spindle housing 12th is cylindrical for this at least in sections. The recording room 24th takes the wave 13 , the coupling device 14 , the engine 20 and several roller bearing arrangements, which are described in more detail below.

Unmittelbar benachbart zur Werkzeugaufnahme 23 bzw. in einem der Kupplungseinrichtung 14 entgegengesetzten Endbereich ist das vordere Wellenteil 13a mittels einer ersten Wälzlageranordnung 28 drehbar am Spindelgehäuse 12 gelagert. Die erste Wälzlageranordnung 28 weist wenigstens ein Wälzlager auf, das beim Ausführungsbeispiel als Schräglager ausgebildet ist. Die erste Wälzlageranordnung 28 weist ein erstes Wälzlager 29 und ein zweites Wälzlager 30 auf. Das erste Wälzlager 29 und das zweite Wälzlager 30 sind in Richtung der Längsachse L unmittelbar aneinander angrenzend oder mit Abstand zueinander angeordnet. Das erste Wälzlager 29 befindet sich näher an der Werkzeugaufnahme 23 als das zweite Wälzlager 30. Der Abstand der ersten Wälzlageranordnung 28 und insbesondere des zweiten Wälzlagers 30 von der Werkzeugaufnahme 23 ist kleiner, beispielsweise zumindest um den Faktor 1,5 oder 2 kleiner als der Abstand der ersten Wälzlageranordnung 28 und insbesondere des zweiten Wälzlagers 30 von der Kupplungseinrichtung 14. Das erste Wälzlager 29 und das zweite Wälzlager 30 haben durch die Ausbildung als Schräglager Wirkungslinien, die die Längsachse L unter einem Druckwinkel schneiden, der kleiner ist als 90 Grad. Die Wirkungslinien W der Schräglager sind insbesondere in 1 schematisch veranschaulicht. Die ersten Wirkungslinien W1 des ersten Wälzlagers 29 schneiden sich auf der dem zweiten Wälzlager 30 abgewandten Axialseite mit der Längsachse L. Die zweiten Wirkungslinien W2 des zweiten Wälzlagers 30 schneiden sich auf der dem ersten Wälzlager 29 abgewandten Axialseite mit der Längsachse L. Die Wälzlager 29, 30 der ersten Wälzlageranordnung 28 bilden eine sogenannte O-Anordnung. Unmittelbar am Anschluss an die Werkzeugaufnahme 23 wird das vordere Wellenteil 13a durch die erste Wälzlageranordnung 28 dadurch nicht nur radial zur Längsachse L bzw. entlang der Längsachse L sondern auch gegen Kippmomente abgestützt, die versuchen, den vorderen Wellenteil 13a gegenüber der Längsachse L der Spindelanordnung 10 zu neigen oder zu kippen.Immediately adjacent to the tool holder 23 or in one of the coupling devices 14 opposite end area is the front shaft part 13a by means of a first roller bearing arrangement 28 rotatable on the spindle housing 12th stored. The first rolling bearing arrangement 28 has at least one rolling bearing, which is designed as an angular bearing in the embodiment. The first rolling bearing arrangement 28 has a first rolling bearing 29 and a second rolling bearing 30th on. The first rolling bearing 29 and the second rolling bearing 30th are in the direction of the longitudinal axis L directly adjacent to each other or at a distance from each other. The first rolling bearing 29 is closer to the tool holder 23 than the second rolling bearing 30th . The distance of the first rolling bearing arrangement 28 and especially the second rolling bearing 30th from the tool holder 23 is smaller, for example at least a factor of 1.5 or 2 smaller than the distance between the first roller bearing arrangement 28 and especially the second rolling bearing 30th from the coupling device 14 . The first rolling bearing 29 and the second rolling bearing 30th have through the training as angular contact lines of action that the longitudinal axis L cut at a pressure angle that is less than 90 degrees. The lines of action W the angular bearings are particularly in 1 schematically illustrated. The first lines of action W1 of the first rolling bearing 29 intersect on the second rolling bearing 30th facing away from the axial side with the longitudinal axis L . The second lines of action W2 of the second rolling bearing 30th intersect on the the first rolling bearing 29 facing away from the axial side with the longitudinal axis L . The roller bearings 29 , 30th the first rolling bearing arrangement 28 form a so-called O arrangement. Immediately at the connection to the tool holder 23 becomes the front shaft part 13a through the first rolling bearing arrangement 28 therefore not only radial to the longitudinal axis L or along the longitudinal axis L but also braced against tilting moments trying to hit the front shaft part 13a against the longitudinal axis L the spindle arrangement 10 to tilt or tilt.

Die erste Wälzlageranordnung 28 stützt das vordere Wellenteil 13a radial zur Längsachse L mit einer ersten radialen Lagersteifigkeit C1 ab.The first rolling bearing arrangement 28 supports the front shaft part 13a radial to the longitudinal axis L with a first radial bearing rigidity C1 from.

Die Spindelanordnung 10 weist außerdem eine zweite Wälzlageranordnung 33 auf. Die zweite Wälzlageranordnung 33 hat zumindest zwei Wälzlager, die beispielsgemäß ein vorderes Wälzlager 34 und ein hinteres Wälzlager 35 bilden. Bei einer Ausführungsform sind das vordere und das hintere Wälzlager 34, 35 als Schräglager ausgeführt sind und bei einer anderen Ausführungsform kann das vordere und/oder das hintere Wälzlager 34, 35 als reines Radiallager (z.B. Zylinderrollenlager) ausgeführt sein. Das vordere Wälzlager 34 lagert das vordere Wellenteil 13a benachbart zur Kupplungseinrichtung 14 drehbar am Spindelgehäuse 12. Das hintere Wälzlager 35 lagert das hintere Wellenteil 13b benachbart zur Kupplungseinrichtung 14 drehbar am Spindelgehäuse 12.The spindle arrangement 10 also has a second rolling bearing arrangement 33 on. The second rolling bearing arrangement 33 has at least two roller bearings, for example a front roller bearing 34 and a rear rolling bearing 35 form. In one embodiment, the front and rear bearings are 34 , 35 are designed as angular bearings and in another embodiment, the front and / or the rear roller bearing 34 , 35 be designed as a pure radial bearing (e.g. cylindrical roller bearing). The front roller bearing 34 supports the front shaft part 13a adjacent to the coupling device 14 rotatable on the spindle housing 12th . The rear roller bearing 35 supports the rear shaft part 13b adjacent to the coupling device 14 rotatable on the spindle housing 12th .

Beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist außerdem eine dritte Wälzlageranordnung 36 vorhanden, die das hintere Wellenteil 13b drehbar am Spindelgehäuse 12 lagert. Die dritte Wälzlageranordnung 36 weist beim Ausführungsbeispiel ein einziges Wälzlager auf, das als drittes Wälzlager 37 bezeichnet wird.In the illustrated embodiment, there is also a third rolling bearing arrangement 36 present that the rear shaft part 13b rotatable on the spindle housing 12th stores. The third rolling bearing arrangement 36 has a single rolling bearing in the exemplary embodiment, the third rolling bearing 37 referred to as.

In Abwandlung zu dem Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der Wälzlager bzw. Schräglager der Wälzlageranordnungen 28, 33, 36 und/oder die Ausrichtung der Wirkungslinien variieren. Insbesondere kann jede Wälzlageranordnung 28, 33, 36 auch mehr separate Wälzlager aufweisen, als es vorstehend beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Beispielsgemäß sind sämtliche Wälzlager als Schräglager ausgeführt, wobei jede Wälzlageranordnung 28, 33, 36 auch wenigstens ein reines Radiallager, beispielsweise ein Zylinderrollenlager aufweisen kann.In a modification of the exemplary embodiment, the number of roller bearings or angular bearings of the roller bearing arrangements can 28 , 33 , 36 and / or the alignment of the lines of action vary. In particular, any rolling bearing arrangement 28 , 33 , 36 also have more separate rolling bearings than described above and illustrated in the drawings. For example, all rolling bearings are designed as angular bearings, with each rolling bearing arrangement 28 , 33 , 36 can also have at least one pure radial bearing, for example a cylindrical roller bearing.

Der Motor 20 ist beim Ausführungsbeispiel zwischen der zweiten Wälzlageranordnung 33 und der dritten Wälzlageranordnung 36 koaxial zur Längsachse L angeordnet. Er befindet sich insbesondere zwischen dem hinteren Wälzlager 35 der zweiten Wälzlageranordnung 33 und dem dritten Wälzlager 37 der dritten Wälzlageranordnung 36.The motor 20 is in the embodiment between the second rolling bearing arrangement 33 and the third rolling bearing arrangement 36 coaxial to the longitudinal axis L arranged. It is located in particular between the rear roller bearing 35 of the second rolling bearing arrangement 33 and the third roller bearing 37 the third rolling bearing arrangement 36 .

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind das vordere Wälzlager 34 und das hintere Wälzlager 35 der zweiten Wälzlageranordnung 33 derart ausgebildet, dass die Welle 13 im Bereich der Kupplungseinrichtung 14 mit einer zweiten radialen Lagersteifigkeit C2 gelagert ist, die maximal 80% und vorzugsweise maximal 55-65% oder maximal 20-30% der ersten radialen Lagersteifigkeit C1 beträgt. Dies ist bei dem in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass das vordere Wälzlager 34 und das hintere Wälzlager 35 jeweils wenigstens ein Dämpfungselement 40 aufweisen. Das wenigstens eine Dämpfungselement ist dazu eingerichtet, eine Bewegung der Welle 13 radial zur Längsachse L am vorderen Wälzlager 34 bzw. am hinteren Wälzlager 35 zuzulassen und diese Bewegung zu bedämpfen. Das wenigstens eine Dämpfungselement 40 kann beispielsweise aus elastischem Material bestehen oder elastisches Material aufweisen.In one embodiment according to 1 are the front roller bearings 34 and the rear roller bearing 35 the second rolling bearing arrangement 33 designed such that the shaft 13 in the area of the coupling device 14 with a second radial bearing rigidity C2 is stored, which is a maximum of 80% and preferably a maximum of 55-65% or a maximum of 20-30% of the first radial bearing rigidity C1 is. This is with the in 1 illustrated preferred embodiment achieved in that the front roller bearing 34 and the rear roller bearing 35 each have at least one damping element 40 exhibit. The at least one damping element is designed to move the shaft 13 radial to the longitudinal axis L on the front roller bearing 34 or on the rear roller bearing 35 allow and dampen this movement. The at least one damping element 40 can for example consist of elastic material or have elastic material.

In den 3-6 sind Ausführungsbeispiele zur Anordnung des wenigstens einen Dämpfungselements 40 beispielhaft schematisch dargestellt. Beispielsweise kann das wenigstens eine Dämpfungselement 40 zwischen dem betreffenden vorderen Wälzlager 34 und/oder hinteren Wälzlager 35 und dem Spindelgehäuse 12 angeordnet sein (3, 4 und 6) oder zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein Dämpfungselement 40 zwischen dem vorderen Wälzlager 34 bzw. dem hinteren Wälzlager 35 und der Welle 13 angeordnet sein (5).In the 3-6 are exemplary embodiments for the arrangement of the at least one damping element 40 shown schematically as an example. For example, the at least one damping element 40 between the relevant front roller bearing 34 and / or rear roller bearings 35 and the spindle housing 12th be arranged ( 3rd , 4th and 6 ) or additionally or alternatively, at least one damping element 40 between the front roller bearing 34 or the rear roller bearing 35 and the wave 13 be arranged ( 5 ).

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das wenigstens eine Dämpfungselement 40 durch jeweils einen Elastomerring bzw. O-Ring gebildet und stellt somit einen Dämpfungsring 41 dar. Der Dämpfungsring 41 kann in einer Nut 42 angeordnet sein, die entweder im vorderen Wälzlager 34 bzw. hinteren Wälzlager 35 (3 und 5) und/oder im Spindelgehäuse 12 (4) bzw. in der Welle 13 (nicht dargestellt) eingebracht ist. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 3-5 haben die Nuten 42 und die Dämpfungsringe 41 eine Dimension parallel zur Längsachse L betrachtet, die kleiner ist als die halbe Breite des betreffenden vorderen Wälzlagers 34 bzw. hinteren Wälzlagers 35. Somit können zwei Nuten 42 mit darin angeordneten Dämpfungsringen 41 nebeneinander in einem axialen Abschnitt angeordnet werden, der maximal so groß ist wie die Breite des betreffenden Wälzlagers 34 bzw. 35.In a preferred embodiment, this is at least one damping element 40 formed by an elastomer ring or an O-ring and thus provides a damping ring 41 The damping ring 41 can in a groove 42 be arranged either in the front roller bearing 34 or rear rolling bearing 35 ( 3rd and 5 ) and / or in the spindle housing 12th ( 4th ) or in the wave 13 (not shown) is introduced. In the embodiments according to the 3-5 have the grooves 42 and the damping rings 41 one dimension parallel to the longitudinal axis L considered, which is smaller than half the width of the front bearing in question 34 or rear rolling bearing 35 . Thus two grooves can 42 with damping rings arranged in it 41 be arranged side by side in an axial section which is at most as large as the width of the rolling bearing in question 34 or. 35 .

In 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein ringförmiges Dämpfungselement 40 eine axiale Abmessung aufweist, die größer ist als die entsprechende axiale Abmessung des Wälzlagers 34 bzw. 35. Das ringförmige Dämpfungselement 40 hat bei diesem Ausführungsbeispiel einen Querschnitt, dessen Dimension parallel zur Längsachse deutlich größer ist als radial dazu, insbesondere mindestens um den Faktor 4-5.In 6 An embodiment is shown in which an annular damping element 40 has an axial dimension that is greater than the corresponding axial dimension of the rolling bearing 34 or. 35 . The ring-shaped damping element 40 has a cross section in this embodiment, the dimension parallel to the longitudinal axis is significantly larger than radial, in particular at least by a factor 4-5 .

Das vordere Wälzlager 34 und das hintere Wälzlager 35 haben jeweils einen Außenring 44, einen Innenring 45 sowie zwischen dem Außenring 44 und dem Innenring 45 angeordnete Wälzkörper 46, die beispielsweise durch Kugeln gebildet sein können. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 3, 4 und 6 ist zwischen dem Außenring 44 und dem Spindelgehäuse 12 ein Spalt S gebildet, in dem das wenigstens eine Dämpfungselement 40 hineinragt und das vordere Wälzlager 34 bzw. hintere Wälzlager 35 elastisch, spielfrei zwischen der Welle 13 und dem Spindelgehäuse 12 radial abstützt. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Spalt S zwischen dem Innenring 45 und der Welle 13 vorhanden sein (5), in dem das wenigstens eine Dämpfungselement 40 hineinragt und das vordere Wälzlager 34 bzw. hintere Wälzlager 35 radial spielfrei zwischen der Welle 13 und dem Spindelgehäuse 12 abstützt. Um einen diesem Spalt S entsprechenden Betrag kann sich die Welle 13 im Bereich der Kupplungseinrichtung 14 an der zweiten Wälzlageranordnung 33 relativ zum Spindelgehäuse 12 bewegen, wobei diese Bewegung durch das wenigstens eine Dämpfungselement 40 gedämpft wird. Dadurch werden Biegeschwingungen mit einer maximalen oder annähernd maximalen, vorwiegend radialen Amplitude A im Bereich der zweiten Wälzlageranordnung 33 zugelassen und bedämpft. Eine solche Biegeschwingung ist schematisch in 2 veranschaulicht.The front roller bearing 34 and the rear roller bearing 35 each have an outer ring 44 , an inner ring 45 as well as between the outer ring 44 and the inner ring 45 arranged rolling elements 46 which can be formed, for example, by balls. In the embodiments according to the 3rd , 4th and 6 is between the outer ring 44 and the spindle housing 12th A gap S formed in which the at least one damping element 40 protrudes and the front roller bearing 34 or rear roller bearings 35 elastic, play-free between the shaft 13 and the spindle housing 12th supported radially. Additionally or alternatively, a gap can also be used S between the inner ring 45 and the wave 13 to be available ( 5 ) in which the at least one damping element 40 protrudes and the front roller bearing 34 or rear roller bearings 35 radial clearance between the shaft 13 and the spindle housing 12th supports. To this gap S corresponding amount can be the wave 13 in the area of the coupling device 14 on the second rolling bearing arrangement 33 relative to the spindle housing 12th move, this movement by the at least one damping element 40 is dampened. As a result, bending vibrations with a maximum or approximately maximum, predominantly radial amplitude A in the area of the second roller bearing arrangement 33 approved and damped. Such a bending vibration is shown schematically in 2nd illustrated.

Es hat sich gezeigt, dass durch eine solche Anordnung bei gleicher Geometrie der Spindelanordnung 10 und gleichem Werkzeug 11 deutlich höhere Schnitttiefen in einem Werkstück erreicht werden können. Ist die radiale Lagersteifigkeit C2 der zweiten Wälzlageranordnung 33 in etwa so groß wie die erste radiale Lagersteifigkeit C1 der ersten Wälzlageranordnung 28, tritt bei größeren Schnitttiefen eine ratternde Vorschubbewegung zwischen dem Werkzeug 11 und dem Werkstück auf und die Oberflächenqualität an der Materialabtragstelle leidet. Zudem sind die Belastungen der Spindelanordnung 10 sehr hoch, was mithin Verschleiß verursachen und die Standzeit der Spindelanordnung 10 bzw. des Werkzeugs 11 reduzieren kann. Diese Nachteile werden dadurch beseitigt, dass die zweite radiale Lagersteifigkeit C2 deutlich kleiner gewählt wird als die erste radiale Lagersteifigkeit C1.It has been shown that such an arrangement with the same geometry of the spindle arrangement 10 and the same tool 11 significantly higher cutting depths can be achieved in one workpiece. Is the radial bearing rigidity C2 the second rolling bearing arrangement 33 roughly as large as the first radial bearing rigidity C1 the first rolling bearing arrangement 28 , a rattling feed movement occurs between the tool at greater depths of cut 11 and on the workpiece and the surface quality at the material removal point suffers. In addition, the loads on the spindle arrangement 10 very high, which consequently causes wear and the service life of the spindle arrangement 10 or the tool 11 can reduce. These disadvantages are eliminated in that the second radial bearing rigidity C2 is chosen to be significantly smaller than the first radial bearing rigidity C1 .

In 7 ist schematisch eine Möglichkeit veranschaulicht, um die radiale Lagersteifigkeit eines Wälzlagers vom Wert Ca auf den Wert Cb zu reduzieren. Links in 7 ist ein Wälzlager mit dem Außenring 44, dem Innenring 45 und den Wälzlagerkörpern 46 in einer Seitenansicht veranschaulicht. Im linken Bild hat das Wälzlager eine radiale Lagersteifigkeit mit einem Betrag gemäß einer radialen Ausgangssteifigkeit Ca. Durch das Reduzieren der Anzahl der Wälzkörper 46 kann diese radiale Ausgangssteifigkeit Ca verringert werden auf eine reduzierte radiale Lagersteifigkeit Cb (rechts in der Darstellung in 7). Durch eine solche Maßnahme kann alternativ oder zusätzlich zum Anordnen wenigstens eines Dämpfungselements 40 die radiale Lagersteifigkeit des vorderen Wälzlagers 34 oder des hinteren Wälzlagers 35 der zweiten Wälzlageranordnung 33 reduziert werden.In 7 is schematically illustrated a way to value the radial bearing rigidity of a rolling bearing Approx on the value Cb to reduce. Links in 7 is a roller bearing with the outer ring 44 , the inner ring 45 and the rolling bearing bodies 46 illustrated in a side view. in the left picture the rolling bearing has a radial bearing stiffness with an amount according to a radial initial stiffness Approx . By reducing the number of rolling elements 46 can this radial initial stiffness Approx are reduced to a reduced radial bearing rigidity Cb (on the right in the representation in 7 ). Such a measure can be used as an alternative or in addition to arranging at least one damping element 40 the radial bearing rigidity of the front roller bearing 34 or the rear roller bearing 35 the second rolling bearing arrangement 33 be reduced.

Daher kann das vordere und/oder das hintere Wälzlager 34, 35 weniger Wälzkörper 46 aufweisen als das erste und das zweite Wälzlager 29, 30. Beim vorderen und/oder hinteren Wälzlager 34, 35 kann insbesondere auch das Verhältnis der Anzahl der Wälzkörper 46 geteilt durch den Radius der Wälzkörperbahn kleiner sein als beim ersten und zweiten Wälzlager 29, 30. Die Wälzkörperbahn ist die Kreisbahn um den Mittelpunkt des Wälzlagers auf der sich die Mittelpunkte der Wälzkörper 46 befinden.Therefore, the front and / or the rear roller bearing 34 , 35 fewer rolling elements 46 have than the first and the second rolling bearing 29 , 30th . For the front and / or rear rolling bearing 34 , 35 can in particular also the ratio of the number of rolling elements 46 divided by the radius of the rolling element path can be smaller than in the first and second rolling bearings 29 , 30th . The rolling element path is the circular path around the center of the rolling bearing on which the center points of the rolling elements 46 are located.

8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Spindelanordnung 10. Der wesentliche Aufbau der Spindelanordnung 10 entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, so dass auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden kann. Nachfolgend werden die Unterschiede gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 erläutert. 8th shows a further embodiment of the spindle arrangement 10 . The main structure of the spindle arrangement 10 corresponds to the embodiment according to 1 , so that reference can be made to the above description. The differences from the exemplary embodiment according to FIG 1 explained.

Um die zweite radiale Lagersteifigkeit C2 im Bereich der Kupplungseinrichtung 14 zu erhalten, ist das vordere Wälzlager 34 der zweiten Wälzlageranordnung 33 und die Kupplungseinrichtung 14 derart ausgebildet, dass das vordere Wellenteil 13a im Bereich des vorderen Wälzlagers 34 und des vorderen Kupplungsteils 14a die gegenüber der ersten radialen Lagersteifigkeit C1 geringere zweite radiale Lagersteifigkeit C2 aufweist. Hierzu ist die Kupplungseinrichtung 14 derart ausgebildet, dass eine durch elastisches Material eines Dämpfungselements 47 der Kupplungseinrichtung 14 zwischen den beiden Kupplungsteilen 14a, 14b gedämpfte Radialbewegung des vorderen Kupplungsteils 14a gegenüber der Längsachse L bzw. dem hinteren Kupplungsteil 14b ermöglicht ist. Bei dieser Ausführung kann das hintere Wälzlager 35 eine größere radiale Lagersteifigkeit aufweisen als das vordere Wälzlager 34 bzw. eine radiale Lagersteifigkeit aufweisen, die größer ist als die zweite radiale Lagersteifigkeit C2. Die zweite radiale Lagersteifigkeit C2 wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Radialkopplung zwischen dem vorderen Kupplungsteil 14a und dem hinteren Kupplungsteil 14b sowie die radiale Lagersteifigkeit des vorderen Wälzlagers 34 bestimmt. Die Anordnung ist derart ausgebildet, dass das vordere Wellenteil 13a im Bereich des vorderen Kupplungsteils 14a mit der zweiten radialen Lagersteifigkeit C2 radial zur Längsachse L am Spindelgehäuse 12 abgestützt wird. Das vordere Wälzlager 34 der zweiten Wälzlageranordnung 33 kann gemäß einem der Ausführungsbeispiele ausgeführt werden, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit den 3-7 erläutert wurden. Auch Kombinationen dieser Ausführungen gemäß der 3-7 sind möglich.The second radial bearing rigidity C2 in the area of the coupling device 14 is the front roller bearing 34 the second rolling bearing arrangement 33 and the coupling device 14 formed such that the front shaft part 13a in the area of the front roller bearing 34 and the front coupling part 14a compared to the first radial bearing rigidity C1 lower second radial bearing rigidity C2 having. This is the coupling device 14 formed such that a through elastic material of a damping element 47 the coupling device 14 between the two coupling parts 14a , 14b damped radial movement of the front coupling part 14a against the longitudinal axis L or the rear coupling part 14b is possible. In this version, the rear roller bearing 35 have greater radial bearing rigidity than the front roller bearing 34 or have a radial bearing rigidity that is greater than the second radial bearing rigidity C2 . The second radial bearing rigidity C2 is in this embodiment by the radial coupling between the front coupling part 14a and the rear coupling part 14b as well as the radial bearing rigidity of the front roller bearing 34 certainly. The arrangement is designed such that the front shaft part 13a in the area of the front coupling part 14a with the second radial bearing rigidity C2 radial to the longitudinal axis L on the spindle housing 12th is supported. The front roller bearing 34 the second rolling bearing arrangement 33 can be carried out according to one of the embodiments as described above in connection with the 3-7 have been explained. Combinations of these designs according to the 3-7 are possible.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 1 und 8 sind das hintere Wälzlager 35 der zweiten Wälzlageranordnung 33 und das dritte Wälzlager 37 der dritten Wälzlageranordnung 36 als Schräglager ausgeführt und derart angeordnet, dass die dritten Wirkungslinien W3 des dritten Wälzlagers 37 einen Schnittpunkt mit der Längsachse L aufweisen, der auf der der zweiten Wälzlageranordnung 33 entgegengesetzten Axialseite liegt. Vierte Wirkungslinien W4 des hinteren Wälzlagers 35 bilden mit der Längsachse L einen Schnittpunkt, der auf der der dritten Wälzlageranordnung 36 entgegengesetzten Axialseite liegt. Das hintere Wälzlager 35 der zweiten Wälzlageranordnung 33 und das dritte Wälzlager 37 der dritten Wälzlageranordnung 36 bilden eine sogenannte O-Anordnung, um Kippmomente des hinteren Wellenteils 13b am Spindelgehäuse 12 besser abstützen zu können.In the embodiments according to the 1 and 8th are the rear roller bearings 35 the second rolling bearing arrangement 33 and the third rolling bearing 37 the third rolling bearing arrangement 36 designed as an angular bearing and arranged such that the third lines of action W3 of the third rolling bearing 37 an intersection with the longitudinal axis L have, that of the second rolling bearing arrangement 33 opposite axial side. Fourth lines of action W4 of the rear rolling bearing 35 form with the longitudinal axis L an intersection on that of the third rolling bearing arrangement 36 opposite axial side. The rear roller bearing 35 the second rolling bearing arrangement 33 and the third rolling bearing 37 the third rolling bearing arrangement 36 form a so-called O arrangement to tilt the rear shaft part 13b on the spindle housing 12th to be able to support better.

Im Unterschied dazu sind das hintere Wälzlager 35 und das dritte Wälzlager 37 bei dem in 9 veranschaulichten Ausführungsbeispiel derart angeordnet, dass die Schnittpunkte der dritten Wirkungslinien W3 und der vierten Wirkungslinien W4 beide im Bereich zwischen dem hinteren Wälzlager 35 und dem dritten Wälzlager 37 liegen, so dass eine X-Anordnung gebildet ist. Dadurch wird die radiale Lagersteifigkeit der Abstützung des hinteren Wellenteils 13b gezielt reduziert. Analog zu 1 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß 9 eine radial zur Längsachse L steife Kopplung des vorderen Kupplungsteils 14a mit dem hinteren Kupplungsteil 14b realisiert. Durch die X-Anordnung des hinteren Wälzlagers 35 und des dritten Wälzlagers 37 sowie eine verringerte radiale Lagersteifigkeit des vorderen Wälzlagers 34 - beispielsweise in einer Ausführung gemäß der 3-7 - wird eine radiale Abstützung des vorderen Wellenteils 13a im Bereich des vorderen Kupplungsteils 14a gegenüber dem Spindelgehäuse 12 erreicht, die in Summe nur geringfügig steifer ist als die zweite radiale Lagersteifigkeit C2.In contrast, they are the rear roller bearings 35 and the third rolling bearing 37 at the in 9 illustrated embodiment arranged such that the intersection of the third lines of action W3 and the fourth lines of action W4 both in the area between the rear roller bearing 35 and the third roller bearing 37 lie, so that an X-arrangement is formed. As a result, the radial bearing rigidity of the support of the rear shaft part 13b deliberately reduced. Analogous to 1 is in accordance with the embodiment 9 one radial to the longitudinal axis L rigid coupling of the front coupling part 14a with the rear coupling part 14b realized. Due to the X arrangement of the rear roller bearing 35 and the third rolling bearing 37 as well as a reduced radial bearing rigidity of the front roller bearing 34 - For example, in a version according to the 3-7 - A radial support of the front shaft part 13a in the area of the front coupling part 14a opposite the spindle housing 12th achieved, which is only slightly stiffer overall than the second radial bearing stiffness C2 .

Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen der Spindelanordnung 10 bilden das vordere Wellenteil 13a, die erste Wälzlageranordnung 28, das vordere Wälzlager 34 der zweiten Wälzlageranordnung 33 sowie das vordere Kupplungsteil 14a eine Baueinheit, die gemeinsam gehandhabt und beispielsweise aus dem Aufnahmeraum 24 entnommen bzw. in den Aufnahmeraum 24 des Spindelgehäuses 12 eingesetzt werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein stirnseitiger Deckel 50 des Spindelgehäuses 12 entfernt werden, so dass der Aufnahmeraum 24 von der werkzeugseitigen Stirnseite her zugänglich ist. Die Baueinheit aus dem vorderen Wellenteil 13a, erster Wälzlageranordnung 28, vorderen Wälzlager 34 und vorderen Kupplungsteil 14a kann entlang der Längsachse L herausgenommen, gewartet, instandgesetzt, zumindest teilweise ersetzt und axial entlang der Längsachse L in den Aufnahmeraum 24 eingesetzt werden. Die Montage bzw. Demontage ist in kurzer Zeit mit wenig Aufwand möglich. Dies wird insbesondere dadurch erreicht oder verbessert, dass der Außendurchmesser des vorderen Wälzlagers 34 der zweiten Wälzlageranordnung 33 kleiner ist als der Außendurchmesser der ersten Wälzlageranordnung 28. Wie es in den 1, 8 und 9 veranschaulicht ist, hat die erste Wälzlageranordnung 28 einen ersten Außendurchmesser D1 und das vordere Wälzlager 34 der zweiten Wälzlageranordnung 33 hat einen zweiten Außendurchmesser D2, der kleiner ist als der erste Außendurchmesser D1. Durch einen entsprechend gestuften Innendurchmesser des Aufnahmeraums 24 können dabei die Wege, während denen die Wälzlager 29, 30, 34 zur Bildung einer spielfreien Radiallagerung eingepasst bzw. eingepresst werden, relativ kurz ausgeführt werden. Hierzu kann sich der Innendurchmesser des Aufnahmeraums 24 im Anschluss an die Lagerstelle des vorderen Wälzlagers 34 zur ersten Wälzlageranordnung 28 hin entsprechend erweitern. Der erste Außendurchmesser D1 und der zweite Außendurchmesser D2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich in 9 veranschaulicht, wobei die Außendurchmesser D1, D2 bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 1 und 8 identisch sind.In one or more embodiments of the spindle arrangement 10 form the front shaft part 13a , the first rolling bearing arrangement 28 , the front roller bearing 34 the second rolling bearing arrangement 33 as well as the front coupling part 14a a unit that is handled together and, for example, from the recording room 24th removed or in the recording room 24th of the spindle housing 12th can be used. For example, an end cover can be used for this purpose 50 of Spindle housing 12th be removed so that the recording room 24th is accessible from the tool end. The assembly from the front shaft part 13a , first rolling bearing arrangement 28 , front roller bearing 34 and front coupling part 14a can along the longitudinal axis L removed, serviced, repaired, at least partially replaced and axially along the longitudinal axis L in the recording room 24th be used. The assembly or disassembly is possible in a short time with little effort. This is achieved or improved in particular in that the outer diameter of the front roller bearing 34 the second rolling bearing arrangement 33 is smaller than the outer diameter of the first roller bearing arrangement 28 . Like it in the 1 , 8th and 9 has illustrated the first rolling bearing arrangement 28 a first outside diameter D1 and the front roller bearing 34 the second rolling bearing arrangement 33 has a second outside diameter D2 that is smaller than the first outside diameter D1 . Through a correspondingly graduated inner diameter of the receiving space 24th can take the paths along which the rolling bearings 29 , 30th , 34 be fitted or pressed in to form a play-free radial bearing, are carried out relatively briefly. This can be the inside diameter of the receiving space 24th following the bearing of the front roller bearing 34 to the first roller bearing arrangement 28 expand accordingly. The first outside diameter D1 and the second outside diameter D2 are only in for reasons of clarity 9 illustrated, the outer diameter D1 , D2 in the embodiments according to the 1 and 8th are identical.

In einer weiteren Ausführungsform gemäß 10 weist das Spindelgehäuse 12 zwei Spindelgehäuseteile 12a, 12b auf und kann auch zweiteilig ausgeführt sein. Hierbei bilden das vordere Wellenteil 13a, die erste Wälzlageranordnung 28, das vordere Wälzlager 34 der zweiten Wälzlageranordnung 33, das vordere Kupplungsteil 14a und der erste Spindelgehäuseteil 12a eine erste Baueinheit. Das erste Spindelgehäuseteil 12a umschließt somit das vordere Wellenteil 13a. Das zweite Spindelgehäuseteil 12b bildet zusammen mit dem Motor 20, dem hinteren Kupplungsteil 14b, dem hinteren Wälzlager 35 der zweiten Wälzlageranordnung 33 sowie der dritten Wälzlageranordnung 36 eine zweite Baueinheit. Das zweite Spindelgehäuseteil 12b umschließt somit das hintere Wellenteil 13b.In a further embodiment according to 10 has the spindle housing 12th two spindle housing parts 12a , 12b on and can also be made in two parts. Here form the front part of the shaft 13a , the first rolling bearing arrangement 28 , the front roller bearing 34 the second rolling bearing arrangement 33 , the front coupling part 14a and the first spindle housing part 12a a first unit. The first spindle housing part 12a thus encloses the front shaft part 13a . The second spindle housing part 12b forms together with the engine 20 , the rear coupling part 14b , the rear roller bearing 35 the second rolling bearing arrangement 33 and the third rolling bearing arrangement 36 a second assembly. The second spindle housing part 12b thus encloses the rear shaft part 13b .

Das erste Spindelgehäuse 12a ist mit dem zweiten Spindelgehäuse 12b mit nicht dargestellten Verbindungselementen wie beispielsweise Schrauben lösbar verbunden, wobei eine koaxiale Ausrichtung über Zentriermittel wie etwa einem Zentrierflansch hergestellt wird.The first spindle housing 12a is with the second spindle housing 12b with connecting elements, not shown, such as screws, releasably connected, a coaxial alignment being established via centering means, such as a centering flange.

Bei einem technischen Defekt kann das erste Spindelgehäuseteil 12a als Ganzes ausgetauscht werden, wozu sehr wenig Zeit benötigt wird. Ein auszutauschendes erstes Spindelgehäuseteil 12a ist dabei so konfektioniert, dass sich auf Werkzeuge auswirkende Längenabweichungen nur sehr wenige Mikrometer betragen, beispielsweise 1 bis 2 Mikrometer. Werkzeugmaschinen mit solchen auch als Nullspindeln bezeichneten Spindeln können ohne weitere Mess- oder Einstellarbeiten und ohne Qualitätsverlust unmittelbar nach einem Austausch weiterbenutzt werden, wodurch eine hohe Produktivität erreichbar wird. Der innere Aufbau des ersten Spindelgehäuseteils 12a ist gleich wie in den vorbeschriebenen Ausführungsformen, so dass auch hier bei einer Reparatur der defekten Bauteile die oben beschriebenen Vorteile zum Tragen kommen.In the event of a technical defect, the first spindle housing part 12a can be exchanged as a whole, which takes very little time. A first spindle housing part to be replaced 12a is made up in such a way that deviations in length that affect tools are only a few micrometers, for example 1 to 2 micrometers. Machine tools with such spindles, which are also referred to as zero spindles, can be used without further measurement or adjustment work and without loss of quality immediately after replacement, so that high productivity can be achieved. The internal structure of the first spindle housing part 12a is the same as in the above-described embodiments, so that the advantages described above also come into play here when the defective components are repaired.

Die Erfindung betrifft eine Spindelanordnung 10 mit einer in einem Spindelgehäuse 12 drehbar gelagerten Welle 13. Die Welle 13 ist an einem stirnseitigen Ende des Spindelgehäuses 12 zugänglich und dort zur Aufnahme eines Werkzeugs 11 eingerichtet bzw. einrichtbar. Die Werkzeuge 11 können unmittelbar oder mittelbar durch Anordnen einer Werkzeugaufnahme 23 an der Welle 13 eingespannt werden. Die Welle 13 ist geteilt und hat ein werkzeugseitiges vorderes Wellenteil 13a und ein motorseitiges hinteres Wellenteil 13b. Die beiden Wellenteile sind über eine Kupplungseinrichtung 14 fest drehverbunden. Die Welle 13 kann mittels des Motors 20 um eine Längsachse L rotierend angetrieben werden, um das Werkzeug 11 ebenfalls um die Längsachse L rotierend anzutreiben. Am werkzeugseitigen Ende ist das vordere Wellenteil 13a über eine erste Wälzlageranordnung 28 radial mit einer ersten radialen Lagersteifigkeit C1 gelagert. Im Bereich der Kupplungseinrichtung 14 ist die Welle 13 mittels einer zweiten Wälzlageranordnung 33 gelagert. Das vordere Wellenteil 13a ist über die zweite Wälzlageranordnung 33 und/oder die Kupplungseinrichtung 14 radial derart abgestützt, dass das sich an die Kupplungseinrichtung 14 anschließende Ende des vorderen Wellenteils 13a mit einer zweiten radialen Lagersteifigkeit C2 abgestützt ist. Die zweite radiale Lagersteifigkeit C2 beträgt höchstens 80% oder höchstens 50-65% oder höchstens 30% oder höchstens 20% der ersten radialen Lagersteifigkeit C1. Dadurch lassen sich bei ansonsten gleicher Geometrie der Spindelanordnung 10 und des Werkzeugs 11 deutlich höhere Schnitttiefen erreichen.The invention relates to a spindle arrangement 10 with one in a spindle housing 12th rotatable shaft 13 . The wave 13 is at one end of the spindle housing 12th accessible and there for holding a tool 11 furnished or configurable. The tools 11 can be done directly or indirectly by arranging a tool holder 23 on the shaft 13 be clamped. The wave 13 is divided and has a tool-side front shaft part 13a and a motor-side rear shaft part 13b . The two shaft parts are via a coupling device 14 firmly connected. The wave 13 can by means of the engine 20 around a longitudinal axis L are driven in rotation around the tool 11 also around the longitudinal axis L to rotate. The front shaft part is at the tool end 13a via a first roller bearing arrangement 28 radial with a first radial bearing rigidity C1 stored. In the area of the coupling device 14 is the wave 13 by means of a second roller bearing arrangement 33 stored. The front shaft part 13a is about the second rolling bearing arrangement 33 and / or the coupling device 14 supported radially in such a way that the clutch device 14 subsequent end of the front shaft part 13a with a second radial bearing rigidity C2 is supported. The second radial bearing rigidity C2 is at most 80% or at most 50-65% or at most 30% or at most 20% of the first radial bearing stiffness C1 . As a result, with otherwise the same geometry of the spindle arrangement 10 and the tool 11 reach significantly higher cutting depths.

BezugszeichenlisteReference list

1010th
SpindelanordnungSpindle arrangement
1111
WerkzeugTool
1212th
SpindelgehäuseSpindle housing
12a12a
erstes Spindelgehäuseteilfirst spindle housing part
12b12b
zweites Spindelgehäuseteilsecond spindle housing part
1313
Wellewave
13a13a
vorderes Wellenteilfront shaft part
13b13b
hinteres Wellenteilrear shaft part
1414
KupplungseinrichtungCoupling device
14a14a
vorderes Kupplungsteilfront coupling part
14b14b
hinteres Kupplungsteil rear coupling part
2020
Motorengine
2121
Rotorrotor
2222
Statorstator
2323
WerkzeugaufnahmeTool holder
2424th
Aufnahmeraum Recording room
2828
erste Wälzlageranordnungfirst rolling bearing arrangement
2929
erstes Wälzlagerfirst rolling bearing
3030th
zweites Wälzlager second rolling bearing
3333
zweite Wälzlageranordnungsecond rolling bearing arrangement
3434
vorderes Wälzlagerfront roller bearing
3535
hinteres Wälzlagerrear roller bearing
3636
dritte Wälzlageranordnungthird roller bearing arrangement
3737
drittes Wälzlager third rolling bearing
4040
DämpfungselementDamping element
4141
DämpfungsringDamping ring
4242
Nut Groove
4444
AußenringOuter ring
4545
InnenringInner ring
4646
WälzkörperRolling elements
4747
Dämpfungselement der Kupplungseinrichtung Damping element of the coupling device
5050
Deckel cover
AA
Amplitudeamplitude
C1C1
erste radiale Lagersteifigkeitfirst radial bearing rigidity
C2C2
zweite radiale Lagersteifigkeitsecond radial bearing rigidity
CaApprox
radiale Ausgangssteifigkeitradial initial stiffness
CbCb
reduzierte radiale Lagersteifigkeitreduced radial bearing rigidity
D1D1
erster Außendurchmesserfirst outer diameter
D2D2
zweiter Außendurchmessersecond outer diameter
FrFr
RadialkraftRadial force
LL
LängsachseLongitudinal axis
SS
Spaltgap
W1W1
erste Wirkungslinienfirst lines of action
W2W2
zweite Wirkungsliniensecond lines of action
W3W3
dritte Wirkungslinienthird lines of action
W4W4
vierte Wirkungslinienfourth lines of action

Claims (13)

Spindelanordnung (10) für eine Werkzeugmaschine, mit einer Welle (13), die um eine Längsachse (L) drehbar in einem Spindelgehäuse (12) gelagert ist und ein vorderes Wellenteil (13a) und ein hinteres Wellenteil (13b) aufweist, die mittels einer Kupplungseinrichtung (14) lösbar drehfest miteinander verbunden sind, mit einem Motor (20), der mit dem hinteren Wellenteil (13b) antriebsgekoppelt ist, wobei das vordere Wellenteil (13a) an seinem der Kupplungseinrichtung (14) entgegengesetzten Ende zur Verbindung mit einem Werkzeug (11) eingerichtet ist, mit einer ersten Wälzlageranordnung (28), die das vordere Wellenteil (13a) an dem der Kupplungseinrichtung (14) entgegengesetzten Endbereich drehbar am Spindelgehäuse (12) lagert, wobei die erste Wälzlageranordnung (28) radial zur Längsachse (L) eine erste radiale Lagersteifigkeit (C1) aufweist, mit einer zweiten Wälzlageranordnung (33), die ein vorderes Wälzlager (34), das das vordere Wellenteil (13a) benachbart zur Kupplungseinrichtung (14) drehbar am Spindelgehäuse (12) lagert, und ein hinteres Wälzlager (35), das das hinteren Wellenteil (13b) benachbart zur Kupplungseinrichtung (14) drehbar am Spindelgehäuse (12) lagert, aufweist, wobei die zweite Wälzlageranordnung (33) derart ausgebildet ist oder wobei die zweite Wälzlageranordnung (33) und die Kupplungseinrichtung (14) derart ausgebildet sind, dass das vordere Wellenteil (13a) unmittelbar im Anschluss an die Kupplungseinrichtung (14) radial zur Längsachse (L) mit einer zweiten radialen Lagersteifigkeit (C2) abgestützt ist, die maximal 80% der ersten radialen Lagersteifigkeit (C1) beträgt, und wobei die zweite Wälzlageranordnung (33) und/oder die Kupplungseinrichtung (14) wenigstens ein Dämpfungselement (40, 47) aufweist, das dazu eingerichtet ist, eine radiale Bewegung der Welle (13) zu dämpfen.Spindle arrangement (10) for a machine tool, with a shaft (13) which is rotatably mounted about a longitudinal axis (L) in a spindle housing (12) and has a front shaft part (13a) and a rear shaft part (13b) which are detachably connected to one another by means of a coupling device (14) are, with a motor (20) which is drivingly coupled to the rear shaft part (13b), the front shaft part (13a) being arranged at its end opposite the coupling device (14) for connection to a tool (11), with a first roller bearing arrangement (28) which rotatably supports the front shaft part (13a) on the spindle housing (12) at the end region opposite the coupling device (14), the first roller bearing arrangement (28) having a first radial bearing stiffness radially to the longitudinal axis (L) ( C1), with a second roller bearing arrangement (33), which rotatably supports a front roller bearing (34), which rotates the front shaft part (13a) adjacent to the coupling device (14) on the spindle housing (12), and a rear roller bearing (35), which holds the rear shaft part ( 13b) rotatably mounted on the spindle housing (12) adjacent to the coupling device (14), wherein the second roller bearing arrangement (33) is designed in such a way or wherein the second roller bearing arrangement (33) and the coupling device (14) are designed such that the front shaft part (13a) immediately following the coupling device (14) radially to the longitudinal axis (L) is supported with a second radial bearing rigidity (C2) which is a maximum of 80% of the first radial bearing rigidity (C1), and wherein the second roller bearing arrangement (33) and / or the coupling device (14) has at least one damping element (40, 47) which is set up to dampen a radial movement of the shaft (13). Spindelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Dämpfungselement (40) von dem wenigstens einen Dämpfungselement (40, 47) zwischen dem vorderen Wälzlager (34) und dem Spindelgehäuse (12) und/oder zwischen dem hinteren Wälzlager (35) und dem Spindelgehäuse (12) angeordnet ist.Spindle arrangement after Claim 1 , characterized in that at least one damping element (40) of the at least one damping element (40, 47) between the front roller bearing (34) and the spindle housing (12) and / or between the rear roller bearing (35) and the spindle housing (12) is arranged. Spindelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Dämpfungselement (47) von dem wenigstens einen Dämpfungselement (40, 47) zwischen einem mit dem vorderen Wellenteil (13a) verbundenen vorderen Kupplungsteil (14a) der Kupplungseinrichtung (14) und einem mit dem hinteren Wellenteil (13b) verbundenen hinteren Kupplungsteil (14b) der Kupplungseinrichtung (14) angeordnet ist.Spindle arrangement after Claim 1 or 2nd , characterized in that at least one damping element (47) of the at least one Damping element (40, 47) is arranged between a front coupling part (14a) of the coupling device (14) connected to the front shaft part (13a) and a rear coupling part (14b) of the coupling device (14) connected to the rear shaft part (13b). Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Wälzlageranordnung (36) vorhanden ist, die das hintere Wellenteil (13b) drehbar am Spindelgehäuse (12) lagert, wobei der Motor (20) zwischen der zweiten Wälzlageranordnung (33) und der dritten Wälzlageranordnung (36) am hinteren Wellenteil (13b) angreift.Spindle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that there is a third roller bearing arrangement (36) which rotatably supports the rear shaft part (13b) on the spindle housing (12), the motor (20) between the second roller bearing arrangement (33) and the third roller bearing arrangement (36) on the rear shaft part (13b). Spindelanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (20) koaxial zur Längsachse (L) zwischen der zweiten Wälzlageranordnung (33) und der dritten Wälzlageranordnung (36) angeordnet ist.Spindle arrangement after Claim 4 , characterized in that the motor (20) is arranged coaxially to the longitudinal axis (L) between the second roller bearing arrangement (33) and the third roller bearing arrangement (36). Spindelanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere Wälzlager (35) der zweiten Wälzlageranordnung (33) und ein Wälzlager (37) der dritten Wälzlageranordnung (36) derart angeordnet sind, dass sich Schnittpunkte der Wirkungslinien (W3, W4) mit der Längsachse (L) in Richtung der Längsachse (L) auf der Seite befindet, die dem jeweils anderen Wälzlager (35, 37) zugewandt ist.Spindle arrangement after Claim 4 or 5 , characterized in that the rear roller bearing (35) of the second roller bearing arrangement (33) and a roller bearing (37) of the third roller bearing arrangement (36) are arranged such that intersection points of the lines of action (W3, W4) with the longitudinal axis (L) in Direction of the longitudinal axis (L) is on the side facing the other roller bearing (35, 37). Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Wälzkörper (46) des vorderen Wälzlagers (34) und/oder des hinteren Wälzlagers (35) derart gewählt ist, dass die zweite radiale Lagersteifigkeit (C2) erreicht wird.Spindle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the number of rolling elements (46) of the front rolling bearing (34) and / or of the rear rolling bearing (35) is selected such that the second radial bearing rigidity (C2) is achieved. Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wälzlageranordnung (28) zwei Wälzlager (29, 30) aufweist, die derart angeordnet sind, dass sich Schnittpunkte der Wirkungslinien (W1, W2) mit der Längsachse (L) in Richtung der Längsachse (L) außerhalb des axialen Zwischenraums zwischen diesen Wälzlagern (29, 30) der ersten Wälzlageranordnung (28) befinden.Spindle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first roller bearing arrangement (28) has two roller bearings (29, 30) which are arranged such that intersection points of the lines of action (W1, W2) with the longitudinal axis (L) in the direction of The longitudinal axis (L) is outside the axial space between these roller bearings (29, 30) of the first roller bearing arrangement (28). Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (D2) des vorderen Wälzlagers (34) der zweiten Wälzlageranordnung (33) kleiner ist als ein Außendurchmesser (D1) der ersten Wälzlageranordnung (28).Spindle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that an outer diameter (D2) of the front roller bearing (34) of the second roller bearing arrangement (33) is smaller than an outer diameter (D1) of the first roller bearing arrangement (28). Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Wälzlageranordnungen (28, 33, 36) wenigstens ein als Schräglager ausgeführtes Wälzlager (29, 30, 34, 35, 37) aufweist.Spindle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that each of the roller bearing arrangements (28, 33, 36) has at least one roller bearing (29, 30, 34, 35, 37) designed as an inclined bearing. Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wälzlager (39, 30, 34, 35, 37) als Schräglager ausgeführt sind.Spindle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that all rolling bearings (39, 30, 34, 35, 37) are designed as angular bearings. Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite radiale Lagersteifigkeit (C2) maximal 55-65% oder maximal 20-30% der ersten radialen Lagersteifigkeit (C1) beträgt.Spindle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the second radial bearing stiffness (C2) is a maximum of 55-65% or a maximum of 20-30% of the first radial bearing stiffness (C1). Spindelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelgehäuse (12) zwei Spindelgehäuseteile (12a, 12b) aufweist, wobei der erste Spindelgehäuseteil (12a) das vordere Wellenteil (13a) umschließt, und wobei der zweite Spindelgehäuseteil (12b) das hintere Wellenteil (13b) umschließt.Spindle arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the spindle housing (12) has two spindle housing parts (12a, 12b), the first spindle housing part (12a) enclosing the front shaft part (13a), and the second spindle housing part (12b) the rear one Shafts part (13b) encloses.
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