DE10234210A1 - Connection of two machine parts - Google Patents
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Abstract
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können eine Werkzeugmaschinenspindel (11) und ein Maschinenwerkzeug (20) geschaffen werden, die jeweils mittels eines Kegels (17, 21) ineinander gesteckt, axial und radial gefügt und damit verbunden werden. Zwischen den Fügeflächen (13, 22) befinden sich Lager (14) mit Kugeln (15). Durch die Kugellager (14) kann zum einen eine Fügekraft in radialer Richtung sehr gut übertragen werden. Zum anderen wird die Reibung bei großer Fügekraft stark reduziert.According to an embodiment of the invention, a machine tool spindle (11) and a machine tool (20) can be created, each of which is inserted into one another by means of a cone (17, 21), joined axially and radially and connected to it. Bearings (14) with balls (15) are located between the joining surfaces (13, 22). On the one hand, the ball bearings (14) can transmit a joining force in the radial direction very well. On the other hand, the friction is greatly reduced with great joining force.
Description
Anwendungsgebiet und Stand der Technikfield of use and state of the art
Die Erfindung betrifft eine Verbindung zweier Maschinenteile, vorzugsweise einer Werkzeugmaschinenspindel und eines Maschinenwerkzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a connection two machine parts, preferably a machine tool spindle and a machine tool, according to the preamble of the claim 1.
Derartige Verbindungen zwischen einer Werkzeugmaschinenspindel und einem Maschinenwerkzeug mit Kegeln sind nach bekannter Art und Weise dadurch ausgeführt, dass die Kegel ineinander gespannt und dadurch gefügt werden. Die Fügeflächen liegen dabei aneinander an oder verlaufen aneinander und drücken gegeneinander, so dass hohe Reibung auftritt. Gleichzeitig ist dieses Aneinanderliegen und Drücken in vielen Fällen erforderlich, um eine genaue Fügung und feste Verbindung zu schalten.Such connections between a machine tool spindle and a machine tool with cones are in a known manner carried out by that the cones are clamped into each other and thereby joined. The joint surfaces lie thereby touching or running against each other and pressing against each other, so that high friction occurs. At the same time, this is contiguous and press in many cases required an exact match and switch fixed connection.
Aufgabe und LösungTask and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Verbindung zu schaffen, bei der die Reibung bei gleichzeitiger exakter Verbindung reduziert werden kann.The invention has for its object a to create the aforementioned connection, in which the friction simultaneous exact connection can be reduced.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This task is solved by a connection with the features of claim 1. Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of further claims and will be closer in the following explained. The wording of the claims is by express Reference made to the content of the description.
Erfindungsgemäß weisen die beiden Maschinenteile einen Außenkegel und einen Innenkegel auf. Mit diesen Kegeln werden die beiden Maschinenteile zueinander ausgerichtet und befestigt. Die Verbindung erfolgt mit einer Axialbewegung der beiden Kegel ineinander. Dabei erfolgt im Bereich der Fügeflächen eine Verformung zumindest eines der beiden Kegel. Erfindungsgemäß sind hier Lager mit Wälzkörpern vorgesehen. Diese Wälzkörper haben den Vorteil, dass sie zum einen lediglich Rollreibung unterliegen und somit einen erheblich geringeren Reibungswiderstand aufweisen. Des weiteren können über Wälzkörper auch große Kräfte bzw. Drücke übertragen werden, so dass eine Verformung der Kegel weiterhin möglich ist. Durch die verringerte Reibung kann die Axialbewegung entweder leichter durchgeführt werden oder aber die in axialer Richtung aufgebrachte Fügekraft besser in Kraft zur Verformung des Kegels umgesetzt werden.According to the invention, the two machine parts an outer cone and an inner cone. With these cones, the two machine parts aligned and attached to each other. The connection is made with an axial movement of the two cones into one another. It takes place in Area of the joining surfaces Deformation of at least one of the two cones. According to the invention are here Bearings with rolling elements provided. These rolling elements have the Advantage that they are only subject to rolling friction and thus have a significantly lower frictional resistance. Of others can also have rolling elements size personnel or transfer pressures so that deformation of the cone is still possible. Due to the reduced friction, the axial movement can either be carried out more easily or the joining force applied in the axial direction is better in force Deformation of the cone can be implemented.
Die Lager oder Wälzkörper können in Umfangsrichtung verteilt zwischen Innenkegel und Außenkegel vorgesehen sein. Die Wälzkörper sind dabei vorteilhaft kontinuierlich und mit gleichem Abstand zueinander vorgesehen. Dadurch wird zum einen eine gute Lagerung und zum anderen eine einigermaßen gleichmäßige Kraftübertragung gewährleistet.The bearings or rolling elements can be distributed in the circumferential direction between inner cone and outer cone be provided. The rolling elements are advantageously continuously and at the same distance from each other intended. This makes good storage on the one hand and on the other a reasonably uniform power transmission guaranteed.
Zusätzlich zu einer Verteilung von Wälzkörpern in Umfangsrichtung kann vorgesehen sein, dass in axialer Richtung mehrere Wälzkörper oder mehrere Reihen von Wälzkörpern vorgesehen sind. Vorteilhaft sind hier zwei bis vier solcher Reihen von Wälzkörpern entlang des Umfangs vorgesehen. Es können grundsätzlich verschiedene oder beliebige Wälzkörper verwendet werden. Vorteilhaft sind es jedoch Kugeln. Diese weisen den Vorteil der einfachen Herstellung sowie der einfachen Ausgestaltung der Lagerflächen auf. Die Lagerflächen sind nämlich vorteilhaft gleichzeitig die Oberflächen der Kegel. Bei einem Einsatz von Kugeln können die Kegel exakt kegelförmig und beispielsweise durch Drehen relativ einfach hergestellt werden.In addition to a distribution of rolling elements in It can be provided in the circumferential direction that several in the axial direction Rolling elements or several rows of rolling elements are provided are. Two to four such rows of rolling elements are advantageous here of the scope provided. It can in principle different or any rolling elements used become. However, balls are advantageous. These have the advantage the simple manufacture and the simple design of the storage areas on. The storage areas are namely advantageous at the same time the surfaces of the cones. When using of bullets can the cones are exactly conical and can be produced relatively easily, for example by turning.
In der einfachsten Variante bestehen die Lager aus den Oberflächen der Kegel und den Wälzkörpern selber. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Lager eine Führung auf, in der die Wälzkörper geführt und gehaltert sind. Dies ist beispielsweise eine sogenannte Kugelbüchse. Des weiteren ist es möglich, die Führung elastisch auszubilden. Beispielsweise kann es eine Gummimatte sein, in welcher die Wälzkörper gelagert sind. Dabei stehen sie an beiden Oberflächen geringfügig über, so dass die Gummimatte selber nicht mit den Lagerflächen bzw. den Kegelflächen in Berührung kommt. Vorteilhaft ist es möglich, eine Führung oder Gummimatte ringförmig und/oder geschlossen auszubilden. So kann sie entlang des gesamten Umfangs der Fügeflächen verlaufen ohne Unterbrechung.In the simplest variant exist the bearings from the surfaces the cone and the rolling elements themselves. In a preferred embodiment of the invention, the bearings a tour on in which the rolling elements are guided and are supported. This is, for example, a so-called ball bushing. Furthermore Is it possible, the leadership train elastic. For example, it can be a rubber mat in which the rolling elements are mounted are. They protrude slightly on both surfaces, so that the rubber mat itself is not in contact with the bearing surfaces or the conical surfaces in contact comes. It is advantageously possible a tour or rubber mat ring-shaped and / or train closed. So it can go along the whole The circumference of the joining surfaces run without interruption.
Die Lager, insbesondere mit einer vorgenannten Führung, sind vorteilhaft an einem der Kegel befestigt. Dies hat den Vorteil, dass sie nicht jedes Mal neu eingebracht, ausgerichtet oder überprüft werden müssen. Sie können abgenommen werden, beispielsweise zur Wartung, Reparatur oder Ersatz. So ist ein Austausch eines verbrauchten Lagers möglich. Besonders vorteilhaft ist ein Lager an der Werkzeugmaschinen spindel bzw. dem zugehörigen Kegel befestigt. So braucht für eine Vielzahl von in die Spindel einzusetzenden Maschinenwerkzeugen nur ein Lager vorgesehen zu sein. Des weiteren ist es von Vorteil, wenn an dem im wesentlichen nicht frei umhertragbaren Teil der Werkzeugmaschine das Lager vorgesehen ist.The bearings, especially one the aforementioned tour, are advantageously attached to one of the cones. This has the advantage that they are not reintroduced, aligned or checked every time have to. You can be removed, for example for maintenance, repair or replacement. So an exchange of a used bearing is possible. Particularly advantageous a bearing is attached to the machine tool spindle or the associated cone. So needs for a variety of machine tools to be inserted into the spindle only one warehouse to be provided. It is also an advantage if on the essentially not freely portable part of the machine tool the camp is provided.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Verbindung einen axialen Anschlag oder radial oder in etwa radial verlaufende Stoßflächen aufweisen. Mit diesen Stoßflächen können die beiden Maschinenteile in axialer Richtung als Anschlag der Verbindung genau miteinander verbunden werden. So ist es möglich, einen genau definierten Endpunkt des Fügevorgangs und somit eine genaue Position der beiden Maschinenteile zueinander festzulegen.In a further embodiment of the invention the connection is an axial stop or radial or approximately radial have running abutting surfaces. With these abutting surfaces two machine parts in the axial direction as a stop for the connection to be precisely connected. So it is possible to have a precisely defined one End point of the joining process and thus an exact position of the two machine parts to each other set.
Eine solche Stoßfläche kann an einem Flansch vorgesehen sein, welcher von dem Außenkegel nach außen absteht. Vorteilhaft steht der Flansch im wesentlichen senkrecht ab, kleinere Winkelabweichungen sind hier jedoch möglich und können unter Umständen vorteilhaft sein. Die andere Stoßfläche ist dazu an einer Stirnfläche um den Innenkegel herum vorgesehen. So sind die Stoßflächen vom Durchmesser relativ groß, was wiederum aufgrund des radialen Abstands eine entsprechende Genauigkeit bei der Position der beiden Maschinenteile zueinander bewirkt.Such an abutment surface can be provided on a flange which projects outward from the outer cone. The flange advantageously projects essentially vertically, but smaller angular deviations are possible here and can may be advantageous. For this purpose, the other abutting surface is provided on an end face around the inner cone. The abutting surfaces are relatively large in diameter, which in turn brings about a corresponding accuracy in the position of the two machine parts relative to one another due to the radial distance.
Des weiteren ist es möglich, im Bereich eines Wälzkörpers Erhebungen vorzusehen, die in axialer Richtung an einem der Kegel entlang verlaufen. Dies kann beispielsweise nach Art von Rinnen erfolgen. Die Erhebungen weisen in einer Richtung entlang der Umfangsrichtung eine ansteigende Fläche auf. Diese Fläche steigt vorteilhaft gerade an. Der Winkel zwischen der ansteigenden Fläche und der Tangente an die Kegelfläche im Bereich des Wälzkörpers ist größer als 0. Des weiteren ist er kleiner als ein Reibwinkel, welcher durch die Materialkombination zwischen Wälzkörper und dem anderen Kegel festgelegt ist. Dies hat den Vorteil, dass durch die Erhebung der radiale Abstand zwischen den Kegeln oder Fügeflächen abnimmt und somit der Wälzkörper bei einer Drehung der beiden Kegel zueinander um die Längsachse nicht abrollen kann. Dadurch, dass der Reibwinkel nicht überschritten wird, findet keine Reibung zwischen Wälzkörper und Kegelfläche statt, sondern eine Klemmung. Somit kann eine Art Verdrehsicherung geschaffen werden, welche zusätzlich zu der Fügung oder Verbindung der beiden Maschinenteile miteinander die Übertragung eines Drehmoments verbessert.Furthermore it is possible in Area of a rolling element elevations to be provided, which run along one of the cones in the axial direction. This can be done, for example, in the manner of channels. The surveys have a rising in a direction along the circumferential direction area on. This area is advantageously rising. The angle between the rising area and the tangent to the cone surface is in the area of the rolling element larger than 0. Furthermore, it is smaller than a friction angle, which by the material combination between the rolling element and the other cone is set. This has the advantage that by collecting the radial distance between the cones or joining surfaces decreases and thus the Rolling elements at a rotation of the two cones to each other about the longitudinal axis cannot roll. Because the friction angle is not exceeded there is no friction between the rolling element and the conical surface, but a clamp. A kind of anti-rotation device can thus be created be what additional to the coincidence or connecting the two machine parts to each other the transmission of a torque improved.
Solche Erhebungen sind vorteilhaft in Umfangsrichtung verteilt mehrfach vorgesehen. Dabei kann besonders vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von Wälzkörpern, vorteilhaft alle Wälzkörper, zumindest einer Reihe, an einer ansteigenden Fläche einer vorgenannten Erhebung anliegen können. So kann eine rundumlaufende Drehmomentübertragung erreicht werden.Such surveys are advantageous Provided multiple times in the circumferential direction. It can be special can be advantageously provided that a plurality of rolling elements, advantageous all rolling elements, at least a row, on a rising surface of a aforementioned elevation can concern. In this way, all-round torque transmission can be achieved.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und aus anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features go except out the claims also from the description and the drawings, the individual characteristics for each alone or in several in the form of sub-combinations an embodiment of the Invention and from other areas be realized and advantageous also for yourself protectable versions can represent for the protection is claimed here. The division of the registration into individual Sections as well as sub-headings limit the among these statements not in their general validity.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below. In the drawings show:
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispieledetailed Description of the embodiments
In
Des weiteren weist die Spindel
Dadurch, dass die Nut
Das Maschinenwerkzeug
Daran anschließend weist das Maschinenwerkzeug
Nach rechts schließt sich
an dem Flansch
Des weiteren weist sowohl die Spindel
Die genaue Funktion des Lagers
In
Der Kegel
Die Spindel
Anstelle einer innenliegenden Zugverbindung
zur Sicherung der Verbindung, wie sie vorstehend für
In
Besonders gut ist dies wiederum bei
Da bei dieser Bewegung die Kugeln
Das Vorsehen der Kugeln
Um eine exakte Verpressung der beiden
Kegelflächen
Dargestellt sind Lager
In der
Zwischen der äußeren Lagerfläche
Die Lagerfläche
Aus
Die Erhebungen
Bereits dadurch kann eine gewisse
Verdrehsicherung zwischen dem äußeren Kegel
Falls sich die beiden Kegel
Dies kann den Vorteil haben, dass
zusätzlich zu
einer axialen Verspanneinrichtung sowie der Kraftübertragung
durch das Aneinanderliegen der Stoßflächen
Bei einer Ausgestaltung gemäß
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