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Mitlaufende Körnerspitze Die Erfindung bezieht sich auf eine mitlaufende
Körnerspitze, insbesondere Reitstockspitze, bei welcher der umlaufende, die Spitze
aufnehmende und mittels Radiallager in der Pinole gelagerte, mehrfach im Durchmesser
abgestufte Schaft mehrere, vorzugsweise zwei Axiallager aufweist, auf die sich der
Axialdruck verteilt und die axial federnd abgestützt sind.
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Es sind Körnerspitzen mit nur einem einzigen Axiallager bekannt, das
sich gegen eine Feder abstützt. In diesem Fall wird das Axiallager nach dem maximal
zu erwartenden Axialdruck bemessen, und diesem Axiallager ist entsprechend das Radiallager
angepaßt. Wegen der bei den oftmals hohen Drehzahlen auftretenden großen Fliehkräfte
ist es jedoch wünschenswert, daß beide Lager keine zu großen Durchmesser aufweisen,
und aus diesem Grunde ist man bestrebt, anstatt des einen Axiallagers zwei oder
mehrere kleinere Axiallager geringerer Belastbarkeit zu verwenden und diese so anzuordnen,
daß die ihnen zugemessene maximale Belastung nicht überschritten wird.
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Eine zwei oder mehrere Axiallager aufweisende mitlaufende Körnerspitze
hat man durch einzeln auf die Axiallager wirkende Federn abgestützt und dabei die
Einzelabstützung der Axiallager so bemessen, daß eine weitgehend gleichmäßige Kraftverteilung,
die auf die Belastbarkeit der Lager eingestellt ist, gewährleistet ist. Da aber
federnde Einzelabstützungen dann unwirksam sind, wenn eine oder beide Federn ihre
Festanschläge erreichen, besteht bei erhöhtem Axialdruck die Gefahr, daß zumindest
das schwächere Längslager überlastet und gegebenenfalls sogar zerstört wird. Daher
sichern federnde Abstützungen nur begrenzt gegen Überlastung der Lager und können
nicht die Aufrechterhaltung des Belastungsverhältnisses gewährleisten.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die federnde Lagerung einer mitlaufenden
Körnerspitze so auszubilden, daß diese Nachteile nicht auftreten, wobei die Körnerspitze
sowohl für sehr hohe Drehzahlen mit möglichst geringem Durchmesser der Lager als
auch für hohe Axialbelastung geeignet und eine Änderung der Lastverteilung und eine
dadurch bedingte Überlastung der Axiallager vermieden sein soll.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Kombination von
Umlenkmitteln, welche das Belastungsverhältnis der Axiallager bestimmen, und einer
die federnde Abstützung mehrerer Axiallager bewirkenden Druckfeder, derart, daß
die Axiallager, von denen das hintere Axiallager entsprechend seinem kleineren Durchmesser
geringer belastbar ist als das vordere, mit ihren vorderen Lagerringen gegen die
im Durchmesser abgestuften Schulterflächen des umlaufenden Schaftes anliegen und
zwischen ihren hinteren Lagerringen ein festes Belastungsverhältnis der beiden Axiallager
bestimmende Umlenkmittel angeordnet sind, die sich axial über eine in einer Aufnahmebohrung
des vorderen Axiallagers geführte Scheibe mittelbar über eine Druckfeder, gegen
das hintere Querlager und über eine in der Aufnahmebohrung geführte äußere Buchse
und eine Innenscheibe gegen die hinteren Lagerringe der beiden Axiallager abstützen.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß
die Abstützscheibe, gegen die sich die Druckfeder abstützt, in dem Pinolenkörper
mit axialem Spiel entgegen der den zulässigen maximalen axialen Druck aufnehmenden
Druckfeder bis gegen einen Festanschlag des Pinolenkörpers verschiebbar ist. Diese
Feder ist aber im Gegensatz zu den bekannten mitlaufenden Körnerspitzen unbeteiligt
an der Belastungsverteilung der Lager, sondern dient nur dem Zweck, die Gefahr der
Überlastung durch das Anstellen und durch die Erwärmung des Werkstückes bei der
Zerspanungsarbeit auszuschließen, so daß es möglich ist, die Druckfeder nach dem
Maximaldruck zu bemessen und eine etwaige Längenänderung des Werkstückes keine Steigerung
des Axialdruckes und keine Überlastung der in der Größe abgestuften Axiallager hervorrufen
kann.
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Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß die Abstützscheibe über einen
im Pinolenkörper axial geführten Tasterstift bei ihrer axialen Bewegung ein Schaltgerät
betätigt, das, wie es an sich bekannt ist, bei Überschreitung des Maximaldruckes
die Maschine
ausschaltet und gegebenenfalls bereits beim ersten
Ansprechen der Druckfeder eine Signaleinrichtung betätigt, wobei vorteilhaft vor
dem Aufsetzen der Abstützscheibe auf den festen Anschlag in der Pinole die Ausschaltung
der Maschine bewirkt wird.
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Die mit der federnden Abstützung kombinierten Umlenkmittel können
Kugeln sein, die zwischen im Winkel zueinander stehenden Kegelmantelflächen der
äußeren Buchse und der Innenscheibe angeordnet sind; oder sie können zweiarmige
Hebel mit Abstützschneiden sein, die sich an etwa bündig liegenden Stirnflächen
der Außenbuchse und der Innenscheibe und in einer spitzen Ringnut der Abstützscheibe
abstützen.
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Vorteilhaft können mehrere Hebel in gleichmäßigen Winkelabständen
radial zur Pinolenachse stehend in Schlitzen eines Führungskörpers, beispielsweise
der Außenbuchse, geführt sein.
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Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen in der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigt Fig.1 einen Längsschnitt durch die Lagerung einer axial
federnden mitlaufenden Körnerspitze, wobei die Umlenkmittel Kugeln sind, Fig.2 eine
andere Ausführungsform, bei der die Umlenkmittel Schneidenhebel sind; und Fig. 3
eine Einzelheit der Fig. 2 im Schnitt A-B. Die Körnerspitze 1 ist mit dem Kegelschaft
2 in dem mittels Quer- und Längslagern gelagerten, umlaufenden Teil 3 einsetzbar,
der durch die Querlager 4 und 5 und die beiden Axiallager 6 und 7 beispielsweise
in der Pinole 8 oder einem Gehäuse gelagert ist. Der umlaufende Teil 3 ist mehrfach
abgesetzt. Seine den Axialdruck aufnehmenden Schultern sind mit 9 und 10 bezeichnet.
Gegen die Schulterfläche 9 liegt das den größeren Durchmesser aufweisende Axiallager
6, gegen die Schulterfläche 10 das einen etwas kleineren Durchmesser aufweisende
Axiallager 7 an. Die äußere Buchse 11 liegt mit ihrer verbreiterten Stirnfläche
gegen den hinteren Lagerring des Axiallagers 6 an und hat an ihrem anderen Ende
eine einen bestimmten Winkel aufweisende, nach innen gerichtete Kegelmantelfläche
12. Gegen den hinteren Lagerring des zweiten Axiallagers 7 liegt die Innenscheibe
13 an, die eine in einem ebenfalls bestimmten Winkel zur Kegelmantelfläche 12 stehende
Kegelmantelfläche 14 außen aufweist. Zwischen beiden im Winkel zueinander stehenden
Kegelmantelflächen 12 und 14 befinden sich in Reihe eingelegte Kugeln 15; die sich
axial an der Schulterfläche 16 der Abstützscheibe 22 in der Pinöle abstützen.
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Die Abstützscheibe 22 dient gleichzeitig als Gegenlage für eine Druckfeder,
die vorzugsweise aus einem aus Tellerfedern zusammengesetzten Federpaket 25 besteht,
wobei die Federkraft die entsprechend bemessene Abstützscheibe 22 so weit zur Körnerspitze
hin drückt, daß zwischen ihr und der Schulterfläche 23 der Pinöle ein Zwischenraum
26 vorhanden ist. Der Abstand der Abstützscheibe 22 von der Schulterfläche 23 ist
so groß, daß betriebsmäßig normal auftretende Wärmedehnungen des Werkstückes, die
durch den Zerspanungsvorgang bedingt sein können, durch die Rückstellfeder 25 aufgenommen
werden können, ohne daß es zunächst zu einem festen Anschlag kommt. Demgemäß entspricht
die Rückstellkraft der Feder dem maximalen Gesamtaxialdruck.
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Bei Belastung an der Körnerspitze l tritt sofort ein Formschluß zwischen
den beiden Axiallagern 6 und 7 und den Schulterflächen 9 und 10 des umlaufenden
Teiles 3 sowie zwischen den Kugeln 15 und den Kegelmantelflächen 12 und 14 und über
die Kugeln auch mit der Pinöle 8 an der Schulterfläche 16 ein, der durch die Umlenkmittel
bedingt ist, so daß jedes Spiel vermieden ist und beide Axiallager etwa die gleiche
Belastung haben: Die Neigung der Kegelmantelflächen 12 und 14 kann je nach der Tragfähigkeit
der Axiallager variiert werden. Bei etwa gleicher Tragfähigkeit der Lager kann man
die beiden Kegelmantelflachen unter je etwa 45° zur Längsachse stellen. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die Neigungen der beiden Kegelmantelflächen, wie dargestellt,
verschieden, wodurch sich der Axialdruck entsprechend der Belastbarkeit der Axiallager
auf diese verteilt.
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In der zweiten Ausführungsform nach Fig.2 sind die Umlenkmittel andere.
An Stelle der zwischen Kegelmantelflächen laufenden Kugeln werden mehrere radial
,stehende; doppelarmige Hebel 17 verwendet, die auf den den Längslagern zugewandten
Seiten eine innere Abstützschneide 18 und eine äußere Ab-Stützschneide 19 und zwischen
beiden je nach dem erforderlichen Hebelverhältnis die Abstützschneide 20 aufweisen.
Die äußere Buchse 11a und die Innenscheibe 13a haben etwa bündig zueinander stehende
Stirnflächen, gegen welche die Abstützschneiden der Umlenkhebel 17 anliegen. Die
Abstützschneiden 20 lagern sich in einer spitzen Ringnut 21, die sich an der Schulterfläche
16a der Abstützscheibe 22a befindet. Die Anordnung der Feder 25 ist die gleiche
wie bei der Ausführungsform nach Fig.1.
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Die Urnlenkhebel17 können, wie es in Fig.3 beispielsweise dargestellt
ist, in radialen Schlitzen 27 der Buchse 11a geführt sein, wobei die Abstützschneiden
genügend frei vorstehen, damit die Beweglichkeit der Umlenkhebel nicht behindert
ist. Selbstverständlich können aber auch andere konstruktive Mittel an Stelle der
Buchse 11a zur Führung der Umlenkhebel verwendet werden. Beispielsweise ist es auch
möglich, die Abstützschneiden 20 in für sie an bestimmter Stelle vorgesehene Kugelpfannen
einzusetzen oderdie Umlenkhebel in Führungsschlitzen, die sich in der Abstützscheibe
22a befinden, anzuordnen.
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Die in Fig.1 und 2 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung lassen
es zu, eine Signal-, Kontroll- oder Schalteinrichtung, die nur schematisch angedeutet
und mit 28 bezeichnet ist, mittels einer in der Pinole längsgeführten Schaltstange
29 zu betätigen, deren vorderes Ende in den Zwischenraum 26 zwischen der Abstützscheibe
22a und der Schulterflache 23 hineinragt. Mittels der Einrichtung 28 kann schon
vor Auftreten des festen Anschlages eine über das Normale hinausgehende Wärmedehnung
eines in der Körnerspitze 1 aufgenommenen Werkstückes angezeigt werden. Es ist auch
möglich, die Einrichtung 28 beispielsweise über den zunächst erfolgenden Kontaktschluß
der Kontakte 30 zum Zweck einer Signalgabe zu betätigen und darauf folgend erst
die Endkontakte 31 zu schließen, die eine Abschaltfunktion haben und beispielsweise
die Unterbrechung des Antriebes der Werkzeugmaschine bewirken. An Stelle von Schließkontakten
können auch sogenannte Ruhekontakte verwendet werden, die beim öffnen ihrer Stromkreise
wirksam werden.
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Die mitlaufende Spitze braucht nicht in der Pinole selbst gelagert
zu sein, sondern kann auch als selbständiger Zubehörteil ausgebildet und mittels
Kegel-Schaft in die Pinole einsetzbar sein.