DE1552314B2 - Radsatzdrehbank - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Lagerung der Planscheibe einer Schwerdrehbank, besonders auf die Lagerung der Planscheibe einer Radsatzdrehbank.

Mit der DT-PS 1 209 403 ist die Lagerung der Hauptspindel einer Schwerdrehmaschine, welche an ihrem überkragenden Ende eine Planscheibe aufnimmt, bekanntgeworden. Die Planscheibe wird — genau wie die Hauptspindel — durch ein radial wirkendes Lager zusätzlich gelagert. Die Lagerungskraft an der Planscheibe ist lastabhängig.

Bei Werkzeugmaschinen dieser Art werden extrem große und schwere Werkstücke bearbeitet. Die Werkstücke werden von Klemmbacken ähnlich denen eines Mehrbackenfutters, wie es an Drehbänken üblich ist, geklemmt und mitgenommen. Infolge des großen Werkstückgewichtes der auf solchen Drehbänken bearbeiteten Werkstücke biegt sich die Hauptspindel dieser Drehbänke durch, und es tritt an den Lagerstellen Kantenpressung auf, die diese Lagerstellen zerstören würde. Dieser bei Belastung entstehenden Kantenpressung in den Lagern der Hauptspindel infolge der gewichtsabhängigen Durchbiegung der Hauptspindel wird gemäß der genannten DT-PS 1 209 403 dadurch entgegengewirkt, daß eine zusätzliche Lagerstelle für eine entsprechende lastabhängige Rückbiegung der Hauptspindel sorgt. Es handelt sich hierbei also um eine in ihrer Wirkung vom Werkstückgewicht abhängige Gewichtsentlastung der Hauptspindel. Diese Gewichtsentlastung durch ein zusätzliches Lager muß möglichst nahe an der Einspannstelle des Werkstückes erfolgen, wenn die gewünschte Wirkung erzielt werden soll. Es ist hierbei gleichgültig, ob das Werkstück von einer Planscheibe, wie im Falle der DT-PS 1 209 403, aufgenommen und gespannt wird oder von irgendeinem anderen hierzu geeigneten Mittel, welches gleichzeitig von einer geeigneten zusätzlichen Lagerstelle radial unterstützt werden kann. Zur Aufnahme eventuell auftretender axialer Kräfte ist die beschriebene zusätzliche Lagerstelle gemäß der genannten DT-PS ungeeig

net.

Ganz allgemein ist an Planscheibendrehbänken di Planscheibe mit der Kopfspindel fest verbunden. Da vordere Hauptlager der Kopfspindel ist hinter de Planscheibe angeordnet und nimmt nur die Radialkräi te auf, während sich üblicherweise das Axiallager mi dem zweiten Radiallager am hinteren Ende der Kopi spindel befindet. Die Planscheibe ist an der Kopfspinde befestigt, deren Aufnahmeflansch möglichst groß sei

ίο soll, um beide Bauteile möglichst fest miteinander ver binden zu können.

Eine solche Konstruktion ist wegen der erfordert chen großen Kopfspindel sehr teuer und befriedigt — besonders bei Anwendung an Radsatzdrehmaschine:

— nicht.

Ein Radsatz ist ein relativ schwerer, sehr komplizier ter und sehr labiler Drehkörper. Auf Radsatzdrehm;; schinen wird der Radsatz vielfach zwischen Körner spitzen aufgenommen und hängt, zwischen den Kör nerspitzen gespannt, um etwa 1 mm durch. Da di Achse durchhängt, stehen zwangläufig auch die Rac scheiben des Radsatzes schräg.

Für die für die Bearbeitung des Radsatzes notwend ge Mitnahme werden die so schräg stehenden Rac scheiben von auf den Planscheiben befestigten Mitner mern in ihrer schrägen Lage gespannt und festgehaltei Beide Radscheiben des Radsatzes sind also in eingespannter Lage, schräg gerichtet und wirken als Taume scheiben. Das Radsatzgewicht wird von den Körne:

spitzen, welche von Pinolen aufgenommen werden, di in der Hauptspindel gelagert sind, auf die Hauptspinde übertragen. Die Planscheibe selbst muß also das Werk Stückgewicht nicht tragen. Sie übernimmt lediglich di sich gegenseitig aufhebenden Spannkräfte der Mitner mer. Während der Bearbeitung eines Radsatzes hinge gen, d. h. also bei seiner Drehung, werden die Kräfte Verhältnisse bedeutend unangenehmer. Es treten bi laufender Maschine auf Grund der genannten Taume Scheibenwirkung der schräg gespannten Radscheibe axial gerichtete Kräfte auf, die den Radsatz und di Planscheibe andauernd zu verbiegen suchen und a! wechselnd in beide axiale Richtungen wirken.

Die aus der Taumelbewegung der Radscheibe resi tierenden Axialkräfte sind aber nicht die einzigen Krä te, die verbiegend auf die Planscheibe einwirken. I kommen außerdem noch die Schnittkräfte hinzu. D Wirkung dieser Schnittkräfte ist um so größer, je wc ter die Lager der Planscheibe von der Schnittstelle er fernt sind. Der Konstrukteur hat deshalb das Bestrebe den Abstand der Hauptlagermitte zu der Außensei des Radreifens bzw. zur Schnittstelle möglichst klein . halten und die Lagerung so auszubilden, daß die entst henden Kräfte von dem genannten Hauptlager ohi Beeinträchtigung der Rundlaufgenauigkeit aufgenor men werden können. Diese äußeren Abmessungen ab werden vom Achslagergehäuse des Radsatzes b stimmt, das während der an den Radscheiben des Ra satzes durchgeführten Profilbearbeitung auf der Ra satzachse verbleibt. Die genannten, auf der Planscheii angeordneten Mitnehmer müssen über diese Acr lagergehäuse greifen und bis an die Radscheiben hera reichen, um den Radsatz mit für die Mitnahme ger gend großer Kraft zu spannen. Die aus der Zerspanu resultierenden Schnittkräfte wirken somit an dem ret langen Hebel der den Radsatz spannenden und mitm menden Mitnehmer und übertragen somit ein grol Kippmoment auf die Planscheibe, welches sich je n; Phasenlage der bereits beschriebenen Taumelbev

gung überlagert. Je länger also die Mitnehmer sind, um so größer ist das an der Planscheibe entstehende, aus der Schnittkraft resultierende Kippmoment. Weiter erschwerend kommt noch hinzu, daß die Schnittkraft sowohl während einer Umdrehung des Radsatzes als auch über das ganze Profil gesehen stark schwankt, so daß also die Planscheibe infolge der stark schwankenden Schnittkräfte und auftretenden Stöße zu Taumelbewegungen angeregt wird, die nicht mehr beherrschbar sind. Weiter verstärkt werden solche Taumelbewegungen noch dadurch, daß bei Radsatzdrehbänken ja zwangläufig zwei komplette Spindelstöcke sich gegenüberstehend angeordnet sind und die beiden Radscheiben zwar gleichzeitig, aber mit jeweils unterschiedlichen und wechselnden Schnittkräften (je nach sich ergebendem Spanquerschnitt oder auftretenden harten Stellen) bearbeitet werden. Hierdurch wird das gesamte System erneut zu Axialschwingungen angeregt.

Es ist weiter bekannt, die Planscheibe einer Karusselldrehbank durch ein großes Axiallager abzustützen.

Sowohl das große Gewicht der Planscheibe als auch das im allgemeinen große Gewicht des Werkstückes wirken gegen das Axiallager im Sinne einer Vorspannung des Lagers. Auch die Schnittkraft ist abwärts gegen das Lager gerichtet, so daß im allgemeinen auf eine besondere Vorspannung verzichtet werden kann. Das Werkstück ist während der Einspannung nicht deformiert. Im Gegensatz hierzu ist die Werkstückachse in einer Radsatzdrehbank horizontal angeordnet. Weder das Gewicht der Planscheibe noch das des Werkstükkes wirken axial, und auch die Axialkomponente der Schnittkraft wirkt nicht gegen die Planscheibe, sondern von ihr fort. An der Karusselldrehbank liegen die Werkstücke auf der Planscheibe auf und werden dort festgespannt, während bei Radsatzdrehbänken die Radsätze in Körnerspitzen aufgenommen und von Mitnehmern gespannt sind, die das Werkstück in einer bestimmten Entfernung von der Planscheibe halten. Der Abstand der Schnittkraftangriffsebene von der Planscheibe ist sehr groß, und der sehr elastische Radsatz erhält keine gute Abstützung an der Planscheibe. Die Axialkräfte werden an der Karusselldrehbank sicher aufgenommen, während sie an der Radsatzdrehbank Kippmomente erzeugen, die verbiegend auf die Planscheibe und auf die Kopfspindel wirken. Die hier aufgezälten Unterschiede lassen es nicht zu, Parallelen in der Lagerkonstruktion beider Maschinen zu ziehen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde,

j eine Planscheibenlagerung für die Planscheiben an Radsatzdrehbänken vorzuschlagen, die die genannten j Nachteile vermeidet und eine sichere Beherrschung der auftretenden Kräfte ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der in an sich bekannter Weise im Spindelstock ! gelagerten Kopfspindel die Planscheibe in gleichfalls an

¹ sich bekannter Weise befestigt ist und diese Planscheibe sich über ein an ihrer hinteren Planfläche angeordnetes Axiallager am Spindelstock abstützt, während sich die Pinole axial an der Kopfspindel abstützt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann vorteilhaft auch dadurch gelöst werden, daß die mit einem Bund versehene Planscheibe direkt radial und axial im Spindelstock gelagert und mit einer Pinolenführung versehen ist und eine angeflanschte Hohlspinidel enthält, die, im hinteren Teil des Spindelstocks gelagert, den Reaktionsdruck der Pinole aufnimmt.

Durch solche erfindungsgemäßen Anordnungen werden die auftretenden Axialkräfte unmittelbar von dem großen, die Planscheibe axial abstützenden Axiallager und damit von dem sehr starren Spindelstock aufgenommen, ohne ein Kippmoment auf das Hauptlager der Kopfspindel zu übertragen. Auch wesentlich stärkere Kräfte werden sicher übertragen. Die Maschine arbeitet ruhiger, die Axialschwingungen werden vermieden. Die bei der Radsatzaufnahme zwischen den Körnerspitzen auftretende axiale Abstützkraft der Pinole in der Kopfspindel sorgt dafür, daß diese mit der

ίο Reaktionskraft der recht beträchtlichen Pinolenkräfte die Planscheibe mit den entsprechend großen Kräften gegen das sie stützende große Axiallager zieht. Die Pinolenkraft kann mehrere tausend kp betragen. Es ist also zu ersehen, daß durch diese Maßnahme das große, die Planscheibe abstützende Axiallager sicher vorgespannt ist und hierdurch das hintere, kleinere Axiallager der Kopfspindel während des Betriebes völlig entlastet ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher ecläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Spindelstock mit auf der Kopfspindel angeordneter Planscheibe,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Spindelstock mit direkt im Spindelstock gelagerter Planscheibe,

F i g. 3 das Lagerschema einer Planscheibe herkömmlicher Lagerung.

Die Hauptspindel 36 (F i g. 3) ist in den Radiallagern 37 und einem Axiallager 38 im Spindelstock gelagert. Auf ihr ist die Planscheibe 39 befestigt, an der die Mitnehmer 40 radial verscheibbar angeordnet sind, durch die die Reifenbandagen der Radsätze 41 radial gespannt werden. Dabei sind die Radsätze in den Körnerspitzen 42 zentriert. Die Achse eines in Körnerspitzen aufgenommenen Radsatzes ist nicht mehr gerade, sondem nimmt wegen des Radsatzgewichtes die Form einer durchhängenden Seilkurve an, auf der die Radscheiben zwar senkrecht stehen, wegen der durchhängenden Achse aber nicht mehr parallel zueinander. Diese schiefstehenden Radscheiben werden von den Mitnehmern 40 gespannt, und zwar in der Lage, in der sie sich befinden, also in schräger Stellung mit einem Mittelpunkt, der unter der Pinolenachse liegt, weil die Mitnehmer 40 wegen der rohgewalzten Felgen und möglicher Abweichungen in den vorangehenden Stufen nicht zentrisch zur Radsatzachse orientiert sind. Die Radscheiben nehmen bei der Rotation die beiden gezeichneten Extremstellungen ein, d.h. sie wirken als Taumelscheiben und übertragen enorme Kräfte, die die Planscheiben verbiegen und in die gezeichneten Extremstellungen zu drücken suchen. Die Axiallager 44, wenn sie in Ruhestellung an die Planscheibe angelegt werden, nehmen diese Kräfte auf und verhindern ein Verbiegen von Planscheibe und Hauptspindel.

Auf dem Bett 1 ist der Spindelstock 2 verschiebbar angeordnet. In ihm ist die Kopfspindel 4 in den Radiallagern 3 und 7 gelagert. Vor dem vorderen Radiallager ist auf der Kopfspindel 4 die Planscheibe 5 befestigt. Zwischen dieser und dem Spindelstock 2 ist das Wälzlager 6 angeordnet, das von der Einstellmutter 9 und einem zweiten Axiallager 8 an der hinteren Spindelstockseite vorgespannt wird.

Der Radsatz 10 wird von.der Körnerspitze 11 zentriert und von den Mitnehmern 12 gespannt. Die Pinole 13 ist in der hohlen Kopfspindel 4 verschiebbar angeordnet und in dem hinteren Ende als Hydraulikzylinder 14 ausgebildet, in dem der Kolben 15 gleitet. Die Kolbenstange 16 des Kolbens 15 enthält zwei Längsbohrungen 17 und 18, die beide Kolbenseiten mit den

Rohrleitungen 19 und 20 verbinden.

Die Planscheibe 5 wird von dem Ritzel 21 angetrieben, das mit dem Zahnkranz 22 auf der Planscheibe 5 zusammenkämmt und über die Welle 23 mit dem Motor 24 verbunden ist.

Die Pinole ist hydraulisch verschiebbar, indem Drucköl über die Leitungen 18 und 20 in den Raum 14 hinter den Kolben 15 geleitet wird. Die Kolbenstange 16 ist über den Keil 26 mit der Kopfspindel 4 auf Drehung verbunden, axial jedoch unbeweglich, und stützt sich durch die Scheibe 25 an der Kopfspindel ab. Der Hydraulikdruck im Raum 14 bewegt zunächst die Pinole 13 nach vorn, bis die Körnerspitze 11 den Radsatz 10 erfaßt und die Zentrierbohrung erreicht hat. Eine Drucksteigerung im Raum 14 spannt jetzt den Radsatz. Dabei wirkt der gleiche Druck gegen den Kolben 15 und über die Kolbenstange 16 und die Scheibe 25 auf die Kopfspindel 4, die jetzt nach hinten gedrückt wird. Damit wird aber auch die Planscheibe 5 gegen den Spindelstock 2 gedruckt und stützt sich an ihr über das Axiallager 6 ab.

Die auf die Planscheibe wirkenden, aus dem Einspannen und der Bearbeitung des Radsatzes herrührenden Axialkräfte werden vom Wälzlager 6 sofort aufgenommen.

F i g. 2 zeigt einen Spindelstock mit direkt gelagerter Planscheibe. Die Planscheibe 27 ist mit einem Bund 33 im Radiallager 3 und damit im Spindelstock 2 unmittelbar gelagert. Am äußersten Planscheibenrand ist das Axiallager 6 angeordnet, das sich am Spindelstock 2 abstützt. Die Hohlwelle 34 ist mit dem Bund 33 der Planscheibe 27 verschraubt und am anderen Ende mit dem Radiallager 7 im Spindelstock 2 gelagert. Von der Einstellmutter 9 über das Axiallager 8 wird die Hohlwelle 34 und damit die Planscheibe 27 angezogen und gegen das Axiallager 6 gedruckt und damit vorgespannt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Radsatzdrehbank mit zwei jeweils an einer Kopfspinde! befestigten Planscheiben, an denen Mitnehmer für den Radsatz angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der in an sich bekannter Weise im Spindelstock (2) gelagerten Kopfspindel (4) die Planscheibe (5) in gleichfalls an sich bekannter Weise befestigt ist und diese Planscheibe sich über ein an ihrer hinteren Planfläche angeordnetes Axiallager (6) am Spindelstock abstützt, während sich die Pinole (13) axial an der Kopfspindel abstützt.

2. Radsatzdrehbank mit zwei jeweils an einer Kopfspindel befestigten Planscheiben, an denen Mitnehmer für den Radsatz angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Bund (33) versehene Planscheibe (27) direkt radial und axial im Spindelstock (2) gelagert und mit einer Pinolenführung versehen ist und eine angeflanschte Hohlspindel (34) enthält, die, im hinteren Teil des Spindelstockes gelagert, den Reaktionsdruck der Pinole aufnimmt.