DE19815134A1 - Spindelkopf für Werkzeugmaschinen o. dgl. - Google Patents

Abstract

Zur Schwingungsdämpfung einer eine Maschinenspindel (4) durchsetzenden Kanalisation (22) für Luft gegenüber einem Statorkörper (14) mündet der Lufteinlaß (24) zwischen zwei Lagern (61, 62) einer Welle (15), wodurch sich ein großer Wellenabstand ergibt. Die Querkanäle (76, 77, 95, 71) durchsetzen eine feststehende und eine drehende Hülse (31, 38), deren Umfangsflächen einander über einen Spalt (33) gegenüberliegen. Die äußere Hülse (31) ist mit Dämpfgliedern (32) axial und radial gedämpft gelagert. Aus dem Spalt (33) entweicht die Luft nicht in die Lager (61, 62), sondern in einen gesonderten Auslaß (90).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Durchführung eines Mediums, wie eines gasförmigen und/oder flüssigen Fluids, durch gegeneinander bewegbare bzw. drehbare Einheiten. Diese umfassen einen Stator und einen Läufer bzw. Rotor. Der Rotor kann eine langgestreckte Werkzeugmaschinen-Spindel sein. Die Durchführung ist durch eine einzige oder mehrere gegeneinan­ der abgedichtete Kanalisierungen gebildet. Sie gehen vom hinteren Ende einer Stator-Einheit bis zum vorderen Ende der Spindel durch. Über die Kanalisierung kann Schneid- bzw. Schmierflüssigkeit, wie ein Öl oder Luft unmittelbar Ar­ beitsflächen zugeführt werden. Diese sind durch Reibung mechanisch und thermisch belastet, so daß sie einen Werk­ stoffabtrag bewirken. Die Arbeitsflächen können Schneiden zur Innen- bzw. Außenbearbeitung eines Werkstückes sein. Bei solchen bzw. zerspanenden Bearbeitungen werden hohe Drehzah­ len von bis zu 20 000 U.p.m. erreicht. Das erschwert die Abdichtung und erhöht sowohl die thermische Belastung als auch die Gefahr unkontrollierter Schwingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spindelkopf o. dgl. zu schaffen, bei welchem Nachteile bekannter Ausbil­ dungen bzw. der beschriebenen Art vermieden sind und der beispielsweise auch bei sehr hohen Laufgeschwindigkeiten einerseits eine gleichbleibend gute Abdichtung der Kanalisie­ rung bzw. andererseits eine Reduzierung von Schwingungen bzw. Wärmeentwicklung gewährleistet. Die Kanalisierung soll auch nachträglich an bereits vorhandenen Spindeln angebracht werden können, einfach zu montieren und im Aufbau übersicht­ lich sein.

Erfindungsgemäß liegt der Einlaßkanal für das Fluid, wie Luft, vor dem am weitesten zurückliegenden Wellen- bzw. Spindellager, so daß sich bei kurzer Bauweise günstige Lagerabstände ergeben. Insbesondere liegt der quer zur Spindelachse durchströmte Einlaßkanal zwischen zwei solchen Lagern, wie Wälzlagern oder Dämpflagern, für eine in Längs­ richtung ungeteilte Welle. Dadurch kann der Lagerabstand für diese Welle bei kurzer Bauweise sehr groß gewählt werden.

Zwischen dem Längskanal innerhalb der Welle und dem Einlaß bzw. der Einlaßöffnung des Einlaßkanales am Stator sind zweckmäßig koaxial liegende Ringkammern vorgesehen, um das Fluid über den Umfang gleichmäßig in den Längskanal ein­ zuleiten. Der Einlaßkanal, wie eine Ringkammer, ist von zwei in Achsrichtung geteilten, gesonderten Körpern begrenzt, von denen einer steht und einer dreht. Axial im Anschluß an den Einlaßkanal sind die einander gegenüberliegenden Umfangs­ flächen dieser Körper berührungs- und daher reibungsfrei. Sie bilden einen vom Fluid in geringsten Mengen durchströmten Dicht- oder Luftspalt, welcher aufgrund der präzisen Lager stets, nämlich auch bei den auftretenden Temperaturen von 30 bis 35°C, erhalten bleibt.

Der eine der genannten Körper kann ein durchgehendes Distanz­ glied für die inneren Lagerringe der Lager und der andere Körper ein Distanzglied für die äußeren Lagerringe der Lager bilden. Einer, insbesondere statt des radial inneren der radial äußere dieser Körper ist zweckmäßig gegenüber dem ihn feststehend aufnehmenden Bauteil, nämlich der Welle bzw. dem Stator, radial geringfügig beweglich gelagert und zwar gegen die elastische Nachgiebigkeit von Dämpfungs- bzw. Zentrier­ gliedern. So ergibt sich eine elastische Aufhängung der Wellenlagerung mit einem Radialspiel von höchstens einem Zehntel Millimeter. In diese Dämpfung sind auch die zuge­ hörigen Lagerringe der Wellenlager einbezogen, so daß sie mit dem zugehörigen Körper eine axial fest verspannte bzw. starre Einheit bilden können.

Der Stator weist zweckmäßig zwei gesonderte Stator-Einheiten bzw. Statorkörper auf. Einer ist mit den Einlässen und der zugehörigen Wellenlagerung versehen; der andere ist mit der Arbeitsspindel und deren Spindellagerung versehen. Zwischen diesen Statorkörpern sind Welle und Spindel über eine radial und/oder in Richtung der drehenden Arbeitsbewegung spielfreie Kupplung miteinander verbunden. Diese kann die beiden verbun­ denen Wellenabschnitte axial festgesetzt oder axial gegenein­ ander verschiebbar verbinden. Sie ist zwischen den Statoren sehr leicht zugänglich.

Damit geringe Exzentrizitäts- oder Winkelabweichungen der beiden Wellenabschnitte von ihrer genau koaxialen Lage ausgeglichen werden können, sind die Wellenabschnitte über ein nachgiebiges, wie elastisches, verformungsweiches oder bewegliches Spann- oder Zwischenglied miteinander verbunden, welches die Relativbewegung der Wellenabschnitte bei der Arbeitsbewegung dämpft. Dieses Zwischenglied kann mit einem Spannglied, wie einer Überwurfmutter, axial und/oder radial verspannt werden.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ist insbesondere für solche Fluid-Durchführungen geeignet, bei welchen in einem zentralen Röhrchen zur Minimalmengenschmierung nach und nach einzelne Tröpfchen gefördert und an dessen Austrittsende mit dem Fluid, wie Luft, vermischt werden, also zwei gesonderte Kanalisierungen vorgesehen sind. Das Mittelrohr von höchstens 5, 4 oder 3 mm Durchmesser ist vorteilhaft einschließlich eines an es angeschlossenen Ventiles oder von dessen Gehäuse o. dgl. in Strömungsrichtung aus der Wellen- und Spindelanord­ nung herausziehbar, wodurch sich eine sehr einfache Montage ergibt und am hinteren Ende des Spindelkopfes hierfür kein Raum beansprucht wird.

Unabhängig von den beschriebenen Ausbildungen kann es auch sehr vorteilhaft sein, einen innerhalb der Welle bzw. Spindel liegenden Kanal mit Fördergliedern, wie Schaufeln, einer Schnecke o. dgl. zu versehen, welche aufgrund der Drehbewegung auf das in dem Kanal befindliche Fluid mechanisch eine axiale Kraft ausüben. Ist die Steigung der Förderglieder zur Dreh­ bewegung entgegengesetzt, so wird das Fluid stromabwärts beschleunigt, weil das Förderglied ein Pumpglied bildet.

Statt der genannten, dem Einlaßkanal stromaufwärts bzw. beiderseits zugeordneten Wellenlagern können auch Dämpflager vorgesehen sein, welche eine stationäre Lagerbuchse für die Spindelwelle am Außenumfang radial und/oder axial geringfügig beweglich tragen. Zwischen Lagerbuchse und Spindelwelle ist dann der Luftspalt als Dichtspalt vorgesehen.

Es ist aber auch denkbar nur eine einzige Kanalisierung vorzusehen und den Einlaßkanal axial unmittelbar in das hintere Ende der Arbeitsspindel münden zu lassen. Hierbei ist vorteilhaft zwischen dem Stator und der Spindel eine Dreh­ dichtung mit zwei abgedichtet aneinander gleitenden, ringför­ migen Stirnflächen vorgesehen, die federnd gegeneinander gepreßt werden. Durch einen solchen Einlaßkanal kann in die Kanalisierung ein diese voll ausfüllender Strom eines flüs­ sigen bzw. emulgierten Kühlschmierstoffes oder eines Aerosols eingeleitet und bis zur Schmierstelle gefördert werden.

Zur Einbeziehung der Merkmale und Wirkungen in die vor­ liegende Erfindung wird auf die Deutsche Patentanmeldung 197 25 343.1 Bezug genommen.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung gehen 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 auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Spindelkopf im Axial­ schnitt,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform in einer anderen Schnitt-Darstellung,

Fig. 3 einen Ausschnitt der Fig. 2 in wesentlich ver­ größerter und abgewandelter Ausbildung und

Fig. 4 bis 7 weitere Ausführungsformen von Spindelköpfen.

Der Rotorkopf ist zur zerstörungsfrei lösbaren Anordnung am hinteren Ende des Spindelkopfes einer Werkzeugmaschine vorgesehen. Sein Stator 2 liegt mit Abstand hinter der Rückseite des Gehäuses 3 des Spindelkopfes, in welchem mit Wälzlagern 5 die Spindel 4 gelagert ist. Am vorderen Ende weist die Spindel 4 eine Halterung 6 zur auswechselbaren Aufnahme eines Werkzeuges 8 auf, das ein Zerspanungswerkzeug zur Bearbeitung metallischer Werkstücke sein kann. Sein Grundkörper 9 weist am hinteren Ende einen Außenkonus für den festsitzenden Eingriff in einen Innenkonus der Aufnahme 6 auf. Mit einer Spannspindel 7 können diese Konusse inein­ andergezogen und auch wieder voneinander gelöst werden, so daß das Werkzeug 8 nach vorne abgezogen werden kann. Inner­ halb des Körpers 3 ist die Spindel 4 mit einem nicht näher dargestellten Antrieb für die Rotation um die Spindelachse 10 verbunden. Das Werkzeug 8 trägt Arbeitsglieder 11, wie festsitzende Schneidglieder.

Zur Schmierung und Kühlung aller Flächen im Schneidbereich und zum Entfernen der anfallenden Schneidspäne ist eine Einrichtung 13 vorgesehen. Sie führt durch die Spindel 4 und das Werkzeug 8 ein Schneidöl getaktet sowie Luft permanent dem Schneidbereich zu. Ihr Statorkörper 14 ist nur über die Spindel 4 mit dem Gehäuse 3 tragend verbunden und gegenüber diesem drehgesichert. Die Spindel 4 ist in Längsrichtung in eine unmittelbar mit der Lagerung 5 gelagerte Arbeitsspindel 12 und eine nach hinten an diese anschließende Welle 15 unterteilt, welche innerhalb des Statorkörpers 14 des Stators 2 mit einer Wellenlagerung 16 drehbar gelagert ist.

Zwischen den Einheiten 2, 3 sind die Wellenabschnitte 12, 15 über eine Kupplung 17 axial, radial und in Drehrichtung starr miteinander verbunden, jedoch zerstörungsfrei voneinander lösbar. Hierzu weisen die Kupplungsglieder in der Achse 10 ineinandergreifende Innen- und Außengewinde, zylindrische Zentrierflächen und axiale Spannflächen auf. Die Welle 15 bildet den innenliegenden Kupplungszapfen 18 mit dem Außen­ gewinde und eine Ringnut zur Aufnahme einer ringförmigen Dichtung 19. Von der Kupplung 17 ausgehend und bis zur Halterung 6 ist die Spindel 12 von einem ringförmigen Kanal 20 durchsetzt.

Die Teile 14, 15, 12, 9 sind von gesonderten Einlässen 23, 24 des Körpers 14 bis zu Auslässen 25 am Werkzeug 8 von einer ersten Kanalisierung 21 für Öl und einer zweiten Kanali­ sierung 22 für Luft bis zum Werkzeug 8 gesondert durchsetzt. Beim Werkzeug 8 münden die Kanalisierungen 21, 22 ineinander und treten gemeinsam an den Auslässen 25 aus. Der Einlaß 23 der Kanalisierung 21 liegt in der Achse 10 und der Einlaß 24 davor und radial dazu.

Innerhalb des Rotors 15 schließt an den Einlaß 23 ein dünnes Rohr 26 an, das festsitzend mit der Welle 15 verbunden ist. Es liegt in der Achse 10 und reicht bis zum Werkzeug 8. Sein hinteres Ende schließt über eine als Axiallager ausgebildete, federbelastete Gleitdichtung 27 an einen Anschlußkörper 28 an, welcher am hinteren Ende des Körpers 14 befestigt ist. Das vordere Ende des Rohres 26 bildet eine frei ausragende Düse 29, die zur Zerstäubung geeignet ist. Je Schmierimpuls kann nur ein einziger Öltropfen an der Düse 29 freigegeben werden.

Zur Abdichtung der Kanalisierung 22 und der Welle 15 gegen­ über dem Körper 14 sind Dämpf- und Dichtmittel 30 vorgesehen.

Ein nur durch Reibung gegenüber dem Stator 2 verdrehgesicher­ tes, hülsenförmiges Dichtglied 31 umgibt die Welle 15 inner­ halb der Lagerung 16. Die langgestreckte Hülse 31 sowie die Lagerung 16 sind mit zwei beiderseits des Einlasses 24 liegenden, ringförmigen Traggliedern 32 aus einem Elastomer festgelegt, die axiale und radiale Spielbewegungen erlauben. Jedes Glied 32 ist in einer Ringnut 34 am Innenumfang des Gehäuses 14 axial gesichert und radial vorgespannt angeord­ net. Entsprechende Glieder 32 übergreifen auch die voneinander abgekehrten Stirnflächen der Lagerung 16 bzw. von deren stationären Außenringen, die axial mit der Hülse 31 verspannt sind. Diese, axial vorgespannten Glieder 32 dämpfen daher auch Axialbewegungen. Die Welle 15 ist gegenüber der Hülse 31 berührungsfrei wobei der dazwischenliegende Spalt 33 beider­ seits des Einlasses 24 in entgegengesetzten Richtungen von dem Fluid durchströmt werden kann. Nahe den Enden dieses Spaltes 33 weisen die zugehörigen Umfangsflächen Ringnuten auf, welche an einen die Hülse 31 quer durchsetzenden Auslaß 40 für das Fluid angeschlossen sind.

Zur axialen Verspannung der Hülse 31 mit der Lagerung 16 greift an deren vorderen Ende ein Spannglied 39 an, welches unmittelbar am zugehörigen Glied 32 axial und radial vorge­ spannt abgestützt ist. Ein entsprechendes, jedoch mit einem Gewinde axial nachstellbares Spannglied 36 für die Innenringe der Lagerung 16 ist am hinteren Ende der Welle 15 vorgesehen. Zwischen diesen Innenringen ist die Welle 15 dicht von einem Zwischenkörper 38 umgeben, welcher als Distanzglied mit den Innenringen axial verspannt ist und den Spalt 33 begrenzt. Die aus dem Spalt 33 strömende Luft gelangt nicht in die Lagerung 16. Vor der Lagerung 16 tritt die Welle 15 unter Zwischenschaltung einer Dichtung, wie eine Labyrinthdichtung, aus dem Körper 14 aus und bildet das frei vorstehende Kupp­ lungsglied 18.

Zwischen dem Rohr 26 und dem Innenumfang der Welle 15 ist ein Ringkanal 41 der Kanalisierung 22 begrenzt, dessen Quer­ schnitte wesentlich größer als die des Rohres 26 sind. Das hintere Ende 42 der Welle 15 reicht wie das Glied 36 bis zur Dichtung 27. Die Kupplung 17 kann die einzige axiale und radiale Halterung 43 des Stators 2 gegenüber dem Gehäuse 3 bilden. Als Verdrehsicherung 44 für den Stator 2 kann ein axial in einer Bohrung verschiebbarer, zur Achse 10 exzent­ rischer Stab vorgesehen sein; es können aber auch die an die Einlässe 23, 24 bzw. den Auslaß 40 angeschlossenen Leitungen, wie Schlauchleitungen, als Verdrehsicherungen genügen. Nach Lösen der Kupplung 17 ist der Stator 2 einschließlich der Welle 15 nach hinten vom Kopf 3, 12 abziehbar.

Zwischen den Gliedern 6, 7 sind die Kanäle 21, 22 in einer Einrichtung 45 zusammengeführt, welche als Tropfenspender, Mischeinrichtung und Zerstäuber dient. Die Düse 29 ist von einer Mischkammer 46 umgeben, an deren hinteres Ende eine erweiterte Vorkammer 47 anschließt. Die Luft strömt aus dem Kanal 41 über eine exzentrisch neben dem Rohr 26 liegende, verengte Bohrung beschleunigt in die Kammer 47 und umspült dann in der Kammer 46 die Düse 29.

Innerhalb der Spindel 12 und annähernd bis zur Kupplung 17 ist das Rohr 26 in Abständen mit Gliedern 48 zentriert, die am Außenumfang des Rohres 26 festsitzend, z. B. durch Schwei­ ßung, angeordnet sind. Jedes Zentrierglied 48 ist durch eine gegen axiale Kompressionen gesicherte Federwendel mit im Abstand voneinander liegenden Windungen aus einem Draht o. dgl. gebildet, dessen Durchmesser gleich dem Radialabstand zwischen Rohr 26 und Körper 12 ist. Dadurch liegt die Wendel radialspielfrei sowie ungefedert an den Teilen 26, 12 an und bildet mit ihrer Wendellücke eine Förderschnecke. Diese fördert die Luft bis zum vorderen Ende bzw. Düsenkopf 49 des Rohres 26. Von der im Körper 9 liegenden Kammer 46 geht nach vorne ein geradliniger, verengter Kanal aus. Dieser schließt gemäß Fig. 6 an geradlinige Schrägkanäle 53 an, deren vordere Enden bei bzw. zwischen den Gliedern 11 die Auslässe 25 bilden.

Das Rohr 26 weist am hinteren Ende einen gesonderten Ab­ schnitt 54 auf, welcher als hülsenförmige Verdickung über seinen Außenumfang und sein hinteres Ende innerhalb des Zapfens 42 vorsteht, der das hintere Ende des Kanales 20 begrenzt. Von der Hülse 54 bis zur Düse 29 ist das Rohr 26 durch einen einteiligen Rohrabschnitt 55 gebildet. Beide Abschnitte 54, 55 und die Welle 15 sind festsitzend miteinan­ der verbunden. Hinter dem Abschnitt 55 bildet der Teil 54 ein Gehäuse für ein Ventil 56, wie ein federbelastetes Überdruck- bzw. Kugelventil, welches bei Überdruck am Einlaß 23 öffnet. Das hintere, schlankere Ende der Hülse 54 ist am Außenumfang mit einer ringförmigen Dichtung 59 axial und radial gegenüber der Welle 15 im Zapfen 42 abgedichtet und in der Achse 10 wie der Zapfen 42 von dem Ventil-Einlaß durchsetzt. Die vormon­ tierte Einheit 54, 55, 56, 59 ist mit einer Sicherung 60, wie einer Radialschraube, gegenüber der Welle 15 axial und gegen Verdrehen gesichert. Nach Lösen ist diese Einheit aus der Lagerung 16 nach vorne herausziehbar. Die Sicherung 60 ist durch radiale Bohrungen in den Teilen 14, 31, 38 mit einem Werkzeug zugänglich.

Die Lagerung 16 ist durch zwei beiderseits des Einlasses 24 liegende, spielfreie Wälzlager, wie Axial- und Radiallager oder Kugellager 61, 62 gebildet, deren feststehende Außen­ ringe unmittelbar gegen die sowie mit der Hülse 31 und deren drehende Innenringe unmittelbar gegen die sowie mit der Hülse 38 axial verspannt oder form- bzw. kraftschlüssig verbunden sind. Die Hülsen, insbesondere die Hülse 38, können auch mit den zugehörigen Lagerringen eine Montageeinheit bilden, z. B. indem die jeweilige Hülse mit ihren Lagerringen fest verbun­ den, wie verklebt ist. Die Welle 15 kann daher mit diesen Teilen und dem vordersten Ring 32 als Einheit nach vorne aus dem Körper 14 herausgezogen werden. Zwischen den Lagern 61, 62 liegt die Sicherung 60. Am hinteren Ende des Körpers 28 ist ein den Einlaß 23 steuerndes Ventil 70, wie ein elektro­ nisch gesteuertes Schnell- oder Magnetventil mit seinem Gehäuse unmittelbar befestigt. Sofern Flüssigkeit an der Dichtung 27 austritt, gelangt sie innerhalb des Gehäuses 14 auf eine Schleuderscheibe 73, welche zwischen Lagerung 16 und Spannglied 36 mit letzterem an der Welle 15 befestigt ist und solche Leckflüssigkeit radial nach außen und vorbei an der Lagerung 16 schleudert, so daß sie aus dem Gehäuse 14 abge­ führt werden kann. Bei Ausbildung der Glieder 48 aus einem Elastomer könnten diese auch radiale Dämpfmittel 74 für das Rohr 26 bilden.

Die mit der Hülse 31 den Luftspalt bildende Bohrung des Gehäuses 14 begrenzt zwischen den Lagern 61, 62 und den Gliedern 32 durch eine Vertiefung eine die Hülse 31 ringför­ mig umgebende und an den Einlaß 24 angeschlossene Kammer 76. Von dieser gehen über diesen Spalt nach innen Radialkanäle 77 aus, welche die Hülse 31 durchsetzen. Die einander zuge­ kehrten Umfänge der Hülsen 31, 38 bilden eine demgegenüber kleinere Ringkammer 95, welche an die Kanäle 77 und den Spalt 33 angeschlossen ist. Von der Kammer 95 gehen radial nach innen Kanäle 71 aus, welche die Teile 15, 38 durchsetzen und in den Kanal 41, 20 münden. Dadurch sind an den Einlaß 24 angeschlossene Einlaßkanäle 76, 77, 95, 71 gebildet.

Für den automatischen Werkzeugwechsel ist eine Einrichtung 78 zum Spannen und Lösen des Werkzeuges 8 mit einem Arbeits­ zylinder 79 vorgesehen, in dem ein Arbeitskolben 80 axial verschiebbar ist. Das Zylindergehäuse ist fest mit dem Gehäuse 3 verbunden und wie der Kolben 80 von der Spannspin­ del 7 durchsetzt, welche den Kanal 20 begrenzt und die Glieder 48 aufnimmt. Zwischen Zylindergehäuse und Gehäuse 14 liegt die Kupplung 17 zugänglich. Das Spannglied 7 trägt am vorderen Ende ein radial aufweitbares Verbindungsglied 81, welches als Zange formschlüssig und ausrückbar in das hintere Ende des Werkzeuges 8 eingreift. Die Spindel 7 ist aus drei axial aneinanderschließenden Hülsenabschnitten zusammen­ gesetzt, deren hinterer das Kupplungsglied der Kupplung 17 bildet und deren vorderer Abschnitt 82 die Zange 81 trägt, das vordere Ende des Rohres 26 bei 94 zentriert aufnimmt und von dem Verbindungskanal zwischen den Räumen 20, 47 durch­ setzt ist. Am mittleren Abschnitt ist eine diesen umgebende Spannfeder 83 abgestützt, welche den Körper 9 in die Halte­ rung 6 zieht. Gegen diesen Mittelabschnitt läuft auch der Kolben 80 beim Lösen bzw. Vorschieben des Werkzeuges 8 an. Hinter der Feder 83 ist der Außenumfang des Mittelabschnittes mit einer Dichtung 84 gegenüber dem Spindelkörper 12 abge­ dichtet.

Die hintere Dichtfläche der Dichtung 27 ist von einem axial durch den Fluiddruck oder eine Feder 86 verschiebbaren Druck- und Anschlußkörper 85 gebildet, welcher in einem abnehmbaren, den Körper 28 tragenden Deckel des Gehäuses 14 verschiebbar geführt ist. Nach Abnehmen dieses Deckels liegen die Teile 36, 42, 73 frei zugänglich. Von den beiderseits der Einlaß­ kanäle liegenden Ringnuten 87 des Spaltes 33 ist die vordere unmittelbar an die Radialbohrung 40 angeschlossen. Die hintere Ringnut 87 umgibt das Glied 60, schließt ebenfalls unmittelbar an eine Radialbohrung im Glied 31 an und mündet dann innerhalb des Gehäuses 14 in einen Längskanal 88, in welchen auch der Auslaß 40 mündet. Alle Kanäle 87, 40, 88 sind an einen gemeinsamen Auslaß 90 angeschlossen, welcher zur Außenseite des Gehäuses 14 führt, zwischen den Lagern 61, 62 liegt und eine erweiterte Verlängerung des Auslasses 40 bildet.

Die Kanäle 76, 77, 95, 71 können in Radialansicht innerhalb des Einlasses 24 liegen. Jeweils die Kanäle 71 bzw. 77 können über den Umfang axial gegeneinander versetzt sein. Eine am Außenumfang des Körpers 14 liegende Zugangsöffnung zur Betätigung der Sicherung 60 kann mit einem Verschluß 96 ver­ schließbar sein und den Kanal 88 durchsetzen. Bei horizontal liegender Arbeitsausrichtung der Achse 10 liegt der Leckaus­ gang 90 an der Unterseite des Körpers 14, so daß die Leck­ flüssigkeit aufgrung von Gefälle ausfließt. Die axiale Bewegung des Spanngliedes 7 wird auch vom Körper 14 gegen­ über dem Gehäuse 3 ausgeführt.

Dies gilt auch für die Ausbildung nach Fig. 2. Hier weist jedoch die Statorhalterung 43 einen am Gehäuse 3 befestigten Halter 97 auf, welcher den Stator 2 nur am hinteren Ende umgibt und an dessen Deckel bzw. Außenumfang mit einem Lager 98 radial so schwingungsgedämpft abgestützt ist, daß der Stator 2 Axialbewegungen ausführen kann. Die Kupplung 17 weist hier an einem der Wellenteile einen axial in das andere Kupplungsglied 67 zentriert einschiebbaren Steckzapfen 18 auf, welcher durch das vordere Ende der Welle 15 gebildet ist. Zwischen Kupplungsglied 67 und Stator 2 ist die Welle 15 von einem Spannglied 68, nämlich einer Überwurfmutter, umgeben, welche mit einem Innengewinde in das Kupplungsglied 67 eingreift und die beiden Kupplungsglieder 18, 67 über zwei Zwischenglieder 63, 64 axial anschlagbegrenzt gegeneinander verspannt. Das ringförmige, an der inneren Stirnfläche der Mutter 68 abgestützte Glied 63 weist am Innenumfang eine Schräg- bzw. Konusfläche auf. An ihr ist das, ringförmige und kreisrunde Materialquerschnitte aufweisende, Glied 64 abge­ stützt. Das Glied 64 greift in eine Umfangsnut des Zapfens 18 formschlüssig ein und ist zwischen den Stirnflächen der Glieder 67, 63 verspannt. Das Glied 64 kann unter Verformung nachgeben, z. B. aus weichem Stahl bestehen, während alle übrigen Glieder 18 und 67, 68, 63 aus härterem Werkstoff bestehen, beispielsweise gehärtet sind. Durch diese Kupplung 17 ergibt sich eine nur kraft- bzw. reibungsschlüssige Dreh­ mitnahme und eine günstige Radialkompensation für Abweichun­ gen der Achsen 10 der Einheiten 3, 12 und 2, 15.

Gemäß Fig. 3 liegen die Glieder 18, 67 statt gemäß Fig. 2 mit zylindrischen Schiebeflächen mit spitzwinkligen Konusflächen aneinander an, so daß das Glied 64 nicht an der freien Stirnfläche des Gliedes 67 abgestützt ist, jedoch trotzdem die axiale Spannkraft der Mutter 68 auf das Glied 18 über­ trägt.

Gemäß Fig. 4 umgibt der Halter 97 das vordere Ende des Gehäuses 14, welches eine Umfangsnut für den Eingriff des Gliedes 98 aufweist. Dieses Glied 98 kann das Gehäuse 14 elastisch gedämpft oder starr gegen die hintere Stirnseite des Halters 97 spannen, so daß der Abstand zwischen den Gehäusen 3, 14 stets gleich bleibt. Die Öffnungen 24, 90 liegen hinter dem Glied 98, nämlich die Öffnung 90 achsgleich zum Glied 60.

Die Kupplung 17 liegt vollständig innerhalb des Halters 97, wobei das Glied 18 das Glied 67 am Außenumfang umgibt. Beim axialen Verstellen der Spindel 7 wird das Glied 67 gegenüber dem Glied 18 axial verschoben, bleibt jedoch mit diesem drehschlüssig verbunden. Hierzu greifen die Glieder 18, 67, beispielsweise nach Art einer Keilwellenverbindung, mit axialen Nuten und Stegen ineinander.

Gemäß Fig. 5 ist nur die Kanalisierung 22 und nicht die Kanalisierung 21 vorgesehen, so daß das Rohr 26 einschließ­ lich des Einlasses 23 und der zugehörigen Bauteile entfällt. Der Längskanal 41 ist als Sacklochbohrung vorgesehen, die nahe bei ihrem Boden an die Querkanäle 71 anschließt. Über den Einlaß 24 wird Kühlschmierstoff oder ein Schmier-Aerosol zugeführt.

Gemäß Fig. 6 ist keine maschinelle Wechseleinrichtung 78 für das Werkzeug 8 vorgesehen. Das Gehäuse 14 ist unmittelbar sowie radial zentriert gegen das hintere Ende des Gehäuses 3 gespannt. Die Hülse 31 bildet unmittelbar mit dem Zapfen 42 den Spalt 33, so daß sich die Teile 31, 42 nicht berühren. Statt der Wälzlager 61, 62 wird hier das Lager nur als Spaltlager durch den Spalt 33 gebildet, zwischen dessen Enden die Kanalabschnitte des zum Einlaß 24 gehörenden Einlaß­ kanales liegen. Diese Kanalabschnitte liegen auch zwischen den als Lagern vorgesehenen Gliedern 32. Das Glied 60 ist durch den Einlaß 24 zugänglich. Das Glied 67 der Kupplung 17 ist unmittelbar durch das hintere Ende des Spindelkörpers 12 gebildet und umgibt das Kupplungsglied 18 innerhalb der hinteren Stirnwand des Gehäuses 3. Die Hülse 31 ist gegenüber dem Gehäuse 14 mit einem Glied 65, wie einer Radialschraube, axial sowie in Drehrichtung formschlüssig gesichert. Nach Lösen dieses Gliedes 65 und axialer Spannglieder für das Gehäuse 14 kann der Stator 2 einschließlich Welle 15 nach hinten von den Teilen 3, 12 abgezogen und gelöst werden. Es ist aber auch denkbar, nur den Stator 2 abzuziehen und die Welle 15 in Kupplungsverbindung mit der Spindel 12 zu belas­ sen. Die Lecköffnung 90 schließt hier an den stationär vom Außenumfang der Hülse 31 begrenzten Spalt hinter dem hin­ tersten Glied 32 im Bereich des hinteren Endes des Zapfens 42 an.

Gemäß Fig. 7 ist die Welle 15 noch kürzer und sie liegt ungelagert frei im Gehäuse 14, in welchem sie von einem an die Öffnung 90 angeschlossenen Ringraum umgeben ist. Auch hier entfällt wie bei der Ausbildung nach Fig. 5 die Kanali­ sierung 21, jedoch ist die Kanalisierung 22 an den axialen Einlaß 23 angeschlossen. Zwischen den Gehäusen 2, 3 ist eine axial vorgespannte Ringdichtung vorgesehen, welche die miteinander verbundenen Innenräume dieser Gehäuse nach außen abdichtet. Auch hier entfällt die Einrichtung 78 für den maschinellen Werkzeugwechsel.

Durch die beschriebene Ausbildung wird verhindert, daß aus den Lagern 61, 62 der dort vorhandene Schmierstoff durch die im Spalt 33 strömende Luft ausgeblasen wird. Ferner werden Schwingungen axial und radial gedämpft. Dies ergibt sich insbesondere, weil die Umfänge der Paarung 31, 38 einerseits radial berührungsfrei sind und die Umfänge sowie Enden der Paarung 14, 31 einschließlich der Lager-Außenringe radial bzw. axial nur über Dämpfglieder aneinander anschließen und ansonsten ebenfalls berührungsfrei sind. Das Glied 64 kann ein offener Ring sein, dessen Enden einander mit geringem Abstand gegenüberliegen, so daß er ohne Stauchungen im Durchmesser verengt werden kann. Alle Merkmale aller Ausfüh­ rungsformen können einander hinzugefügt bzw. miteinander kombiniert werden. Die erläuterten Eigenschaften und Wirkun­ gen können genau oder im wesentlichen bzw. nur ungefähr wie beschrieben vorgesehen sein und je nach den Erfordernissen auch stärker davon abweichen.

Claims (11)

1. Spindelkopf für Werkzeugmaschinen o. dgl., mit einem Stator (2), einer gegenüber dem Stator (2) mit minde­ stens einem Lager (61, 62 bzw. 32) einer Lagereinheit (16) um eine Spindelachse (10) drehbar gelagerten Spindel (4) und mit einer den Spindelkopf (1) zwischen einem Einlaß (23, 24) und einem Auslaß (25) durchsetzen­ den, einen Einlaßkanal (76, 77, 95, 71) und einen Längskanal (41, 20) umfassenden Kanalisierung (21, 22) für ein Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßka­ nal (76, 77, 95, 71) stromabwärts von dem Lager (61 bzw. 32) in die Kanalisierung (22) mündet.

2. Spindelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinheit (16) zwei axial benachbarte Lager (61, 62 bzw. 32) umfaßt und der Einlaßkanal (76, 77, 95, 71) zwischen diesen Lagern quer zur Spindelachse (10) in die Spindel (4) mündet, daß insbesondere der Einlaßkanal (76, 77, 95, 71) eine stationär und drehend begrenzte Kammer (95) umfaßt, von welcher Querkanäle (71) in den Längskanal (41) der Spindel (4) münden, und daß vorzugs­ weise die stationäre und die drehende Begrenzung axial an einander gegenüberliegende Umfangsflächen anschlie­ ßen, die berührungsfrei einen Luftspalt (33) begrenzen.

3. Spindelkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Einlaßkanal (76, 77, 95, 71) mindestens ein Distanzglied (31, 38, 14) für die Lagereinheit (16) durchsetzt, daß insbesondere der Einlaßkanal (2) koaxial ineinander liegende Distanzhülsen (31, 38) für die gegeneinander drehbaren Außen- und Innenringe der beiden als Drehlager ausgebildeten Lager (61, 62) durchsetzt, und daß vorzugsweise mindestens eine der Distanzhülsen (31, 38) von einer ringförmigen Kammer (76, 95) des Einlaßkanales umgeben ist bzw. mit wenigstens einem der zugehörigen Lagerringe durch Verkleben o. dgl. unmittel­ bar fest verbunden ist.

4. Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinheit (16) eine Dämpfungseinrichtung (30) umfaßt, daß insbesondere die das Lager (61, 62) halternde Dämpfeinrichtung (30) zwischen Stator (2) und Lager (61, 62) angeordnet ist, und daß vorzugsweise die Dämpfeinrichtung (30) elasti­ sche Dämpfglieder (32) umfaßt, welche als Dichtungen für die Kanalisierung (21, 22) angeordnet sind.

5. Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2) zwei geson­ derte erste sowie zweite Statorkörper (14, 3) und die Spindel (4) gesondert daran gelagerte Wellenabschnitte (15, 12) aufweist, die miteinander radial festsitzend zwischen den Statorkörpern (3, 14) o. dgl. verbunden sind, daß insbesondere die Wellenabschnitte (12, 15) über einen Schiebesitz (18, 67) axial verschiebbar ineinandergreifen und in Drehrichtung spielfrei mitein­ ander verbunden sind, und daß vorzugsweise eine die Wellenabschnitte (12, 14) unmittelbar gegeneinander lagesichernde Wellen-Sicherung zwei formschlüssig ineinandergreifende Sicherungsprofile, wie Gewinde, Keilwellenprofile, o. dgl. umfaßt.

6. Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wellenabschnitte (12, 15) der Spindel (4) über eine Spanneinrichtung axial fest­ sitzend miteinander verbunden sind, daß insbesondere die Spanneinrichtung ein von mindestens einem Wellenab­ schnitt (12, 15) gesondertes Spannglied (68) umfaßt, und daß vorzugsweise das Spannglied eine von beiden Wellen­ abschnitten (12, 15) gesonderte Überwurfmutter (68) ist und/oder über mindestens ein gegenüber ihm vor der Verspannung radial nachgiebiges Spann-Zwischenglied (63, 64) in mindestens einen der Wellenabschnitte (12, 15) eingreift.

7. Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (26) der Kanalisie­ rung (21) die Spindel (4) zentral durchsetzt und ein­ schließlich einer Verdickung (54) stromabwärts aus der Spindel (4) herausziehbar ist, daß insbesondere die Verdickung ein am Rohr festsitzend angeordnetes Gehäuse (54) umfaßt, und daß vorzugsweise die Verdickung durch ein Ventil (56) gebildet ist.

8. Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand von dem den Einlaß (23, 24) aufweisenden Stator (2) eine Spannein­ richtung (78) zur axialen Verspannung eines in die Spindel (4) eingesetzten Werkzeuges (8) vorgesehen ist, daß insbesondere die Spindel (4) zwischen dem Stator (2) und der Spanneinrichtung (78) geteilt ist, und daß vorzugsweise die Wellensicherung (17) zwischen dem Stator (2) und der Spanneinrichtung (78) liegt bzw. zur Montage frei zugänglich ist.

9. Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (26) der Kanalisie­ rung (21) in der Spindel (4) mit einem Distanzglied (48) radial abgestützt ist, das eine Wendel bildet, daß insbesondere das Distanzglied durch einen Wendelkörper (48) gebildet ist, und daß vorzugsweise das Distanzglied als Pumpglied (48) für das Fluid ausgebildet ist.

10. Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2) axial ver­ schiebbar mit einer Radialdämpfung (98) verbunden ist, daß insbesondere der erste, den Einlaß (23, 24) aufwei­ sende Statorkörper (2) am zweiten Statorkörper (3) über die Radialdämpfung (98) gelagert ist, und daß vorzugs­ weise die Radialdämpfung (98) näher bei dem vom zweiten Statorkörper (3) entfernten Ende des ersten Statorkör­ pers (2) liegt.

11. Spindelkopf, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 oder einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (41) unmittelbar in das hintere, starr mit einer Werkzeug-Halterung (6) verbundene Ende der Spindel (12) mündet, daß insbesonde­ re an das hintere Ende der Spindel (12) eine Kupplungs­ muffe (15) fest angesetzt ist und mit einer Stirnfläche an einer axial federnd beweglichen, vom Einlaßkanal (41) durchsetzten Gleitmuffe (85) abgedichtet gleitet, und daß vorzugsweise der rotierende Längskanal (20) zwischen der Kupplungsmuffe (85) und der Werkzeughalterung (6) von der Spindel (12) begrenzt sowie zur Förderung des flüssigkeitshaltigen Fluids, wie einer den Längskanal füllenden Kühlschmier-Flüssigkeit, eines Aerosols o. dgl. vorgesehen ist.