DE2200961A1

DE2200961A1 - Hydrostatische Dichtung fuer Werkzeugmaschinenspindeln

Info

Publication number: DE2200961A1
Application number: DE19722200961
Authority: DE
Inventors: Klabunde Steven Eldor
Original assignee: Giddings and Lewis LLC
Current assignee: Giddings and Lewis LLC
Priority date: 1971-01-13
Filing date: 1972-01-10
Publication date: 1972-07-27
Also published as: GB1367973A; CA961523A; JPS5227388B1; DE2200961C3; DE2200961B2; US3698725A

Description

% Tr'WTS. IMG. Fond .du Lac, n/iscnnnin. / USA

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Die üjrfindun"; bezieht sich allgemein auf Umlaufdichtungen und betrifft insbesondere hydrostatische "Dichtungen 55UT* Verwendung in den Spindelkästen von Werkzeugmaschinen mit drehbaren oder mit drehbaren und geradlinig verschiebbaren Werkzeiigspindeln.

Im Werkzeugmaschinenbau sieht man sich seit langem speziellen Proolemen gegenüber, die durch den Austritt von Schmieröl und - underen J toffen durch Dicutungen aufgeworfen worden 'lie in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den Werlc^euginascbinenspindeln, den Spindelbuchsen und ihren tretenden Gehäusen angeordnet "ind. Einige der heute benutzten "Dichtungen si.nd sehr verschleißanfällig. Andere wiederum sind beim Eindringen von Fremdkörpern wie beispielsweise S fcr'-vub, ^; Abrieb te lichen und Sohneidwerk^eugspänen schadensüg oder bruohempfindlich. In jedem B'all kommt es dann ' ~--^:'y- ':"■-.'■ '■-■-■-.. ■ . zu ^:

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BAD ORfelNAL'--%'.-v.\ V

zu einer- Aussickern von Öl, .so daß Reinigungsgrbeiten nötig werden, während anderseits die verlorene Flüssigkeit ersetzt werden muß und Wartun^sprobleme entstehen, die im Maschinenbetrieb nur unfern hingenommen werden.

Die obigen Probleme treten bei modernen Spindelstookanordnungen noch in verschärfter Form auf, da man hier mit relativ großen Ölmengeh unter Überdruck arbeitet, um so nicht nur die Schmierung zu bewerkstelligen, sondern um darüber hinaus auch die Kühlung der Anordnung und die Vorspannung d^T· Spindellager su er-mö^lichen. Auch wenn die Maschine nicht in Betrieb ist, kann sich hinter der Dichtung Öl ansammeln und schließlich aussickern.

Ein weiteres Problem taucht auf, wenn Diehtungsanordnungen mit kraftsohlüsaig angreifenden Teilen wie beispielsweise federnden Dichtungsringen vorgesehen sind, die an der umlaufenden Fläche einer Spindel angreifen. Die dabei auftretenden Reibungskräfte tragen nicht nur zu dem unvermeidlichen Verschleiß der betreffenden Teile bei, so daß danr die genannten, mit dem Flüssigkeitsaustritt verbundenen Probleme entstehen, sondern es wird hierbei auch Wärme erzeugt. Dies wiederum kann eine Deformierung des Werkstücks oder der Spindelstockteile zur Folge haben, was nicht in Kauf genommen werden kann, wenn eine sehr exakte Bearbeitung erforderlich ist.

Die Erfindung hat daher allgemein zur Aufgabe, unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte eine Dichtung zu schaffen, die zwischen der Spindel und dem Gehäuse eines Werkzeugmaschinen-Spindelstocks eingesetzt werden soll.

Insbesondere hat die Erfindung zur Aufgabe, eine zwischen einer Spindelanordnung und dem Gehäuse eines Werkzeugmaschinen-Spindelstocks einzusetzende Dichtung zu schaffen, die den Austritt von Öl oder Kühlmittel aus dem Spindelkasten bei jeder normalen Druckentwicklung hinter der Dichtung in wirksamer Weise zu verhindern vermag.

Weiterhin hat die Erfindung zur Aufgabe, eine

Dichtung

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Dichtung der vorbezeichneten Art zu schaffen, die für eine Vielzahl von Werkzeugmasehinen-Spindelstöcken verwendet werden kann.

Des weiteren hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Dichtung der vorbezeichneten Art zu schaffen, die im Betrieb bei der Betätigung des dazugehörigen Spindelstocks von axialen oder radialen Laufungenaui^kejten unbeeinflußt bleibt.

Des weiteren hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Dichtung der vorbezeichneten Art zu schaffen, die durch Staub- oder Schmutzteilchen, Abriebteilchen, Späne oder sonstige Fremdkörper nicht beschädigt wird und die deren Eindringen in das Innere des Spindelkastens verhindert.

Darüber hinaus hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Dichtung für einen Spindelstock mit Rotationswerkzeug zu schaffen, bei der durch den Reibimgskontakt gegeneinander bewegter Teile kaum oder überhaupt keine Wärme erzeugt wird.

Außerdem hat die Erfindung auch zur Aufgabe, eine Dichtung für einen Spindelstock zu schaffen, die einem Plussigkeitsaustritt auch dann vorbeugt, wenn die Maschine nicht in Betrieb ist, wobei sich hinter der Dichtung jedoch Flüssigkeit angesammelt hat, so daß die Dichtung dem statischen Druck der Flüssigkeit ausgesetzt ist. Zur Aufgabenstellung gehört weiterhin die Schaffung einer hydrostatischen Dichtung, für die im Betrieb nur ein relativ geringes Druckluftvolumen erforderlich ist.

In Verbindung damit hat die Erfindung zur Aufgabe, eine hydrostatische Dichtung zu schaffen, die unter normalen Betriebsbedingungen geeignet ist, der Verschmutzung der Umgebung durch einen Ölsprühnebel Vorzubeugen.

Weiterhin hat die Erfindung zur Aufgabe, einen Spindelstock für ein umlaufendes Maschinenwerkzeug zu schaffen, der in seinen Abmessungen kompakt ist, der betriebssicher

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sicher und von stabiler Bauweise sowie im Betrieb widerstandsfähig ist und der nur einen relativ geringen Herstellungsaufwand erfordert.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus■dem Zusammenhang der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigegebenen Zeichnungen. Darin zeigen:

Pig. 1 eine perspektivische Ansicht einer zur Veranschaulichung der Erfindung dargestellten Werkzeugmaschine, bei der eine die Erfindung verkörpernde Spindelstockdichtung vorgesehen ist;

Pig. 2 eine in einem größeren Maßstab gehaltene Teilschnittansicht in einem in der Achsrichtung der Spindel und im wesentlichen in der Ebene der Linien 2-2 in Pig. I gelegten Schnitt, wobei ein Teil des Spindelstocks mit der darin enthaltenen Dichtung dargestellt ist;

Pig. 3 eine in einem größeren Maßstab gehaltene Teilschnittansicht in einem im wesentlichen in der Ebene der linien 3-3 der Pig. 1 gelegten Schnitt, wobei hier die Unterdruckspülleitung dargestellt ist;

Pig. 4 eine in einem noch größeren Maßstab gehaltene Teilschnittansicht ähnlich der Pig. 2 in einem im wesentlichen in der Ebene der Linien 2-2 in Pig. I gelegten Schnitt, wobei die Dichtelemente in größerem Detail dargestellt sind;

Pig. 5 eine Teilänsicht der Vorderseite des Spindelstocks» wobei in Wegbrechung Teile des Spindelstocks und der Dichtung dargestellt sind;

Pig. 6 eine in einem größeren Maßstab gehaltene Teilschnittansicht ähnlich der Pig. 4» wobei hier eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist; und

Pig. 7 eine Schnittansicht ähnlich der Pig. 2, in der jedoch eine Spindelstockdichtung dargestellt ist, wie sie in einem Spindelstock mit axial ausfahrbarer Spindel verwendet wird.

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Die Erfindung soll im folgenden anhand einer Ausführungsform beschrieben werden, was jedoch nicht in einem die Erfindung einschränkenden Sinn aufzufassen ist. Im Rahmen der Erfindung sind auch Alternativen, Abänderungen und Entsprechungen möglich.

In Pig. 1 ist die Erfindung zur Yeranschaulichung an einer Werkzeugmaschine 10 exemplifiziert, die einen Spindelkasten 11 mit, einer zu Drehbewegungen darin gelagerten Spindel a.ufweist. Bei der Werkzeugmaschine 10 handelt es sich in diesem Fall um eine große Umrißfräsmaschine, wie sie beispielsweise in der US-amerikanischen Abänderungspatentschrift 26 393 beschrieben ist. Es braucht indessen nicht betont zu werden, daß die Erfindung ebensogut auch auf andere Werkzeugmaschinen Anwendung finden kann. Die dargestellte Werkzeugmaschine 10 kann zur Ausführung eines Arbeitsganges an einem (nicht dargestellten) Werkstück betätigt werden, das an einem relativ schweren Werkstückträger 12 befestigt ist, der auf einem Bett 14 nahe der Maschine gelagert ist. Zu der Werkzeugmaschine IO gehört ein verhältnismäßig langes, festes Unterteil 15, das ein G-leitunterteil 16 trägt, welches auf dem festen Unterteil 15 verschoben werden kann. Das Gleitunterteil 16 trägt seinerseits einen Schwenksupport 17, der auf der oberen Fläche des Gleitunterteils 16 entlang einer bogenförmigen Bahn verschoben werden kann. An der Oberseite des Schwenksupports 17 ist eine Säule 18 befestigt, die als Träger für einen vertikalen Sattel 19 dient. Dieser ist auf der Säule zu vertikalen Gleitbewegungen gelagert und trägt seinerseits einen Schwenksattel 20. Der Schwenksattel 20 trägt den Spindelkasten 11, so daß dieser bogenförmige Bewegungen in einer Vertikalebene ausführen kann.

Alis dem obenstehend Gesagten geht hervor, daß der Spindelkasten 11 in bezug auf das Werkstück zu Bewegungen auf fünf Achsen gelagert ist. Hierzu gehören einmal translatorische Bewegungen auf den drei Koordinatenachsen X, Y und Z und zum andern Schwenkbewegungen um eine Horizontal-

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und Tertikaiachse A und B, so daß der Spindelkasten 11 mitsamt seinem spanabhebenden Werkzeug 23 in bezug auf das Werkstück beliebig in eine jeweils gewünschte Stellung gebracht werden kann. Die Bewegungen des Spindelkastens 11 und des von diesem getragenen Schneidwerkzeugs 23 können in bekannter Weise mit Hilfe einer (nicht dargestellten) numerischen Steuerung ausgelöst werden.

Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist der Spindelkasten 11 ein Gehäuse mit einer Bohrung 31 auf. In die Bohrung 31 ist eine zylindrische Hohlwelle 32 aufgenommen. Eine Spindel 34 ist auf Wälzlagern 35 und 36 zu Drehbewegungen innerhalb der Hohlwelle 32 gelagert und wird über ein Triebrad 37 angetrieben. Da an die Laufgenauigkeit der Spindel 34 auch bei hohen Abspanbelastungen und niederen Spindeldrehzahlen hohe Anforderungen gestellt werden müssen, können die Spindellager 35 und 36 unter Vorspannung stehen, um ein Vibrieren und Rattern zu verhindern, wenn das Werkzeug an dem Werkstück angreift. Diese Lagervorspannung ist in der US-amerikanischen Patentschrift 3 211 060 beschrieben. Hierbei handelt es sich kurz gesagt darum, daß der Lagervorspannkolben 39 durch Druckmittelzuführung in der Betrachtungsrichtung der Zeichnung wahlweise entweder nach rechts oder nach links geführt wird, so daß die Lager 35 und 36 dementsprechend entweder unter einer relativ geringen oder unter einer relativ starken Vorspannung stehen.

Zur Kühlung der Spindelstockteile läßt man gekühltes Öl in der allgemein durch Pfeile angedeuteten Richtung durch Ölleitungen und -kanäle 43 zirkulieren. Das in dieser Weise in erheblichen Mengen in Umlauf gebrachte, druckbeaufschlagte und gekühlte Öl dient im Durchtritt durch Schmierkanäle 44 auch zur Schmierung der Spindellager 35 und 36.

Bs ist somit klar, daß der Spindelkasten 11 beim Betrieb der mit den erfindungsgemäßen Dichtungen versehenen Werkzeugmaschine 10 und beim Rotieren der Spindel 34 von relativ großen Mengen einer druckbeaufschlagten Hydraulikflüssigkeit und von entsprechenden Mengen an druckbeauf-

schlagtem

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schlagtem Schmier- und Kühlöl durchströmt werden kann. Wird der Spindelkasten 11 in eine Neigungsstellung verschwenkt, so daß das vordere Lager 35 tiefer zu liegen kommt als das hintere Lager 36, so können sich an dem tiefergelegenen Lager 35 Plüssigkeitsanteile ansammeln, was zur Folge hat, daß in dem unteren oder vorderen Teil des Spindelkastens ein statischer Druck entsprechend der überstehenden ITiissigkeitsmenge auftritt. Eine solche Flüssigkeitsansammlung, verbunden mit dem Auftreten eines statischen Drucks, ist auch dann möglich, wenn die Druckbeaufschlagungssysteme für die Hydraulikflüssigkeit und für das Öl außer Betrieb gesetzt sind.

Gemäß der Erfindung ist daher eine hydrostatische Dichtung 45 vorgesehen und in der Weise eingebaut, daß dem Austritt von Flüssigkeitsanteilen aus dem Spindelkasten 11 vorgebeugt wird. Die Dichtung verhindert"auch das Eindringen von Staubteilchen und Werkstückspänen in das Innere des Spindelkastens und ist im Betrieb im wesentlichen reibungsfrei.

Zu der hydrostatischen Dichtung 45 gehört ein ringförmiges G-egenhalterungsglied 46 (Mg. 2 bis 4)? das an· der Spindel. 34 zu gemeinsamen Drehbewegungen mit dieser befestigt ist. Das dargestellte Gegenhai terungs'glied 46 hat einen allgemein rechteckigen Querschnitt und weist zwei Seitenflächen 47 iind 48 auf, die sich oberhalb der Spindelfläche 49 senkrecht und in radialer Richtung von dieser forterstrecken. -Zu der hydrostatischen Dichtung gehören außer dem Gegenhalterungsglied auch zwei stationäre, einander gegenüberliegende poröse Dichtlager 51 und 52, die auf entgegengesetzten Seiten des Gegenhalterungsgliedes in unmittelbarer Nähe der Radialflächen 47 und 48 angeordnet sind. Diese endlosen, ringförmigen Dichtlager bestehen vorzugsweise aus poröser 'Graphitkohle, deren Durchlässigkeit sich in diesem Fall auf etwa 25000 Mikrodarcy beläuft. Eine solche Graphitkohle ist selbstschmierend und wegen der in großer Zahl darin vorhandenen einzelnen Luftdurchlässe gegen Verstopfungen beständig. Materialien dieser Art sind handelsüblich. Bei der dargestellten

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ten Ausführungsform der Erfindung sind die lager 51 und 52' in beliebiger Weise fest mit dem tragenden Aufbau 64 verbunden, der sie umgibt, und zwar so, daß einem Austritt von. Druckluft an den Umfangsflachen 51a bzw. 52a der Lager 51 und 52 vorgebeugt wird. _

Im Rahmen der Erf inching sind weiterhin Mittel 'zur Druckluftzufuhr im Durchtritt durch die porösen hydrostatischen Dichtlager vorgesehen, so daß in den Zwischenräumen 54 und 55 zwischen dem Lager 51 und der Seitenfläche 47 des Gegenhalterungsgliedes einerseits und zwischen dem Lager 52 * und der Seitenfläche 48 des Gegenhalterungsgliedes anderseits durchgehende, ringförmige Druckluftfilme gebildet werden und im Betrieb aufrechterhalten bleiben, wie dies insbesondere aus der Darstellung der Pig. 4 zu entnehmen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mittel zur Druckluftzufuhr eine (nicht dargestellte) Druckluftquelle und den Druckluftkanal 57. Der Druckluftkanal 57 leitet in zwei Ringkanäle 38 für die Zuführung vor. Druckluft zur Hinterseite des'betreffenden der porösen Dichtlager 51 und 52 überj die zugeführte Druckluft durchströmt dann die Dichtlager 51 und 52, um in den Zwischenräumen 54 und 55 den bereits erwähnten Luftfilm zu bilden. In beiden dünnen, ringförmigen Luftfilmen herrscht der gleiche Druck und sie wirken im Sinne einer effektiven Abdichtung des ~ Spindelkastens, so daß ein Austritt von Öl entlang der Spindeloberfläche über das Gegenhalterungsglied 46 hinaus verhindert wird. Außerdem wird durch das Ausströmen der Luft in der durch die Pfeile 56 und 56a "angedeuteten Richtung und durch den Druckluftfilm auch das Eindringen von Verunreinigungen oder !Fremdkörpern wie Staubteilchen, Schneidflüssig— keiten und Werkstückspänen in den Spindelkasten unmöglich ; gemacht. ■""■'. ■- ■'■-■_ : " -. ' ;^V''/ ' -

Tersuche haben gezeigt,, daß es sich zur Herbeiführung annähernd idealer Dichtverhältnisse empfiehlt, das Gegenhaiterungsglied 46 und die Dichtlager 51 und 52 in

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einem vorbestimmten Abstand voneinander anzuordnen. Eine gute Abdichtung wird erzielt,' wenn sich der Abstand zwischen den Flächen 47 bzw. 48 des Gegenhalterungsgliedes 46 und den benachbarten Dichtla'-erflächen 59 hzw. 59a auf etwa .0,011 bis 0,013 mm belauft.

"-'" ■;'-[.;- · Bei Versuchen konnte ferner festgestellt v/erden, daß sich, eine befriedigende D i.-Vh t wir Io mg anob noch erzielen läßt, wenn Abstände von 0,009 bis 0,038 mm eingehalten werden. Eine exakte Einhaltung dieser geringen Abstände kann teilWeis-e auch durch eine Nachbearbeitung der einander be- :. nanhbarten Flächen 47, 48, 59 und 59a des G-egenhalterungs- ^:glieder 46 bzw. dor Oiohtlagpr 51 und 52 bis auf eine Ober- -fl räch ent oleranz von 0,00? mm in dor parallelen Anordnung vinä in der Fläche erzielt werden, nachdem die Lager bereits mit 'dem umgebenden tragenden Aufbau 53 verbunden worden sind. Zur Vermeidung eines Öldurchtritts und einer Verstop- - fung der Dichtlager empfiehlt sich die Zuführung gefilterter und getrockneter Druckluft bei einem Werkstattnormaldruck von 4,2 bis 8,4 kg/cm ""; bei einem Druck von 7»0 kg/cm konnten gute Arbeitsergebnisse erzielt werden.

·■.-■_. Zur Rückleitung des Öls aus dem Bereich in der Nähe des Luftfilms ist eine Spülleitung 59b vorgesehen, die in Fig» 3 gezeigt ist. Ein Erfindungsmerkmal ist in der Tatsachp zu erblicken, daß bei einer unabsichtlichen oder., ab- · sieht!ichpn Unterbrechung der Druckluftzufuhr auch dann kaum ein öldurchtritt durch die Dichtungsanordnung erfolgt , oder der Öldurchtritt sogar gänzlich unterbleibt, wenn das . die Dichtung umgebende Öl unter statischem Druck stehen sollte* Der Druckluftfilm wird in diesem Fall zwar abgebaut, doch setzt die Dichtung dem Öldurchtritt wegen der relativ kleinen Zwiπoherrräume zwischen den einander gegenüberliegenden Diohtungsoberflächen einen. Widerstand entgegen. Außerdem sättigen sich die Graphitkohle-Dichtlager 51 und 52 mit Öl, was ebenfalls dem Ölaustritt entgegenwirkt. Auch im Falle, einer Beendigung der Druckluftzufuhr zu der Dichtung treten nur geringe Reibungskräfte auf, da die G-raphitkohle-

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laser ihre Schmiereigensohaften beibehalten.

Erwinschtenfalls können die Dichtlagerteile 51 und S2 auch aus einem geeigneten nichtporösen Material hergestellt werden, das in der Weise durchlöchert wird, daß die erforderliche G-esamtdurchlässigkeit von 25000 Mikrodarcy gewährleistet ist, damit die abdichtenden Luftkissen aufgebaut und aufrechterhalten werden können.

G-emäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das G-egendruckorgan erwün.schtenfalls auch so ausgebildet sein, daß es auf der Spindeloberfläche axial verschiebbar ist. Zu diesem Zweck ist eine Ausbildung des in Fig. 2 bis 5 dargestellten G-egenhalterungsgliedes oder Gegendruckorgans 46 in Form eines ringförmigen, elastischen Dichtungsteils wie beispielsweise eines Vierkantrings 60 mit einer im wesentlichen rechteckigen Querschnittsform und eines Druckrings 61 vorgesehen, der das als Vierkantring ausgebildete Dichtungsteil 60 umspannt. Der Druckring 61 ist mit einer Ringrille von einer im wesentlichen rechteckigen Querschnittsform versehen, um dem Vierkantring 60 einen festen Dichtungssitz zu geben. Das Dichtelement greift mit der einen seiner vier Seiten an der Spindeloberfläche 49 an und bewirkt ein Abstreifen von Öl und sonstigem Material, wenn der Vierkantring 60 und der Druckring 61 eine gemeinsame Verschiebung in der Achsrichtung der Spindel 34 erfahren. Auch entfällt die Notwendigkeit einer genauen Lageeinpassung des G-egendruckorgäns in der Achsrichtung der Spindel 34, da diese Dichtverbindung eine axiale Einstellung des Druckringes 61 entsprechend dem umgebenden Aufbau bei der Montage der Vorrichtung gestattet. Die Dichtverbindung läßt auch wechselseitige Bewegungen des Druckringes 61 und der Spindel 34 nach erfolgter Montage und im Betrieb zu, wie sie sich als Folge einer Ausdehnung einzelner Spindelstockbauteile sowie infolge des Spindellagerverschleißes und aufgrund von Änderungen in der Spindellagervorspannung ergeben können.

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Es stellt ein Erfindungsmerkmal dar, daß der Innendurchmesser des Druckringes 61 um etwa 0,025 mm größer ist als der Durchmesser der ihm "benachbarten Spindel 34, sn daß zwischen dem Druckring und der Spindel selbst eine Dichtwirkung hervorgebracht und so eine Beschädigung des Dichtelements 60 durch auftreffende Fremdkörper wie etwa Verunreinigungen und Späne verhindert wird.

Die Montage und Halterung der beschriebenen Dichtung 45 auf einem Spindelstock (Pig. 2 bis 4) bereiten keinerlei Schwierigkeiten. Ein Dichtungsgehätise 64 ist mit
einer zylindrischen leitfläche 65 ausgebildet, wobei diese Fläche 65 in der Weise mit einer Gegenbohrung 66 zusammengepaßt werden kann, daß das Gehäuse 64 in bezug auf die Achse des Spindelkastens 11 zentriert wird. Das Dichtungsgehäuse weist konzentrische Gegenbohrungen 68 und 69 auf. In die
Gegenbohrung 69 ist ein allgemein kreisrunder Ring 70 aufgenommen, der eine der anderen Gegenbohrung 68 zugekehrte
und in einem Abstand von dieser vorgesehene Fläche 71 aufweist, so daß eine ringförmige Aussparung 72 von allgemein rechteckiger Querschnittsform gebildet wird, in welche die Dichtungsanordnung hineinpaßt. Das Dichtungsgehäuse 64 ist auf der Hohlwelle durch eine Tielzahl von Schrauben 73 festgelegt, die in die Hohlwelle 32 eingeschraubt und mit dem
gleichen Drehmoment festgezogen sind, so daß für alle Bauteile und Bauteilabstände einheitliche Querschnittsabmessungen gewährleistet sind. Der Durchmesser der innersten Bohrung 74 des Dichimngsgehäuses 64 (siehe Fig. 4 und 5), durch die sich die Spindel 34 hindurcherstreckt, ist vorzugsweise um 0,10 bis 0,15 mm größer als der Durchmesser der Spindel 34» so daß schon hierdurch eine erste Dichtwirkung gegen das Eindringen von Spänen oder sonstigen Fremdkörpern in die
,Dichtungsanordnung und in das Innere des Spindelkastens hervorgebracht wird.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt, wobei hier eine Spindel 80 lediglich

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zur Ausführung von Drehbewegungen auf einem Lager 81 gelagert ist. An der Spindel 80 ist ein Flansch 82 vorgesehen, der eine Seitenfläche 83 aufweist, die mit oinem porösen, ringförmigen Dichtlager 84 zusammenwirkt. Durch entsprechende Kanäle 85 erfolgt eine Druckluftzufuhr zur Hinterseite des Lagers 84, so daß in der obenbeschriebenen Weise ein abdichtender Luftfilm aufgebaut wird. Ein«, durchgehende Abdichtung dieser Kanäle 85 wird dadurch erzielt, daß Dichtungen 86 und 87 vorgesehen sind, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Spindel 80, wobei diese Dichtungen gegen das Gehäuse 64 und gegen den Lagerträger 88 anliegen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die erfindungsgemäße hydrostatische Dichtung 45 zweckdienlicherweise in einen Spindelkasten 90 eingebaut sein, der mit einer Spindel 91 versehen ist, die in bezug auf diesen zu Ausfahrbewegungen in der Achsrichtung gelagert ist, wie dies in Fig. 7 veranschaulicht ist. In dem hier dargestellten Spindelkasten 90 ist die Spindel 91 sowohl zu Drehbewegungen als auch zu axialen Bewegungen auf hydrostatischen Lagern 93 gelagert. Die Quervorschubbewegung der Spindel 91 in der Achsrichtung ist beim Bohren, Aufbohren, Gewindebohren und zur Vornahme ähnlicher Arbeitsgänge erforderlich. Wird die Spindel 91 in der Betrachtungsrichtung nach links ausgefahren oder bewegt, so gleitet das Gegendruckorgan 46, bestehend aus dem Dichtungsteil 60 und dem Druckring 61, in der beschriebenen Weise über die Spindeloberfläche 49 hinweg und behält hierbei seine Stellung zwischen den Lagern 51 und 52 in bezug auf diese bei. Es sind geeignete Mittel wie beispielsweise Sehlauchleitungen und Innengewindeanschlüsse 95 vorgesehen, um die Dichtung mit Druckluft zu versorgen. Zum Einbau der Dichtung 45 in diesen oder in einen anderen Spindelkasten kann in ähnlicher Weise verfahren werden, wie dies in Verbindung mit dem in Fig. 2 bis 5 dargestellten typischen Spindelkasten 11 beschrieben wurde.

Patentansprüche

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Claims

- 13 Patentansprüche

fl.j Hydrostatische Dichtung für Werkzeugmaschinen-Spindelstöcke ITiLt. drehbaren Spindeln, gekennzeichnet durch die Kombination einen für die Spindel (34; 80; 91) vorgesehenen ringförmigen Gegendruckorgann (46) mit einer sich oberhalb der Spindelfläche (49) erstreckenden Fläche (47, 48), mindestens eines in unmittelbarer Nähe der !Flächen (47, 48) des Gegendruckorgans (46) angeordneten stationären, porösen hydrostatischen Dichtlagers (51, 52; 84) und von Mitteln (57; 85; 95) zur Druckluftzufuhr im Durchtritt durch das poröse hydrostatische Dichtlager (51, 52; 84), wobei zwischen dem Dichtlnger (51, 52; 84) und dem Gegendruckorgan (46) ein endloses, ringförmiges Luftkissen mit einem zur Verhinderung des Durchsiokerns von Flüssigkeiten entlang der Spindelflache (49) über das Gegendruckorgan (46) hinaus hinreichenden Druck a\xfbaubar ist.

?. Hydrostatische Dichtung für Werkzeugmaschinen-Spindelstöcke und ähnliche Vorrichtungen mit drehbaren Spindeln, gekennzeichnet durch die Kombination eines ringförmigen Gegendruckorgans (46) mit rechteckigem Querschnitt, das zu gemeinsamen Drehbewegungen mit der Spindel (34; 91) auf dieser gelagert ist und Flächen (47, 48) aufweist, die sich senkrecht zur Spindelfläche (49) und in radialer Richtung ■ oberhalb dieser erstrecken, zweier nichtdrehbarer, einander gegenüberliegender, poröser hydrostatischer Dichtlager (51, 5?), die auf entgegengesetzten Seiten des Gegendruckorgans (46) sowie in unmittelbarer Nähe seiner in radialer Erstreckung vorgesehenen Flächen (47, 48) angeordnet sind, und von Mitteln (57; 95) zur Druckluftzufuhr im Durchtritt durch die porösen hydrostatischen Dichtlager (51, 52) wobei zwischen den Diohtlagern (51, 52) und den in radialer Erntreckung vorgesehenen Flächen (47, 48) des Gegendruckorgans (4 6) zwei entgegengesetzte, ringförmige Luftkissen im wesentlichen des gleichen Drucks und der gleichen Abmessungen aufbaubar sind und eine im wesentlichen reibungslose, das Durchsickern von Öl entlang der Spindel (34; 91) über das Gegendruckorgan

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druckorgan (46) hinaus verhindernde Abdichtung herbeiführbar ist.

3. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das G-egendruckorgan (46) einen kreisrunden, mit einer Rille (62) versehenen "Druckring (61) und ein abdichtend in die Rille (62) aufgenommenes und an der Spindelfläche (49) angreifendes ringförmiges Dichtungsteil (60) einbegreift.

4. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ß-egendruckorgan (46) ein ringförmiges, elastisches Dichtungsteil (60) in Form eines Vierkantringes mit einer im wesentlichen rechteckigen Querschnittsform, der entlang der einen Seite der Rechteckform gegen die Spindel (34; 91) anliegt, und einen kreisrunden Druckring (61) von einer im wesentlichen rechteckigen Qtierschnittsform einbegreift, der das Dichtungsteil (60) an den übrigen drei Seiten seines Rechteckquerschnitts umspannt.

5. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (61) und die Spindelfläche (49) durch das Dichtungsteil (60) in einem Abstand von etwa 0,025 mm gehalten werden.

6. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegendruckorgan (46) entlang der Spindelfläche (49) über eine begrenzte Distanz in der Achsrichtung verschiebbar ist.

7. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Dichtlager (51, 52) aus porösem Graphitkohlenstoff mit einer Durchlässigkeit von etwa 25000 Mikrodarcy bestehen.

8. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Dichtlager (51, 52) aus einem porösen Material mit einer Gesamtdurchlässigkeit von etwa 25000 Mikrodarcy bestehen.

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9. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Dichtlaßer (51, 52) endlos und ringförmig ausgebildet sind.

10. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den hydrostatischen Dichtlagern (51, 52) Druckluft mit einem Druck in dem Bereich von etwa 4,2 bis 8,4 kg/cm zuführbar ist.

11. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Gegendruckorgan (46) und die Dichtlager (51, 52) voneinander einen Abstand in dem Bereich von etwa 0,009 bis etwa 0,038 mm haben.

12. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennζeich-. net, daß das ringförmige Gegendruckorgan (46) und die Diohtlager (51, 52) voneinander einen Abstand in dem Bereich von etwa 0,011 bis etwa 0,013 mm haben.

13. Hydrostatische Dichtung für Werkzeugmaschinen-Spindelstöcke, gekennzeichnet durch die Kombination einer drehbaren Spindel (34; 91), eines zu gemeinsamen Drehbewegungen mit der Spindel (34; 91) auf dieser gelagerten und sich oberhalb .der Spindelfläche (49) erstreckende Flächen (47, 48) aufweisenden ringförmigen Gegendruckorgans (46), in der unmittelbaren Nähe der Flächen (47, 48) des Gegendruckorgans (46) angeordneter stationärer, poröser hydrostatischer Dichtlager (51, 52) und von Mitteln (57; 95) zur Druckluftzufuhr im Durchtritt durch die porösen hydrostatischen Dichtlager (51, 52), wobei zwischen den Dichtlagern (51, 52) und dem Gegendruckorgan (46) im Sinne der Verhinderung eines Austritts von Flüssigkeiten entlang der Spindelfläche (49) über das Gegendruckorgan (46) hinaus Luftkissen aufbaubar sind.

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