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Wälzlager-Drehverbindung Die Erfindung betrifft eine Wälzlager-Drehverbindungt
insbesondere für die fliegende Lagerung von Werkzeugmaschinenspindeln, deren Lagerkreisdurchmesser
mindestens 500 mm beträgt, zur Aufnahme von Axial- und Radialkräften sowie von Momentenbelastungen,
gebildet aus einem geschlossenen und aus einem geteilten Lagerring mit zwischen
den beiden Lagerringen in Wälzlagerkäfigen geführten Wälzkörpern, Beim Einsatz dieser
Lagerungen für Spindeln von Werkzeugmaschinen werden nicht nur ein möglichst geringer
Drehwiderstand, sondern auch eine sehr hohe Laufgenauigkeit gefordert. Beide Forderungen
stehen in einem unmittelbaren Zusammenhang mit der Fertigungsgenauigkeit, die für
Werkzeugmaschinen dieser Art vorgeschrieben sind.
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Des weiteren kommt hinzu,.daß der Arbeitsbereich -der vorgesehenen
Werkzeugmaschinen eine Bandbreitelder Drehzahlen in den Grenzen von n - 0>5min
bis n = 200 minze umfaßt, jenachdem, ob für die Werkstückbearbeitung ein Fräsvorgang
gewählt ist oder Schnellarbeitsstähle eingesetzt sind, In dem einen Falle ergeben
sich bei den niedrigen Umlaufgeschwindigkettenhöhere Belastungen, die aufzunehmen
sind, während im anderen Falle bei hohen
Umlaufgeschwindigkeiten
der damit verbundene Temperaturanstieg in dem Lager nicht ohne Wirkung auf das Lager
selbst und nicht ohne Einwirkung auf seine Umgebung bleibt.
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So ist es notwendig und unumgänglich, dafür zu sorgen, daß durch die
unterschiedlichen auftretenden Beanspruchungen und Belastungen sowie infolge der
bei der Bearbeitung des Werkstückes mit hohen Umlaufgeschwindigkeiten sich entwickelnden
Wärme, die in die einzelnen Bauelemente ab fließt oder von diesen gestaut wird,
keine Beeinträchtigung. der Lagerung und ihrer Elemente erfolgt. Hierzu zählt auch,
daß die Vorspannung mit der eine derartige Wälzlager-Drehverbindung für gewöhnlich
eingebaut ist, stets den sich einstellenden Gegebenheiten angepaßt bleibt, Diese
vorgegebene Vorspannung oder das vorgegebene Spiel wie auch eine Spiel freiheit
der Lagerung sind unter anderem abhängig von der im Lager herrschenden Temperatur,
Um einer Temperaturerhöhung im Lager zu begegnen, ist es bekannt, bei Wälzlagern
zugleich mit der Zugabe des Schmieröls für Wälzkörper und Laufbahnen eine Abfuhr
der Wärme dadurch zu erreichen, daß das Schmieröl in größeren Mengen je Zeiteinheit
zugeführt wird und den Schmierölkreis schneller durchläuft, was nur bis zu einem
optimalen Wert möglich ist.
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Eine weitere Steigerung dieser Schmierölmenge bewirkt keine Temperaturverminderung
mehr.
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Die Aufgabe, die mit der Erfindung gelöst werden soll, besteht somit
darin, die den jeweiligen Umlaufgeschwindigkeiten bei den einzelnen Arbeitsgängen
sich einstellende Temperatur über den gesamten Umfang des Lagers mit Hilfe eines
zusätzlichen Ölkreislaufes konstant zu halten sowie bei sich ändernden Drehbedingungen
im gleichen oder in einem anderen Arbeitsbereich auf die Lagertemperatur und damit
auf die Lagerelemente durch Temperaturänderung des Öles einzuwirken, um sicherzustellen,
daß die Maßgenauigkeit bei der Bearbeitung des Werkstückes eingehalten ist, für
die gleichbleibender Drehwiderstand, ausreichende Lagersteifigkeit und eine bestimmte
Vorspannung Voraussetzung sind, Als Lösung wird nach der Erfindung vorgeschlagen9
daß die Lagerringe b1 führende Bohrungen (Zulaufbohrungen und Ablaufbohrungen) zusätzlich
aufweisen, die zumindest im Bereich der Laufbahnen mit als Ringe umlaufenden offenen
abdeckbaren Eindrehungen in Verbindung stehen, Einem weiteren Merkmal zufolge sind
einsetzbare Paßstücke vorgesehena die die als Ringe umlaufenden Eindrehungen in
Ringabschnitte derart unterteilen, daß jedem Ringabechnitt eine Zulaufbohrung und
eine Ablaufbohrung zugeordnet sind, Um die durch den zusätzlichen Ölkreislauf sich
bildenden Einflußzonen abzugrenzen, sind an den Lagerringen Isolierstreifen angebracht.
Mit Hilfe dieser Isolierstreifen werden somit jene Teile der Lagerringe abgeschirmt,
die von dem Öl nicht beeinflußt werden sollen.
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In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, Es zeigen: Fig. 1 ein doppelt wirkendes Axialrollenlazer als Hälfte
im Schnitt, Fig. 2 das Lager in Ansicht in Pfeilrichtung A der Fig. 1 und Fig. 3
das Lager im Schnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 2.
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Eine Wälzlager-Drehverbindung für eine fliegende Lagerung einer Werkzeugniaschinenspindel
umfaßt einen geschlossenen Lagerring 10 und einen geteilten, Lagerring 11 mit den
beiden Lagerringhälften 111, 112.
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Zwischen den beiden Lagerringen 10 und 11 sind in Wälzlagerkäfigen
12 geführte Wälzkörper 13, die auf Laufbahnen 14, 15 abrollen, unterpebracht, Die
Lagerringe 10, 11 weisen zusätzlich zu den BohrunRen ffjr das Schmieröl Bohrungen
16 auf, die mit Eindrehungen 17, 18 an den Lagerringen 10, 11 in Verbindung stehen.
Diese Eindrehungen 17, 18 sind offen, laufen als Ringe an den Außenflächen der Lagerringe
10, 11 um und sind abdeckbar, beispielsweise unter Einbeziehung einer Anschlußkonstruktion
19.
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Sollte der Querschnitt der Lagerringe keine Bohrungen oder Eindrehungen
zulassen, wird die Aufgabe, einen zusätzlichen Ölumlauf zu schaffen, in der Weise
gelöst, daß die Eindrehungen und/oder die Bohrungen in die Anschlußkonstruktionen
verlegt werden.
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Mit hilfe von Paßstücken 20 sind diese als Rinne umlaufenden Eindrehungen
18 in Ringabschnitte unterteilbar. Jedem dieser Ringabschnitte - in, der Fig. 2
sind insgesamt sechs Ringabschnitte gebildet - sind eine Zulaufbohrung 161 und eine
Ablaufbohrung 162 zugeordnet. Die Anzahl dieser Ringabschnitte ist von der Größe
des Lagerdurchmessers abhängige Die Eindrehungen 17, 18 sind möglichst in unmittelbarer
Nähe oder in dem Bereich der Laufbahnen 14, 15 vorgesehen, Um auch in anderen Bereichen
der Lagerung die Temperaturänderung im Lager beeinflussen zu können, sind die Eindrehungen
18 auch an den anderen Außenflächen der Lagerringe 10, 11 angebracht.
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Isolierstreifen 21 (Figur 3) grenzen jene Einflußzone ab, die von
dem Ö1, das zusätzlich zu dem Schmieröl dem Lager zugeführtwird, nicht beeinflußt
werden soll, und sind an den Lagerringen 10, 11 angebracht, Für das Vergießen der
Isolierstreifen 21 kann beispielsweise gießbares Epoxydharz mit guten wärmeisolierenden
Eigenschaften verwendet werden, Anden-Srellen, an denen nicht vergossen werden kann,
werden Isolierstreifen 21 angebracht, bestehend aus hochkristallinenThermoplasten
mit langer Molekülkette oder Azetalharze, wie Polyoxymethylen.
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Das erforderliche, für diesen besonderen Kreislauf verwendete Öl wird
in Behältern gespeichert und bei möglichst gleichbleibender Temperatur gehalten
und über Thermostate gesteuert. Hierbei ist es erforderlich, unterschiedlich temperiertes
Öl bereitzuhalten; beispielsweise befindet sich in dem einen Behälter ein Öl von
+ 5°C und in dem anderen Behälter ein Öl von + 250 C; werden Zwischentemperaturen
des Zulauföls gefordert, so werden diese durch Wischenhergestellt, Die Einspritzung
des Öls kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl oder von der gemessenen
Temperatur elektronisch oder pneumatisch gesteuert werden. Für die Eindrehungen
18, die an den AuRenflächen derLagerringe 10, 11 vorgesehen sind, und die keine
unmittelbare Verbindung mit dem Lauf system (Wälzkörper 13, Laufbahnen 14, 15) haben,
kann auch eine andere Flüssigkeit verwendet werden.
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Geht man von der Annahme aus, daR das betreffende Lager z,B. einen
Planschlag oder einen Rundlauffehler von 0,005 mm aufweist, so ergibt sich, daß
die Querschnittsveränderungen, die mit dem Vorschlag nach der Erfindung erreicht
werden sollen, sich gleichfalls im Bereichbewegen.
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Beispielsweise bringt eine Erwärmung von 10 C eine Änderung der Abmessun~en
von 0,1 mm bei einem Meter Länge mit sich. Wenn der Lagerkörper einen Querschnitt
von 100 mm Dicke aufweist, wird durch Erwärmen um 10 C eine Veränderung von 1 lterzielt,
Ein derartiger Temperaturanstieg von 1 0C ist in Abhängigkeit von der Ausgangstemperatur
des eingedrückten Mittels in etwa 3 bis 5 Sekunden erzielbar.