DE2317204A1

DE2317204A1 - Einrichtung zur aufnahme von axialkraeften

Info

Publication number: DE2317204A1
Application number: DE2317204A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Grundel
Original assignee: Gesenkschmiede Schneider GmbH
Current assignee: Gesenkschmiede Schneider GmbH
Priority date: 1973-04-06
Filing date: 1973-04-06
Publication date: 1974-10-17

Description

"Einrichtung zur Aufnahme von Axialkräften" Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufnahme von über die zu bearbeitenden Werkstücke durch hydraulisch oder pneumatisch betätigte Arbeitszylinder aufgebrachten Axialkräften bei Spindellagerungen von Werkzeugmaschinen.
Zum Auffangen von Axialkräften sind Wälzlager,hydrostatische und hydrodynamische Lager bekannt.
Diese bekannten Lagerungen,insbesondere die Wälzlager und hydrodynamischen Lager haben den Nachteil,daß große Axiaikräfte bei stillstehender Spindel nur begrenzt und auf Kosten der Lebensdauer der Lager auçgenolmmen werden können.Die hohen Lagerdrücke können zu bleibenden Eindrücken der Kugeln bzw. der Rollen führen.
Da mit zunehmenden Axialkräften die Lagerabmessungen eine Größe erreichen, die zu einer Verringerung der zulässigen Drehzahl führen,sind Wälzlager für schnellaufende Spindeln mit großer Axialbelastung nicht geeignet.
Hydrostatische Axiallager haben den Nachteil,daß sie sehr empfindlich sind und bei schlagartigen Axialkrafterhöhungen bei rotierender Spindel zum Fressen neigen, Ein Anwendungsfall als. Beispiel für sowohl rotierend als auch im Stillstand axial hochbelastete Spindeln liegt bei. Reibschweißmaschinen vor.Beim Reibschweißen wird ein in einem durch einen oder mehrere- Arbeitszylinder bewegten Schlitten eingespanntes Fügeteil gegen ein in ein rotierendes'Futter eingespanntes Fügeteil gepresst.Nach Erreichen der durch die Reibungswärme erzeugten Schweißtemperatur wird die Spindel abgebremst und die Anpresskraft zum Schweißen der Fügeteile schlagartig erhöh;L.Diese extremen Belastungen stellen hohe Anforderungen an die Spindellagerung.
Aufgabe der Erfindung ist es,einen Weg aufzuzeigen,wie man die hohen Axialkräfte beherrschen kann und die Nachteile der üblichen.
Spindellagerung zum Auffangen: von Axialkräften ausschaltet.+ Ausgleichsdruckräume zum Auffangen: von-Axialkräften bei Wellen sind bereits bekannt.Reispielsweise wird im Turbinenbau eine Einrichtung zum Ausgleich'der Axialkräfte angewanQt.Dort werden die in axialer Richtung auf den Läufer wirkenden Kräfte durch einen in entgegengesetzter Richtung beaufschlagten Ausgleichskolben soweit ausgeglichen,daß die Restkräfte durch ein Drucklager abgefangen werden können.
Diese Vorrichtung ist jedoch wenig geeignet,um bei Werkzeugmaschinen Anwendung zu finden.
Die Erfindung bezweckt,eine robuste und einfache, in der Herstellung wie im Betrieb kostenniedrige Einrichtung zu schaffen,um Axialkräfte bei Werkzeugmaschinenspindeln auszugleichen.
Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,daß ein geeignet angeordneter Ausgleichsdruckraum zum Aufbringen von axialen Gegenkräften über eine gemeinsame Zuleitung mit dem Druckraum des oder der Arbeitszylinder verbunden istj Hierdurch wird erreicht,daß der Ausgleichsdruckraum mit demselben Druck wie der Druckraum des oder der Arbeitszylinder beaufschlagt ist und die so wirksam werdenden Gegenkräfte auftretende Axialkräfte aufnehem können.
Zweckmäßigerweise ist der Ausgleichsdruckraum so angeordnet,daß er entweder durch einen Spindelabsatz und das Lagergehäuse gebildet ist oder daß er das Spindelende umschließt.
In vorteilhafter Weiterbildung entspricht die in Achsrichtung wirksame Fläche des Ausgleichsraumes der wirksamen Kolbenfläche des Arbeitszylinders.
Dadurch,daß der Druck im Druckraum des Arbeitszylinders und im Ausgleichsdruckraum durch die gemeinsame Leitungsverbindung gleichgroß ist,wird durch die Auslegung gleicher wirksamer Flächen ein völliger Ausgleich der axial auftretenden Kräfte erreicht.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung wird jedoch die in Achsrichtung wirksame Fläche des Ausgleichsdruckraumes gerinfügig kleiner gehalten als die wirksame Kolbenfläche des Arbeitszylinders,um eine sehr kleine resultierende Axialkraft bestehen zu lassen und damit einen unruhigen Lauf der Spindel zu vermeiden und um die Spindel genau zu fixieren.
Anstelle eines ringförmigen oder eines das Spindelende umschließenden Ausgleichsdruckraumes kann auch eine Kombination aus diesen beiden Ausführungsformen gebildet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung,in der mehr oder weniger schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Querschnittszeichnung der Einrichtung.
Bei der -gezeichneten Ausführungsform wird der Arbeitskolben 1 gleichzeitig mit dem ringförmigen Druckraum 2 über eine Leitung- 3 mit einem Druckmittel beaufschlagt.Die Beaufschlagung kann in bekannter Weise durch mechanische und / oder elektrische bzw. -elektronische Mittel erfolgen,und kann zweckmäßigerweise durch den Druck im Druckraum des Arbeitszylinders oder durch den Abbremsvorgang der Spindel bzw, durch die letzte Phase zum Stillstand der Spindel hin erfolgen.
Der Arbeitskolben 1 bewegt einen Schlitten,Werkzeug- oder Werkstückträger gegen die Spindel und belastet sie mit der Axialkraft Pl.
In dem Maße,wie sich die Kraft P1 aufbaut,baut sich die Gegenkraft P2 auf,da sowohl der Arbeitskolben 1 als auch der ausgleichsdruckraum 2 über die Druckleitung 3 vom Druckmittel beaufschlagt werden.Wenn die Druckfläche des Arbeitskolbens 1 gleich groß ist wie die Druckfläche des Ausgleichsdruckraumes 2,die von der Spindelschulter gebildet wird,so herrscht ein Kräfteausgleich in Achsrichtung der Spindel.
Zweckmäßiger ist es,die Druckfläche des Ausgleichsdruckraumes 2 geringfügig kleiner auszulegen,damit die Spindel 4 immer eindeutig fixiert ist.Die dadurch entstehenden geringen Axialkräfte werden ebenso wie die Radialkräfte durch eine konventionelle Spindellagerung 5 aufgefangen.
Die Abdichtung des Ausgleichsdruckraumes 2 ist durch berührungsfreie Spaltdichtungen 6 gewährleistet.Das durch die Abdichtung austretende Druckmittel wird in ringförmigen Kammern 7 gesammelt und fließt ab.

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

e inrichtung zur Aufnahme von über die zu bearbeitenden Werkstücke durch hydraulisch oder pneumatisch betätigte Arbeitszylinder aufgebrachten Axialkräften bei Spindel lagerungen von Werkzeugmaschinen dadurch gekennzeichnet,daß ein geeignet angeordneter Ausgleichsdruckraum zum Aufbringen von axialen Gegenkräften über eine gemeinsame Zuleitung mit dem Druckraum des / oder der Arbeitszylinder verbunden ist.
2.Einrichtung zur Aufnahme von Axialkräften nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß der Ausgleichsdruckraum zum Aufbringen von Gegenkräften durch einen-Spindelabsatz und das Lagergehäuse gebildet ist0
3,Einrichtung zur Aufnahme von Axialkräften nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,daß der Ausgleichsdruckraum zum Aufbringen von Gegenkräften das Spindelende umschließt.
4.Einrichtung zur Aufnahme von Axialkräften nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet,daß die in Achsrichtung wirksame Fläche des Ausgleichsdruckraumes der wirksamen Kolbenfläche des Arbeitszylinders entspricht.
5.Einrichtung zur Aufnahme von Axialkräften nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet,daß die in Achsrichtung wirksame Fläche des Ausgleichsdruckraumes geringfügig kleiner ist als die wirksame Rolbenfläche des Arbeitszylinders.