DE2540443B2 - Vertical broaching machine - Google Patents
Vertical broaching machineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Senkrechträummaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a vertical broaching machine according to the preamble of claim 1.
Derartige Räummaschinen sind seit langem bekannt. Sie haben sich nur in geringem Umfang für Räummaschinen mit kleinen Zugkräften durchsetzen können. Für Räummaschinen mit großen Zugkräften haben sich ausschließlich hydraulische Arbeitszylinder als Antriebe durchgesetzt, obwohl diese Antriebe wenig steif sind, da bei den hohen Drücken der Hydraulikflüssigkeit deren — wenn auch geringe — Kompressibilität bereits in erheblichem Umfang zum Tragen kommt. Hierdurch ergeben sich Amplituden bis zu 10 mm und mehr zwischen belastetem und entlastetem Räumwerkzeug. Die hydraulischen Antriebe haben sich gegenüber den mechanischen Antrieben bei Maschinen mit hohen Zugkräften ausschließlich durchgesetzt, weil bei derartigen Maschinen der Verschleiß der Spindeln außerordentlich hoch ist. Wegen der Kompressibilität der Hydraulikflüssigkeit sind die hydraulischen Antriebe auch schwingungsempfindlich, was zu Rattermarken in der bearbeiteten Fläche führen kann. Kugelrollspindeln sind an sich geeignet, die aufgezeigten Probleme einfacher Spindelmutter-Antriebe zu beseitigen. Um sie praktisch spielfrei zu machen, müssen sie vorgespannt werden, was sich auf die Lebensdauer auswirken kann. So ist es bei Senkrechträummaschinen bekannt geworden, den Räumwerkzeugschlitten mitsamt den von ihm gehaltenen Werkzeug während des Räumvorganges nach oben zu ziehen, wodurch bewirkt wurde, daß alle angreifenden Kräfte in einer Richtung wirken. Dies hatte aber wiederum zur Folge, daß die installierte Antriebsleistung und der Energieverbrauch verhältnismäßig hoch werden.Such broaching machines have long been known. You have little in favor of broaching machines can enforce with small tensile forces. For broaching machines with large pulling forces only hydraulic working cylinders prevailed as drives, although these drives are not very rigid because at the high pressures of the hydraulic fluid, its compressibility, albeit low, is already in significant scope comes into play. This results in amplitudes of up to 10 mm and more between loaded and unloaded broach. The hydraulic drives have compared to the mechanical drives in machines with high tensile forces only prevailed because with such Machines the wear of the spindles is extremely high. Because of the compressibility of the Hydraulic fluid, the hydraulic drives are also sensitive to vibrations, which leads to chatter marks in the processed area. Ball screws are per se suitable for the problems identified easier to eliminate spindle nut drives. In order to make them practically free of play, they have to be pretensioned which can affect the service life. It is known for vertical broaching machines become, the broaching tool slide together with the tool held by it during the broaching process pulling up, causing all attacking forces to act in one direction. However, this in turn meant that the installed drive power and the energy consumption were proportionate get high.
Auch Zahnstangenantriebe, bei denen der Räumwerkzeugschlitten mit einer Zahnstange versehen ist, die mittels eines von einem Motor über ein Getriebe angetriebenen Ritzels linear bewegt wird, sind bekannt geworden. Zum einen muß bei diesen Antrieben noch ein hydraulischer Gegendruck aufgebracht werden, um den Räumwerkzeugschlitten praktisch spielfrei zu machen; zum anderen ist insbesondere bei großen Zugkräften der Aufwand für das oder die Getriebe außerordentlich groß.Even rack and pinion drives in which the broaching tool slide is provided with a rack, which is moved linearly by means of a pinion driven by a motor via a transmission are known become. On the one hand, a hydraulic counterpressure must be applied to these drives to make the broaching tool slide practically free of play; on the other hand it is especially with large Tensile forces, the effort for the gear or gear extremely large.
Hydrostatische Spindelmutter-Antriebe sind seit Jahrzehnten, beispielsweise aus der GB-PS 9 14)65, bekannt; die Entwicklung auf dem Räummaschinensektor ist aber von den einfachen Spindelantrieben weg zu hydraulischen Antrieben und — wenn auch nur in geringem Umfang — zu Kugelrollspindelantrieben gegangen.Hydrostatic spindle nut drives have been around for decades, for example from GB-PS 9 14) 65, known; however, the development in the broaching machine sector is moving away from simple spindle drives hydraulic drives and - even if only to a small extent - ball screw drives went.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Senkrechträummaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 mit einem Spindelantrieb, der den generellen Vorteil aufweist, eine praktisch spielfreie Führung des Räumwerkzeugschlittens zu ermöglichen, wieder aufzugreifen, und so weiterzuentwickeln, daß extrem hohe Zugkräfte bei langer Lebensdauer unter gleichzeitiger Energieeinsparung übertragbar sind.The invention is based on the object of providing a vertical broaching machine according to the preamble of Claim 1 with a spindle drive which has the general advantage of being practically free of play To enable guidance of the broaching tool slide, to take up again, and to develop further that extremely high tensile forces can be transmitted over a long service life while saving energy at the same time.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Patentanspruches 1 gelöst. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer hydrostatischen Spindelmutter wird erreicht, daß zwischen Spindelmutter und Spindel keine metallische Reibung auftritt Dies bedingt einen stark verringerten Verschleiß von Spindel und Spindelmutter, eine erhebliche Verringerung der an der Spindelmutter auftretenden Verlustleistung und eine Verringerung der Geräuschentwicklung, da zum Antrieb der Spindel leise laufendeThis object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1. The inventive use of a hydrostatic spindle nut is achieved that between There is no metallic friction between the spindle nut and spindle. This results in greatly reduced wear of the spindle and spindle nut, a significant reduction in those occurring on the spindle nut Power loss and a reduction in noise, since the spindle is quietly running
J0 Elektromotoren eingesetzt werden können. Da durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die hydrostatische Spindelmutter praktisch spielfrei auf der Spindel geführt wird, und daß die Verlustleistung äußerst gering ist, tritt wiederum keine Selbsthemmung zwischen Spindel und Spindelmutter ein. Dies hat zur Folge, daß bei der gattungsgemäß vorausgesetzten Räummaschine, bei der der Räumwerkzeugschlitten zusammen mit dem oder den Räumwerkzeugen beim Räumvorgang nach unten bewegt wird, das Gewicht des Räumschlittens, der Räumwerkzeuge und ihrer Halterungen mit zur Erbringung der Zugkräfte eingesetzt werden kann. Es entfallen also nicht nur die Verlustleistungen zwischen Spindelmutter und Spindel, sondern darüber hinaus kann die insgesamt installierte Leistung noch verringert werden, da das hohe Gewicht der sonst nach unten zu ziehenden Teile mit zur Erbringung der Zugkräfte eingesetzt wird. Dies hat eine Verringerung der installierten Leistung von 20 bis 50% und eine erhebliche Verringerung des Energieeinsatzes zur Folge. Dies führt wiederum auch dazu, daß insgesamt die Maschine etwas leichter gebaut werden kann, und daß auch die elektrischen Anschlußwerte verringert werden können. Außerdem ist der gewählte Antrieb außerordentlich schwingungsarm, was sich auch in einer Verringerung der Oberflächenrauhigkeit der bearbeiteten Werkstücke auswirkt. Bei derartigen hydrostatischen Spindelmutter-Antrieben ist regelmäßig jede Ausnehmung mit einem gesonderten Druckflüssigkeitskanal an eine zentrale Druckflüssigkeitsversorgungsleitung angeschlossen, wobei in jedem Flüssigkeitskanal eine Drossel vorgesehen ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Druckflüssigkeitsversorgung über eine zentrale, in der Regel an der Räummaschine fest angebrachte Druckflüssigkeitspumpe erfolgen kann, wobei durch die Drosseln gewährleistet ist, daß sich in jeder Ausnehmung derselbe Druck einstellt, d. h. die Drosseln wirken einem Druckausgleich der Ausnehmungen untereinander entgegen. J0 electric motors can be used. Since the hydrostatic spindle nut is guided on the spindle with practically no play and because the power loss is extremely low, there is again no self-locking between spindle and spindle nut. The consequence of this is that in the case of the broaching machine assumed as a generic type, in which the broaching tool slide is moved downwards together with the broaching tool (s) during the broaching process, the weight of the broaching slide, the broaching tools and their brackets can also be used to generate the tensile forces. Not only are there no power losses between spindle nut and spindle, but the total installed power can also be reduced, since the high weight of the parts that would otherwise have to be pulled down is used to generate the tensile forces. This results in a reduction in the installed capacity of 20 to 50% and a considerable reduction in energy consumption. This in turn also means that the machine can be built somewhat lighter overall and that the electrical connection values can also be reduced. In addition, the selected drive is extremely low-vibration, which also has the effect of reducing the surface roughness of the machined workpieces. In such hydrostatic spindle nut drives, each recess is regularly connected with a separate pressure fluid channel to a central pressure fluid supply line, a throttle being provided in each fluid channel. This ensures that the hydraulic fluid can be supplied via a central hydraulic fluid pump that is usually permanently attached to the broaching machine, whereby the throttles ensure that the same pressure is established in each recess, i.e. the throttles counteract a pressure equalization between the recesses.
Insbesondere wird hierdurch ein selbstregelndes System geschaffen. Außerhalb der Bereiche der Flanken, in denen sich die Ausnehmungen befinden, bilden sich zwischen den Flanken des Innengewindes der Spindelmutter und den Flanken des Außengewindes der Spindel Spalte, durch die die Druckflüssigkeit abfließt. Im Belastungsfalle, also wenn das oder die Räumwerkzeuge mittels des Räumwerkzeugschlittens durch ein oder mehrere Werkstücke gezogen werden, werden die Spalte zwischen diesen tragenden Flanken kleiner, während gleichzeitig die entsprechenden Spalte zwischen den nichttragenden Flanken der Gewinde größer werden. Dies hat wiederum zur Folge, daß durch die Spalte zwischen den tragenden Flanken weniger Flüssigkeit abströmt, was wiederum zur Folge hat, daß aufgrund der geringen Flüssigkeitsströmung durch die Drosseln in den zugeordneten Druckflüssigkeitskanälen ein geringer Druckabfall in diesen Drosseln eintritt. Der Druck in den zugeordneten Ausnehmungen der tragenden Flanken steigt also an und wirkl also der von außen durch den Räumvorgang aufgebrachten Belastung entgegen. Andererseits werden die Spalte zwischen den nichttragenden Flanken der Gewinde größer, was zur Folge hat, daß mehr Flüssigkeit abströmt. Diese vergrößerte Flüssigkeitsströmung hat wiederum zur Folge, daß in den Drosseln der zugeordneten Druckflüssigkeitskanäle ein größerer Druckabfall eintritt; der Druck in den Ausnehmungen der nichttragenden Flanken sinkt also.In particular, this creates a self-regulating system. Outside the ranges of the Flanks in which the recesses are located are formed between the flanks of the internal thread the spindle nut and the flanks of the external thread of the spindle column through which the hydraulic fluid drains. In the case of stress, so if that or that Broaching tools are pulled through one or more workpieces by means of the broaching tool slide, the gaps between these load-bearing flanks become smaller, while at the same time the corresponding gaps become larger between the non-load-bearing flanks of the thread. This in turn has the consequence that through the gap between the load-bearing flanks less fluid flows off, which in turn has the consequence that due to the low fluid flow through the throttles in the associated hydraulic fluid channels a small pressure drop occurs in these throttles. The pressure in the associated recesses of the The load-bearing flanks therefore rise and the load applied from the outside by the broaching process is therefore effective opposite. On the other hand, the gaps between the non-load-bearing flanks of the thread larger, which means that more liquid flows off. This has increased fluid flow in turn the consequence that in the throttles of the associated hydraulic fluid channels a larger one Pressure drop occurs; the pressure in the recesses of the non-load-bearing flanks thus falls.
Die Merkmale der Patentansprüche 2 und 3 sind insbesondere dann vorteilhaft einsetzbar, wenn die Belastung der Gewinde in einer Richtung, nämlich in der Zugrichtung der Senkrechträummaschine, erheblich größer ist als in der anderen Richtung. In diesem Fall kann bei extrem hohen Belastungen von Spindel und Spindelmutter durch entsprechend große Zugkräfte, die in der Praxis bereits bis zu 1600 KN betragen, eine statische Vorspannung von Spindel und Spindelmutter in einer Richtung vorgenommen werden.The features of claims 2 and 3 are particularly advantageous when the Loading of the thread in one direction, namely in the pulling direction of the vertical broaching machine, is considerable is larger than in the other direction. In this case, with extremely high loads on the spindle and Spindle nut due to correspondingly large tensile forces, which in practice are up to 1600 KN static preloading of the spindle and spindle nut can be carried out in one direction.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is explained in more detail in the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing explained. In the drawing shows
F i g. 1 eine Senkrecht-Außenräummaschine mit fliegender Lagerung der Spindel,F i g. 1 a vertical broaching machine with a flying Bearing of the spindle,
Fig.2 eine im Prinzip gleiche Außenräummaschine mit beidseitiger Spindellagerung und2 shows an external broaching machine which is basically the same with spindle bearings on both sides and
F i g. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch Spindel und Spindelmutter.F i g. 3 a vertical longitudinal section through the spindle and spindle nut.
Die in den U i g. 1 und 2 dargestellten Senkrecht-Außenräummaschinen weisen einen Maschinenständer 1 auf, bei dem in einer vertikalen Führung 2 ein Räumwerkzeugschlitten 3 vertikal verschiebbar, aber seitenfest gelagert ist. An dem Räumwerkzeugschlitten 3 können in an sich bekannter Weise Außenräumwerkzeuge befestigt werden, mittels derer auf einem Maschinentisch 4 angeordnete Werkstücke an ihrem Außenumfang geräumt werden. Der Räumwerkzeugschlitten 3 wird mittels einer senkrecht am Maschinenständer 1 angebrachten Spindel 5 angetrieben, auf der eine drehfest mit dem Räumwerkzeugschlitten 3 verbundene Spindelmutter 6 angeordnet ist. Die Spindel wird von einem am Maschinenständer 1 angebrachten elektrischen Antriebsmotor 7 über einen Keilriementrieb 8 angetrieben. Die Spindel 5 ist benachbart zur Keilriemenscheibe 9 axial und radial drehbar in Wälzlagern 10 gelagert. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist das andere — untere — Ende der Spindel nicht gelagert, d. h. die Spindel 5 ist fliegend gelagert, während sie bei der Ausführungsform nach F i g. 2 auch an dem dem Keilriemenantrieb 8 entgegengesetzten Ende noch in einer Spindellagerung 11 gelagert ist, die am Maschinenständer 1 befestigt ist.The in the U i g. 1 and 2 shown vertical external broaching machines have a machine frame 1, in which a broaching tool slide 3 is vertically displaceable in a vertical guide 2, but is mounted in a laterally fixed manner. External broaching tools can be attached to the broaching tool slide 3 in a manner known per se, by means of which workpieces arranged on a machine table 4 can be broached on their outer circumference. The broaching tool slide 3 is driven by means of a spindle 5 which is attached vertically to the machine stand 1 and on which a spindle nut 6, which is connected non-rotatably to the broaching tool slide 3, is arranged. The spindle is driven by an electric drive motor 7 attached to the machine frame 1 via a V-belt drive 8. The spindle 5 is mounted adjacent to the V-belt pulley 9 so that it can rotate axially and radially in roller bearings 10. In the embodiment according to FIG. 1, the other - lower - end of the spindle is not supported, ie the spindle 5 is cantilevered, while in the embodiment according to FIG. 2 is also supported at the end opposite the V-belt drive 8 in a spindle bearing 11 which is attached to the machine frame 1.
> Bei der in den F i g. 1 und 2 beispielhaft dargestellten Räummaschine wird der Räumwerkzeugschlkten während des Räumvorganges nach unten in Richtung des Bewegungspfeiles 12 bewegt, d. h. am Räumwerkzeugschlitten 3 greift eine entgegengesetzt gerichtete Kraft> In the case of the FIG. 1 and 2 shown by way of example Broaching machine, the broaching tool is turned downwards in the direction of the broaching process Movement arrow 12 moves, d. H. an oppositely directed force acts on the broaching tool slide 3
ίο an. Dies hat zur Folge, daß die in Fig.3 jeweils oben liegenden Flanken 13 des als Trapezgewinde ausgestalteten Innengewinde 14 der Spindelmutter 6 tragen. Dagegen sind die — in F i g. 3 jeweils unten liegenden — Flanken 15 des Innengewindes 14 der Spindelmutter 6 inίο on. This has the consequence that in Fig. 3 above lying flanks 13 of the trapezoidal internal thread 14 of the spindle nut 6. In contrast, the - in F i g. 3 each below - flanks 15 of the internal thread 14 of the spindle nut 6 in
ιό diesem Falle nichttragend. In den Flanken 13, 15 sind flache Ausnehmungen 16 und 17 angebracht, die jeweils an Druckflüssigkeitskanäle 18 bzw. 19 angeschlossen sind. Die den Ausnehmungen 16 in den obenliegenden Flanken 13 zugeordneten Druckflüssigkeitskanäle 18 sind an eine Versorgungsleitung 20 angeschlossen, während die den Ausnehmungen 17 in den untenliegenden Flanken 15 zugeordneten Druckflüssigkeitskanäleιό not relevant in this case. In the flanks 13, 15 are Shallow recesses 16 and 17 attached, each connected to hydraulic fluid channels 18 and 19, respectively are. The hydraulic fluid channels 18 assigned to the recesses 16 in the overlying flanks 13 are connected to a supply line 20, while the recesses 17 in the underlying Flanks 15 associated hydraulic fluid channels
19 in eine andere Versorgungsleitung 21 einmünden. Beide Versorgungsleitungen 20, 21 werden von einer19 open into another supply line 21. Both supply lines 20, 21 are from one
2> gemeinsamen Druckflüssigkeitspumpe 22, die am Maschinenständer 1 angeordnet ist, mit Druckflüssigkeit versorgt, wobei in die beiden Versorgungsleitungen2> common hydraulic fluid pump 22, which is arranged on the machine stand 1, with hydraulic fluid supplied, with in the two supply lines
20 und 21 jeweils vor der ersten Abzweigung eines Druckflüssigkeitskanals 18 bzw. 19 Drosseln 23 bzw. 2420 and 21 in each case before the first branch of a hydraulic fluid channel 18 and 19 throttles 23 and 24, respectively
ίο eingeschaltet sind, so daß die obenliegenden Flanken 13 mit einem höheren Druck beaufschlagt werden können als die untenliegenden Flanken 15. In jeden Druckflüssigkeitskanal 18 und 19 ist jeweils eine Drossel 26 eingesetzt, durch die verhindert wird, daß ein Druckaus-ίο are switched on so that the upper edges 13 can be subjected to a higher pressure than the lower flanks 15. In each hydraulic fluid channel 18 and 19 a throttle 26 is used, which prevents a pressure discharge
jj gleich zwischen den derselben Versorgungsleitung 20 bzw. 21 zugeordneten Ausnehmungen 16 bzw. 17 stattfindet. Die Drosseln 26 sind in ihrer Wirkung alle gleichartig. Die Funktion wurde bereits oben beschrieben. jj equal between the same supply line 20 or 21 associated recesses 16 and 17 takes place. The throttles 26 are all in their effect similar. The function has already been described above.
■in In den Bereichen der Flanken 13 bzw. 15 des Innengewindes 14, in denen keine Ausnehmungen 16 bzw. 17 vorhanden sind, bilden sich zwischen diesen Bereichen und den zugeordneten Flanken 27 bzw. 28 des Außengewindes 29 der Spindel 5 jeweils mit Druckflüs-■ in In the areas of the flanks 13 and 15 of the Internal thread 14, in which there are no recesses 16 or 17, are formed between them Areas and the associated flanks 27 and 28 of the external thread 29 of the spindle 5 each with pressure fluid
■Tj sigkeit gefüllte, sehr schmale Spalte 30,31, durch die die Druckflüssigkeit abfließt, wobei die Druckflüssigkeit aus den Ausnehmungen 16 durch die Spalte 30 und die Druckflüssigkeit aus den Ausnehmungen 17 durch die Spalte 31 abfließt. Die Spalte 30, 31 sind in Fig.3 in druckflüssigkeitsgefülltem Zustand durch eine verstärkte Linie dargestellt. Ihre Weite ist kleiner als 0,1 mm. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, führen von dem Kopf 32 des Innengewindes 14 und von dessen Gcvindegrund 33 Flüssigkeitsrückführkanäle 34 zu einer zentralen Sam-■ Tj fluid-filled, very narrow gaps 30,31 through which the Pressure fluid flows off, the pressure fluid from the recesses 16 through the column 30 and the Pressure fluid flows out of the recesses 17 through the column 31. The columns 30, 31 are in Figure 3 in The hydraulic fluid-filled state is shown by a bold line. Their width is less than 0.1 mm. As shown in FIG. 3 can be seen, lead from the head 32 of the internal thread 14 and from its thread base 33 Liquid return channels 34 to a central sam-
1J1S melleitung 35, durch die die Flüssigkeit zu einem nicht dargestellten, ebenfalls am Maschinenständer 1 angebrachten Sammelbehälter zurückgeleitet wird. Die oben und unten aus der Spindelmutter 6 austretende Flüssigkeit wird ebenfalls aufgefangen und zu dem 1 J 1 S line 35, through which the liquid is returned to a collecting container, not shown, also attached to the machine stand 1. The liquid emerging from the spindle nut 6 at the top and bottom is also collected and added to the
w) Behälter zurückgeführt.w) container returned.
Selbstverständlich kann der dargestellte und beschriebene Spindelantrieb auch bei anderen Senkrechträummaschinen, z. B. Innenräummaschineti, eingesetzt we.den, und zwar auch in dem Fall, wenn — wie beiOf course, the illustrated and described spindle drive can also be used with other vertical broaching machines, z. B. Innenräummaschineti, we.den used, even in the case when - as in
b> Innenräummaschinen üblich — der Räumwerkzeugschlitten unterhalb des Maschinentisches angeordnet ist und die Räumwerkzeuge von oben nach unten durch die Werkstücke durchgezogen werden. In einem solchenb> broaching usual - the Räumwerkzeugschlitten is arranged below the machine table and the broaches pulled through from top to bottom through the workpieces r we the. In such a
Fall wird es zweckmäßig sein, die Spindel und den zugehörigen Antriebsmotor unterhalb des Maschinentisches anzuordnen. Gleichermaßen können hierbei bei einer sogenannten Zweiständermaschine auch zwei Spindeln eingesetzt werden.In this case, it will be useful to place the spindle and the associated drive motor below the machine table to arrange. Equally, in a so-called two-column machine, two Spindles are used.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (3)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8239 | Disposal/non-payment of the annual fee |