DE2738400C2 - Werkzeugmaschine mit hydrostatisch gelagerter Feindrehspindel - Google Patents

Werkzeugmaschine mit hydrostatisch gelagerter Feindrehspindel

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Description

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und Fressen führt Das Gleiche ist der Fall, wenn den Zweckmäßig sitzt das Ausrücklager auf der Antriebs-
beiden hydrostatischen Arbeitslagern während des Zu- seite, also der dem Werkzeug entgegengesetzten Seite
rückfahrens der Arbeitsspindel mit ausgerücktem der beiden Spindellager. Die Forderung nach steifer
Werkzeug ein zu geringer Druck zugeführt wird. Ausführung der Spindelkonstruktion und der Lagerung
Ferner ist aus der DE-OS 24 09 721 eine hydrodyna- 5 für ein Höchstmaß an Arbeitsgenauigkeit ist bei der misch gelagerte Bohrspindel bekannt, die zum Ausrük- Erfindung auch bei der Ausrüstung der Bearbeitungsken nahe ihrem dem Werkzeug zugekehrten Ende einen spindel mit umlaufender Stahlabhebung voll erfüllt,
mittels hydraulischer Kräfte oder mittels eines Kniehe- Da das Ausrücklager nur in Funktion tritt, wenn die bels aus einer zur Spindel konzentrischen Stellung in Werkzeugschneide außer Eingriff ist, ist seine Tragfäeine zu dieser exzentrische Stellung bewegbare» Ring 10 higkeit und Steifigkeit von untergeordneter Bedeutung, trägt In letzterer Position bewirkt der Ring zusammen Somit kann es klein dimensioniert werden und die an mit einer ihm ungebenden hydrodynamischen Lageflä- das Lager gestellten Genauigkeits- und mechanischen ehe ein Taumeln des Werkzeugs, das den Rückzug des- Forderungen sind gering. Es muß lediglich die durch den selben erlauben solL Diese Konstruktion ist nicht nur geringen Exzenter bedingten Massenkräfte der taugattungsfremd; sie ist auch insofern nachteilig, als die 15 melnden Spindel beim Stahlrückzug aufnehmen und da-Verlagerung des Rings durch die Spindel hindurch pro- für sorgen, daß am benachbarten drucklosen Hauptlablematisch ist und die Gefahr des Fressens des Rings in ger die Spindel die Lageroberfläche nicht berührt
seinem Lager in ausgerücktem Zustand besteht Da die Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschrei-Taumelbewegung der Spindel gegen die Führungskräf- bung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung te der Spindellagerung erzwungen werden muß, sind 20 näher erläutert Hierbei zeigt
auch die zum Verlagern des Rings erforderlichen Kräfte F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Spindellagerung
sehr hoch. der Werkzeugmaschine mit angedeutetem Werkzeug
Die Erfindung löst die Aufgabe, eine MascAine mit und Werkstück einschließlich schematischer Darstel-
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so lung der Ölversorgung in der Arbeitsstellung,
weiterzubilden, daß der Ausrückmechanismus ver- 25 F i g. 2 einen Längsschnitt wie F i g. 1 in der abgeho-
schleißfrei ist, mit geringem Kraftaufwand arbeitet und benen Stahlstellung,
einen einfachen mechanischen Aufbau aufweist F ig. 3 die Querschnitte der radial wirksamen Ar-
Die Erfindung erreicht das durch die Ausbildung ge- beitslager und des Ausrücklagers, das wechselweise mit
maß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. dem Öldrucksystem verbunden wird. j
Dadurch, daß immer nur 2 Lager in Funktion sind, 30 Im Ausführungsbeispiel ist eine Bohrspindel 1 gewerden die Nachteile der überbestimmten Lagerung zeigt, die mittels eines Drehmeißels 3 die Innenfläche 5 beim Stand der Technik vermieden. einer Büchse 4 fein bearbeiten soll. Die Spindel 1 ist wie
Durch entsprechende Dimensionierung der mecha- aus der Zeichnung ersichtlich, konisch ausgebildet und
nisch bearbeiteten Spindel- und Lagerteile läßt sich das im einstückigen Lagerkörper 6 drehbar in den beiden
Maß der Ausrückung mit bis an die Grenzen der mecha- 35 hydrostatischen Arbeitslagern 12 und 14 gelagert Die
nischen Bearbeitungsmöglichkeiten gehender Genauig- mit Drucköl zu beaufschlagenden Lagertaschen 9 des
keit bestimmen. Die Exeniriziiät der Achse des Wellen- Lagers 11 sind aus einem Epoxyharz gegossen- Die La-
stückes am Ausrücklager hat vorteilhaft gegenüber der gertaschen 10 des hydrostatischen Arbeitslagers 14 sind
Achse der beiden ersten Wellenstücke maximal den in gleicher Weise aus Epoxyharz gegossen. In siner
Wert der Dicke des radialen Ölspalts des benachbarten 40 Flucht mit den beiden Lagern 12 und 14 ist als drittes
radial wirksamen Hydrostatiklagers. hydrostatisches Lager das Ausrücklager 24 vorgesehen,
Es versteht sich, daß die Werkzeugschneide bei der dessen Lagertaschen 32 ebenfalls aus Epoxyharz gegos-
Bohrungsbearbeitung auf der dem Exzenter entgegen- sen sind. In den beiden Arbeitslagern ist die konische
gesetzten Seite der Spindel und bei der Umfangsbear- Spindel mit ihren konzentrischen Umfangsbereichen 11
beitung auf der Seite des Exzenters angebracht werden 45 und 13 gelagert. Exzentrisch zu den beiden Umfangsbe-
muß. Man erreicht eine absolut versphleißfreie umlau- reichen 11 und 13 ist der Exzenter-Teil 23 der Spindel
fende Stahlabhebung bei hundertprozentiger Reprodu- ausgebildet Das Maß der Exzentrizität ist bei 25 ange-
zierbarkeit der Lage der Werkzeugschneide unter Bei- deutet. Die Achse des Exzenters ist bei 26 gezeigt. Die
behaltung der Höchstmaße an mechanischer und lager- Spindelachse ist mit 27 bezeichnet,
seitiger Steifigkeit und Dämpfung der Spindel. Vorteil- 50 Während des Arbeitens, also während des Ausdre-
haft sind die beiden Arbeitslager mit gemeinsamer Ach- hens der Büchse 4, ist die Spindel 1 in den beiden Ar-
se der zugehörigen Spindelstücke unmittelbar benach- beitslagern 12 und 14 gelagert.
bart und das dritte, das Ausrücklager, entweder links Diese werden zu diesem-Zweck von einer Druckquel-
oder rechts davon angeordnet. Ie <5 üh«r Drosseln 17 und 18 mit Drucköl gespeist.
Es ist auch möglich, das Ausrücklager und das nicht 55 Ist der Ausbohrvorgang beendet, so wird mittels des
unmittelbar benachbarte Arbeitslager wechselweise an Umschaltventils 21 tire Druckölzufuhr zum Arbeitslager
das Hydraulikdrucksystem anzuschließen. In diesem 14 unterbrochen und das Ausrücklager 24 wird mit
Falle ergibt sich ein größerer Betrag der Stahlabhebung Drucköl beaufschlagt. Nun rotiert die Spindel gelagert
wegen der veränderten Hebelverhältnisse. in dem Arbeitslager 12 und dem Ausrücklager 24, Da-
Am zweckmäßigsten ist das werkzeugseitige der bei- 60 durch nimmt die Spindelachse während der Rotation die den Arbeitslager stets an das Hydraulikdrucksystem an- in F i g. 2 gezeigte Position ein, Die Spindelachse ist hier geschlossen und wirkt somit als Drehpunkt oder Knoten bei 27 angedeutet. Man erkennt, daß hierbei der Drehfür die Taumelbewegung. Aus diesem Grunde und aus meißel 31 außer Eingriff mit dem Werkstück ist. In die-Gründen der Biegesteifigkeit der Spindel und der Be- ser Position kann nun die Spindel axial zurückgezogen lastbarkeit am Werkzeug wird es bevorzugt, daß das 65 werden.
dem Werkzeug benachbarte Arbeitslager der Spindel
im Durchmesser und/oder in seiner Länge größer aus- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
geführt ist als die beiden anderen Lager.

Claims (8)

1 2 Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine für die Patentansprüche: Feinbearbeitung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.
1. Werkzeugmaschine für die Feinbearbeitung, Die Vorteile der hydrostatisch gelagerten Spindel liemit einer Werkzeugspindel, die mit zwei koaxialen 5 gen vor allem darin, daß die Tragfähigkeit und die Öl-Teilen in mindestens zwei axial im Abstand vonein- spaltverformung unter Belastung weitgehend von der ander in einem Lagerkörper angeordneten radialen, Drehzahl unabhängig sind, daß ferner Form- und Obermit Tragflüssigkeit beaufschlagbaren hydrostat!- flächenungenauigkeiten der miteinander wirkenden sehen Arbeitslagern mit gemeinsamer Achse gela- Lageroberflächen weitestgehend vom Ölfilm ausgegligert ist, und mit einer Vorrichtung zum Ausrücken io chen werden und daß durch den hohen öltaschendruck des Werkzeugs aus dem Eingriff mit dem Werkstück, sämtliche Lagerspalten stets hohlraumfrei mit Drucköl welche wenigstens eine nach dem Prinzip der hydro- ausgefüllt sind, was zu hervorragenden Dämpfungseistatischen Lagertasche arbeitende axial im Abstand genschaften und stabilem Lauf des Lagers beiträgt Fervon den Arbeitslagern angeordnete Taschenanord- ner ist durch den erzwungenen Öldurchfluß und über nung im Lagerspalt aufweist, die bei Beaufschlagung 15 eine geeignete Ölrückkühlung eine einwandfreie Thermit Tragflüssigkeit die Werkzeugspindel in das mostabilität der Maschine möglich.
Werkzeug außer Eingriff mit dem Werkstück brin- Wegen der hohen zeitlichen Zerspanungsleistung sol-
genden Sinne verschwenkt, dadurch gekenn- eher Maschinen werden oftmals die Taktzeiten pro
zeichnet, daß die Taschenanordnung ein koaxial Werkstück äußerst kurz. Dann muß die beias Stahlrück-
zu den zwei Arbeitslagern angeordnetes, als ge- 20 zug aus der zu bearbeitenden Bohrung zur Vermeidung
schlossetNS hydrostatisches radiales Mehrtaschenla- einer Rückzugrille erforderliche Stahlabhebung bei vol-
ger (24) ausgebildetes AusrückJager ist, welches mit ler Spindeldrehzahl erfolgen, damit ein Abbremsen und
einem Teil (23) der Spindel (1) zusammenwirkt, des- wieder Hochfahren der Drehmassen der Spindel und
sen Achse (26) zur gemeinsamen Achse der beiden in des Antriebs entfällt
den beiden Arbeitslagern geführten Wellenteile (11 25 Aus der DE-OS 18 12 671 ist die eingangs umrissene
und 13) um ein geringes Maß (25) exzentrisch ange- Maschine bekannt Bei dieser sind im Lagerkörper zwei
ordnet ist, und daß die Beaufschlagung eines der übliche hydrostatische Lageranordnimgen axial im Ab-
beiden Arbeitslager mit Tragflüssigkeit auf die Be- stand vorgeseher«, welche als Arbeitslager die Spindel
aufschlagung des dritten Lagers mit Tragflüssigkeit während der Bearbeitung des Werkstückes tragen. Zum
umschaltbar ist 30 Ausrücken des Werkzeugs aus dem Eingriff mit dem
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch Werkstück dienen zwei in der Spindel ausgesparte hygekennzeL'hnet, daß eines der beiden Arbeitslager drostatische Lagertaschen, von denen eine zwischen (12 und 14) zwischen dercr anderen dieser beiden dem werkzeugseitigen hydrostatischen Arbeitslager Lager und dem Ausrücklager (24) angeordnet ist und dem Werkzeug angeordnet und in Umfangsrich-
3. Werkzeugmaschine nar*> einem der Ansprü- 35 tung so ausgerichtet ist, daß sie mit dem Werkzeug ehe 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß fluchtet, während die andere an der dem Werkzeug ab-(25) der Exzentrizität des exzentrischen Spindelteils gewandten Seite des anderen hydrostatischen Arbeits-(23) gegenüber der Achse (27) der beiden in den lagers in Umfangsrichtung dem Werkzeug gegenüber Arbeitslagern gelagerten Wellenteile höchstens so angeordnet ist Werden diese beiden Lagertaschen mit groß ist, daß bei Betrieb des Ausrücklagers (24) das 40 Tragflüssigkeit beaufschlagt, so wird je nach dem Maß im drucklosen Arbeitslager laufende Wellenstück des angewandten Drucks ein gewisses Verschwenken noch frei geht. der Spindel in das Werkzeug abhebenden Sinne stattfin-
4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprü- den.
ehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus- Hierbei bilden die beiden hydrostatischen die Spindel
rücklager (24) wechselweise mit dem nächstliegen- 45 verschwenkenden Lagertaschen keine hydrostatischen
den Arbeitslager (14) an das Tragflüssigkeitssystem Lager. Das Wesen des hydrostatischen Lagers ist es, daß
anschaltbar ist. die Spindel von allen Seiten mittels hydrostatischen
5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprü- Druckes abgestützt wird und daß bei einer Auslenkung ehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus- der Spindel durch äußere Kräfte der Lagerspalt in dem rücklager (24) wechselweise mit dem weiter ablie- 50 Sinne minimal verändert wird, daß das Abströmen der genden Arbeitslager (U) an das Tragflüssigkeitssy- Druckflüssigkeit an der Seite, auf welche die Spindel stern anschaltbar ist. hingedrückt wird, weitgehend verhindert wird, so daß
6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprü- hier der Druck steigt, während auf der anderen Seite, die ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das werk- entlastet wird, der Lagerspalt wächst, so daß die Tragzeugseitige Arbeitslager (11) stets mit Tragflüssig- 55 flüssigkeit abströmen kann und hier eine starke Entlakeit beaufschlagt ist. stung des Lagers eintritt. Von diesem Prinzip macht die
7. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprü- Anordnung nach der DE-OS 18 12 671 keinen Geche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das werk- brauch. Dort wird vielmehr mittels hydrostatischer zeugseitge Arbeitslager (11) im Durchmesser und/ Kräfte lediglich die Welle aus ihrer in bezug auf die oder in der Länge größer ausgeführt ist als die bei- 60 Arbeitslager konzentrischen Lagerung heraus gedrückt, den anderen Lager. Gleichzeitig kann der Druck der den beiden hydrostati-
8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprü- sehen Lagern zugeführten Lagerflüssigkeit abgesenkt ehe 1 bis S und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das werden. Diese Konstruktion bringt zum einen den Ausrücklager (23) auf der dem Werkzeug abge- Nachteil mit sich, daß die Druckflüssigkeit für die beiden wandten Seite der beiden Arbeitslager angeordnet 65 Auslenktaschen durch die Welle zugeführt wird. Des ist. weiteren besteht hier die Gefahr, daß unter dem Druck
der den beiden Schwenktaschen zugeführten Tragflüssigkeit metallische Reibung auftritt, was zu Verschleiß
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