DE2837321A1

DE2837321A1 - Spindel, insbesondere werkzeugmaschinenspindel

Info

Publication number: DE2837321A1
Application number: DE19782837321
Authority: DE
Inventors: Richard Ing Grad Jesinger
Original assignee: Fortuna Werke Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Fortuna Werke Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1978-08-26
Filing date: 1978-08-26
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE2837321C2; CH641535A5; IT7925199A0; FR2434005B1; FR2434005A1; IT1123548B

Description

saSor Jackisch ~

7 S t u t tg a r t N. Menzelstraße 40

Fortuna Werke ' 25. August 1978

Maschinenfabrik _ _ , „ ,

Gesellschaft mit ^{Ä 36 242 whw}

beschränkter Haftung

Pragstraße

7000 Stuttgart - 50

Spindel, insbesondere Werkzeugmäschinenspxndel

Die Erfindung betrifft eine Spindel, insbesondere eine Werkzeugmaschinenspindel mit großer freier Kraglänge, bei der die Spindelwelle in der Spindelhülse über Endlagerungen und wenigstens einem Zwischenlager abgestützt ist.

Bei bekannten Maschinenspindeln dieser Art, die freie Kraglängen bis in die Größenordnung von 3 m aufweisen, sind die Spindelwellen über ihre ganze Länge starr ausgebildet und über wenigstens ein starres Zwischenlager gegenüber der ebenfalls starren Spindelhülse abgestützt. Abgesehen davon, daß ein solches System statisch überbestimmt ist, bedingt es für die konstruktive Auslegung jeweils die Festlegung auf einen Drehzahlbereich, da. jeweils nur für einen bestimmten, verhältnismäßig schmalen Drehzahlbereich die notwendige schwingungstechnxsche Abstimmung des Systems erreicht werden kann.

Durch die Erfindung soll demgegenüber eine Spindel der einlgangs genannten Art dahingehend ausgestaltet werden, daß ohne konstruktive Änderungen für einen breiten Drehzahlbereich die notwendige schwingungstechnxsche Abstim-

030010/0384

mung durchführbar ist.

Bei einer Spindel der eingangs genannten Art wird dies dadurch erreicht, daß die Spindelwelle zwischen ihren Endlagen einen biegeweichen Längsabschnitt aufweist und im Bereich dieses Längsabschnittes über das / die Zwischenlager elastisch und dämpfend radial gegenüber der Spindelhülse abgestützt ist. Die erfindungsgsgemäße Wellengestaltung, in Verbindung mit der elastischen und dämpfenden Abstützung im Bereich des oder der.Zwischenlager beseitigt nicht nur statische Überbestimmungen, sondern ermöglicht insbesondere durch Veränderung der Elastizitäten und / oder der Dämpfungswerte auch ohne konstruktive Abänderungen eine Anpassung an die schwingungstechnisch unterschiedlichen Gegebenheiten in verschiedenen Drehzahlbereichen. Ferner wird die Gefahr vermindert, daß resultierend aus'den Eigenschwingungen der Welle und des durch die Hülse gebildeten Kragträgers Schwebungen auftreten. Nicht zuletzt werden auch die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit vermindert, die bei einem starren System besonders groß sind, da dort Verbiegungen oder Fluchtfehler der Welle der Spindelhülse als Kragträger Schwingungen aufzwingen können. Durch die Erfindung wird insgesamt gesehen also ein System geschaffen, das nicht nur nachträglich auf das Arbeiten in unterschiedlichen Drehzahlbereichen abgestimmt werden kann, sondern daß insgesamt gesehen auch leichter und billiger gebaut und bearbeitungstechnisch leichter zu beherrschen ist, wobei zusätzlich eine nachträgliche schwingungstechnische Feinabstimmung erfolgen

030010/0384

kann, da bei der erfindungsgemäßen Lösung, analog zur nachträglichen Abstimmung auf unterschiedliche Drehzahlbereiche, eine nachträgliche Änderung der Abstimmung möglich ist.

In Ausgestaltung der Erfindung kann der biegeweiche Längsabschnitt der Spindelwelle durch eine zwischengeschaltete Kupplungswelle gebildet sein, die drehsteif, und zentrisch mit den in den Endlagerungen geführten Abschnitten der Spindelwelle verbunden ist. Der Anschluß der zwischengeschalteten Kupplungswelle an die in den Endlagerungen geführten Abschnitte der Spindelwelle erfolgt bevorzugt starr, kann im Rahmen der Erfindung aber auch elastisch vorgenommen werden. Bevorzugt wird die Kupplungswelle durch einen im Durchmesser gegenüber den in den Endlagerungen geführten Wellenabschnitten abgesetzten Wellenstab gebildet, wobei dieser Wellenstab

bevorzugt lediglich so stark bemessen ist, wie es im Hinblick auf das zu übertragende Drehmoment erforderlich ist.

Das Zwischenlager umfaßt in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein Radiallager, das in einem Gehäuse geführt ist, das über ein Feder-Dämpfersystem gegenüber der Spindelhülse radial abgestützt ist. Das Gehäuse bildet dabei eine Hilfsmasse, die bei bevorzugt hülsenförmiger Ausgestaltung an ihrem Außenumfang mit einer Ringnut versehen ist, in der ein Feder-Dämpferelement angeordnet ist. Solche Feder-Dämpferelemente sind bevorzugt durch Parallelschaltung eines Federelementes und eines dämpfenden, insbesondere elastoplastischenKörpers gebildet, wobei der Stützkörper durch einen Gummiring oder dergleichen gebildet sein kann. Gegebenenfalls können Feder- und Dämpferelement auch in ihrer Funktion in einem elastischen Stützkörper zusammengefaßt sein.

030010/0384

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert» das im Schnitt eine Spindel einer Werkzeugmaschine mit großer freier Kraglänge zeigt.

Wie aus der Darstellung ersichtlich, umfaßt die insgesamt mit 1 bezeichnete Spindel eine Spindelhülse 2, die als Kragträger an ihrem einen Ende 3 starr mit dem nicht weiter dargestellten Maschinengehäuse 4 verbunden ist. In der in sich starren Spindelhülse 2 sind, wie schematisch gezeigt, einerseits an dem dem Maschinengehäuse 4 zugeordneten Ende 3 und andererseits am frei auslaufenden Kragende 5 Endlagerungen 6, 7 für die insgesamt mit 8 bezeichnete Spindelwelle vorgesehen, die im Bereich zwischen den Endlagerungen 6, 7 über Zwischenlager 9 gegenüber der Spindelhülse 2 radial abgestützt ist.

Die insgesamt mit 8 bezeichnete Spindelwelle, die bei maschinenseitigem Antrieb abtriebsseitig in einem Wellenkopf 1O ausläuft, mit dem das jeweilige Werkzeug, beispielsweise also ein Schleifwerkzeug, ein Bohrer oder ein Ausdrehwerkzeug zu verbinden ist, weist im Bereich ihrer Endlagerungen 6, 7 u. a. aus lagertechnischen Gründen Abschnitte 11, 12 verhältnismäßig großen Durchmessers auf, die, wie/^ie Endlagerung 7 gezeigt, über Lagerpaare 13 starr in der Spindelhülse gelagert sind.

Würde nun, wie bei bekannten Konstruktionen gegeben, die Welle mit einem ihrem Durchmesser im Bereich der Endlagerungen im wesentlichen entsprechenden Durchmesser starr

- 8 030010/0384

über die ganze Länge durchgeführt und über ein oder mehrere Zwischenlager starr gegenüber der Spindelhülse 2 abgestützt, so ergibt sich ein in sich starres System, das die eingangs angesprochenen Nachteile aufweist.

Erfindungsgemäß ist demgegenüber die Spindelwelle 8 im Bereich zwischen ihren.den Endlagerungen 6,7 zugeordneten Abschnitten 11, 12 bevorzugt über ihre ganze Länge im Durchmesser wesentlich verringert ausgeführt und durch einen Wellenstab 14 gebildet, der in seinem Durchmesser nicht auf Biegesteifigkeit, sondern vielmehr im wesentlichen lediglich auf das zu übertragende Drehmoment ausgelegt ist und der mit den in den Endlagerungen 6, 7 geführten Abschnitten 11, 12 zentrisch und drehsteif verbunden ist. Abgestützt wird der Wellenstab 14 im Bereich zwischen den Endlagerungen 6,7 über ein oder mehrere Zwischenlager, im Ausführungsbeispiel zwei Zwischenlager 9, die bei erfindungsgemäßer Gestaltung als Lanchester-Schwingungstilger wirken.

Der Aufbau für die Zwischenlager 9 ist dabei so, daß unmittelbar auf den Wellenstab 14 drehfest und bevorzugt durch Aufschrumpfen axial unverschiebbar der innere Lagerring eines Lagers 15 aufgebracht ist, dessen äußerer Lagerring, wie das in der Zeichnung rechtsseitig dargestellte Lager zeigt, axial unverschiebbar mit einem Gehäuse 15 verbunden ist, das als Hilfsmasse dient und das außenseitig mit einer Ringnut 17 versehen ist, in der, wie hier nur symbolisch angedeutet, ein Feder-Dämpfersystem 18 angeordnet ist, über das das die Hilfsmasse bildende Gehäuse 16

030010/0384

nachgiebig und dämpfend gegenüber der Spindelhülse 2 als Kragträger abgestützt ist. Das Feder-Dämpfersystem 18 besteht in dem schematisiert dargestellten Ausführungsbeispiel aus der Hintereinanderschaltung einer Feder 19 und eines elastischen Stützkörpers 20, der hier als in der Ringnut 17 seitlich geführter Steggummiring ausgebildet ist, in seiner einfachsten Ausbildungsform aber durch einen O-Ring mit Vorteil gebildet sein kann, wobei durch das Zusammenwirken dieses Dämpferringes mit dem Gehäuse 16 als Hilfsmasse aufgrund der radialen Nachgiebigkeit die erwünschte Dämpfung erreicht wird» Zugleich können Fluchtfehler und Verbiegungen des durch die Spindelhülse 2 gebildeten Kragträgers gegenüber der Welle im Bereich dieser Zwischenlager 9 ausgeglichen werden. Anstelle eines Steggummiringes, eines O-Ringes oder dergleichen als Dämpferelement kann auch ein radialer Reibungsdämpfer oder ein hydraulisches Dämpfungssystem, beispielsweise ein hydraulischer Ringkolbendämpfer vorgesehen werden.

030010/0384

Leerseite

Claims

Stuttgart N. MenzetatraÜ«40

Fottuna Werke 23, Augu$t 1978

Maschinenfabrik

Gesellschaft mit A 36 242 whw

beschränkter Haftung

Pragstrafl« l4o
TOGO Stufctgart - 50

Ansprüche

/t.} Spindel, insbesondere Werkzeugmaschinenspindel mit großer freier Kraglänge, bei der die Spindelwelle in der Spindelhülse über Endlagerungen und wenigstens einem Zwischenlager abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelwelle (8) zwischen ihren Endlagerungen (6, 7) einen biegeweichen Längsabschnitt (Wellenstab 14) aufweist und im Bereich dieses Längsabschnittes über das / die Zwischenlager (9) elastisch und dämpfend radial gegenüber der Spindelhülse (2) abgestützt ist.
2. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der biegeweiche Längsabschnitt der Spindelwelle (8) durch eine zwischengeschaltete Kupplungswelle (Wellenstab 14) gebildet ist, die drehsteif und zentrisch mit den in den Endlagerungen (6, 7) geführten Abschnitten der Spindelwelle (8) verbunden ist.
3. Spindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungswelle durch einen im Durchmesser gegenüber den in den Endlagerungen (6, 7) geführten Wellenabschnitten (11, 12) abgesetzten Wellenstab (14) gebildet ist.

- 2 030010/0384
4. Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dad das Zwischenlager (9) ein Radiallager (15) umfaßt, das in einem Gehäuse (16) geführt ist, das über ein Feder-Dämpfersystem (18) gegenüber der Spindelhülse (2) radial abgestützt ist.
5. Spindel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daS das Zwischenlager (9) gegenüber der Spindelhülse (2) axial verschieblich abgestützt ist.
6. Spindel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das als Hilfsmasse dienende Gehäuse (16) durch eine Hülse gebildet ist.
7. Spindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (Gehäuse 16) an ihrem Außenumfang mit einer Ringnut (17) versehen ist, in der ein Feder-Dämpferelement (18, 19) angeordnet ist.
8. Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder-Dämpferelement durch die Parallelschaltung eines Federelementes (19) und eines elaafcoplaatischen Körpers (20) gebildet ist.
9. Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Stützkörper (20) ein Gummiring vorgesehen ist.

030010/0384

283732
10. Spindel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpferelement ein Reibungsdämpfer .vorgesehen ist.
11. Spindel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet/ daß als Dämpferelement ein hydraulisches Dämpfersystem, insbesondere ein hydraulisches Ringkol— ben-Dämpfersystem vorgesehen ist.

030010/0384