DE3911769C1

DE3911769C1 - Hydrostatic bearing for tool spindle - is fed with pressure medium which acts as coolant for grinding tool

Info

Publication number: DE3911769C1
Application number: DE19893911769
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 8372 Zwiesel De Koenig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1989-10-12

Abstract

The spindle has a hydrostatic bearing, housing, shaft and tool head plus pressure medium feed bores in the housing. A bearing sleeve extends to the bearing location. The shaft (1) should be integrated with the tool head (11) and some of the pressure medium should be transferred from the bearings to to the tool working zone to cool this and the work via a ring gap (13) between shaft and bearing sleeve (2) and via axial and radial bores (14,15,16) in shaft and tool head. USE/ADVANTAGE - Grinding, polishing etc., e.g. turbine blades. Hydrostatic bearing medium helps to cool tool and work to maintain material removal without overheating in inaccessible locations.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleif- und Polierspindel mit hydro statischer Lagerung, mit einem Spindelgehäuse, einem Schaft und einem Werkzeugkopf, und mit Zuführungen eines Druckmittels über Bohrungen im Spindelgehäuse und in wenigstens einer Lagerhülse zu wenigstens einer Lagerstelle.The invention relates to a grinding and polishing spindle with hydro static bearing, with a spindle housing, a shaft and a tool head, and with supplies of a pressure medium through holes in the spindle housing and in at least one bearing sleeve to at least one depository.

Ein derartige Schleifspindel ist beispielsweise aus der DE-Z: Ölhydraulik und Pneumatik 16 (1972) Nr. 6, S. 275 bekannt und wird vor allen wegen der hohen Rundlaufgenauigkeit verwendet.Such a grinding spindle is for example from DE-Z: Oil hydraulics and pneumatics 16 (1972) No. 6, p. 275 known and is mainly used because of the high concentricity.

Bei der automatischen Bearbeitung von schlecht zugänglichen Werkstückkonturen sind extrem lange und schlanke Schleifspindeln erforderlich. Dies gilt insbesondere für das Schleifen und Polieren von Turbinen- und Verdichtungsschaufeln für Francis- Spiral-Turbinenräder und Peltonturbinenräder.In the automatic processing of poorly accessible Workpiece contours are extremely long and slim grinding spindles required. This applies in particular to grinding and polishing of turbine and compression blades for Francis Spiral turbine wheels and pelton turbine wheels.

Die heutigen automatischen Bearbeitungsmethoden stellen folgende Anforderungen:Today's automatic machining methods pose the following Conditions:

- hohe Spindelstabilität
- Umfangsgeschwindigkeiten bis 200 m/sec,
- hohe Rundlaufgenauigkeit
- extreme Kühlmittelpräsenz für Werkzeug und Werkstück- high spindle stability
- peripheral speeds up to 200 m / sec,
- high concentricity
- extreme coolant presence for tool and workpiece

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifspindel der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein hochgenaues Schleifen und Polieren mit großer Abtragsleistung auch von schlecht zugänglichen Werkstückkonturen ermöglicht wird.The invention has for its object a grinding spindle of the type mentioned in such a way that a highly accurate Grinding and polishing with great stock removal rates also from poorly accessible workpiece contours is made possible.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schaft mit dem Werkzeugkopf einteilig verbunden ist, daß die Ableitung zumindest eines Teils des Druckmittels aus den Lagerstellen in den Arbeitsbereich des Werkzeugkopfes zur Unterstützung der Werkzeugkopf- und Werkstückkühlung über einen Ringspalt zwischen Schaft und Lagerhülse und über Axial- und Radialbohrungen im Schaft und im Werkzeugkopf erfolgt.This object is achieved in that the Shank is integrally connected to the tool head that deriving at least part of the pressure medium from the Bearing points in the working area of the tool head Support of tool head and workpiece cooling via an annular gap between the shaft and the bearing sleeve and over Axial and radial bores in the shank and in the tool head he follows.

Durch die einteilige Verbindung von Schaft und Werkzeugkopf werden Unwuchten vermieden, wie sie bei lösbar mit der Spindel verbundenen Schleif- und Polierwerkzeugköpfen durch die Toleranzen an der Verbindungsstelle auftreten. Das gesamte Werkzeug ist in einer Aufspannung herstellbar, wodurch eine hohe Rundlaufgenauigkeit erreicht wird.Through the one-piece connection of the shank and tool head unbalances are avoided, as is the case with the spindle connected grinding and polishing tool heads due to the tolerances occur at the junction. The entire Tool can be produced in one setting, which means that high concentricity is achieved.

Aus der DE 35 15 443 A 1 ist zwar bereits ein einteiliger Schleifrotor bekannt. Bei diesem werden jedoch nur die Spindel und der Schleifscheibenflansch einteilig miteinander verbunden, während das Schleifwerkzeug selbst anch wie vor lösbar und deshalb mit entspechenden Toleranzen auf dem Schleifrotor befestigt ist. Darüberhinaus ist der bekannte Schleifrotor wälzgelagert, wodurch ebenfalls Rundlauffehler entstehen.From DE 35 15 443 A 1 is already a one-piece Grinding rotor known. With this, however, only the spindle and the grinding wheel flange connected in one piece, while the grinding tool itself is still detachable and therefore with corresponding tolerances on the grinding rotor is attached. In addition, the well-known grinding rotor roller bearing, which also causes runout errors.

Durch die Ableitung zumindest eines Teils des Druckmittels aus den Lagerstellen in den Arbeitsbereich des Werkzeugkopfes kann die Kühlung des Werkzeugkopfes und des Werkstückes wirkungsvoll unterstützt werden, so daß hohe Umfangsgeschwindigkeiten und große Abtragsleistungen ermöglicht werden. Gleichzeitig kann das Zuführteil für die direkte Zuführung von Kühlmittel entsprechend verkleinert werden, so daß die Zugänglichkeit zum Werkstück verbessert wird. Aus der DE-Z.: Maschine + Werkzeug, Coburg, 32/1979, S. 42 ist die Zuführung von Kühlmittel über die Spindel und durch die Schleifscheibe hindurch an sich bekannt. Dies hat sich aber nicht als praktikabel erwiesen wegen der Notwendigkeit der extrem feinen Säuberung des Kühlmittels, da sonst Ablagerungen die Zuführungsbohrungen aufgrund der hohen Zentrifugalkräfte schnell zusetzen. Bei der Erfindung besteht dieser Nachteil nicht, da das Druckmittel zur Verwendung als Lagermedium bereits fein gesäubert werden muß. Außerdem macht hier das Druckmittel nur einen Teil des gesamten Kühl mittels aus.By deriving at least part of the pressure medium the bearings in the working area of the tool head the cooling of the tool head and the workpiece effectively are supported so that high peripheral speeds and large stock removal rates are made possible. At the same time can the supply part for the direct supply of coolant be reduced accordingly, so that accessibility to Workpiece is improved. From the DE-Z .: machine + tool, Coburg, 32/1979, p. 42 is the supply of coolant via the spindle and known through the grinding wheel. However, this has not proven practical because of the need for extremely fine cleaning of the coolant, otherwise deposits in the feed holes due to the high Add centrifugal forces quickly. In the invention this disadvantage is not because the pressure medium to use as a storage medium must already be cleaned. Furthermore here the pressure medium only makes up part of the total cooling by means of.

Im Anspruch 2 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schleif- und Polierspindel angegeben, bei der ein Teil des Druckmittels direkt in einen Druckmittelbehälter rückführbar ist, wenn auf diesen Teil zur Kühlung von Werkzeugkopf und Werkstück verzichtet werden kann. Dadurch entfällt für diesen Teil die Reinigung.In claim 2, an advantageous embodiment of the grinding and polishing spindle specified, in which a part of the pressure medium is directly traceable to a pressure medium container when on this part for cooling the tool head and workpiece can be dispensed with. This eliminates the for this part Cleaning.

Ein Ausführungsbeispiel ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben:An embodiment is shown below with reference to FIG the drawing described in more detail:

Bei der vorliegenden Erfindung läuft der Schaft 1 in einer feststehenden Lagerhülse 2. Der Werkzeugkopf 11 ist in der Aufspannung mit dem Schaft gefertigt worden, so daß nur die Toleranz dieser beiden Durchmesser für die Schlagfreiheit im Arbeitsbereich maßgeblich ist. Dieses ist vor allem für galvanisch belegte Werkzeuge von Bedeutung, da der aufgalvanisierte Schleifkornbelag gleichmäßig am Umfang arbeiten muß. Das gleiche gilt auch für Werkzeugköpfe, die durch Kleben oder Schweißen mit dem Schaft untrennbar verbunden werden. Diese müssen jedoch anschließend unter Verwendung der Lagerstellen des Schaftes abgerichtet werden.In the present invention, the shaft 1 runs in a fixed bearing sleeve 2 . The tool head 11 has been manufactured in the clamping with the shank, so that only the tolerance of these two diameters is decisive for the freedom from impact in the working area. This is particularly important for electroplated tools, since the galvanized abrasive grain coating has to work evenly on the circumference. The same also applies to tool heads that are inseparably connected to the shank by gluing or welding. However, these must then be dressed using the bearing points of the shaft.

Der Werkzeugkopf 11 wird zusammen mit dem Schaft 1 vom Antriebsmotor 5 angetrieben, der im Spindelgehäuse 6 fixiert ist. Beim Werkzeugwechsel wird das Werkzeug mit Schaft gewechselt, notfalls kann die feststehende Lagerhülse 2 ebenfalls ausge tauscht werden. The tool head 11 is driven together with the shaft 1 by the drive motor 5 , which is fixed in the spindle housing 6 . When changing the tool, the tool is changed with the shank, if necessary, the fixed bearing sleeve 2 can also be replaced.

Bei der hydrostatischen Lagerung können Toleranzveränderungen durch Druckänderungen des Kühlmediums auskompensiert werden. Durch entsprechende Mengendosierungen lassen sich Lager temperaturen auf gewünschte Werte einstellen. Die besonders kritische Lagerstelle an der Bearbeitungsseite wird durch einen Kühlmittelfilm gebildet, der durch einen hydrostatischen Druck beim Austritt aus den Zuführungsbohrungen 7, 8 und in der Tasche 3 entsteht. Das Druckmittel unterliegt einer bestimmten Strömung, die durch Rillenanordnung 12 beeinflußbar ist. Infolge der Schaftdrehung wird das Kühlmittel in Richtung der Bohrung 9 transportiert. Das Kühlmittel kann sowohl aus der Bohrung 9 austreten (Rücktransport zum Kühlmittelbehälter / gereinigt) oder aber über die Bohrungen 14 und 15 und die Radial bohrung 16 in den Arbeitsbereich des Werkzeugkopfes 11 eintreten. Über das Zuführteil 4 tritt der Hauptteil des Kühlmittels aus.In hydrostatic bearings, changes in tolerance can be compensated for by changes in the pressure of the cooling medium. Appropriate quantity metering allows storage temperatures to be set to the desired values. The particularly critical bearing point on the processing side is formed by a coolant film, which is created by a hydrostatic pressure as it emerges from the feed bores 7, 8 and in the pocket 3 . The pressure medium is subject to a specific flow which can be influenced by the groove arrangement 12 . As a result of the shaft rotation, the coolant is transported in the direction of the bore 9 . The coolant can both emerge from the bore 9 (return transport to the coolant container / cleaned) or enter the working area of the tool head 11 via the bores 14 and 15 and the radial bore 16 . The main part of the coolant emerges via the feed part 4 .

Claims

1.Grinding and polishing spindle with hydrostatic bearing, especially for grinding and polishing turbine and compression blades, the machining of which is only possible with small tool dimensions, with a spindle housing, a shaft and a tool head, and with supply of a pressure medium via bores in the spindle housing and in at least one bearing sleeve to at least one bearing, characterized in
that the shank ( 1 ) is connected in one piece to the tool head ( 11 ),
that the discharge of at least part of the pressure medium from the bearing points into the working area of the tool head ( 11 ) to support the tool head and workpiece cooling via an annular gap ( 13 ) between the shaft ( 1 ) and bearing sleeve ( 2 ) and via axial and radial bores ( 14 , 15, 16 ) in the shank ( 1 ) and in the tool head ( 11 ).

2. grinding and polishing spindle according to claim 1, characterized in
that a further part of the pressure medium from the annular gap ( 13 ) via bores ( 17, 9 ) in the bearing sleeve ( 2 ) and in the spindle housing ( 6 ) can be returned to a pressure medium container.