DE4015241A1 - Werkzeugmaschinenspindellagerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für die Spindel einer Werkzeugmaschine mit einem spindelkopfseitig in einem Gehäuse angeordneten, fettgeschmierten Wälzlager, das durch einen ringförmigen Luftaustrittsspalt für einen Sperrluftstrom gegen das Eindringen von Kühlflüssigkeit und/oder Schmutzpartikeln geschützt ist.

Lagerungen der vorgenannten Art mit fettgeschmierten Wälzlagern müssen so ausgebildet sein, daß sie über einen weiten Drehzahlbereich, d. h. einen Drehzahlbereich von 1 bis 10 000 Umdrehungen pro Minute und mehr, ein hohes Maß an Bearbeitungsgenauigkeit gewährleisten. Die Erfüllung dieser Forderung bereitet insbesondere bei hohen Schnittgeschwindigkeiten und Schnittkräften Probleme, da in diesen Fällen aufgrund thermischer Einflüsse unerwünschte Veränderungen der Wälzlager und deren Umgebung nicht ausgeschlossen werden können. Um derartige Veränderungen in Grenzen zu halten, muß für einen guten Wärmeabfluß aus dem Lagerbereich Sorge getragen werden. Dieser Zielsetzung Rechnung tragend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Lagerung einen einfachen Weg zur Luftkühlung des Wälzlagers aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Luftaustrittsspalt und dem Wälzlager mindestens ein weiterer Ringspalt vorgesehen ist, daß von der dem weiteren Ringspalt abgewandten Seite des Wälzlagers aus der Sperrluftquelle stammende Kühlluft durch das Wälzlager zu einem Kühlluftauslaß führbar ist und daß der weitere Ringspalt eine, einer Vermischung von Sperrluft- und Kühlluftstrom entgegenwirkende Barriere bildet.

Da bei der erfindungsgemäßen Lagerung die Sperrluftquelle zusätzlich als Kühlluftquelle genutzt wird, bleibt der für die Luftkühlung des Wälzlagers erforderliche Aufwand in vertretbaren Grenzen. In der Praxis werden nur einige wenige zusätzliche Luftkanäle und eine vorzugsweise als Labyrinthdichtung ausgebildete Barriere benötigt, die eine Beeinträchtigung des Kühlluftstromes durch den Sperrluftstrom verhindert. Durch die Wahl eines geeigneten Druckes der Druckluft und die Auslegung der Leitungssysteme für die Sperrluft und die Kühlluft läßt sich sicherstellen, daß einerseits das Eindringen von Kühlflüssigkeit und Schmutzpartikeln in das Wälzlager und andererseits die Mitnahme von Schmierfett aus dem Wälzlager unterbleibt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung der in der beigefügten Zeichnung dargestellten, besonders vorteilhaft ausgebildeten Lagerung.

In der Zeichnung ist 1 die in einem Gehäuse 2 mittels zweier Wälzlager 3 und 4 gelagerte Spindel einer Werkzeugmaschine. Das dem Spindelkopf 5 zugewandte Lager 3 wird durch einen Lagerdeckel 6 gehalten, der mit einem Steg 7 in eine Nut 8 eines Spritzringes 9 ragt. Die Innenfläche einer Ausnehmung 10 des Lagerdeckels 6 und die Außenfläche des Spritzringes 9 begrenzen einen ringförmigen Luftaustrittsspalt 11, aus dem Sperrluft strömen kann, die das Eindringen von Kühlflüssigkeit und/oder Schmutzpartikeln in das Wälzlager 3 verhindert. Die Zufuhr der Sperrluft in die Ausnehmung 10 erfolgt über einen Sperrluftkanal 12, der zusammen mit einem Kühlluftkanal 13 in einen Drucklufteinlaßkanal 14 übergeht, welcher unter Zwischenschaltung eines Drosselventils 15 mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist. Das Drosselventil ist so ausgelegt, daß es den Überdruck der Luft im Drucklufteinlaßkanal 14 auf einen Wert in der Größenordnung von 0,5 bar begrenzt. Der Kühlluftkanal 13 steht über einen Ringraum 16 zwischen einer Distanzhülse 17 für die Wälzlager 3 und 4 und dem Gehäuse 2 mit der dem Spindelkopf 5 abgewandten Seite des Wälzlagers 3 in Verbindung. Die durch das Wälzlager 3 strömende Kühlluft kann über einen Kühlluftauslaß 18 abfließen, der von mindestens einer nach unten offenen Bohrung im Lagerdeckel 6 gebildet wird.

Die Seitenwände des Steges 7 des Lagerdeckels 6 begrenzen zusammen mit den Seitenwänden der Nut 8 des Spritzringes 9 zwei Ringspalte 19 und 20, die Teile einer Labyrinthdichtung bilden, welche eine Beeinflussung des Kühlluftstromes durch den Sperrluftstrom und umgekehrt praktisch ausschließen. Die Ringspalte 19 und 20 sind zu diesem Zweck so dimensioniert, daß ihr Querschnitt jeweils kleiner als die Hälfte des Querschnittes des Luftaustrittsspaltes 11 ist, dessen Querschnitt seinerseits im wesentlichen gleich dem Querschnitt des Kühlluftauslasses 18 entspricht.

Aus der Zeichnung ist erkennbar, daß nicht nur das dem Spindelkopf 5 zugewandte Wälzlager 3, sondern auch das in der Nähe der Antriebsriemenscheibe 21 für die Spindel 9 gelegene Wälzlager 4 gekühlt wird. Da das Wälzlager 4 eines Schutzes gegen eindringende Kühlflüssigkeit und Schmutzpartikel nicht bedarf, kann auf seinen Schutz durch eine Sperrluftabdichtung verzichtet werden; das Problem der Abgrenzung von Sperrluft und Kühlluft stellt sich hier mithin nicht. Selbstverständlich ist dem auf das Wälzlager 4 entfallenden Kühlluftanteil bei der Dimensionierung des Leitungssystems für die Druckluft Rechnung zu tragen.

Claims (8)

1. Lagerung für die Spindel einer Werkzeugmaschine mit einem spindelkopfseitig in einem Gehäuse angeordneten, fettgeschmierten Wälzlager, das durch einen ringförmigen Luftaustrittsspalt für einen Sperrluftstrom gegen das Eindringen von Kühlflüssigkeit und/oder Schmutzpartikeln geschützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Luftaustrittsspalt (11) und dem Wälzlager (3) mindestens ein weiterer Ringspalt (19, 20) vorgesehen ist, daß von der dem weiteren Ringspalt (19, 20) abgewandten Seite des Wälzlagers (3) aus der Sperrluftquelle stammende Kühlluft durch das Wälzlager (3) zu einem Kühlluftauslaß (18) führbar ist und daß der weitere Ringspalt (19, 20) eine, einer Vermischung von Sperrluft- und Kühlluftstrom entgegenwirkende Barriere bildet.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Luftaustrittsspalt (11) und dem Wälzlager (3) mindestens zwei Ringspalte (19, 20) angeordnet sind, die Teile einer Labyrinthdichtung bilden.

3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Luftaustrittsspaltes (11) für die Sperrluft im wesentlichen gleich dem Querschnitt des Kühlluftauslasses (18) ist.

4. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des weiteren Ringspaltes bzw. der weiteren Ringspalte (19, 20) kleiner oder gleich dem halben Querschnitt des Luftaustrittsspaltes (11) ist.

5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) für die Spindel (1) mit einem Drucklufteinlaßkanal (14) versehen ist, von dem ein Sperrluftkanal (12) und ein Kühlluftkanal (13) abzweigen.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drucklufteinlaßkanal (14) ein zur Konstanthaltung des in ihm herrschenden Druckes dienendes Drosselventil (16) vorgeschaltet ist.

7. Lagerung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck der Luft im Druckeinlaßkanal (14) etwa 0,4 bis 0,6 bar beträgt.

8. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswiderstände der Kanäle (12, 13) für den Sperrluftstrom und den Kühlluftstrom im wesentlichen gleich groß sind.