DE4015241A1 - Werkzeugmaschinenspindellagerung - Google Patents
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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.
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