DE4232563A1 - Machine-tool-spindle roller-bearing - has damping gap between outer and thrust races and supplied with damping fluid via passage in outer race - Google Patents
Machine-tool-spindle roller-bearing - has damping gap between outer and thrust races and supplied with damping fluid via passage in outer raceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager zur Lagerung einer Werkzeugma schinenspindel, bestehend aus einem Außenring und einem Innenring, zwischen denen vorzugsweise zylindrische Wälzkörper abrollen, und bei dem zwischen den Stirnflächen des Außenringes einerseits und im Ab stand von diesen angeordneten und mit der Spindel verbundenen Wellen scheiben andererseits Wälzkörper abrollen, wobei die Wellenscheiben zum Einstellen ihre Vorspannung auf der Spindel verschiebbar angeord net sind.The invention relates to a rolling bearing for storing a tool machine spindle, consisting of an outer ring and an inner ring, between which roll preferably cylindrical rolling elements, and at between the end faces of the outer ring on the one hand and in the Ab stood from these arranged and connected to the spindle shafts on the other hand, the rolling elements roll, the shaft washers to adjust their preload slidably arranged on the spindle are not.
Ein derartig kombiniertes Nadel-Axial-Zylinderrollenlager spielt beispielsweise bei der Lagerung von Wälzschraubtrieben eine bedeutende Rolle. Dabei handelt es sich um zweiseitig wirkende Axial-Rollenlager, deren Zwischenscheibe gleichzeitig den Außenring eines Radial-Nadel lagers bildet. Solche Lager werden in der Regel an den Enden von Gewindespindeln auf an das Spindelgewinde anschließenden Absätzen angeordnet, wobei sich die eine Wellenscheibe gegen den Spindelabsatz anlegt, während die zweite Wellenscheibe mittels einer gegen sie anliegenden Gewindemutter angestellt wird, die in ein besonderes Gewinde auf den Wellenabsatz eingreift (INA-Sonderdruck aus "Antriebs technik", Heft 10, Oktober 1990).Such a combined needle roller / cylindrical roller bearing plays an important one, for example, in the storage of roller screw drives Role. These are double-acting thrust roller bearings, whose washer simultaneously the outer ring of a radial needle camp forms. Such bearings are usually at the ends of Threaded spindles on shoulders connected to the spindle thread arranged, the one wave washer against the spindle shoulder creates, while the second wave washer by means of one against it adjacent threaded nut is employed, which in a special Thread engages on the shaft shoulder (INA special print from "Drive technology ", issue 10, October 1990).
In diesem Zusammenhang ist auch bekannt, daß im Werkzeugmaschinenbau in Vorschubrichtung wirkende Axialschwingungen als Erschütterungen auf die Spindel und somit auf das Bearbeitungswerkzeug bzw. auf den Werk zeugtisch übertragen werden und dadurch zu Ungenauigkeiten hinsicht lich der Oberflächengüte des zu bearbeitenden Werkstückes bzw. zu Positionierungenauigkeiten des Werkzeugtisches führen. In this context it is also known that in machine tool construction axial vibrations acting in the feed direction as vibrations the spindle and thus on the processing tool or on the factory be transferred to the test table and thereby inaccuracies Lich the surface quality of the workpiece to be machined or Guide the positioning of the tool table.
Dämpfungsmaßnahmen zur Verringerung von Schwingungen sind im Werkzeug maschinenbau ebenfalls bekannt. So wird beispielsweise in dem DE-GM 72 01 256 eine Anordnung zur Lagerung von Achsen oder Wellen in Gehäusen, insbesondere eine Spindellagerung für Werkzeugmaschinen beschrieben. Dabei wird eine als Stufenhülse ausgebildete, ölbeaufschlagte Dämp fungsbüchse verwendet, die sich dadurch auszeichnet, daß die Stufen hülse am Außenumfang eine durch an beiden Enden vorgesehene Kragen ge bildete, ringförmige Vertiefung aufweist, die durch eine Bohrung mit Öl gefüllt wird, welches hier als Dämpfungsmedium wirkt.Damping measures to reduce vibrations are in the tool mechanical engineering also known. For example, DE-GM 72 01 256 an arrangement for supporting axles or shafts in housings, described in particular a spindle bearing for machine tools. Here, an oil-loaded damper designed as a stepped sleeve used rifle, which is characterized in that the steps sleeve on the outer circumference by means of a collar provided at both ends formed, annular recess, which with a bore Oil is filled, which acts here as a damping medium.
Der Nachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß einerseits nur Schwingungen in radialer Richtung gedämpft werden und andererseits ein relativ großer axialer Bauraum benötigt wird.The disadvantage of such an arrangement is that on the one hand only vibrations in the radial direction are damped and on the other hand a relatively large axial space is required.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Wälzlager zu entwickeln, bei dem einwirkende Schwingung in axialer Richtung auf benachbarte Teile nicht oder nur gedämpft übertragen werden. Darüberhinaus soll die Dämpfungsmaßnahme nur wenig zusätzlichen Bauraum beanspruchen.It is therefore an object of the invention to develop a rolling bearing the vibration in the axial direction on neighboring parts are not transmitted or only in a dampened manner. In addition, the Damping measure only take up little additional installation space.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die radiale und axiale Ausbildung von Außenring und Wellenscheiben so aufeinander abgestimmt sind, daß zwischen den Stirnflächen des Außenringes und den Wellenscheiben ein Dämpfungsspalt entsteht, der über einen Zuführungs kanal im Außenring mit Dämpfungsflüssigkeit beaufschlagbar ist.According to the invention the object is achieved in that the radial and axial formation of the outer ring and the shaft washers on each other are coordinated that between the end faces of the outer ring and the Shaft washers a damping gap arises, which is via a feeder Damping fluid can be applied to the channel in the outer ring.
Durch die zwischen den Stirnflächen des Außenringes und den Wellen scheiben gebildeten Dämpfungsspalten wird erreicht, daß Schwingungen in Vorschubrichtung der Spindel nur gedämpft übertragen werden. Bei einer durch Schwingungen ausgelösten axialen Bewegung von Außenring und Wellenscheiben gegeneinander tritt in dem mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Dämpfungsspalten eine dämpfende Quetschwirkung auf Basis des Squeeze-Effektes ein.By the between the end faces of the outer ring and the shafts disc-shaped damping gaps is achieved that vibrations in the feed direction of the spindle are only transmitted with damping. At an axial movement of the outer ring triggered by vibrations and wave washers come into contact with each other with damping fluid filled damping gaps a damping squeezing effect based on the Squeeze effect.
Eine derartige Schwingungsdämpfung wirkt sich bei Einsatz einer Haupt bzw. Vorschubspindel in einer Werkzeugmaschine positiv auf die Ober flächengüte der zu bearbeitenden Teile sowie hinsichtlich der Stand zeit der Werkzeuge und auf die Positioniergenauigkeit des Werkzeug tisches aus.Such vibration damping has an effect when using a main or feed spindle in a machine tool positive on the upper surface quality of the parts to be machined and with regard to the stand time of the tools and on the positioning accuracy of the tool table out.
Ein anderer Vorteil ist darin zu sehen, daß die dämpfende Wirkung mit eigenen Bestandteilen des Wälzlagers realisiert wird. Dazu sind Lager außenring und Wellenscheiben in ihren Ausmaßen nur geringfügig zu ver größern, so daß vergleichsweise wenig Bauraum in radialer und axialer Richtung benötigt wird.Another advantage is the fact that the damping effect with own components of the rolling bearing is realized. There are camps The dimensions of the outer ring and shaft washers are only slight enlarge, so that comparatively little space in radial and axial Direction is needed.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen 2 bis 6 erläutert.Further advantageous embodiments of the invention are in the sub claims 2 to 6 explained.
So soll nach Anspruch 2 für eine wirksame Dämpfung der Dämpfungsspalt eine Breite von 0,02 bis 0,03 mm aufweisen. Je kleiner der Dämpfungs spalt ist, desto größer wird die Dämpfung, da in der Dämpfungsglei chung für einen Squeeze-Film-Dämpfer die Filmbreite in der 3. Potenz im Nenner steht.So according to claim 2 for effective damping of the damping gap have a width of 0.02 to 0.03 mm. The smaller the damping gap, the greater the damping, because in the damping glide for a squeeze film damper the film width in the 3rd power is in the denominator.
Aus Anspruch 3 geht hervor, daß der Zuführungskanal für die Dämpfungs flüssigkeit in der Mitte des Außenringes angeordnet sein soll. Dadurch wird eine gleichmäßige Beaufschlagung beider Dämpfungsspalten mit Dämpfungsflüssigkeit gesichert.From claim 3 it appears that the supply channel for the damping liquid should be arranged in the middle of the outer ring. Thereby both damping gaps are evenly applied Damping fluid secured.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vor gesehen, daß die Dämpfungsflüssigkeit aus dem zur Schmierung der Wälzkörper verwendetem Öl besteht.In a preferred development of the invention according to claim 4 is before seen that the damping fluid from the lubrication of the Rolling oil used exists.
In zweckmäßiger Ausbildung des Wälzlagers nach Anspruch 5 weist der Außenring an seiner Innenseite im Randbereich kreisringförmige Nuten zur Aufnahme der Wälzkörper auf. Die Wälzkörper wälzen in diesem Fall zwischen den Wellenscheibe und dem durch die ringförmige Nut zurückge setzten Teil der Stirnflächen des Außenringes ab. Der Dämpfungsspalt bzw. die Dämpfungsspalten werden in diesem Fall von den Stirnflächen des Außenringes und den Wellenscheiben gebildet.In an expedient embodiment of the rolling bearing according to claim 5, the Outer ring on the inside in the edge area circular grooves to accommodate the rolling elements. In this case, the rolling elements roll between the wave washer and through the ring-shaped groove offset part of the end faces of the outer ring. The damping gap or the damping gaps are in this case from the end faces of the outer ring and the wave washers.
Nach einem zusätzlichen weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 6 sollen an den Stirnseiten des Außenringes Distanzringe angeordnet sein, die mit der äußeren Mantelfläche des Außenringes abschließen und in Richtung Lagermittelpunkt soweit reichen, daß die zwischen den Stirnflächen des Außenringes und den Wellenscheiben angeordneten Wälz körper ungehindert abwälzen können.According to an additional further feature of the invention according to claim 6 spacers should be arranged on the end faces of the outer ring be finished with the outer surface of the outer ring and in the direction of the center of the camp so far that the between the End faces of the outer ring and the roller washers arranged can roll off the body unhindered.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung braucht der Außenring zwar nicht mit kreisringförmigen Nuten versehen werden, es ist jedoch die Anfertigung von separaten Distanzringen erforderlich. Der Dämpfungs spalt wird in diesem Fall von den Wellenscheiben und einer Stirnseite der Distanzringe gebildet.In this embodiment of the invention, the outer ring needs not be provided with annular grooves, but it is the Separate spacer rings required. The damping In this case, there is a gap between the shaft washers and one end face of the spacer rings.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläu tert. Es zeigtThe invention is explained in more detail using the following exemplary embodiment tert. It shows
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Lagerung für eine Vor schubspindel einer Werkzeugmaschine mit erfindungs gemäßer Lagerdämpfung; Figure 1 shows a longitudinal section through a bearing for a front spindle of a machine tool with Invention bearing damping.
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Lagerung für eine Vor schubspindel einer Werkzeugmaschine mit erfindungs gemäßer Lagerdämpfung in abgewandelter Ausführungs form. Fig. 2 shows a longitudinal section through a bearing for a front of a feed spindle of a machine tool with bearing damping according to the invention in a modified embodiment.
Aus Fig. 1 ist die Lagerung einer Vorschubspindel 2 einer Werkzeug maschine in einem kombinierten Nadel-Axial-Zylinderrollenlager 1 ersichtlich. Es handelt sich hierbei um ein zweiseitig wirkendes Axial-Rollenlager, das aus zwei Wellenscheiben 6 und aus einer Zwi schenscheibe 3 besteht, zwischen denen zwei in Käfigen geführte Wälz körperkränze 5 abrollen.From Fig. 1, the storage of a feed screw 2 of a machine tool in a combined needle-axial cylindrical roller bearing 1 can be seen. It is a double-acting thrust roller bearing, which consists of two shaft washers 6 and from an intermediate disc 3 , between which two roller cages 5 guided in cages roll off.
Die Zwischenscheibe 3 des Axial-Rollenlagers bildet gleichzeitig einen Außenring 3 eines Radial-Nadellagers, zwischen dem und einem Innenring 4 in einem Käfig achsparallel geführte Lagernadeln 7 abrollen.The intermediate disc 3 of the axial roller bearing simultaneously forms an outer ring 3 of a radial needle bearing, between which and an inner ring 4 roll axially parallel bearing needles 7 in a cage.
Der Innenring 4 des Radial-Nadellagers und die Wellenscheiben 6 des Axial-Rollenlagers sind mit der Spindel 2 fest verbunden. Die Wellen scheiben 6 sind jedoch auf der Spindel 2 verschiebbar. Ein derartig kombiniertes Nadel-Axial-Zylinderrollenlager 1 liegt an einem Absatz 9 der Spindel 2 an und wird mittels einer Lagerstellmutter 8 mit einer zur verschleißarmen und exakten Funktion des Lagers benötigten Vor spannung beaufschlagt. Die Lagerstellmutter 8 greift dabei in ein nicht näher bezeichnetes Gewinde auf der Spindel 2 ein.The inner ring 4 of the radial needle bearing and the shaft washers 6 of the axial roller bearing are firmly connected to the spindle 2 . The shafts 6 are however slidable on the spindle 2 . Such a combined needle-axial cylindrical roller bearing 1 rests on a shoulder 9 of the spindle 2 and is acted upon by means of a bearing adjusting nut 8 with a voltage required for low-wear and exact function of the bearing. The bearing adjusting nut 8 engages in a thread on the spindle 2, which is not specified.
Der Außenring bzw. die Zwischenscheibe 3 des kombinierten Nadel-Axial- Zylinderrollenlagers 1 wird in einer Gehäusebohrung eines zweiteiligen Gehäuses 12 gehalten. Beide Teile des Gehäuses 12 werden durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Schraube 11 zusammengehalten.The outer ring or the intermediate disk 3 of the combined needle / axial cylindrical roller bearing 1 is held in a housing bore in a two-part housing 12 . Both parts of the housing 12 are held together by a screw 11 , not shown in FIG. 1.
Erfindungsgemäß sind Außenring 3 bzw. Zwischenscheibe 3 und Wellen scheiben 6 in ihren radialen und axialen Ausmaßen so aufeinander abgestimmt, daß zwischen den Stirnflächen des Außenringes 3 und den Wellenscheiben 6 zwei definierte Dämpfungsspalte 10 entstehen. Dazu ist es erforderlich, daß gegenüber einem üblichen kombinierten Nadel- Axial-Zylinderrollenlager der Außenring 3 in axialer Richtung etwas verbreitert wird und die Wellenscheiben 6 in Umfangsrichtung vergrö ßert werden.According to the invention, outer ring 3 or washer 3 and shaft washers 6 are matched in their radial and axial dimensions so that two defined damping gaps 10 are formed between the end faces of the outer ring 3 and the shaft washers 6 . This requires that over a conventional combined needle thrust cylindrical roller bearing the outer ring 3 is somewhat widened in axial direction and will be ßert the wave washers 6 magnification in the circumferential direction.
Diese Dämpfungsspalte 10 werden über einen im Außenring 3 angebrachten Zuführungskanal 14 mit Dämpfungsflüssigkeit versorgt. Zweckmäßigerwei se ist vorgesehen, daß als Dämpfungsflüssigkeit das zur Schmierung des Lagers vorgesehene Schmieröl verwendet wird. Das Schmieröl gelangt über einen im Gehäuse 12 bzw. im Außenring 3 angeordneten Zuführungs kanal 14 zunächst in den Laufbahnbereich der Lagernadeln 7 bevor es über den Laufbahnbereich der zylindrischen Wälzkörpergrenze 5 den bzw. die Dämpfungsspalten 10 erreicht. Überschüssiges Öl kann über einen axialen Spalt zwischen dem Lagergehäuse 12 und der Wellenscheibe 6 abgeleitet werden.These damping gaps 10 are supplied with damping fluid via a feed channel 14 provided in the outer ring 3 . It is appropriately provided that the lubricating oil provided for lubricating the bearing is used as the damping liquid. The lubricating oil flows through a disposed in the housing 12 or in the outer ring 3 feed channel 14 is initially in the raceway region of the bearing needles 7 before reaching over the raceway region of the cylindrical Wälzkörpergrenze the 5 or the damping gaps 10th Excess oil can be drained through an axial gap between the bearing housing 12 and the shaft washer 6 .
Im Gegensatz zu Fig. 1, wo die Wälzkörper 5 in einer kreisringförmi gen Nut 15 des Außenringes 3 untergebracht sind, sind die Wälzkörper 5 in Fig. 2 in einem Raum untergebracht, der vom Außenring 3, vom Innenring 4, den Wellenscheiben 6 und den Distanzringen 13 begrenzt wird. Die Distanzringe 13 schließen mit der äußeren Mantelfläche des Außenringes 3 ab und reichen in Richtung Lagermittelpunkt soweit, daß die Wälzkörper 5 einschließlich ihres Käfigs ungehindert abwälzen können. Der bzw. die Dämpfungsspalte 10 werden in diesem Fall von den Wellenscheiben 6 und einer Stirnseite der Distanzringe 13 gebildet.In contrast to Fig. 1, where the rolling elements 5 are housed in a circular ring-shaped groove 15 of the outer ring 3 , the rolling elements 5 in Fig. 2 are housed in a space from the outer ring 3 , the inner ring 4 , the wave washers 6 and Spacer rings 13 is limited. The spacer rings 13 terminate with the outer circumferential surface of the outer ring 3 and extend towards the center of the bearing to such an extent that the rolling elements 5, including their cage, can roll freely. In this case, the damping gap or gaps 10 are formed by the wave washers 6 and one end face of the spacer rings 13 .
BezugszeichenReference numerals
1 Wälzlager
2 Spindel
3 Außenring, Zwischenscheibe
4 Innenring
5 Wälzkörper
6 Wellenscheiben
7 Lagernadeln
8 Lagerstellmutter
9 Absatz
10 Dämpfungsspalt
11 Schraube
12 Gehäuse
13 Distanzring
14 Zuführungskanal
15 kreisringförmige Nut 1 roller bearing
2 spindle
3 outer ring, washer
4 inner ring
5 rolling elements
6 wave washers
7 bearing needles
8 bearing lock nut
9 paragraph
10 damping gap
11 screw
12 housing
13 spacer ring
14 feed channel
15 annular groove
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