DE4324140A1

DE4324140A1 - Vorrichtung zur spanenden Feinbearbeitung

Info

Publication number: DE4324140A1
Application number: DE4324140A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Dipl Ing Flaischlen
Original assignee: WH WASSERHYDRAULIK GmbH
Current assignee: WH WASSERHYDRAULIK GmbH
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1995-01-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Als spanende Feinbearbeitung wird insbesondere die Schleifbearbeitung oder eine damit vergleichbare Bearbeitung verstanden. Neben Schleifscheiben, die sogenannte unbestimmte Schneiden aufweisen, kann man nämlich auch Scheiben verwenden, in deren Oberfläche definierte Schneidkörper eingesetzt sind.

Herkömmlicherweise wird der Antriebsmotor seitlich neben der Schleifspindel gelagert und die Motorwelle wird mittels eines Treibriemens mit der Spindelwelle gekoppelt. Dies verursacht eine stark einseitige radiale Belastung des hinteren Endes der Spindelwelle und beeinträchtigt die Präzision ihrer Lagerung. Die Antriebsleistung ist durch die eingeschränkte Übertragungsleistung eines Riementriebs und dessen hoher Übertragungsverluste sehr begrenzt und genügt nicht den Anforderungen die neuerdings gestellt werden. Eine andere Methode besteht darin, den Antrieb in die Schleifspindel zu integrieren, etwa indem die Motorelemente zwischen den Wellenlagern angeordnet werden. Dies behindert die Optimierung der Lagerung der Spindelwelle und schränkt die Freizügigkeit bei der Auswahl des Motortyps aus Platzgründen ein. Oder die gewählte Motorart bestimmt die Spindelgröße. Auch erzeugen vom Motor verursachte Schwingungen, da der Rotor des Motors unmittelbar an der Spindelwelle angeordnet ist, Störungen des Rundlaufs der Spindelwelle.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die es ermöglicht, höheren Präzisionsanforderungen zu genügen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Art der Lagerung der Spindelwelle ist an sich bekannt aus der DE 36 41 621 C2. Die Spindelwelle ist damit hochpräzise und sehr steif gelagert, wobei Temperatureinflüsse selbsttätig ausgeglichen werden und sehr hohe Drehzahlen erreichbar sind. Zufolge der koaxialen Ankupplung der Motorwelle am hinteren Ende der Spindelwelle wird einerseits der Innenaufbau der Schleifspindel nicht beeinträchtigt und das Drehmoment wird sehr verlustarm übertragen. Zufolge der Ausgleichskupplung, die ein elastisches Zwischenelement enthält, werden etwaige geringe Fluchtungsfehler toleriert und vor allem werden dadurch störende Schwingungen von der Spindelwelle ferngehalten. Der Ausgleich von Fluchtungsfehlern ermöglicht vor allem Unterschiede in der Präzision der Wellenlagerungen. Während die Spindelwelle mit außerordentlich hoher Präzision gelagert wird, genügt für den Antriebsmotor eine preiswerte Kugellagerung. Der Vorteil der extrem steifen Spindelwelle kommt nun ungehindert zur Geltung und ermöglicht die wirtschaftliche Verwendung ultraharter Schneidstoffe, wie diamantbeschichteter Schleifscheiben. Ganz besonders interessant ist die nunmehr wirtschaftliche Einsetzbarkeit von sogenannten CBN-Scheiben, die als Schneidstoff kubisch kristallines Bornitrid verwenden.

Solche CBN-Scheiben sind etwa 10 mal verschleißfester als Keramikscheiben. Damit entfällt die Notwendigkeit, große Schleifscheiben (Durchmesser z. B. 750 mm) aus Standzeitgründen zu verwenden. Vielmehr reichen beispielsweise Scheibendurchmesser von 200 mm, da weniger abgerichtet werden muß. Dies erfordert aber höhere Drehzahlen, um die Durchmesserreduktion auszugleichen. Zudem erlauben CBN-Scheiben höhere Schnittgeschwindigkeiten, die dann auch ausgenutzt werden sollen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt problemlos die notwendige Drehzahl ohne Einschränkung der Präzision vorzugeben und die dazu notwendige Energie einzuleiten. Aufgrund ihrer höheren Festigkeit erfordert das Abrichten solcher CBN-Scheiben große Kräfte und es ist klar, daß die Genauigkeit des Abrichtens die Grenze erreicht, wenn die Spindelwelle radial nachgibt. Hier kommt ebenfalls die außerordentlich hohe Steifigkeit der im Anspruch bezeichneten hydrostatischen Wellenlagerung vorteilhaft zur Geltung.

Die von störenden Schwingungen des Antriebsmotors entkoppelte Spindelwelle kann vorteilhafterweise gemäß Anspruch 2 mit einer selbsttätigen Auswuchteinrichtung ausgestattet werden. Eine solche Auswuchteinrichtung ist an sich bekannt, jedoch ist deren Einsatz bisher auf geringere Drehzahlen beschränkt gewesen, weil bei höheren Drehzahlen die Störeinflüsse einer unzureichenden Wellenlagerung und Einleitung des Antriebsmomentes zu komplex werden und die Auswuchtautomatik überfordern.

Der endseitig an der Schleifspindel angeflanschte Antriebsmotor kann bausatzmäßig durch weitere axial anschließbare Antriebsmotore ergänzt werden, wodurch eine einfache Leistungsvervielfachung und Anpassung an den Verwendungszweck möglich ist.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Die einzige Fig. 1 zeigt schematisch stark vereinfacht eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Vorrichtung umfaßt eine Schleifspindel 11 und einen Antriebsmotor 12. Die Schleifspindel 11 ist vorzugsweise nach dem in der DE 36 41 621 C2 beschriebenen Prinzip ausgebildet, das daher hier nicht näher erläutert werden muß. Sie besteht aus einer Spindelwelle 13 mit zwei konischen Wellenteilen 14, 15 in den Endbereichen, sowie einem Spindelgehäuse 16. Im Spindelgehäuse 16 ist ein erster Lagerring 17 fest angeordnet, der mit dem Wellenteil 14 ein hydrostatisches Axial-Radial-Wellenlager 18 bildet. Im Spindelgehäuse 16 ist ein zweiter Lagerring 19 axial verschieblich gelagert, der mit dem Wellenteil 15 ein weiteres hydrostatisches Axial-Radial-Wellenlager 20 bildet. Der zweite Lagerring ist dabei über an seinem Außenumfang verteilte hydrostatische Axiallager 21 leichtgängig in einer zylindrischen Führungsbohrung 22 des Spindelgehäuses 16 axial verschiebbar, wobei der Hydraulikdruck auch auf eine Kolbenanordnung wirkt und damit eine selbsttätige Einstellung des Lagerspiels und damit der Spindelsteifigkeit in Abhängigkeit des Hydraulikdrucks bewirkt. Dabei befinden sich die Lagertaschen, welche die Axiallager 21 bilden, in radial aufspreizbaren Lagerbacken des Lagerringes 19, die sich zufolge des vorgenannten Axialdrucks über den Konus der Axial- Radial-Wellenlagerung 20 zwangsläufig so aufweiten, daß auch das Radialspiel der Axiallager 21 selbsttätig eingestellt wird. Bei entsprechend hohem Hydraulikdruck ist die Spindelwelle sehr steif gelagert, wobei temperaturbedingte Längenänderungen selbsttätig ausgeglichen werden. In der Spindelwelle 13 ist eine Auswuchteinrichtung 33 eingebaut.

Am vorderen Ende 23 kann eine Schleifscheibe angebracht werden, wobei der Innenkonus als Beispiel nur angedeutet ist. Am rückwärtigen Ende 24 ist über eine Ausgleichskupplung 25 von an sich bekannter Art das vordere Ende 26 der Motorwelle 27 des Antriebsmotors 12 koaxial angeschlossen. Beim Antriebsmotor 12 handelt es sich vorzugsweise über einen handelsüblichen Drehstrom-Asynchronmotor, der über einen nicht besonders dargestellten Drehstromgenerator mit Drehstrom von höherer Frequenz versorgt wird. Über eine Einstellung oder Regelung der Frequenz läßt sich die Drehzahl vorgeben. CBN-Scheiben können optimal mit einer Schnittgeschwindigkeit von 90 m/sec arbeiten und so ergibt sich die optimale Drehzahl unter Berücksichtigung des jeweiligen Scheibendurchmessers durch eine einfache Rechnung. Die Motorwelle 27 ist im Gegensatz zur Spindelwelle 13 mittels weitaus einfacherer konventioneller Kugellager 28, 29 gelagert. Das Motorgehäuse 30 ist über einen starren Zwischenflansch 31 mit dem Spindelgehäuse 16 zu einer Funktionseinheit verbunden. Am hinteren Ende 32 der Motorwelle 27 kann die Motorwelle eines weiteren Antriebsmotors angekuppelt werden.

Claims

1. Vorrichtung zur spanenden Feinbearbeitung, umfassend eine Schleifspindel zur Lagerung eines rotierenden Bearbeitungswerkzeuges, insbesondere einer Schleifscheibe, sowie einen Antriebsmotor zum Drehantrieb der Spindelwelle, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Spindelwelle (13) ist in der Schleifspindel (11) an beiden Wellenenden mittels hydrostatischer Axial-Radial-Wellenlager (18, 20) gelagert, deren erster Lagerring (17) gehäusefest angeordnet ist und deren zweiter Lagerring (19) zum Ausgleich des Radialspiels der Wellenlagerung durch Hydraulikdruck in einer gehäusefesten zylindrischen Führungsbohrung (22) axialverschiebbar gelagert ist, wobei der zweite Lagerring (19) durch mit der Führungsbohrung (22) zusammenwirkende hydrostatische Axiallager (21) gelagert ist, die an radial aufspreizbaren Lagerbacken des zweiten Lagerringes (19) ausgebildet sind zum Ausgleich des Radialspiels der Führung des zweiten Lagerringes (19);
b) die Spindelwelle (13) ist von beiden Enden (23, 24) zugänglich, wobei am vorderen Ende (23) eine Schleifscheibe anbringbar ist und am rückwärtigen Ende (24) die Motorwelle (27) eines Antriebsmotors (12) ankuppelbar ist;
c) die Motorwelle (27) des Antriebsmotors (12) ist unter Zwischenschaltung einer Ausgleichskupplung (25) koaxial zur Spindelwelle (13) angeschlossen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spindelwelle (13) eine automatisch und von außen berührungslos ansteuerbare Auswuchteinrichtung (33) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (30) mit dem Spindelgehäuse (16) im wesentlichen starr zusammengeflanscht ist, so daß die Schleifspindel (11) mit dem Antriebsmotor (12) eine Funktionseinheit bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (27) mittels Kugellager (28, 29) im Motorgehäuse (30) gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (12) ein Elektromotor ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (12) ein Drehstrom-Asynchronmotor ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (27) von beiden Enden (26, 32) zugänglich ist, wobei das vordere Ende (26) mit der Spindelwelle (13) kuppelbar ist und das rückwertige Ende (32) mit einer Motorwelle eines weiteren, koaxial angeflanschten Antriebsmotors kuppelbar ist.