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Lagerhülse für umlaufende Spindeln von Werkzeugmaschinen, insbesondere
Bohrspindelhülse Die Erfindung betrifft eine Lagerhülse für umlaufende Spindeln
von Werkzeugmaschinen, insbesondere Bohrspindelhülse, die in dem Spindelstockgehäuse
längs verschiebbar geführt ist.
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Die bekannten, im Arbeitsvorschub bewegbaren Spindelhülsen von Bohrmaschinen,
Fräsmaschinen o. dgl. sind von kreisförmigem oder prismatischem Querschnitt und
werden in einer Bohrung des Spindelstockgehäuses mit äußerst geringem Führungsspiel
geführt. Die in der Hülse gelagerte Spindel wird mit verschiedenen Drehzahlen betrieben.
So liegt z. B. bei neuzeitlichen Bohrmaschinen der Drehzahlbereich der Bohrspindel
zwischen 5o bis 2ooo Umdr:/Min., um mit ein und derselben Bohrspindel Löcher von
großem und kleinem Durchmesser bohren und um das Feinbohrverfahren ausführen zu
können. Mit der Änderung der Drehzahl stellt sich auch eine Änderung der Lagerwärme
der Bohrspindellager ein. Läuft die Bohrspindel ununterbrochen längere Zeit mit
hoher Drehzahl, so dehnt sich infolge der Lagerwärme die Spindelhülse aus. Sie läßt
sich dann nur noch sehr schwer in der Gehäusebohrung verschieben und sitzt im ungünstigsten
Fall fest. Es ist auch nicht angängig, das Führungsspiel zwischen Bohrspindelhülse
und Gehäusebohrung von vornherein so zu bemessen, daß die Spindelhülse auch bei
starker Lagerwärme noch leicht geht, denn dann würde bei Bohrarbeiten im niedrigen
Drehzahlbereich, in dem die Lagerwärme gering ist, die räumliche Lage der Bohrspindelachse
infolge des zu großen Führungsspiels der Hülse ungenau sein. Dies ist - aber, insbesondere
bei Koordinatenbohrmaschinen, unzulässig.
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Die Erfindung erstrebt, eine Spindelhülse zu schaffen, die bei auftretender
Wärmeausdehnung in der Führung nicht festsitzt und keine Verlagerung der Achse der
in der Hülse gelagerten Spindel verursacht. Die neue Ausbildung besteht darin, daß
die
Spindelhülse im Gehäuse mit mindestens drei gleichmäßig versetzt
zueinander angeordneten Längsführungen von rechteckigem Querschnitt geführt ist
und daß die Hülse sowie die Führungen radialen Spielraum gegenüb. dem Gehäuse haben.
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Durch diese Gestaltung wird erreicht, däS ;las auf Grund der von den
Bohrspindellagern ausgehenden Wärme eintretende Wachsen des Hülsenkörpers ohne Einfluß
auf seine Führung bleibt und die Spindelhülse bei beliebiger Drehzahl der Bohrspindel
genau und leicht verschiebbar geführt ist.
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Es ist bereits eine Rundsäulenführung bekannt, bei der die Führungshülse
nur an drei Stellen des Umfangs an der Rundsäule anliegt. Zwei dieser Anlagestellen
sind durch Gleitschienenpaare gebildet, die durch Federn oder Stellschrauben gegeneinander
gepreßt werden, so daß an der dritten Anlagestelle die Führungshülse und die Rundsäule
in ständiger unmittelbarer Berührung auf einer gemeinsamen Mantellinie sind. Eine
solche Führung ist weder zur Lösung der Erfindungsaufgabe gedacht noch geeignet
und dient lediglich zum Ausgleich des im Laufe des Betriebs sich einstellenden Verschleißes.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Fig. i ist ein Längsschnitt durch den Bohrspindelkopf einer Bohrmaschine.
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Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie I-I der Fig. i.
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Fig. 3 zeigt die Ansicht einer Spindelhülse ohne Spindelstockgehäuse.
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Fig. 4. ist ein Schnitt nach Linie II-II der Fig.3, jedoch mit Spindelstockgehäuse.
Fig. 5 und 6 zeigen Querschnitte von verschiedenen Ausführungsformen der Spindelhülse.
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Auf der Zeichnung ist i das nur teilweise dargestellte Bohrspindelstockgehäuse
einer Bohrmaschine. Der Bohrspindelstock i besteht aus dem vorderen Teil 2 und dem
rückwärtigen Teil 3, die miteinander verschraubt sind. Die Trennfläche ist mit 4
bezeichnet. In dem Spindelstockgehäuse ist die hohle Bohrspindelhülse 5 geführt,
in der die Bohrspindel 6 gelagert ist. Die Bohrspindellagerung besteht aus dem unteren
Rollenlager 7, dem oberen Wälzrollenlager 8 und dem dahintergeschalteten Schulterkugellager
g. Die Bohrspindel 6 hat unten einen Kegel io zur Aufnahme des Werkzeugs oder einer
Zwischenhülse i i, in die das Werkzeug (nicht dargestellt) eingesetzt wird. Oben
hat die Bohrspindel 6 eine Keilnabe 12, in die die Schaftwelle 13 eingreift, die
ihre Drehbewegung auf die Bohrspindel überträgt. Die Schaftwelle 13 ist in.
Wälzlagern 14, 15 im Bohrspindelstock gelagert und kann wahlweise über Zahnräder
16, 17 oder die Riemenscheibe 18 angetrieben werden. Die Vorschubbewegung wird der
Bohrhülse 6 über ein Zahnritzel 21 und eine Zahnstange 2o er-#teilt. Das Zahnrad
21 sitzt auf einer Welle die wahlweise von Hand von dem Griff-''räd 22 aus oder
über das Schneckengetriebe 23, 24 gedreht wird. Das Schneckengetriebe 23, 24 wird
von dem Bohrspindelantrieb aus über ein Wechselgetriebe angetrieben und kann in
der üblichen Weise mittels des Griffrades 22 ein- und ausgerückt werden.
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Die Führung der Bohrspindelhülse 5 setzt sich aus mehreren einzelnen
Längsführungen zusammen. ' Nach Fig. 2 sind vier Längsführungen vorgesehen. Die
Führungen sind schmale rechtwinklige Flachführungen, die genau zur Achse der Bohrspindel
6 flüchten. Die Führungsbalken 25 liegen im Achsenkreuz, das unter 45° zur Horizontalen
geneigt ist, und sind in entsprechenden Führungsbahnen 26 des Spindelstockgehäuses
i geführt. Zwei der Flachführungen sind im Gehäuseteil 2 und die beiden anderen
im Gehäuseteil 3 untergebracht. Zwischen dem Bohrhülsenkörper und dem Spindelstockgehäuse
ist ein Spielraum 27 und zwischen der Stirnfläche tja jedes Führungsbalkens in dem
Gehäuse ein Spielraum 28 vorgesehen. Von jedem Führungsbalken 25 sind demnach nur
die Seitenflächen 26b an der Führung und der Aufnahme äußerer Kräfte beteiligt.
Da jede Führung für sich in bezug auf das Gehäuse keine Keilwirkung ausübt und die
Spielräume 27, 28 vorhanden sind, vermag sich der Hülsenkörper bei auftretender
Lagerwärme in radialer Richtung gleichmäßig auszudehnen. Die Führungen 25, 26 besitzen
verhältnismäßig niedrige Seitenführungsflächen 25b, deren Flächensumme nur einen
Teil der Fläche des Hüllzylinders der Spindelhiilse ausmacht. Die Wärmeleitung auf
den Bohrspindelstock ist daher sehr gering. Die Breite der Führungsbalken 25, d.
h. die Entfernung von einer Seitenführungsfläche zur anderen, ist ebenfalls verhältnismäßig
klein. Die Wärmeausdehnung der Führungsbalken senkrecht zu den Führungsbahnen 26
wird daher unterhalb der Größe des Führungsspiels liegen. Im übrigen sorgen die
Zwischenräume 27, 28 für eine gute Wärmeabfuhr, die noch durch künstlichen Luftzug
verbessert werden kann. Ein Klemmen der Spindelhülse 5 in ihrer Führung wird daher
ebenso wie eine Verlagerung der Bohrspindelachse mit Sicherheit vermieden.
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Ist mit einer besonders starken Lagererwärmung bei hohen Spindeldrehzahlen
zu rechnen, so daß auch die Ausdehnung der Führungsbalken 25 senkrecht zu den Führungsbahnen
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zu berücksichtigen ist, so kann man, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, in jedem der
vier im Achsenkreuz liegenden Führungsbalken 25 - Führungsrollen 29 vorsehen. Die
Rollen, die z. B. einfache Kugellager sind, liegen jeweils in einerAussparung
30 der Führungsbalken 25 und sitzen auf einem in die Hülse 5 eingepaßten
Tragbolzen 31. Die Achse des Tragbolzens 31 sitzt exzentrisch zur Achse der Rolle
29, so daß durch Drehen des Bolzens 31 die Rolle gegen die Führungsbahn 26 gestellt
werden kann. In der Wand des Gehäuses gegenüber den Rollen sind Öffnungen (nicht
dargestellt) vorgesehen, so daß die Rollen von außen zugänglich sind. Es besteht
somit eine kombinierte Gleit- und Rollenführung. Die Wärmeausdehnung des Führungsbalkens
25 senkrecht zur Führungsbahn 26 hat eine elastische Federung des frei ragenden
Endes des Tragbolzens 31 zur Folge, so daß die leichte Verstellbarkeit der Bohrspindelhülse
5 unter allen Umständen gewahrt bleibt. Zur Erreichung einer leichten Verschiebbarkeit
hat man bereits geradlinig verschiebbare Maschinenteile auf Rollen gelagert, die
auf Exzenterbolzen sitzen. Im vorliegenden Fall besteht aber, wie gesagt, die neue
Aufgabe der Rollen darin, mit Hilfe des wie eine steife Feder wirkenden freien Endes
ihrer Tragbolzen einen Ausgleich für die seitliche Wärmedehnung der Einzelführungen
der Spindelhülse zu schaffen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i_ und 2 liegt die Zahnstange 2o
für die Vorschubbewegung der @ Hülse 5 zwischen zwei Führungsbalken 25. Man ist
jedoch an eine derartige Anordnung nicht gebunden, sondern kann die Zahnstange auch,
wie in Fig. 3 gezeigt, anordnen. Hier ist der eine Führungsbalken ausgespart und
die Zahnstange in den Grund der Aussparung verlegt. Bei dem dargestellten Beispiel
erstrecken sich die Führungsbalken 25 nicht über die ganze Länge der Spindelhülse
5. Sie sind nur so lang gehalten, wie es für eine sichere Führung der Hülse 5 in
jeder VersteNage notwendig erscheint. Bei kürzeren Spindelhülsen wird man die Länge
der Führungsbalken 25 ohne weiteres gleich der Länge der Spindelhülse machen.
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Fig.5 zeigt die gleiche Hauptanordnung der Führungsbalken wie in Fig.4
mit dem Unterschied, daß die Führungsbalken 25 an dem Gehäuse :2 bzw. 3 befestigt
und die Führungsbahnen 26 in die Hülse 5 eingearbeitet sind. Das Spiel der Flachführungen
wird durch Längskeilleisten 35 eingestellt. Ein Beispiel mit drei Einzelführungen
ist in Fig. 6 dargestellt. Die Führungsbalken 25 sind hier ebenso wie bei dem Beispiel
nach Fig. 5 in dem Gehäuse befestigt und die Führungsbahnen 26 in den Körper der
Hülse 5 verlegt.
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Die Führungsbalken 25 können mit dem Körper der Hülse 5 bzw. dem Gehäuse--,
3 aus einem Stück bestehen (s. Fig. i bis 4) oder auf diese aufgeschraubt sein (s.
Fig.5 und 6). Wie erwähnt, ist das Gehäuse für die Bohrspindelhülse 5 vorzugsweise
zweiteilig (vorderer Teile, hinterer Teil 3) ausgeführt. Dies hat den Vorteil, daß
die Führungsbahnen leichter bearbeitet werden können; außerdem erleichtert es den
Zusammenbau.
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. Die gebradhten Beispiele zeigen Spindelhülsen mit gleichmäßig versetzt
zueinander angeordneten Längsführungen 25, 26. Geringe Abweichungen von der gleichmäßigen
Teilung werden jedoch für die Praxis als zulässig erachtet. Gleichfalls von untergeordneter
Bedeutung sind geringe Abweichungen von der symmetrischen Lage der Längsführungen
zum Achsenkreuz bzw. bei drei Einzelführungen (Fig.6) zu den Radialebenen.
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Die erfindungsgemäße Spindelhülse ist nicht auf Bohrmaschinen beschränkt,
sondern überall da anwendbar, wo durch zeitweilig verschieden große Lagerwärme ein
schweres Verschieben bzw. Festklemmen der Spindelhülse zu erwarten ist. Sie kann
senkrecht, waagerecht oder geneigt angeordnet sein.