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Längslagerung für umlaufende Spindeln. von Werkzeugmaschinen, insbesondere
Schleifmaschinen Die Erfindung betrifft eine Längslagerung für umlaufende Spindeln
von Werkzeugmaschinen, die aus einem feststehenden Widerlager besteht, gegen das
die Spindel durch eine in Richtung der Spindelachse wirkende Kraft ständig gezogen
oder gedrückt wird.
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Bei den bekannten Spindellagerungen, z. B. für die Schleifspindeln
von Schleifmaschinen, wird diese Kraft durch eine Schraubenfeder abgegeben, die
sich mit ihrem einen Ende am Lagergehäuse abstützt, während sie mit dem anderen
Ende gegen ein auf der Spindel sitzendes Kugellager anliegt und über dasselbe die
umlaufende Spindel gegen das feststehende Widerlager drückt. Das Widerl.ager wirkt
dabei mit einer Bundfläche oder einer Stirnfläche der Spindel zusammen.
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Diese Anordnung ist insofern unvorteilhaft, als das nur zur Übertragung
der Federkraft auf die Spindel notwendige Kugellager einer besonderen Wartung bedarf,
da es von den eigentlichen Spindellagern getrennt ist. Bei unaufmerksamer Wartung
besteht dann die Gefahr, daß unerwünschte Störungen in der Maschine auftreten. Je
nach der Arbeitsrichtung des Werkzeugs wirkt der axiale Längsdruck im Sinne der
Federkraft gegen das feststehende Widerlager, oder @er wirkt entgegengesetzt, d.
h. er versucht, die Spindel von dem Widerlager abzuheben. Entsprechend den sich
von Fall- zu Fall ändernden Zerspanungsverhältnissen bei der Werkstückbearbeitung,
wie es z. B. beim Gewindeschleifen vorkommt, wenn statt der einprofiligen Schleifscheibe
eine mehrprofilige Schleifscheibe verwendet wird, wechselt aber das axiale Kräftespiel
zwischen Werkzeug und Werkstück auch der Größe nach. Dann muß bei Werkzeugmaschinen,
die im Vor- und Rücklauf Zerspanungsarbeit leisten, entweder die Federkraft nach
dem größten auftretenden Axialdruck bemessen oder nächstellbar ausgeführt
sein.
Das erste ist deshalb-ungünstig, weil das feststehende Widerlager auch dann unter
großer Last steht, wenn die der Federkraft .entgegengesetzt gerichtete Beanspruchung
klein ist; im zweiten Falle ist eine umständliche Verstellvorrichtung des Federsitzes
oder des Widerlagers :erforderlich, die nicht die wünschenswerte Feinfühligkeit
besitzt. Ist die Spindel in Gleitlagern gelagert, um einen ruhigen genauen Lauf
zu erzielen, so wirkt das für die übertragung der Federkraft notwendige Kugellager
diesem Bestreben entgegen, weil es bei hoher Spindeldrehzahl Schwingungen aussendet.
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Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die
Längskraft von einer auf die Spindel wirkenden Magneteinrichtung abgegeben wird.
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Durch die Erfindung wird eine sehr zuverlässige schwingungsfreie Längslagerung
einer Werkzeugmaschinenspindel erreicht. Die Längslagerung erfordert jetzt :eine
geringere Wartung als die bekannte Längslagerung, und der Anpreßdruck kann in einfacher
Weise durch Änderung der Stromstärke während des Laufes der Spindel feinfühlig geregelt
werden.
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Es ist bereits bekannt, bei einer Welle, die nur durch den in ihrer
Achsenrichtung wirkenden Arbeitsdruck gegen ein feststehendes Widerlager gedrückt
wird, das Widerlager von dem Lagerdruck und der entsprechenden gleitenden Reibung
zu befreien, indem dieser Lagerdruck durch eine elektromagnetische Anziebung oder
Abstoßung geregelt wird. In diesem Zusammenhang ist für eine Schiffsschraubemwelle
auch schon vorgeschlagen worden, bei Einstellung auf Rückwärtsfahrt die Magnetkraft
so groß zu wählen, daß sie die Welle beim Fahrtrichtungswechsel gegen die entsprechende
Fläche des Widerlagers zieht, damit ein Schlagen der Welle verhindert wird-Beim
Erfindungsgegenstand, der sich auf eine Genauigkeitslagerung für Werkzeugmaschinemcellen
bezieht, wird dagegen mit Hilfe einer Magnetkraft ein dauernder künstlicher Längslagerdruck
unabhängig vom Arbeitsdruck herbeigeführt.
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Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Ausführungsbeispielen
erläutert.
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Fg. i zeigt die schematisch dargestellte Schleifspindellagerung einer
Gewindeschleifmaschine.
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Fig.2 zeigt die schematisch dargestellte Werkstückspindellagerung
einer Werkzeugmaschine.
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Bei dem Beispiel nach Fig. i ist eine Spindel i, die eine Schleifscheibe
2 zum Schleifen von Gewinde trägt, in den Querlagern 3 und ¢ gelagert. Die Querlager
können Rollenlager oder Gleitlager sein. Das Längslager wird durch die Stirnfläche
5 des Lagers 3 gebildet, gegen die sich die Spindel mittels ihres Bundes 6 anlegt.
Die Spindel i wird über eine Riemenscheibe ; angetrieben. Am hinteren Ende der Spindel
i ist in dem Lagergehäuse (nicht gezeichnet) :ein Elektromagnet S angeordnet, der
auf die Stirnfläche g der Spindel i wirkt, so daß der Spindelbund 6 ständig gegen
das Widerlager 5 gezogen wird. Damit ist die genaue Längslagerung der Spindel i
gewährleistet.
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Bei dem Beispiel nach Fig.2 ist die über die Riemenscheibe io angetriebene
Spindel i i in den Querlagern 12 und i3 untergebracht. Am vorderen Ende der Spindel
i i kann wahlweise ein Werkstückspannfutter oder eine Kegelspitze 1 ¢ befestigt
werden. Im Lagergehäuse (nicht gezeigt) ist ein den hinteren Spindelteil i i« umschließendes
Solenoid 15 angeordnet, das die Spindel i i in sich hineinzieht und die Stirnfläche
16 mit der Stirnfläche des Widerlagers 17 zur Anlage bringt.
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Statt eines Elektromagneten oder Solenoids könnte auch ein Stabmagnet
vorgesehen werden. Es ist jedoch vorteilhafter, die beiden erstgenannten Vorrichtungen
zu verwenden, weil diese :eine Riegelung der Längskraft durch Änderung der Stromstärke
gestatten.
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Durch die Einwirkung des Magneten auf die aus Stahl bestehende Spindel
wird diese selbst magnetisch. Ist das mit der Spindel gekuppelte Werkzeug, wie in
Fig. i gezeigt, eine Schleifscheibe, so ist dies bei der Bearbeitung von magnetischen
Werkstoffen unbeachtlich, da die Schleifscheibe selbst ein unmagnetischer Körper
ist. In anderen Fällen kann man so vorgehen, daß man nur den mit dem Magneten zusammenwirkenden
Spindelteil aus magnetischem Stahl anfertigt und den übrigen Teil aus unmagnetischem
Stahl. Ein unmagnetischer Stahl ist z. B. Nickel-Chrom-Stahl. Bei der Spindel nach
Fig. 2 könnte demnach der Spindelteil f ia aus magnetischem und der vordere Spindelteil
aus unmagnerischem Stahl bestehen. Die Spindelteil:e können in einem solchen Fall
mechanisch oder durch Zusammenschweißen verbunden werden. Man könnte aber auch so
vorgehen, daß man den Spindelteil i i,1 gegen den übrigen Spindelteil isoliert,
was durch Einschaltung eines isolierenden Werkstoffes zwischen beide Spindelteile
geschehen könnte.