DE812489C

DE812489C - Roller bearings, especially for the spindles of machine tools

Info

Publication number: DE812489C
Application number: DEP1624A
Authority: DE
Original assignee: Prec Ind S A
Current assignee: Prec Ind S A
Priority date: 1945-12-19
Filing date: 1950-05-18
Publication date: 1951-08-30

Description

Rollenlager, insbesondere für die Spindeln von Werkzeugmaschinen Die Erfindung betrifft ein verbessertes Lager für Werkzeugmaschinen, das hohen Spindelgeschwindigkeiten und beträchtlichen radialen und Schubbeanspruchungen ausgesetzt werden kann und dabei nur eine geringe innere Abnutzung erfährt. Auch sollen Resonanzschwingungen ausgeschlossen sein, die bei gewöhnlichen Wälzlagern bei hohen Geschwindigkeiten auftreten.Roller bearings, especially for the spindles of machine tools The invention relates to an improved bearing for machine tools that supports high spindle speeds and can be subjected to considerable radial and shear loads and only a small amount of internal wear is experienced. Resonance vibrations should also be used be excluded that of ordinary rolling bearings at high speeds appear.

Das verbesserte Lager beruht auf dem Grundgedanken der schräg angeordneten Rollen. Die bekannten Schrägrollenlager lassen bei größeren Beanspruchungen. nur verhältnismäßig geringe Umlaufzahlen zu, weil zwischen den Rollen und den Borden der Rollflächen eine Reibung entsteht, die unzulässige Erwärmung erzeugt. Hierdurch dehnen sich die inneren Rollflächen aus, die einander gegenüber angeordnet sind. Da sie konisch ausgebildet sind, verursacht diese Ausdehnung der Rollflächen die Schubbeanspruchung an den Stirnseiten der Rollen, die schließlich zu einem Bruch des gesamten Lagers führt. Wenn eine gleichmäßige Ausdehnung der Innen- und Außenrollflächen und eine entsprechende Längsausdehnung der Spindel erreicht werden könnte, auf welcher die inneren Rollflächen befestigt sind, würde die ursprüngliche Justierung des Lagers aufrechterhalten und ein einwandfreier Lauf bei allen Geschwindigkeiten erreicht werden. Ein in das Lager eingeführtes Schmiermittel würde die Temperatur der Lagerbestandteile und der Spindel in zulässigen Grenzen halten. Wälzlager können jedoch bei hohen Geschwindigkeiten nicht einwandfrei laufen, wenn sie übermäßig geschmiert werden. Die Hersteller empfehlen sehr geringe Ülgeschwindigkeiten oder die Verwendung nur eines Ölfilms, wenn die Spindelgeschwindigkeiten besonders hoch sind, weil die Rollkörper der Wälzlager, entweder Kugeln oder Rollen, und deren Führungsmittel oder Abstandshalter das Öl in eine heftige Schleuderbewegung versetzen, die einen wesentlichen Temperaturanstieg verursacht. In Rollenlagern können durch diese Wirkung der Rollen auf das 01 sogar höhere Temperaturen erzeugt werden. Daher ist es wesentlich, daB das 01, das in die Wälzlager eingeführt wird, unbedingt auf die Menge beschränkt ist, die für Schmierzwecke unbedingt nötig ist. Jede weitere Menge, die eingebracht wird, um die Wärme abzuführen, hat gerade die gegenteilige Wirkung.The improved camp is based on the idea of the inclined rollers. The well-known tapered roller bearings allow for greater loads. only relatively low numbers of revolutions, because between the rollers and the edges of the rolling surfaces there is friction that creates inadmissible heating. As a result, the inner rolling surfaces, which are arranged opposite one another, expand. Since they are conical, this expansion of the rolling surfaces causes the shear stress on the end faces of the rollers, which ultimately leads to breakage of the entire bearing. If an even expansion of the inner and outer rolling surfaces and a corresponding longitudinal expansion of the spindle on which the inner rolling surfaces are attached could be achieved, the original alignment of the bearing would be maintained and perfect running at all speeds would be achieved. A lubricant introduced into the bearing would keep the temperature of the bearing components and the spindle within acceptable limits. However, rolling bearings cannot run properly at high speeds if they are excessively lubricated. The manufacturers recommend very low oiling speeds or the use of only an oil film if the spindle speeds are particularly high because the rolling elements of the rolling bearings, either balls or rollers, and their guide means or spacers cause the oil to spin violently, causing a significant increase in temperature. In roller bearings, this effect of the rollers on the 01 can even generate higher temperatures. Therefore, it is essential Dab the one that is inserted into the bearings 01, is necessarily limited to the amount that is absolutely necessary for lubrication. Any additional amount that is added to dissipate the heat has just the opposite effect.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lager zu schaffen, das so ausgebildet ist, daß es eine reichliche Zuführung eines Schmiermittels erlaubt, das, indem es die durch die hohen Beanspruchungen erzeugte Wärme abführt und die Temperaturerhöhung der Lagerbestandteile und der Spindel ausgleicht, die Höchstgeschwindigkeit wesentlich heraufsetzt, bei welcher das Lager erfahrungsgemäß zu Bruch geht.The aim of the present invention is to provide a bearing that is designed so that it allows an ample supply of lubricant, that by dissipating the heat generated by the high loads and the Temperature increase of the stock components and the spindle compensates for the top speed increases significantly at which the bearing is known to break.

Gemäß der Erfindung weist das Lager zwei Reihen konischer Rollen auf; die nebeneinander in entgegengesetztem Sinn schräg angeordnet sind, und die eine verschiedene Zahl von konischen Rollen enthalten. Die eine Reihe konischer Rollen kann z. B. eine gerade Zahl und die andere Reihe eine ungerade Zahl solcher Rollen enthalten. Vorteilhaft sind die konischen Rollen hohl ausgebildet und in vorzugsweise nichtmetallischen Käfigen angeordnet, welche von Metallringen zwischen zwei entsprechenden Rollflächen gehalten werden.According to the invention, the bearing has two rows of conical rollers; which are arranged obliquely side by side in opposite directions, and one various numbers of conical rollers included. The series of conical rollers can e.g. B. an even number and the other row an odd number of such roles contain. The conical rollers are advantageously hollow and preferably non-metallic cages arranged by metal rings between two corresponding Roll surfaces are kept.

In erster Linie für die Verwendung von Spindeln für Werkzeugmaschinen bestimmt, bringt das neue Lager weitere Vorteile mit sich, die z. B. in der Vermeidung von Resonanzschwingungen und in der vermehrten Schmierung bestehen, die wegen der hohen Geschwindigkeit des Schmiermittels an den Reibungsflächen der Rollen zustandekommt.Primarily for the use of spindles for machine tools determined, the new camp brings other advantages such. B. in avoidance of resonance vibrations and in the increased lubrication, which because of the high speed of the lubricant on the friction surfaces of the rollers.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i ein Lager gemäß der Erfindung teilweise in einer Seitenansicht und teilweise in einem axialen Schnitt, Fig.2 deti Rollkäfig in einem axialen Schnitt gemäß der Linie II-II der Fig. 3, F ig. 3 denselben Käfig teilweise in einer Vorderansicht in Richtung des Pfeils III-III der Fig. 2 und Fig.4 den Käfig teilweise im Schnitt gemäß der Linie IV-IV der Fig. 2.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows Fig. I a bearing according to the invention partially in a side view and partly in an axial section, Fig.2 deti roll cage in an axial section according to the line II-II of FIG. 3, F ig. 3 the same cage partially in a front view in the direction of the arrow III-III of FIGS. 2 and 4, the cage partially in section according to the line IV-IV of FIG. 2.

In der Zeichnung ist i der Außenring des Lagers, der mit einem Flansch 6 versehen ist. Der Ring i trägt die konischen Rollflächen 2 und 3 und die Öffnung 24 zur Einführung des. Schmiermittels.In the drawing, i is the outer ring of the bearing with a flange 6 is provided. The ring i carries the conical rolling surfaces 2 and 3 and the opening 24 for the introduction of the lubricant.

Innerhalb des Außenringes i sind zwei getrennte Innenringe 7 und 8 angeordnet, die entsprechende konische Rollflächen 9 und io aufweisen und mit Rollenführungsborden i i und 12 versehen sind. An den inneren Enden der Ringe 7 und 8 sind Nuten für Drahtärischläge :2it vörgesehen, die das Auseinanderfallen des Käfigs und der in ihm enthaltenen Rollen vermeiden.Two separate inner rings 7 and 8 are arranged within the outer ring i, which have corresponding conical rolling surfaces 9 and io and are provided with roller guide ribs ii and 12 . At the inner ends of the rings 7 and 8 there are grooves for wire strikes: 2it, which prevent the cage and the rollers contained in it from falling apart.

Zwischen den Rollflächen an den Außen- und Innenringen sind zwei Reihen konischer Rollen 4 und 5 angeordnet. Die eine der beiden Reihen enthält eine Rolle mehr als die andere, wodurch Resonanzschwingungen vermieden werden. Der Rollensatz, der die größere Rollenzahl enthält, ist auf derjenigen Seite angeordnet, auf der die Schubbeanspruchung höher ist, d. h. auf der Seite des Flansches 6 des gezeichneten Lagers.There are two rows between the rolling surfaces on the outer and inner rings conical rollers 4 and 5 arranged. One of the two rows contains a roll more than the other, thereby avoiding resonance vibrations. The set of roles, which contains the larger number of rollers is arranged on the side on which the shear stress is higher, d. H. on the side of the flange 6 of the drawn Camp.

Jede Rolle weist eine axiale Bohrung auf, die genau gleichachsig mit gleich großen Bohrungen in den Käfigen 13 und 14 angeordnet sind. In der Bohrung jeder Rolle ist eine Ausnehmung 15 vorgesehen, die durch eine Mehrzahl von sich strahlenförmig in radialer Richtung erstreckenden Bohrungen 16 mit der Stirnfläche der Rolle verbunden ist, die sich in Berührung mit den Borden i i und 12 befindet. Hierdurch wird eine verbesserte Schmierung dieser Stellen sichergestellt, indem das 01, das durch die Rollen hindurchfließt, teilweise in der Ausnehmung 15 gesammelt und sodann unter Wirkung der Zentrifugalkraft durch die radialen Bohrungen hindurchgedrückt wird, was durch die hohe Umfangsgeschwindigkeit der Rollen stark gefördert wird.Each roller has an axial bore, which are arranged exactly coaxially with bores of the same size in the cages 13 and 14. In the bore of each roller, a recess 15 is provided, which is connected by a plurality of bores 16 extending radially in the radial direction with the end face of the roller, which is in contact with the flanges ii and 12. In this way, an improved lubrication of these bodies is ensured by the 01, that which is strongly promoted by the high circumferential speed of the rollers is partly collected in the recess 15 and then pushed through under the effect of centrifugal force through the radial bores passing through the rollers.

In den Fig. 2, 3 und 4 sind zwei Käfige 13 und 14 im einzelnen dargestellt. Diese Käfige können entweder aus imprägniertem Faserstoff oder aus Leichtmetall bestehen. Die in den Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellten Käfige bestehen aus dem erstgenannten Werkstoff. Wenn Leichtmetall verwendet wird, fallen die Bohrungen 23 zur Befestigung der Nieten und die Platten 17, 18, i9 und 2o (Fig. i) fort, die zur Erhöhung der Festigkeit dienen. In den Käfigen sind in gleichem Abstand Ausnehmungen 22 vorgesehen, in denen die Rollen liegen.2, 3 and 4, two cages 13 and 14 are shown in detail. These cages can either be made of impregnated fiber or light metal exist. The cages shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4 consist of the former Material. If light metal is used, the holes 23 fall for fastening the rivets and the plates 17, 18, i9 and 2o (Fig. i) continue to increase the Serve strength. In the cages, recesses 22 are provided at the same distance, in which the roles lie.

Die Käfige 13 und 14 sichern die Lage der Rollen in jeder Richtung und verhindern, daß das Öl, das dem Lager über die Bohrung 24 zugeführt wird, infolge der Zentrifugalkraft längs der Rollflächen 2, 3, 9 und io entweicht, so daß dieses außen von den Rollen erfaßt wird, was eine Temperaturerhöhung verursachen würde.The cages 13 and 14 secure the position of the rollers in each direction and prevent the oil that is supplied to the bearing via the bore 24, as a result the centrifugal force along the rolling surfaces 2, 3, 9 and io escapes, so that this is detected outside of the rollers, which would cause a temperature increase.

Die Käfige 13 und 14 sind gegenüber den Rollflächen 9 und io und den Borden ii und 12 genau zentriert. Dadurch kann kein 01 von der Mitte des Lagers zu den Laufflächen 9 und io gelangen. Die Luft zwischen dem Außendurchmesser der. Käfige 13 und 14 und den äußeren Laufflächen :2 und 3 ist nur gerade so groß, um ein geringes Entweichen von C51 zu ermöglichen, das zur Schmierung der Laufflächen erforderlich ist. Es ist offensichtlich, daß ein Überschuß an 01, der etwa durch die Bohrung 24 in das Lager gelangt, nur durch die hohlen Rollen hindurch und die entsprechenden Öffnungen in den Käfigen 13 und 14 abgeführt werden kann.The cages 13 and 14 are exactly centered with respect to the rolling surfaces 9 and io and the edges ii and 12. As a result, no 01 can get from the center of the bearing to the running surfaces 9 and io. The air between the outer diameter of the. Cages 13 and 14 and the outer running surfaces: 2 and 3 is only just large enough to allow a small amount of C51 to escape, which is necessary for lubricating the running surfaces. It is obvious that an excess of O1 which gets into the bearing for example through the bore 24 can only be discharged through the hollow rollers and the corresponding openings in the cages 13 and 14.

Daher kann ein Ölschleudern nicht 'eintreten, und die Wärme, die durch die gleitende Reibung der Rollen an den Borden i i und 12 erzeugt wird, wird durch das Öl abgeleitet, das durch die Rollen hindurchstriimt. hie große Menge öl, die in das Lager eingebracht werden kann, und die laufend erneuert wird, gleicht die Temperatur der verschiedenen Bestandteile des Lagers aus und verhindert so eine Überbeanspruchung, eine unzulässige Erwärmung und einen Bruch des Lagers infolge einer ungleichmäßigen Ausdehnung der inneren Laufflächen des Lagers, seiner äußeren Laufflächen und der Spindel.Therefore, an oil sling cannot 'occur, and the heat that passes through the sliding friction of the rollers on the rims i i and 12 is generated by the oil drained by the rollers trimmed through. called big Amount of oil that can be brought into the bearing and that is constantly renewed evens out and prevents the temperature of the various parts of the bearing such an overuse, an impermissible heating and a breakage of the bearing as a result of uneven expansion of the inner running surfaces of the bearing, its outer running surfaces and the spindle.

Weiterhin können die Bedingungen für die Schmierung der Rollen an ihren Laufflächen und Borden durch eine geeignete Zahl der Querschnitte der Ölwege und des Maßes der Ölgeschwindigkeit in dem Lager genau überwacht werden, so daß auf diese Weise eine einwandfreie Schmierung sichergestellt wird.Furthermore, the conditions for the lubrication of the rollers can change their running surfaces and ribs by a suitable number of the cross-sections of the oil paths and the rate of oil speed in the bearing are closely monitored so that in this way perfect lubrication is ensured.

Claims

PATENT APPEAL: i. Roller bearings especially for the spindles of Machine tools, characterized in that the bearing has two rows of conical inches has, which are arranged obliquely side by side in opposite directions, and which contain a different number of conical rollers.

2. Roller bearing according to claim i, characterized in that the series of conical rollers is an even number and the other row contains an odd number of such roles.

3. Roller bearing after Claim i, characterized in that the conical rollers are hollow and are arranged in preferably non-metallic cages, which are made of metal rings be held between two corresponding rolling surfaces.

Roller bearing according to claim i, characterized in that the outer rolling surfaces for the conical rollers are on a single ring, which is preferably a side flange having.

5. Roller bearing according to claim 3 and 4, characterized by a device which, under the action of centrifugal force, leads the oil to the point where the Friction occurs between the conical rollers and the side board.