DE8533951U1

DE8533951U1 - Vorsatzschnellaufgetriebe für Bohr-, Fräs- und dgl. Werkzeugmaschinen

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Publication number: DE8533951U1
Application number: DE19858533951
Authority: DE
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Adolf Waldrich Coburg & Co 8630 Coburg De GmbH
Current assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Adolf Waldrich Coburg & Co 8630 Coburg De GmbH
Priority date: 1985-12-03
Filing date: 1985-12-03
Publication date: 1986-01-16

Description

UarsatzschnellaufqetriEbe für Bahr-, Fräs- und dgl* Werkzeugmaschinen*

Die Erfihdung bptrifft ein Vorsatzschnellaufgetriebe für Bahr-, Fräs- und dgl» Werkzeugmaschinen, mit einem Antriebsschaft, der einen in eine konische Aufnahmebohrung der Werkzeugmaschinenspindel passenden Kegelschaft auftueist, einem hierzu koaxialen, mit einer üJerkzeugaufnähme verbundenen Mutriebäächaf t, und mit sinsfn zwischen Antriebs- und Abtriebsschaft vorgesehenen, von einem glockenartigen Gehäuse umschlossenen Planetengetriebe (Umlaufgetriebe), dessen Planetenradträger (Steg) mit dem Antriebsschaft verbunden ist und dessen Sonnenrad mit einem an einem stationären Teil der Werkzeugmaschine abstützbaren Halter verbunden ist, uabei am Planetenradträger mehrere Räderblöcke mit je zwei miteinander drehfest verbundenen Planetenrädern (Umlaufrädern) gelagert sind, von denen eines mit dem Sonnenrad und das andere mit einem mit dem Abtriebsschaft verbundenen Abtriebsritzel

Derartige VorsatzschnellaufgetriEbe werden bsi Werkzeugmaschinen, deren Maschinenspindel zu qeringE DrEhzahlEn habEn, immer dann verwendet, tuenn Werkzeuge, uiie z.B. Schleifscheiben, angetrieben werden sollen, die höhere Drehzahlen erfordern und sich der Einsatz einer speziellen Schleifmaschine nicht lohnt. Mit Hilfe van Uarsatzschnellaufgetrieben können auch verschiedene Bearbeitungsvorgänge, z.B. Fräsen und Schleifen, an einem Werkstück nacheinander, jedoch in einer Aufspannung vorgenommen uierden.

• i 111

V/pTsatzschnellaufgetriebe der Eingangs erwähnten Art («'gl. DE-PS BD7 153) habEn im Prinzip stets den gleichen AufbaUi Der Kegelschaft, der Antrisbsschaft, das PlahetEfigetriEbei, der Abtriebsschaft und die WerkzEUgaufnahniE sind koaxial zueinander und im wssEntlichen axial hintsreinander angsordnEt. Hierdurch ergibt sich zwischen der konischen Aufnahmsbohrung in dsr lilerkzeugmaschinenspindel und der schnellauFenden üJerkzeugaufnähme Ein großer Abstand. Dieser große Abstand begünstigt, die statische

1D und dynamische Instabilität und verschlechtErt somit diE Qualität der Bearbeitung* !degen der Instabilität zwischen WerkZEugaufnähme und der WerkzeugmaschinEnspindel könnsn die bisher bekannten UorsatzschnellaufgEtrisbE auch meist nur zur AufnahmE von Ulerkzeugen mit kleinen Durchmessern, lüie z.B. Fingerfräsern oder Bohrern, eingssetzt uierden. So dient diesES bekannte Uorsatzschnsllaufgetrisbe, bei welchem das Gehäuse einstückig mit dem Planetenradträger ausgebildet ist und somit rotiert, zum Antrieb von Bohrern oder GeuiindEschneidern ·

Es sind auch WorsatzschnellaufgetriEbE bekannt, die als SchnEllauf-Frässpindeln bezeichnet werden (vgl. Prospekt "Henninger Schnellauf-Frässpindeln" der Firma Henninger KG, 75M StraubEhhardt-5) , bei denen das Planetengetriebe und der Antriebsschaft von einem Gehäuse umgeben sind, an welchem der Halter angrEift. Das Gehäuse ruht also während des Betriebes. Oa jedoch auch diese bekannten Schnellauf-Frässpindeln im Prinzip ebenfalls so ausgebildet sind, daß Kegelschaft, Antriebsschaft, PlanetEngEtriebe, Abtriebsschaft und lüsrkzeugaufnähme axial hintETEinander angeordnet sind, haben sie auch die oben Erwähnten Nachteile. Ein weiteres Problem bei den bekannten Vorsatz-

Schnellaufgetrieben ist auch deren Erwärmung. Durch dia

^ hohE Übersetzung ins Schnelle und einen ralativ schlsch-

tsn Wirkungsgrad des PlanEtengetriebes erwärmt sich nämlich das VorsatzschnellaufgEtfiebe verhältnismäßig

t '5 stark, wodurch die BearbeitungsgEnauigkeit noch weiter U verschlechtert wird.

^ Der Erfindung liegt dfishalb die Aufgabe zugrunde, ein

I Uorsatzschnellaufgetriebe für Bahr-, Fräs- und dgl.

I 1D Werkzeugmaschinen der eingangs eriuähntEn Art zu schaf-

I fen, welches eine große Stabilität und damit hohe Be-

I arbeitungsgenauigkeit aufweist und auch zur Aufnahme

I und zum Antrieb von Schleifscheiben mit größerem Durch-

If messer geeignet ist.

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1 Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das

I Gehäuse gegenüber dem Planetenradträger und dem Antriebs-

i schaft drehbar ist, im Bereich des Antriebsschaftes an

1 diessm über Wälzlager abgestützt ist, in diesem Bereich 20 eine Aufnahme für eine den Antriebsschaft konzentrisch umgebende Schleifscheibs aufweist und mit seinem dem

; Kegelschaft abgewandten, vorderen Ende mit dem Abtriebs-

i schaft verbunden ist, und daß das Sonnenrad mit einer

j zentralen Stange verbunden ist, die sich durch den hohl

25 ausgebildeten Abtriebsschaft erstreckt und an ihrem aus

' dem Abtriebsschaft und dsm Gehäuse heruasgeführten ciuBe-

; ren Ende mit dem Halter verbunden ist.

Durch diEse Ausgestaltung wird der Abstand zwischen dem

3D Kegelschaft und der liJerkzeugauf nähme, hier der Schleif-

I Scheibenaufnahme, ganz erheblich verkürzt. Die Schleif-

I Scheibenaufnahme umgibt den Antriebsschaft unmittelbar

- it -

an den Kegelschaft. Infolgedessen kommt die Schleifscheibe in unmittelbarer Nähe der konischen Aufnahmebohrung der LJerkzeugmaschinenspindel zu liegen. Infolge des geringen Abstandes der Schleifscheibe von der üJerkzeugmaschinenspindel und der Lagerung des Gehäuses auf dem Antriebsschaft in unmittelbarer Mähe des Kegelschaftes, wird eine sehr stabile Lagerung der Schleifscheibe erreicht. Es lassen sich infolgedessen auch hohe Bearbeitungsgenauigkeiten erzielen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, näher erläutert. Es zeigen: 15

Figur 1 einen Axialschnitt des Vorsatzschnellaufgetriebes, Figur 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie II-II der Figur 1.

Das Vorsatzschneilaufgetriebe weist einen Antriebsschaft auf, mit welchem der Kegelschaft 2 fest verbunden ist. Der Kegelschaft 2 ist in die konische Aufnahmebohrung 3 der strichpunktiert dargestellten üJerkzeugmaschinenspindel U einer üJerk zeugmaschine, beispielsweise einer Fräsmaschine, einsetzbar. Mit dem Antriebsschaft 1 ist der Planetenradträger 5 verbunden. An diesem sind drei um jeweils 120° zueinander versetzte Räderblöcke 6 gelagert, von denen nur einer in der Zeichnung sichtbar ist. Jeder Räderblack 6 besteht aus zwei arehfest miteinander verbundenen Planetenrädern 6a, 6b. Das kleinere Planetenrad 6a kämmt mit einem Sonnnenrad 7, das größere Planetenrad 6b greift

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in das Abtriebsritzel B ein. Das Abtriebsritzel 8 ist mit dem Abtriebsschaft 9 verbunden, der ebenso wie das Abtriebsritzel B koaxial zum Antriebsschaft 1 angeordnet ist. Das Sonnenrad 7 ist mit dem inneren Ende einer Stange 1D fest verbunden, die durch die hohl ausgebildete Abtriebsschaft 3 hindurchgeführt ist und mit ihrem v/orderen Ende 10a aus dieser herausragt. Am vorderen Ende 10a greift ein Halter 11 an, der an einem stationären Teil 12 der lUerkzeugmaschine abstützbar ist.

Der Antriebsschaft 1 und das Planetengetriebe 5 - B sind von einem glockenartigen Gehäuse 13 konzentrisch umgeben. Der hintere, dem Kegelschaft 2 zugekehrte Teil 13a des Gehäuses 13 umschließt den Antriebsschaft 1 konzentrisch und ist mittels der Wälzlager Tt auf diesem drehbar gelagert. Der hintere Teil 13a bildet gleichzeitig eine Aufnahme für eine Schleifscheibe 15, die im Bereich der Lager Ik und des Antriebsschaftes 1 diese Teile konzentrisch umgibt. Das vordere Ende 13b des Gehäuses 13 ist über eine Sicherheits- und Überlastungskupplung 16 mit dem Abtriebsschaft 9 verbunden.

üJenn das Vorsatzschnellauf getriebe an der Uerkzeugmaschinenspindel U montiert ist, treibt diese den Antriebsschaft 1 über zwei Nutensteine 17 an. Hierdurch rotiert der Planetenradträger 5 mit der Drehzahl der üJekrzeugmasrhinenspindel k und das Planetenrad 6a rollt dabei an dem festgehaltenen Sonnenrad 7 ab. Das mit dem Planetenrad 6a fest verbundene größere Planetenrad 6b treibt das Abtriebsri tz<3l B an, uelches über die Abtriebsschaft 9 das Gehäuse 13 dreht. Das Übersetzungsverhältnis des Pianetengetriebes 5-8 kann beisoiels-

weiss 1 : 11 ssin, so daß bei einer Drehzahl der Frässpindel ν/απ 2DD U/min die Drehzahl des Gehäuses 13 und damit auch der auf der Aufnahme 13a montierten Schleifscheibe 15 220D U/min beträgt. Das im Planetengetriebe 5-8 entstehende GegendrehmDment uiird über die Stange 10 und den Halter 11 auf das stationäre Teil 12 der Werkzeugmaschine übertragen.

Da bei dem Planetengetriebe 5 - B nicht nur dessen Teile, sondern auch das Gehäuse 13 mit hoher Drehzahl rotieren, ujird ein Schmiermittel nach außen geschleudert und würde sich im Bereich des größten Innendurchmessers des Gehäuses ringförmig an der Gehäuseinnenuand 13c absetzen und damit nicht mehr zur Schmierung unri Kühlung dES Planetengetriebes zur Verfugung stehen. LJm dies zu verhindern, sind an dem Planetenradträger 5 an zwei diametral gegenüberliegenden Seiten im Bereich des größten Innendurchmessers des Gehäuses 13 zwei Leitvorrichtungen 18 vorgesehen, .on denen jedoch nur eine dargestellt und nachfolgend näher beschrieben ist. Da beide Leitvorrichtungen gleichartig ausgebildet sind, treffen nachstehende Ausführungen sinngemäß auch auf die zweite Leitvorrichtung zu.

Im Bereich der Leitvorrichtung 18 meist der Planetenradträger 5 eine radiale Schmiermittelbohrung 19 auf, die mit der Einlaßöffnung 2D einer Rotationspumpe 21, beispielsweise einer Zellenpumpe, in Verbindung steht. Die Leitvorrichtung besteht aus einem in beiden Drehrichtungen keilförmig auslaufenden Staukörper 22, der bis dicht an die Gshäuseinnenwand 13c heranreicht. An dem Staukörper 22 ist eine Leitklappe 23 um eine in der Nähe der Gehäuseinnsnuand 13" parallel zur

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Gehäuseachse A angeordnete, Schwenkachse 2U schwenkbar. Die Schwenkbewegung dieser Leitklappe 23 wird durch zwei Schraubenbolzen 25 begrenzt, welche auch zur Befestigung des Staukörpers 22 an dem Planetenradträger 5 dienen.

5 Je nach Drehrichtung des Planetenradträgers 5 kommt die

Leitkläppe 23 an dem einen oder den anderen Schraubenbolzen 25 zur Anlage, so daß ihr radial inneres Ende 23a

jeweils die in Drehrichtung hintere Kante der Schmieri
mittelbahrung 19 tangiert.

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Der koaxial zum Sonnenrad 7 angeordnete "Rotor" 21a der

Rotationspumpe 21 ist über die Achse 26 fest mit dem

* Sonnenrad 7 verbunden. Unter "Rotor" wird dasjenige

- Teil der Rotationspumpe 21 bezeichnet, welches bei der-

artigen Pumpen normalerweise drehend angetrieben wird. ''. Da jedoch der Rotor 21a mit dem stationären Sonnenrad

• 7 verbunden ist, wird auch er während der Drehbewegung der übrigen Teile festgehalten. In einer zentralen Ausnehmung 1a des Antriebsschaftes 1 ist ferner der "Stator" 21b der Rotationspumpe 21 befestigt. Unter Stator wird

dasjenige Teil der Rotationspumpe 21 bezeichnet, welches ( normalerweise ruht. In dem vorliegenden Fall rotiert

jedoch der Statar 21b zusammen mit dem Antriebsschaft Die Drucköffnung 27 der Rotationspumpe 2^Λ ist über die Schm iermi t^f,elbohrung 2Θ mit der zentralen Schmiermittelbohrung 29 verbunden. Letztere steht mit verschiedenen, im Zentrum des Planetengetriebes 5-8 angeordneten Auslaßöffnungen 30 in Verbindung. Des an diesen Auslaßöffnungen 30 unter dem Druck der Rotationspumpe 21 austretende Schmieröl gelangt zunächst an die verschiedenen Zahnräder 6-8, sotuie die Lagerstellen des Planetsngetriebes und wird durch Zentrifugalkraft nach außen geschleudert. Es sammelt sich im Berrich des größten

Innendurchmessers dss Gehäuses 13 an dessen Innenuiand 13c in Form eines Schmierölringes an, der Zusammen mit dem Gehäuse 13 rotiert. In diesen Schmierölring tauchen die Staukörper 22 der Stauvorrichtungen 18 ein. Da die mit dem Planetenradträger 5 verbundenen Staukörper wesentlich langsamer mit nur einem Elftel der Drehgeschwindigkeit des Gehäuses 13 rotieren, wird an jedem Staukörper 22, iuie aus Figur 2 ersichtlich ist, das Öl ggstSLit und durch die Lpitklappe 23 zur Schmiermittelbohrung 19 geleitet. Unter der Saugwirkung der Rotations pumpe 21 gelangt es dann in die Pumpe zurück. Gegebenenfalls wäre es auch denkbar, auf die Rotationspumpe 21 zu verzichten, wenn die Wirkung der Staukörper 22 und der Leitklappen 23 in Verbindung mit großen Querschnitten der Schmierölbohrungen 19 ausreicht, um das Schmieröl von der Gehäuseinnenmand 13c mieder zum Zentrum des Planetengetriebes zu fördern*

Das Schmieröl hat außer einer Schmierung des Planetengefcriebes 5 - β auch die Aufgabe, die im Planetengetriebe entstehende Verlustuiärme nach außen abzuführen. Wenn nämlich das Schmieröl das Gehäuse 13 berührt, gibt es Wärme an die Gehäuseuand ab. Die Gehäuseuand 13 würde ihrerseits durch die umgebende Luft nskühlt ujerden. Da jedoch bei hohem Übersetzungsverhältnis und hohen Antriebsleistungen durch den verhältnismäßig niedrigen Wirkungsgrad des Planetengetriebes erhebliche Wärmemengen entstehen, ist es zweckmäßig, eine zusätzliche Kühleinrichtung zur Abführung dieser Wärme vorzusehen. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 13 im Bereich des Planetengetriebes 5 - ö von einem Kühlmantel 31 mit geringem Abstand von einigen Millimetern umgeben.

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Zwischen dem Kühlmantel 31 und dem Gehäuse 13 iat in der Mähe des vorderen Endes 13b ein Ringraum 32 vorgesehen* Außerdem ist zwischen beiden Teilen ein Ringschlitz 33 vorhanden* Durch diesen Ringschlitz erstreckt sich ein stationäres Kühlmittelzufuhrrohr 3^ hindurch, welches zweckmäßig im Halter 1 aufgenommen ist. Über dieses Kühlmittelzufuhrrohr wird Kühlschmiermittel, welches ohnehin für den Schleifprozeß erforderlich ist, in den Ringraum JZ eingeleitet·- Durch die Zentrifuoalkraft wird dieses nach außen geschleudert und durchströmt defl Rihgspalt 35 zwischen Gehäuse 13 und Kühlmittelmantel 31. Es kühlt damit das Gehäuse 13. Das Kühlschmiermittel tritt durch einen ringförmigen Austrittsspalt 36 zwischen Gehäuse 13 und Kühlmittelmantel 31 aus. Die Menge des den Ringspalt 35 durchströmenden Kühlschmiermittels kann durch die Größe des SpaltEs reguliert werden.

Durch die kontinuierliche Abführung der Uerlustw'ärme über das Schmieröl, die Wand des Gehäuses 13 und den Kühlschmierstoff kann die Temperatur des V/orsatzschnell-^ laufgetriebes auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten werden, so daß die Bearbeitungsgenauigkeit erhalten bleibt und nicht durch zu hohe Erwärmung des V/orsatz-Schnellaufgetriebes beeinträchtigt wird.

Claims

Schutzansprüche

1. Uarsatzschnellaufgetriebe für Bohr-, Fräs- und dgl.

Werkzeugmaschinen, mit einem Antriebsschaft, der einen in eine konische Aufnahmebohrung der Werkzeugmaschinenspindel passenden Kegelschaft aufweist, einem hierzu koaxialen, mit einer UJerk^eugaufnähme verbundenen Abtriebsschaft, und mit einem zwischen Antriebs- und Abtriebsschaft vorgesehenen, von einem glockenartigen Gehäuse umschlossenen Planetengetriebe (Umlaufgetriebe), dessen Planetenradträger (Steg) mit dem Antriebsschaft

1G verbunden ist und dessen Sonnenrad mit einem an einem stationären Teil der Werkzeugmaschine abstützbaren Halter verbunden ist, uobei am Planetenradträger mehrere Räderblöcke mit je zwei miteinander drehfest verbundenen Planetenrädern (Umlaufrädern) gelagert sind, von denen einps mit dem Sonnenrad und das andere mit einem mit dew Abtiiebsschaft verbundenen Abtriebsritzel kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) gegenüber dem Planetenradträger (5) und dem Antriebsschaft (1) drehbar ist, im Bereich des Antriebsschaftea (D an diesem über Wälzlager (14) abgestützt ist, in diesem Bereich eine Aufnahme (13a) für eine den Antriebsschaft (1) konzentrisch umgebende Schleifscheibe (15) aufweist, und mit seinem, dem Kegelschaft (2) abgeuandten, vorderen Ende (13a) mit dem Abtriebsschaft (9) verbunden ist, und daß das Sonnenrad (7) mit einer zentralen Stange (1D) verbunden ist, die sich durch den hcnl ausgebildeten Abtriebsschaft (9) erstreckt und an ihrem aus dem Abtriebsschaft (9) und dem Gehäuse (13) herausgeführten äußeren Ende (1Ga) mit dem Halter (11) verbun-

3D den ist.

2. Getriebe, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn- : zeichnet, daB mit dem Antrietsschaft (1) bzu. Planeten-

radträger (5) mindestens eine Leitvorrichtung (13) ver-

£ bunden ist, die im Bereich des größten Innendurchmessers

des Gehäuses (13) bis dicht an die Gehäuseinnenwand (13c) heranreicht und über Schmiermittelbohrungen (19, 28, 29) im Antriebsschaft bzui. Planetenradträger (5) mit mindestens einem Auslaß (3D) ϊτι Zentrum des Planetengetriebes (5 - 5) verbunden ist.

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3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

f die Leitvorrichtung (18) eine Leitklappe (23) aufweist,

I" die um eine in der Nähe der Gehäuseinnenuiand (13c)

•I' parallel zur Gehäuseachse (A; angeordnete und mit dem

15 Planetenradträger (5) verbundene Schwenkachse (.Zk) be-

f grenzt schwenkbar ist und deren radial inneres Ende

■ (23a) jeweils die in Drehrichtung hintere Kante einer

im Planetenradträger (5) vorgesehenen radialen Schmiermittelbohrung (19) tangiert.
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it. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, ' daß mit dem Sonnenrad (7) der koaxial hierzu angeordnete

Rotor (21a) einer Rotationspumpe (21) verbunden ist, deren Stator (21b) koaxial im Antriebsschaft (1) angeordnet ist, wobei die Saugöffnung (20) der Rotationspumpe (21) mit der von der Stauvorrichtung (18) kommenden Schmiermittelbohrung (19) verbunden ist und ihre Drucköffnung (27) mit den zu dem Auslaß (30) führenden Schmiermittelbohrungen (28, 29).
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5. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) zumindest im Bereich des Planetengetriebes (5 - 8) vun einem Kühlmantel (31) mit geringem Ab9tanri urnqeben ist und daß ein stationäres Kühlmittel-'! 35 zufuhrrohr (3O vorgesehen ist, welches sich durch einen

zwischen KLJhlmantEl (31) und Gehäuse (13) vorgesehenen Ringschlitz (33) hindurch Erstreckt und in Einem Ringraum (32) zwischen diesen beiden Teilen (31, 32) mündet«