WO1997029881A1 - Guide for a carriage for machine tools - Google Patents

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Rolf R. Trost
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/02—Frames; Beds; Carriages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/017—Arrangements of ways

Definitions

  • Known guides for machine tool carriages are guideways, prism guides, linear guides and pole guides.
  • the object of the invention is therefore to develop a guide for the carriage of machine tools, which avoids the disadvantages mentioned, which is therefore inexpensive to manufacture in a consistent quality and which has the prerequisites for precise high-speed machining of workpieces.
  • the guide consists of a first and a second guide side, which are arranged at right angles to each other, and a third guide side, which is arranged at an angle between 0 and 45 ° to the first or second guide side between these two guide sides, consists.
  • This arrangement makes it possible for the machining center to be within the guide and thus the load on the guides to be significantly reduced due to the low tilting moment.
  • there is considerable material savings which reduces manufacturing costs, enables high-speed machining and also enables greater precision due to low thermal expansion.
  • a positive connection between the guide and the chute can be established via these guide rails.
  • second guide strips are fastened on the first and the second guide side.
  • the slide is supported on these guide rails during workpiece machining.
  • Fastening guide rails on the guide sides is less expensive than the conventional hardening of the guide area and, moreover, a more uniform quality of the guides is achieved.
  • An embodiment of the invention is that the first and second guide strips are made of hardened material.
  • Tungsten carbide is particularly suitable due to its resistance and the fact that it is still easy to machine.
  • the second guide strips are glued to the first or second guide side.
  • This type of fastening is inexpensive on the one hand and on the other hand avoids niches and low points, in which chips etc. can collect, for example compared to screw connections.
  • the second guide strips are pressed against the guide sides by the carriage, so that gluing is sufficient for fastening.
  • According to the invention is also a method for producing a guide for dumping machine tools, characterized by the following method steps
  • This type of production is inexpensive and leads to a guide that enables consistent high precision even in series production.
  • the hardened, glued-on second guide strips are more regular in their hardening than a hardened one-piece guide area.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exemplary guide according to the invention with chutes and drives
  • FIG. 3 shows a side view of the guide with slide and drives analogous to FIG. 1.
  • the guide 6 has a first guide side 1, a second guide side 2 and a third guide side 3.
  • the first guide side 1 and the second guide side 2 are arranged perpendicular to one another.
  • the third guide side 3 is arranged at an angle of 0 to 45 ° to the first or second guide side 1, 2, the angle to both guide sides 1, 2 preferably being 45 °.
  • the guide sides 1, 2 thus represent, in cross-section, two legs arranged perpendicular to one another, between which a bevel 3 is arranged, the bevel 3 preferably being 45 °.
  • first guide strips 4 At the free ends of the first and second guide sides, ie the ends at which the first and second guide sides are not connected to one another, there are first ones Guide strips 4 arranged. These first guide strips 4 consist of hardened material, for example hard metal, and can be fastened, for example, by screwing. They are used for the positive connection between the guide 6 and the chute 7.
  • second guide strips 5 are arranged on the first and second guide sides 1, 2, which likewise consist of hardened material, preferably hard metal. These second guide strips 5 can be glued on in an advantageous manner, since they are loaded by the chute 7 only in the direction of the guide sides 1, 2. The gluing of second guide strips 5 is advantageous in terms of production technology compared to the hardening of the guide area, since simple and quick assembly is possible and, moreover, a constant quality can be achieved within a series.
  • Another advantage of this type of guide 6 is the low cost of materials compared to the prior art, which also contributes to a reduction in manufacturing costs. Due to the small masses, high-speed machining at spindle speeds of up to 60,000 rpm and feed speeds of up to 60 m / min can be carried out, with the additional factor that high precision is possible due to the low thermal expansion.
  • the guide 6 makes it possible for the center of the tool 8 arranged in a chute 7 designed as a headstock, which is in particular a drill driven by a drive motor 10, a milling head or a precision turning tool, to be arranged within the guide 6.
  • the distance between the axis of the feed force, which is applied by a feed motor 9, and the center of the tool ⁇ is therefore very small, which significantly reduces the tilting moment and thus also the load on the guide 6.

Abstract

The invention concerns a guide for a carriage for machine tools. The flat, prism, linear and tailstock sleeve guides of the prior art exhibit a number of disadvantages: they are expensive to manufacture and maintain, are massive and a high tilting moment is applied on the guide. The invention overcomes these disadvantages via a novel guide which consists of a first and a second guiding side which are arranged at a right angle to each other, as well as a third guiding side which is arranged at an angle between 0 and 45° to the first or the second guiding side between the first two guiding sides. This guide is easy and economical to produce, of constant quality and allows precise high-speed machining with appropriately equipped machine tools.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Führung für Schlitten von WerkzeugmaschinenGuide for carriage of machine tools
Die Erfindung betrifft eine Führung für Schlitten von Werkzeugmaschinen.The invention relates to a guide for slides of machine tools.
Bekannte Führungen für Schlitten von Werkzeugmaschinen sind Hachfuhrungen, Prismenführungen, Linearfuhrungen und Pmolenführungen.Known guides for machine tool carriages are guideways, prism guides, linear guides and pole guides.
Diese Führungen bedürfen aufgrund ihrer Baugröße eines großen Materialeinsatzes, wobei die Baugröße wiederum den Bau großer Grundmaschinen erzwingt. Die großen Massen der so aufgebauten Werkzeugmaschinen schränken die Möglichkeiten einer Hochgeschwindigkeitsbearbeitung stark ein.Because of their size, these guides require a large amount of material, which in turn forces the construction of large basic machines. The large masses of the machine tools constructed in this way severely limit the possibilities of high-speed machining.
Da die Bearbeitungsmitte außerhalb der Führung hegt und die mit der Wärmeentwicklung verbundenen Maßveränderungen erheblich sind, ist eine Präzisionsbearbeitung nur bedingt möglich. Je nach Bearbeitungsanforderung wird durch den Abstand zwischen Spindelmitte und der Achse der Vorschubkraft ein hohes Kippmoment auf die Führung ausgeübt, was ungünstig ist.Since the machining center is outside the guide and the dimensional changes associated with the heat development are considerable, precision machining is only possible to a limited extent. Depending on the machining requirement, the distance between the center of the spindle and the axis of the feed force exerts a high tilting moment on the guide, which is unfavorable.
Weiterhin ist die Herstellung derartiger Führungen zeitaufwendig und bringt hohe Kosten mit sich. Schließlich ist es bekannt, eine Einsatzhärtung des Führungsbereiches durchzufuhren und danach diesen Bereich zu schleifen. Je nach Tiefe der Härtung und Materialabtrag durch das Schleifen kann es zu Qualitätsunterschieden des Führungsbereiches kommen.Furthermore, the production of such guides is time-consuming and involves high costs. Finally, it is known to perform case hardening of the guide area and then to grind this area. Depending on the depth of hardening and material removal due to grinding, there may be differences in the quality of the management area.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Führung für Schlitten von Werkzeugmaschinen zu entwickeln, die die genannten Nachteile vermeidet, die somit in gleichbleibender Qualität kostengünstig herzustellen ist und die Voraussetzungen für eine präzise Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Werkstücken mit sich bringt.The object of the invention is therefore to develop a guide for the carriage of machine tools, which avoids the disadvantages mentioned, which is therefore inexpensive to manufacture in a consistent quality and which has the prerequisites for precise high-speed machining of workpieces.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führung aus einer ersten und einer zweiten Führungsseite, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind, sowie einer dritten Führungsseite, die in einem Winkel zwischen 0 und 45° zur ersten oder zweiten Führungsseite zwischen diesen beiden Führungsseiten angeordnet ist, besteht. Durch diese Anordnung wird es ermöghcht, daß die Bearbeitungsmitte innerhalb der Führung hegt und somit die Belastung der Führungen aufgrund des geringen Kippmomentes deutlich verringert wird. Zudem hegt eine erheblich Materialersparnis vor, was die Herstellungskosten verringert, eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ermöghcht und zudem eine höhere Präzision aufgrund geringer Wärmeausdehnungen ermöghcht.This object is achieved in that the guide consists of a first and a second guide side, which are arranged at right angles to each other, and a third guide side, which is arranged at an angle between 0 and 45 ° to the first or second guide side between these two guide sides, consists. This arrangement makes it possible for the machining center to be within the guide and thus the load on the guides to be significantly reduced due to the low tilting moment. In addition, there is considerable material savings, which reduces manufacturing costs, enables high-speed machining and also enables greater precision due to low thermal expansion.
Eine Weiterbildung derErfindung besteht darin, daß am fireien Ende der ersten und der zweiten Führungsseite erste Führungsleisten befestigt sind.A further development of the invention consists in that first guide strips are attached to the fire end of the first and the second guide side.
Über diese Führungsleisten kann eine formschlüssige Verbindung zwischen Führung und Schütten hergestellt werden.A positive connection between the guide and the chute can be established via these guide rails.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß auf der ersten und der zweiten Führungsseite zweite Führungsleisten befestigt sind.According to the invention it is provided that second guide strips are fastened on the first and the second guide side.
Auf diesen Führungsleisten stützt sich der Schlitten während der Werkstückbearbeitung ab. Das Befestigen von Führungsleisten auf den Führungsseiten ist kostengünstiger als das herkömmhche Härten des Führungsbereiches und zudem wird eine gleichmäßigere Quahtät der Führungen erreicht.The slide is supported on these guide rails during workpiece machining. Fastening guide rails on the guide sides is less expensive than the conventional hardening of the guide area and, moreover, a more uniform quality of the guides is achieved.
Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die ersten und zweiten Führungsleisten aus durchgehärtetem Material bestehen.An embodiment of the invention is that the first and second guide strips are made of hardened material.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die ersten und zweiten Führungsleisten aus Hartmetall bestehen.According to the invention it is provided that the first and second guide strips consist of hard metal.
Hartmetall eignet sich besonders aufgrund seiner Widerstandsfähigkeit und aufgrund der Tatsache, daß es dennoch gut zu bearbeiten ist.Tungsten carbide is particularly suitable due to its resistance and the fact that it is still easy to machine.
Vorteilhaft ist, daß die zweiten Führungsleisten auf die erste bzw. zweite Führungsseite aufgeklebt sind.It is advantageous that the second guide strips are glued to the first or second guide side.
Diese Art der Befestigung ist einerseits kostengünstig und vermeidet andererseits - z.B. gegenüber Verschraubungen - das Entstehen von Nischen und Tiefpunkten, in denen sich Späne etc. sammeln können. Zudem werden die zweiten Führungsleisten vom Schlitten gegen die Führungsseiten gedrückt, so daß ein Aufkleben zur Befestigung ausreicht. Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer Führung für Schütten von Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch folgende VerfahrensschritteThis type of fastening is inexpensive on the one hand and on the other hand avoids niches and low points, in which chips etc. can collect, for example compared to screw connections. In addition, the second guide strips are pressed against the guide sides by the carriage, so that gluing is sufficient for fastening. According to the invention is also a method for producing a guide for dumping machine tools, characterized by the following method steps
• Fräsen der ersten, zweiten und dritten Führungsseite,Milling the first, second and third guide sides,
• Befestigen der ersten Führungsleisten an den freien Enden der ersten und zweiten Führungsseite,Attaching the first guide strips to the free ends of the first and second guide sides,
• Aufkleben der zweiten Führungsleisten auf die erste und zweite Führungsseite,Gluing the second guide strips onto the first and second guide sides,
• Schleifen der ersten und zweiten Führungsleisten.• Grinding the first and second guide rails.
Diese Art der Herstellung ist kostengünstig und führt zu einer Führung, die auch bei Serienproduktion eine gleichbleibende hohe Präzision ermöghcht. Die durchgehärteten aufgeklebten zweiten Führungsleisten sind in ihrer Härtung regelmäßiger als ein gehärteter einstückiger Führungsbereich.This type of production is inexpensive and leads to a guide that enables consistent high precision even in series production. The hardened, glued-on second guide strips are more regular in their hardening than a hardened one-piece guide area.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigenThe invention is described below with reference to drawings. Show it
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Führung mit Schütten und Antrieben,1 is a perspective view of an exemplary guide according to the invention with chutes and drives,
Fig. 2 eine quer geschnittene DarsteUung der Führung mit Schütten,2 shows a cross-sectional representation of the guide with chutes,
Hg. 3 eine Seitenansicht der Führung mit Schlitten und Antrieben analog Fig. 1.3 shows a side view of the guide with slide and drives analogous to FIG. 1.
Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtüch, weist die erfindungsgemäße Führung 6 eine erste Führungsseite 1, eine zweite Führungsseite 2 und eine dritte Führungsseite 3 auf. Die erste Führungsseite 1 und die zweite Führungsseite 2 sind rechtvvinküg zueinander angeordnet. Die dritte Führungsseite 3 ist in einem Winkel von 0 bis 45 ° zu der ersten oder der zweiten Führungsseite 1, 2 angeordnet, wobei vorzugsweise der Winkel zu beiden Führungsseiten 1, 2 45° beträgt. Die Führungsseiten 1, 2 stellen also im Querschnitt zwei rechtvvinküg zueinander angeordnete Schenkel dar, zwischen denen eine Schräge 3 angeordnet ist, wobei die Schräge 3 vorzugsweise 45° beträgt.As can be seen from FIGS. 1 to 3, the guide 6 according to the invention has a first guide side 1, a second guide side 2 and a third guide side 3. The first guide side 1 and the second guide side 2 are arranged perpendicular to one another. The third guide side 3 is arranged at an angle of 0 to 45 ° to the first or second guide side 1, 2, the angle to both guide sides 1, 2 preferably being 45 °. The guide sides 1, 2 thus represent, in cross-section, two legs arranged perpendicular to one another, between which a bevel 3 is arranged, the bevel 3 preferably being 45 °.
An den freien Enden der ersten und der zweiten Führungsseite, d.h. den Enden, an denen die erste und die zweite Führungsseite nicht miteinander verbunden sind, sind erste Führungsleisten 4 angeordnet. Diese ersten Führungsleisten 4 bestehen aus durchgehärtetem Material, z.B. Hartmetall, und können beispielsweise durch Verschraubung befestigt werden. Sie dienen der formschlüssigen Verbindung zwischen Führung 6 und Schütten 7.At the free ends of the first and second guide sides, ie the ends at which the first and second guide sides are not connected to one another, there are first ones Guide strips 4 arranged. These first guide strips 4 consist of hardened material, for example hard metal, and can be fastened, for example, by screwing. They are used for the positive connection between the guide 6 and the chute 7.
Desweiteren sind auf der ersten und der zweiten Führungsseite 1, 2 zweite Führungsleisten 5 angeordnet, die ebenfalls aus durchgehärtetem Material, vorzugsweise aus Hartmetaü, bestehen. Diese zweiten Führungsleisten 5 können in vorteilhafter Weise aufgeklebt werden, da sie durch den Schütten 7 lediglich in Richtung der Führungsseiten 1, 2 belastet werden. Das Aufkleben von zweiten Führungsleisten 5 ist gegenüber dem Härten des Führungsbereiches herstellungstechnisch vorteilhaft, da eine einfache und schnelle Montage mögüch ist und zudem eme gleichbleibende Quahtät innerhalb einer Serie erreicht werden kann.Furthermore, second guide strips 5 are arranged on the first and second guide sides 1, 2, which likewise consist of hardened material, preferably hard metal. These second guide strips 5 can be glued on in an advantageous manner, since they are loaded by the chute 7 only in the direction of the guide sides 1, 2. The gluing of second guide strips 5 is advantageous in terms of production technology compared to the hardening of the guide area, since simple and quick assembly is possible and, moreover, a constant quality can be achieved within a series.
Nach dem Aufbringen dieser zweiten Führungsleisten 5 wird der gesamte Führungsbereich geschliffen, wobei ein Führungsbereich entsteht, der auch modernsten Qualitätskriterien gerecht wird. Die großen, rechtwinklig zueinander angeordneten Hauptfuhrungsflächen der zweiten Führungsleisten bewirken eine optimale Dämpfung und einen sehr erschütterungsarmen LaufAfter the application of these second guide strips 5, the entire guide area is ground, creating a guide area that also meets the most modern quality criteria. The large main guide surfaces of the second guide strips, which are arranged at right angles to each other, result in optimal damping and a very low-vibration run
Vorteilhaft bei dieser Art der Führung 6 ist gleichfalls der gegenüber dem Stand der Technik geringe Materialaufwand, der zusätzlich zur Senkung der Herstellkosten beiträgt. Durch die geringen Massen können Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen bei Spindeldrehzahlen von bis zu 60.000 1/min und Vorschubgeschwindigkeiten bis zu 60 m/min durchgeführt werden, wobei hinzukommt, daß durch die geringe Wärmeausdehnung eine hohe Präzision mögüch ist.Another advantage of this type of guide 6 is the low cost of materials compared to the prior art, which also contributes to a reduction in manufacturing costs. Due to the small masses, high-speed machining at spindle speeds of up to 60,000 rpm and feed speeds of up to 60 m / min can be carried out, with the additional factor that high precision is possible due to the low thermal expansion.
Die erfindungsgemaße Führung 6 ermöghcht es, daß die Mitte des in einem als Spindelstock ausgebildeten Schütten 7 angeordneten Werkzeuges 8, bei dem es sich insbesondere um einen über einen Antriebsmotor 10 getriebenen Bohrer, einen Fräskopf oder ein Feindrehwerkzeug handelt, innerhalb der Führung 6 angeordnet ist. Der Abstand zwischen der Achse der Vorschubkraft, die durch einen Vorschubmotor 9 aufgebracht wird, und der Mitte des Werkzeuges δ ist daher sehr gering, was das Kippmoment und somit auch die Belastung der Führung 6 deuthch verringert. The guide 6 according to the invention makes it possible for the center of the tool 8 arranged in a chute 7 designed as a headstock, which is in particular a drill driven by a drive motor 10, a milling head or a precision turning tool, to be arranged within the guide 6. The distance between the axis of the feed force, which is applied by a feed motor 9, and the center of the tool δ is therefore very small, which significantly reduces the tilting moment and thus also the load on the guide 6.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Führung (6) für Schütten (7) von Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (6) aus einer ersten und einer zweiten Führungsseite (1, 2), die rechtwinküg zueinander angeordnet sind, sowie einer dritten Führungsseite (3), die in einem Winkel zwischen 0 und 45° zur ersten oder zweiten Führungsseite (1, 2) zwischen diesen beiden Führungsseiten (1, 2) angeordnet ist, besteht.1. guide (6) for chutes (7) of machine tools, characterized in that the guide (6) from a first and a second guide side (1, 2), which are arranged at right angles to one another, and a third guide side (3), which is arranged at an angle between 0 and 45 ° to the first or second guide side (1, 2) between these two guide sides (1, 2).
2. Führung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende der ersten und der zweiten Führungsseite (1, 2) erste Fühnrngsleisten (4) befestigt sind.2. Guide according to claim 1, characterized in that at the free end of the first and the second guide side (1, 2) first guide rails (4) are attached.
3. Führung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten und der zweiten Führungsseite (1, 2) zweite Führungsleisten (5) befestigt sind.3. Guide according to claim 1, characterized in that on the first and the second guide side (1, 2) second guide strips (5) are attached.
4. Führung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Führungsleisten (5) aus durchgehärtetem Material bestehen.4. Guide according to claim 2 or 3, characterized in that the first and second guide strips (5) consist of hardened material.
5. Führung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Führungsleisten (5) aus Hartmetall bestehen.5. Guide according to claim 4, characterized in that the first and second guide strips (5) consist of hard metal.
6. Führung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Führungsleisten (5) auf die erste bzw. zweite Führungsseite (1, 2) aufgeklebt sind.6. Guide according to claim 3, characterized in that the second guide strips (5) on the first or second guide side (1, 2) are glued.
7. Verfahren zum HersteUen einer Führung (6) für einen Schütten (7) einer Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte7. A method for the manufacture of a guide (6) for a chute (7) of a machine tool, characterized by the following method steps
• Fräsen der ersten, zweiten und dritten Führungsseite (1, 2, 3),Milling the first, second and third guide sides (1, 2, 3),
• Befestigen der ersten Führungsleisten (4) an den freien Enden der ersten und zweiten Führungsseite (1, 2),Fastening the first guide strips (4) to the free ends of the first and second guide sides (1, 2),
• Aufkleben der zweiten Führungsleisten (5) auf die erste und zweite Führungsseite (1, 2),Gluing the second guide strips (5) onto the first and second guide sides (1, 2),
• Schleifen der ersten und zweiten Führungsleisten (4, 5). • Grinding the first and second guide strips (4, 5).
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