CH311338A - Lagerung für rotierende Maschinenteile, insbesondere für Werkzeugmaschinen. - Google Patents

Description

  Lagerung für rotierende Maschinenteile, insbesondere für Werkzeugmaschinen.    Die bisher bekannten     Lagerazngen    für  rotierende     lIaschinenteile    sind entweder     Gleit-          lagerungen    oder     Wälzlagerungen.    Bei     Gleit-          lagerungen    findet entweder eine trockene       lZeibung    statt oder es wird zwischen die bei  den Gleitflächen ein gasförmiges, flüssiges  oder festes Medium als Schmiermittel ge  bracht, das die Aufgabe hat, die Reibung und  die     Wärmeentwicklung    zu vermindern.

       Gleit-          lageriui(Yen    mit Schmieröl, Ölnebel sowie  Pressluft sind bekannt. Diese Lagerungen  haben die Eigentümlichkeit, dass für den  Betrieb mit. einer bestimmten Relativ   < )     esehwindigkeit    der Gleitflächen in Abhängig  keit von konstruktiven Faktoren wie auch in  Abhängigkeit von den verschiedenen Lager  werkstoffen und Schmiermitteln ein gewisser       Abstand    zwischen den Gleitflächen vorhan  den sein muss, der im folgenden mit Lager  spalt bezeichnet wird. Dieser Lagerspalt ver  ändert seine Grösse in Abhängigkeit von der  Lagerbelastung und der Viskosität des zwi  schen den Gleitflächen befindliehen Schmier  mittels.

   Da die Viskosität. sich während des  Betriebes der Maschine bis zu einem     Grösst-          wert    fortwährend ändert, ändert sich die  Position der Achse einer rotierenden Welle       gegenüber    dem Lager und irgendwelchen       Festpunkten    der Maschine ebenfalls fort  während. Diese Verlagerung wirkt sich als  Fehler in der Arbeitsgenauigkeit der Ma  schine aus.

   Es ist seit langem das Bestreben  der     Gleitlagertechnik,    durch die Wahl der  Lagerwerkstoffe und der Schmiermittel,    durch Form, Grösse und Anordnung der  Lagerflächen, durch möglichst vollkommene  Wärmeableitung bzw.     Konstanthaltung    der  Temperatur der rotierenden Maschinenteile  sowie durch eine möglichst genaue Herstel  lung der Lagerflächen, endlich durch mög  lichst gleichmässige     Lagerbelastiulgen    mög  lichst gleichbleibende Lagerspalte und damit  kleine Verlagerungen der Wellenachse z u er  reichen.

   Die Aufrechterhaltung -eines konstan  ten Lagerspaltes ist jedoch die Vorbedingung  dafür,     da.ss    keine metallische Gleitreibung  zwischen den Lagerflächen eintritt, wodurch  diese vorzeitig zerstört werden     würden.    Bei  Werkzeugmaschinen liegt der Betrag, um den  sich     Spindelaehsen    infolge des Lagerspaltes  verlagern können, in der Grössenordnung der  erforderlichen Arbeitsgenauigkeit der Ma  schine. Es müssen daher alle andern Teile  der Maschine unverhältnismässig genau her  gestellt werden, da der ganze zulässige Feh  ler durch den Lagerspalt der     Spindellagerung     verbraucht wird.

   Die günstige Eigenschaft  aller Gleitlagerungen besteht darin, dass  kleine Schwingungen, die sich der Haupt  bewegung überlagern und die Oberflächen  güte am Werkstück beeinflussen, wirkungs  voll gedämpft und möglichst klein gehalten  werden. Diese Forderung wird mit     gleit-          gelagerten        Spindeln    mit Tragflächen von  hoher Oberflächengüte verwirklicht.  



  Es können     also    die Eigenschaften von  Gleitlagerungen für die Spindeln von Werk  zeugmaschinen dahingehend zusammengefasst      werden, dass die Erreichung einer gegen Be  lastung genügend starren Achslage wegen  der endlichen Grösse des Lagerspaltes schwie  rig ist, wodurch die Einhaltung enger Werk  stücktoleranzen sehr erschwert oder nur  durch verwickelte und relativ kostspielige  Massnahmen erreicht wird. Dagegen werden  von Gleitlagern aller Art Schwingungen  fremder Herkunft gut gedämpft und von der  Lagerung selbst keine Schwingungen erzeugt,  wenn der rotierende Maschinenteil sorgfältig  ausgewuchtet ist und die Gleitlagerung eine  gute Oberflächengüte aufweist.    Bei Wälzlagern aller bekannten Bauarten  sind die Eigenschaften anders als bei Gleit  lagern.

   Für besondere Zwecke können<I>Wälz-</I>  lager ohne Lagerluft oder sogar mit einer  negativen Lagerluft, welche für gewöhnlich       Vorbelastung    genannt wird     (pr        eloa,ded          bearings)    eingebaut werden und ergeben  dann bei richtiger Bemessung aller Grössen  eine in der Belastungsrichtung sehr starre  Lagerung, das heisst einen Belastungswechsel  von Null bis     zu    einem Höchstwert. entsprechen  nur kleine Verlagerungen der Position der  Wellenachse im Vergleich mit     Gleitlagerun-          gen,    weil das Wälzlager mit     Vorspannung     zusammengebaut ist, die der Belastung an  gepasst werden kann.

      Dagegen haben alle bekannten     -#Välzlager-          arten    eine schlechte Dämpfung für     Schwin-          gungen    fremder Herkunft und erzeugen  ausserdem selbst Schwingungen, welche nicht  nur von den Herstellungsfehlern der     Wälz-          körper    und der Rollbahnen herrühren, son  dern auch von der Tatsache, dass die Lastlinie  von Wälzkörper zu     Wälzkörper    wandert.

   Es  ist möglich, die Dämpfung nicht vom Wälz  lager erregter Schwingungen durch Vergrö  sserung des ganzen Lagers bzw. der rotieren  den Massen zu verbessern, jedoch werden  hierdurch nicht nur der Aufwand, sondern  auch die     Rundlauffehler    vergrössert und die  höchstzulässige Drehzahl des Lagers ver  kleinert     bzw.    begrenzt. Die vom Wälzlager  selbst erregten     Schwingsingen    behalten bei  einer geometrisch ähnlichen Lagervergrösse-         rung    die gleiche Frequenz, jedoch wird die  Amplitude. grösser entsprechend den grösse  ren Herstellungsfehlern der Einzelteile und  der Veränderung der Kinematik des Last  wechsels von     Wälzkörper    zu Wälzkörper.

   In  der Praxis sind daher der Vergrösserung der  Wälzlager zum Zweck einer Verbesserung der  Dämpfung, die ihrerseits eine Verbesserung  der     Oberfläehengüte    am Werkstück zur Folge  hätte, dadurch Grenzen gesetzt, dass eine Ver  grösserung der Wälzlager über das konstruk  tive gegebene Mindestmass hinaus für gewöhn  lich keine Vorteile mehr bringt.  



  Die vorliegende Erfindung hat nun die  Aufgabe, die für     Spindellagerungen    günsti  gen Eigenschaften beider Lagerungsarten zu  vereinigen. Diese sind einerseits die     geite          Schwingungsdämpfung    der Gleitlager und  anderseits die auch bei     grossen    Drehzahlen  kleine Lagerluft oder Lagerspalt der Wälz  lager.

   Die     Lagerung    ist dadurch gekennzeich  net, dass die genaue Einhaltung der Lage der  Rotationsachse des rotierenden Maschinenteils  im Lagerhohlraum durch die Kombination  von mindestens einem     Kugellager    mit minde  stens einem zur     Schwingungsdämpfung    vorge  sehenen, den rotierenden Maschinenteil um  schliessenden     Schwingungsdämpfungskörper     gesichert wird, wobei das Kugellager den  Maschinenteil zentriert und führt und die  Schwingungen des rotierenden     lIasehinenteiis     vermittels mindestens eines mit einem zum  Schmieren dienenden     Medium        ausgefüllten     Spaltes gedämpft werden,

   welcher     auf    einer  Seite vom     Schwing@ingsdämpfungskörper    be  grenzt wird.  



  Der Erfindungsgegenstand ist auf der  Zeichnung in beispielsweisen Ausführungs  formen dargestellt.  



       Fig.    1 zeigt im Schnitt ein Beispiel.  



       Fig.    2 zeigt im Schnitt das zweite Beispiel.       Fig.    3     zeigt    einen Schnitt     durch    das Lager  nach     Fig.    1 mit sechs Nuten für das     Sehmier-        s     mittel.  



       Fig.    4     zeigt    einen Schnitt durch das Lager  nach     Fig.        \'    mit drei     Abflaehungen    auf der  Welle für das Schmiermittel.           Fig.    5     zeigt    einen Schnitt durch ein Lager  mit einem     zwischen    Kugellagern angeordneten       Sehwingungsdämpfkörper.     



       Fig.    6 ist ein Schnitt durch ein Lager mit  zwei einstellbaren Kugellagern und zwei     zwi-          sehen    diesen angeordneten, aussen     kegel-          stumpfförmigen        Dämpferkörpern.     



       Fig.    7 zeigt einen Schnitt durch ein Lager  mit einem Kugellager und einem Käfig.  



  In den     Fig.    1 und 3 ist eine den rotieren  den Teil bildende Welle 1 über zwei Hoch  schulter-Kugellager 2 und 3 in einem Gehäuse       -1    gelagert. Der die Welle umschliessende       Sehwingungsdämpferkörper    '5 ist auf der  Welle 1 befestigt und sein Aussendurchmesser  ist so gewählt, dass zwischen diesem und der  Gehäusebohrung nur ein kleiner Spalt 6 be  stehenbleibt, dessen Grösse etwas grösser be  messen wird als der Spielraum der beiden  Kugellager. In der Zeichnung ist dieser  Spalt der Deutlichkeit halber vergrössert  eingezeichnet. Der     Dämpferkörper    5 er  hält sechs Nuten 7 für das Schmier  mittel. Der Durchmesser der Bohrung des  Körpers 5 entspricht dem Wellendurch  messer.

   Die beiden Kugellager sind mit dem  Körper 5 in einem Lager vereinigt. Die Kugel  lager zentrieren und führen die Welle  während Schwingungen der<B>UN</B>     elle    vermittels  des Spaltes gedämpft werden, der auf der  Innenseite vom Körper 5 begrenzt wird.  



  Nach der in     Fig.2    und 4 dargestellten  Ausführungsform zeigt die Lagerung gleiche  Abmessungen wie in     Fig.1    und 3. Der       Sehwingungsdämpferkörper    5, der hier durch  eine in die Lagerbohrung eingesetzte Hülse       ,,gebildet    wird; liegt im Gehäuse     @4    fest und der       Dämpfungsspalt    6 zwischen der Welle 1 und  der Bohrung des     Schwingungsdämpferkör-          pers    5 ist zwischen der Bohrung des letzteren  und der     7,vlinderfläehe    der Welle 1 ange  ordnet.

   Auch hier sind die 'Teile 2, 3 und 5 in  einem Lager vereinigt und hier entspricht der  Aussendurchmesser des Körpers 5 dem Durch  messer der Lagerbohrung.  



  Bei diesem Beispiel ist die Oberfläche der  Welle 1 an drei Stellen mit Abflachungen 9  versehen, um grössere Querschnitte für den    Durchgang des Schmiermittels zu erhalten.  Der Spalt 6 hat also über den     Umfang    der  Welle verteilt abwechselnd eine grössere und  eine kleinere Breite. In gleicher Weise könn  ten auch hier, auf der Zeichnung nicht dar  gestellte Nuten an Stelle der Abflachungen 9  angebracht. werden, deren Zahl, Form     und     Querschnitt sich nach den Verhältnissen  richtet. Der Spalt 6 befindet sich in     Fig.4     zwischen der Welle 1 und der Büchse 5     und     ist vergrössert dargestellt.  



       Fig.    5 zeigt eine andere Anordnung, bei der  auf der Welle 1 zwei     Kugeltraglager    mit je  zwei Reihen von Wälzkörpern 2, die in Käfi  gen 10 und 11 geführt sind, vorgesehen sind.  Zwischen diesen Kugellagern 2 ist auf der  Welle 1 ein     Schwingungsdämpferkörper    5 be  festigt, zwischen dessen Aussendurchmesser  und der Bohrung im Gehäuse 4 sich der       Dämpfungsspalt    6 befindet. Der Schwin  gungsdämpfer 5, der durch eine auf die Welle  aufgesetzte Muffe gebildet wird, kann auch  mit der Welle 1 zusammen aus einem Stück  bestehen.

   Ebenso ist es möglich,     Schwinginmgs-          dämpfer    5 und das Gehäuse 4 aus einem Stück  herzustellen und den Lagerspalt 6 zwischen  der Bohrung und der Welle 1 anzuordnen.  



       Fig.6    zeigt eine Ausführungsform mit  zwei     Dämpferkörpern    5, die aussen je eine  einen Spalt 12 auf der Innenseite begrenzende  Kegelfläche aufweisen. Die Spalten werden  aussen vom Lagerkörper 1.3 begrenzt. Die  Grösse der Spalte 1'2 kann hierbei durch axiale  Verschiebung der beiden     kegeligen    Dämpfer  körper 5 gegenüber dem Lagerkörper 13 ver  ändert werden.  



       Fij.    7     zeigt    eine Ausführungsform, bei     der     der Käfig 14 für die     Führung    der Kugeln 2  der drei Kugelreihen als     Dämpferkörper     dient, in dem die Spalten 16, 17 zwischen dem       Dämpferkörper    5 und der Hülse     13,        und    dem  Körper 5 und der Welle auf ein Minimum  herabgesetzt sind. Das Kugellager ist hier in  der Hülse 15 angeordnet.

   Bei einer gegebenen  Relativdrehzahl zwischen Welle 1 und der  Büchse 15 des Körpers 4, welche durch das  Maschinengehäuse oder ein eigenes Konstruk-           tionsteil    gebildet werden kann, ist die Relativ  drehzahl zwischen Welle 1 und Käfig     11-    bzw.  zwischen dem Käfig     14    und dem     Lagerkörper     1 jeweils kleiner als die Drehzahl der Welle.  Es kann daher der Spalt 16 zwischen. 1 und       1-1    sowie der Spalt 17 zwischen den Teilen     1.-1     und 15 kleiner gemacht werden als zum Bei  spiel der. Spalt 6 bei der     Ausführungsform     nach     Fig.5        zwischen    den dortigen Teilen 1  und 5.

   Auf diese Weise kann, obwohl sich  zwischen den Teilen 1 und 15 nach     Fig.    7 zwei  Spalten 16, 17 befinden, durch diese An  ordnung eine ebenso günstige     Dämpfung    er  reicht werden wie bei einer Anordnung mit  nur einem Spalt.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH:</B> Lagerung für rotierende Maschinenteile, insbesondere für Werkzeugmaschinen, da durch gekennzeichnet, dass die genaue Ein haltung der Lage der Rotationsachse des ro tierenden Maschinenteils im Lagerhohlraum durch die Kombination von mindestens einem Kugellager mit mindestens einem zur Schwin gungsdämpfung vorgesehenen, den rotieren den Maschinenteil umschliessenden Schwin- gungsdämpferkörper gesichert wird,

   wobei das Kugellager den Maschinenteil zentriert und führt und die Schwingungen des rotie renden Maschinenteils vermittels mindestens eines mit einem zum Schmieren dienenden Medium ausgefüllten Spaltes gedämpft wer den, welche auf einer Seite vom SchwingLings- dämpferkörper begrenzt wird. LNTERANSPRÜCHE 1.

   Lagerung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Kugellager und der Schwingungsdämpferkörper in einem Lager vereinigt. sind und der Durchmesser dar Bohrung des Dämpferkörpers dem Durch messer der Welle entspricht (Fig.1). ?. Lagerung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Kugellager und der ,

   Scliwitr"ungsdärnpferl#zörper in einem Lager vereinigt sind und der AussendLirch- messer des Schwingungsdärnpferkörpers dem Durchmesser der Lagerbohrung entspricht (Fig. ?,) . 3.

   Lagerung nach Patentansprneh -Lind Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dämpferkörper (5) vorgesehen sind, welche je eine einen Spalt auf einer Seite be grenzende Kegelfläche aufweisen (Fig. 6\#. .

   Lagerung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.ss wenigstens je ein Kugellager seitlich dos Dämpferkörpers angeordnet ist (Fig. 5). 5.

   Lagerung nach Patentanspruch und Unteranspruch\ 2, dadurch f@ekennzeichnei, dass der Dämpferkörper durch eine irr die Lagerbohrung- eingesetzte Hülse gebildet ist (Fig. '2!). 6. Lagerung nach Patentanspriieh und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet.

   dass der Dämpferkörper durch eine auf die Welle aufgesetzte Muffe gebildet ist, die in die Lagerbohrung eingesetzt ist (Fig.5). 7. Lagerung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt über den Umfang der Welle verteilt abwechslungsweise eine grössere und kleinere Breite aufweist (Fig. 4).

   B. Lagerung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager in einer Hülse angeordnet ist und dass der Dämpferkörper durch den Tragkäfig gebildet ist, welcher zusammen mit der Hülse und mit der Welle je einen Spalt begrenzt (Fig.7).