DE102015118674A1

DE102015118674A1 - Method for producing a precision spindle for machining

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Publication number: DE102015118674A1
Application number: DE102015118674.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Wälzlagerpräzisionsspindel für die zerspanende Bearbeitung mit einem Gehäuse, einer Spindelwelle, wenigstens zwei Lagern, die in Lagersitze aufnehmbar sind, wobei jedes Lager jeweils einen Außenring und einen Innenring als Lagerring aufweist, beschrieben, mit einer Rundlaufgenauigkeit von weniger als einem Mikrometer, sowie eine mit diesem Verfahren hergestellte Wälzlagerpräzisionsspindel.There is described a method of manufacturing a rolling bearing precision machining machining spindle having a housing, a spindle shaft, at least two bearings receivable in bearing seats, each bearing each having an outer ring and an inner ring as a bearing ring, with a concentricity of less than a micrometer, and a precision bearing made with this method bearing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Wälzlagerpräzisionsspindel für die zerspanende Bearbeitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Wälzlagerpräzisionsspindel nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 2, 3 oder 4. The present invention relates to a method for producing a rolling bearing precision spindle for the machining operation according to the preamble of patent claim 1, and to a rolling bearing precision spindle according to the preamble of claims 2, 3 or 4.

Moderne Zerspanungstechnik benötigt leistungsfähige und dynamische Spindelantriebe. Bei den bisher im Stand der Technik bekannten Wälzlagerpräzisionsspindeln für die zerspanende Bearbeitung sind Rundlaufgenauigkeiten von weniger als 2 Mikrometern nicht oder kaum erreichbar. Ein präziserer Rundlauf ist derzeit nur bei Spindeln mit Hydro- oder aerostatischen Lagern möglich. Diese Spindeln sind aufwendig in der Herstellung und Bedienung. Für zerspanende Bearbeitung können außerdem aerostatisch gelagerte Spindeln nicht verwendet werden. Hydrostatisch gelagerte Spindeln erfordern beispielsweise eine hochkonstante Öltemperatur, da ansonsten der Druck in der Kammer nicht hinreichend konstant gehalten werden kann, wodurch auch hohe Energiekosten entstehen. Modern machining technology requires powerful and dynamic spindle drives. Concentricity accuracies of less than 2 micrometers are not or hardly attainable in the rolling bearing precision spindles hitherto known in the state of the art for machining. Precise concentricity is currently only possible with spindles with hydrostatic or aerostatic bearings. These spindles are expensive to manufacture and operate. For machining, aerostatically mounted spindles can not be used. Hydrostatically supported spindles require, for example, a highly constant oil temperature, since otherwise the pressure in the chamber can not be kept sufficiently constant, which also causes high energy costs.

Im Bereich geringer Drehzahlen von bis zu 5000 bis 6000 Umdrehungen pro Minute ist bei den einfacher herzustellenden Wälzlagerspindeln hingegen eine einfache Fettschmierung ausreichend. Im höheren Drehzahlbereich ab ca. 10000 oder 20000 Umdrehungen pro Minute kann bei Wälzlagerspindeln eine einfache Öl-Luft-Schmierung verwendet werden, was den Aufwand, die Kosten und den Betrieb einer Spindel für die zerspanende Bearbeitung erheblich verringert. Daher ist es wünschenswert, für die spanende Bearbeitung eine einfacher zu handhabende Wälzlagerpräzisionsspindel zur Verfügung zu haben, die eine höhere Rundlaufgenauigkeit von weniger als 1 Mikrometer, vorzugsweise von weniger als 0,6 Mikrometern aufweist, und somit eine ausreichende Präzision für die zerspanende Bearbeitung. In the range of low speeds of up to 5000 to 6000 revolutions per minute, however, a simple grease lubrication is sufficient for the simpler to manufacture roller bearing spindles. In the higher speed range from about 10,000 or 20,000 revolutions per minute can be used with roller bearing spindles a simple oil-air lubrication, which significantly reduces the cost, the cost and the operation of a spindle for the machining. Therefore, it is desirable to have an easier-to-use bearing precision spindle for machining that has a higher concentricity of less than 1 micrometer, preferably less than 0.6 micrometer, and thus sufficient precision for machining.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Wälzlagerpräzisionsspindel bereitzustellen, mit welchem Wälzlagerpräzisionsspindeln mit einem Rundlauf von weniger als einem Mikrometer hergestellt werden können, sowie eine Wälzlagerpräzisionsspindel vorzusehen, die eine Rundlaufgenauigkeit von weniger als einem Mikrometer aufweist. It is therefore an object of the present invention to provide a method of manufacturing a rolling bearing precision spindle with which precision bearing ball screws having a concentricity of less than one micrometer can be manufactured, and a rolling bearing precision spindle having a concentricity accuracy of less than one micron.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch eine Wälzlagerpräzisionsspindel nach einem der Ansprüche 2 bis 4. This object is achieved by a method according to claim 1, and by a rolling bearing precision spindle according to one of claims 2 to 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Wälzlagerpräzisionsspindel für die zerspanende Bearbeitung mit einem Gehäuse, einer Spindelwelle, wenigstens zwei Lagern, die in Lagersitze aufnehmbar sind, wobei jedes Lager jeweils einen Außenring und einen Innenring als Lagerring aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der folgenden Verfahrensschritte durchgeführt wird, wobei auch mehrere dieser Verfahrensschritte durchgeführt werden können:
So kann ein präziserer Rundlauf beispielsweise durch Gruppieren von wenigstens jeweils zwei Lagern mit möglichst gleichgroßen Formfehlern und Maßabweichungen zu einem Lagersatz und durch Verwendung dieses Lagersatzes zum Aufbau der Wälzlagerpräzisionsspindel verwendet werden. The inventive method for producing a roller bearing precision spindle for machining with a housing, a spindle shaft, at least two bearings which are receivable in bearing seats, each bearing each having an outer ring and an inner ring as a bearing ring is characterized in that at least one of the following Process steps is carried out, whereby also several of these process steps can be carried out:
Thus, a more precise concentricity can be used, for example, by grouping at least two bearings each with as large as possible form errors and dimensional deviations from a bearing set and by using this bearing set for constructing the rolling bearing precision spindle.

Alternativ oder zusätzlich kann dies auch erreicht werden durch Bestimmen der Durchmesser und Formabweichungen der wenigstens zwei Lager und Bearbeiten der für die Aufnahme in Lagersitze vorgesehenen wenigstens zwei Lager so, daß die Lagerringe entgegengesetzt ihrer Formabweichungen die Lagersitze, in die sie aufgenommen werden, unterstützen. Alternatively or additionally, this can also be achieved by determining the diameter and shape deviations of the at least two bearings and machining the provided for inclusion in bearing seats at least two bearings so that the bearing rings opposite to their form deviations support the bearing seats in which they are taken.

Es ist auch möglich durch Optimieren des Lagerrundlaufs für eine vorgesehene Drehzahlanforderung der Wälzlagerpräzisionsspindel durch Einstellen der Vorspannung der Lager einen präziseren Rundlauf zu erreichen. It is also possible to achieve a more precise concentricity by optimizing the bearing rotation for an intended speed requirement of the rolling bearing precision spindle by adjusting the preload of the bearings.

Auch durch Einbau wenigstens einer nachgiebigen Membran in das Gehäuse, vorzugsweise im Bereich wenigstens eines Lagersitzes wenigstens eines der wenigstens zwei Lager, und Beaufschlagen der wenigstens einen Membran mit Fluiden, oder durch Einbau wenigstens einer nachgiebigen Membran in die Spindelwelle, vorzugsweis im Bereich wenigstens eines Lagers der wenigstens zwei Lager, und Beaufschlagen der wenigstens einen Membran mit Fluiden kann ein präziserer Rundlauf erreicht werden. Also, by incorporating at least one compliant membrane into the housing, preferably in the region of at least one bearing seat, at least one of the at least two bearings, and pressurizing the at least one membrane with fluids, or by incorporating at least one compliant membrane into the spindle shaft, preferably in the region of at least one bearing the at least two bearings, and pressurizing the at least one membrane with fluids, a more precise concentricity can be achieved.

Eine weitere Möglichkeit ist ein zusätzlicher oder alternativer Einbau wenigstens eines Dämpfungselements in die Spindelwelle und/oder in das Gehäuse, vorzugsweise im Bereich wenigstens eines Lagersitzes wenigstens eines der wenigstens zwei Lager. Dabei kann das Dämpfungselement beispielsweise aus Hartgummi besteht. Das Dämpfungselement kann auch als Kammer ausgebildet sein, die mit einem Dämpfungsmedium, beispielsweise mit Sand gefüllt ist, Another possibility is an additional or alternative installation of at least one damping element in the spindle shaft and / or in the housing, preferably in the region of at least one bearing seat of at least one of the at least two bearings. In this case, the damping element consists for example of hard rubber. The damping element may also be formed as a chamber which is filled with a damping medium, for example with sand,

Weiter kann ein elektrischer Antriebs zum Drehen der Spindelwelle in dem Gehäuse bereitgestellt werden, zusammen mit beispielsweise einer P-Drehzahlregelung mit aufgeschalteten Störmomenten zur Verringerung von vom elektrischen Antrieb verursachten Pendelmomenten. Further, an electric drive for rotating the spindle shaft can be provided in the housing, together with, for example, a P-speed control with applied disturbance torques for reducing pendulum moments caused by the electric drive.

Schließlich ist es möglich, einen Deckflansch bereitzustellen, der mit einer Übermaßpassuing versehen wird, welche den Deckflansch radial positioniert und über eine zum Sitz des Deckflansches auf dem Gehäuse planlaufende Planfläche in axialer Richtung positioniert. Dabei kann eine zusätzliche Positionierung des Deckflansches in Umfangrichtung vorgesehen sein, die den Deckflansch so positioniert, daß er nach einer Demontage und erneuten Montage an exakt derselben Position sitzt. Finally, it is possible to provide a cover flange which is oversized with a pass is provided, which radially positions the cover flange and positioned in the axial direction via a planar surface running flat on the housing to seat the cover flange. In this case, an additional positioning of the cover flange may be provided in the circumferential direction, which positions the cover flange so that it sits after disassembly and reassembly at exactly the same position.

Die erfindungsgeäße Wälzlagerpräzisionsspindel für eine spanabhebende Bearbeitung weist ein Gehäuse auf, eine Spindelwelle, sowie wenigstens zwei Lager, die in Lagersitze aufnehmbar sind, wobei jedes Lager jeweils einen Außenring und einen Innenring als Lagerring aufweist. Erfindungsgemäß ist in das Gehäuse und/oder in die Spindelwelle im Bereich wenigstens eines Lagers der wenigstens zwei Lager wenigstens eine nachgiebige Membran, die mit einem Fluid, vorzugsweise unter variablem Druck, beaufschlagbar ist, so eingebaut, daß die wenigstens eine Membran, wenn sie mit einem Fluid beaufschlagt ist, den Innenring und/oder den Außenring des wenigstens einen Lagers verformt. The inventive rolling bearing precision spindle for machining has a housing, a spindle shaft, and at least two bearings which are receivable in bearing seats, each bearing each having an outer ring and an inner ring as a bearing ring. According to the invention in the housing and / or in the spindle shaft in the region of at least one bearing of at least two bearings at least one resilient membrane, which is acted upon by a fluid, preferably under variable pressure, installed so that the at least one membrane, if they a fluid is acted upon, the inner ring and / or the outer ring of the at least one bearing deformed.

Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse und/oder in die Spindelwelle im Bereich wenigstens eines Lagers der wenigstens zwei Lager wenigstens ein Dämpfungselement aufweisen, das aus Hartgummi oder einem anderen elastischen Material besteht. Alternatively or additionally, the housing and / or in the spindle shaft in the region of at least one bearing of the at least two bearings have at least one damping element which consists of hard rubber or another elastic material.

Das Dämpfungselement kann auch als eine Kammer ausgebildet sein, die mit einem Fluid oder einem körnigen Feststoff, beispielsweise Sand, auffüllbar ist. Die Kammer ist dabei vorzugsweise so eingebaut, daß sie eine verformbare Wand aufweist, die, wenn sie mit einem Fluid beaufschlagt ist, den Innenring und/oder den Außenring des wenigstens einen Lagers verformt. The damping element can also be designed as a chamber which can be filled with a fluid or a granular solid, for example sand. The chamber is preferably installed so that it has a deformable wall which, when acted upon by a fluid, deforms the inner ring and / or the outer ring of the at least one bearing.

Als konstruktive/ Fertigungstechnische Maßnahmen zur Erzeugung von Rundlaufgenauigkeiten von weniger als 0,0006 mm empfehlen oder geben Lagerhersteller Schiebesitze, bzw. Spielpassungen der Lageraußenringe im Gehäuse, sowie Übergangspassungen der Lagerinnenringe auf der Spindelwelle vor. As constructive / manufacturing measures for the generation of concentricity accuracies of less than 0.0006 mm, bearing manufacturers recommend or disclose sliding seats, or clearance fits of the bearing outer rings in the housing, as well as transition fits of the bearing inner rings on the spindle shaft.

Im Rahmen der Erfindung werden sowohl für den Außenring als auch für den Innenring Festsitze verwendet, um die Lagerringe exakt über den Umfang zu unterstützen, und Ungenauigkeiten Durch Versatz der Lager zueinander zu vermeiden. As part of the invention, fixed seats are used for both the outer ring and the inner ring to support the bearing rings exactly over the circumference, and to avoid inaccuracies by offsetting the bearing each other.

Lager mit den höchst verfügbaren Genauigkeitsklassen haben Rundlauffehler, sowie Geometriefehler im Bereich von mehreren Mikrometern, Bearings with the highest available accuracy classes have concentricity errors as well as geometry errors in the range of several micrometers,

Eine verbesserte Laufgenauigkeit kann bereits durch Paarung von Lagern zu einem zu der gewünschten Lageranordnung passenden Lagersatz mit möglichst identischen Formfehlern erreicht werden. An improved running accuracy can already be achieved by pairing of bearings to a matching bearing arrangement to the desired bearing set with identical as possible form errors.

Durch Vermessung der Lager bzgl. der Durchmesser und Formabweichungen werden die Lagersitze entsprechend bearbeitet, daß der Lagerring exakt entgegengesetzt seinen Form-Abweichungen unterstützt, und in Verbindung mit den Festsitzen im Gehäuse sowie auf der Welle werden die Lagerringe elastisch so verformt, daß sich eine exakt runde Geometrie ergibt. By measuring the bearing with respect to the diameter and shape deviations, the bearing seats are machined accordingly, that the bearing ring supports exactly opposite its shape deviations, and in conjunction with the fixed seats in the housing and on the shaft, the bearing rings are elastically deformed so that a precise round geometry results.

Durch eine Vorspannungserhöhung werden die Lager im Rundlauf optimiert, indem gezielt die Elastizitäten der Wälzkörper und der Lagerringe ausgenutzt werden, um verbliebene Formfehler zu schlucken. (Der Formfehler wird durch die Vorspannung quasi geschluckt) By increasing the preload, the bearings are optimized in concentricity by making targeted use of the elasticities of the rolling elements and of the bearing rings in order to swallow remaining form errors. (The shape error is quasi swallowed by the bias)

Diese Maßnahmen lassen sich sowohl statisch als auch dynamisch einsetzen, um gezielt die Drehzahlkennlinie der Spindel zu optimieren, um also die Vorspannung entsprechend der Drehzahlanforderung zu erhöhen, oder zu senken, um eine optimale Steifigkeit und somit die Genauigkeit im Betriebszustand zu erhöhen. These measures can be used both statically and dynamically to optimize the speed characteristic of the spindle, so as to increase the bias corresponding to the speed request, or to lower, in order to increase the optimum rigidity and thus the accuracy in the operating state.

Dynamisch kann die Vorspannung über nachgiebige Membranen im Bereich der Lagersitze der Drehzahl und den Steifigkeitsanforderungen angepasst werden. Diese Membranen werden mit Fluiden beaufschlagt, die gleichzeitig die Auslenkung der Membranen sowie eine Temperaturregelung der Lagersitze und somit die unerwünschten Temperaturdifferenzen zwischen Innenring und Außenring verhindert. Wenn Innenring und Außenring dieselbe Temperatur haben, gibt es keine unerwünschten thermischen Vorspannungsänderungen. Die Vorspannungsanpassung im Betrieb kann über Druck und Volumen geregelt werden. Dynamically, the preload can be adjusted via compliant diaphragms in the area of the bearing seats of the speed and the stiffness requirements. These membranes are acted upon by fluids, which simultaneously prevents the deflection of the membranes and a temperature control of the bearing seats and thus the undesirable temperature differences between the inner ring and outer ring. When inner ring and outer ring have the same temperature, there are no undesirable thermal bias changes. The bias voltage adjustment during operation can be regulated by pressure and volume.

Eine Laufgenauigkeit im Bereich von weniger als einem Mikrometer erfordert auch eine sehr hohe Dämpfung, um die geforderten Genauigkeiten auch im Betrieb zu erreichen. Die Dämpfung kann durch in der Spindel bzw. im Spindelgehäuse in Kammern integriertes Dämpfungsmaterial erreicht werden. A running accuracy in the range of less than a micrometer also requires a very high attenuation in order to achieve the required accuracy in operation. The damping can be achieved by integrated in the spindle or in the spindle housing in chambers damping material.

Die bei Genauigkeitsanforderungen von weniger als einem Mikrometer sehr unerwünschte Pendelmomente entstehen, die vom elektrischen Antrieb verursacht werden, müssen diese durch entsprechende Regelung und Bauart der Elektromaschinen soweit wie möglich verringert werden. Dies erfolgt über eine P-Drehzahlregelung mit aufgeschalteten Störmomenten. Wenn zusätzlich noch die Drehbeschleunigung ausgewertet wird, lässt sich hierdurch eine weitere Rundlaufverbesserung erreichen. The result in accuracy requirements of less than a micrometer very undesirable pendulum moments caused by the electric drive, they must be reduced as much as possible by appropriate control and design of the electric machines. This is done via a P-speed control with switched disturbance torques. If additionally the spin acceleration is evaluated, a further run-flat improvement can be achieved.

Herkömmlich werden die Gehäuseteile separat gefertigt, und bei Montage gefügt. Die dabei unweigerlich auftretenden Koaxialitätsfehler sorgen für Taumelfehler der Spindelwelle im Betrieb, und für erhöhte Temperaturen an den Lagerstellen, sowie für Drehmomentwelligkeiten des Reibmoments, und somit für eine schlechtere Laufgüte. Bei Montage muss, um den Motor und andre Komponenten montieren zu können, das Spindelgehäuse zu öffnen sein. Dies wird damit erreicht, daß ein Lagersitz in einem Deckflansch sitzt, und somit bei Demontage des Deckflansches der Einbauraum z.B. für den Motor zugänglich ist. Conventionally, the housing parts are manufactured separately, and added during assembly. The inevitable coaxial errors cause wobble of the spindle shaft during operation, and for increased temperatures at the bearings, as well as torque ripples of the friction torque, and thus for a poorer running quality. When mounting, the spindle housing must be open in order to mount the motor and other components. This is achieved in that a bearing seat is seated in a cover flange, and thus when dismantling the cover flange of the installation space is accessible for example for the engine.

Erfindungsgemäß wird ein Deckflansch mit einem speziellen Pass sitz versehen, der durch eine Übermaßpassung am Umfang den Deckflansch radial positioniert, und über eine zu diesem Sitz exakt plan Laufende Planfläche in axialer Richtung positioniert wird. According to the invention, a cover flange is provided with a special fitting seat, which radially positioned by a Übermaßpassung the cover flange, and is positioned over a plan for this seat exactly flat plan surface in the axial direction.

Um zusätzlich eine immer gleichbleibende Orientierung des Deckflansches zum Gehäuse zu gewährleisten kann eine zusätzliche Positionierung in Umfangsrichtung vorgesehen werden, so daß der Deckflansch nach Demontage und Montage wieder exakt an derselben Position sitzt. In order to additionally ensure an always constant orientation of the cover flange to the housing, an additional positioning in the circumferential direction can be provided, so that the cover flange sits after disassembly and assembly again exactly at the same position.

Die Übermaßpassung ist so gewählt, daß sich eine leichte elastische Verformung der Fügestellen ergibt, und somit der Durchmesser und die Planfläche anliegen. (Vergl. HSK-Funktionsprinzip) The interference fit is chosen so that there is a slight elastic deformation of the joints, and thus the diameter and the plane face. (See HSK operating principle)

Wenn der Deckflansch auf diese Weise mit dem Gehäuse verbunden ist, erfolgt die Fertigbearbeitung der Lagersitze im Gehäuse und Deckflansch in montiertem Zustand. Dadurch wird eine minimalste Positionsabweichung der Lagersitze zueinander gewährleistet. If the cover flange is connected in this way to the housing, the finishing of the bearing seats in the housing and cover flange takes place in the assembled state. This ensures a minimal positional deviation of the bearing seats to each other.

Über die oben genannte Maßnahme ist die Position der Lagersitze auch nach einer Demontage und anschließenden Montage wieder dieselbe wie nach der Bearbeitung. About the above measure the position of the bearing seats is the same as after processing even after disassembly and subsequent assembly.

Für die geforderte Laufgüte der Spindelwelle ist eine Wuchtgüte von < G 1 erforderlich. For the required running quality of the spindle shaft a balancing quality of <G 1 is required.

Zusammenfassend kann eine Wälzlagerpräzisionsspindel durch folgende Maßnahmen hergestellt werden:
Die Maß- und Formfehler der Lager werden durch entsprechende Ausrichtung bei der Montage erreicht. In summary, a rolling bearing precision spindle can be produced by the following measures:
The dimensional and form errors of the bearings are achieved by appropriate alignment during assembly.

Zusätzlich werden durch die spezielle Fertigung der Spindelwelle und des Gehäuses die Formfehler der Lager kompensiert. In addition, due to the special production of the spindle shaft and the housing, the dimensional errors of the bearings are compensated.

Weiterhin kann die Laufgenauigkeit durch gezieltes Beaufschlagen von Druckkammern im Gehäuse und in der Welle beeinflußt werden. Damit kann auch die Steifigkeit der Lagerung und die Drehzahleignung während des Betriebs angepaßt werden. Furthermore, the running accuracy can be influenced by targeted pressurization of pressure chambers in the housing and in the shaft. Thus, the rigidity of the bearing and the speed suitability can be adjusted during operation.

Durch die gezielte Nachgiebigkeit der Gehäuseschnittstelle bei der Montage des Lagerflanschs mittels einer Kombination aus Längs- und Querpressverband bleibt trotz Demontage und Wiedermontage die Genauigkeit der Lagersitzposition erhalten. Due to the deliberate compliance of the housing interface during assembly of the bearing flange by means of a combination of longitudinal and transverse compression bandage, the accuracy of the bearing seat position is maintained despite disassembly and reassembly.

Die Wuchtgüte muß sehr hoch sein, ebenso wie die Reglereinstellung des Antriebsmotors keine Schwingungen erzeugen darf. Lageranzahl und Anordnung erfolgt anhand des Einsatzspektrums der Spindel. The balancing quality must be very high, just as the regulator setting of the drive motor must not generate any vibrations. Number of bearings and arrangement based on the range of applications of the spindle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to drawings. Show it:

1: den Längsschnitt durch eine Wälzlagerspindel, 1 : the longitudinal section through a roller bearing spindle,

2: ein Beispiel für eine Verformung eines Lagerrings, 2 an example of a deformation of a bearing ring,

3: Ausschnitt aus einer Spindelwelle mit Membran, 3 : Detail of a spindle shaft with membrane,

4: Ausschnitt aus einer Spindelwelle mit Dämpfungselementen, 4 : Section of a spindle shaft with damping elements,

5: Lagersitze in montiertem Zustand, 5 : Bearing seats in assembled condition,

6: Fügestellen zwischen Deckflansch und Gehäuse, 6 : Joints between cover flange and housing,

7: Längsschnitt durch die Wälzlagerspindel. 7 : Longitudinal section through the roller bearing spindle.

1 zeigt beispielhaft den Längsschnitt durch eine Wälzlagerspindel mit einem Gehäuse 1, einem Deckflansch 2, einer Spindelwelle 3, einem Wälzlager 4 an einer Lagerstelle A, einem Wälzlager 5 an einer Lagerstelle B, einem Distanzring 6, einer Stellmutter 7, einem Labyrinthdeckel 8, einer Löseeinheit 9, einem Werkzeugspannsystem 10, einem Stator 11, einem Rotor 12, einem Lagerdeckel 13, einer Spannmutter 14, zwei Distanzringen 15 und 16, einem Haltering 17 für ein Meßsystem, sowie einem Meßsystem 18. 1 shows an example of the longitudinal section through a roller bearing spindle with a housing 1 , a cover flange 2 , a spindle shaft 3 , a rolling bearing 4 at a bearing A, a rolling bearing 5 at a bearing B, a spacer ring 6 , an adjusting nut 7 , a labyrinth lid 8th , a dissolution unit 9 , a tool clamping system 10 a stator 11 a rotor 12 a bearing cap 13 , a clamping nut 14 , two spacers 15 and 16 , a retaining ring 17 for a measuring system, as well as a measuring system 18 ,

2 zeigt den Außendurchmesser L eines Lagerrings eines Wälzlagers 4, 6 und einen Innendurchmesser G des Gehäuses 1. Durch gezielten Druck auf das Gehäuse 1 in Richtung des Innendurchmessers G kann der Lagerring des Wälzlagers 4, 6 so verformt werden, daß der Rundlauf erhöht wird. Ein solcher Druck kann beispielsweise über in dem Gehäuse 1 entsprechend angeordnete Membranen erreicht werden, die beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß in dem Gehäuse 1 in unmittelbarer Nähe zur Wandung des Innendurchmessers G Ausnehmungen vorgesehen werden, die durch eine dünne Wand an dem Innendurchmesser G verschlossen werden und von außen durch Kanäle mit einem Fluid druckbeaufschlagt werden. 2 shows the outer diameter L of a bearing ring of a rolling bearing 4 . 6 and an inner diameter G of the housing 1 , By targeted pressure on the housing 1 in the direction of the inner diameter G of the bearing ring of the bearing 4 . 6 be deformed so that the concentricity is increased. Such pressure can, for example, in the housing 1 correspondingly arranged membranes can be achieved, which are produced, for example, that in the housing 1 Recesses are provided in the immediate vicinity of the wall of the inner diameter G, which are closed by a thin wall on the inner diameter G and are pressurized from the outside by channels with a fluid.

3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Spindelwelle 3, welche Membranen M aufweist, die mit einem Fluid, beispielsweise einem Öl, mit Druck beaufschlagbar sind und durch die Beaufschlagung mit Druck eine Vorspannungsänderung der Spindelwelle bewirken können. Im Spindelgehäuse 1 und im Deckflansch 2 sind jeweils die Membranen M angebracht, die über Druck und Volumenstromsteuerung sich aufweiten, und so die Vorspannungsänderung der Lager bewirken. 3 shows a section of a spindle shaft 3 , which has membranes M, which can be acted upon with a fluid, such as an oil, with pressure and can cause a bias change of the spindle shaft by the application of pressure. In the spindle housing 1 and in the cover flange 2 In each case, the membranes M are mounted, which expand via pressure and flow control, thus causing the bias change of the bearings.

4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Spindelwelle 3 mit Dämpfungselementen D, die vorliegend aus einem mit einem Stahlmantel ummantelten Hartgummi bestehen. Die Dämpfungselemente D sorgen dafür, daß Vibrationsschwingungen und andere durch den Betrieb der Spindel verursachte Schwingungen gedämpft werden. 4 shows a section of a spindle shaft 3 with damping elements D, which in the present case consist of a hard rubber coated with a steel jacket. The damping elements D ensure that vibration vibrations and other vibrations caused by the operation of the spindle are damped.

5 zeigt die Lagersitze A und B zwischen dem Deckflansch 2 und dem Gehäuse 1 in montiertem Zustand. 5 shows the bearing seats A and B between the cover flange 2 and the housing 1 in assembled condition.

6 zeigt die Fügestellen zwischen dem Deckflansch 2 und dem Gehäuse 1 im zu montierenden Zustand mit Planflächen P und Zentrierdurchmessern Z 6 shows the joints between the cover flange 2 and the housing 1 in the assembled state with flat surfaces P and centering diameters Z

7 zeigt nochmals einen Längsschnitt durch die Wälzlagerspindel. 7 again shows a longitudinal section through the roller bearing spindle.

Die Erfindung wurde anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, ohne auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt zu sein. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele sind frei mit funktionell gleichwirkenden Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombinierbar oder beliebig austauschbar, sofern der Erfindungsgedanke dabei erhalten bleibt. The invention has been explained with reference to preferred embodiments, without being limited to these embodiments. The features of the individual embodiments are freely combinable with functionally equivalent features of other embodiments or arbitrarily interchangeable, provided that the inventive idea is retained.

Claims

Method for producing a rolling bearing precision spindle for machining, comprising a housing ( 1 ), a spindle shaft ( 3 ), as well as at least two bearings ( 4 . 5 ), which are receivable in bearing seats, each bearing ( 4 . 5 ) each having an outer ring and an inner ring as a bearing ring, characterized in that at least one of the following method steps is carried out: a) grouping of at least two bearings ( 4 . 5 ) with as large as possible form errors and dimensional deviations to a bearing set, b) determining the diameter and shape deviations of the at least two bearings ( 4 . 5 ) and processing the at least two bearings ( 4 . 5 ) so that the bearing rings, in opposition to their deviations in form, support the bearing seats into which they are received; c) optimizing the bearing rotation for an intended speed requirement of the roller bearing precision spindle by adjusting the preload of the bearings ( 4 . 5 d) incorporation of at least one compliant membrane (M) into the housing ( 1 ), preferably in the region of at least one bearing seat of at least one of the at least two bearings ( 4 . 5 ), and pressurizing the at least one membrane (M) with a fluid, e) installation of at least one compliant membrane (M) in the spindle shaft ( 3 ), preferably in the area of at least one warehouse ( 4 ; 5 ) of at least two bearings ( 4 . 5 ), and pressurizing the at least one membrane (M) with a fluid, f) installation of at least one damping element (D) in the spindle shaft ( 3 ) and / or in the housing ( 1 ), preferably in the region of at least one bearing seat of at least one of the at least two bearings ( 4 . 5 ), wherein the damping element (D) is preferably made of hard rubber, or the damping element (D) is designed as a chamber which is filled with a damping medium, for example with sand, g) providing an electric drive ( 11 . 12 ) for rotating the spindle shaft ( 3 ) in the housing ( 1 ) and a P-speed control with switched-on disturbance torques to reduce pendulum moments caused by the electric drive, h) providing a cover flange ( 2 ) and providing the cover flange ( 2 ) with an interference fit that covers the deck flange ( 2 ) radially and via a to the seat of the cover flange ( 2 ) on the housing ( 1 ) plan-running end face (P) positioned in the axial direction, wherein preferably an additional positioning of the cover flange ( 2 ) is provided in the circumferential direction, the cover flange ( 2 ) is positioned so that it sits after disassembly and reassembly in the same position.

Rolling bearing precision spindle for a machining process comprising a housing ( 1 ), as well as a spindle shaft ( 3 ), at least two bearings ( 4 . 5 ), which are receivable in bearing seats, each bearing ( 4 ; 5 ) each having an outer ring and an inner ring as a bearing ring, characterized in that in the housing ( 1 ) and / or in the spindle shaft ( 3 ) in the area of at least one warehouse ( 4 ; 5 ) of at least two bearings ( 4 . 5 ) at least one resilient membrane (M), which can be acted upon by a fluid, preferably under variable pressure is so installed, that the at least one membrane (M), when it is acted upon with a fluid, the inner ring and / or the outer ring of the at least one bearing ( 4 ; 5 ) deformed.

Rolling bearing precision spindle for a machining process comprising a housing ( 1 ), a spindle shaft ( 3 ), as well as at least two bearings ( 4 . 5 ), which are receivable in bearing seats, each bearing ( 4 ; 5 ) each having an outer ring and an inner ring as a bearing ring, characterized in that in the housing ( 1 ) and / or in the spindle shaft ( 3 ) in the area of at least one warehouse ( 4 ; 5 ) of at least two bearings ( 4 . 5 ) At least one damping element (D), which consists of hard rubber or other elastic material, or which is formed as a chamber which is auffüllbat with a fluid or a granular solid, such as sand.

Rolling bearing precision spindle produced by a method according to claim 1.