-
Die Erfindung betrifft eine Zentrierspitze für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Drehmaschine, mit einem Laufkörper sowie mit einer Lagereinheit,
- • wobei der Laufkörper einen Zentrierkonus und einen mit dem Zentrierkonus einstückig und materialeinheitlich ausgebildeten, vorzugsweise zylindrischen, Schaft aufweist und eine Achse des Zentrierkonus und eine Achse des mit dem Zentrierkonus koaxialen Schaftes des Zentrierkonus eine Laufkörperachse ausbilden,
- • wobei die Lagereinheit ein Lagergehäuse aufweist, in welches der Laufkörper bei außerhalb des Lagergehäuses angeordneter Spitze des Zentrierkonus mit dem Schaft des Zentrierkonus längs der Laufkörperachse eintaucht und in welchem der Laufkörper an dem Schaft des Zentrierkonus mittels eines Lagers der Lagereinheit um die Laufkörperachse drehbar gelagert ist,
- • wobei das Lagergehäuse eine mit dem Laufkörper koaxiale Gehäusewand aufweist, die an der zu der Spitze des Zentrierkonus hin weisenden Seite durch eine in radialer Richtung der Laufkörperachse verlaufende Stirnfläche begrenzt ist und
- • wobei zwischen dem Schaft des Zentrierkonus und der Gehäusewand des Lagergehäuses ein ringförmiger Spalt ausgebildet ist, für welchen ein sich in radialer Richtung der Laufkörperachse erstreckender Gehäusedeckel des Lagergehäuses vorgesehen ist.
-
Eine Zentrierspitze ist beispielsweise an Drehmaschinen zur Lagerung von Werkstücken gebräuchlich, um einer Durchbiegung des betreffenden Werkstücks unter der Wirkung von Bearbeitungskräften entgegenzuwirken. Dabei ist die Zentrierspitze üblicherweise an einem Morsekegel in dem Reitstock der Drehmaschine eingespannt. Ein Zentrierkonus der Zentrierspitze stützt sich mit seiner Spitze an dem zu bearbeitenden Werkstück stirnseitig in einer zentrischen Senkung des Werkstücks ab. Der Zentrierkonus von mitlaufenden Zentrierspitzen der eingangs genannten Art läuft bei der Werkstückbearbeitung mit dem Werkstück um. Zu diesem Zweck ist ein Schaft des Zentrierkonus, der gemeinsam mit dem Zentrierkonus einen Laufkörper bildet, im Innern eines Lagergehäuses der Zentrierspitze drehbar gelagert. Zwischen dem Schaft des Zentrierkonus und einer Gehäusewand des Lagergehäuses verbleibt ein ringförmiger Spalt, der zu dem Innern des Lagergehäuses hin gegen das Eindringen von Verunreinigungen wie beispielsweise Kühl- und Schmierstoff und auch gegen das Eindringen von Fremdkörpern wie Spänen und Schmutzpartikeln abzudichten ist, damit die im Innern des Lagergehäuses vorgesehene Drehlagerung für den Schaft des Zentrierkonus nicht in ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt wird.
-
An bekannten Zentrierspitzen sind zum Abdichten des ringförmigen Spalts zwischen dem Schaft des Zentrierkonus und der Gehäusewand des Lagergehäuses ein Dichtelement und zusätzlich ein separater Gehäusedeckel für das Lagergehäuse vorgesehen, wobei das Dichtelement in den Gehäusedeckel integriert sein kann. Als Dichtelemente werden Wellendichtringe üblicher Bauart, insbesondere V-Ringe oder Gammaringe, verwendet.
-
Den Stand der Technik konstruktiv zu vereinfachen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
-
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Zentrierspitze gemäß Anspruch 1. Demnach ist im Falle der Erfindung der Gehäusedeckel für das Lagergehäuse der Zentrierspitze nicht als separates Bauteil ausgeführt sondern in den Laufkörper der Zentrierspitze integriert. Der mit dem Zentrierkonus und dem Schaft des Zentrierkonus konzentrische sowie einstückig und materialeinheitlich ausgebildete ringförmige Gehäusedeckel steht an dem Laufkörper in radialer Richtung der Laufkörperachse vor. Längs der Laufkörperachse taucht der als integraler Bestandteil des Laufkörpers vorgesehene Gehäusedeckel einerseits in das Lagergehäuse ein, andererseits steht er gegenüber der Stirnfläche der Gehäusewand des Lagergehäuses vor. Zwischen der Umfangsfläche des Gehäusedeckels und der Gehäusewand des Lagergehäuses verbleibt ein enger ringförmiger Spalt.
-
Besondere Ausführungsarten der Zentrierspitze gemäß Anspruch 1 ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10.
-
Ausweislich Anspruch 2 steht der mit dem Zentrierkonus und dem Schaft des Zentrierkonus einstückig und materialeinheitlich ausgebildete Gehäusedeckel in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung an dem Schaft des Zentrierkonus in radialer Richtung der Laufkörperachse vor. Der an dem Schaft des Zentrierkonus ansetzende Gehäusedeckel folgt demnach längs der Laufkörperachse zu dem Lagergehäuse der Zentrierspitze hin auf den Zentrierkonus der Zentrierspitze.
-
Insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen ist im Falle der Erfindungsbauart gemäß Anspruch 3 vorgesehen, dass der Gehäusedeckel längs der Laufkörperachse einen einheitlichen Außendurchmesser aufweist.
-
Im Falle der Erfindungsbauart nach Anspruch 4 ist an dem Gehäusedeckel an der längs der Laufkörperachse zu der Spitze des Zentrierkonus hin weisenden Seite eine als Staufläche fungierende Fläche ausgebildet, die um die Laufkörperachse verläuft und die sich gegenüber einer an die Staufläche längs der Laufkörperachse zu der Spitze des Zentrierkonus hin angrenzenden und längs der Laufkörperachse verlaufenden Begrenzungsfläche des Laufkörpers in radialer Richtung der Laufkörperachse nach außen erstreckt. Die Staufläche des erfindungsgemäßen Gehäusedeckels hemmt Verunreinigungen und Fremdkörper, die sich an dem im Betrieb um die Laufkörperachse rotierenden Laufkörper längs der Laufkörperachse bewegen, in ihrer Bewegung in Richtung auf das Lagergehäuse, ehe sie den ringförmigen Spalt zwischen dem Laufkörper und der Gehäusewand des Lagergehäuses erreichen. Die Verunreinigungen und Fremdkörper werden an der Staufläche in radialer Richtung und seitlich von dem Laufkörper weggeschleudert. Die sich in Richtung auf den ringförmigen Spalt zwischen dem Gehäusedeckel und der Gehäusewand des Lagergehäuses bewegenden Verunreinigungen und Fremdkörper werden dadurch zumindest größtenteils von dem ringförmigen Spalt ferngehalten. Den ringförmigen Spalt zwischen dem Gehäusedeckel und der Gehäusewand des Lagergehäuses erreichen folglich allenfalls Mengen an Verunreinigungen und Fremdkörpern, die derart gering sind, dass sie ohne Weiteres von einer herkömmlichen, an der zu dem Gehäuseinnern weisenden Seite des Gehäusedeckels angeordneten Wellendichtung an dem Eindringen in das Innere des Lagergehäuses gehindert werden können.
-
Damit die sich in Richtung auf den ringförmigen Spalt zwischen dem Laufkörper und der Gehäusewand des Lagergehäuses bewegenden Verunreinigungen und Fremdkörper unter der Wirkung der Rotation des Laufkörpers funktionssicher von diesem weggeschleudert werden, weist die Staufläche mit radialem Abstand von einem Ansatz der Staufläche an dem Laufkörper eine Abschlusskante auf, an welcher die zu dem Lagergehäuse gerichtete Strömung der Verunreinigungen und Fremdkörper abreißt (Anspruch 5).
-
Grundsätzlich kann die Staufläche an der zu der Spitze des Zentrierkonus hin weisenden Seite des Gehäusedeckels als ebene Fläche senkrecht zu der Laufkörperachse verlaufen. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Staufläche mit radialem Abstand von einem Ansatz der Staufläche an dem Laufkörper parallel zu der Laufkörperachse einen axialen Überhang zu der Spitze des Zentrierkonus hin ausbildet (Anspruch 6). Der erfindungsgemäße Überhang der Staufläche an dem Gehäusedeckel bewirkt, dass Verunreinigungen und Fremdkörper besonders wirksam in ihrer Bewegung zu dem ringförmigen Spalt zwischen dem Gehäusedeckel und der Gehäusewand des Lagergehäuses gehemmt werden.
-
Für die Ausbildung des axialen Überhangs der Staufläche an dem Gehäusedeckel bieten sich erfindungsgemäß vielfältige Möglichkeiten.
-
Im Falle der Erfindungsbauart nach Anspruch 7 wird der axiale Überhang der Staufläche an dem Gehäusedeckel ausgebildet, indem die Staufläche an dem Gehäusedeckel mit zunehmendem radialem Abstand von der Laufkörperachse zu der Spitze des Zentrierkonus hin geneigt ist.
-
Ergänzend oder alternativ ist der axiale Überhang der Staufläche an dem Gehäusedeckel ausweislich Anspruch 8 ausgebildet, indem sich die Staufläche winkelförmig in radialer Richtung der Laufkörperachse erstreckt.
-
Gemäß Anspruch 9 ist im Falle einer weiteren bevorzugten Erfindungsbauart vorgesehen, dass die Staufläche an dem Gehäusedeckel wenigstens zum Teil von einem Nutgrund wenigstens einer Nut gebildet ist, die an der zu der Spitze des Zentrierkonus hin weisenden Seite des Gehäusedeckels um die Laufkörperachse verläuft. Bei entsprechender Nutgeometrie kann der Nutgrund und/oder eine Nutseitenwand der an dem Gehäusedeckel vorgesehenen Nut(en) insbesondere die Stauflächen gemäß Anspruch 7 und Anspruch 8 ausbilden. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung sind an dem Gehäusedeckel mehrere mit einem Nutgrund versehene Nuten in radialer Richtung der Laufkörperachse und/oder um die Laufkörperachse gegeneinander versetzt. Jede der Nuten bildet in diesem Fall eine Staufläche an dem Gehäusedeckel aus.
-
Damit Verunreinigungen und/oder Fremdkörper bereits vor Erreichen des Gehäusedeckels von dem Laufkörper entfernt werden, ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung an dem Laufkörper längs der Laufkörperachse zwischen der Spitze des Zentrierkonus und dem in den Laufkörper integrierten Gehäusedeckel eine um die Laufkörperachse verlaufende Umfangsnut und/oder ein um die Laufkörperachse verlaufender Außenbund vorgesehen (Anspruch 10). Von dem Gehäusedeckel und dessen Staufläche sind in diesem Fall nur noch verhältnismäßig geringe Mengen an Verunreinigungen und Fremdkörpern zu bewältigen. Für die Verunreinigungen und Fremdkörper, welche die dem Gehäusedeckel nachgeschaltete Wellendichtung erreichen, ergibt sich eine entsprechende Mengenreduzierung.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine für eine Drehmaschine vorgesehene Zentrierspitze mit einem in einen Laufkörper integrierten Gehäusedeckel mit einer Staufläche für Verschmutzungen und/oder Fremdkörper,
-
2 die Anordnung gemäß 1 in der Ansicht in Richtung des Pfeils P in 1
-
3 die Staufläche an dem Gehäusedeckel der Zentrierspitze gemäß 1 in vergrößerter Darstellung (Detail III in 1) und
-
4a, 4b, 4c Alternativen zu der Staufläche gemäß den 1 bis 3.
-
Gemäß 1 und 2 weist eine mitlaufende Zentrierspitze 1 für eine Drehmaschine einen Laufkörper 2 sowie eine Lagereinheit 3 auf. Die Zentrierspitze 1 dient in gewohnter Weise dazu, ein an einer Drehmaschine bearbeitetes Werkstück während der Bearbeitung und bei der damit verbundenen Rotation stirnseitig zu lagern. Statt an einer Drehmaschine kann eine Zentrierspitze der dargestellten Art auch an einer andersartigen Werkzeugmaschine, beispielsweise an einer Rundschleifmaschine, vorgesehen sein.
-
Der Laufkörper 2 umfasst einen Zentrierkonus 4, einen Schaft 5 sowie einen Gehäusedeckel 6. Der Zentrierkonus 4, der Schaft 5 und der Gehäusedeckel 6 des Laufkörpers 2 sind einstückig und materialeinheitlich ausgebildet und aus Werkzeugstahl gefertigt. Sowohl der Zentrierkonus 4 als auch der Schaft 5 und der Gehäusedeckel 6 des Laufkörpers 2 sind rotationssymmetrisch. Der ringförmige Gehäusedeckel 6 besitzt einen einheitlichen Außendurchmesser. Eine Laufkörperachse 7 ist in 1 strichpunktiert angedeutet.
-
Die Lagereinheit 3 weist ein Lagergehäuse 8 mit einer Gehäusewand 9 auf. Das Lagergehäuse 8 ist zu der Spitze des Zentrierkonus 4 des Laufkörpers 2 hin offen. Die Gehäusewand 9 verläuft koaxial mit der Laufkörperachse 7 und ist an der zu der Spitze des Zentrierkonus 4 hin weisenden Seite durch eine in radialer Richtung der Laufkörperachse 7 verlaufende Stirnfläche 10 begrenzt. An der von der Stirnfläche 10 der Gehäusewand 9 abliegenden Seite setzt an dem Lagergehäuse 8 ein Morsekegel 11 an, mittels dessen die Zentrierspitze 1 in dem Reitstock einer Drehmaschine befestigt werden kann.
-
Im Innern des Lagergehäuses 8 ist ein in dem dargestellten Beispielsfall als Wälzlager 12 ausgebildetes Lager der Lagereinheit 3 untergebracht. Das Wälzlager 12 lagert den Laufkörper 2 an dem Schaft 5 um die Laufkörperachse 7 drehbar. In axialer Richtung zwischen dem Wälzlager 12 und dem Gehäusedeckel 6 an dem Laufkörper 2 ist ein Wellendichtring 13, hier ein V-Ring, angeordnet. Der Wellendichtring 13 ist mit festem Sitz in dem Lagergehäuse 8 eingebaut und gleitet bei Drehbewegungen des Laufkörpers 2 um die Laufkörperachse 7 mit einer Dichtlippe auf der Oberfläche des Schafts 5 des Laufkörpers 2.
-
Der Gehäusedeckel 6 taucht längs der Laufkörperachse 7 über einen Teil seiner axialen Erstreckung in das Lagergehäuse 8 ein. An der zu der Spitze des Zentrierkonus 4 weisenden Seite steht der Gehäusedeckel 6 längs der Laufkörperachse 7 gegenüber der Stirnfläche 10 an der Gehäusewand 9 des Lagergehäuses 8 vor. Zwischen der achsparallelen zylindrischen Außenfläche des Gehäusedeckels 6 und der Gehäusewand 9 verbleibt dabei ein enger, in den Abbildungen nur andeutungsweise erkennbarer ringförmiger Spalt 14.
-
Damit die Funktionsfähigkeit des im Innern des Lagergehäuses 8 angeordneten Wälzlagers 12 erhalten bleibt, dürfen Verunreinigungen und/oder Fremdkörper, wie sie an der Zentrierspitze 1 bei Betrieb der mit der Zentrierspitze 1 versehenen Drehmaschine anfallen können, nicht in das Innere des Lagergehäuses 8 gelangen. Als Verunreinigung infrage kommt beispielsweise Kühl- und Schmierstoff, der auf das mittels der Zentrierspitze 1 gelagerte Werkstück während dessen Bearbeitung aufgebracht wird und der von dem Werkstück auf den mit dem Werkstück umlaufenden Laufkörper 2 gelangt und sich dort längs der Laufkörperachse 7 bewegt. Die sich dabei ergebende Fließrichtung des Kühl- und Schmierstoffs längs des Laufkörpers 2 ist in 1 durch Pfeile an dem Zentrierkonus 4 angedeutet. Unter Umständen kann der sich an dem Laufkörper 2 entlangbewegende Kühl- und Schmierstoff Fremdkörper wie etwa Schmutzpartikel oder bei der Werkstückbearbeitung erzeugte Späne mitführen, die ebenfalls von dem Wälzlager 12 im Innern des Lagergehäuses 8 fernzuhalten sind.
-
Der sich längs der Laufkörperachse 7 über die Oberfläche des Laufkörpers 2 bewegende Kühl- und Schmierstoff gelangt nach dem Passieren des Zentrierkonus 4 und eines kurzen axialen Abschnitts des Schafts 5 zu dem Gehäusedeckel 6 des Laufkörpers 2 und dort auf eine Staufläche 15. Die Staufläche 15 verläuft an der zu der Spitze des Zentrierkonus 4 hin weisenden Seite des Gehäusedeckels 6 um die Laufkörperachse 7. Dabei erstreckt sich die Staufläche 15 gegenüber der ihr längs der Laufkörperachse 7 zu der Spitze des Zentrierkegels 4 hin vorgelagerten, längs der Laufkörperachse 7 verlaufenden Begrenzungsfläche des Laufkörpers 2 in radialer Richtung der Laufkörperachse 7 nach außen.
-
Die Staufläche 15 wird gebildet von einem Nutgrund einer Nut 16, die an der zu der zu der Spitze des Zentrierkonus 4 hin weisenden Seite des Gehäusedeckels 6 in diesen eingearbeitet ist (3). Die Staufläche 15 endet an der von dem Schaft 5 abliegenden Seite in einer Abschlusskante 17.
-
Mit Schmutzpartikeln und sonstigen Fremdkörpern befrachteter Kühl- und Schmierstoff, welcher nach einer Bewegung längs der Laufkörperachse 7 den Gehäusedeckel 6 erreicht, wird durch die Staufläche 15 in seiner Bewegung in Richtung auf das Lagergehäuse 8 gehemmt. Aufgrund der Rotation des Laufkörpers 2 wird der an der Staufläche 15 aufgestaute Kühl- und Schmierstoff an der Abschlusskante 17 größtenteils in radialer Richtung der Laufkörperachse 7 und seitlich in Umlaufrichtung des Laufkörpers 2 von dem Laufkörper 2 weggeschleudert. Allenfalls eine geringe Restmenge des Kühl- und Schmierstoffs gelangt über die Staufläche 15 an dem Gehäusedeckel 6 in den ringförmigen Spalt 14 zwischen dem Gehäusedeckel 6 und der Gehäusewand 9 des Lagergehäuses 8. Diese Restmenge des Kühl- und Schmierstoffs wird durch den Wellendichtring 13 an einem Eindringen in das Innere des Lagergehäuses 8 gehindert und fließt über eine Ablaufnut ab, die an der zu der Spitze des Zentrierkonus 4 hin liegenden Seite des Wellendichtrings 13 vorgesehen und in den Abbildungen der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.
-
Als weitere konstruktive Maßnahme zum Fernhalten von Verunreinigungen und Fremdkörpern von dem ringförmigen Spalt 14 zwischen dem Gehäusedeckel 6 und der Gehäusewand 9 des Lagergehäuses 8 kann an dem Laufkörper 2 der Zentrierspitze 1 eine in 1 gestrichelt angedeutete Umfangsnut 18 oder ein entsprechender Außenbund vorgesehen sein. Die Umfangsnut 18 ist längs der Laufkörperachse 7 zwischen der Spitze des Zentrierkonus 4 und dem Gehäusedeckel 6 angeordnet und erstreckt sich dort durchgehend über den gesamten Umfang des Laufkörpers 2. Die Umfangsnut 18 sorgt dafür, dass ein Teil der nahe der Spitze des Zentrierkonus 4 auf den Laufkörper 2 gelangenden Verunreinigungen und Fremdkörper bereits vor Erreichen des Gehäusedeckels 6 von dem Laufkörper 2 entfernt wird.
-
Die vorstehend beschriebene Funktionsweise der Staufläche 15 an dem Gehäusedeckel 6 lässt sich mit unterschiedlichen Stauflächengeometrien realisieren.
-
Die an dem Gehäusedeckel 6 der in 1 gezeigten Zentrierspitze 1 vorgesehene Staufläche 15 ist in 3 im Detail gezeigt. Gemäß 3 ist die Staufläche 15 an dem Gehäusedeckel 6 als Schrägfläche ausgebildet und mit zunehmendem radialem Abstand von der Laufkörperachse 7 des Laufkörpers 2 zu der Spitze des Zentrierkonus 4 hin geneigt. Aufgrund ihrer Neigung bildet die Staufläche 15 einen von dem Ansatz der Staufläche 15 an dem Schaft 5 ausgehenden axialen Überhang 19 zu der Spitze des Zentrierkonus 4 hin aus.
-
Als Alternative zeigt 4a eine Staufläche 15, die sich an dem Gehäusedeckel 6 zunächst senkrecht zu der Laufkörperachse 7 in deren radialer Richtung erstreckt. An den zu der Laufkörperachse 7 senkrechten Teil schließt sich ein achsparalleler Teil der Staufläche 15 an, der ausgehend von dem senkrechten Teil der Staufläche 15 zu der Spitze des Zentrierkonus 4 hin verläuft und der in der Abschlusskante 17 endet. Auf die Abschlusskante 17 folgt ein weiterer zu der Laufkörperachse 7 senkrechter Wandabschnitt des Gehäusedeckels 6, der in einer weiteren Abschlusskante endet. Aufgrund ihrer Abwinkelung bildet die Staufläche 15 mit radialem Abstand von ihrem Ansatz an dem Schaft 5 einen axialen Überhang 19 zu der Spitze des Zentrierkonus 4 hin aus.
-
Gemäß 4b verlaufen zwei konzentrische und als Schrägflächen ausgebildete Stauflächen 15 der in 3 gezeigten Art an dem Gehäusedeckel 6 unter Ausbildung zweier axialer Überhänge 19 in radialer Richtung der Laufkörperachse 7, wobei jede der Stauflächen 15 in einer Abschlusskante 17 endet.
-
In entsprechender Weise ist der Gehäusedeckel 6 gemäß 4c mit zwei abgewinkelten Stauflächen 15 der in 4a gezeigten Art versehen. Jede der Stauflächen 15 in 4c endet in einer Abschlusskante 17 und bildet einen axialen Überhang 19 zu der Spitze des Zentrierkonus 4 hin aus.