DIN 69002-1-2016 Machine tools - Stub spindles - Part 1 General description basic principles《机床 短轴 第1部分 总则、基本原则》.pdf

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1、Juni 2016DEUTSCHE NORM Preisgruppe 9DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 25.060.20!%S3h“2481669www.din.deDIN 69002-1Werkzeugmaschinen Kurzspindeln Teil 1: Allgem

2、eines, Beschreibung, GrundlagenMachine tools Stub spindles Part 1: General, description, basic principlesMachine outils Broches courtes Partie 1: Gnralits, descrition, fondamentalesAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 69002-1:2001-07www.beuth.deGesamtumfang 14 S

3、eitenDDIN-Normenausschuss Werkzeugmaschinen (NWM)DIN 69002-1:2016-06 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Beschreibung der Kurzspindeln 4 3.1 Allgemeine Merkmale 4 3.2 Spindelkpfe und einsetzbare Werkzeuge 5 3.3 Spindelschfte und Lagerungen . 5 3.4 Spindela

4、bdichtungen . 7 3.5 Schmierung 7 3.6 Spindelantriebseite. 7 3.7 Zufhrung fr Khlschmierstoff (KS) und Minimalmengenschmierstoff (MMS) 7 3.8 Gehuse . 7 3.9 Einbaubeispiel 8 4 Technische Daten 10 4.1 Mindestabstnde fr Kurzspindeln bei mehrspindeliger Anwendung . 10 4.2 Leistungsdaten . 10 4.3 Axialbela

5、stung / Drehzahl Diagramm 11 4.4 Belastung / Laufzeit Berechnung . 12 4.4.1 Axiale Belastung . 12 4.4.2 Berechnung unter Bercksichtigung von Teillast, anderer Laufzeit und Ausfallwahrscheinlichkeit (FN) 12 4.4.3 Berechnung fr Teillast unter Bercksichtigung von anderen Laufzeiten und Ausfallwahrschei

6、nlichkeiten. 13 5 Zeichnerische Darstellung in einem Mehrspindelkopf . 13 6 Wuchtvorschrift . 13 Literaturhinweise . 14 DIN 69002-1:2016-06 3 Vorwort Diese Norm wurde im Normenausschuss Werkzeugmaschinen (NWM), Unterausschuss Baueinheiten und Mehrspindelkpfe“ von Mitarbeitern der antragstellenden In

7、dustrie, der Werkzeugmaschinen- und Sonderwerkzeugmaschinenhersteller sowie der Mehrspindelkopfhersteller erarbeitet. Ziel ist es, durch Normung die Formen- und Ausfhrungsvielfalt von Arbeitsspindeln, insbesondere bei mehrspindeligen Bearbeitungseinheiten zu verringern und die Austauschbarkeit siche

8、rzustellen. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 69002 Werkzeugmaschinen Kurzspindeln besteht aus: Teil 1:

9、 Allgemeines, Beschreibung, Grundlagen Teil 2: Mae und Teilelisten, Bezeichnung Teil 3: Einzelteile nderungen Gegenber DIN 69002-1:2001-07 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Kurzspindel Gre 80 x 75 aufgenommen; b) Schnittstelle Drehdurchfhrung fr Khlschmierstoff (KS) und Minimalmengenschmieru

10、ng (MMS) bei allen Baugren aufgenommen; c) Zufhrung fr MMS bei Baugren 40 x 35, 50 x 45, 63 x 55 und 80 x 75 aufgenommen; d) Technische Angaben aus der zurckgezogenen DIN ISO 8573-1, Druckluft fr allgemeine Anwendung Teil 16: Verunreinigungen und Qualittsklassen (identisch mit ISO 8573-1:1991) in Ab

11、schnitt 3.4 eingearbeitet. Frhere Ausgaben DIN 69002-1: 2001-07 DIN 69002-1:2016-06 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt Mae und andere technische Daten fr Kurzspindeln fest, die in ein- oder mehrspindeligen Bearbeitungseinheiten als Arbeitsspindeln fr die Verwendung von KS, MMS oder fr Trockenbear

12、beitung eingesetzt werden. Diese Kurzspindeln sind geeignet zur Aufnahme nicht gefhrter Werkzeuge und Werkzeughalter, vorzugsweise mit Plananlage. DIN 69002-1 beinhaltet hauptschlich die Beschreibung der Kurzspindeln sowie technische Daten und Hinweise fr die Verwendung. DIN 69002-2 legt die Anschlu

13、ssmae und die Teilelisten fr vollstndig zusammengebaute Kurzspindeln sowie das Bezeichnungssystem fr Kurzspindeln fest. DIN 69002-3 gibt Mae und Toleranzen sowie Werkstoffangaben fr die Einzelteile von Kurzspindeln an. Diese Norm ist nur anzuwenden in Verbindung mit DIN 69002, Teil 2 und Teil 3. 2 N

14、ormative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug g

15、enommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 628-6:1999-07, Wlzlager Radial-Schrgkugellager Teil 6: Einreihig, Berhrungswinkel 15 und 25 DIN 69002-2:2016-06, Werkzeugmaschinen Kurzspindeln Teil 2: Mae und Teilelisten, Bezeichnung DIN 69002-3:2016-06, Werkzeugmaschinen Kurzspindeln Teil 3

16、: Einzelteile DIN ISO 1940-1:2004-04, Mechanische Schwingungen Anforderungen an die Auswuchtgte von Rotoren in konstantem (starrem) Zustand Teil 1: Festlegung und Nachprfung der Unwuchttoleranz (ISO 1940-1:2003) DIN ISO 1940-1:2005-04, Berichtigungen zu DIN ISO 1940-1:2004-04 (ISO 1940-1:2003/Cor. 1

17、:2005) 3 Beschreibung der Kurzspindeln 3.1 Allgemeine Merkmale Kurzspindeln sind vorgesehen fr die Vor- und Fertigbearbeitung bei hoher Axial- aber begrenzter Radialbelastung (siehe Tabelle 2); vorzugsweise horizontale Einbaulage. Ein wesentliches Merkmal der vollstndig zusammengebauten Kurzspindeln

18、 ist die von der gewhlten Lageranordnung (siehe 3.3) unabhngige Austauschbarkeit, wobei in den meisten Fllen kein axiales Abstimmen erforderlich ist. Hinweis: Wegen der hohen Anforderungen, die an diese Kurzspindeln gestellt werden, sollten vorzugsweise nur vollstndig zusammengebaute Kurzspindeln au

19、sgetauscht werden. Sofern entsprechende Voraussetzungen vorliegen, knnen aber auch Anwender aus den in DIN 69002-3 festgelegten Einzelteilen vollstndige Kurzspindeln montieren, z. B. im Instandsetzungsfall. DIN 69002-1:2016-06 5 3.2 Spindelkpfe und einsetzbare Werkzeuge Es sind sechs Spindelkopfdurc

20、hmesser d1(siehe Bilder 1 bis 3) in jeweils einer bis drei Spindelkopflngen l1fr den Einsatz genormter und nicht genormter Werkzeug- bzw. Werkzeughalterschfte festgelegt, wobei die Werkzeugaufnahmen selbst (Aufnahmebohrung, Mitnehmer, Spannsatz usw.) in den Spindelkpfen nicht genormt sind. Diese ble

21、iben der Vereinbarung zwischen Hersteller und Anwender berlassen. Eine Kurzspindel ist jedoch nur in Verbindung mit der Werkzeugaufnahme vollstndig. Die Werkzeugaufnahme ist in der jeweils krzest mglichen Spindelkopflnge unterzubringen. Hinweis: Die Kurzspindeln mssen immer mit eingesetztem Werkzeug

22、 oder Blindstopfen betrieben werden. 3.3 Spindelschfte und Lagerungen Jeder Spindel-Nenngre (d1x d2) ist nur eine Spindelschaftlnge (= Spindelgesamtlnge minus Lnge des Spindelkopfes) zugeordnet. Die Anpassung der axialen Spindellagen zueinander ist antriebseitig vorzu-nehmen (siehe Bild 4). Um den A

23、nforderungen hinsichtlich mglichst hoher Steifigkeit gerecht zu werden, sind den Spindelkpfen bzw. den Werkzeugaufnahmen die grtmglichen Spindelschfte zugeordnet. Zum Erreichen des kleinst-mglichen Spindelabstandes a (siehe Bild 4 und Tabelle 1) sind bei dem Spindelkopfdurchmesser d1=32 mm zwei Spin

24、delschaftgren d2vorgesehen. Die Kurzspindeln sind mit einer vorgespannten Lagerung (Radial-Schrgkugellager in Universalausfhrung mit Berhrungswinkel 25 und mit leichter Vorspannung nach DIN 628-6) mit optimierten Lagerabstnden fr hohe Steifigkeit und fr hohe Drehzahlen ausgefhrt. Das gesamte Lagerpa

25、ket einschlielich der spindelseitigen Kupplungshlfte wird mit einer zentralen Anzugsschraube zusammengezogen. Zur Erfllung der Anforderungen hinsichtlich unterschiedlicher Schnittbedingungen sind drei unterschiedliche Lageranordnungen festgelegt (siehe Bilder 1 bis 3): DIN 69002-1:2016-06 6 Form A,

26、2 Schrgkugellager vorn, 1 Schrgkugellager hinten (2+1) Bild 1 Lageranordnung Form A Form B, 2 Schrgkugellager vorn, 2 Schrgkugellager hinten (2+2) Bild 2 Lageranordnung Form B Form C, 3 Schrgkugellager vorn, 2 Schrgkugellager hinten (3+2) Bild 3 Lageranordnung Form C DIN 69002-1:2016-06 7 3.4 Spinde

27、labdichtungen Die Abdichtungen der Spindeln sind vorn und hinten als berhrungslose Dichtungen ausgefhrt, vorn mit Sperrluftuntersttzung; empfohlen wird ein berdruck von 50 bis 80 hPa (0,05 bis 0,08 bar), gemessen in der Zufhrnut. Fr die Sperrluft werden folgende Qualittsmerkmale empfohlen: Feste Ver

28、unreinigungen: Maximale Teilchengre 0,1 m; maximale Teilchendichte 0,1mg/m3 Wassergehalt: Maximaler Drucktaupunkt +3 C lgehalt: Maximale Konzentration 0,01 mg/m3Bei nicht horizontalen Einbaulagen muss die uere Beaufschlagung durch Khlschmierstoff beachtet werden. Schleuderringe und Lagerdeckel sind

29、wegen der vom jeweiligen Anwendungsfall abhngigen unterschied-lichen Form nicht Bestandteil dieser Norm. Die fr die Funktion erforderlichen Anschlussmae sind in DIN 69002-2 festgelegt. 3.5 Schmierung Die Schmierung erfolgt als Fett-Langzeitschmierung; Fettmenge und -sorte nach Angabe der Kurzspindel

30、-hersteller. 3.6 Spindelantriebseite Die Spindeln werden entlastet und gedmpft ber spielfreie steckbare Kupplungen angetrieben. Antriebseitige Trennstelle ist die Kupplung. Die Kupplungshlften sind kraftschlssig mit den Kurzspindeln verbunden. Zur Kurzspindel gehrt eine Kupplungshlfte mit dem Zahnkr

31、anz. Anschlussmae der Kupplung, ihre Form und technische Daten sind in DIN 69002-3 festgelegt. 3.7 Zufhrung fr Khlschmierstoff (KS) und Minimalmengenschmierstoff (MMS) Die Kurzspindeln sind fr die Zufhrung von KS und MMS mit einer zentralen Bohrung versehen. Die bergabe des Khlschmierstoffes erfolgt

32、 an der Antriebsseite durch den Zapfen der Anzugsschraube (Pos. 12 nach DIN 69002-2:2016-06). Bei Minimalmengenschmierung wird das Aerosol (l-Luftgemisch) durch ein eingebautes St-Rohr (Zufhrrohr) geleitet. Dieses St-Rohr geht zentrisch vom Zapfen der Drehdurchfhrung durch die Spindelantriebswelle,

33、die Anzugsschraube und die Kurzspindel bis zur bergabestelle des Spannmittels (z. B. Spannpatrone). bzw. bis zum Werkzeug (siehe 3.9, Bild 5 und DIN 69002-2:2016-06, 4.2, Bild 4) Die bergabestelle zum Spannmittel bzw. zum Werkzeug ist nicht Bestandteil dieser Norm. Die erforderlichen Anschlussmae fr

34、 den Einsatz von Drehdurchfhrungen sind in DIN 69002-2 festgelegt. Wenn keine innere Zufhrung von KS oder MMS verwendet werden soll, sind die Anzugsschrauben der Kurzspindeln DIN 69002-3:2016-06, 3.9 zu verwenden. 3.8 Gehuse Gehuse sind nicht Bestandteil dieser Norm. Die erforderlichen Anschlussmae

35、fr die Gehusebohrungen und zugehrige Abstimmringe sowie die Anschlussmae der Drehdurchfhrung sind in DIN 69002-2 festge-legt. DIN 69002-1:2016-06 8 3.9 Einbaubeispiel Legende 1 Ohne Zufhrung fr KS 2 Mit Zufhrung fr KS 3 Mit Zufhrung fr KS; Spindel axial und radial einstellbar Bild 4 Kurzspindeln ein

36、gebaut; mit/ohne KS-Zufhrung; Spindel radial und axial einstellbar DIN 69002-1:2016-06 9 Bild 5 Kurzspindel mit Zufhrung fr MMS und Drehdurchfhrung DIN 69002-1:2016-06 10 4 Technische Daten 4.1 Mindestabstnde fr Kurzspindeln bei mehrspindeliger Anwendung Die in Tabelle 1 angegebenen Mindestabstnde a

37、 (siehe Bild 4) gelten fr auf gleicher Gehuseebene liegende Lagerdeckel; bei nicht in einer Ebene liegenden Gehusevorderkanten mssen die in Tabelle 1 angegebenen Mindestabstnde a vergrert werden. Tabelle 1 Mindestabstnde a fr Kurzspindeln Mae in Millimeter Nenngre Mindestabstand a bei Kombination mi

38、t Nenngre 25 x 20 32 x 25 32 x 30 40 x 35 50 x 45 63 x 55 80 x 75 25 x 20 39,5 32 x 25 42 44,5 32 x 30 44,5 47 49,5 40 x 35 49 51,5 54 58 50 x 45 55,5 58 60,5 64,5 71 63 x 55 61,5 64 66,5 70,5 77 83 80 x 75 75 77,5 80 84 90,5 96,5 111 4.2 Leistungsdaten Tabelle 2 Leistungsdaten Drehzahl n Dreh-momen

39、t Steifigkeit bezogen auf Vorderkante Spindelkopf bei Form Kragarm-lnge a Radiale Belastung bNenngre min-1Nm N/m mm N A B C max. max. radial axial radial axial radial axial max. 25 x 20 10 000 6,5 10,5 82 11 98 11,5 128 44 200 32 x 25 9 000 9,5 15 92 16 112 17 145 48 350 32 x 30 9 000 11,5 21 104 23

40、 125 25 167 48 500 40 x 35 8 000 25 30 122 34,5 148 36 196 50 700 50 x 45 7 000 40 48 142 53 173 57 230 53 1100 63 x 55 6 000 100 61 174 68 215 74 285 60 1500 80 x 75 5 300 165 - - 130 310 140 410 53 3000 aDie Kragarmlnge entspricht der krzesten Lnge l2nach DIN 69002-2:2016-06, Tabelle 1. bDie maxim

41、ale radiale Belastung ist bezogen auf die Kragarmlnge. Axiale Belastung siehe Bild 6. DIN 69002-1:2016-06 11 Die Drehzahlen nach Tabelle 2 wurden unter Bercksichtigung der Auswucht-Gtestufe G 6,3 nach DIN ISO 1940-1 festgelegt. Die grte Drehzahl darf nicht gleichzeitig mit grtem Drehmoment zur Anwen

42、dung kommen. Die in Tabelle 2 angegebenen maximalen Drehmomente gelten bei Dauerbetrieb bis zu einer Betriebs-bertemperatur von 30 C und fr mehrschneidige Werkzeuge mit symmetrischer Schneidenbelastung. Die angegebenen Steifigkeitswerte sind gerechnete und gerundete Werte. Sie gelten unter der Vorau

43、s-setzung, dass Lagerinnen- und auenringe radial und axial formtreu anliegen und die Lager, nach Vorgaben der Lagerhersteller vorgespannt sind. Die Abstandshlsen und -ringe wurden nicht in die Rechnung einbezogen. Fr die Form A wurden die Werte von 25 x 20 bis 63 x 55 durch Messungen besttigt. 4.3 A

44、xialbelastung / Drehzahl Diagramm Die Einwirkung der Axialkraft ist in Bild 7 dargestellt. ANMERKUNG Dieses Axialbelastung / Drehzahl - Diagramm basiert auf gerechneten Werten, wobei bei den Formen A und B bis einschlielich Gre 63 100 N bzw. bei Form C 200 N Radialbelastung bercksichtigt sind. Bei G

45、re 80 sind fr die Formen B und C 300 N Radialbelastung bercksichtigt. Bild 6 Axialbelastung / Drehzahl - Diagramm fr die Lageranordnungen Formen A, B und C Kurve Kurzspindel DIN 69002-2 1 C 80 x 75 2 B 80x 75 3 C 63 55 4 C 50 45 5 A 63 55 B 63 55 6 A 50 45 B 50 45 7 C 40 35 8 A 40 35 B 40 35 C 32 30

46、 9 C 32 25 10 C 25 20 11 A 32 30 B 32 30 12 A 32 25 B 32 25 13 A 25 20 B 25 20 Legende FN Axiale Nennbelastung in kN fr eine Laufzeit von 10 000 Stunden bei Dauernennlast n Betriebsdrehzahl in min-1 DIN 69002-1:2016-06 12 4.4 Belastung / Laufzeit Berechnung 4.4.1 Axiale Belastung Legende FAvorhanden

47、e axiale Belastung in kN durch Schnittkraft Bild 7 Axiale Belastung der Kurzspindel FN= FAbei kontinuierlicher axialer Belastung und 10 000 Stunden zu erwartender Laufzeit. 4.4.2 Berechnung unter Bercksichtigung von Teillast, anderer Laufzeit und Ausfallwahrscheinlichkeit (FN) = 1 2 3 Dabei ist der

48、Faktor 1=1003FAdie vorhandene axiale Belastung durch Schnittkraft in kN; FNdie Axiale Nennbelastung der Spindel in kN (siehe Bild 6); t der Belastungszeitanteil in % der Gesamtlaufzeit. (1) (2) Bild 8 k1-Diagramm und der Faktor 2=100003Dabei ist L die verlangte Laufzeit in Stunden 1000. (3) Bild 9 k2-Diagramm DIN 69002-1:2016-06 13 und der Faktor 3=113Dabei ist a1 der Ausfallwahrscheinlich- keitsfaktor nach Tabelle 3 in %. (4) Bild 10 k3-Diagramm