Beschreibung

Die Erfindung betrifft die Lagerung einer Werkzeugspindel eines Feinbohrkopf- systems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

Bei derartigen Feinbohrkopfsystemen wird eine Werkzeugaufnahme rotatorisch über eine rotierende Werkzeugspindel angetrieben. Dabei ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zur Lagerung der Werkzeugspindel Wälzlager zu verwenden.

Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt die Werkzeugspindel hydrostatisch zu lagern. Dies bietet als Vorteile eine hohe Lagergenauigkeit (Plan-, Rundlauf und Taumelfehler), eine hohe Dämpfung und Steifigkeit und Verschleißfreiheit. Weiterhin verändert sich die Bearbeitungsqualität nicht über der Lebensdauer.

Nachteile der hydrostatischen Lagerung von Werkzeugspindeln sind:

- Immenser Aufwand eines Hydrostatikaggregat, da sehr große Durchflussmenge mit sehr konstantem Druck erzeugt werden muss,

- Umweltproblematik,

- Hydrostatiköl erzeugt in dem Lagerspalt aufgrund der hohen Relativgeschwindigkeit in Spindellagerungen erhebliche Reibung,

- Abhilfemaßnahmen (dünneres Öl und größerer Lagerspalt und kleinerer Lagerdurchmesser) reduzieren Steifigkeit und Tragfähigkeit,

- Drehzahlbegrenzung,

- Ineffizienz durch Verlustleistung,

- Immenser Kühlaufwand, da die Verlustleistung abgeführt und das Hydrostatiköl präzise temperiert werden muss, und

- die Werkzeugspindel weist einen thermischen Gang auf, da sich die Lagerung der Werkzeugspindel aufheizt.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Feinbohrkopfsystem zu schaffen, bei der die Lagerung der Werkzeugspindel verbessert ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Feinbohrkopfsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 .

Das erfindungsgemäße Feinbohrkopfsystem dient zur Erzeugung oder Feinbearbeitung bzw. Feinstbearbeitung von Ausnehmungen von Werkstücken. Das Feinbohrkopfsystem hat eine Werkzeugspindel, über die eine Werkzeugaufnahme oder ein Werkzeug rotatorisch antreibbar ist. Erfindungsgemäß weist die Werkzeugspindel eine aero- statische Lagerung mit Gas auf. Dadurch lassen sich die Nachteile der hydrostatischen Lagerung vollständig vermeiden, da Gas gegenüber Öl außerordentlich geringe Schubspannungen überträgt und somit die Reibung grundsätzlich sehr gering ist. Bei einer Werkzeugspindel, die hinsichtlich der Außenabmessungen ähnlich einer hydrostatisch gelagerten Werkzeugspindel ist, ergeben sich eine verbesserte Lagergenauigkeit und noch höhere Steifigkeit. Da der Gasverbrauch relativ gering ist, ergibt sich ein wesentlich kleinerer Verrohrungsaufwand.

Bevorzugt betrifft die aerostatische Lagerung die Lagerung einer rotierenden Spindelwelle in einem ruhenden Spindelgehäuse.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen

Patentansprüchen beschrieben.

Wenn das Gas Luft ist, ist keine Rückführung des Öls - gemäß dem Stand der Technik - bzw. keine Rückführung des Gases - gemäß dem Kern der Erfindung - erforderlich, wodurch der vorrichtungstechnische Aufwand erheblich verringert ist.

Die aerostatische Lagerung kann zumindest ein Radiallager sein oder aufweisen. Die aerostatische Lagerung kann zumindest ein Axiallager sein oder aufweisen.

Besonders bevorzugt wird es, wenn die aerostatische Lagerung gleichzeitig beide

Lagertypen aufweist.

Die aerostatische Lagerung kann auch derart ausgestaltet sein, dass zwei Kombinationslager vorgesehen sind, die jeweils ein Radiallager und ein Axiallager kombinieren. Dabei kann zumindest ein aerostatisches konisches Lager vorgesehen sein. Dieses hat (je Lager) zwei kegelstumpfförmige Luftlagerflächen.

Es kann auch ein aerostatisches Kalottenlager vorgesehen sein. Dieses hat (je Lager) eine konkav gekrümmte und eine konvex gekrümmte Luftlagerfläche.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Feinbohr- kopfsystems ist ein Aussteuerwerkzeug mit einem Kippkopf - bevorzugt ein Membrankippkopf - vorgesehen, über den die Werkzeugaufnahme oder das Werkzeug auch während der Bearbeitung zu einer Rotationsachse anstellbar ist. Damit kann z.B. eine trompetenförmige Ausnehmung gefertigt werden.

Wenn die Werkzeugspindel zusätzlich schwenkbar ist, kann eine ovale Ausnehmungen gefertigt werden.

Auch der Kippkopf kann die Gasversorgung - insbesondere Druckluftversorgung - der erfindungsgemäßen Lagerung nutzen und eine aerostatische Lagerung haben.

Dabei kann eine Ansteuerung von hinten realisiert sein, die einer Zugstange oder Schubstange und einer Linearpositioniereinheit aufweist.

Vorzugsweise weist die Linearpositioniereinheit eine elektromechanische oder hydraulische Antriebseinheit und eine elektronische Steuerungseinheit auf.

Bei einem besonders kompakten Feinbohrkopfsystem ist die Linearpositioniereinheit in einer Spindelwelle aufgenommen.

Dann kann eine Schleifring-Stromübertragung für Positioniersignale für die

Steuerungseinheit und/oder für Versorgungsstrom für die Antriebseinheit vorgesehen sein. Alternativ oder in Ergänzung können die Positioniersignale mittels einer drahtlosen

Datenübertragung übermittelt werden. Bei einer anderen besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Feinbohrkopfsystems ist ein Aussteuerwerkzeug vorgesehen, über das ein radialer Abstand der Werkzeugaufnahme oder des Werkzeugs zu einer Rotationsachse auch während der Bearbeitung verstellbar ist.

Wenn dabei das Aussteuerwerkzeug zumindest einen piezoelektrischen Aktor - mit vorzugsweise radialer Wirkrichtung - aufweist, kann über diesen während einer Umdrehung der Werkzeugaufnahme ihr Abstand zur Rotationsachse mehrfach verstellt werden, wodurch unrunde Ausnehmungen gefertigt werden können.

Vorzugsweise ist ein Drehgeber für die Drehposition der Werkzeugaufnahme vorgesehen. Damit kann z.B. die Drehzahl der erfindungsgemäß gelagerten Werkzeugspindel geregelt werden. Damit kann auch die Verstellung des radialen Abstandes der Werkzeugaufnahme zur Rotationsachse im Verlauf einer Umdrehung gesteuert werden.

Bei einer besonders bevorzugten kompakten Weiterbildung hat das Feinbohrkopf- system einen Elektromotor, der zusammen mit zumindest einem Abschnitt einer Spindelwelle in einem Spindelgehäuse aufgenommen ist wodurch die Werkzeugspindel zu einer Motorspindel weitergebildet ist.

Eine besonders bevorzugte Anwendung der aerostatisch gelagerten Werkzeugspindel mit Aussteuerwerkzeug ist die Bearbeitung eines Pleuelauges. Dabei kann bei einer Bewegung (reinfahren) entlang der Rotationsachse in eine erste Richtung das Pleuelauge vorgearbeitet werden, und bei einer zweiten Bewegung (rausfahren) entgegen der ersten Bewegung das Pleuelauge nachgearbeitet werden.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist die aerostatische Lagerung Luftlagerdüsen auf, die am Außenumfang einer Spindelwelle verteilt sind. Die Luftlagerdüsen können Mikrodüsen sein.

Vorzugsweise sind die Luftlagerdüsen beim Radiallager in einem oder mehreren Luftlagerdüsenkränzen bzw. beim Axiallager oder beim konischen Lager in einem oder mehreren Luftlagerdüsenringen angeordnet. Der oder die Luftlagerdüsenringe sind vor- zugsweise mittig zwischen einem Innenrand und einem Außenrand einer Luftlagerfläche angeordnet.

Aus montagetechnischen Gründen können die Luftlagerdüsen in einer Luftlagerpatrone gebildet oder in diese eingesetzt sein, die in das Spindelgehäuse eingesetzt ist. Die Luftlagerpatrone ist buchsenartig ausgebildet und umfasst die Spindelwelle. Bei einem Ausführungsbeispiel sind eine größere und eine kleineren Luftlagerpatrone vorgesehen, wobei an der größeren Luftlagerpatrone zwei Radiallager gebildet sind, und wobei das Axiallager an den beiden Luftlagerpatronen gebildet ist.

Zur Luftzufuhr und zur Luftverteilung am Umfang der Luftlagerpatronen ist in diesen eine oder mehrere Ringnuten vorgesehen. Die Ringnut kann stirnseitig oder am Außenumfang der Luftlagerpatrone angeordnet sein und über Bohrungen mit den Luftlagerdüsen verbunden.

Bei einem anderen Lagerkonzept ist eine Luftlagerfläche von porösem Luftlagermaterial gebildet, so dass eine großflächige gleichmäßige Abstützung erfolgt.

Mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Feinbohrkopfsystems sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 in einem schematischen Längsschnitt das erfindungsgemäße Feinbohrkopf- system gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 2 in einem perspektivischen Längsschnitt das erfindungsgemäße Feinbohrkopf- system gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Figur 3 in einem schematischen Längsschnitt das erfindungsgemäße Feinbohrkopf- system gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Figur 4 in einem schematischen Längsschnitt das erfindungsgemäße Feinbohrkopf- system gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,

Figur 5 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße aerostatische Lagerung, die für die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 bis 4 geeignet ist,

Figur 6 in einem schematischen Längsschnitt das erfindungsgemäße Feinbohrkopf- system gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, Figur 7 eine Ansicht eines ruhenden Teils eines Axiallagers gemäß Figur 5 oder eines konischen Lagers gemäß Figur 6 mit einem Diagramm, das den Druckverlauf in Abhängigkeit des Radius' zeigt,

Figur 8 eine Ansicht eines ruhenden Teils eines Axiallagers, das für die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 bis 4 geeignet ist, oder eines ruhenden Teils eines konischen Lagers gemäß Figur 6 mit einem Diagramm, das den Druckverlauf in Abhängigkeit des Radius' zeigt,

Figur 9 eine Ansicht eines ruhenden Teils eines Axiallagers, das für die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 bis 4 geeignet ist, oder eines ruhenden Teils eines konischen Lagers gemäß Figur 6 mit einem Diagramm, das den Druckverlauf in Abhängigkeit des Radius' zeigt,

Figur 10 eine Ansicht eines ruhenden Teils eines Axiallagers, das für die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 bis 4 geeignet ist, oder eines ruhenden Teils eines konischen Lagers gemäß Figur 6 mit einem Diagramm, das den Druckverlauf in Abhängigkeit des Radius' zeigt, und

Figur 1 1 in einem schematischen Längsschnitt das erfindungsgemäße Feinbohr- kopfsystem gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.

Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Feinbohrkopfsystems. Eine Werkzeugschneide 1 ist in einer Werkzeugaufnahme 3a aufgenommen und befestigt und kann mittels einer Werkzeugspindel 1 a um eine Rotationsachse 2a gedreht werden. Dazu hat die Werkzeugspindel 1 a eine Spindelwelle 3, die in einem Spindelgehäuse 8 drehbar aufgenommen ist. Dabei sind zwischen der Spindelwelle 3 und dem Spindelgehäuse 8 zwei aerostatische Radiallager 9, 10 vorgesehen, die entlang der Rotationsachse 2a zueinander axial beabstandet sind. Weiterhin hat die Spindelwelle 3 einen radialen umlaufenden Vorsprung oder eine radial umlaufende Schulter, an deren beiden axial zueinander beabstandeten Seiten jeweils ein aerostatisches Axiallager 1 1 ,12 gebildet ist.

Zwei kreiszylindrische Lagerflächen des vorderen aerostatischen Radiallagers 9 und des hinteren aerostatische Radiallagers 10, von denen jeweils eine Lagerfläche an der Spindelwelle 3 und die andere Lagerfläche an dem Spindelgehäuse 8 gebildet sind, weisen einen minimalen Abstand zueinander auf, so dass zwischen ihnen ein Luftspalt gebildet ist.

Das vordere aerostatische Axiallager 1 1 und das hintere aerostatische Axiallager 12 ist jeweils von zwei kreisscheibenförmigen Lagerflächen gebildet, von denen eine Lagerfläche an dem radialen Vorsprung der Spindelwelle 3 und die andere Lagerfläche am Spindelgehäuse 8 ausgebildet ist. Die beiden Lagerflächen jedes Axiallagers 10, 12 weisen einen minimalen axialen Abstand zueinander auf. Über eine (in Figur 1 nicht gezeigte) Druckluftversorgung werden die vier aerostatischen Lager 9, 10, 1 1 , 12 mit Druckluft versorgt, so dass diese berührungslos und mit nicht nennenswerter Reibung die Spindelwelle 3 statisch bestimmt im Spindelgehäuse 8 lagern.

Über einen Elektromotor, der einen an der Spindelwelle 3 befestigten Läufer 13 und einen im Spindelgehäuse 8 befestigten Stator 14 aufweist, wird die Spindelwelle 3 angetrieben. Der Elektromotor 13, 14 ist in die Werkzeugspindel integriert, so dass eine aero- statisch gelagerte Motorspindel 1 a gebildet ist.

Die Werkzeugaufnahme 3a ist über einen Kippkopf 2 mit flexibler Membran stirnseitig an der Spindelwelle 3 montiert und kann (gemäß den gestrichelten Linien) gegen die Rotationsachse 2a etwas abgewinkelt werden. Damit wird die Werkzeugschneide 1 auf einen vergrößerten Radius gestellt. Diese Schwenkbewegung zwischen der Werkzeugaufnahme 3a und der Spindelwelle 3 wird über die sich radial erstreckende Membran des Kippkopfs 2 ermöglicht, die dabei die Werkzeugaufnahme 3a mit einer Rückstell kraft beaufschlagen. Zur Einstellung des Winkels ist im Innern der Spindelwelle 3 eine Verstellkinematik aufgenommen. Diese hat einen werkzeugaufnahmeseitigen Mitnehmer 4 und eine Kulisse 5, die über eine Schubstange 6 in axialer Richtung entlang der Rotationsachse 2a verschoben werden kann. Dazu ist ein Planzug 7 vorgesehen. Da die Kulisse 5 und die Schubstange 6 mit der Spindelwelle 3 rotieren, hat der Planzug 7 ein Wälzlager, an dessen rotierenden Innenring ein Endabschnitt der Schubstange 6 befestigt ist.

Weiterhin ist an der Spindelwelle 3 eine Maßverkörperung eines Drehgebers 15 angeordnet, dessen Drehwinkel bzw. Umdrehungsanzahl von einem Sensor 16 des Drehgebers 15 aufgenommen werden kann. Damit kann die Drehzahl der Spindelwelle 3 ge- regelt werden. In Abhängigkeit des Sensors 16 kann weiterhin die Verstellkinematik des Kippkopfes 2 geregelt werden.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind - ausgehend von der Werkzeugaufnahme 3a - innerhalb des Spindelgehäuses 8 die Komponenten in folgender Reihenfolge angeordnet: vorderes aerostatisches Radiallager 9, hinteres aerostatisches Radiallager 10, vorderes aerostatisches Axiallager 10, hinteres aerostatisches Axiallager 12, Elektromotor 13, 14 und Drehgeber 15 mit Sensor 16.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Feinbohrkopf- systems. Die Werkzeugspindel 1 a weist die in Figur 1 die nicht näher gezeigte erfindungsgemäße aerostatische Lagerung ihrer Spindelwelle 3 auf. An ihrer Stirnseite ist (gemäß dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel) ein Kippkopf 2 mit flexibler Membran angeordnet, über den die Werkzeugaufnahme 3a verkippt werden kann.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der aerostatisch gelagerten Werkzeugspindel 1 a mit integriertem Planzug 7. Die Kulisse 5 der Verstellkinematik wird über eine Antriebseinheit 17 bewegt, die in der Spindelwelle 3 integriert ist, und die vorzugsweise elektromechanisch angetrieben ist. Auch eine hydraulisch angetriebene Antriebseinheit ist denkbar. Dazu befindet sich eine Steuerungseinheit 18 ebenfalls in der Spindelwelle 3, die Positioniersignale von einer (nicht gezeigten) Maschinensteuerung über eine Schleifring-Stromübertragung 19 empfängt und in Bestromung oder Kommutierung des Elektromotors der Antriebseinheit 17 umsetzt. Alternativ können die die Positioniersignale von der Maschinensteuerung auch per Funk (z.B. Telemetrie oder Bluetooth oder RFID) empfangen und in die Bestromung oder Kommutierung umgesetzt werden.

Es kann auch ein Lageregelkreis integriert werden, in dem sich ein Regler in der Steuerungseinheit 18 befindet, der Signale eines Positionsmesssystems auswertet. Die Schleifring-Stromübertragung 19 kann entweder für die Bestromung der Steuerungseinheit 18 oder auch mit Datenspuren zur Datenübertragung ausgestattet sein.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der aerostatisch gelagerten Werkzeugspindel 1 a mit einer verallgemeinerten Verstell-Werkzeug-Einheit 20, die eine Verstellkinematik aufweist und in die Spindelwelle 3 integriert ist, beispielsweise eine Piezo-Verstelleinheit.

Mittels piezoelektrischer Aktoren kann eine Verstellung der Werkzeugaufnahme im Millisekundenbereich vorgesehen werden. Bei einer entsprechenden Auslegung des Drehgebers 15 mit dem Sensor 16 kann diese Verstellung pro Umdrehung mehrfach erfolgen, so dass mit dem Feinbohrsystem mit der erfindungsgemäß aerostatisch gelagerten

Spindelwelle 3 unrunde Ausnehmungen in verschiedensten Formen gefertigt werden können.

Figur 5 zeigt den Aufbau der aerostatischen Lager 9, 10, 1 1 , 12, wie sie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen vorgesehen werden können. Im Spindelgehäuse 8 ist parallel zur Rotationsachse 2a eine Luftzuführungsbohrung 21 vorgesehen. In das Spindelgehäuse 8 sind weiterhin zwei Lagerpatronen 8' und 8" eingesetzt. Am Außenumfang der größeren Lagerpatrone 8' sind vier Ringnuten 22 vorgesehen, während stirnseitig an der kleineren Lagerpatrone 8" eine Ringnut 22 vorgesehen ist. Die Ringnuten 22 sind mit der Luftzuführungsbohrung 21 verbunden und dienen zur Luftverteilung am Umfang der Lagerpatronen 8' und 8". Die Ringnut 22 der Lagerpatrone 8" ist über zumindest eine radiale Bohrung mit dem Außenumfang des Lagerpatrone 8" verbunden. Von den Ringnuten 22 ausgehend werden in die Lagerpatronen 8' und 8" Bohrungen 22a eingebracht, die in jeweiligen Luftlagerdüsen 30 münden.

Damit sind an der größeren Luftlagerpatrone 8'die beiden Luftlagerdüsenkränze 9', 10 'der beiden Radiallager und ein Luftlagerdüsenring 1 1 ' des vorderen Axiallagers 1 1 ausgebildet, während an der kleineren Luftlagerpatrone 8"ein Luftlagerdüsenring 12' des hinteren Axiallagers 12 ausgebildet ist.

Bei nicht ganz durchgehenden Bohrungen 22a werden die Luftlagerdüsen 30 durch Lasern in einem Steg ausgebildet, der zwischen dem jeweiligen Bohrungsgrund und der Luftlagerfläche des aerostatischen Lagers 9, 10, 1 1 , 12 angeordnet ist. Alternativ können dort auch vorgebohrte Luftlagerdüseneinsätze eingebracht (z.B. eingeklebt) werden, wenn die Bohrungen ganz durchgängig sind. An den beiden Radiallagern 9, 10 sind die Bohrungen 22a und somit die Luftlagerdüsen 30 radial angeordnet, so dass ein Luftlagerdüsenkranz 9', 10', 9" und 10" entsteht. Die Axiallager 1 1 , 12 weisen axiale Bohrungen 22a auf, so dass ein Luftlagerdüsenring 1 1 ', 12' entsteht.

Ein Flansch 23 ist montagegerecht ausgeführt, da sonst die Lagerpatrone 8' nicht eingesetzt werden kann. Genauer gesagt wird der Flansch 23 an einer Stirnseite der Spindelwelle 3 über Schrauben befestigt, nachdem die größere Luftlagerpatrone 8' zwischen die Spindelwelle 3 und das Spindelgehäuse 8 geschoben wurde.

Figur 6 zeigt eine von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen abweichende aerostatische Lagerung mit lediglich einem vorderen konischen Lager 24 und mit einem hinteren konischen Lager 25. Alternativ können die Lager 24, 25 auch bogenförmig sein, dann ergeben sich zwei Kalottenlager. Diese Bauarten vereinen Radial- und Axiallager in einem Lager und in einer Luftlagerfläche.

Figuren 7 bis 10 zeigen konkrete Ausführungsformen eines ruhenden Teils des aero- statischen Axiallagers 1 1 oder 12 oder des konischen Lagers 24, 25 mit ringartiger Verteilung der Luft in der Draufsicht entlang der Rotationsachse 2a.

Figur 7 zeigt die Lagerpatrone 8' oder 8" des Axiallagers 1 1 oder 12 aus Figur 5. Die Axiallager 1 1 und 12 sind jeweils als einreihiges Mikrodüsenluftlager 26 ausgebildet. An einem Durchmesser sind die Luftlagerdüsen 30 auf gleichem Radius und gleichmäßig am Umfang verteilt, womit der Luftlagerdüsenring 1 1 ' oder 12' (vgl. Figur 5) gebildet ist. Die radiale Position der Luftlagerdüsen 30 bzw. des Luftlagerdüsenrings 1 1 ' oder 12' befindet sich jeweils in der Mitte einer ringförmigen Luftlagerfläche der Lagerpatrone 8' oder 8".

In dem Diagramm der Figur 7 ist die Druckverteilung über dem Radius angegeben. Ein Kammerdruck pk liegt nur unmittelbar an den Luftlagerdüsen 30 an und fällt radial nach außen und nach innen linear ab, bis außen und innen atmosphärischer Druck anliegt. Die effektive Luftlagerfläche wird durch den Flächeninhalt unter der Kurve der Druckverteilung repräsentiert. Figur 8 zeigt ein ruhendes Teil, z.B. eine Lagerpatrone eines zweireihigen Mikro- düsenluftlagers 27. Es hat zwei konzentrische Luftlagerdüsenringe.

Aus dem Diagramm darunter ist ersichtlich, dass zwischen den beiden Luftlager- düsenringen in einem mittleren Bereich der volle Kammerdruck pk anliegt. Der effektive Traganteil ist gegenüber dem Beispiel aus Figur 8 wesentlich vergrößert, lediglich außerhalb der beiden Luftlagerdüsenringe fällt der Druck ab.

Figur 9 zeigt ein ruhendes Teil, z.B. eine Lagerpatrone eines porösen Luftlagers 28, bei dem die Luftzuführung flächig durch poröses Luftlagermaterial 31 erfolgt. Das Luftlagermaterial 31 bildet die gesamte ringförmige Luftlagerfläche des ruhenden Teils.

Gemäß dem Diagramm darunter ist damit ein optimaler effektiver Traganteil realisiert, die gesamte Luftlagerfläche ist mit dem Kammerdruck pk beaufschlagt.

Figur 10 zeigt ein ruhendes Teil, z.B. eine Lagerpatrone eines Luftlagers 29. Es hat weniger Luftlagerdüsen 30 als das Beispiel aus Figur 7. Zur vollumfänglichen Luftbeaufschlagung der Luftlagerfläche sind kreisbogenförmige Verteilkanäle 32 vorgesehen, die sich ausgehend von den Luftlagerdüsen 30 in Umfangsrichtung erstrecken. Es ergibt sich ein geringerer Traganteil, als bei den Beispielen gemäß den Figuren 8 und 9, das Axiallager ist aber leicht herzustellen.

Figur 1 1 zeigt eine Werkzeugspindel 1 a mit aerostatischer Lagerung gemäß den Figuren 1 bis 5 oder 7 bis 10. Es ist eine Verstell-Werkzeug-Einheit 33 mit Schnittstelle 34 vorgesehen. Diese Schnittstelle 34 erlaubt einen Austausch des Verstellwerkzeug-Kopfes, wobei auch durch einen Werkzeugwechsler die Werkzeugspindel 1 a für unterschiedliche Bearbeitungen mit unterschiedlichen Köpfen und dann anschließend mit einem Verstellwerkzeug-Kopf genutzt werden kann.

Weiterhin ist bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen über eine (nicht näher gezeigte) Schnittstelle der Werkzeugaufnahme 3a, z.B. über eine Hohlschaftkegel- Werkzeugaufnahme ein Auswechseln (nur) der Werkzeugschneide 1 möglich.

Offenbart ist eine Feinbohrkopfsystem, dessen Spindel mittels Luft gelagert ist. Bezugszeichenliste

1 Werkzeugschneide

1 a Werkzeugspindel / Motorspindel

2 Kippkopf mit flexibler Membran

2a Rotationsachse

3 Spindelwelle

3a Werkzeugaufnahme

4 Mitnehmer der Verstellkinematik

5 Kulisse der Verstellkinematik

6 Schubstange

7 Planzug / Linearpositioniereinheit

8 Spindelgehäuse

8' Luftlagerpatrone vorne

8" Luftlagerpatrone hinten

9 vorderes aerostatisches Radiallager

9' Luftlagerdüsenkranz vorne

9" Luftlagerdüsenkranz hinten

10 hinteres aerostatisches Radiallager

10' Luftlagerdüsenkranz vorne

10" Luftlagerdüsenkranz hinten

1 1 vorderes aerostatisches Axiallager

1 1 ' Luftlagerdüsenring

12 hinteres aerostatisches Axiallager

12' Luftlagerdüsenring

13 Läufer des Elektromotors

14 Stator des Elektromotors

15 Maßverkörperung des Drehgebers

16 Sensor des Drehgebers

17 Antriebseinheit

18 Steuerungseinheit

19 Schleifring-Stromübertragung

20 Verstell-Werkzeug-Einheit Luftzuführungsbohrung

Ringnut zur Luftzufuhra Bohrung

Flansch

vorderes konisches Lager hinteres konisches Lager

Mikrodüsenluftlager einreihig

Mikrodüsenluftlager zweireihig poröses Luftlager

Luftlager

Luftlagerdüse

poröses Luftlagermaterial

Verteilkanal

Verstell-Werkzeug-Einheit

Schnittstelle

Kammerdruck