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Einrichtung zum gleichläufigen Fräsen Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zum gleichläufigen Fräsen, bei der die Flanken zweier durch Zahnräder
miteinander verbundener, in entgegengesetzter Richtung umlaufender Gewindespindeln
mit den Flanken der zugehörigen Muttergewinde in Anlage gehalten werden und bei
der die eine der Gewindespindeln axial frei verschiebbar ist.
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Es hat sich bei Einrichtungen dieser Art gezegt"daßbeispielsweise
beim Arbeiten mit einem grobverzahnten, hinterdrehten Formfräser mit geraden Zähnen,
wenn die eine Fräserschneide einen Span abgetrennt hat und die nächste Schneide
noch nicht am Werkstoff zum Angriff gekommen ist- und somit die Belastung des Tisches
und des Vorschubgetriebes plötzlich auf Null sinkt, eine Entspannung der Teile des
Vorschubgetriebes eintritt, die die Gleichmäßigkeit der Tischbewegung und somit
die Fräsarbeit nachteilig beeinflußt.
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Die Erfindung bezweckt, auch in derartigen Fällen durch Erzielung
eines ständigen Spannungszustandes während des Betriebes eine Gleichmäßigkeit der
Tischbewegung beim gleichläufigen Fräsen zu sichern, jedoch beim Fräsen in entgegengesetzter-
Richtung und insbesondere beim Zurückbewegen des Tisches eine Verspannung des Vorschubgetriebes
nicht eintreten zu lassen, um einen schnellen Rücklauf des Tisches zu ermöglichen.
Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, daß die verschiebbare Gewindespindel
in der Vorlaufrichtung des Tisches auf einen Zwischenhebel einwirkt, dessen Drehpunkt
an der anderen Gewindespindel angeordnet ist, und sich am Frästisch abstützt, so
daß durch die Axialbewegung der frei verschiebbaren Spindel zunächst der tote Gang
zwischen Muttern, Spindeln und Tisch beseitigt und durch die vom Fräsdruck herrührende,
auf den Frästisch wirkende Schubkraft eine Verstärkung der Flankenanlage beider
Gewindespindeln erzielt wird.
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Hierbei kann erfindungsgemäß in der Übertragung der Drehbewegung von
der einen Spindel zur anderen ein Leerlauf vorgesehen sein, derart, daß die unv
erschiebbare Spindel erst dann durch die angetriebene verschiebbare Spindel in Umdrehung
versetzt wird, nachdem die angetriebene Spindel durch Druck auf den Zwischenhebel
eine Verspannung erzeugt hat.
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Die Anordnung nach der Erfindung kann ferner derart sein, daß die
Gewindespindeln durch axial verschiebbare Zahnräder verbunden sind, von denen wenigstens
das eine Paar durch Schraubenräder mit entgegengesetzter Zahnsteigung und von dem
anderen Paar abweichender Übersetzung gebildet wird, so daß die Flankenanlage dieser
Zahnräder gesichert ist.
In gewissen Fällen ist es vorteilhaft,
in dem Vorschubgetriebe von vornherein eine entsprechende Vorspannung zu_erzeugen.
Zu diesem Zwecke kann die Belastung des Zwischenhebels von außen einstellbar sein.
Um diese @'orspannung des Getriebes von einer einzigen Stelle aus zu bewirken, wird
zweckmäßig eine Stellvorrichtung an einer solchen Stelle angeordnet, daß die Belastung
des Zwischenhebels auf die Gewindespindeln und die Schrägflächen übertragen wird.
Außerdem können im Getriebe ein oder mehrere Kraftspeicher angeordnet sein, um durch
die Belastung des Zwischenhebels eine elastische Vorspamiung zu erzeugen, mittels
der etwaige durch Abnutzung entstandene Lockerungen der gegenseitigen Anlage der
Teile aufgehoben werden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der I?inrichtung nach
der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Abb. i einen Längsschnitt durch den Tisch
einer Fräsmaschine und das Vorschubgetriebe, Abb. 2 die Ansicht eines Teiles der
in Abb. i dargestellten Teile, Abb. 3 eine Einzelheit in anderer Ausführung, Abb.
4. einen Quer schnitt nach Linie A-B der Abb. i in kleinerem 1"laßstabe.
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Abb. 3 eine schematische Darstellung und Abb.6 eine Teilansicht in
abgeänderter Ausführung.
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In Abb. i sind die beiden Gewindespindeln 4. und 5 der Deutlichkeit
halber übereinandexlie0end dargestellt, obwohl sie, wie Abb..l zeigt, n.ebeneinanderli:egen.
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Die beiden Gewindespindeln .l. und 5, die entgegengesetztes Gewinde
besitzen, können sich in entsprechenden Muttergewinden 21 bzw. 3i verschrauben.
Die beiden Muttergewinde sind zu . dem weiter unten angegebenen Zwecke in einer
einzigen Mutter 3' vereinigt. Mittels der Gewindespindeln wird der Tisch 6 mit dein
darauf befindlichen tVerkstück; auf einem Querschlitten il hin und her bewegt, und
zwar -sind zu dieseln "Zwecke auf der Gewindespindel q., auf der ein Antriebszahnrad
331 befestigt ist, das je nach der erforderlichen 'Bewegungsrichtung des Tisches
in der einen oder anderen Richtung gedreht werden kann, zwei mit entgegengesetzt
gerichteten Zähnen versehene Schraubenräder 14. und 15 in der unten beschriebenen
Weise angeordnet. Diese greifen in zwei ebenfalls mit entgegengesetzt gerichteten
Schrägzähnen versehene Zahnkränze 181 und iß= eines auf der Gewindespindel 5 sitzenden
Doppelrades i8 ein, das mittels eines Keiles gegen Drehung gesichert, jedoch axial
verschiebbar ist: Die beiden, Räder bzw. Verzahnungen 15 und 18°- können auch Stirnräder
sein. Die Gewindespindel 5 dreht sich somit stets entgegengesetzt zur Gewindespindel
Beide Gewindespindeln verschrauben sich bei ihrer Drehung in dem zugehörigen Muttergewinde
21 bzw. 3' und bewegen hierdurJi den Tisch 6 mit dem darauf befindlichen Werkstück
; in der einen oder anderen Dichtung.
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Die Verbindung der Gewindespindeln und 5 finit dein Tisch 6 und die
Cbertragung der Drehbewegung von der einen Gewindespindel auf die andere ist folgende:
Auf der Gewindespindel 4, die nachstehend als Anschubspindel bezeichnet wird, ist
eine Kupplungsbuchse g drehbar, die an ihrem äußeren Ende mit feinen Kupplungszähnen
in Gegenzähne einer zweiten Buchse i i eingreift. Diese ist mittels einer Keilfeder
12 mit <fier Spindel d. verbunden. Durch Anziehen einer auf dein Ende der Spindel
..l vorgesehenen .Mutter i 11 wird eine feste Verbindung der Buchse 9 finit der
Spindel .I erreicht, wobei sich die Kupplungsbuchse 9 gegen eine auf der Spindel
.I gegen Drehung gesicherte Scheibe ig abstützt. Auf der Kupplungsbuchse 9 ist das
Schraubenrad 14 axial verschiebbar, dessen -Nabe mit Kupplungszähnen 16 versehen
ist, die in Gegenzähne eines an der Kupplungsmuffe 9 befindlichen Bundes y' eingreifen.
Das linke Nabenende des Schraubenrades 14 kann sich bei axialer Verschiebung dieses
Rades ebenfalls an der Scheibe 19 abstützen. Auf der Buchse i i ist das Schraubenrad
15 lose drehbar, das sich bei axialer Verschiebung einerseits an dein Bund y1 und
andererseits an der Stirnfläche einer Buchse44 abstützen kann. Diese ist in dein
mit dem Tisch 6 fest verbundenen Lagerschild 22 undrehbar, jedoch längs verchiebbar
angeordnet.
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Die Schraubenräder 14, 15 greifen, wie schon erwähnt, in
die Zahnkränze 181, 18'= des Doppelrades 18 ein, das auf der Spindel die nachstehend
als Auffangspindel bezeichnet wird, durch Keil gegen Drehung gesichert ist. sich
aber axial verschieben und an (lern mit dem Tisch 6 fest verbundenen Lagerschild
2= abstützen kann. Das auf der Zeichnung linke Ende dieser Spindel ist mittels einer
Mutter 51, die sich gegen ein Kugellager 5o abstützt, finit dein Tisch 6 verbunden.
Das rechte Ende der Spindel 5 ruht in einem Kugellager 29, das in einem Zwischenhebel
4o angeordnet ist, der in Verbindung mit einer federnden Platte .Iol nachstehend
auch als Gleichstellbrücke bezeichnet wird. Wie Abb.3 zeigt. können auch mehrere
federnde Platten .Iol verwendet werden.
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Die beiden Enden dieser Gleichstellbriicke stiitzen sich bei stillstehender
Maschine an dein Tisch 6 ab und werden durch einen Zapfen
42 und
eine einstellbare Begrenzungsschraube 41 geführt. Mittels einer auf dein rechten
Ende der Auffangspindel 5 befindlichen Mutter 27 kann die Gleichstellbrücke 4o fest
gegen den Tisch 6 gepreßt werden, wodurch gleichzeitig die Auffangspindel 5 fest
eingespannt und mit dem Tisch verbunden wird. Die auf der Anschubspindel 4 verschiebbare
Buchse 44 ragt frei durch die Gleichstellbrücke hindurch und trägt ein Druckstück
43, das sich bei der Vorschubbewegung dieser Spindel gegen die Gleichstellbrücke
legt und diese belastet. Das linke Ende der Anschubspindel ¢ steht mit dem Tisch
6 in keiner Verbindung und ist nur im 1-Zaschinengestell abgestützt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende, wobei
angenommen wird, daß ein grobverzahnter, hinterdrehter Formfräser 8 mit geraden
Zähnen auf das Werkstück 7 in Richtung des Vorschubes zur Wirkung kommen und das
Werkstück 7 an den Fräser herangeführt werden soll. Hierbei drehen sich die beiden
Spindeln 4, 5 in Richtung der Pfeile I.
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Die Anschubspindel 4, deren linke Gewindeflanken sich an den rechten
Flanken des Muttergewindes 21 abstützen, führt bei dieser Drehung eine Bewegung
nach rechts aus (Pfeil a.). Das über die Kupplungsbuchse 9 und die Kupplungszähne
16 an der Drehbewegung der Spindel 4 teilnehmende Schraubenrad 14 verschiebt sich
infolge der Neigung seiner Zähne und der Zähne des noch stillstehenden Gegenrades
181 beim Einsetzen der Drehbewegung axial nach links (Pfeil b), wobei die Mitnahrneflächen
der Kupplungszähne 16 des Rades 14 und der Zähne des Bundes 91 ständig in Berührung
bleiben und ihre Führung nicht verlieren (s. Abb. 2).
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Durch die axiale Bewegung der Anschubspindel 4 in Richtung des Pfeiles
a schiebt diese über den Bund 91 der Buchse 9 und über das Rad 15 die Buchse 44
nach rechts. Das an dieser Buchse befestigte Druckstück 43 wirkt hierbei auf das
untere Ende der Gleichstellbrücke4o, 401 ein und schiebt dieses Ende nach rechts.
Durch diese Belastung der Gleichstellbrücke wird über das Kugellager 29 ein Zug
auf die Aufhaltespindel5 ausgeübt, wodurch die rechten Gewindeflanken dieser Spindel
gegen die linken Flanken des Muttergewindes 31 gepreßt werden. Ist die Anlage der
Flanken nach rechts erfolgt, so schiebt die Brücke 40, 401 bei ihrer weiteren Drehung
um das entsprechend-ausgebildete Kugellager 29 mit ihrem oberen Ende den Tisch 6
so lange nach links, bis das Kugellager 50 fest an der Mutter 51 anliegt.
Nunmehr ist eine vollständige Verspannung des Getriebes in axialer Richtung erfolgt.
Das Schraubenrad 14, das, wie schon erwähnt, während dieses Vorganges nach links
gedrückt worden ist, hat sich hierbei mit seiner Nabe gegen den am Kugellager
30 anliegenden Ring i9 angelegt. Das Schraubenrad 14 setzt nunmehr das Gegenrad
181 und dadurch die Auffangspindel 5 in Drehung. Beim Einsetzen dieser Drehbewegung
erfolgt infolge der Zahnneigung ein axialer Druck nach rechts auf das Doppelrad
18. Der Zahnkranz i 8= dieses Doppelrades greift in das auf der Anschubspindel 4
frei drehbare Schraubenrad 15 ein, das einen kleineren Durchmesser und somit eine
größere Umdrehungsgeschwindigkeit hat als das Rad 18=. Durch diese Vergrößerung
der Drehzahl des Rades 1.5 und durch den durch die axiale Bewegung der Anschubspindel4
auf dieses Rad ausgeübten Anpressungsdruck ergibt sich ein größeres Drehmoment für
das Schraubenrad 181. Hierdurch wird aber der Axialschub des Doppelrades 18 erhöht,
der auf das mit dem Tisch 6 fest verbundene Lagerschild 22 übertragen wird und in
Richtung der Vorz3 wirkt.
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Durch die größere Umdrehungsgeschwindigkeit des Schraubenrades 15
gegenüber dem Schraubenrad 14 und durch den aus dem Axialschub der Anschubspindel4
sich ergebenden Spanndruck wird am Rade 15 ein Widerstand hervorgerufen, der zur
Folge hat, daß die vier Schraubenradverzahnungen auch in tangentialer Richtung gegeneinander
verspannt sind und die aus Abb. 5 ersichtliche Flankenanlage ständig aufrechterhalten
wird.
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Durch die beim Einsetzen der Drehbewegung der Anschubspindel 4 erzielte
Verspannung aller Teile erfolgt eine Durchbiegung der Platte 4.o1 der Gleichstellbrücke,wodurch
eine elastische V orspannung erzeugt wird, durch die etwaige durch Abnutzung oder
andere Vorgänge entstehende Lockerungen der Anlage ausgeglichen werden.
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Sobald die geschilderte Verspannung aller Teile erfolgt ist, beginnt
die Vorschubbewegung des Tisches mit dem Werkstück 7 in Richtung des auf diesem
eingezeichneten Pfeiles.
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Kommt nunmehr der Fräser 8 zum Angriff, so wirkt der Zerspännungsdruck
in Richtung des Vorschubes auf den Tisch 6. Hierdurch wird das obere Ende der Gleichstellbrücke
40, 4o1 belastet. Das untere Ende der Gleichstellbrücke, die sich um das Kugellager
29 dreht, drückt durch diese Belastung mittels des Druckstückes 43 auf die Buchse
44. Hierdurch erhält das Schraubenrad 15 eine stärkere Seitenpressung, wodurch ein
größeres Drehmoment auftritt,. das zu einem stärkeren Axialschube des Doppelrades
18 nach rechts Veranlassung gibt. Letzteres wird somit
stärker gegen
das Lagerschild 22 gepreßt, ,wodurch die Auffangspindel 5 abgebremst wird.
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Wenn nun der Fräsdruck plötzlich dadurch aufhört, daß die am Werkstück
angreifende Fräserschneide ihren Schnitt beendet hat, kann eine Entspannung bis
auf Null im Getriebe nicht eintreten, weil die sich weiterdrehende Anschubspindel
4 durch ihren Axialschub eine Vorspannung von solcher Größe in allen "feilen aufrechterhält,
daß eine L"nterbrechung der gegenseitigen Anlage nicht eintreten kann. Durch den
Druck der Anschubspindel4. auf die Gleichstellbrücke wird insbesondere dieAuffangspindel5
unter Spannung gehalten. Setzt dann die 'nächste Fräserschneide ein, so sind alle
Teile noch verriegelt, und es können unge-,vollte Bewegungen und Unregelmäßigkeiten
iril Vorschub nicht eintreten.
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Eine elastische Vorspannung zum Beseitigen etwaiger durch Abnutzung
entstandener Lockerungen der gegenseitigen Anlage läßt sich gemäß dein Ausführungsbeispiel
nach Abb. 6 auch in der Weise erzielen, daß das Kugellager 5o eine elastische, als
Kraftspeicher wirkende Unterlage 52 erhält. In dieseln Falle wird eine Gleichstellbrücke
mit einem starren Querträger versendet. Durch die von der Anschubspindel .4 ausgehende
Druckwirkung auf den Querträger 4o wird, wie oben beschrieben, eine Zugkraft auf
die Auffangspindel 5 und eine Druckkraft auf den Tisch 6 ausgeübt, die ein Zusammenpressen
der elastischen Unterlage 52 zur Folge hat. Beim Nachlassen der auf die Spindel
5 wirkenden Zugkraft und der auf den Tisch wirkenden Druckkraft kann sich die elastische
Unterlage 5.2 ausdehnen und dadurch die gegenseitige Anlage der Teile sichern.
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Die erforderliche Vorspannung läßt sich dadurch einstellen, daß die
auf dein rechten Ende der Spindel 5 befindliche Spannmutter 2; mit einer Teilung
versehen ist, die gegenüber einem auf einer Platte 25 vorgesehenen Nullstrich eingestellt
werden kann. Durch das Anziehen der Spannmutter z7 werden die Gewindeflanken der
Spindel 5 stärker an die Flanken des 1luttergewindes 3' herangezogen. Da
durch das Anziehen der Mutter a; das untere Ende der Brücke d.o auf das Druckstück
43 wirkt, werden auch die Gewindeflanken der Spindel d stärker gegen die Flanken
des _ --Muttergewindes 21 gepreßt, und außerdem drückt das obere Ende der Brücke
.[o den Tisch nach links, wodurch die elastische Unterlage 52 gespannt wird. Gleichzeitig
werden durch den auf das Rad 15 ausgeübten Voripannungsdruck in der oben
beschriebenen Weise die Flankenanlage und der axiale Schub der vier Schraubenradverzahnungen
hervorgerufen, so daß auch in tangentialer Richtung eine Verspannung der beiden
Gewindespindeln erfolgt.
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Zur 1?rhöhung der angestrebten Wirkung sind im dargestellten Ausfülirungsheispiel
die beiden Muttergewinde 21 und 3' in einer aus einem Stück bestehenden Mutter 3"
vereinigt (Abb. i und .4), deren Stützpunkt durch einen Zapfen dg gebildet wird.
dessen Mitte außerhalb des Achsenabstandes der beiden Spindeln .f und 5 liegt. Wird
bei dieser Anordnung die Spindel 5 durch einen außerordentlich starken Fräsdruck
in Richtung des Vorschubes belastet und eine elastische Dehnung der -Mutter 33 in
der gleichen Richtung verursacht, so wird die Mutter hierdurch gleichzeitig einen
erhöhten Druck auf die linken Gewindeflanken der Spindel d ausüben und eine stärkere
I# lankenanlage beider Spindelgewinde sichern. Durch einen zweiten Stützhörper 53
wird die Mutter in ihrer Stellung im -Maschinengestell oder im Querschlitten il
(Abb..l) festgehalten.
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Wird die Drehrichtung der @nsc@ubspitidel 4 beispielsweise zum Zwecke
des Zurückpolens des Tisches geändert, so bewegt sich die axial frei verschiebbare
Spindel. in Richtung des Pfeiles c (_Abb.-2). Das Schraubenrad 14 wird infolge der
Zahnsteigung gleichzeitig in Richtung des Pfeiles d gedrückt und löst sich von dem
Ring i g. Außerdem lösen sich auch (las von der Buchse 44 getragene Druckstück .43
und somit die Druckwirkung von dein Hebel 4o. Gleich-. zeitig erfolgt eine Lockerung
des vorher gebremsten Rades 15. Die freie Bewegung der Spindel d. nach links wird
erst dadurch begrenzt, daß die Scheibe i g das Kugellager 30 an die Stellschraube
d.; drückt. Nuninelir wird der Tisch nach links mitgenommen, da die rechten Flanken
der Spindel - an den linken Flanken des -Muttergewindes -t zur Anlage gelangt sind.
I-.ierdurch werden die rechten Flanken der Spindel 5 von den linken Flanken der
-Mutter 3't völlig gelöst. Die seitliche Bewegung des Rades 14 nach rechts wird
durch den Klauenbund gs, in den die Kupplungszähne t6 des Rades rd eingreifest.
aufgehalten. Das Getriebe ist nun völlig entspannt. Erst jetzt wird die Spindel
5 über (las Rad t g' in Bewegung gesetzt und kann der "fisch im schnellen Rücklauf
zurückgefahren werden.