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Vorrichtung zur Herstellung masshaltiger doppelkonischer Gewindenippel
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung doppelkonischer Gewindenippel, die vorzugsweise für die Gewindeverbindung von Kohle- oder Graphitelektroden bestimmt sind. Bei derartigen Gewindeverbindungen mit doppelkonischen Nippeln, die beiderseits zentrisch in die Stirnflächen der kreisrunden Elektroden eingeschraubt werden, hängt die Güte der Verbindung weitgehend von der Masshaltigkeit der Gewinde und dem Verlauf der Gewindeachsen ab, denn nur beim genauen Zusammenfallen der beiden Gewindeachsen ist gewährleistet, dass die Stirnflächen der beiden Elektroden auf ihrer ganzen Fläche sich berühren und beim Zusammenstückeln der Elektroden an der Stossstelle kein mehr oder weniger ausgeprägter Knick entsteht, der die mechanische Festigkeit der Gewindeverbindung stark herabsetzt.
Zum Einschneiden der Gewinde in konische Nippel sind bisher konische Walzenfräser in der Weise benutzt worden, dass mit dem Fräser zunächst das Gewinde für den einen Konus des Nippels geschnitten wird und nach Umspannen des Nippels das Gewinde für den anderen Konus hergestellt wird. Durch das Umspannen des Nippels wird nicht nur die Herstellung des Gewindes verteuert, sondern es entsteht auch leicht Ausschuss, wenn der Nippel beim Umspannen nicht wieder genau lagegerecht eingesetzt wird, so dass die Gewindeachsen nicht zusammenfallen.
Um das Zusammenfallen der Gewindeachsen sicherzustellen, ist es durch die deutsche Patentschrift Nr. 524457 bekannt, beide Gewindehälften durch zylindrische Walzenfräser gleichzeitig zu schneiden.
Hiebei laufen die auf die Gewindetiefe, Kegelwinkel und dem Durchmesser des herzustellenden Gewindes eingestellten Fräser in der eingestellten Stellung nur um, während das Werkstück um die Gewindesteigung axial verschoben wird. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, dass für jeden Durchmesser des zu bearbeitenden Werkzeuges die Fräser neu justiert werden müssen. Ferner sind bei der bekannten Anordnung die Fräser nur einseitig gelagert, was den Nachteil hat, dass bei grösserer Länge des Werkzeuges in Achsenrichtung eine stärkere Federung des Werkzeuges eintritt und die Gewinde mit dem Werkzeug nicht sauber hergestellt werden können.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, dass die Rillenfräser zweiseitig gelagert sind und während einer Umdrehung des axial fixierten Werkstückes in gleicher Richtung längs der beiden parallelen Kegelmäntel um eine Gewindesteigung verschoben werden. Hiebei werden als Rillenfräser zylindrische Walzenfräser verwendet, deren Fräserachsen parallel zu den Längssupporten für die Steigungsverschiebung angeordnet sind.
Durch die Erfindung wird das Umspannen des Nippels beim Gewindeschneiden vermieden und die Arbeitszeit für das Gewindeschneiden erheblich verkürzt.
Für das Schneiden von Gewindeprofilen von zur Werkstückachse senkrecht stehenden Gewindeprofilen müssen zylindrische Walzenfräser mit derartig korrigierten Zahnflankenprofilen verwendet werden, dass
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Die Verwendung zylindrischer Walzenfräser mit korrigiertem Zahnprofil hat gegenüber den bisher
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üblichen konischen Walzenfräsern den Vorteil, dass zylindrische Walzenfräser leichter herstellbar und daher billiger sind, so dass die Betriebskosten für das Gewindeschneiden gesenkt werden. Bei der Her- stellung des zylindrischen Walzenfräsers ist die Zerspanungsarbeit aus einem zylindrischen Rohling wesentlich geringer als bei einem konischen Fräser. Ferner lassen sich zylindrische Walzenfräser leichter härten als konische Walzenfräser, da bei gleichem Querschnitt eine gleichmässige Erwärmung des Fräsers eintritt, so dass Wärmespannungen beim Härten vermieden werden. Auch die Vermessung des Fräserprofils ist wesentlich einfacher als beim konischen Walzenfräser.
Zu beachten ist ferner, dass beim zylindrischen Walzenfräser eine gleichbleibende Schnittgeschwindigkeit auf der ganzen Fräserlänge vorhanden ist. Für das Nachschleifen des zylindrischen Walzenfräsers ist die Schleifeinrichtung einfacher und die Zahnleisten können fast restlos aufgebraucht werden, was bei einem konischen Walzenfräser nicht der Fall ist. Zylindrische Walzenfräser mit entsprechenden Zahnflankenprofilen sind daher besonders für die Bearbeitung von Nippeln aus Kohle oder Graphit geeignet, da dieser Werkstoff die Fräser stark angreift und sie häufiger nachgeschliffen werden müssen. Dieses Nachschleifen und Erneuern der Walzenfräser ist leichter und billiger als bei konischen Fräsern.
Da durch das gleichzeitige Einfräsen der Gewinde für beide Konen das Umspannen des Nippels entfällt, lässt sich die Kontrolle des fertigen Gewindes ganz wesentlich vereinfachen. Der Konuswinkel lässt sich bei Verwendung von zylindrischen Fräsern durch einmalige genaue Justierung der Supporte einstellen. Die gleichzeitige Bearbeitung beider Nippelhälften mit Hilfe von zylindrischen Fräsern führt zwangsläufig dazu, dass die Gewinde der beiden Konen immer in einem, zwar beliebig einstellbaren, aber konstanten Winkel gegeneinander verdreht sind, so dass das Gewinde der einen Seite über den grössten Umfang des Nippels in das Gewinde der anderen Seite übergeht.
An Hand der Zeichnungen ist die Vorrichtung im einzelnen beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch die Bearbeitungsmaschine, Fig. 2 das Profil des herzustellenden Konusgewindes. Fig. 3 das Einfräsen des Konusgewindes mit einem zylindrischen Fräser und einem konischen Fräser.
Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, wird der vorgedrehte Doppelkonus 1 in die Bearbeitungsmaschine zum Herstellen des Gewindes zwischen Spitzen 2,3 eingespannt, von denen die Spitze 2 noch von einem Kranz von Mitnehmerzähnen 4 umgeben ist, so dass der Nippel 1 von dem Antrieb 5 der Bearbeitung- maschine in Pfeilrichtung P1 gedreht wird. Die Bearbeitungsmaschine besitzt zwei Supporte 6 und 7, in denen die Walzenfräser 8,9 mit ihrem Antrieb gelagert sind. Diese Supporte 6 und 7 sind senkrecht zur Drehachse des Nippels 1 durch einen nicht gezeigten Spindelantrieb einstellbar. Ausserdem sind die Supporte 6 und 7 um eine in der Zeichnung nicht dargestellte senkrechte Achse schwenkbar, so dass die Walzenfräser genau auf den Kegelwinkel des herzustellenden Nippels eingestellt werden.
Durch einen nicht näher dargestellten Antrieb werden die Supporte 6 und 7 parallel zur Mantellinie des Nippelkegels in Pfeilrichtung P2 um den Betrag der Gewindesteigung verschoben, so dass bei einer Umdrehung des Werkstückes 1 die Gewinde für beide Konen gleichzeitig geschnitten werden.
Im vorliegenden Fall soll ein Gewinde hergestellt werden, dessen Profil senkrecht zur Kegelachse steht und in Fig. 2 dargestellt ist. Wird zur Achsmitte des Kegels eine Senkrechte durch die Mitte
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eine lange Flanke an der abfallenden Seite.
Den Unterschied zwischen dem Fräsen mit einem zylindrischen Fräser und einem konischen Fräser erläutert Fig. 3 Verwendet man einen konischen Fräser mit dem gleichen Kegelwinkel, wie ihn ; der Nippel aufweist, so muss bei der Herstellung des Fräsers das Gewindeprofil senkrecht zur Mittelachse eingestochen werden. Wird jedoch ein zylindrischer Walzenfräser verwendet, so muss der Fräserzahn vor dem
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hervorgeht, kann das Gewinde in dem Doppelkonusnippel auch mit konischen Fräsern vorgenommen werden, wenn man auf die Vorteile verzichtet, die die Gewindeherstellung mit zylindrischen Fräsern mit sich bringt. Wesentlich für die Erfindung ist das gleichzeitige Schneiden der Gewinde für die beiden Konen des Nippels.
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Erwähnt sei, dass am Schluss des Fräsvorganges, d. h. nach einer vollen Umdrehung des Nippels 1 und Verschiebung der Fräser 8,9 in Pfeilrichtung P2 um eine Gewindesteigung, der Gewindeauslauf auf einem Umfang von etwa 450 mit dem Zahnprofil 10 der Fräser 8 und 9 derart abgefräst wird, dass ein allmählicher Übergang vom Kerndurchmesser zum Aussendurchmesser des geschnittenen Gewindes an den Kopfenden des Nippels erfolgt. Dies wird dadurch erreicht, dass während der weiteren Umdrehung des
Nippels um 450 auf diesen Winkelsektor die Fräser 8,9 durch Verstellung der Supporten 6, 7 senkrecht zu den Kegelmantellinien bei zylindrischen Walzenfräsern oder senkrecht zur Nippelachse bei konischen Fräsern langsam zurückgezogen werden, so dass die Gewindespitze anfangs stark und allmählich weniger durch das Zahnprofil 10 abgetragen wird.
Die im Beispiel der Graphitnippel dargelegten technischen und wirtschaftlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung gelten sinngemäss auch für die Verarbeitung von Doppelkonusnippeln aus anderen Werkstoffen. Gegenüber den bisherigen Herstellungsverfahren mit einseitigem Gewindeschneiden, Umspannen des Werkstückes und erneutem Schneiden der anderen Gewindeseite, Ausspannen des Werkstückes und Nachmessen in geeigneteil, Kontrolleiririchtungen wird nach dem vorliegenden Verfahren nur etwa ein Sechstel der bisherigen Arbeitszeit benötigt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung masshaltiger doppelkonischer Gewindenippel durch gleichzeitiges Fräsen der Gewinde in einer Einspannung mittels zweier parallel gegenüberstehender, mit steigungslos angeordneten Zähnen das Werkstück von beiden Seiten bearbeitender Fräser, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräser (8,9) in je einem Support (6,7) zweiseitig gelagert sind, der während einer Umdrehung des axial fixierten Werkstückes (1) in gleicher Richtung längs der beiden parallelen Kegelmantellinien des Werkstückes um eine Gewindesteigung verschiebbar ist.