Wälzfräser- Prüfmaschine mit Geschwindigkeitssteuerung
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Verkürzung der Messzeit bei einer Wälzfräser Prüfmaschine. Bei den meisten bekannten Wälzfräser Prüfgeräten beruht der Messvorgang auf der relativen Verschraubung eines die Schneidkanten des Wälz- fräsers an einem eingestellten Halbmesser punktförmig berührenden Tasters gegenüber dem Fräser.
Es ist auch ein motorisch angetriebenes Gerät bekannt g. worden, bei dem der Messtaster nicht auf einem veränderlich einstellbaren, während des Messvorganges konstanten Halbmesser des sich drehenden Fräsers parallel zu dessen Achse geführt wird, sondern sich unter Hinzufügung einer zweiten zu dieser Bewegung senkrechten Bewegungskomponente während der Durchsohraubung auf der in einer Grundzylinder Tangentialebene der Fräser-Grundschnecke senkrecht zur Erzeugenden ihrer Flanken verlaufenden Eingriffslinie des Fräsers bewegt. Diese Geräte besitzen die Schneidkante jeweils nur an einem Punkt berührende kugel- oder pilzförmige Messtaster, welche beim Überfahren einer Schneidkante einen Ausschlag machen, dessen Höhe den Messwert darstellt.
Bei dem geschilderten Messverfahren wird die Axial-oder Eingriffsteilung des Fräsers gemessen. Soll die Form der Schneidkanten auf den Geräten gemessen werden, dann müssen diese unter schrittweiser radialer Verstellung des Messtasters punktweise unter jeweiliger Verschraubung um den dazu erforderlichen kleinen Winkel abgetastet werden.
Demgegenüber bedeutet die durch die deutsche Patentschrift Nu. 919074 bekanntgewordene Verwendung eines schneidenförmigen Messtasters, der mit seiner Messschneide in die Richtung einer Erzeugenden der Evolventen-Grund-oder Hüllschnecke des Wälzfräsers eingestellt wird, eine erhebliche Verbesserung. Da die so eingestellte Messschneide des Tasters die Schneidkante des Fräsers unter einem kleinen Winkel kreuzt, überstreicht sie diese bei der Durchsohraubung in ihrer ganzen Länge und der Taster erfasst das ganze Schneidkantenprofil in einem Zuge.
Beim Durchschfauben ist die Messschneide aber jeweils nur auf einem kurzen Bereich der Fräserdrehung mit der Schneidkante in Berührung, während des grösseren Teiles der Drehung geht sie firei über die Zwischenräume zwischen den einzelnen Schneidkanten. Um die Schneidkantenprofile genau erfassen und mit dem Schreibgerät aufzeichnen zu können, darf die Durchschraubungsgeschwindigkeit bei der Messung nur relativ klein sein. Diese nimmt daher, wenn mehrere oder alle Zähne des Fräsers abgetastet werden sollen, eine erhebliche Zeit in Anspruch. Auch der Verbrauch des stetig ablaufenden Diagrammpapiers wird unnötig gross und die Messdiagramme werden mehr oder weniger unübersichtlich, da die Diagramme der einzelnen Flanken nur in verhältnismässig grossen Abständen geschrieben werden.
Die Erfindung sieht nun vor, die Wälzfräser Prüfmaschine mit einer Geschwindigkeitssteuerung zu versehen, welche die bei Überstreichen der Schneidkanten des Fräsers durch die Messschneide oder einen kugel- bzw. pilzförmigen Messtaster r er- forderliche relativ kleine Durchschraubgeschwin- digkeit (Messgeschwindigkeit) während des Durchlaufens der Zwischenräume, in denen sich keine Schneidkante in Berührung mit der Messschneide bzw. dem Messtaster befindet, vergrössert und den Transport des Schreibpapiers in dieser Periode stillsetzt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeichnungen stellt dar:
Fig. 1 einen Wälzfräsen in Stirnansicht mit eingezeichneter Messschneide,
Fig. 2 ein Messdiagramm, wie es von einem Messgerät ohne Geschwindigkeitssteuerung erhalten wird,
Fig. 3 ein Messdiagramm, wie es von einer erfindungsgemässen Messmaschine mit Geschwindigkeitssteuerung erhalten wird,
Fig. 4 und 5 die Messmaschine in Ansicht und von der Seite mit dem getrennt aufgestellten elektrischen Schreibgerät,
Fig. 6 das Schema der elektrischen Steuerung in vereinfachter Darstellung.
In Fig. 1 ist mit 1 der Fräser und mit 2 die Messschneide bezeichnet, die tangential zum Grundzylinder der Evolventen-Grundschnecke des Fräsers um den Steigungswinkel (yg) an diesem gegen die Zeichenebene geneigt, das ist in Richtung einer Erzeugenden der Evolventen-Hüllschnecke des Fräsers, verläuft.
In der gezeichneten Projektion kreuzt die Messschneide 2 die Fräserschneidkante 3 unter dem beim Durchlauf vom Zahnkopf bis zum Zahnfuss sich etwas vergrössernden Winkel ?;. Der Drehwinkel des Fräsers, während dessen die Schneide in Berührung mit der Schneidkante ist, ist mit, der Drehwinkel vom Abfallen der Messschneide von der Schneidkante 3 bis zum Auflaufen auf die Schneidkante 4 mit 2 bezeichnet. Man erkennt, dass der Leerwinkel 2 erheblich grösser ist als der Winkel, innerhalb dessen das Schneidkantenprofil von der Messschneide berührt wird.
Das Messdiagramm nach Fig. 2 erhält man mit einem Gerät, das mit konstanter Durchschraubgeschwindigkeit arbeitet. Die dem Drehwinkel qol zugeordneten Profilmesskurven 5 nehmen darin einen viel kleineren Raum ein als die Leerwege 6, die den Winkeln w2 zugeordnet sind. Fig. 3 stellt ein Messdiagramm dar, wie man es mit einer Prüfmaschine erhält, die mit einer erfindungsgemässen Geschwindigkeitssteuerung ausgestattet ist. Hier sind die Leerwege praktisch verschwunden, eine Profilkurve 7 folgt unmittelbar auf die andere. Ausserdem ist die Messzeit infolge des beschleunigten Durchlaufens der Leerwinkel bedeutend verkürzt, obgleich, wie man an der gestreckten Profilkurve erkennt, die eigentliche Messgeschwindigkeit gegenüber derjenigen bei Aufzeichnung des Diagrammes der Fig. 2 noch erheblich herabgesetzt wurde.
Fig. 4 und 5 stellen beispielsweise in Front- und Seitenansicht eine Wälzfräser-Prüfmaschine dar, die mit einer erfindungsgemässen Geschwindigkeitssteuerung versehen ist. Der Aufbau dieser Maschine, der z. B. im deutschen Patent Nr. 1027886 dargelegt ist, sei hier nur kurz so weit beschrieben, wie es für das Verständnis der Geschwindigkeitssteuerung notwendig ist. Die Maschine besitzt ein Bett 8, auf dessen Oberseite ein Schlitten 9, der Wälzschlitten, geführt ist, der zwei Wälzlineale 10 und 11 trägt.
Der zu messende Fräser 12 ist an einem an der Rückseite des Bettes verschraubten Ständer 13 zwischen Spitzen auf nommen und an seinem unteren Ende mit einer Buchse 14 gekuppelt, die zwei Wätzscheiben 15, 16 trägt, von denen hier die obere (15) im Eingriff mit dem Wälzlineal 10 steht. In einer senkrechten Füh rung an der Vorderseite des Bettes 8 ist der Messschlitten 17 geführt, der seinen Antrieb durch einen Kwlissenstein erhält, der in den Schlitz einer auf dem Wälzschlitten gelagerten, im Winkel einstellbaren Kulisse 18 eingreift. Auf einem nach dem Grundsteigungswinkel (i'g) des Fräsers einstellbaren Schwenkkopf 19 des Messschlittens 17 ist der Messkopf 20 mit dem schneidenförmigen Messtaster 21 in Richtung quer zur Fräserachse geführt.
Der Messkopf 20 greift mit einem Stein in den Schlitz einer an der Mess schlittenführung be, festigten Kulisse 22 an.
Das Handrad 23 dient zum Antrieb der Wälz schlittenbewegung beim Einstellen der Maschine, während diese Bewegung beim Messen durch einen nicht dargestellten Elektromotor erzeugt wird.
In dem in Fig. 6 gezeigten, den Wälzschlittenantrieb betreffenden Teil des Gesamtschaltschemas der Prüfmaschine ist mit 24 der Anker des Motors für den Wälzschlittenantrieb und mit 25 seine Feldwicklung bezeichnet.
26 ist ein Transformator, der die Spannung für den Gleichrichter 27 liefert, der einerseits den Erregerstrom für die Wicklung 25 und anderseits über die Potentiometer 28 und 29 den Steuerstrom für die Steuerwicklung der Transduktoren 30 und 31 liefert, die ihrerseits den Ankerstrom für den Anker 24 hergeben. 32 bis 35 sind Gleichrichter für den Ankerstrom. 36 und 37 sind von nicht dargestellten Druckknöpfen beaufschlagte Relais, welche über die je vier eingezeichneten Kontakte a bis d den Motor auf Rechts- oder Linkslauf schalten. 38 ist ein Relais, das die Kontaktgruppen 39a, b und 40a, b schaltet.
Dieses Relais wird, wie schematisch angedeutet, vom Schreibgerät 41 geschaltet, das seinerseits die Impulse des elektrischen Messtasters 42 verstärkt und aufschreibt.
Die Wirkungsweise der Prüfmaschine ist folgende: Nach Drücken des entsprechenden Druckknopfes schaltet eines der Relais 36 oder 37 den Wälzschlittenantriebsmotor 2425 im Rechts- oder Linkslauf ein. Über nicht dargestellte Antriebselemente versetzt dieser den Wälzschlitten in Bewegung, wobei er zunächst mit der kleineren Messgeschwindigkeit läuft.
Durch das Wälzlineal 10 wird die Wälzscheibe 15 mitgenommen und versetzt den Fräser 12 in Drehung.
Zugleich verschiebt die entsprechend eingestellte Kulisse 18 den Messschlitten 17 über den in die Kulisse 18 greifenden Kulissenstein parallel zur Fräserachse um das sich aus der Steigung ergebende Mass in Richtung der Fräserachse. Dadurch verschraubt sich der schneidenförmige Messtaster 21, der vorher in der Grundzylinder-Tangentialebene nach dem Grundsteigungswinkel ("g) des Fräsers eingestellt wurde, relativ zu diesem, und seine Messschneide überstreicht die Schneidkanten in der aus Fig. 1 er sichtlichen Weise.
Die aus den Ausschlägen des elektrischen Mess tasters resultierenden Spannungsschwankungen wer den im Verstärker des elektrischen Schreibgerätes 41 verstärkt und von der Schreibfeder aufgeschrieben.
Fällt nun nach dem Passieren der Schneidkante der Messtaster.von dieser ab, so veranlasst der dadurch ausgelöste plötzliche Spannungssprung über nicht dargestellte Schaltmittel das Anziehen des Relais 38.
Dadurch werden die Kontakte 39a, b gelöst und dile Kontakte 40a, b geschlossen. Anstelle der vorher am Potentiometer 28 eingeregelten niederen Spannung wird dadurch an die Steuerwicklung der Transduktoren 30 und 31 die höhere, am Potentiometer 29 eingestellte Spannung gelegt, die dem Motor eine erhöhte Drehzahl und damit dem Wälzschlitten die grössere Leergeschwindigkeit für das Durchlaufen der Zwischenräume bis zur nächsten Schneidkante erteilt.
Durch ein im Schreibgerät eingebautes, nicht gezeichnetes einstellbares Zeitschaltwerk wird kurz vor Erreichen der nächsten Schneidkante über das Relais 38 wieder die langsame Messgeschwindigkeit durch Öffnen der Kontakte 40 und Wiederschliessen der Kontakte 39 eingeschaltet, und so fort, bis ein Endanschlag das Gerät nach Durchlauf des gesamten Messweges stillsetzt.
Die Geschwindigkeitssteuerung kann natürlich auch vorteilhaft bei Verwendung kugel- oder pilzförmiger, der Messung der Axial- oder Eingriffsteilung dienender Messtaster benutzt werden, indem beim Überstreichen der Schneidkanten durch diese Taster die Durchschraubgeschwindigkeit kurzzeitig herabgesetzt wird. Dadurch wird einerseits die Sicherheit der Messung erhöht, da die Tasterausschläge langsamer vor sich gehen und für das Schreibgerät mehr Zeit zur Aufzeichnung der Diagramme zur Verfügung steht, und anderseits durch die erhöhte Leergeschwin digkeit noch Zeit gespart.