Vorrichtung zum Gewindeschneiden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Innen- oder Aussengewindeschneiden, mit einem an einer Werkzeugmaschinenspindel befestigbaren Gewinde schneidkopf, der treibende und getriebene Teile auf weist, die mittels einer Kupplung zur Drehmomenten übertragung zu verbinden sind.
Die Erfindung bezweckt die Verbesserung einer sol chen Vorrichtung, wie .sie z. B. durch die US-Patent schrift Nr. 3 041<B>893</B> (desselben Patentinhabers) be kannt ist. So soll neben -anderem z. B. die Übertragung des Drehmomentes von der Maschinenspindel zu der einen Gewindebohrer tragenden Arbeitsspindel verbes sert werden, und die Vorrichtung soll haltbar und ein fach im Aufbau sein.
Für den Vorwärtstrieb und den Rückwärtstrieb von Gewindeschneidköpfen ist es bekannt, radiale Antriebs zapfen mit axialen Nuten eines konzentrischen Elemen tes zusammenwirkenzulassen. Diese Bauteile bilden zu sammen eine Kupplung zum Ein- und Ausschalten des Vorwärts- und Rückwärtstriebes. Zum Auskuppeln des Vorwärtstriebes muss oder Gewindeschneidkopf so weit angehoben werden, dass die Antriebszapfen :den Boden der axialen Nuten erreichen.
Wenn ein Antriebszapfen den Boden :der Nut erreicht und ist zu dieser im wesent lichen zentrisch ;gerichtet, hat der Zapfen das Bestreben, unter die Nut zu gelangen, während die Nut das Bestre ben hat, über ;den Zapfen zu gelangen, was mit schla genden Geräuschen verbunden ist. üblicherweise sind die Antriebszapfen rund und die axialen Nuten recht eckig, was eine Abnutzung der Kanten und Ecken der Nuten bewirkt, was ein Verstärken, der Geräusche oft bis zum Zerstören des Schneidkopfes ergibt. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, bei der neu zu schaffenden Vorrichtung :diesen Nachteil hinsichtlich Geräuschbil dung und Abnutzung zu vermeiden.
Die im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung beseitigt die erwähnten Nachteile und schafft eine ein fache und haltbare Vorrichtung.
Inder Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Er findungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen an einer Maschine angebrachten Ge windeschneidkopf in Ansicht, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Gewinde schneidkopf nach Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2, und Fig. 5 eine Einzelheit aus Fig. 2 in Perspektive.
An einer Werkzeugmaschine 10 wird mit dem Ge windeschneidkopf 12 gearbeitet. Die Maschine 10 hat eine Spindel 11. Ein um die Längsachse des Schneid kopfes 12 schwenkbarer Arm 13 liegt an einer vertika len Stange 14 der Maschine 10 an (Fig. 1).
Der Gewindeschneidkopf weist ein zylindrisches Ge häuse 17 auf, das einen mit Aussengewinde versehenen oberen Teil 23 hat, auf dem eine gekordelte Einstell haube 19 verschraubbar ist (Fig. 1, 2). Die Einstellhaube 19 dient zur Einstellung des maximal vom Gewindebo- rer zu übertragenden Drehmomentes. Hierzu wird mit tels der Einstellhaube 19 eine später näher erläuterte Kupplung verstellt, die im Falle der Überschreitung eines bestimmten Drehmomentes rutscht und somit ,das vom Gewindebohrer zu übertragende Drehmoment begrenzt.
Der Schneidkopf hat eine Drehspindel 21, welche ein Spannfutter 22 trägt, in dem der Gewindebohrer 24 ge halten ist (Fig. 1). Das Spannfutter 22 und der Gewinde bohrer sind in der bekannten Weise ausgebildet.
Der obere Teil 23 des Gehäuses 17 hat einen Innen konfus 25, mit dem der Gewindeschneidkopf auf dem Konus der Maschinenspindel 11 drehfest sitzt. Die Ein stellhaube 19 hat eine radiale Gewindebohrung 26, in der eine Schraube 27 sitzt zum urdrehbaren Feststellen der Haube 19 gegenüber dem Körper 17, 23 (Fig. 2).
Zwischen dem zylindrischen Gehäuseteil 17 und dem oberen Teil 23 des Schneidkopfes ist ein Zwischenstück 30, in ;dem drei um 120 zueinander versetzt angeor,"d- nete Axialbohrungen 31 sind. In diesen sitzen Stifte 32, welche in eine Kupplungsscheibe 35 eingreifen (Fig. 2). Diese Scheibe 35 wird somit von der Maschinenspindel 11 angetrieben. Die Scheibe 35 hat eine Zentrumsboh rung 36 und einen absagenden Rand 37.
Durch weitere drei um 120 zueinander versetzte Axialbohrungen 39 des Zwischenstückes 30 ragen Schraubendruckfedern 40 (Fig. 2). Die Federn 40 stützen sich einerseits auf der Kupplungsscheibe 35 und anderseits auf einer Platte 42 der Einstellhaube 19 ab. Zwischen der Platte 42 und der Innenfläche der Haube 19 liegt ein Drucklager mit dem Käfig 41 und den ,darin gefassten Kugeln 43 (Fig. 2).
Eine zylindrische Kupplungsmuffe 44 hat eine Boh rung 45. Die Muffe 44 hat einen erweiterten, unteren Teil 46 mit einer koaxialen Bohrung 47, in der sich das obere Ende einer Büchse 50 befindet. Der erweiterte Teil der Muffe 44 weist eine quadratische Schulter 51 auf, auf der ein Kupplungsring 55 liegt. Die Kupplungs elemente liegen somit zwischen der treibenden Kupp lungsscheibe 35 und dem Kupplungsring 55. Die Kupp lung weist abwechselnd Fiberlamellen 60 und Stahlla mellen 61 und 62 auf (Fig. 2). Die Stahllamellen 62 greifen mit Ansätzen 66 und 67 in Längsschlitze 65 des Randes 37 der treibenden Kupplungsscheibe 35 zur drehfesten Verbindung ein (Fig. 2, 3).
Die Stahllamellen 61 greifen mit Ansätzen 64 und 69 in Längsschlitze 68, 68' und 68" oder Muffe 44 zur drehfesten Verbin dung ein. Die Stahllamellen werden infolge Reibungs- schluss mit den Fiberlamellen angetrieben und treiben die Kupplungsmuffe 44. Die reibschlüssige Verbindung der Kupplungslamellen hängt von der Einstellung der Einstellhaube 19 und damit von der Spannung der Fe dern 40 ab (Fig. 2).
Unter dem Kupplungsring 55 liegt ein Kugellager 70 mit dem äusseren- und inneren Laufring 71 und 72 und den Kugeln 73. Der äussere Laufring 71 sitzt inner halb des Gehäuses 17 (Fig. 2). Die Kupplungsmuffe 44 ist innerhalb des Kugellagers 70 gelagert.
Die Drehspindel 76 des Gewindeschneidkopfes hat eine zentrische Bohrung 77. Am oberen Ende der Dreh spindel 76 sind eine Büchse 78 und drei sich radial er streckende Antriebszapfen 80, 81 und 82 vorhanden (Fig. 2, 3). Die Zapfen 80-82 ragen durch die radialen Bohrungen von der Drehspindel 76 nach aussen. Die Drehspindel 76 ist zur Drehrichtungsumkehr axial ver schiebbar, wie später näher erläutert wird.
Die Antriebszapfen 80-82 greifen in Aussparungen einer Drehhülse 85 ein (Fig. 2, 3, 5). Die Drehhülse 85 ist zylindrisch und weist am obren Ende drei zueinan der versetzte und radial abstehende Ansätze 87 auf (Fig. 2, 3). Diese Ansätze 87 passen in entsprechende Längsschlitze 88 in der Innenseite der Kupplungsmuffe 44 (Fig. 2). Die Drehhülse 85 ist mit der Kupplungs muffe 44 drehfest verbunden, kann sich aber relativ ge genüber dieser axial verschieben. Die Drehhülse 85 hat einen sich axial erstreckenden Rand, in dem sich drei Aussparungen befinden. Jede Aussparung weist eine axiale Kante 91 und eine schraubenförmige Kante 92 auf (Fig. 5).
Innerhalb der Drehhülse 85 ist ein Boden 95 mit einer zentrischen Öffnung 96 zum Durchsagen einer Rückholfeder 97 für den Gewindebohrer 24 vor handen (Fig. 1, 2).
Im unteren Teildes Innenkonus 25 vom Teil 23 sind zylindrische Ausdrehungen 100 und 101. In letzterer sitzt ein Befestigungsstopfen 102 für die Schraubenzug feder 97. Letztere ist in einer Lasche 103 des Stopfens 102 eingehängt (Fig. 2). Unterhalb der Ausdrehung 101 sind noch zwei koaxiale Ausdrehungen 104 und 105 (Fig. 2). Eine auf dem Boden 95 oder Drehhülse 85 auf- sitzende Schraubendruckfeder 110 stützt sich mit dem anderen Ende innerhalb der Ausdrehung 105 auf den einzigen Bauteil 17, 23, 30 ab. Die Druckfeder 110 dient als elastischer Puffer zwischen dem Bauteil 17, 23, 30 und der Drehhülse 85 und ist als Torsionsfeder vorge spannt.
Die Feder 110 erlaubt somit eine axiale Ver schiebung und Verdrehung ,dies Drehhülse 85, wobei der Formschluss zwischen den Antriebszapfen 80-82 und der Drehhülse 85 zur Übertragung des Drehmomentes beim Gewindeschneiden gelöst wird.
Diese Wirkungs- weise zusammen mit oder Ein- ,und Ausschaltung der Kupplung wird später näher erläutert.
Mit der Drehhülse 85 wirkt eine mit Verzahnung 116 versehene Büchse 115 zusammen (Fig. 5). Die Ver zahnung 116 dient zum Rückwärtsantrieb des Gewinde bohrers 24. Die Büchse 115 sitzt drehfest auf der Ar beitsspindel 76 des Gewindeschneidkopfes (Fig. 2). Mit Odem unteren Ende liegt die Büchse 115 auf einem Ring <B>117</B> auf und im mittleren Teil liegt die Büchse 115 in- herhalb der Büchse 50. Im oberen Teil hat die Büchse 115 drei zueinander versetzte Aussparungen. Letztere weisen je eine axiale Kante 120 und eine schraubenför mige Kante 121 .auf.
Diese Kanten arbeiten mit den An triebszapfen 80-82 in später erläuterter Weise zusam men. Die Aussparungen der Drehhülse 85 und der Büchse 115 stehen einander bezüglich einer Querebene spiegelbildlich gegenüber (Fig. 5). Die Verzahnung 116 der Büchse 115 ist in Eingriff mit Planetenrädern 143-145 (Fig. 4). Die Arbeitsspindel ist in einer Lager büchse 125 gelagert, die in einer Axialbohrung der Büchse 115 sitzt (Fig. 2). Auf dem Planetenradträger 129 sitzt der Anschlagarm 13 drehfest. Zur axialen Sicherung dient ein Ring 131.
Ein abgesetzterer, oberer Bund 132 des Planetenradträgers 129 ist in einem Ku- gellager 134 gelagert. Dieses hat die Laufringe 135, 136 und die Kugeln 137 (Fig. 2). Das Kugellager 134 ist .durch einen Sicherungsring 140 auf .dem Träger 129 ge halten. Zwischen den beiden Kugellagern 70 und 134 befindet sich ein Distanzring 138. Der Planetenradträger 129 hat drei Aussparungen 142 für die Planetenräder 143-145 (Fig. 4). Jedes Planetenrad ist auf einer im Planetenradträger 129 sitzenden Achse 150 drehbar ge lagert.
Jede Achse 150 sitzt in Bohrungen 151 und 152 des Trägers 129 (Fig.2). Jedes Planetenrad sitzt mit einer Lagerbüchse<B>155</B> z. B. aus Bronze oder Sinterme- tall auf der Achse 150. Die Planetenräder 143-145 kämmen mit -einem im Gehäuse 17 befestigten Hohlrad 156. Das Hohlrad 156 liegt auf einer Scheibe 160, die durch einen Ring 161 axial gesichert ist (Fig. 2).
Im unteren Teil der Arbeitsspinldel 76 ist eine Zen trumsbohrung 163 vorhanden, in der ein Kugellager 165 sitzt. Im inneren Laufring des Kugellagers 165 ist ein Stopfen 164 gelagert. In letzterem ist die Feder 97 ein gehängt (Fig. 2). Die Arbeitsspindel 76 ist unten erwei tert und trägt das Spannfutter 22 für den Gewindeboh rer 24 (Fig. 1).
Die Arbeitsweise :mit ider Vorrichtung ist folgender- massen: Vor dem Beginn des Gewindeschneidens, ist es zweckmässig, durch Absenken des nicht angetriebenen Gewindeschneidkopfes gegenüber dem Werkstück die gewünschte Schnittiefe an der Maschine in bekannter Weise zu fixieren.
Die den Gewindebohrer 24 haltende Spindel 21 ist axial frei verschiebbar und erlaubt dem drehenden Gewindebohrer ein selbsttätiges Einschrau ben in Idas Bohrloch. Es ist nicht notwendig, dass ein Druck auf dem Gewindebohrer ausgeübt wird, wenn dieser einmal im Bohrloch gefasst hat und bei seiner Drehung das Gewinde schneidet.
Es ist im Gegenteil zweckmässig, wenn. der Arbeiter von Hand mit der Ma schinenspindel 11 und dem Gewindeschneidkopf leicht der selbstständigen Führung des Gewindebohrers 24 nachfolgt, bis ,die gewünschte Gewindetiefe erreicht ist. Eine kurze Aufwärtsbewegung der Maschinenspindel 11 bewirkt sofort eine Drehrichtungsumkehr des Gewinde bohrers. Die von den Federn 40 belastete Kupplung rutscht, wenn der Gewindebohrer auf ,dem Boden eines Sackloches aufsteht.
Das Drehmoment wind über die erwähnte Kupplung übertragen und entsprechend der jeweiligen Einstellung der Haube 19 begrenzt. Der Axialdruck auf die Kupp lung wird über das Drucklager 41 mit den Kugeln 43 ausgeübt.
Die Kupplungslamellen 60, 62 liegen aneinan der an und übertragen durch Adhäsion geräuschlos das Drehmoment, sodass eine feine Einstellung zur Begren- zung .des übertragbaren Drehmomentes möglich ist. Beim Gewindeschneiden, .also dem Vorwärtstrieb, er folgt der Kraftfluss über -die Kupplungslamellen 60-62 zur Kupplungsmuffe 44. Von letzterer erfolgt der Kraft fluss formschlüssig über die Ansätze 87 zur Drehhülse 85.
Beim Gewindeschneiden liegen die Antriebszapfen; 80-82 an den axialen Kanten 91 der Drehhülse 85 an. In, diesem Fall überträgt,die Drehhülse 85 über die Zap fen 80-82 das Drehmoment auf die Arbeitsspindel 76 beim Vorwärtstrieb des Gewindebohrers 24, also beim Gewindeschneiden. Wie bereits erwähnt, hat die Arbeits spindel infolge der Feder 97 eine axiale Freibeweglich keit.
Zum Rückdrehen,des Gewindebohrers 24 wird die Maschinenspindel 11 kurz nach oben bewegt, was eine axiale Verschiebung des Gewindeschneidkopfes 12 re lativ zur Arbeitsspindel 76 ergibt. Die Antriebszapfen 80-82 sind nunmehr ausser Eingriff mit den axialen Kanten 91 der Drehhülse 85. Die Zapfen 80-82 liegen nunmehr an den axialen Kanten 120 der Büchse 115 an.
Die Arbeitsspindel dreht sich nun in der anderen Dreh richtung zum Herausschrauben des Gewindebohrers 24 aus dem geschnittenen Gewinde.
Die Drehhülse 85 hat eine wichtige Funktion beim Arbeiten mit dem Gewindeschneidkopf. Die vermeidet sicher die Nachteile der eingangs erwähnten bekannten Gewindeschneidvorrichtungen. Wenn die Antriebszapfen 80-82 bei Drehrichtungsumkehr, beim Übergang von der Drehhülse 85 zur Büchse 115 an die unteren Kan tender Drehhülse 85 gelangen, wird ,anstelle des schla genden Geräusches, welches bei den bekannten Gewin deschneidvorrichtungen auftrat, sofort eine Trennung ,der Antriebszapfen 80-82 von der Drehhülse 85 be wirkt, da ;diese infolge der Fader 110 nach oben aus weicht.
Bei weiterer Aufwärtsbewegung der federbelaste ten Drehülse 85 nimmt diese ihre übliche axiale Stellung ein. Wenn der Gewindeschneidkopf nach der Rückdre hung wieder beim Vorwärtstrieb zum Gewindeschneiden arbeitet, erleichtern die schraubenförmigen Kanten 92 der Drehhülse 85 das Ineingriffkommen der Antriebs zapfen 80-82 mit den axialen Kanten 91. Eine gleiche Wirkungsweise wird erreicht, wenn ,die Antriebszapfen 80-82 zum Rückwärtsdrehen des Gewindebohrers 24 in Einsgriff mit der Büchse 115 kommen, wobei die schrau benförmigen Kanten 121 das in Eingriffkommen der An triebszapfen 80-82 mit den ,axialen Kanten 120 erleich tern.
In der Rückdrehstellung des Gewindeschneidkopfes ist,die Büchse 115 mit der Verzahnung 116 mittels der Zapfen 80-82 in Eingriff mit (der Arbeitsspindel 76. Der Antrieb erfolgt nunmehr direkt über ,das Gehäuse 17 und das Hohlrad 156, welches,die Planetenräder 143 bis 145 treibt. Der Planetenradträger 129 ist dabei undreh bar durch den Arm 13 festgehalten (Fig. 1).
Der Antrieb erfolgt also über ,das: Hohlrad 156 und die Planetenräder 143-145 und über die Verzahnung 116 zur Büchse 115, welche über die Antriebszapfen 80-82 die Arbeitsspin del 76 zur Rückwärtsdrehung antreibt.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist verhältnis- mässig gross, da ein Drucklager 41, 43 im Gewinde schneidkopf eingebaut ist. Bei Gewindeschneidköpfen für kleine Gewindebohrer und kleinere Drehmomente ist der Axialdruck auch kleiner, und es kann auf das Druck lager 41, 43 und auch eventuell auf das Lager 134 verzichtet werden.