DE1022075B

DE1022075B - Vorschubspindel an Werkzeugmaschinen fuer hohe Vorschubgenauigkeit

Info

Publication number: DE1022075B
Application number: DEW15508A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Wilh Zuercher
Original assignee: Wagner and Co Werkzeugmaschinenfabrik Mbh
Current assignee: Wagner and Co Werkzeugmaschinenfabrik Mbh
Priority date: 1954-12-07
Filing date: 1954-12-07
Publication date: 1958-01-02

Description

Vorschubspindel an Werkzeugmaschinen für hohe Vorschubgenauigkeit Die Erfindung betrifft Vorschubspindeln an Werkzeugn1,aschine:n für hohe Vorschubgenauigkeit, wie sie z. B. beim Schneiden von Präzisionsgewinden erforderlich ist.
Für Vorschiebebewegungen hoher Genauigkeit an Werkzeugmaschinen, wie z. B. beim Gewindeschnei-&n auf Drehbänken oder beim Parallelverschieben von Maschinenteilen, bei denen die Bewegung an mehreren Stellen eingeleitet wird, wie Querbalken an Hobelmaschinen usw., werden normalerweise im feststehenden Maschinenteil umlaufende Gewindespindeln verwendet, auf denen sich eine am beweglichen Teil befestigte Mutter verschiebt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß durch :die Torsionsbeanspruchung sowie die Zug- oder Druckbeanspruchung der Spindel Ungenauigkeiten entstehen, da sich die Verdrehung der Welle ebenso wie ihre Längenänderung mit der Entfernung der Spindelmutter von der Stelle der Drehmomenteinleitung bzw. vom Festlager ändern. Diese Ungenauigkeiten können bei großen Verschiebekräften. und langen Spindeln, z. B. beim Gewindeschneid-en auf schweren Drehbänken großer Länge, erheblich sein. Es wurde daher schon versucht, diese Ungenauigkeiten bei Drehbänken dadurch herabzusetzen, daß man die Gewindespindel (Leitspindel) fest und undrehbar am Bett lagerte, während man die in zier Supporträderplatte befindliche Spindelmutter umlaufen ließ, wobei die Mutter mit Hilfe der umlaufenden Zugspindel angetrieben wurde. Bei normalen Dreharbeiten, bei denen sich der Support mittels eines über die Zugspindel angetriebenen Ritzels an der am Bett angeordneten Zahnstange entlang bewegte, wurde die Spindelmutter von der Leitspindel entkuppelt. Bei der Verwendung einer derartigen stillstehenden Leitspindel zum Gewindeschneiden wurde zwar die Torsion auf das durch die Reibungskräfte gegebene Maß herabgesetzt, die Zug- bzw. Druckbeanspruchung blieb jedoch in voller Höhe erhalten. Außerdem machte sich nun die Torsfon der die Spindelmutter antreibenden Zugspindel nachteilig bemerkbar. So war der Gewinn an Genauigkeit bei dieser Anordnung, vor allem bei langen Spindeln, nur gering.
Zur Erzielung hoher Vorschubgenauigkeiten wurden .auch schon am feststehenden Maschinenteil angeordnete Schneckenzahnstangen verwendet, mit denen eine .am beweglichen Maschinenteil drehbar gelagerte Schnecke im Eingriff steht. Nachteilig sind hier die Schwierigkeiten und hohen Kosten bei der Herstellung entsprechender Schneckenzahnstangen, die Empfindlichkeit der Schneckenantriebe gegen Achsverlagerungen bei Montagefehlern oder 'Verschleiß der Führungsbahn sowie die auftretenden hohen radialen Kräfte, die ein Abdrängen des geführten Teils vom führenden Teil und damit zumindest erhöhte Reibung an den Führungen hervorrufen. Bei der ebenfalls bekannten Verwendung zahlreicher kurzer, mit Zwischenräumen angeordneter Schneckenzahnstangenstücke statt einer durchgebenden Zahnstange werden zwar die Kosten und Schwierigkeiten bei der Zahnstangenher stellung geringer, doch wird dafür die Montage entsprechend erschwert und verteuert.
Demgegenüber ermöglicht die Vorschubeinrichtung nach der Erfindung hohe Vorschubgenauigkeit auch bei langen Spindeln und erreicht dies dadurch, daß die stillstehende Gewindespindel, auf der sich eine (vorteilhaft durch eine elektrische Welle angetriebene) umlaufende, am zu bewegenden Maschinenteil angeordnete Mutter bewegt, zwischen zwei mit dem feststehenden Maschinenteil starr verbundenen Lagerböcken nach Art eines vorgespannten Zugankers durch eine in Spindellängsrichtung wirkende Kraft und/oder nach Art einer vorgespannten Drehstabfeder durch eine tordierende Kraft vorgespannt ist. Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung beruht darauf, daß durch ,die Vorspannung die Spindel elastisch verformt wird, während der feste Maschinenteil "eine entgegengesetzt gerichtete Verformung erleidet, welche aber wegen der viel größeren Federsteifigkeit viel geringer ist als die der Spindel. Wird nun die Spindel durch eine Betriebslast, beispielsweise die Vorschubkraft, zusätzlich beansprucht, so verformt sie sich zusätzlich, wobei jedoch der feste Maschinenteil und d'ie Lagerböcke der Spindel zurückfedern, was zu einer Verringerung der Vorspanniung führt. Es stellt sich also ein neuer Gleichgewichtszustand ,ein, bei dem die Gesamtverformung der Spindel der Summe aus Betriebslast und verringerter Vorspannung entspricht. Da die Spindel eine viel geringere Federsteifigke t besitzt ass der feste Maschinenteil bzw. die Lagerböcke mit ihren sehr großen Querschnitten, führt das Aufbringen einer Betriebslast zu einer sehr starken Verringerung der Vorspannung und damit zu einer sehr geringen zusätzlichen Verformung der Spindel.
Die Erfindung sei -zunächst am Ausführungsbeispiel einer Drehbank erläutert. Am Drehbankb:ett ist eine Zahnstange und eine beim Einbau durch eine Zugbeanspruchung und ein Drehmoment vorgespannte Leitspindel befestigt.
Die Vorschubübertragung von Hauptantrieb zum Supporträderkastenerfolgt durch die als »elektrische Welle« bekannte Gleichlaufschaltung eines am Supporträderkasten angeordneten Vorschubmotors mit ,dem vom Hauptantrieb angetriebenen Leitgenerator. Der Vorschubmotor treibt über das im Supporträderkasten angeordnete Vorschubwechselgetriebe bei Längsvorschub wahlweise das Zahnstangenritzel für den normalen Vorschub oder die Spindelmutter für den Gewindeschneidvorschub an. Beim Gewindeschneiden werden nennenswerte Längenänderungen der Leitspindel durch die Vorschubkraft oder eine nennenswerte Verdrillung infolge der Mutterreibung vermieden, da die Leitspindel ,durch größere Kräfte vorgespannt ist. Die Winkelabweichungen durch das übertragene Drehmoment sind in der »elektrischen Welle« infolge der großen synchronisierenden Kraft dieser Anordnung- sehr gering und zudem vom Abstand zwischen Support und Spindelkasten unabhängig, so daß die Vorschubgenauigkeit auch bei langen Drehbänken nur von der Herstellungsgenauigkeit der Leitspindel abhängt.
Soll ein durch zwei Spindeln verschobenes Maschinenteil, bei dem die Spindeln unter Umständen ungleichmäßig belastet sind, wie z. B. der Querbalken einer Hobelmaschine, parallel und ohne in den Führungen zu ecken, verschoben «-erden, so werden die im feststehenden Maschinenteil angeordneten Gewindespindeln - wie schon beschrieben - vorgespannt, und der Antrieb der umlaufenden, am beweglichen Teil angeordneten Spindelmutter erfolgt durch zwei synchron laufende Motore.

Claims

PATENTANSPRUCH: Vorschubspindel an Werkzeugmaschinen, die, selbst feststehend, mit einer am beweglichen Maschinenteil, wie Support, axial unverschieblich angeordneten und auf ihr umlaufenden Mutter zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen zwei mit dem feststehenden Maschinenteil starr verbundenen Lagerböcken nach Art eines vorgespannten Zugankers durch eine in Sp.indellängsrichtung wirkende Kraft und/oder nach Art einer vorgespannten Drehstahfeder durch eine tordierende Kraft vorgespannt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 909 528.