DE1062526B - In beiden Bewegungsrichtungen wirksame Vorrichtung zum spielfreien Antrieb von Schlitten an Werkzeugmaschinen, insbesondere Fraesmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine in beiden Bewegungsrichtungen wirksame Vorrichtung zum spielfreien Antrieb von Schlitten an Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen, bei der das Spiel zwischen den Gewindegängen einer den Schlitten bewegenden Gewindespindel und einer mit dieser zusammenwirkenden, geteilten Mutter durch gegenseitiges Einstellen der beiden Mutterhälften aufgehoben wird.

Beim Gleichlauffräsen ist die Schnittrichtung des Fräsers und die Vorschubrichtung des Tisches gleichgerichtet. Bei dieser Arbeitsweise macht sich das Spiel zwischen Tischgewindespindel und Mutter insofern unangenehm bemerkbar, als der Fräser den Tisch um das Maß des Spiels vorwärts reißt. Hierdurch entstehen unkontrollierbare Schnittverhältnisse. Insbesondere wird die Spanstärke im Augenblick des Vorwärtsreißens ungewollt vergrößert, was zu Schädigungen am Werkzeug, Werkstück und an der Arbeitsmaschine führen kann. Zur Vermeidung dieser Übelstände dienen sogenannte Gleichlauffräseinrichtungen, die das Spiel zwischen Gewindespindel und Mutter unschädlich machen.

Bei bekannten Gleichlauffräseinrichtungen, bei denen das Spiel der Gewindegänge zwischen Mutter und Gewindespindel durch gegenseitiges Vorspannen von zwei Mutterhälften unschädlich gemacht wird, ist es unvermeidbar, daß beim Wechseln der Arbeitsrichtung, was beim Pendelfräsen sehr häufig geschieht, die Kraftrichtung, mit der die eine Mutterhälfte verschoben wird, von Hand geändert werden muß.

Andere Gleichlauffräseinrichtungen der gleichen Art, bei denen das Verschieben durch hydraulische Mittel erfolgt, bedingen, daß im Augenblick des selbsttätigen Umschaltens das durch die Gewindespindel bewegte Maschinenteil um das Maß des Spiels sprungartig bewegt wird, wodurch harte Schläge in der Maschine entstehen, was zur vorzeitigen Abnutzung führt.

Bei diesen Gleichlauffräseinrichtungen ist nicht die Möglichkeit vorhanden, das ursprüngliche und das im Laufe des Gebrauchs durch Abnutzung entstehende Spiel unabhängig von der Umschaltbetätigung zunächst spielarm einzustellen, damit die genannte sprungartige Bewegung beim Umschalten der Bewegungsrichtung vermieden oder auf ein erträgliches Mindestmaß herabgesetzt werden kann, und vor allem auch keine Einrichtung, um das Restspiel zu beseitigen, vorhanden. Solange die Gewindespindel auf ihrer ganzen Länge den gleichen Durchmesser aufweist, ist diese unter bestimmten Bedingungen brauchbar. Da aber erfahrungsgemäß die Transportspindeln an Fräsmaschinen fast nie auf ihrer ganzen Länge gleichmäßig belastet werden, ist die Abnutzung auch nicht gleichmäßig, so daß im Laufe der Zeit der In beiden Bewegungsrichtungen wirksame Vorrichtung zum spielfreien Antrieb

von Schlitten an Werkzeugmaschinen,

insbesondere Fräsmaschinen

Anmelder:

VEB Fritz-Heckert-Werk,
Karl-Marx-Stadt W 30, Jagdschänkenstr. 17

Otto Panzner, Karl-Marx-Stadt,
ist als Erfinder genannt worden

Durchmesser, an verschiedenen Stellen gemessen, Differenzen aufweist. Die spielarme Einstellung kann nur an der Stelle des größten Durchmessers geschehen, so daß an den anderen Stellen, bei denen der Durchmesser kleiner ist, eine spielarme Einstellung nicht vorhanden sein kann. Ein einwandfreies Gleichlauffräsen ist dann nicht mehr möglich.

Bei anderen Gleichlauffräseinrichtungen der gleichen Art, bei denen das Verschieben der einen Mutterhälfte je nach der gewünschten Bewegungsrichtung wahlweise selbsttätig nach rechts oder links erfolgt, wird im Augenblick des Umschaltens das durch die Gewindespindel bewegte Maschinenteil um das Maß des Spieles sprungartig bewegt, wodurch harte Schläge in der Maschine entstehen, was zu vorzeitiger Abnutzung führt.

Es sind weiterhin Gleichlauffräseinrichtungen bekannt, bei denen zur Erzeugung der Bewegung des Maschinentisches Schnecken und Hohlzahnstangen angewendet werden. Dabei wird die häufig geforderte Genauigkeit der Bewegung des Maschinentisches nicht erreicht. Die Hohlzahnstange unterliegt einem gewissen Verschleiß, da sie aus fertigungstechnischen Gründen nur aus Werkstoffen gefertigt werden kann, die nicht gehärtet werden.

Die ursprünglich der Hohlzahnstange gegebene Genauigkeit wird, da sie nicht auf ihrer ganzen Länge gleichmäßig belastet ist, bald verlorengehen. Es ist mit diesen Maschinen nicht möglich, z. B. Spiralen mit einer genauen Steigung zu fräsen. Außerdem ist für die Herstellung von Hohlzahnstangen und Schnekken ein größerer Arbeitsaufwand erforderlich als für die Herstellung von Gewindespindeln und Muttern.

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Es ist auch schon versucht worden, die Spielfrei- schiebbaren Hülse gelagert sind, die durch eine von

heit durch eine sich selbsttätig nachstellende Einrieb.- einer Welle abgeleitete Kraft die eine Mutterhälfte

tung zu bewirken, indem man bei gleichfalls geteilten, mit ihren Gewindeflanken an den entsprechenden

in Längsrichtung verschiebbaren Muttern in radialer Flanken der Gewindespindel zur Anlage bringt und Richtung Keile hineingetrieben hat, so daß der eine 5 die andere Mutterhälfte in gleicher Richtung durch

Teil der Mutter innerhalb des anderen Teiles gegen- die Gewindespindel bis zu der einen Stirnfläche des

einander undrehbar angeordnet ist, wobei zwischen die Mutterhälften tragenden Lagerkörpers mitgenom-

beide Teile der Mutter segmentförmige Keile mit men wird, bis die Gewindeflanken der Mutterhälfte an

selbsthemmender Neigung eingelegt sind, die von einer den entgegengesetzten Flanken der Gewindespindel zur Ringfeder allseitig radial hineingedrückt werden. io Anlage kommen.

Wird bei dieser Ausführung der Schlitten bei- Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen

spielsweise nach links bewegt, so stützen sich die Ge- beispielsweise dargestellt. Es zeigt

windeflanken der Gewindespindel an der linken Mutter Abb. 1 die Vorrichtung einer Fräsmaschine, teil-

ab. Die rechte Mutter wird dabei die Spindel nach weise im Schnitt,

rückwärts abstützen, d. h. verhindern, daß die Spindel 15 Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Abb. 1,

um das Maß des Spiels vorwärts springt. Die in Rieh- Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie B-B in Abb. 1,

tung der Bewegung des Tisches wirkenden Kräfte, die Abb. 4 eine Ansicht des Exzenters in Richtung des

vom Werkzeug herrühren, müssen demzufolge von der Pfeiles C in Abb. 1,

rechten Mutter aufgenommen und über die Segmente Abb. 5 eine Abwicklung der Auflaufbahn 25 in auf die linke Mutter übertragen werden. Solange die 20 Richtung des Pfeiles D in Abb. 3.
Keilflächen der Segmente nicht selbsthemmend sind. An dem das Werkstück 38 tragenden Schlitten 37 wird ein Klemmen der Gewindegänge in den Muttern j_st eine Gewindespindel 42 angeordnet, die eine Hinan der Stelle erfolgen, wo ein weniger abgenutzter und Herbewegung auf dem Unterschieber 43 bewirkt. Teil der Gewindespindel nach einem stärker abge- I_n dem Unterschieber 43 zum Werktisch 37 ist eine nutzten mit der Mutter zur Wirkung kommt. Anderer- 25 Welle 34 angeordnet, die den Antrieb durch ein (nicht seits ist aber zu beachten, daß die Selbsthemmung der gezeichnetes) Getriebe über das Rad 33 erhält. Auf Iveilflächen der Segmente nicht nur von der Schräge, der Welle 34 sitzt ein Zahnrad 35, das mit einem mit der Oberflächenbeschaffenheit, der Härte und der Art der Mutterhälfte 9 verbundenen Rad 9' im Eingriff der Baustoffe sowie von der Art der Schmierung ab- steht. Mit der Mutterhälfte 9 steht die andere Mutterhängig ist, sondern auch vom Bewegungszustand. Es 30 hälfte 10 über Kupplungszähne 11 längsverschiebbar kann z. B. beim Auftreten von Schwingungen in der j_n Verbindung. Beide Mutterhälften 9, 10 sind in der Maschine, wie sie bei Fräsmaschinen häufig auftreten. Hülse 8 gelagert. Die Hülse 8 ist im Unterschieber 43 vorkommen, daß die Selbsthemmung aufgehoben wird. längs verschiebbar gelagert. Auf jeder der Mutterin diesem Falle wird das Klemmen nicht auftreten, da hälften 9, 10 ist ein Stützlager 44, 45 angeordnet, das sich die Segmente nach Überwindung des Feder- 35 die vom Fräser 39 über das Werkstück 38, den Werkdruckes nach außen schieben und die Steigungsdiffe- tisch 37, und die Gewindespindel 42 auf die Mutterrenzen in den Gewindegängen ausgleichen werden. Es hälften 9, 10 wirkenden Längskräfte auf den Unterwerden sich jedoch auch durch die vom Fräser her- schieber 43 überträgt. Am Ende der Mutterhälfte 10 rührenden Kräfte oder durch andere Widerstände die sitzen Stellmuttern 12, die zu einer spielarmen EinSegmente nach außen verschieben, wodurch der be- 40 stellung der Verbindung zwischen Mutterhälften 9, 10 absichtigte Effekt, die Verbindung zwischen Ge- _und Gewindespindel 42 dienen.

windespindel und Mutter spielfrei zu machen, auf- Am Ende der Welle 34 ist ein Kegelrad 36 angegehoben ist. ordnet, das mit einem Kegelrad 13 kämmt. Das Kegel-

Eine weitere Gleichlauffräseinrichtung der bekann- _rad 13 sitzt auf einer im Unterschieber 43 gelagerten

ten Art, bei der die Gewindespindel drehbar gelagert 45 Kupplungshälfte 15. Die Kupplungshälfte 15 hat in

ist, sieht vor, daß eine auf eine Hilfsmutter wirkendes ihrem unteren Ende Kupplungszähne 15', die mit ent-

Antriebsmittel derart einstellbar ist, daß das An- sprechenden Gegenzähnen 16' einer Kupplungshälfte

triebsmittel nach beiden Richtungen die Hilfsmutter 16 zusammenarbeiten.

gegenüber der Mutter aus einer Mittelstellung nach Die Kupplungshälfte 15 trägt zwei Bolzen 22. An

der einen oder anderen Seite in Achsrichtung der 50 diesen ist eine Bandbremse 23, die durch eine Feder

Spindel verstellt. 24 gespannt ist, befestigt. Die Kupplungshälfte 16

Diese Einrichtung, bei der die Gewindespindel dreh- trägt eine Auf lauf bahn 25. Diese wirkt mit einer Rolle

bar gelagert ist, macht zwar das Spiel zwischen den 26 zusammen, die auf dem im Unterschieber 43 fest

Gewindegängen der Mutter und der Gewindespindel angeordneten Bolzen 27 drehbar ist. Im Ruhestand ist

unschädlich, beseitigt jedoch nicht das vorhandene 55 die Auflaufbahn 25 auf die Rolle 26 aufgelaufen. Die

Spiel an der Lagerstelle der Gewindespindel, das sich Kupplungszähne 15', 16' der Kupplungshälften 15, 16

durch Abnutzung vergrößert. sind dann außer Eingriff. Die Kupplungshälfte 16 sitzt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf der mit Mehrkeilprofil versehenen Welle 18. Die

Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaf- Keilnuten 16" der Kupplungshälfte 16 sind wesentlich

fen, die ein sicher wirkendes, selbsttätiges spielfreies 60 weiter ausgeführt, als die Breite der Keile 18" der

Einstellen ermöglicht und das ursprüngliche sowie das Welle 18 beträgt, so daß ein Bewegungsspiel in der

spätere, durch Abnutzung entstehende Spiel beseitigt, Drehrichtung vorhanden ist. Am anderen Ende der

\vobei ein ungewolltes Vorwärtsreißen des Tisches, Welle 18 ist ein Exzenter 19 angeordnet. Dieser greift

auch bei dem allgemein bekannten Pendelfräsen nicht J_n eine Aussparung 2' der Hülse 2. Die Aussparung 2'

«"tritt· 65 ist so ausgebildet, daß die Wirkung des Exzenters 19

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die bei axialer Verstellung der Welle 18 entweder nach die feststehende Gewindespindel mit dem Schlitten an- beiden Seiten oder jeweils nach einer Seite oder übertreibenden, undrehbar, jedoch axial verschiebbar mit- haupt nicht zur Wirkung kommen kann. Weiter ist im einander verbundenen Mutterhälften in einer in Rieh- Unterschieber 43 ein Doppelhebel 29 vorgesehen, tung der Bewegung des angetriebenen Schlittens ver- 70 dessen einer Arm in eine an dem unteren Ende der

Claims (3)

Welle 18 vorgesehene Nut 18' eingreift. Der Hebel 28 dient zum Bewegen der Welle 18 bzw. des Exzenters 19 in die entsprechende Wirkstellung. Er ist durch eine Arretierung 29 in seinen Stellungen gegen ungewolltes Verschieben gesichert. Die Hülse 2 ist im Unterschieber 43 längsverschiebbar gelagert. In ihrer Bohrung befindet sich eine Feder 1, die über die Beilagen 3, 4 auf die in der Hülse 2 verschiebbar gelagerte Schubstange 5 wirkt, die verschiebbar im Unterschieber 43 angeordnet ist. Sie ist mit einer Aussparung 5' versehen, in die der eine Arm eines Doppelhebels 6 eingreift, der auf einem Bolzen 7 im Schieber 43 gelagert ist. Der andere Arm des Doppelhebels 6 greift in eine Aussparung 8' der Hülse 8 ein. Die erfindungsgemäße Einrichtung wirkt wie folgt: Nach einer spielarmen Einstellung der Mutterhälften 9, 10 und der Gewindespindel 42, die zweckmäßigerweise am stärksten Teil der Gewindespindel mittels der Stellmutter 12 vorgenommen wird, wird die Welle 18 und der an dieser befindliche Exzenter 19 mittels ao des Hebels 28 in die der gewünschten Fräsart und Fräsrichtung entsprechenden Wirklage gebracht, z. B. wie in Abb. 1 dargestellt. Das (nicht dargestellte) Vorschubgetriebe des Werktisches 37 wird eingeschaltet, wodurch das Rad33 und die Welle34 in Drehung versetzt werden. Diese treibt über Rad 35, Rad 9' die Mutterhälften 9,10. Da die Mutterhälften 9,10 im wesentlichen axial fest im Unterschieber 43 gelagert sind und die Gewindespindel 42 undrehbar und axial unverschiebbar angeordnet ist, wird sich letztere axial bewegen und den mit ihr fest verbundenen Schlitten 37 in der gewünschten Vorschubrichtung gegenüber dem Unterschieber 43 verschieben. Weiter treibt das mit der Welle 34 fest verbundene Kegelrad 36 über Kegelrad 13 die Kupplungshälfte 15. Die Stellung der Gegenkupplung 16 sei so, daß deren Auflaufbahn 25 sich außerhalb des Bereiches der Rolle 26 befindet. Die Feder 17 bewegt dann die Kupplungshälfte 16 axial, so daß die Kupplungszähne 16' und 15' in Eingriff kommen. Es wird somit die Drehbewegung der Kupplungshälfte 15 auf die Kupplungshälfte 16 übertragen, bis deren Auf laufbahn 25 auf die Rolle26 aufgelaufen ist und damit die Kupplungszähne 16' und 15' wieder außer Eingriff gekommen sind. Die Kupplungshälfte 16 wird so lange 4^ in Ruhe verbleiben, bis die Bewegungsrichtung des Schlittens 37 durch Änderung der Antriebsdrehrichtung des Antriebsrades 33 und somit auch der Welle 34 der Kegelräder 36, 13 und der Kupplungshälfte 15 gewendet wird. Es wird nun das Bremsband 23, das auf der Kupplungshälfte 16 reibt, soweit es das Spiel auf der Mehrkeilwelle zuläßt, mitgenommen. Dabei ist aber die Auflaufbahn 25 von der Rolle 26 heruntergelaufen, und die Feder 17 hat das Einschalten der Kupplungszähne 15', 16' bewirkt. Die Welle 18 wird nun mitgenommen, bis durch die andere Seite der Auflaufbahn 25 das Ausrücken der Kupplungszähne 15', 16' durch Auflaufen der Laufbahn 25' der Kupplungshälfte 16 auf die Rolle 26 erfolgt. Auch an diesem Punkt wird die Kupplungshälfte 16 und somit die Welle 18 so lange in Ruhe verbleiben, bis die Bewegungsrichtung des Schlittens 37 wieder gewendet hat, also in der ursprünglichen Richtung bewegt wird. Der Winkel, den die Welle 18 beschrieben hat, beträgt etwa 180°, und der Exzenter 19 hat dabei eine Halbkreisbewegung gemacht und dabei die Hülse 2 so verschoben, daß hierdurch die Feder 1 gespannt wurde. Sie überträgt diese Spannung über die Scheibe3oder4 auf die Schubstange 5, den doppelarmigen Hebel 6, Hülse 8 auf eine der Mutterhälften 9, 10, je nach Bewegungsrichtung des Schlittens 37. Bei der Bewegungsrichtung gemäß Pfeil 40 wird z. B. die rechte Mutterhälfte 9 durch die Wirkung der Feder 1 nach rechts bewegt. Dies würde beim Gleichlauffräsen einer Schnittrichtung des Fräsers 39 nach Pfeil 41 entsprechen. Beim Gleichlauffräsen in entgegengesetzter Richtung wird die Mutterhälfte 10 durch Wirkung der Feder 1 nach links gedrückt, was durch die selbsttätige Umschaltung der Welle 18 und die dadurch verursachte Drehung des Exzenters 19 um 180°, wie bereits beschrieben, geschieht. Es ist zweckmäßig, daß die unter Federdruck wirkende Mutterhälfte den Tisch nach vorwärts bewegt, während der anderen Mutterhälfte die Aufgabe zufällt, den Tisch nur bis zu einem bestimmten Punkt vorwärts gehen zu lassen. Die nach rückwärts gerichtete Mutterhälfte wird also die jeweilige Stellung des Tisches bestimmen, während die nach vorn gerichtete Mutterhälfte die Kraft zum Bewegen des Tisches auf die Spindel überträgt. Beim Rückwärtsgang des Tisches ist es zweckmäßig, denselben leer laufen zu lassen — die Federspannung von den Mutterhälften zu nehmen. Wenn jedoch beim Rückwärtsgang auch in Gleichlauf gefräst werden soll, muß die Federkraft in entgegengesetzter Richtung wirken. Es muß also die Hülse 2 entsprechend verschoben werden. Die Änderung der Wirkungsweise der Feder wird durch Betätigung des Hebels 26 erreicht. Durch ihn kann der Exzenter 19 in Richtung der Welle 18 verschoben werden, so daß er entweder nach beiden Seiten, nach rechts, nach links oder überhaupt nicht wirkt. Patentansprüche:

1. In beiden Bewegungsrichtungen wirksame Vorrichtung zum spielfreien Antrieb von Schlitten an Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen, bei der das Spiel zwischen den Gewindegängen einer den Schlitten bewegenden Gewindespindel und einer mit dieser zusammenwirkenden geteilten Mutter durch gegenseitiges Einstellen der beiden Mutterhälften aufgehoben wird, .dadurch gekennzeichnet, daß die die feststehende Gewindespindel (42) mit dem Schlitten (37) antreibenden, undrehbar, jedoch axial verschiebbar miteinander verbundenen Mutterhälften (9,10) in einer in Richtung der Bewegung des angetriebenen Schlittens verschiebbaren Hülse (8) gelagert sind, die durch eine von einer Welle (34) abgeleitete Kraft die eine Mutterhälfte (9) mit ihren Gewindeflanken an den entsprechenden Flanken der Gewindespindel zur Anlage bringt und die andere Mutterhälfte (10) in gleicher Richtung durch die Gewindespindel bis zu der einen Stirnfläche des die Mutterhälften tragenden Lagerkörpers (43) mitgenommen wird, bis die Gewindeflanken der Mutterhälfte (10) an den entgegengesetzten Flanken der Gewindespindel zur Anlage kommen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die geteilten Mutterhälften (9,10) einschließende Hülse (8) von einer Schubstange (5), die durch eine im Lagerkörper (43) angeordnete Feder (1) oder ein gleichartig wirkendes Element über einer Schaltvorrichtung (13 bis 29) gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verzahnte Kupplungshälften (15,16) vorgesehen sind, von denen die eine (15) beim Wenden der Bewegungsrichtung des Schlittens (37), die andere (16) durch die Wirkung