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Schnecken- und Gewinde-Schleifmaschine Bei Schnecken- und Gewindeschleifmaschinen
der üblichen Bauart wird das Werkstück an der ortsfest gelagerten Schleifscheibe
vorbeigeschraubt. Die Verschraubung entsteht aus der Längsbewegung des den Werkstückspindelstock
tragenden Tisches der Maschine und der im Zwanglauf damit angetriebenen Drehung
des Werkstückes um seineAchse. Die Genauigkeit des geschliffenen Gewindes ist in
erster Linie von der Gleichmäßigkeit und dem .exakten Zwanglauf dieser beiden Bewegungen
zueinander abhängig. Die Tischlängsbewegung wird in der Regel durch eine Präzisionsleit-Spindel,
die Drehung der Werkstückspindel durch ein genaues Schneckengetriebe bewirkt, die
zwecks Einstellung der zu schleifenden Gewindesteigung durch Wechselräder miteinander
gekuppelt sind.
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Bei dieser Anordnung ist die für die Genauigkeit der geschliffenen
Steigung maßgebliche Leitspindel immer durch die Summe des Schleifwiderstandes in
Achsrichtung des Werkstückes, die Beschleunigungskräfte beim Umsteuern des Tisches
und die Reibung in den Führungen des Tisches belastet. Sie unterliegt daher einer
verhältnismäßig großen Abnutzungsgefahr, die sich um so unangenehmer auswirkt, wenn
auf einer für eine bestimmte größte Schleiflänge gebauten Maschine vorwiegend Gewinde
geschliffen wenden, die erheblich kürzer sind als diese; ein Fall, der häufig vorkommt.
Zur Steigerung der Genauigkeit, insbesondere zum Ausgleich der Eigenfehler der Leitspindeln,
hat man diese Maschinen schon frühzeitig mit Korrektureinrichtungen versehen, die
z. B. durch ein entsprechend den gemessenen Steigungsfehlern der Leitspindel geformtes
Korrekturlineal oder eine Korrekturkurve der im Schlitten sitzenden Spindelmutter
die Eigenfehler der Spindel ausgleichende, kleine Drehungen erteilen. Ebenso hat
man Spielausgleichvorrichtungen vielfältiger Art entwickelt, deren Zweck es ist,
die beim Umsteuern der Maschine von Hin- auf Rückgang in den Getriebezügen sich
auswirkenden Spiele unschädlich zu machen. Diese Einrichtungen, insbesondere die
Steigungskorrektur, erfüllen aber nur so lange ihren Zweck, als die Korrekturkurve
dem jeweiligen Zustande der Leitspindel entspricht. Ist aus den erwähnten Gründen
eine stärkere örtliche Abnutzung eingetreten, dann kann diese nur ausgeglichen werden,
wenn die Korrekturkurve entsprechend nachgearbeitet wird.
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Es sind auch bereits Korrektureinrichtungen bei Maschinen zur Gewindeherstellung
bekanntgeworden, die sich einer genauen, parallel zu oder gleichachsig mit der Werkstückspindel
gelagerten Meisterspindel bedienen. Diese wird über Wechselräder im umgekehrten
Verhältnis ihrer Steigung zur Steigung der den Vorschub bewirkenden Leitspindel
der Maschine angetrieben, wobei ihr Gewinde mechanisch oder optisch abgetastet bei
fehlerhaften Schlittenbewegungen einen Lichtstrahl so ablenkt, daß er eine von zwei
Fotozellen trifft. Die Fotozellen lösen über zugeordnete elektrische und magnetische
Schalt- und Antriebselemente fehlerausgleichende Bewegungen an der Leitspindelmutter
bzw. der Leitspindel selbst aus, die dann über die letztere auf -den Schlitten übertragen
werden. Bei dieser Einrichtung ist die für die erreichte Genauigkeit maßgebende
Meisterspindel zwar von den Antriebskräften völlig entlastet und keiner Abnutzung
unterworfen, aber die durch die Wechselradübersetzung zwischen ihr und der Werkstückspindel
bedingten Fehler werden nicht eliminiert, und der Fehlerausgleich erfolgt nicht
kontinuierlich, sondern in kleinen Schritten, d. h. erst, wenn ein Fehler von einer
gewissen Mindestgröße eingetreten ist, wird die Ausgleichsbewegung ausgelöst.
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Bei einer anderen für Werkstücke geringerer Länge geeigneten Ausführungsform
verschraubt sich eine mit der Werkstückspindel gleichachsige und mit ihr gekuppelte
Meisterspindel in einer feststehenden Mutter und bewegt dadurch den Werkstückschlitten
axial entsprechend ihrer Steigung. Sie ist dabei mit der ganzen Vorschubkraft des
Schlittens belastet wie eine übliche Leitspindel und unterliegt infolgedessen hinsichtlich
der zu erwartenden Abnutzung den gleichen Bedingungen wie diese.
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Von dieser wegen der Einhaltung des Abbeschen Prinzipes hinsichtlich
der erreichbaren übertragungsgenauigkeit günstigsten Anordnung wird auch bei der
erfindungsgemäßen Maschine Gebrauch gemacht. Auch bei ihr sind Meisterspindel und
Werkstückspindel gleichachsig hintereinander angeordnet und bei der einen Ausführungsform
unmittelbar miteinander gekuppelt. Der den Erfindungsgedanken darstellende, grundlegende
Unterschied besteht jedoch darin, daß die Werkstückspindel auf dem Werkstückschlitten
axial leicht verschieblich gelagert ist und infolge der Verschraubung der mit ihr
gekuppelten Meisterspindel in
einer ortsfesten Mutter kleine axiale
Korrekturverschiebungen gegenüber denn durch eine Leitspindel angetriebenen Werkstückschlitten
nach Malgabe der Steigung der Meisterspindel ausführt. Bei einer anderen Ausführungsform
ist die Meisterspindel ortsfest undrehbar gehalten und wird von einer mit der Werkstückspindel
gekuppelten Mutter umschraubt.
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Bei dieser Anordnung wird die Genauigkeit des geschliffenen Gewindes
von derjenigen der antreibenden Leitspindel unabhängig. Es kann daher eine Leitspindel
minderer Genauigkeit verwendet werden. Allein die Steigungsgenauigkeit der Meisterspindel
ist maßgebend. Sie wird unter völligerWahrung desAbbeschen Prinzips ohne Zwischenschaltung
weiterer fehlererzeugender Elemente auf das Werkstück übertragen. Da die Meisterspindel
und ihre Leitmutter nur geringe Kräfte aufzunehmen haben - der schwere Schlitten
wird von der Leitspindel bewegt - ist ihre Abnutzung unerheblich, und ihre Genauigkeit
bleibt auch bei längerer Benutzung praktisch unverändert.
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Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht in der Möglichkeit,
der Meisterspindel in Abhängigkeit vom Wege des Werkstückschlittens kleine axiale
Bewegungen durch Übertragungsmittel, z. B. ein Sinuslineal, zu erteilen, so daß
auch Gewinde mit in gewissen Grenzen von derjenigen der verwendeten Meisterspindel
abweichenden Steigungen geschliffen werden können.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Ansicht der Maschine von vorn, Fig.2 eine Seitenansicht der Maschine
(Spindelstockseite), Fig. 3 eine Draufsicht der Maschine, Fig. 4 einen Längsschnitt
durch die Lagerung der Meisterspindel, den Werkstückspindelstock und den Reitstock,
Fig. S eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt der Korrektureinrichtung in Richtung
des PfeilesA, Fig.6 und 7 je einen Schnitt durch die Membrananlagerung der Werkstückspindel
bei B bzw. C in Fig.5, in vergrößertem Maßstab, Fig. 8 und 9 je einen Schnitt durch
die Lagerung der Reitstockspindel bei D bzw. E in Fig. 5, in vergrößertem Maßstab,
Fig. 10 ein vereinfachtes Getriebeschema der Maschine; Fig. 11 einen teilweisen
Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des-Erfindungsgedankens, Fig. 12 eine
Draufsicht der in Fig. 11 dargestellten Gruppe.
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Auf der Oberseite des Kastenbettes 1 der Maschine ist der Werkstückschlitten2längs
geführt (Fig.1 bis 4). OOuer zum Werkstückschlitten ist auf dem Bett 1 der Schleifsupport
3 mit der darauf gelagerten Schleifscheibe 4 und ihrem Antriebsmotor 5 geführt.
Der Werkstückschlitten 2 erhält seinen Antrieb von einem Motor 6 (im Getriebeschema
Fig. 10 eingezeichnet) über weiter unten beschriebene Antriebselemente. Auf dem
Werkstückschlitten2 sitzen der Werkstückspindelstock 7 und der Reitstock 8; zwischen
deren Spitzen das zu schleifende Werkstück 9 aufgenommen ist. Auf einem an der Rückwand
des Kastenbettes 1 angeschraubten Konsol 10 ist der Lagerkörper 11 mit der Meisterspindel
12 befestigt. 13 ist ein auf dem Werkstückschlitten 2 befestigtes Sinuslineal, das
über eine Rolle 14 ein im Lagerkörper 11 geführtes Wälzlineal 15 v erschiebt, das
seine Bewegung über Wälzbänder 16,17 auf eine innerhalb des Lagerkörpers 11 befindliche
Mutter 18 weiterleitet. 19 ist eine am Kastenbett 1 gelagerte, im
Zwanglauf reit der Werkstückspindel angetriebene Korrekturkurvenscheibe, von der
durch eine Rolle 20 über eine biegsame Schiebewelle 21 kleine Korrekturbewegungen
auf einen Hebel22 (Fig.5) übertragen werden. Der Hebel 22 ist an einer auf dem Außendurchmesser
der Meisterspindel gleitenden Büchse 23a festgeklemmt, die ihrerseits mit der Leitmutter
23 der Meisterspindel 12 verschraubt ist. Die Schiebewelle 21 ist nahe ihrem am
Hebel 22 angreifenden Ende in einem festen am Konsol 10 verschraubten Stützlager
24 gelagert. 23 b ist eine ebenfalls mit der Leitmutter23 fest verbundene, auf dem
Außendurchmesser der Meisterspindel gleitende Büchse, 25 eine auf der Leitmutter
feste Gewindebüchse mit einem Außengewinde, in welches die Mutter 18 eingreift.
Die Mutter 18 ist an ihrem Außendurchmesser und axial im zusammengesetzten Führungskörper
26 des Wälzlineals 15 gelagert. Dieser Führ ungskörper ist im Lagerkörper
11 kugelig gelagert.
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Auf der Werkstückspindel27 (Fig.4 bis 7) sind zwei Membrankörper 28
und 29 mit Paßfedern aufgesetzt. Die Membrankörper haben eine Nabe und einen Außenkranz,
die durch sehr dünne, membranartige Stege28', 29' miteinander verbunden sind. Anstatt
aus einem Stück könnten :die Membrankörper natürlich auch aus Membranen und Naben-
und Kranzteilen zusammengesetzt sein. Mit den Außenkränzen sind die Membrankörper
an dem die Werkstückspindel27 umschließenden, zusammengesetzten Antriebskörper 30
verschraubt. Der Antriebskörper 30 wird durch ein Doppelschneckenrad 31 angetrieben,
das durch zwei spielfrei gegeneinander verspannte Schnecken 32, 33 getrieben wird.
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Die Meisterspindel 12 ist durch eine dünne, axial nachgiebige, aber
drehsteife Membrane 34 mit der Werkstückspindel 27 gekuppelt und in einer Spitze
35-gegen diese abgestützt. Der Fräseraufnahmedorn 36 wird durch einen dreheinstellbaren
Mitnehmer 37 mit der Werkstückspindel gekuppelt. Die Reitstockspindel 38 ist ebenfalls
um kleine Wege längs verschieblich in Membrankörpern 39, 40 gehalten. Sie wird durch
Federn 41 elastisch in Richtung zur Werkstückspindel gedrückt, so daß Reitstockspinde138,
Werkstückspindel 27 und Meisterspindel 12 immer spielfrei gegeneinander gespannt
sind.
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Im vereinfachten Getriebeschema (Fig. 10) ist der Schleifspindelstock
mit dem Antrieb der Schleifspindel fortgelassen. Der Motor 6 treibt über einen Riemen
42, eine Zwischenwelle 43, ein Wendegetriebe 44 und feste Übersetzungsräder 45 die
Querwelle 46 an. Von dieser geht der Antrieb über einen Wechselrädersatz 47 bis
50, .der zur Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit dient, eine Welle 51 und einen
Winkeltrieb 52 auf die Längswelle 53. Von dieser Längswelle aus werden über zwei
weitere Kegeltriebe 54, 55 die Teilschnecken 32, 33 und über einen Schneckentrieb
56 die Korrekturkurvenscheibe 19 angetrieben. Von der Welle 51 wird über Wechselräder
57 bis 60, die der Einstellung der Gangzahl des zu schleifenden Werkstückes dienen,
und einen Winkeltrieb 61 eine Welle 62 angetrieben, auf der eine (nicht
dargestellte) Teilungsschaltkupplung 63 sitzt, die während des Schleifvorganges
eine Welle 64 mit Welle 62 kuppelt, und beim Teilen in bekannter Weise diese Verbindung
für eine volle Umdrehung der Welle 62 unterbricht. Während dieser Umdrehung dreht
der weiterlaufende Antrieb 46 bis 54 die Arbeitsspindel 27 um eine Teilung weiter.
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Zwischen Welle 64 und der Leitspindel 69. die über die am Werkstückschlitten2
gelagerte Mutter 70 diesen antreibt, ist noch ein Wechselradsatz 65 bis 68 zur Einstellung
der Werkstücksteigung angeordnet.
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In Fig.11, die ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
ist die Meisterspindel mit 12' bezeichnet
und mit 27 die in der
gleichen Weise, wie oben beschrieben, in zwei Membrankörpern 28 und 29 axial um
kleine Beträge verschieblich im Antriebskörper 30 aufgehängte Werkstückspindel.
Hier ist im Unterschied zur vorstehend beschriebenen Anordnung nicht die Meisterspindel,
sondern die hier mit 23' bezeichnete Leitmutter über eine dünne, axial nachgiebige
Membran 34 drehsteif mit der Werkstückspindel 27 gekuppelt.Dieaxiale Abstützung
derWerkstückspindelgegen den die Leitmutter 23' tragenden Körper erfolgt auf Kugeln
71, die auf Stützflächen aufliegen, deren Normalen sich im Mittelpunkt der Membran
34 schneiden. Die Meisterspindel 12' stützt sich über eine Kugel 72
gegen
eine zweite Spindel 73 ab, die an ihrem vorderen Ende mit einem Genauigkeitsgewinde
versehen ist. Sie ist gegen Drehung durch einen an ihr festgeklemmten Hebel 74 gehalten,
an dessen Ende ein Kugellager 75 sitzt, das zwischen zwei an einem Lagerbock 76
verschraubten Schienen 77, 78 geführt ist. Die Spindel 73 verschraubt sich in einer
zweiteiligen Mutter 79, die an einen Drehkörper 80 verschraubt ist, der seinerseits
in dem auf dem verlängerten Kastenbett 1 der Maschine befestigten Lagerbock 76 radial
und axial gelagert ist. Dem Drehkörper 80 kann in der oben beschriebenen Weise vom
Sinuslineal13 her über das Wälzlineal 15
und,die Wälzbänder 16,17 eine Drehung
erteilt werden. 81 ist ein an der Spindel 73 festgeklemmter Hebel, an dem
in der oben mit Bezug auf den Hebel 22 beschriebenen Weise über die biegsame Schiebewelle
21 von der Korrekturkurvenscheibe 19 (Fig. 1 und 10) abgeleitete Korrekturdrehungen
der Spinde173 eingeleitet werden können.
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Die Maschine arbeitet wie folgt: Vom Motor 6 wird über die beschriebenen
Getriebezüge und Wechselradsätze einerseits die Werkstückspinde127 in Drehung versetzt
und andererseits der W erkstückschlitten 2 in dem zur Verschraubung des Werkstückes
erforderlichen Zwanglauf verschoben. Denkt man sich zunächst das Sinuslinea113 auf
Null, also parallel zur Werkstückschlittenbewegung eingestellt, und als Korrekturkurvenscheibe
19 eine kreisrunde Scheibe (Nullscheibe) eingesetzt, dann stehen die Muttern 18
und 23 fest, ohne sich zu drehen. Die durch die Kupplungsmembrane 34 mitgenommene
Meisterspindel 12, die in diesem Fall die gleiche Steigung haben maß wie das zu
schleifende Werkstück, verschraubt sich infolgedessen in der ortsfesten Mutter 23
entsprechend ihrer Steigung. Stimmt nun die von der Leitspindel 69 herbeigeführte
Verschiebung des Werkstückschlittens 2 nicht genau mit dem axialen Verschraubungsweg
der Meisterspindel überein, dann wird die in den Membranen axial nachgiebig aufgehängte
Werkstückspindel 27 von der Meisterspindel 12 um die Differenz von deren Steigung
zur Schlittenverschiebung relativ zum Werkstückschlitten verschoben. Es wird daher
genau die Steigung der Meisterspindel auf das Werkstück übertragen.
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Steht eine Meisterspindel und -matter mit der Steigung des zu schleifenden
Werkstückes nicht zur Verfügung, dann kann unter Zuhilfenahme des Sinuslineals 13
eine Spindel abweichender, zweckmäßig natürlich in der Nähe liegender Steigung verwendet
werden. Die Steigungswechselräder 65 bis 68 werden entsprechend der Sollsteigung
aufgesteckt, und das Sinuslineal13 wird auf einen solchen Winkel eingestellt, daß
unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses der Wälzbandübertragung 14
bis 18 und der Steigung des Muttergewindes in 18 die Gewindebüchse 25 sich um die
Differenz der Sollsteigung und der Steigung der Meisterspindel axial verschraubt.
Mittels der Korrekturkurvenscheibe 19 ist es möglich, etwaige noch die zugelassene
Größe überschreitende Eigenfehler der Meisterspindel 12, insbesondere einen etwa
vorhandenen Taumelfehler, bis zur Grenze des mechanisch Möglichen zu eliminieren.
Die Korrekturkurve maß natürlich die den Eigenfehlern der jeweils verwendeten Meisterspindel
entsprechende Form haben. Die Korrekturwerte werden von der Kurvenscheibe, die sich
im Zwanglauf mit der Werkstückspinde127 und damit auch der Meisterspindel 12 dreht,
durch die Rolle 20, die als Stößel wirkende biegsame Schiebewelle 21 und den Hebel
22 als kleine Drehungen auf die Leitmutter 23 übertragen. Diese erteilt der Meisterspindel
die erforderliche Korrekturverschiebung.
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Bei der geänderten Ausführung nach Fig. 11 wird nicht eine mit der
Werkstückspinde127 gekuppelte Meisterspindel in einer abgesehen von den Steigungs-und
Fehlerkorrekturbewegungen ortsfesten und sich nicht drehenden Leitmutter verschraubt,
sondern die mit der Werkstückspindel gekuppelte Leitmutter 23' umschraubt die imwesentlichen
ortsfeste und sichnicht drehende Meisterspindel 12".
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Die beschriebene Einrichtung kann in gleich vorteilhafter Weise in
anderen Maschinen, die der Bearbeitung von Gewinden oder gewindeähnlichen Körpern
dienen, verwendet werden, so z. B. in Hinterschleifmaschinen für Werkzeuge, wie
Wälzfräser für Verzahnungen und ähnliche.