DE1095082B - Maschine zum Herstellen einer Wendel grosser Genauigkeit in ein zylindrisches Werkstueck - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Schraubengewinden hoher Genauigkeit und sehr feiner Steigung, wie sie für die Herstellung von schrägen Beugungsgittern gebräuchlich sind. Das eigentliche Prinzip dieses Verfahrens besteht im Schneiden einer Schraube mit der gewünschten Steigung mittels einer Drehbank od. dgl. und in der Beseitigung der periodischen und anderer Fehler durch einen Gewindering, der eine genügende Anzahl von Schraubengewinden überspannt und auf diesen mittels weichen, federnden oder elastischen Materials aufliegt, das aus Mark, Kork, Gummi, Fiber, Leder, Balsaholz od. ä. bestehen kann, und durch Übertragung der hieraus abgeleiteten Bewegung auf ein Werkzeug oder eine Mehrzahl von Werkzeugen, wobei diese Werkzeuge ein anderes Schraubengewinde oder mehrere auf dem ebenen Teil eines Zylinders herstellen, auf welchem das ursprüngliche Schraubengewinde geschnitten wurde.

Dieses Verfahren hat in der Praxis hervorragende Ergebnisse erzielt, aber das genaue Schraubengewinde hat eine Materiallänge, die zwei- oder dreimal so lang ist wie die ursprüngliche Schraube, die nur ein einziges Mal verwendet werden kann. Es ist zu verstehen, daß für die Herstellung feiner Gewinde hoher Qualität das Ausgangsmaterial eine sorgfältig vorbereitete, zylindrische Stange mit einer hochpolierten Oberfläche sein muß und daß, obwohl das Verfahren Fehler ausscheidet, nur kleinere Fehler so ausgeschieden werden können, so daß das Modellgewinde sorgfältig auf einer erstklassigen Drehbank geschnitten sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines genauen Gewindes auf einem vorbereiteten, zylindrischen Materialstück, dessen Durchmesser von demjenigen eines Modellgewindes verschieden sein kann, das zunächst möglichst fehlerfrei auf einem Material kleiner Länge herzustellen ist, wobei dieses Modellgewinde wiederholt verwendbar ist. Im einzelnen betrifft die Erfindung somit eine Maschine zum Schneiden einer Wendel mit großer Genauigkeit in ein zylindrisches Werkstück mit drehfest und unverschieblich auf der Achse des Werkstückes angeordnetem Leitgewindeträger und auf einer vor der Schneidstelle mit einer in mehrere Gänge des Leitgewindes eingreifenden, nachgiebigen Einlage auf dem Leitgewinde und hinter der Schneidstelle auf einem gleichachsig mit dem Werkstück umlaufenden, zylindrischen Teil abgestützten Brücke festgelegtem Schneidwerkzeugträger.

Die Erfindung ist dann dadurch gekennzeichnet, daß der Leitgewindeträger und der mitumlaufende zylindrische Teil selbständig gelagerte Teile der Maschine sind.

Die beiden genannten Zylinder können zweckmäßig noch gegen Axialschub gesichert sein. Wesentlich ist Maschine zum Herstellen einer Wendel

großer Genauigkeit
in ein zylindrisches Werkstück

Anmelder:

National Research Development
Corporation, London

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Maxton, Patentanwalt,
Köln, Bismarckstr. 31

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 14. Oktober 1954

Leonard Alfred Sayce, Teddington, Middlesex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

ferner, daß die Werkzeugbahnführung möglichst genau parallel zu der Achse der beiden Zylinder verläuft.

Es ist zu verstehen, daß mehrere Mittel vorgesehen werden, um die Drehung der Brücke zu verhindern, so daß, wenn die beiden Zylinder sich drehen, das Werkzeug ein genaues Gewinde auf dem Zylinder erzeugen kann.

Das oder die Werkzeuge können auch in Form von Schleifeinrichtungen ausgebildet sein.

Zweckmäßig erfolgt auch die Abstützung auf den mitumlaufenden zylindrischen Teil (dritten Zylinder) mittels eines Ringes, der beispielsweise wie ein Lager ausgebildet ist, das mit einem Futter aus federndem Material ausgestattet ist.

Diese Form des Stützlagers, kombiniert mit der Drehung des dritten Zylinders, ergibt eine sehr geringe axiale Begrenzung der Brückenbewegung.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß der Durchmesser des Zylinders, auf dem das Gewinde geschnitten werden soll, größer sein kann als der Durchmesser des Zylinders mit dem Mustergewinde. Dies ist insofern von Bedeutung, als der Bewegungsabgriff vom Mustergewinde mittels einer Mutter aus elastischem Material, wie durch Versuche festgestellt worden ist, besser vor sich geht, wenn der Durchmesser des Zylinders mit dem Mustergewinde nicht allzu groß ist. Vorteilhaft ist es beispielsweise, dem Zylinder mit dem Mustergewinde einen Durch-

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messer von etwa 25 mm zu geben, während der Zylinder mit dem zu schneidenden Gewinde etwa 75 mm Durchmesser hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben; es ist Fig. 1 eine Seitenansicht "der gesamten Maschine,
Fig. 2 eine Aufsicht gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Werkzeugbefestigung, Fig. 4 eine Seitenansicht des Gewinderinges und
Fig. 5 eine Seitenansicht des Stützlagers.

Die abgebildete Maschine besteht aus einem Bett 11, auf dem sich zwei Säulenständerpaare 12, 12 und 13, 13 befinden, die zwei Sßindelstücke bilden. Diese Ständer können mit der Basis oder dem Bett in einem gegossen sein, jedoch ist es ebenso möglich, sie getrennt herzustellen und sie mittels Schrauben an der Basis zu befestigen. Jeder Ständer hat ein Lager 15 bzw. 16. Diese vier Lager sind sehr genau fluchtend. Jedes kann eine Lagerbuchse enthalten, die in einer Außenbuchse passend verschiebbar ist. Sie können bequem ausgerichtet werden,-beispielsweise mit Hilfe einer sorgfältig vorbereiteten, geraden Meisterstange, auf welcher die Lagerbuchsen für einen sehr guten Laufsitz passend angeordnet sind. Die Außenbuchsen sitzen mit reichlichem Spiel in den in den Ständern angeordneten Bohrlöchern und sind darin mit Hilfe eines Materials abgesichert,''das in den Spielraum in flüssiger oder plastischer Form eingeführt wird, um es sich zu einem stabilen, 'festen Zustand verhärten oder verfestigen zu lassend Es wurde gefunden, daß durch diese Mittel eine sehr genaue Ausrichtung erreicht und erhalten werderf" kann. In den Lagern 15 läuft ein Zylinder 18, auf dem ein Primärgewinde 19 ist, das auf einer sehr genauen Drehbank geschnitten wurde. In den Lagern 16 lauft der Führungszylinder 21. Diese zwei Zylinder 18, 21 enden an ihren Stirnseiten in genau ausgebildeten Spitzen 22 bzw. 23, die eine Halterung für die Spitzen bilden, die genau an den Enden eines polierten Zylinders 24 vorgesehen sind, auf welchem das genaue Gewinde hergestellt werden soll. Um die axiale Anordnung der drei Zylinder untereinander und zum Support der Maschine zu sichern, tragen die Außenenden der Zylinder 18 und 21 mittig gehärtete Stahlkugeln 25, 26. Die Kugel 25 stößt gegen eine genau plane Stirnfläche am Ende einer Antriebswelle 27, die in einem festen Stehlager 28 angeordnet ist, und das Außenende der Welle in ähnlicher Weise eine andere gehärtete Stahlkugel 29 trägt, die ihrerseits gegen eine genau plan gearbeitete Fläche an einem festen Stehlager 31 anstößt. Gegen die Kugel 26 stößt eine genau plane Stirnfläche am Ende einer Welle 32, die in einer festen Wange 33 liegt. Eine Feder 34 ist zwischen der Wange 33 und einer Schraubenbuchse 35 auf der Welle 32 angeordnet. Ein Handhebel 36, angelenkt an der Wange 33, ermöglicht das Zurückziehen der Welle 32 gegen den Druck der Feder 34, wodurch das Einsetzen oder Zurückziehen des Zylinders 24 ermöglicht wird.

Der Antrieb ist vorgesehen mittels quer durchlaufender Zapfen 37 in den Spitzen 22, 23, die mit den geschlitzten Zwingen 38 gekuppelt sind, die mit ihren Enden an dem vorbereiteten Zylinder 24 befestigt sind. Die Antriebsbewegung wird auf die ganze Maschine von der Welle 27 mittels einer ähnlichen Anordnung eines angetriebenen Zapfens und einer Zwinge übertragen. Die abgebildete Welle 27 ist mit einer Riemenscheibe 39 versehen, die mittels eines Keilriemens angetrieben wird und zum Zwecke eines gleichmäßigen Antriebs dieser Welle auch eine schwere Schwungscheibe 41 trägt.

Wie abgebildet, wird der Antrieb auf den Zylinder 18 übertragen und folglich auf die Zylinder 24, 21, während die zurückziehbare Welle 32 mit dem Zylinder.21 gekuppelt ist. Es ist verständlich, daß dies nur eine Frage der Zweckmäßigkeit ist, und daß die Teile ebenso umgekehrt angeordnet sein können.

Die Brücke besteht aus einem Gitterpaar 42, wobei eines auf jeder Seite des Zylinders 24 liegt und die durch im wesentlichen gleiche Kreuzteile 43, 44 an ihren Enden vereinigt sind. Das Teil 43 ist mit einem Futter 45 versehen, das zusammen mit einem anderen Futter 46 in das Gewinde 19 eingreift und einen Gewindering bildet. Das Futter 46 wird von einem Querstück 47 getragen, das an seinem einen Ende durch einen Zapfen 48 und an dem anderen Ende mit Hilfe einer Feder 49 abgestützt wird. Mit einer Schraube 51 ist der Druck der Futter 46 und 45 einstellbar. Das Querstück 44 hat ähnliche Futter 52 als Führungslager am Zylinder 21.

Eine Befestigungsvorrichtung für ein Diamantwerkzeug 53 ist auf der Mitte der Brücke vorgesehen und so angeordnet, daß sie in eine zweckdienliche Lage mit dem vorbereiteten Zylinder 24 gebracht werden kann. Die Vorrichtung besteht aus einem Befestigungsarm 54, der mit Schrauben gegenüber dem Teil 42 senkrecht einstellbar befestigt ist. Auf diesem Befestigungsarm 54 wird eine Leiste 55 angelenkt, die um einen Drehpunkt mittels zweier Schrauben 60 hin und her bewegbar ist. An die Leiste 55 ist durch gekreuzte dünne Stahlstreifen 56 eine andere Armstütze 57 mit einem Schlitz angelenkt, in welchem der Werkzeughalter 58 verklemmt wird. Die Schrauben 60 ermöglichen eine Einstellbarkeit des Werkzeugs. Eine senkrechte Einstellung, die dem Durchmesser des Zylinders 24 angepaßt ist, kann durch Festklemmen des Halters 58 in einer bestimmten Lage erreicht werden. Eine Schraube 59 führt durch die Armstütze 57 hindurch. Durch Drehen dieser Schraube über den Punkt hinaus, an dem sie an die Oberfläche der Armstütze 54 anstößt, kann das Werkzeug von dem Zylinder 24 angehoben werden. Durch Zurückdrehen der Schraube, bis sie frei von der Armstütze 54 ist, ist das Werkzeug abhebbar.

Das Werkzeug schneidet nicht tatsächlich den Zylinder, jedoch erzeugt es ein Gewinde in der Art einer Vertiefung. Der erforderliche Druck ist nur wenige Gramm und einstellbar. Zu diesem Zweck trägt eine Stange 61 an der Armstütze 57 ein Gegengewicht 62, während ein Fuß 63 entlang eines Armes 64, der von der Armstütze 57 hervorsteht, einstellbar angeordnet ist. Gewichte können, falls erforderlich, auf diesen Fuß 63 gelegt werden. Das Ende des Arms 64 trägt eine senkrechte gerichtete Stange 65 mit einem Kolben eines Stoßdämpfers 66, der an einem der Teile 42 gehalten ist. Die zwei Teile 42 können miteinander an dieser Stelle mittels eines Quersteges 67 verbunden sein, um der Konstruktion eine zusätzliche Steifigkeit zu geben.

Um eine Drehung der Brücke zu verhindern, trägt eine nach unten vorstehende Rundstange 68 eine Scheibe 69, die in einer geradlinigen, achsparallelen Nut 71 an der Basis 11 der Drehvorrichtung angeordnet ist. Die senkrecht gerichtete Rundstange 68 könnte in axialer Richtung beliebig angebracht sein. In dem abgebildeten Beispiel ist sie an dem Kreuzteil 43 befestigt. Es ist zu berücksichtigen, daß die Genauigkeit des hergestellten Gewindes nicht von dem genauen Fluchten der Nut 71 abhängt, vorausgesetzt, daß diese nicht irgendwelche Erschütterungen bei der Bewegung verursacht.

Die Abbildungen zeigen, daß die Teile sich in einer Lage befinden, die der Fertigstellung des Gewindes dient. Jedoch sind sie zu Beginn des Arbeitsvorganges so angeordnet, daß die Futter 45, 46 am Anfang des Gewindes 19 stehen und das Werkzeug 53 sich auf dem gewünschten Anfangspunkt des Gewindes befindet, das auf dem Zylinder 24 hergestellt werden soll. Das Werkzeug wird auf den Zylinder 24 aufgesetzt und der Antrieb eingeschaltet, worauf eine genaue Kopie des Gewindes 19 auf dem Zylinder 24 hergestellt wird.

Hinsichtlich der Verformung der Futter 45, 46, 52 ist es wesentlich, daß während des Arbeitsvorganges die Zylinder mit äußerster Gleichmäßigkeit sich drehen müssen, und daß der Gleitwiderstand der Brücke und der auf ihr angeordneten Teile gleichmäßig sein muß. Die Schwungscheibe 41 unterstützt einen ruhigen Lauf, während die Eigenart der Futter des Lagers 52 zusammen mit der Hochpolitur des Zylinders 21 eine niedrige und gleichmäßige Reibung gegenüber einer Bewegung der Brücke ergeben. Um totes Spiel in den Gelenkpunkten der Werkzeugbefestigung aufzuheben, kann eine leichte Feder 72 zwischen einer Stütze 73 auf der Brücke und einem Punkt auf der Werkzeugbefestigung angeordnet werden. Als Sicherheitsvorrichtung kann ein Schalter 74 vorgesehen sein, der an einer geeigneten Stelle der Brücke angeordnet ist, um den Antrieb abzuschalten, wenn das Werkzeug die gewünschte Vorschublänge erreicht hat.

Es ist zu verstehen, daß innerhalb der Grenzen der Einstellbarkeit des Werkzeughalters 58 ein Gewinde auf jedem Zylinderdurchmesser erzeugt werden kann. Der im Beispiel abgebildete Zylinder 24 hat den doppelten Durchmesser wie der Zylinder 18. Es ist auch zu verstehen, daß, obwohl der Zylinder 24 aus festem Metall bestehen und das Gewinde in das Metall geschnitten sein kann, die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Es ist möglich, einen aus Metall oder anderem Material bestehenden Zylinder vorzusehen, diesen mit einem erstarrten Kunststoff zu überziehen, auf welcher das Gewinde hergestellt wird und, wenn der Kunststoff genügend dünn und flexibel ist, er nachträglich axial und in Streifen geschnitten werden kann. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung einer nichtmetallischen, z. B. eines Quarz- oder Glaszylinders, mit einem dünnen Metallüberzug, beispielsweise Gold, auf dem das Gewinde hergestellt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Maschine zum Herstellen einer Wendel mit großer Genauigkeit in ein zylindrisches Werkstück, mit drehfest und unverschieblich auf der Achse des Werkstückes angeordnetem Leitgewindeträger und auf einer vor der Schneidstelle mit einer in mehrere Gänge des Leitgewindes eingreifenden, nachgiebigen Einlage auf dem Leitgewinde und hinter der Schneidstelle auf einem gleichachsig mit dem Werkstück mitumlaufenden, zylindrischen Teil abgestützten Brücke festgelegtem Schneidwerkzeugträger, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitgewindeträger (18, 19) und der mitumlaufende zylindrische Teil (21) selbständig gelagerte Teile der Maschine sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 906 278, 897 035,

   703 490;

   »Proceedings of the Royal Society«, A, 1952,

   Vol.215, page 536 bis 550, insbesondere Fig. 4.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen