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Verfahren und Vorrichtung zum spangebenden Formen des Schneckenganges
eines globoidschneckenähnlichen Pumpenläufers Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum spangebenden Formen des Schneckenganges eines globoidschneckenähnlichen
Pumpenläufers, dessen Schneckengang vom Fuß bis zur Außenkante im wesentlichen gleiche
Dicke aufweist, bei welchem an dem umlaufenden Werkstück ein profilierter Drehstahl
in einer Axialebene des Werkstückes auf diesen einwirkt und dabei in dem Maße in
Abhängigkeit von der Drehung des Werkstückes um eine zur Achse des Werkstückes rechtwinklige
Achse geschwenkt wird, daß es bei einer vollständigen Umdrehung des Werkstückes
um einen der Schneckengangsteigung entsprechenden Winkel geschwenkt ist. Außerdem
bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
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Es ist bereits ein Verfahren zum Schneiden von Globoidschnecken mit
vom Fuß bis zum Kopf abnehmender Schneckengangdicke bekannt, bei dem das Werkzeug
bei gleichzeitiger Drehung der Schnecke etwa geradlinig in Richtung der mittleren
Steigung der Schnecke um ihre Achse bewegt wird. Es ist außerdem bereits ein Verfahren
zum Formen des Schneckenganges von Globoidschnecken bekannt, deren Schneckengang
vom Fuß bis zum Kopf abnehmende Dicke hat, bei dem die Schneidkante des Werkzeugs
um eine die Achse des Schneckenganges senkrecht kreuzende Achse mit konstantem Abstand
der Schneidkante von der Drehachse gedreht wird und bei dem zur fortschreitenden
Vergrößerung der Tiefe des Schneckenganges die Drehachse des Werkzeugs fortschreitend
der Drehachse des Schneckenganges genähert wird, bis sie die Lage der Achse des
später mit dem Schneckengang zusammenwirkenden Schneckenrades erreicht hat.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zum spangebenden Formen des Schneckenganges eines globoidschneckenähnlichen Pumpenläufers
zu schaffen, dessen Schneckengang vom Fuß bis zur Außenkante im wesentlichen gleiche
Dicke aufweist.
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Ausgehend von einem Verfahren zum spangebenden Formen des Schneckenganges
eines globoidschneckenähnlichen Pumpenläufers, dessen Schneckengang vom Fuß bis
zur Außenkante im wesentlichen gleiche Dicke aufweist, bei welchem an dem umlaufenden
Werkstück ein profilierter Drehstahl in einer Axialebene des Werkstückes auf diesen
einwirkt und dabei in dem Maße in Abhängigkeit von der Drehung des Werkstückes um
eine zur Achse des Werkstückes rechtwinklige Achse geschwenkt wird, daß es bei einer
vollständigen Umdrehung des Werkstückes um einen der Schneckengangsteigung entsprechenden
Winkel geschwenkt ist, schlägt die Erfindung vor, daß die radiale Entfernung zwischen
der Schneidkante des Werkzeugs und seiner Schwenkachse fortschreitend vergrößert
wird. Vorzugsweise läßt man das bzw. jedes Werkzeug bei seiner Drehung nacheinander
an zwei Rohteilen für Läufer angreifen.
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Die Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit
einer antreibbaren Werkstückaufnahme und einem Werkzeughalter, der um eine die Drehachse
des Werkstückes rechtwinklig kreuzende Achse in einem einstellbaren übersetzungsverhältnis
zu der Drehzahl des Werkstückes schwenkbar ist, ist gekennzeichnet durch einen Werkzeughalter,
bei dem der Radius der Schneidkante des Werkzeugs während der Bearbeitung des Werkstückes
fortschreitend vergrößert werden kann.
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Der Ständer umfaßt vorzugsweise einen oberen Abschnitt, in dem das
Werkzeug gehalten ist, und einen unteren um eine feststehende Achse drehbaren Abschnitt,
wobei der obere Abschnitt gegenüber dem unteren Abschnitt quer zu dessen Drehachse
bei jeder Umdrehung des Werkzeughalters verschiebbar ist. Das Werkzeug kann gabelförmig
ausgebildet sein und zwei Schneidenteile von spiegelbildlicher Ausbildung umfassen,
die nebeneinander derart befestigt sind, daß das Werkzeug um den Schneckengang des
Werkstückes herumgreift, wobei jedes der beiden Schneidglieder
eine
Breite besitzt, die etwas größer ist als die Hälfte der Fußweite der Zahnlücken
des zu schneidenden Schneckenganges.
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Die Erfindung wird im folgenden an- Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung, hier
einer Drehbank zum Herstellen eines Läufers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
auf dieser Vorrichtung befindet sich ein noch nicht fertig bearbeiteter Läufer in
der Bearbeitungsstellung; Fig. 2 zeigt den teilweise bearbeiteten Läufer sowie Teile
der aus Fig. 1 ersichtlichen Vorrichtung im Grundriß; Fig. 3 ist ein senkrechter
Schnitt längs der Linie 111-11I in Fig. 2.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird das zu bearbeitende Werkstück
11 in der üblichen Weise in eine Drehbank 1 um seine Achse 2 (Fig. 3) drehbar eingesetzt.
Hierauf wird der Schneckengang 25 auf dem Werkstück geschnitten; zu diesem Zweck
wird das Werkstück um seine Achse gedreht, während an ihm ein Werkzeug 6 angreift,
das mit einer Geschwindigkeit geschwenkt wird, die so auf die Drehgeschwindigkeit
des Werkstückes abgestimmt ist, daß sich das Werkzeug über eine Strecke bewegt,
die gleich der Steigung des Schneckenganges 25 ist, wenn das Werkstück sich einmal
um seine Achse dreht. Gemäß Fig. 2 dreht sich das Werkzeug hierbei um eine Achse
7, die sich rechtwinklig zur Achse 2- des Werkstücks und in einem Abstand von dieser
Achse erstreckt, der gleich demjenigen Abstand ist, in dem später in der Pumpe die
Achse des mit der Schnecke kämmenden Rades von der Aches des fertigen Läufers entfernt
sein wird. Der Schwenkradius des Werkzeugs 6 wird während des Fortschreitens der
Bearbeitung fortlaufend vergrößert, wobei die Lage der Schwenkachse 7 unverändert
bleibt, bis der Schwenkradius gleich dem Radius des erwähnten Pumpenrades ist; dieser
Schwenkradius wird noch um ein Maß vergrößert, das erforderlich ist, um ein betriebsmäßiges
Spiel zwischen den Teilen vorzusehen.
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Das Werkzeug 6 ist im oberen Ende eines Ständers 8 befestigt, der
um die Achse 7 mit Hilfe von zwei Kegelzahnrädern 9 gedreht wird, von denen eines
an dem Ständer 8 befestigt ist und durch das andere Kegelzahnrad angetrieben wird,
das fest mit dem einen Ende einer Keilwelle 10 verbunden ist. Diese Keilwelle
10 wird von der Werkstückspindel 3 aus über zwei miteinander kämmende Zahnräder
12 angetrieben, die auf der Keilwelle bzw. der Werksückspindel angeordnet sind.
Die Durchmesser der Zahnräder 9 und 12 werden derart gewählt, daß sich dien richtige
Schwenk- bzw. Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs 6 in Bezug zur Drehgeschwindigkeit
des Läufers 11 ergibt. An Stelle der Zahnräder kann man zum Antreiben des Ständers
8 auch einen Kettentrieb oder andere geeignete Antriebsmittel verwenden.
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Bei Bearbeitung des Schneckenganges 25 wird das Werkzeug 6 von Hand
oder selbsttätig fortlaufend so verstellt, daß sich der Radius des von der Spitze
des Werkzeugs beschriebenen Kreises vergrößert. Die erforderliche Verstellung des
Werkzeugs 6 erfolgt vorzugsweise automatisch, und zu diesem Zweck greift ein am
Drehbankbett befestigter Anschlag 13 während jeder Umdrehung des Ständers 8 an einem
mit Zähnen versehenen Rad 14 an. Auf diese Weise wird das Rad 14 während jeder Umdrehung
des Ständers um einen kleinen Winkel gedreht. Das Rad 14 ist an einer Gewindespindel
15 (Fig.3) befestigt, die in einem unteren Abschnitt 8 b des Ständers 8 drehbar
gelagert ist. Die Gewindespindel 15 greift in eine mit dem oberen Abschnitt 8 a
des Ständers 8 verbundene Mutter 16 ein; der obere Abschnitt des Ständers ist in
einer oder mehreren an dem unteren Abschnitt 8 b ausgebildeten Nuten gleitend beweglich
angeordnet, so daß jede Drehbewegung des Rades 14 bewirkt, daß der Abschnitt
8 a bei fortschreitender Bearbeitung zusammen mit dem Werkzeug 6 quer zu seiner
Drehachse, d. h. in Fig. 3 nach rechts, bewegt wird, so daß sich der Schwenk- bzw.
Drehradius des Werkzeugs 6 vergrößert. Im vorliegenden Falle wird ein gegabeltes
Werkzeug benutzt, das gemäß Fig. 2 zweckmäßigerweise aus zwei spiegelbildlich ausgebildeten
Schneidenteilen 17 besteht, die nebeneinander derart befestigt sind, daß das Werkzeug
um die bereits zum Teil bearbeitete Außenfläche des Schneckengangs 25 herumgreift
und auf beiden Seiten des Schneckengangs in gleicher Weise Werkstoff abträgt; hierdurch
wird jede Gefahr, daß das Werkzeug von dem Werkstück abgleitet, ausgeschaltet. Jede
der beiden Schneidenteile 17 des Schneidwerkzeugs besitzt eine Breite, die etwas
größer ist als die Hälfte der Fußweite der Zahnlücken der zu bearbeitenden Schnecke,
so daß sich die Bearbeitung ohne eine seitliche Verstellung des Werkzeugs ausführen
läßt.
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Statt den Läufer mit Hilfe eines einzigen spanabhebenden Arbeitsgangs
aus dem Rohteil herauszuarbeiten, wie es vorstehend beschrieben ist, kann man den
Läufer auch mit zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen in die gewünschte
Form bringen, wobei man Schneidwerkzeuge verschiedener Form und/oder Abmessungen
benutzt. Beispielsweise kann man zuerst in den Ständer 8 ein Schruppwerkzeug mit
einer Schneidkante einsetzen, deren Breite so gewählt ist, daß es sich leicht in
die Zahnlücke der Schnecke einführen läßt. Nachdem man durch dieses Werkzeug eine
schraubenlinienförmige Nut in das Rohteil eingeschnitten hat, ersetzt man das Werkzeug
durch ein Fertigbearbeitungswerkzeug, das ähnlich dem dargestellten Werkzeug 6 sein
kann, bei dem die Schneidkanten jedoch eine geringere Breite besitzen. Dieses Verfahren
ermöglicht es, mit höheren Schnittgeschwindigkeiten zu arbeiten, ohne daß die erzielte
Oberflächengüte beeinträchtigt wird.
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Bei jedem der beschriebenen Bearbeitungsvorgänge kann man zwei oder
mehr Werkzeuge um eine gemeinsame Drehachse herum so anordnen, daß sie nacheinander
an dem Werkstück angreifen, und zwar in Intervallen, welche ganzen Vielfachen des
Abstandes zwischen aufeinanderfolgenden Windungen des Schneckengangs entsprechen.
Ferner kann das Werkzeug bzw. jedes Werkzeug im Verlauf jeder vollen Umdrehung an
zwei Werkstücken angreifen; in diesem Falle ist die Drehbank mit zwei in einem geeigneten
Abstand voneinander angeordneten Werkstückspindeln ausgerüstet.
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Es sei bemerkt, daß eine Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung
nach der Erfindung nicht nur bei der unmittelbaren Herstellung von Läufern möglich
ist, die als Bestandteile von Pumpen oder anderen Maschinen verwendet werden sollen,
sondern daß das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung auch der Herstellung
von Gußmodellen derartiger Läufer angewendet werden können.