DE1291177B

DE1291177B - Torsional vibration damper on a hobbing machine

Info

Publication number: DE1291177B
Application number: DEL48720A
Authority: DE
Inventors: Montean Jun John
Original assignee: Lees Bradner Co
Current assignee: Lees Bradner Co
Priority date: 1964-09-02
Filing date: 1964-09-04
Publication date: 1969-03-20
Also published as: GB1079803A

Description

Die Erfindung betrifft einen Torsionsschwingungsdämpfer an einer Wälzfräsmaschine mit einem Schwungrad im Antriebswellenstrang für -die Werkzeugspindel, das in einem-Gehäuse drehbar auf seiner Welle zwischen zwei nicht drehbar, aber über eine .Federanordnung nachgiebig axial gegeneinander spannbar von der Welle getragenen, mit von ihnen getragenen Reibringen am Schwungrad anliegenden Reibscheiben sitzt, von denen mindestens eine in Axialrichtung der Welle verschiebbar ist und welche Reibbelege tragen.The invention relates to a torsional vibration damper on a hobbing machine with a flywheel in the drive shaft train for the tool spindle, which is in a housing rotatable on its shaft between two non-rotatable, but via a .spring arrangement resiliently axially tensioned against each other by the shaft carried by them worn friction rings seated on the flywheel abutting friction disks, of which at least one is displaceable in the axial direction of the shaft and which wear friction linings.

Bei bekannten Dämpfern dieser Art ist, um -hier-` durch Schwingungen der Spindel zu dämpfen, auf der Spindel. einer Fräsvorrichtung ein S.chwüngrad angeordnet. Bei dieser bekannten Anordnung ist die Schwungscheibe in einem mit der Spindel rotierenden-Gehäuse und zwischen, zwei nicht drehbar, aber -über eine Federanordnung nachgiebig axial gegeneinander spannbar auf der Welle sitzenden Reibscheiben angeordnet. Die eine Reibscheibe ist hierbei durch ohne Zerlegung des Gehäuses von außen zugängliche exzentrisch angeordnete Spannvorrichtungen zum Einstellen der von der Federanordnung ausgeübten Kraft axial gegen das Schwungrad verschiebbar und weist in Richtung- auf das Schwungrad einen entsprechenden Reibbelag auf. Die andere Reibscheibe wird von der der ersten Reibscheibe gegenüberliegenden Innenseite des Gehäuses gebildet, welche zu diesem Zweck ebenfalls einen Reibbelag aufweist. Diese bekannte Schwingungsdämpfungsvorrichtung hat den Nachteil, daß die zu dämpfende Masse groß und die dämpfende Masse klein ist und daß durch die exzentrisch wirkende Spanavorrichtung ein -ungleichmäßiges Andrücken der verschiebbaren -Reibscheibe unvermeid-" lich ist. Das schwere, starr mit der Achse verbundene Gehäuse hat ferner den Nachteil, daß das Gehäuse in Verbindung mit der Spindel ein schwingungsfähiges System mit einer bestimmten Eigenfrequenz darstellt. Liegt der Rhythmus, in dem die Zähne des Fräsers in das Werkstück eingreifen; im Bereich dieser Eingenfrequenz, so führt dieses Schwungrad gehäuse zu einem zusätzlichen Aufschaukeln der-durch den Fräser bedingten Schwingungen. Die vorbekannte Anordnung mit im Verhältnis zur rotierenden Masse relativ geringer dämpfender Masse. und -als -Schwungrad wirkendem Gehäuse hat somit eine nur verhältnismäßig geringe Dämpfungswirkung.In known dampers of this type, in order to dampen - here - by vibrations of the spindle, on the spindle. a milling device arranged a degree of swelling. In this known arrangement, the flywheel is arranged in a housing rotating with the spindle and between two friction disks which are not rotatable but can be axially tensioned against each other via a spring arrangement on the shaft. One friction disk can be axially displaced against the flywheel by eccentrically arranged clamping devices for adjusting the force exerted by the spring arrangement, which are accessible from the outside without dismantling the housing, and has a corresponding friction lining in the direction of the flywheel. The other friction disk is formed by the inside of the housing opposite the first friction disk, which for this purpose also has a friction lining. This known vibration damping device has the disadvantage that the mass to be damped is large and the damping mass small and that the eccentrically acting chip device unavoidably presses the sliding friction disk. The heavy housing rigidly connected to the axle has furthermore the disadvantage that the housing in connection with the spindle constitutes an oscillatory system with a certain natural frequency.If the rhythm in which the teeth of the milling cutter engage in the workpiece is in the range of this single frequency, this flywheel housing leads to additional rocking The previously known arrangement with a housing that has a relatively low damping mass in relation to the rotating mass and a housing that acts as a flywheel thus has only a comparatively low damping effect.

Die Konstruktion gemäß der Erfindung weist die Mängel dieser bekannten Konstruktion nicht-auf: Der Gegenstand gemäß Erfindung ist gekennzeichnet durch eine von außen zugängliche Spannvorrichtung zum Einstellen der von der Federanordnung ausgeübten Kraft und gekennzeichnet durch- eine die Welle umgebende uad,axial durch die Spannvorrichtung verschiebbare Scheibe--und-:dädürch; daß -:die-Federanordnung aus elastischen Ringen besteht, welche zwischen der Scheibe und der auf der Welle verschiebbaren Reibscheibe angeordnet sind.The construction according to the invention has the shortcomings of these known ones Construction not-on: The article according to the invention is characterized by an externally accessible tensioning device for adjusting the spring arrangement exerted force and characterized by a uad surrounding the shaft, axially by the tensioning device slidable disc - and-: dädürch; that -: the-spring arrangement consists of elastic rings, which between the disc and the one on the shaft displaceable friction disc are arranged.

Vorteilhaft weist die Spanneinrichtung eine in der Welle sitzende Schraube auf, welche über ein in der Welle axial verschiebbares Druckstück an der verschiebbaren. Scheibe anliegt. - -Nachfolgend ist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnungenbeschrieben; darin zeigt F i g.1 einen, Längsschnitt durch die Achsen zweier Wellen in- einem Werkzeugmaschinenkopf; wie z. B. einem Wälzfräskopf, F.i g. 2 -eine ,Stirnansicht, entlang der Linie 2-2 'gemäß Fig.-1; F i g. 3 eine Teilschnittansicht entlang der Achsenebene der Welle, auf welcher der Schwingungsdämpfer angebracht ist, wobei auch die Mittel zur Einstellung des Schwingungsdämpfers dargestellt sind, F i g. 4 eine Randansicht einer der in F i g. 3 gezeigten mehreren gewellten Federunterlagsscheiben, die als nicht unter der Wirkung der Druckkräfte stehend dargestellt ist, und -@ F i g. 5 . eine Seitenansicht einer der in F i g: 3 dargestellten Unterlagsscheiben.The clamping device advantageously has one seated in the shaft Screw on, which via a pressure piece axially displaceable in the shaft on the sliding. Disc rests. The following is the preferred embodiment the invention described with reference to the drawings; FIG. 1 shows a longitudinal section therein through the axes of two shafts in one machine tool head; such as B. a Hobbing head, F.i g. 2 - a, end view, along the line 2-2 'according to Fig. 1; F i g. 3 is a partial sectional view along the axis plane of the shaft on which the vibration damper is attached, the means for adjusting the Vibration damper are shown, F i g. 4 is an edge view of one of the FIGS G. 3, several corrugated spring washers shown as not being under the Effect of the compressive forces is shown standing, and - @ F i g. 5. a side view one of the washers shown in FIG. 3.

Eine Antriebswelle 1 ist in Lagern in- einem Gehäuseteil 2 angebracht und an ihrem freien. Ende mit einem Kegelradantrieb 3 versehen, welcher mit einem Kegelradantrieb 4 zusammenarbeitet, :der mit einer angetriebenen Welle 5 durch Keilwellen verbunden ist. Ein Stirnrädergetriebe 6 ist mit der Welle 5 drehfest verkeilt und treibt ein größeres Zahnrad 7 an. Das große Rad 7 treibt eine Hülse 8, die von Lagern 8' gestützt ist, an, wobei in einem Längsschlitz oder einer Nüt9 ein Keil1Ö an der Welle angebracht äst und zwischen der Hülse und der Welle 11 eine gleitende Relativbewegung ausführen kann. Die ein Schneidwerkzeug, wie z. B. einen Abwälzfräser 12; tragende Welle wird durch die Keilverbindung mit der Hülse 8- und dem drehbaren Rad 7 gedreht, an welchem- die Hülse z. B. bei 1.3. -befestigt ist. Wie aus F i g.1 ersichtlich, arbeitet der Äbwälzfräser in der üblichen Weise und fräst Zähne in ein Werkstück 14, das von einer Welle 15 getragenr ist und sich mit dem Abwälzfräser 12 synchron dreht.A drive shaft 1 is mounted in bearings in a housing part 2 and on its free one. End provided with a bevel gear drive 3 which cooperates with a bevel gear drive 4: which is connected to a driven shaft 5 by spline shafts. A spur gear 6 is keyed in a rotationally fixed manner to the shaft 5 and drives a larger gear 7. The large wheel 7 drives a sleeve 8, which is supported by bearings 8 ', a wedge 10 being attached to the shaft in a longitudinal slot or groove 9 and being able to perform a sliding relative movement between the sleeve and the shaft 11. The a cutting tool, such as. B. a hob cutter 12; bearing shaft is rotated by the spline connection with the sleeve 8 and the rotatable wheel 7, on which the sleeve z. B. at 1.3. - is attached. As can be seen from FIG. 1, the hobbing cutter works in the usual manner and mills teeth into a workpiece 14 which is carried by a shaft 15 and rotates synchronously with the hobbing cutter 12.

Da der Fräser 12 im vorliegenden Fall ein Abwälzfräser ist, wird jedesmal ein Stoß erzeugt, wenn der Zahn auf das Werkstück 14 während des Abwälzfräsvorgangs aufschlägt, so daß diese schrittweisen Stoßkräfte Schwingungen -entlang der Welle 1l, der Hülse 8, der Lager 8 den Zahnrädern 7 und 6 und sogar- der Welle; 3 find -ihrer sie -tragenden Läger erzeugen. Solche Schwingungen und Erschütterungen führen offensichtlich zur -Beschädigung der Lager, in welche die Wellen gelagert sind, und sogar des die Maschine antreibenden Zahnradizetriebes. Die Welle 5, auf welcher das. Zahnrad 6 angebracht ist, weist einen Teil auf, der sich in F i g. 1 nach links erstreckt und mit 5' bezeichnet ist und ein Schwungrad 16 trägt, das eine Bohrung aufweist, in welche die Welle. 5' eingeführt ist. Das Gehäuse 17 .für den Abwälzfräskopf ist an- einer Stirnplatte 18 mittels einer Reihe Bolzen 19 befestigt. Das Gehäuse 20 für das Schwingungsrad ist an der Stirnplatte 18 mittels mehrerer Bolzen 21 befestigt, wobei die Bolzen 19 und 21 in Abstand voneinander - auf, einem 'Kreisünifäng 'angeördriei -sind.' Das Gehäusefür die Abwälzfrässchiebevörnclitung-ist finit 22 und die Endplatte dieses Gehäuses mit 23 angedeutet. Die Abwälzfräserwelle 11 ist an ihrem inneren Endteil mit einer Lageranordnung 24 und einer Haltemutter 25 versehen, so daß ein Wälzlager für die axial ausgerichtete Welle 26 vorhanden ist, die an ihrem linken Ende mit :einem Gewinde 27- versehen ist und zusammen mit einer anderen Schubvorrichtung innerhalb des Gehäuses 22 als ein Mittel zur axialen Verschiebung des Abwälzfräsers dient. Da die Verschiebevorrichtung für den Abwälzfräser - innerhalb des Gehäuses nicht ein Teil der Erfindung ist, ist sie nicht näher beschrieben. Eine Scheibe 28 ist von einem Ende des Wellenteils 5' getragen und dreht sich mit ihm zusammen, wobei ein konischer Stift in eine konische Öffnung der Scheibe eingeführt ist und sich durch ein axial ausgerichtetes Querloch in der Welle 5' erstreckt, wobei der Stift in dieser Stellung durch eine Stellschraube 30 festgestellt ist.Since the milling cutter 12 is a hobbing cutter in the present case, each time a shock is generated when the tooth hits the workpiece 14 during the hobbing process impacts, so that these gradual shock forces vibrations-along the shaft 1l, the sleeve 8, the bearing 8, the gears 7 and 6 and even the shaft; 3 find -their -bearing warehouses they produce. Such vibrations and shocks lead obviously to -damage the bearings in which the shafts are supported, and even the gear train driving the machine. Wave 5 on which the. Gear 6 is attached, has a part which is shown in FIG. 1 to the left extends and is denoted by 5 'and carries a flywheel 16 which has a bore has in which the shaft. 5 'is introduced. The housing 17 for the hob head is attached to an end plate 18 by means of a row of bolts 19. The case 20 for the vibration wheel is attached to the face plate 18 by means of several bolts 21, the bolts 19 and 21 at a distance from each other - on a 'Kreisünifäng' angeördriei -are.' The housing for the hobbing slide adapter is finite 22 and the end plate this housing indicated by 23. The hob shaft 11 is on its inside End part provided with a bearing assembly 24 and a retaining nut 25, so that a Rolling bearing for the axially aligned shaft 26 is present on its left End with: a thread 27- and together with another pusher within the housing 22 as a means for axially displacing the hob serves. As the shifting device for the hob - inside the housing is not part of the invention, it is not further described. One Disc 28 is carried by one end of the shaft part 5 'and rotates with it together, with a conical pin inserted into a conical opening of the disc and extends through an axially aligned transverse hole in the shaft 5 ', the pin being fixed in this position by an adjusting screw 30.

Ein Reibring 31 ist an der Innenfläche 32 der Scheibe befestigt und kommt mit der anstoßenden Oberfläche einer Seite des Schwungrades 16 in Reibverbindung, das sich zusammen mit der Welle 5' dreht. Eine weitere Scheibe 34 ist mit dem entgegengesetzten Ende des Wellenteils 5' gleitbar verkeilt, wobei ein Reibring 35 an der Scheibe befestigt ist, der mit einer kreisringförmigen Oberfläche 36 in Reibverbindung kommt, wobei die Oberfläche 36 einen Teil der entgegengesetzten Seite des Schwungrades bildet.A friction ring 31 is attached to the inner surface 32 of the disc and frictionally engages the abutting surface of one side of the flywheel 16 which rotates with the shaft 5 '. Another disc 34 is slidably keyed to the opposite end of the shaft portion 5 'with a friction ring 35 attached to the disc which frictionally engages an annular surface 36, which surface 36 forms part of the opposite side of the flywheel.

Diese Oberfläche weist auf der Schwungradseitenwand eine Ausnehmung 37 auf, so daß die äußere kreisringförmige Fläche der Scheibe 34 in die Ausnehmung durch die Federunterlagsscheiben 38 gedrückt wird (F i g. 4 und 5). Diese Unterlagsscheiben können als Ringe ausgebildet sein, die, von der Kante gesehen, eine gewellte Form haben und, in eine Gruppe zusammengefaßt (F i g. 3), von einem Rückhaltering 39 axial zusammengedrückt werden. Der Ring 39 weist einen ringförmigen Flansch 40 auf, der sich innerhalb einer Ringnut 41 in der Scheibe 34 axial frei bewegen kann, während die äußere Kreisumfangsoberfläche 42 des Flansches als Stütze für die elastischen Ringe oder Unterlagsscheiben 38 dient.This surface has a recess on the flywheel side wall 37 so that the outer annular surface of the disc 34 in the recess is pushed by the spring washers 38 (Figs. 4 and 5). These washers can be designed as rings which, seen from the edge, have a corrugated shape and, combined in a group (FIG. 3), by a retaining ring 39 are axially compressed. The ring 39 has an annular flange 40, which can move axially freely within an annular groove 41 in the disk 34, while the outer circumferential surface 42 of the flange as a support for the elastic Rings or washers 38 is used.

Die Druckkraft des Ringes 39 kann nach Bedarf entsprechend den jeweiligen Arbeitsbedingungen eingestellt werden.The compressive force of the ring 39 can as required according to the respective Working conditions are set.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, kann dies durch einen Querkeil 43 erreicht werden, der dem Druck einer Stellschraube 44 ausgesetzt ist, die auf dem anstoßenden Ende des Wellenteils 5' aufgeschraubt ist. Diese Stellschraube ist, an der Welle 5' durch zwei Sperren 43 gehalten und gegen freie Drehung durch einen zusammengedrückten elastischen Verschluß 46 gesichert. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das linke Ende des Wellenteils 5' in der Bohrung des Gehäuses 22 vom Lager 48 getragen, das an der Welle 5' durch kreisförmige Klemmen 49 festgehalten ist, die wiederum in Nuten 50 im Endteil der Welle 5' liegen.As can be seen from the drawings, this can be done by means of a cross wedge 43 can be achieved, which is exposed to the pressure of an adjusting screw 44, which is on the abutting end of the shaft part 5 'is screwed on. This adjusting screw is held on the shaft 5 'by two locks 43 and against free rotation by one compressed elastic fastener 46 secured. As can be seen from the drawing, is the left end of the shaft part 5 'in the bore of the housing 22 of the bearing 48 carried, which is held on the shaft 5 'by circular clamps 49, the again lie in grooves 50 in the end part of the shaft 5 '.

Da die ganze Anordnung in einem Gehäuse untergebracht ist, kann die Stellschraube 44 mittels eines Mutternschlüssels 44' ohne weiters durch eine Gewindeöffnung 51 eingestellt werden, die mit einem Gewindestöpsel 52 verschlossen werden kann.Since the whole arrangement is housed in one housing, the Adjusting screw 44 by means of a wrench 44 'without further through a threaded opening 51, which can be closed with a threaded plug 52.

Das Schwungrad arbeitet vorzugsweise in einem Ölbad im Gehäuse 20 unter Nutzbarmachung der Dämpfeigenschaften der hydraulischen Scherung bei der Drehung des Schwungrades im Ölbad. Sind unter gewissen Arbeitsbedingungen die Dämpfeigenschaften des Schwungrades nicht so erforderlich, wird die Stellschraube 44 fest angezogen, so daß der Rückhaltering 39, die Federn 39, die Scheibe 34 und der Reibungsring 35 mit einer Seite des Schwungrades in Reibungskontakt kommen und somit das Schwungrad unter Reibung zwischen den Reibungsscheiben 31 und 35 feststellen, um eine Drehung des Schwungrades auf dem Wellenteil s' zu vermeiden. Unter diesen Umständen arbeitet die ganze Vorrichtung als ein massives Schwungrad.The flywheel preferably operates in an oil bath in the housing 20 taking advantage of the damping properties of hydraulic shear on rotation of the flywheel in an oil bath. Are the vapor properties under certain working conditions of the flywheel is not so necessary, the adjusting screw 44 is tightened firmly, so that the retaining ring 39, the springs 39, the washer 34 and the friction ring 35 come into frictional contact with one side of the flywheel and thus the flywheel under friction between the friction disks 31 and 35 determine a rotation of the flywheel on the shaft part s'. In these circumstances it works the whole device as a massive flywheel.

Ist es erwünscht, die Schwingungen wahlweise zu dämpfen, wenn der Fräser unter Drehung ein sich drehendes Werkstück erfaßt, kann die Verstellung dadurch erzielt werden, daß die Schraube 44 derart eingestellt wird, daß sie auf die Federunterlagsscheiben einen größeren oder kleineren Druck ausübt, so daß der Reibeingriff auf das Schwungrad zwischen den. Scheiben und somit der Welle 5' verstärkt wird bzw. nachläßt.Is it desirable to selectively dampen the vibrations when the Milling cutter detects a rotating workpiece while rotating, the adjustment can thereby be achieved that the screw 44 is adjusted so that it is on the spring washers exerts a greater or lesser pressure, so that the frictional engagement with the flywheel between. Discs and thus the shaft 5 'is reinforced or wears off.

Es ist somit ersichtlich, daß erfindungsgemäß Mittel geschaffen werden, durch welche die Schwingungsenergie, die durch schnelle Stöße eines Zahnfräsers auf ein Werkstück erzeugt wird, zwischen dem Schwungrad und den Reibungsringen der Scheiben in Reibung verwandelt und somit die unerwünschte Energie abgeleitet wird.It can thus be seen that means are created according to the invention through which the vibration energy generated by rapid impacts of a tooth milling cutter is generated on a workpiece, between the flywheel and the friction rings of the Discs converted into friction and thus the unwanted energy is diverted.

Claims

Claims: 1. Torsional vibration damper on a hobbing machine with a flywheel in the drive shaft train for the tool spindle, which is in one Housing rotatable on its shaft between two non-rotatable, but via a spring arrangement yielding axially against each other. tension. carried bar by the wave, with by them worn friction rings seated on the flywheel abutting friction disks, of which at least one is displaceable in the axial direction of the shaft and which wear friction linings, g e k e n n n z e i c h -n e t d u r c h an externally accessible clamping device for adjusting the force exerted by the spring arrangement and characterized by a disk surrounding the shaft and axially displaceable by the clamping device (39) and in that the spring arrangement consists of elastic rings (38) which between the disc (39) and the friction disc which can be displaced on the shaft (5 ') (34) are arranged.

2. Torsional vibration damper according to claim 1, characterized in that that the clamping device has a screw (44) seated in the shaft, which Via a pressure piece (43) axially displaceable in the shaft on the displaceable Disc (39) is in contact.