DE19702490A1 - Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeugs für ein Außen-Mehrfachgewinde - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeugs für ein Außen-Mehrfachgewinde

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeugs, mit dem ein Objektivtubus aus Kunstharz mit Mehrfachgewinde hergestellt werden kann.
Das Mehrfachgewinde eines Objektivtubus hat einander benach­ barte trapezförmige Gewindestege und -nuten, die in Umfangs­ richtung abwechselnd angeordnet sind. Bei einem metrischen Gewinde sind die Winkel der Trapezgewinde und der Nuten in einem Schnitt, in dem die Achse des Objektivtubus liegt, identisch. In der Abwicklung sind sie unabhängig davon, ob sie extern oder intern liegen, durch einen identischen Winkel definiert. In der Praxis ist der Winkel der Trapeznuten je­ doch größer als der Winkel der Trapezstege in einem Schnitt senkrecht zur Richtung der Gewindegänge. Wenn der Steigungs­ winkel zunimmt und beispielsweise 30° überschreitet, so nimmt auch der Unterschied des Winkels der Trapeznuten und der Trapezstege zu. Der Grund besteht darin, daß das mit den Stegen und Nuten, die durch einen identischen Winkel in der Abwicklung definiert sind, geformte Mehrfachgewinde auf einen zylindrischen Objektivtubus aufgebracht wird. Der Winkelun­ terschied ist unvermeidbar, solange die Stege und Nuten durch einen übereinstimmenden Winkel definiert sind.
Bei einem konventionellen Mehrfachgewinde mit kleinem Stei­ gungswinkel ist der Eingriffsfehler durch die Winkeldifferenz der trapezförmigen Stege und Nuten vernachlässigbar. Ist der Steigungswinkel jedoch groß, so kann dieser Fehler nicht mehr vernachlässigt werden, da die Mehrfachgewinde dadurch nicht in flächigen, sondern in Linienkontakt kommen.
Theoretisch kann die Form der Trapezstege oder der Trapeznu­ ten in einem Schnitt senkrecht zur Richtung der Gewindegänge automatisch bestimmt werden, wenn sie vorgegeben ist. Es ist jedoch schwierig, die Form der Trapezstege und -nuten genau zu analysieren. Diese Schwierigkeit nimmt mit zunehmenden Steigungswinkel zu. Es ist daher extrem schwierig, Formwerk­ zeuge für Elemente mit Mehrfachgewinden herzustellen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeugs für einen Objektivtubus anzugeben, insbe­ sondere für einen Objektivtubus mit Mehrfachgewinde und gro­ ßem Steigungswinkel, bei dem eine genaue Analyse der Form der Trapezstege und -nuten nicht erforderlich ist.
Außerdem soll ein Objektivtubus angegeben werden, der mit ei­ nem solchen Formwerkzeug hergestellt wird.
Das Grundkonzept der Erfindung besteht darin, daß bei Bear­ beitung der Außen- und Innen-Mehrfachgewindeteile von Form­ werkzeugen mit einem identischen Schneidwerkzeug die mit sol­ chen Formwerkzeugen hergestellten Außen- und Innen-Mehrfach­ gewinde als mit ein und demselben Schneidwerkzeug hergestellt anzusehen sind, so daß ein guter Eingriff der beiden Mehr­ fachgewinde ohne komplizierte mathematische Analyse der Form der Mehrfachgewinde erzielt werden kann. Es ist aber prak­ tisch unmöglich, die Außen- und Innen-Mehrfachgewindeteile der Formwerkzeuge für Außen- und Innengewinde mit ein und demselben Schneidwerkzeug herzustellen. Gemäß der Erfindung wird der Innen- oder der Außen-Mehrfachgewindeteil von Innen­ gewinde- bzw. Außengewindeformwerkzeugen sowie eine Funke­ nerosionselektrode zum Herstellen des Mehrfachgewindeteils des jeweils anderen Werkzeugs mit ein und demselben Werkzeug bearbeitet.
Somit sieht die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeugs für ein Außen-Mehrfachgewinde vor, mit dem ein Innentubus mit einem Außen-Mehrfachgewinde hergestellt werden kann, sowie zum Herstellen eines Formwerkzeugs für ein Innen- Mehrfachgewinde, mit dem ein Außentubus mit einem Innen-Mehr­ fachgewinde hergestellt werden kann, der mit dem Innentubus und dessen Außen-Mehrfachgewinde in Eingriff gebracht wird. Bei dem Verfahren wird zunächst der Winkel der trapezförmigen Gewindestege des Außen-Mehrfachgewindes dem Winkel der Trape­ znuten des Innen-Mehrfachgewindes in einem Schnitt senkrecht zur Richtung der Gewindegänge gleichgesetzt und ein Schneid­ werkzeug mit diesem Winkel hergestellt. Dann wird das Form­ werkzeug für das Außen-Mehrfachgewinde mit diesem Schneid­ werkzeug bearbeitet. Danach wird unter Verwendung des Schneidwerkzeugs in einem mechanischen Schneidvorgang eine Funkenerosionselektrode mit einem Mehrfachgewindeteil herge­ stellt, dessen Form identisch mit der Form des Mehrfachgewin­ deteils des Formwerkzeugs für das Außen-Mehrfachgewinde ist. Dann wird ein Mehrfachgewindeteil des Formwerkzeugs für das Innen-Mehrfachgewinde durch Funkenerosion mit der Funkenero­ sionselektrode hergestellt.
Alternativ ist es möglich, den Winkel der Trapezstege des Au­ ßen-Mehrfachgewindes dem Winkel der Trapeznuten des Innen- Mehrfachgewindes gleichzusetzen. Bei dieser Alternative ist ein Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeugs für ein Au­ ßen-Mehrfachgewinde vorgesehen, mit dem ein Innentubus mit einem Außen-Mehrfachgewinde hergestellt werden kann, sowie zum Herstellen eines Formwerkzeugs für ein Innen-Mehrfachge­ winde, mit dem ein Außentubus mit einem Innen-Mehrfachgewinde hergestellt werden kann, der mit dem Außen-Mehrfachgewinde des Innentubus in Eingriff gebracht wird. Bei diesem Verfah­ ren wird zunächst der Winkel der Trapeznuten des Außen-Mehr­ fachgewindes dem Winkel der Trapezstege des Innen-Mehrfachge­ windes in einem Schnitt senkrecht zur Richtung der Gewinde­ gänge gleichgesetzt und ein Schneidwerkzeug mit einem diesem Winkel identischen Winkel hergestellt. Dann wird das Form­ werkzeug für das Innen-Mehrfachgewinde zum Ausbilden eines Mehrfachgewindes mit diesem Schneidwerkzeug bearbeitet. Da­ nach wird mit dem Schneidwerkzeug eine Funkenerosionselektro­ de mit einem Gewindeteil hergestellt, dessen Form mit derje­ nigen des Formwerkzeugs für den Mehrfachgewindeteil des In­ nen-Mehrfachgewindes übereinstimmt.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung können ein Innen- und ein Außentubus hergestellt werden, deren Winkel der Trapeznu­ ten (Trapezstege) bei dem Außen-Mehrfachgewinde mit dem Win­ kel der Trapezstege (Trapeznuten) des Innen-Mehrfachgewindes übereinstimmt, ohne eine komplizierte Analyse von Gewinde­ stegwinkeln und Gewindenutenwinkeln durchführen zu müssen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Objektiv mit einem Innentubus aus Kunstharz mit Außen-Mehrfachgewinde und einem Außentubus aus Kunstharz mit Innen-Mehrfachgewinde vorgesehen, die miteinander in Eingriff stehen. Der Winkel der Trapeznuten des Außen-Mehrfachgewindes und der Winkel der Trapezstege des Innen-Mehrfachgewindes stimmen in einem Schnitt senkrecht zur Richtung der Gewindegänge überein.
Alternativ sind der Winkel der Trapezstege des Außen-Mehr­ fachgewindes und der Winkel der Trapeznuten des Innen-Mehr­ fachgewindes in einem Schnitt senkrecht zur Richtung der Ge­ windegänge gleich.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung von Kunstharz­ objektivtuben mit Mehrfachgewinden,
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Innentubus mit einem Außen-Mehrfachgewinde,
Fig. 3 die Draufsicht auf den in Fig. 2 gezeigten Objek­ tivtubus,
Fig. 4 den Schnitt eines Außen-Mehrfachgewindes in einer Schnittebene 13 nach Fig. 3,
Fig. 5A und 5B schematische Darstellungen eines Formwerkzeugs und einer Funkenerosionselektrode nach der Erfindung, und
Fig. 6 das Konzept einer Funkenerosionsbearbeitung zum Herstellen eines der Kerne einer Außengewinde- Formwerkzeuganordnung mit einer Elektrode der in Fig. 5B gezeigten Art, und
Fig. 7 den Querschnitt einer Formwerkzeuganordnung aus mehreren Kernen nach Fig. 6.
Fig. 1 zeigt das Beispiel eines Innentubus 10 und eines Au­ ßentubus 20, die aus Kunstharz gefertigt sind und die mit ei­ ner Formwerkzeuganordnung nach der Erfindung hergestellt wur­ den.
Der Innentubus 10 hat ein Außen-Mehrfachgewinde 11. Dieses hat einen großen Steigungswinkel, der über 30° liegt und in dem Ausführungsbeispiel etwa 45° beträgt. Der Außentubus (stationärer Tubus) 20 hat ein Innen-Mehrfachgewinde 21. Die­ ses steht mit dem Außen-Mehrfachgewinde 11 in Eingriff. Beide Mehrfachgewinde haben trapezförmige Gewindestege 11a, 21a und trapezförmige Gewindenuten 11b, 21b. Die Form des Außen-Mehr­ fachgewindes 11 wird im folgenden anhand der Fig. 2 bis 4 er­ läutert.
Wenn der Innentubus 10 längs einer Ebene 13 senkrecht zur Richtung der Gewindestege des Außen-Mehrfachgewindes 11 ge­ schnitten wird, so hat die Schnittfläche die Form einer in Fig. 2 gezeigten Ellipse 14. Der Winkel B zwischen den Flan­ ken der trapezförmigen Gewindestege 11a des Außen-Mehrfachge­ windes 11 stimmt nicht mit dem Winkel A zwischen den Flanken der trapezförmigen Nuten 11b in dem elliptischen Querschnitt überein, es ist also A größer als B. Wenn der Winkel B′ zwi­ schen den Flanken des trapezförmigen Gewindes 21a des Innen- Mehrfachgewindes 21 dem Winkel B der trapezförmigen Gewinde­ stege 11a des Außen-Mehrfachgewindes 11 gleich ist, so kommen die Mehrfachgewinde 11 und 21 nicht in flächige Berührung.
Die Erfindung sieht nun vor, nach dem Bestimmen der Form des Außen-Mehrfachgewindes 11 und des Innen-Mehrfachgewindes 21 den Winkel der Gewindestege 11a und der entsprechenden Nuten des Innen-Mehrfachgewindes 21 zu bestimmen und danach ein Schneidwerkzeug 30 entsprechend diesem Winkel herzustellen. Wenn ein Formwerkzeug 31 zum Erzeugen eines Außen-Mehrfachge­ windes für den Innentubus 10 und ein Formwerkzeug 36 für das Innen-Mehrfachgewinde 21 des Außentubus 20 hergestellt ist, werden ein Gewindeteil 32 des Formwerkzeugs 31 für den Innen­ tubus 10 und ein Gewindenutenteil 34 für eine Funkenerosion­ selektrode 33 zum Bearbeiten des Formwerkzeugs 36 für das In­ nen-Mehrfachgewinde 21 des Außentubus 20 mit dem Schneidwerk­ zeug 30 geschnitten, wie in Fig. 5A und 5B gezeigt.
Die Funkenerosionselektrode 33, auf der der Gewindenutenteil 34 des Mehrfachgewindes erzeugt wurde, wird in eine elektri­ sche Entladungsmaschine 40 zum Bearbeiten der Kerne 36a und 36b des Formwerkzeugs 36 für das Innen-Mehrfachgewinde zum Herstellen des Außentubus 20 eingesetzt, der dem Innen-Mehr­ fachgewinde 21 entspricht, wie Fig. 6 und 7 zeigt. Das Schneidwerkzeug 30 ist nicht auf die in Fig. 5A und 5B ge­ zeigte Anordnung beschränkt, und in der Praxis kann als Schneidwerkzeug 30 auch ein Schaftfräser eingesetzt werden.
Wenn der Innentubus 10 und der Außentubus 20 mit dem Form­ werkzeug 31 des Außen-Mehrfachgewindes und dem Formwerkzeug 36 des Innen-Mehrfachgewindes hergestellt werden, ist der Winkel der Gewindestege 11a des Außen-Mehrfachgewindes 11 identisch mit dem Winkel zwischen den Flanken der Trapeznuten des Innen-Mehrfachgewindes 21, die mit den Gewindestegen 11a in Eingriff kommen. Daher ergibt sich ein stetiger Eingriff zwischen den Gewindestegen und den entsprechenden Gewindenu­ ten. Die Form des Außen-Mehrfachgewindes 11 des Innentubus 10, die mit dem Formwerkzeug 31 hergestellt wird, entspricht der Form des Formwerkzeugs 31 Außen-Mehrfachgewinde, wie es in Fig. 5A gestrichelt schraffiert dargestellt ist. Die Form des Innen-Mehrfachgewindes 21 des Innentubus 20, die mit der Formwerkzeuganordnung 36 hergestellt wird, stimmt mit der Form der Funkenerosionselektrode 33 überein, da diese Form auf das Formwerkzeug 36 für das Innengewinde übertragen wird, dessen Form dann an dem Innen-Mehrfachgewinde 21 des Außentu­ bus 20 reproduziert wird. Die Gewindestege des Außen-Mehr­ fachgewindes 11 des Innentubus 10 und die Gewindenuten des Innen-Mehrfachgewindes 21 des Außentubus 20 können als mit ein und demselben Schneidwerkzeug 30 hergestellt angesehen werden. Somit haben die Gewindestege des Außen-Mehrfachgewin­ des 11 und die Gewindenuten des Innen-Mehrfachgewindes 21 übereinstimmende Winkel. Die Gewindestege des Außen-Mehrfach­ gewindes 11 können daher glatt und stetig mit den Gewindenu­ ten des Innen-Mehrfachgewindes 21 in Eingriff kommen, da ihre Form komplementär ist, wie es auch Fig. 5A und 5B zeigen.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach dem Bestimmen der Form des Außen-Mehrfachgewindes 11 und des Innen-Mehrfachgewindes 21 der Winkel A zwischen den Flanken der Gewindenuten 11b des Außen-Mehrfachgewindes 11 und der eingeschlossene Winkel B′ zwischen den Flanken der Gewinde­ stege des Innen-Mehrfachgewindes 21 bestimmt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden mit ein und demselben Schneidwerk­ zeug 30 der Mehrfachgewindeteil des Formwerkzeugs für den In­ nengewindeteil des Außentubus und der Mehrfachgewindeteil ei­ ner Funkenerosionselektrode zum Bearbeiten des Formwerkzeugs für das Außen-Mehrfachgewinde des Innentubus geschnitten. Der Mehrfachgewindeteil des Formwerkzeugs für das Außen-Mehrfach­ gewinde wird mit Funkenerosion erzeugt, bei der die Funke­ nerosionselektrode verwendet wird.
Nach der Erfindung können das Formwerkzeug für einen Objekti­ vtubus mit Mehrfachgewinde insbesondere bei großem Steigungs­ winkel und der Objektivtubus selbst leicht und ohne eine de­ taillierte Analyse der Trapezformen der Gewindestege und der Gewindenuten hergestellt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeugs für ein Au­ ßen-Mehrfachgewinde zum Formen eines Innentubus mit einem Außen-Mehrfachgewinde und zum Herstellen eines Formwerk­ zeugs für ein Innen-Mehrfachgewinde zum Formen eines Au­ ßentubus mit einem Innen-Mehrfachgewinde, das mit dem Au­ ßen-Mehrfachgewinde des Innentubus in Eingriff zu bringen ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Gleichsetzen des eingeschlossenen Winkels der trapezför­ migen Gewindestege des Außen-Mehrfachgewindes und des eingeschlossenen Winkels der trapezförmigen Gewindenuten des Innen-Mehrfachgewindes in einem Schnitt senkrecht zur Richtung der Gewinde und Herstellen eines Schneidwerk­ zeugs mit einem den gleichgesetzten Winkeln identischen Winkel,
Bearbeiten des Formwerkzeugs für das Außen-Mehrfachgewin­ de mit dem Schneidwerkzeug zum Herstellen eines Mehrfach­ gewindeteils,
Herstellen einer Funkenerosionselektrode mit einem Mehr­ fachgewindeteil, dessen Form identisch mit der Form des Mehrfachgewindeteils des Formwerkzeugs für das Außen- Mehrfachgewinde ist, unter Verwendung des Schneidwerk­ zeugs, und
Bilden eines Mehrfachgewindeteils des Formwerkzeugs für das Innen-Mehrfachgewinde durch Funkenerosion unter Ver­ wendung der Funkenerosionselektrode.
2. Verfahren zum Herstellen eines Formwerkzeugs für ein Au­ ßen-Mehrfachgewinde zum Formen eines Innentubus mit einem Außen-Mehrfachgewinde und zum Herstellen eines Formwerk­ zeugs für ein Innen-Mehrfachgewinde zum Formen eines Au­ ßentubus mit einem Innen-Mehrfachgewinde, das mit dem Au­ ßen-Mehrfachgewinde des Innentubus in Eingriff zu bringen ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Gleichsetzen des eingeschlossenen Winkels der trapezför­ migen Gewindenuten des Außen-Mehrfachgewindes und des eingeschlossenen Winkels der trapezförmigen Gewindestege des Innen-Mehrfachgewindes in einem Schnitt senkrecht zur Richtung der Gewinde und Herstellen eines Schneidwerk­ zeugs mit einem den gleichgesetzten Winkeln identischen Winkel,
Bearbeiten des Formwerkzeugs für das Innen-Mehrfachgewin­ de mit dem Schneidwerkzeug zum Herstellen eines Mehrfach­ gewindeteils,
Herstellen einer Funkenerosionselektrode mit einem Mehr­ fachgewindeteil, dessen Form identisch mit der Form des Mehrfachgewindeteils des Formwerkzeugs für das Innen- Mehrfachgewinde ist, unter Verwendung des Schneidwerk­ zeugs, und
Bilden eines Mehrfachgewindeteils des Formwerkzeugs für das Außen-Mehrfachgewinde durch Funkenerosion unter Ver­ wendung der Funkenerosionselektrode.
3. Kunstharzobjektivtubus mit einem Innentubus mit Außen- Mehrfachgewinde und einem Außentubus mit Innen-Mehrfach­ gewinde zum Eingriff mit dem Außen-Mehrfachgewinde, da­ durch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel der trapezförmigen Gewindenuten des Außen-Mehrfachgewindes und der eingeschlossene Winkel der trapezförmigen Stege des Innen-Mehrfachgewindes in einem Schnitt senkrecht zur Gewinderichtung identisch sind.
4. Kunstharzobjektivtubus mit einem Innentubus mit Außen- Mehrfachgewinde und einem Außentubus mit Innen-Mehrfach­ gewinde zum Eingriff mit dem Außen-Mehrfachgewinde, da­ durch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel der trapezförmigen Gewindestege des Außen-Mehrfachgewindes und der eingeschlossene Winkel der trapezförmigen Nuten des Innen-Mehrfachgewindes in einem Schnitt senkrecht zur Gewinderichtung identisch sind.
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