DE2239854A1

DE2239854A1 - Gewindeschneidmaschine

Info

Publication number: DE2239854A1
Application number: DE19722239854
Authority: DE
Inventors: Erwin Nann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-08-12
Filing date: 1972-08-12
Publication date: 1974-02-14
Also published as: IT994583B; FR2195498A1; JPS4952391A

Description

PATENTANWÄLTE 9 ? ^ Q R R A

Dipl.-Ing. EIDENEiER
Dipl.-Chem. Dr. R U FF Dipl.-Ing. J. BEI ER

7 STUTTGART 1 Neckärstraße 50 Telefon 22 70 51

1. August 1972 -

Anmelder: Erwin Kann, 73 Esslingen, Mülbergerstr.

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Gewindeschneidmaschine

Die Erfindung betrifft eine Gewindeschneidmaschine, bei der ein Schneidstahl_ das Gewinde in mehreren, durch Längsverschiebung eines Längsschlittens unter schrittweiser Zustellung mittels eines Querschlittens bewirkten Dur-elir^ngen schneidet.

^as Gev/indeschneiden erfolgt auf derartigen Maschinen mit; einer Einzahn-Schneide durch aufeinanderfolgendes Ab-craou-i eines Spans nach dem anderen mit einer entsprechend dem Gewindeprofil fertig profilierten Schneide. Die profilierte Schneide trägt in einer größeren Anzahl von Durchgängen das gesamte abzutragende Material ab und führr dann im loüzten Durchgang den ]?ertigschnitt aus» Dabei wird neben engen Durchmessertoleranzen hohe Oberflächengüte und 5"ormgenauigkeit des Gewindes verlangt. Der Gewindestahl muß

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also mit seiner empfindlichen Spitze diese Genauigkeitsleistungen erfüllen, vorher aber mit der gleichen Schneide sämtliches Material abtragen. Dabei ist die Anfertigung und das Kachschleifen der Einzahn-Schneide sehr schwierig, da mit dem Fertigschnitt nicht nur die Oberflächengüte, sondern auch die Formgenauigkeit gewährleistet sein muß. Die Schneidleistung ist beim Schneiden sehr langer Gewinde auf Teilen geringen Durchmessers auch durch die unter dem Schneiddruck auftretende Durchbiegung des Werkstückes begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gewindeschneidmaschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der bei hoher Zerspanungsleistung bzw. Standzeit des Werkzeuges der Aufwand für die Herstellung und das Nachschleifen des Werkzeugs gering gehalten werden kann und die Beanspruchungen am Werkstück gering gehalten werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf dem LängsSchlitten zwei einander entgegengesetzt auf das Werkstück zu zustellbare Querschlitten angeordnet sind, deren Schneidwerkzeuge an zwei einander gegenüberliegenden Stellen am Werkstück angreifen,und daß die Querschlitten mechanisch miteinander gekoppelt sind.

Hierdurch sind die auf das Werkstück ausgeübten resultierenden Kräfte gering bzw. sie heben sich gegeneinander auf. Lange Werkstücke können daher ohne die Gefahr von Durchbiegungen bearbeitet werden. Es ist ferner möglich, in beiden Querschlitten je einen Stahl einzuspannen, der nur eine Hälfte des Profils schneidet. Bei Trapez- oder Flachgewinden ist dies eine sehr vorteilhafte Möglichkeit.

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I\ach. einen vorteilhaften. Merkmal der Erfindung können die Querschli-ccen mit unterschiedlichen Zust eil schritt en zustellbar sein. Dabei ist es dann vorteilhaft möglich, daß der miu geringeren Zustellschritten zustellbare Querschlituen ein Vorbearbeitungs\tferkzeug und der mit größeren Zus"C eil schritt en zustellbare Querschlitten ein Fertigbearbeitungswerkzeug trägt. Die Werkzeuge werden dann so eingestellt, daß zu Beginn der Bearbeitung zuerst die Vorbearbeitungsschneide zum Eingriff mit dem Werkstück kommt. Im Laufe der Bearbeitung holt dann die zu Anfang leer laufende Fertigbearbeitungsschneide gegenüber der Vorbearbeitungsschneide auf und "überholt" kurz vor dem Ende der Bearbeitungszeit die Vorbearbeitungsschneide, so daß der Fertigschnitt allein durch die Fertigbearbeitungsschneide erfolgt.

Bei gleichen Zustellschritten beider Querschlitten kann nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung in einem Querschlitten ein Vorbearbeitüngswerkzeug und in dem anderen Querschlitten ein'gegenüber dem Vorbearbeitungswerkzeug in Schneidrichtung um wenigstens eine halbe Gewindehöhe nachlaufendes Fertigbearbeitungswerkzeug angeordnet sein. In diesem Falle wird ebenfalls das Fertigbearbei-Gungswerkzeug dadurch geschont;, daß es nur einen Teil der Zerspanungsarbeit zu leisten braucht. Es können also mit; einer Fertigbearbeitungsschneide zwischen zwei Nachbearbeitungen erheblich mehr Werkstücke bearbeitet werden.

Besonders einfach und vorteilhaft kann die Gewindeschneidmaschine nach der Erfindung aufgebaut werden, wenn die Querschlißten durch eine Heb elüb er Setzung miteinander gekoppelt sind. Vorteilhaft kann die Hebelübersetzung ein änderbares Übersetzungsverhältnis aufweisen. Dazu könnten

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beispielsweise in einem die Gegenläufigkeit der Querschlitten gewährleistenden doppelarmigen Hebel durch Änderung der Angriffspunkte die Übersetzungsverhältnisse geändert werden.

Die Querschlitten sind vorzugsweise durch eine vom 'Werkstück hinweggerichtete Kraft beaufschlagt. Diese Kraft, die besonders einfach von Federn, jedoch auch hydraulisch oder auf andere Art und Weise aufgebracht werden kann, gewährleistet eine spielfreie Führung, da auch der Druck der Werkzeugschneide in die gleiche Richtung wirkt, wie die besagte Kraft. Es muß daher bei der Hebelübersetzung nicht unbedingt auf genaueste Spielfreiheit geachtet werden. In diesem Zusammenhang sei noch bemerkt, daß statt der Hebelübersetzung, die besonders einfach ist, auch andere Übersetzungsmöglichkeiten bestehen. So könnte beispielsweise die Übersetzung über an den Querschlitten angreifende· Zahnstangen und ein zwischengeschaltetes Zahnrad bewerkstelligt werden. Eine änderbare Übersetzung würde sich durch die Verwendung zweier Zahnräder unterschiedlicher Zähnezahl ergeben. Auch andere Kopplungsmöglichkeiten sind denkbar.

Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. Ί eine schematische Darstellung eines Teils einer Gewindeschneidmaschine nach der Erfindung, in Richtung der Werkstückachse gesehen,

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Pig. 2 eine teilweise abgebrochene Scheaadarstellung zweier am gleichen Werkstück zur Herstellung eines Trapezgewindes arbeitender Schneidwerkzeuge und

Fig. 3 eine schematische Darstellung zweier

.zur Herstellung eines Rundgewindes verwendeter Schneidwerkzeuge.

In E¹Xg. 1 ist ein Teil einer Gewindeschneidmaschine dargestellt, auf der ein drehbar angetriebenes Werkstück 11 mit einem Gewinde-12 versehen wird. Auf einem nicht dargestellten Maschinengestell sind Prismenführungen 13 angebracht, auf denen ein Längsschlitten 14 in Längsrichtung des Werkstückes 11 verschiebbar angeordnet ist., Auf dem Längsschlitten 14 sind Querschlittenführungen 15 angebracht, auf denen zwei Querschlitten 16, 17 quer zur Werkstückläng serStreckung verschiebbar sind. Jeder -Querschlitten trägt einen Stahlhalter 18, 19, der in Fig. 1 in senkrechter Richtung, d. h. ebenfalls quer zur Längserstrekkung des Werkstücks, jedoch senkrecht zur Bewegungsrichtung der Querschlitten, einstellbar ist. In den Stahlhaltern sind Schneidwerkzeuge 20, 21 eingespannt, die durch die Verstellbarkeit der Stahlhalter genau auf ihren günstigsten Schneidpunkt am Werkstück eingestellt werden können. Diese Angriffspunkte der Schneidwerkzeuge liegen am Werkstück einander gegenüber. Dementsprechend ist das Schneidwerkzeug.20 mit abwärts gerichteter Schneide und das Schneidwerkzeug 21 mit aufwärts gerichteter Schneide eingespannt. Es ist zu erkennen, daß sich die auf das Werkstück 11 ausgeübten Schneiddrücke beider Schneidwerkzeuge 20, 21 gegeneinander aufheben, so daß auf das Werk-

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stück 11 nur noch die zur Durchführung des Schneidvorganges notwendige Antriebsleistung durch Torsion übertragen wird, jedoch keine Durchbiegungen zu befürchten sind, sofern beide Schneiden 20, 21 in gleichen: Maße arbeiten.

Lie Querschlitten 16, 1? sind durch je eine Feder 31 in dichtung von Werkstück hinweg belastet, so daß sie stets in die Lage gedrückt sind, in die sie auch der Schneiddruck drücken würde. Beide Querschlitten 16, 17 sind mechanisch miteinander gekoppelt, und zwar durch eine Hebelübersetzur.g 22. Liese besitzt einen doppelarmigen Hebel 23, der um eine am Längsschlitten 14 feste Achse schwenkbar ist. Ein Ende des Hebels greift an dem Querschlitten 16 an, während das andere Ende an einem Verbindungshebel 25 angelenkt ist. Dieser ist mit seinem vom Hebel 23 abgewandten Ende wiederum gelenkig mit einem Vorsprung 26 des Querschlittens 17 verbunden.

Die gelenkige Verbindung des Hebels 23 zu dem Verbindungshebel 25 erfolgt über einen Anlenkungspunkt 27, beispielsweise einen durch Bohrungen in den Hebeln hindurchgehenden Bolzen. In dem doppelaraigen Hebel 23 ist jedoch noch eine weitere Bohrung 28 vorgesehen, an der ebenfalls der Verbindungshebel 25 angelenkt v/erden kann. Während der Anlenkungspunkt 27 von der Achse 24 gleich weit entfernt ist wie der Angriffspunkt 29 des Hebels 23 an dem Querschlitten 16, ist die Bohrung 28 weiter von der Achse entfernt. Auf diese Weise wird ein änderbares Übersetzungsverhältnis zwischen den Bewegungen beider Querschlitten geschaffen.

Die Arbeitsweise der Gewindeschneidmaschine ist wie folgt: Durch einen nicht dargestellten Antrieb, beispielsweise

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durch eine Antriebs spindel bei einer Maschine zum Schneiden langer Gewinde-oder durch eine Kurvensteuerung bei Maschinen zum Schneiden kurzer Gewinde, wird der Längsschlitten in Längsrichtung des Werkstückes hin und her bewegt. Diese Bewegung machen die Querschlitten 16, 17 sit, ihre Schneidwerkzeuge 20, 21 sind jedoch nur jeweils in einer Bewegungsrichtung des Längsschiitt ens 14 in Eingriff mit dem Werkstück, während sie beim Rücklauf durch eine nicht dargestellte Hückzugeinrichtung in eine nicht; arbeitende Stellung zurückgezogen sind. Dementsprechend kann der Rücklauf auch schneller erfolgen als der Vorlauf. Die Zustellung, d. h. die Vorschubbev/egung quer zur Verkstückachse, erfolgt schrittweise, d.h. je einmal pro Durchlauf (Bewegungszyklus des Längsschiittens). Dies kann durch eine Schaltklinke bewerkstelligt werden. Bei der Zustellbewegung bewegen sich die Querschlitten 16, 17 auf ihrer führung 15· Vorzugsweise widet der Zustellmechanismus nur auf einen der beiden Querschlitten ein, während der andere durch die Hebelübersetzung 22 zu seiner gegenläufigen Bewegung veranlaßt wird. Bei der in ?ig. 1 dargestellten Einstellung der Hebelübersetzung 22 bewegen sich die Querschlitten 16, 17 bei jeder Zustellbewegung im gleichen Maße entgegengesetzt auf das Werkstück zu.

Bei dieser Einstellung sind folgende Arbeitsweisen möglich: Wie ?ig. 2 zeigt, können die beiden Werkzeuge 20, 21 jeweils einen Seil der gesamten Schnittfläche bearbeiten. In 5"ig. 2 bearbeitet das Schneidwerkzeug 20 die linke Planke ■ und das Schneidwerkzeug 21 die rechte Planke eines Trapezgewindes. Es ist dadurch möglich, einfachere Werkzeuge zu verwenden, die nur. zwei Schneidkanten zu haben brauchen. Bei Abnutzung der Schneidwerkzeuge ist das Nachschleifen vereinfacht, da Unterschiede in der Breite durch entsprechende Einstellung ausgeglichen werden können. 'Außerdem ist der Spanablauf besser-als bei einem an allen drei Seiten .arbeitenden Werkzeug.

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Es ist ferner möglich, eine Vor- und eine Nachbearbeitungsschneide zu verwenden. Idese Schneiden sollten zwar im wesentlichen die gleiche Form haben, jedoch ist die hohe Oberflächengüte und Genauigkeit nur von der Kachoder Fertigbearbeitungsschneide zu verlangen. ~u& die beiden Schneidwerkzeuge 20, 21 an einander gegenüberliegenden Stellen des Werkstückes 11 angreifen, sind sie stets um wenigstens eine halbe Gewindehöhe gegeneinander versetzt. Las Vorbearbeitungswerkzeug wird so eingestellt, daß es beim Schneiden um einen halben Gev/indegang voraus-läuft und einen Teil der Zerspanungsarbeit leistet, während das Fertigbearbeitungswerkzeug um einen halben Gang nachläuft und den Best der Zerspanung bewerkstelligt. Dabei kann durch entsprechende Voreinstellung der Werkzeugschneiden relativ zum Werkstück die Vorbearbeitungsschneide einen größeren Span abheben und damit eine größere Zerspanungsleistung haben als die Fertigbearbeitungsschneide. Es ist zu erkennen, daß dadurch nicht nur die Stückzeit gesenkt werden kann, weil insgesamt pro Lurchlauf eine größere Materialmenge zerspant werden kann, sondern zusätzlich auch noch die Beanspruchung und Standzeit des Fertigbearbeitungswerkzeuges reduziert werden kann. Auf jeden Fall können aber zwischen zwei Werkzeugwechseln erheblich mehr Werkstücke bearbeitet werden.

Bei den oben beschriebenen Arbeitsweisen waien stets beide V/erkzeuge in Eingriff, wenn auch teilweise an unterschiedlichen Stellen und in unterschiedlichem Ausmaß. Man wird die V/erkzeuge beim Gewindeschneiden an langen und gegen Durchbiegung gefährdeten Werkstücken so auswählen und einstellen, daß möglichst gleiche Schneiddrücke auftreten.

Ifurch Änderung der Übersetzung der mechanischen Kopplung beider Querschlitten miteinander kann erreicht werden, daß

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die Querschlitten 16, 17 und damit die Schneidwerkzeuge 20, 21 um unterschiedliche Beträge je Zustellschritt zugestellt werden. Dies ist beispielsweise dadurch zu erreichen, daß der Hebel 25 mit dem Hebel 23 an der Bohrung gelenkig verbunden werden. Durch die ungleich langen Hebelarme bei der Schwenkung des Hebels 23 um seine Achse 24 bewegt sich dann der Querschlitten 17 schneller als der Querschlitten 16.

.Bei dieser Einstellung sind auf dem sich schneller bewegenden Querschlitten 17 das Fertigschneidwerkzeug und auf dem sich langsamer bewegenden Querschlitten 16 das Vorschneidwerkzeug angebracht. Die Anstellung zu Beginn der. Bearbeitung wird jedoch so vorgenommen, daß zuerst nur das Vorschneidwerkzeug arbeitet. Das Fertigschneidwerkzeug holt dann den Betrag, um den es hinter dem Vorschneidwerkzeug zurücksteht, langsam auf und ist so eingerichtet, daß es die gleiche Lage relativ zum Werkstück kurz vor dem Ende der Bearbeitung erreicht.

In Fig. 3 ist sin Schneidwerkzeug 20 dargestellt, das als Vorschneidwerkzeug für die Bearbeitung eines Eundgewindes dient.· Um es leichter schleifen zu können, ist das runde Profil des Gewindes nur grob durch grade Schneidkanten angenähert. Auf- der anderen Seite des Werkstückes 11 arbeitet das Fertigschneidwerkzeug 21, das genau der Profilform des fertigen Gewindes entspricht. Derartige Profilwerkzeuge sind, sehr schwierig herzustellen und nachzuschleifen, so daß sie nach Möglichkeit geschont werden sollten. Fig. 3 zeigt die Stellung, bei der das Fertigbearbeitungswerkzeug 21 das Vorbearbeitungswerkzeug 20 bereits "überholt" hat, d. h. es ist nur noch das Fertigbearbeitungswerkzeug 21 im Eingriff. Die Schneidrichtung, d. h. die Bewegungsrichtung des Längsschlittens, in der die Werkzeuge in Schneideingriff gebracht sind, ist durch die Pfeile 3° angedeutet.

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Im folgenden wird ein Beispiel für die beschriebene Arbeitsweise mit unterschiedlichen Zustellwerten für beide Querschlitten beschrieben:

Lie Übersetzungsverhältnisse, d. h. das Verhältnis der Hebelarme, falls eine Hebelübersetzung verwendet wird, betragen 4 : 5· Las zu schneidende Gewinde soll 1,0 min üief sein, und die Zustellung des Fertigschneidwerkzeuges 21 soll 0,1 mm pro Durchgang betragen. Las Fertigschneidv/erkzeug 21 soll Jedoch beim ersten Durchgang um 0,2 mm hinter dem Vorschneidwerkzeug zurückstehen. Nach zehn Durchgängen hat dann das Fertigschneidwerkzeug 21 1 mm Zustellweg zurückgelegt, das Vorschneidwerkzeug jedoch nur 0,8 mm. Zu diesem Zeitpunkt sind also unter Berücksichtigung des "Handikaps" des Fertigschneidwerkzeuges beide Werkzeuge 0,8 mm tief in das Werkstück eingedrungen, und beim darauffolgenden elften und zwölften Durchgang ist nur das Fertigschneidwerkzeug allein im Eingriff. Nach dem zwölften Durchgang ist das Gewinde fertig geschnitten. Es ist zu erkennen, daß das teuere und genau zu bearbeitende Fertigschneidwerkzeug nur während zweier Durchgänge im Eingriff ist, während die Hauptzerspanungsarbeit von einem einfach und mit erheblich geringeren Genauigkeits- und Oberflächenanforderungen herzustellenden Vorschneidwerkzeug geleistet wird. Falls es unter besonderen Bedingungen störend ist, daß das Fertigschneidwerkzeug mit einer größeren Zustellung arbeitet als das Vorschneidwerkzeug, so kann in bekannter Weise ein degressiver Vorschub an der Maschine eingestellt werden, damit bei den Schlichtarbeitsgängen ein geringerer Vorschub vorliegt.

Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Wie bereits erwähnt, können statt der

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besonders vorteilhaften Hobelübersetzung auch Zahnräder-Übersetzungen zwischen beiden Quer schütten vorgesehen sein. ViSJD. braucht in beiden jfällen jedoch keine getrennten Zustellungen für beide Quer schütten, was nicht nur den Bauaufwand verringert, sondern auch die Bedienung vereinfacht und die Genauigkeit erhöht.

Kit der Gewindeschneidmaschine nach der Erfindung ist eine weitere vorteilhafte Arbeitsmüglichkeit vorhanden: Bein Schneiden von zweigängigen Gewinden kann jedes der Werkzeuge einen Gewindegang bearbeiten, so daß ein zweigängiges Gewinde in der gleichen Zeit geschnitten werden kann wie ein eingängiges auf den bekannten Maschinen. 5s ist dabei zu beachten, daß diese vorteilhafte Möglichkeit mit normalen Maschinen, beispielsweise durch Einspannen zweier Stähle hintereinander, nicht gegeben ist, da am Ende des Gewindes dann nur ein Gang geschnitten werden würde.

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Claims

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Ansprüche

Gewindeschneidmaschine, bei der ein Schneidwerkzeug aas Gewinde in mehreren, durch Längsverschiebung; eines Längsschlittens unter schrittweiser Zustellung mittels eines Querschlittens bewirkten Itarchgängen schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Längsschlitten (14) zwei einander entgegengesetzt und auf das Werkstück (11; zu zustellbare Querschlitten (16, 17) angeordnet sind, deren Schneidwerkzeuge (20, 21) an zwei einander gegenüberliegenden Stellen am Werkstück (11) angreifen und daß die Querschlitten (16, 17) mechanisch miteinander gekoppelt sind.
2. Gewindeschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschlitten (16, 17) mit unterschiedlichen Zustellschritten zustellbar sind.
3- Gewindeschneidmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit geringeren Zustellschritten zustellbare Querschlitten (16) ein Vorbearbeitungswerkzeug (20) und der mit größeren Zustellschritten zustellbare Querschlitten (17) ein Fertigbearbeitungswerkzeug trägt.
4. Gewindeschneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichen Zusteilschritten beider Querschlitten (16, 17) in einem Querschlitten ein Vorbearbeitungswerkzeug und in dem anderen Querschlitten ein gegenüber dem Vorbearbeitungswerkzeug in Schneidrichtung um wenigstens eine halbe Gewindehöhe nachlaufendes i"ertigbearbeitungsvjerkzeug angeordnet ist.

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5. Gewindeschneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschlitten (16, 17) durch eine Hebelübersetzung (22) miteinander gekoppelt sind.
6. Gewindeschneidmaschine nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelübersetzung (22) ein änderbares Übersetzungsverhältnis aufweist.
7. Gewindeschneidmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschlifcen (16, 17) durch eine vom Werkstück hinweggerichtete Kraft beaufschlagt sind.

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