DE2945611A1

DE2945611A1 - Verfahren und werkzeug zur herstellung von gewindeprofilen

Info

Publication number: DE2945611A1
Application number: DE19792945611
Authority: DE
Inventors: Karl Janata; Matthias Dipl Ing Schoenfeld; Karl-Heinz Wilfert
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1979-11-12
Publication date: 1980-10-02
Also published as: FR2452346B1; FR2452346A1; DD141636A1

Description

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Verfahren und Werkzeug zur Herstellung von Gewinde profilen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Werkzeug zur Herstellung von Gewindeprofilen durch Gewindeschälen oder -wirbeln, vorzugsweise fur lange hochgenaue Gewindespindeln.

Es sind Verfahren bekannt, Gewindeprofile sowohl für Außen- als auch für Innengewinde durch Gewindeschälen oder -wirbeln herzustellen (Klingelnberg, "Technisches Hilfebuch¹*, 14« Auflage, Springerverlag Berlin/Göttingen/ Heidelberg 1960, Seiten 620 - 622). Hierbei erfolgt, nach vorheriger, möglichst genauer Herstellung des Gewindeaußendurchmesser durch Drehen oder Schleifen, mittels eines mit Schneidwerkzeugen versehenen Wirbelkopfes das Schneiden dee Gewindeprofils in das Werkstück. Wie auch aus den Pirmendruckschriften "Information über das Gewindeschälen" der Pa. Waldrich, Coburg, Seiten 1 bis 3 und 12 und "Die Zeitsparende Zerspanung von Außengewinden, Innengewinden, Sonderprofilen" der Fa. H. BurgsmUller & Söhne GmbH, Kreiensen hervorgeht, erfolgt die Spanabnahme zur Herstellung der Gewindegänge dadurch, daß ein mit Schneidwerkseugen versehenes Werkzeug (Wirbelkopf oder Wirbeldorn) um das rotierende Werkstück kreist, wobei die Rotationsachsen von Werkzeug und Werkstück nicht zusammenfallen· Die Schneidwerkzeuge sind im Werkzeug so eingesetzt, daß ein nahezu tangentialer Eingriff derselben am

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Werkstück erfolgt. Werkstück und Werkzeug rotieren mit unterschiedlicher Drehzahl. Die Schneidwerkzeuge weisen eine Schneidkante auf, die dem jeweils zu fertigenden Gewindeprofil entspricht.

In der Firmendruckschrift von Burgemulier & Söhne "Hubwirbelaggregat" ist ein Wirbeldorn und dessen Anwendung zur Herstellung von Innengewinden dargestellt. Dabei ist in einer Werkzeugaufnahme ein entsprechend dem zu schneidenden Gewinde profiliertes Schneidwerkzeug eingesetzt. Die Werkzeugaufnahme bildet dabei mit der Achse des Werkstückes, in welches das Innengewinde geschnitten werden soll, einen Winkel, welcher dem Steigungswinkel des herzustellenden Gewindes entspricht.

Mit diesem Werkzeug wird lediglich das Gewindeprofil geschnitten. Der Kerndurchmesser des Innengewindes muß in einem gesonderten Arbeitsgang hergestellt werden.

Bei Anwendung des Gewindewirbeine zur Herstellung langer hochgenauer Gewindespindeln, vorzugsweise fUr Wälzschraubtriebe, ist es notwendig, daß bei Außengewinden der Außendurchmesser und bei Innengewinden der Kerndurchmesser sehr genau vorgearbeitet ist. Außen- bzw. Kerndurchmesser und das Gewindeprofil dlirfen keine Rundlaufabweichungen aufweisen. So wurden bisher in getrennter technologischer Folge auf Dreh- oder Schleifmaschinen Außen- und Kerndurchmesser und danach auf mit Wirbelköpfen bzw. -dornen versehenen Maschinen das Gewindeprofil hergestellt. Hierbei treten folgende Nachteile auf, die die Qualität der Gewindespindeln oder -muttern und die Arbeitsproduktivität negativ beeinflussen. Ein mehrmaliges Einspannen und Ausrichten der Werkstücke auf unterschiedlichen Maschinen ist notwendig. Es treten Rundlaufabweichungen auf - zwischen Gewindeprofil und Außen- bzw. Kerndurchmesser - die zu erhöhten Ausschußquoten und Fertigungskosten führen. Es 1st der Zweck der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik au beseitigen und die Arbeitsproduktivität bei der Herstellung von mit Gewinden versehenen Werkstücken und die Qualität derselben zu verbessern·

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrene zu schaffen, mit denen Hundlaufabweichungen zwischen dem zu fertigenden Gewindeprofil und dem Kern- bzw· Außendurchmesser der Gewinde vermieden werden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zur Herstellung von Gewindeprofilen durch Gewindewirbeln oder -schälen dadurch gelöst, daß sowohl der Außendurchmesser des Gewindes bei Außengewinden oder der Kerndurchmesser des Gewindes bei Innengewinden als auch das Gewindeprofil des Werkstückes selbst, gleichzeitig in einem Arbeitsgang und in einer Aufspannung mit entsprechend gestalteten und entsprechend in einer Werkzeugaufnahme angeordneten Schneidwerkzeugen hergestellt werden.

Dabei ist es vorteilhaft, daß mindestens eines der in der Werkzeugaufnahme angeordneten Schneidwerkzeuge den Außen- bzw· Kerndurchmesser des Gewindes spanend bearbeiten und die übrigen in der Werkzeugaufnahme angeordneten Schneidwerkzeuge das Gewindeprofil herstellen·

Ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einer Werkzeugaufnahme und darin angeordneten Schneidwerkzeugen, ist so gestaltet, daß die Schneidwerkzeuge in der Werkzeugaufnahme in einer Ebene angeordnet sind und daß die Schneide der Schneidwerkzeuge entsprechend dem zu schneidenden Gewindeprofil und dem Außen- bzw· Kerndurchmesser profiliert ist, wobei die Ebene um den Steigungswinkel des zu schneidenden Gewindes zur WerkstUckaohse geneigt ist·

Es ist bei einem Werkzeug vorteilhaft, daß die den Außenbzw· Kerndurchmeseer bearbeitenden Schneidwerkzeuge gegenüber den das Gewindeprofil herstellenden Schneidwerkzeugen in der Werkzeugaufnahme in Richtung der WerkstUckachse versetzt angeordnet sind·

Ee ist ferner vorteilhaft, daß die einzelnen, im Werkzeughalter angeordneten Schneidwerkzeuge derart zusammengesetzt sind, daß ein Teil des Schneidwerkzeuges zur

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Herstellung des Außen- bzw· Kerndurchmessers und ein zweiter Teil» der mit einer entsprechend dem zu achneidenden Gewinde profilierten Schneide versehen ist, zur Herstellung des Gewindeprofile vorgesehen ist.

Bei Anwendung des Verfahrens und der Werkzeuge zur Herstellung von Gewinden, insbesondere von Präzisionsgewinden flir lange Spindeln und Muttern, durch Schälen oder Wirbeln, wird erreicht, daß Rundlaufabweichungen zwischen Gewindeprofil und Außen- bzw« Kerndurchmesser nicht auftreten. Es wird ferner der Arbeitsgang des vorherigen Bearbeitens des Außen- bzw· Kerndurchmessers eingespart₉ da diese, zusammen mit dem Gewinde, in einer Aufspannung und in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Ferner werden die Ausschußquoten und Fertigungskosten verringert.

Die Erfindung soll nachstehend näher erläutert werden· In der Zeichnung sind Werkzeuge zur Durchfuhrung des Verfahrene dargestellt.
Es zeigen:

Figur 1 ein Wirbelwerkzeug für die Herstellung von Außengewinden ,

Figur 2 einen Schnitt durch ein Werkzeug nach Figur 1, Figur 3 ein Wirbelwerkzeug zur Herstellung von Innengewinden,

Figur 4 eine Abwicklung im Schnitt A-A der Figur 3 und Figur 5, 6» 7 und 8 einzelne Schneidwerkzeuge. Das Verfahren zur Herstellung von Gewindeprofilen durch Gewindeschälen oder -wirbeln besteht vor allem darin, daß eine mit Schneidwerkzeugen versehene Werkzeugaufnahme eines Schäl- oder Wirbelaggregates in axialer Richtung zum Werkstück bewegt wird. Dabei werden Werkstück und Werkzeugaufnahme in gleicher Drehrichtung, jedoch mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben. Die Rotationsachsen von Werkstück und WerkstUckaufnahme fallen nicht zusammen· Jedes der in der Werkzeugaufnahme angeordneten Schneidwerkzeuge besitzt eine entsprechend profilierte

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Schneide, damit gleichzeitig, und in einem Arbeitegang, das Gewindeprofil - und bei Außengewinden - der Außendurchmeeser bzw. bei Innengewinden der Kerndurchmesser hergestellt werden.

Im Folgenden werden anhand der Zeichnung Werkzeuge beschrieben, die zur Durchfuhrung des Verfahrens notwendig sind·

Das in Figur 1 dargestellte Werkzeug zum Herstellen von Außen-Gewinde, vorzugsweise ftir lange, genaue Spindeln, durch Gewindewirbeln, umfaßt eine Werkzeugaufnahme 1, in welcher Schneidwerkzeuge 2, 3, 4, 5 eingespannt sind, die zur Herstellung des Gewindes in dem Werkstück und des Außendurchmessers dienen. Wie aus der Figur 1 ersichtlich, stimmen die Rotationsachse 7, des Werkstücks 6 und die Rotationsachse 8 der Werkzeugaufnahme 1 nicht Überein. Mit den Pfeilen sind die Drehrichtungen von Werkzeugaufnahme und Werkstück 6 gekennzeichnet. Beide sind gleichlaufend. Die Drehzahlen von Werkstück 6 und Werkzeugaufnahme 1 sind unterschiedlich.

Die Schneide 9 der Schneidwerkzeuge 2, 3, 4, 5 greift bei deren Bewegung um das langsamer rotierende Werkstück 6 in dieses ein und fertigt das Gewindeprofil. Die Schneide 9 der Schneidwerkzeuge 2, 3, 4, 5 ist dabei entsprechend dem au fertigenden Gewindeprofil und den zu fertigenden Außendurchmesser profiliert. Es wird also von jedem der Schneidwerkzeuge 2, 3» 4 und 5 der Außendurchmesser und das Gewindeprofil geschnitten. Bei diesem Werkzeug sind in der Werkzeugaufηahme 1 die Schneidwerkzeuge 2, 3, 4 und 5 in einer Ebene angeordnet, wobei diese Ebene um den Steigungswinkel des zu schneidenden Gewindes zur Achse des W_erkstUckes 1 geneigt ist.

Die in Figur 2 im Schnitt dargestellte Werkzeugaufnahme 1 besitzt ein aus zwei Teilen 10 und 11 zusammengesetztes Schneidwerkzeug (Figur 7), wovon mit dem Teil 10 der Außendurchmesser des Gewindes und mit dem Teil 11 das Gewindeprofil in einem Arbeitsgang und in einer WerkstUck-

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aufspannung geschnitten werden. Anstelle eines zusammengesetzten Schneidwerkzeuges kann auch ein einteiliges Schneidwerkzeug, gemäß Figur 8, in der Werkzeugaufnahme 1 eingesetzt werden.

Dem Wirbelwerkzeug nachlaufend, kann ein axial, radial und winkelmäßig zum Werkstück einstellbares Entgratewerkzeug 12 angeordnet sein.

Zur Herstellung von Innengewinden nach diesem Verfahren, ist in Figur 3 eine Vorrichtung beschrieben. In einem Wirbelkopf 13, einer Werkzeugmaschine 14, ist eine als Dorn ausgeführte Werkzeugaufnahme 15 angeordnet. In dieser Werkzeugaufnahme 15 sind ein- oder mehrere Schneidwerkzeuge 16 eingespannt, die zur Herstellung des Gewindeprofils 17 und des Kerndurchmessers 18 eines Werkstückes dienen. Werkzeugaufnahme 15 und Werkstück 19 rotieren dabei mit unterschiedlichen Drehzahlen, wobei die Rotationsachse der Werkzeugaufnahme 15» zu der des Werkstückes 19» um den Steigungswinkel *c des herzustellenden Innengewindes geneigt ist.

IAn Kerndurchmesser 18 und Gewindeprofil 17 gleichzeitig in einem Arbeitsgang und in einer Aufspannung fertigen zu können, ist, wie bei dem Werkzeug zur Herstellung von Außengewinden gemäß den Figuren 1 und 2, die Schneide des Schneidwerkzeuges 16 entsprechend profiliert. Die Form ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Zum Zweckw des einfacheren Nachschleifens des Schneidwerkzeuges, ist dieses (16) vorteilhafterweise aus zwei Teilen 10 und 11 zusammenzusetzen, wobei Teil 10 den Kerndurchmesser 18 und Teil 11 (Figur T) das Gewindeprofil 17 herstellen«

Ein weiteres Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einer Werkzeugaufnahme, 1, 14 und darin angeordneten Schneidwerkzeugen 2, 3, 4, 5» 16 ist so mit Schneidwerkzeugen besetzt, daß eines oder mehrere dieser Schneidwerkzeuge 2, 3» 4» 5, 16 zur Herstellung des Außendurchmessers oder des Kerndurchmessers und die übrigen

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Schneidwerkzeuge das Gewindeprofil aus dem Werkstück 6, herausarbeiten. Die Form der den Außen- bzw. Kerndurchmesser bearbeitenden Schneidwerkzeuge 20 ist in Figur 5 dargestellt. Die das Gewindeprofil herstellenden Schneidwerkzeuge 21 zeigt Figur 6.

In der Werkzeugaufnahme 1, 14 sind diese unterschiedlichen Schneidwerkzeuge 20, 21 in Richtung der WerkstUckachse versetzt angeordnet. Die in Figur 4 dargestellte Abwicklung der Werkzeugaufnahme, nach Figur 3, zeigt die Versetzung der Schneidwerkzeuge 20, 21, Vorteilhafterweise

beträgt, wie in Figur 4 angegeben, die Versetzung £· also die halbe Gewindesteigung des zu fertigenden Gewindes.

Mit dieser Werkzeugausführung und -anordnung wird erreicht, daß das Gewindeprofil und auch der Außen- bzw. Kerndurchmesser gleichzeitig und zueinander rundlaufend gefertigt werden können.

In den Ausfuhrungsbeispielen ist Gewinde für Wälzschraubtriebe dargestellt. Nach dem gleichen Verfahren, jedoch mit entsprechend profilierten Schneidwerkzeugen, ist eine genaue und wirtschaftliche Fertigung aller durch Gewindewirbeln oder -schälen zu fertigenden Gewindearten und -formen erzielbar·

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Claims

Patentansprüche

ΓΠ) Verfahren zur Herstellung von Gewindeprofilen durch Gewindewirbeln oder -schälen, wobei eine mit Schneidwerkzeugen versehene, angetriebene Werkzeugaufnahme eines Wirbel- oder Schälaggregates in axialer Richtung zum Werkstück bewegt wird und wobei das Werkstück und die Werkzeugaufnahme gleiche Drehrichtung, jedoch unterschiedliche Drehzahlen besitzen und deren Rotationsachsen nicht zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Außendurchmesser des Gewindes bei Außengewinden oder der Kerndurchmesser des Gewindes bei Innengewinden, als auch das Gewindeprofil des Werkstückesselbst, gleichzeitig in einem Arbeitsgang und in einer Aufspannung mit entsprechend gestalteten und entsprechend in der Werkzeugaufnahme angeordneten Schneidwerkzeugen, hergestellt werden.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der in der Werkzeugaufnahme angeordneten Schneidwerkzeuge den Außen- bzw. Kerndurchmesser des Gewindes spanend bearbeiten und die Übrigen, in der Werkzeugaufnahme angeordneten Schneidwerkzeuge, das Gewindeprofil herstelltn.

3. Werkzeug zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Werkzeugaufnahme und darin eingespannten Schneidwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge in der Werkzeugaufnahme in einer Ebene angeordnet sind und daß die Schneide der Schneidwerkzeuge entsprechend dem zu schneidenden Gewindeprofil und dem Außen- bzw. Kerndurchmesser profiliert ist, wobei die Ebene um den Steigungswinkel des zu schneidenden Gewindes zur Werkstlickachee geneigt ist.

4· Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, bestehend aus einer Werkzeugaufnahme und darin eingespannten Schneidwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die den Außen- bzw. Kerndurchmesser bearbeitenden Schneidwerkzeuge gegenüber den das Gewinde-

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profil herstellenden Schneidwerkzeugen in der Werkzeugaufnahme in Richtung der WerkstUckachee versetzt angeordnet sind.

5· Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen, im Werkzeughalter angeordneten Schneidwerkzeuge derart zusammengesetzt sind, daß ein Teil des Schneidwerkzeuges zur Herstellung des Außen- bzw. Kerndurchmessers und ein zweiter Teil, der mit einer, entsprechend dem zu schneidenden Gewinde profilierten Schneide ▼ersehen ist, zur Herstellung des Gewindeprofile vorgesehen sind·

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