DE3111505A1

DE3111505A1 - Verfahren zur herstellung eines schraubengewindes, insbesondere fuer ein schneckengetriebe und nach diesem verfahren hergestellte schraube

Info

Publication number: DE3111505A1
Application number: DE19813111505
Authority: DE
Inventors: Hubert A. 94500 Champigny-sur-Marne Perraudin
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Priority date: 1980-03-25
Filing date: 1981-03-24
Publication date: 1982-01-21
Also published as: JPS56152522A; ES267155Y; DE3111505C2; ES267155U; FR2479052B1; FR2479052A1; US4683785A; JPH0117814B2

Description

Bezeichnung;

Verfahren zur Herstellung eines Schraubengewindes, insbesondere für ein Schneckengetriebe und nach diesem Verfahren hergestellte Schraube

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubengewindes nach dem Oberbegriff des Anspruchs und auf eine nach diesem Verfahren hergestellte Schraube.

Aus der französischen Patentanmeldung 76-36327 und der zugehörigen Zusatzanmeldung 79-15796 ist ein Zahnradgetriebe mit einer treibenden und einer angetriebenen Welle bekannt, die zueinander ortsfest angeordnet sind. Kine dieser Wellen trägt zwei Schnecken mit gegenläufiger Steigung und ist über zwei unterschiedliche, kinematische Eingriffswege mit der anderen Welle verbunden. Zu jedem Weg gehört eine der beiden genannten Schnecken. Dieses Getriebe hat einen sehr guten

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Wirkungsgrad in der Übertragung. Man hat bereits nach

ökonomisch arbeitenden Herstellungsverfahren für Wellen mit ZW(^i benachbarten Schneckenbereichen gesucht, die gegenläufige · Steigung haben.
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Unter den verschiedenen bekannten Verfahren zum Gewindeschneiden ist das Bearbeiten auf einer Drehmaschine von besonderem Interesse. Da die für eine Schnecke erforderliche Gewindetiefe beträchtlich ist, führt man das Gewindeschneiden in mehreren, aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen eines Schneidwerkzeugs auf der Drehmaschine durch. Bei einer derartigen Schnecke ist der Außendurchmesser einerseits durch die notwendige Gewindetiefe bestimmt, die einen guten Eingriff mit den der Schraube zugeordneten Schneckenrädern bieten muß und andererseits durch den Kerndurchmesser gegeben, der in Abhängigkeit von den zu übertragenden Kräften zu bestimmen ist. Die Länge der beiden Bereiche der ausgehend von einem zylindrischen Stab herzustellenden Schraube ist ebenfalls durch die Notwendigkeit eines guten Eingriffs der Gewindegänge dieser Schraube mit den Schneckenrädern gegeben, die mit ihr zusammenwirken. Wie gesagt erfolgt die Übertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle über zwei, kinematisch unberschiedliche Wege, einer dieser Wege weist ein Zwischenrad auf, das umso größer ist, je mehr der Abstand zwischen den beiden Bereichen gegenläufiger Steigung der

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Schraube anwächst. Hieraus folgt, daß man zur Verkleinerung des Platzbedarfs des Getriebes mit einer derartigen Schraube bestrebt ist, die beiden Bereiche der Schraube, die sich auf derselben Welle befinden, möglichst nahe zusammenzubringen.

Andererseits ist jedoch bekannt, daß beim Gewindeschneiden auf einer Drehbank die Schraube ständig umläuft. Das Schneidwerkzeug der Drehmaschine führt mehrere, aufeinanderfolgende Arbeitsgänge aus, um den gewünschten Gewindegang zu schneiden.

Will man einen Gewindegang mit großer Gewindetiefe herstellen, so ist eine große Anzahl von Arbeitsgängen notwendig. Bei Beginn eines jeden Arbeitsgangs wird das Schneidwerkzeug von außen in Richtung auf die Achse der zu bearbeitenden Welle herangeführt. Bei dieser Ansatzbewegung des Schneidwerkzeugs muß vermieden werden, daß das Werkzeug nicht mit einem Bereich seiner Schneide gegen das Werkstück stößt. Um die Gefahr des Anschlagens des Werkzeugs zu vermeiden, könnte man eine Erhöhung des Freiwinkels des Schneidwerkzeugs in Betracht ziehen. Im hier betrachteten Fall ist jedoch die Bandbreite hierfür ausgesprochen gering, weil der Schnittwinkel des Werkzeugs praktisch durch die" Schnittgeschwindigkeit, das zu bearbeitende Material und die Art des Werkzeugs festgelegt ist. Zudem soll der Keilwinkel des Schneidwerkzeugs so groß wie möglich sein, um eine unnötige Versprödung zu vermeiden. In der Praxis kann daher der Schnittwinkel eines Werkzeugs für das Schneiden

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eines Schraubengewindes der hier betrachteten Art kaum geändert werden, er liegt immer in der Nähe von 6 Grad. Um ein Anschlagen und Festsitzen des Werkzeugs zu vermeiden muß man daher die Ansetzbewegung des Werkzeugs in Abhängigkeit von der Drehbewegung des zu bearbeitenden Werkstücks so steuern, daß das Werkzeug in bezug auf das Werkstück eine Bahn in Form einer linken Kurve beschreibt, die es ermöglicht, die zu bearbeitende Zone zu erreichen, ohne am Werkstück anzuschlagen. Diese linke Kurve hat in einer rechtwinklig zur Achse des zu bearbeitenden Werkstücks verlaufenden Ebene eine Projektion in Form eines Spiralbogens und auf eine durch die. Achse des zu bearbeitenden Werkstücks verlaufende Ebene eine Projektion mit einem Kurvensegment, dessen Endbereiche eine Sehne festlogen, die einen spitzen Winkel mit der Achse des zu be~ arbeitenden Werkstücks einschließt. Anders ausgedrückt wird die Ansetzbewegung des Werkzeugs erreicht durch eine Bewegung des Werkzeugs in Axialrichtung des zu bearbeitenden Werkstücks (und in Richtung des Gewindes), gleichzeitig nähert man das Werkzeug der Achse des zu bearbeitenden Werkstücks. Diese An-Setzbewegung ist umso schwieriger, je näher das Werkzeug in Nähe der Achse des zu bearbeitenden Werkstücks schneidet, d.h. daß die Ansetzkurve durch den letzten Arbeitsgang des Gewindeschneidens bestimmt wird. Anders ausgedrückt ist die Ansetzkurve des Werkzeugs für alle Arbeitsgänge gleich, sie wird jedoch vom letzten Arbeitsgang bestimmt.

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Wie bereits oben gesagt, ist es bei einem Getriebe der hier betrachteten Art gemäß der französischen Patentanmeldung 76-36327 sehr wünschenswert, die beiden benachbarten Bereiche der Schraube mit gegenläufiger Steigung so weit wie möglich zu nähern. Wenn man nach dem Schneiden des ersten Bereichs der Schraube mit dem Schnitt des zweiten Bereichs beginnt und diesen so ausführt, daß die beiden benachbarten Endbereiche der Schneckenbereiche im wesentlichen in derselben Querschnittsebene des bearbeiteten Werkstücks liegen, ergibt sich dadurch eine Schwierigkeit, daß bei der Ansetzbewegung für den Schnitt des zweiten Bereichs das Werkzeug der Drehmaschine mit dem zuvor geschnittenen ersten Bereich kollidiert, wodurch das Werkzeug abrupt belastet wird und schnell verschleißt oder zerstört wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann man allerdings den Abstand zwischen den beiden benachbarten Endbereichen der beiden Schneckenbereiche der Schraube vergrößern, hierdurch werden jedoch die Außenabmessungen des Getriebes mit einer derartigen Schraube rasch größer, ebenso steigt der Herstellungspreis für die Schraube und für das gesamte Getriebe. Man befindet sich somit in einer Art Zwickmühle: Wenn man den Herstellungspreis und die Außenabmessungen verringern will, gefährdet und beschädigt man das Schneidwerkzeug und erhöht die Herstellungskosten. Die Herstellung der Schnecke auf einer Drehmaschine war jedoch gerade in der Absicht gewählt worden, die Herstellungskosten zu verringern.

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Will man dagegen einen Anstieg der Herstellungskosten vermeiden und die Einsatzzeit des Schneidwerkzeugs der Drehmaschine vergrößern, so erhöht sich die Sperrigkeit und auch der HersteLl.unqspreis des gesamten Getriebes. 5

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese beschriebenen Nachteile des bekannten Gewindeschneidverfahrens zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Werkzeug bei seiner Ansetzbewegung nicht das Werkstück beschädigen kann und dennoch der Abstand zwischen den beiden Schneckenbereichen möglichst klein ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine nach diesem Verfahren hergestellte Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Erfindungsgemäß befinden sich die Ansetzwege des Schneidwerkzeugs für den ersten und auch für den zweiten Bereich innerhalb dieser Ringkerbe, das Schneidwerkzeug kommt nicht in Kollision mit dem Gewindegang oder den Gewindegängen des ersten, bereits geschnittenen Bereichs, wenn es für den Schnitt des Gewindegangs oder der Gewindegänge des zweiten Bereichs an das Werkstück herangeführt wird. Weiterhin kann je nach dem verwendeten Weg für das Ansetzen des Werkzeugs die Breite der Ringkerbe relativ gering sein, hierdurch wird es möglich, die beiden Bereiche der Schraube wesentlich stärker zu nähern, als wenn man sich damit zufrieden gäbe, die beiden toten und

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für die Ansetzbewegung des Werkzeugs beim Schnitt jedes einzelnen der beiden Bereiche notwendigen Zonen nebeneinander zu setzen. Zudem kann die Tiefe der Ringkerbe kleiner sein als die Gewindetiefe, es genügt, daß die Ringkerbe im Ansetzweg des Werkzeugs beim Schneiden der beiden Bereiche liegt. Hierdurch wird es möglich, die Festigkeit des Werkstücks, also der Welle, zwischen den beiden geschnittenen Schneckenbereichen zu erhöhen. Insgesamt ergibt sich also, daß erfindungsgemäß zugleich eine Erhöhung der Herstellungskosten vermieden und die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs erhöht wird. Weiterhin wird eine Erhöhung der Materialkosten vermieden, indem die beiden, in das Werkstück eingeschnittenen Schneckenbereiche so weit wie möglich genähert werden können.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Ringkerbe ein dreieckförmiges oder ein bogenförmiges Profil und läßt sich dadurch sehr einfach herstellen. Weiterhin sind vorteilhafterweise die Absolutwerte der Steigungen der beiden Schneckenbereiche gleich, die Ringkerbe ist symmetrisch in bezug auf die Symmetrieebene der beiden Schneckenbereiche ausgeführt. Auch dies verringert die Herstellungskosten und den gesamten Platzbedarf. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist durch die Merkmale des Anspruchs 4 gegeben, dadurch wird eine bessere Kraftübertragung gegeben, die Welle kann zudem um 18o Grad verdreht werden. Vorteilhafte Ausführungs-

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beispiele sind schließlich in den Merkmalen der Ansprüche 6 und 7 gegeben. Sie führen zu einer möglichst kleinen Ausbildung der Ringkerbe.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im folgenden anhand eines lediglich erläuternden, nicht aber einschränkenden Ausführungsbeispiels beschrieben und unter Bezugnahme auf die beigefugte Figur erläutert, die eine Seitenansicht der erfindumjoyernäßon Schraube zeigt.

In der Figur ist eine Schraube gezeigt, die erfindungsgemäß durch Bearbeiten eines zylindrischen Stabes 1 hergestellt ist, der im hier beschriebenen Ausführungsbeispxel einen Durchmesser von 8 mm hat. Die Schraube hat zwei Schneckenbereiche 2, 3, von denen der Bereich 2 ein Linksgewinde und der Bereich 3 ein Rechtsgewinde aufweist. Jeder der beiden Bereiche 2, 3 ist mit zwei Gewindegärigen versehen, ihr Steigungsmaß beträgt jeweils 5,2 mm. Die axiale Schritthöhe, also der Abstand zwischen zwei benachbarten Windungen auf dem Mantel beträgt damit 2,6 mm. Die beiden Bereiche 2, 3 sind voneinander durch eine Ringkerbe 4 getrennt, deren Profil etwa dem Verlauf eines Kreisbogens entspricht. Die Mittelebene dieser Ringkerbe 4, die in der Figur strichpunktiert eingezeichnet und mit 5 bezeichnet ist, bildet die Syinmetrieebene einerseits für die Ringkerbe 4 und andererseits für die beiden Bereiche 2, 3 der

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Schraube.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Tiefe der Ringkerbe 4 in der Ebene 5 bei 1,2 nun, die parallel zur Achse des Stabes 1 gemessene Breite der Ringkerbe 4 betragt 4 mm. Die Gewindetiefe in den beiden Bereichen 2, 3 ist 1,8 mm.

Die Bearbeitung des Stabes 1 erfolgt in einer Mehrspindel-Drehmaschine auf folgende Weise: Zuerst wird die Ringkerbe 4 eingeschnitten. Danach werden in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen die beiden Gewindegänge des Bereichs 2 eingearbeitet. Schließlich wird, ebenfalls in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen, der Bereich 3 mit zwei Gewindegängen ausgeführt. Der Stab 1 besteht aus einem halbharten Stahl, das Werkzeug ist ein Karbidwerkzeug mit einem Schnittwinkel von 6 Grad und einem Freiwinkel von ebenfalls 6 Grad. Während des Bearbeitungsvorgangs wird der Stab 1 kontinuierlich in Rotation versetzt. Die Ansetzbewegung des Werkzeugs 1 ausgehend vom Außendurchmesser bis hin zum sich ergebenden Kerndurchmesser erfolgt auf einer Linkskurve, deren Projektion auf eine senkrecht zur Achse des Stabes 1 verlaufende Ebene die Form einer Spirale hat, die sich über 24o Grad erstrockt und deren Projektion auf eine in dor Achse des Stabes 1 liegende Ebene ein Bogen ist, dessen axiale Länge 3,5 mm beträgt.

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Bei Einhaltung der oben angegebenen Herstellungsbedingungen läßt sich der Schnitt der beiden Bereiche 2, 3 ausführen, ohne daß das Schneidwerkzeug beim Ansetzen für den Schnitt des Bereichs 3 Teile des Bereichs 2 berührt. Dadurch erreicht man eine Verringerung der Herstellungskosten, die angestrebt ist, weil die Herstellung in ökonomischer Weise auf einer Mehrspindel-Drehmaschine erfolgt, ohne daß die Schneidwerkzeuge beeinträchtigt werden. Aufgrund der geringen Breite der Ringkerbe 4 ist es möglich, den Platzbedarf für die beiden Bereiche 2, 3 zu verringern und demzufolge die Gesamtabmessungen des Getriebes, das mit einem entsprechend der Erfindung geschnittenen Stab 1 als Welle ausgerüstet ist, zu verringern.

Wie bereits gesagt ist das oben besprochene Ausführungsbeispiel ohne jegliche Einschränkung zu verstehen, innerhalb der Erfindung sind weitere Ausführungen möglich.

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-44-Leerseite

Claims

Maxton · Maxton - Langmaack Patentanwälte

Patentanwälte Maxton & Langm.jack ■ Pferdmengeüstr. 50 · 5000 KCiIn 51

Robert Breda (1895-1943) Alfred Maxton ar. (1943-19/8)

Anmelder: Equipements Automobiles Marchai Alfred M«xton

26, nie Guynemer Jürgen Langmaack

Diplorn-fngenleure

92132 IsSy-leS-MoulineaUX zugelassen bei dem

{Frankreich ) Europäischen Patentamt

5000 Köln si

Unsere Zeichen Datum

559 pg 813 23. März 1981

Bezeichnung:

Verfahren zur Herstellung eines Schraubengewindes, insbesondere für ein Schneckengetriebe und nach diesem Verfahren hergestellte Schraube

Ansprüche:

/ 1.)Verfahren zur Herstellung eines Schraubengewindes, insbesondere für ein Schneckengetriebe, ausgehend von einem zylindrischen Stab auf einer Drehmaschine, bei dem die Schraube zwei benachbarte Bereiche mit gegenläufiger Steigung aufweist, die nacheinander in einzelnen Arbeitsschritten mittels eines Schneidwerkzeugs eingearbeitet werden, dessen Schneidansatz am Anfang jedes einzelnen Arbeitsganges in der

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Telefon; (0221)380238 · Telegramm: Inventator Köln · Telex: 8883555 max d Postscheckkonto Köln (BLZ 37010050) Kto -Nr 1522 51-500 · Deutsche R.™k απ κλιγ. /αι y ww« ·'- »ι- <— -<«-

Zone zwischen den beiden Bereichen und in gleicher Weise für alle einzelnen Arbeitsgänge erfolgt,

dadurch gekennzeichnet, daß, bevor das Schneiden der Gewindegänge der beiden Bereiche begonnen wird, zunächst in der Zone zwischen diesen beiden Bereichen eine Ringkerbe mit einer Tiefe von mindestens der Hälfte der Gewindetiefe der Bereiche und einer Breite von mindestens o,15 PA ausgebildet wird, wobei PA die größte (axiale) Schritthöhe der beiden Bereiche der Schraube ist. Io
2. Schraube nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkerbe (4) einen dreieckförmigen oder bogenförmigen Querschnitt hat.
3. Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigungsmaß der beiden Bereiche (2,3) mit gegenläufiger Steigung denselben Absolutwert hat und daß die Ringkerbe (4) symmetrisch zur Symmetrieebene (5) der beiden Bereiche (2,3) ist.
4. Schraube nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bereiche (2,3) jeweils mehrere Gänge aufweisen, wobei die Anzahl dieser Gänge für die beiden Bereiche (2,3) gleich ist.

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5. Schraube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Ringkerbe (4) kleiner ist als das Doppelte der gemeinsamen Schritthöhe der beiden Bereiche (2,3).
6. Schraube nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden der beiden Bereiche (2,3) die axiale Schritthöhe PA folgender Gleichung genügt: <j>/8 < PA ^ 3(j)/8,

wobei O der Außendurchmesser des zu bearbeitenden, zylindrischen jLo Stabes (1) ist.
7. Schraube nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegä'nge der beiden Bereiche (2,3) eine Tiefe HF haben, die der Gleichung ψ/8 ^ HF 4r 3^/8
genügt.

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