DE3111505C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Schnecke nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Aus der FR-A1 23 72 998 und der DE-A1 30 22 552 ist ein Zahnradgetriebe mit einer treibenden und einer angetriebenen Welle angegeben, die zueinander ortsfest angeordnet sind. Eine dieser Wellen trägt zwei Schnecken mit gegenläufiger Steigung und ist über zwei unterschiedliche Leistungszweige mit der anderen Welle verbunden. Zu jedem Zweig gehört eine der beiden genannten Schnecken. Dieses Getriebe hat einen sehr guten Wirkungsgrad.

Aus der Veröffentlichung "O. M. Müller - Gewindeschneiden -, Springer-Verlag, 5. Aufl. 1949, Seiten 26 und 27, sowie aus der US-PS 32 37 492 ist es bekannt, beim Schneiden von Schraubenge­ winden in das zu bearbeitende Werkstück zunächst eine Nut ein­ zubringen, die die gleiche Tiefe aufweist wie der Kerndurchmes­ ser des herzustellenden Gewindes, so daß das jeweils am freien Ende des herzustellenden Schraubengewindes anzusetzende Werkzeug einen ausreichenden Auslauf hat.

Aus der Veröffentlichung "Getriebeblätter des AWF 608-V, Juli 1941, Bild 7, sind Getriebeschnecken mit gegenläufiger Steigung bekannt, bei der die beiden Schneckenbereiche durch eine Ringnut mit der Tiefe des Gewindeganges voneinander getrennt sind, deren Breite etwa der Hälfte der Steigung der Schnecke beträgt.

Unter den verschiedenen bekannten Verfahren zum Gewinde­ schneiden 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 Schneid­ werkzeugs auf der Drehmaschine durch. Bei einer derartigen Schnecke ist der Außendurchmesser einerseits durch die not­ wendige Gewindetiefe bestimmt, die einen guten Eingriff mit den der Schnecke zugeordneten Schneckenrädern bieten muß und andererseits durch den Kerndurchmesser gegeben, der in Ab­ hängigkeit von den zu übertragenden Kräften zu bestimmen ist. Die Länge der beiden Schneckenbereiche, der ausgehend von einem zylindrischen Stab herzustellenden Schnecke, ist ebenfalls durch die Notwendigkeit eines guten Eingriffs der Gewinde­ gänge dieser Schnecke mit den Schneckenrädern gegeben, die mit ihr zusammenwirken. Wie gesagt erfolgt die Übertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle über zwei Leistungszweige; einer davon weist ein Zwischenrad auf, das umso größer ist, je größer der Abstand zwischen den beiden Bereichen gegenläufiger Steigung der Schnecke ist. Grundsätzlich ist man um eine Verkleinerung des Platzbedarfs des Getriebes mit einer derartigen Schnecke bestrebt, daher sind die beiden Bereiche der Schnecke, die sich auf derselben Wellen befinden, möglichst nahe zueinander anzuordnen.

Andererseits ist jedoch bekannt, daß beim Gewindeschneiden auf einer Drehbank die herzustellende Schnecke ständig umläuft. Das Schneid­ werkzeug 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 radial von außen in Richtung auf die Achse der zu bearbeitenden Welle herangeführt. Bei dieser Ansatzbewegung des Schneidwerkzeugs muß vermieden werden, daß das Werkzeug mit einem Bereich seiner Schneide gegen das Werkstück stößt. Um die Gefahr des Anschlagens des Werkzeugs zu vermeiden, könnte man eine Er­ höhung 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 eines Schraubengewindes der hier betrachteten Art kaum ge­ ändert 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 Kurve beschreibt, die es ermöglicht, die zu be­ arbeitende Zone zu erreichen, ohne das Werkstück anzuschlagen. Diese 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 fest­ legen, 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 Gewinde­ schneidens bestimmt wird. Anders ausgedrückt ist die Ansetz­ kurve des Werkzeugs für alle Arbeitsgänge gleich, sie wird jedoch vom letzten Arbeitsgang bestimmt.

Wie bereits oben gesagt, ist es bei einem Getriebe der hier betrachteten Art gemäß der FR-A1 23 72 998 sehr wünschenswert, die beiden benachbarten Bereiche der Schnecke mit gegenläufiger Steigung so weit wie möglich zu nähern. Wenn man nach dem Schneiden des ersten Bereichs der Schnecke mit dem Schnitt des zweiten Bereichs beginnt und diesen so ausführt, daß die beiden benachbarten End­ bereiche 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 Dreh­ maschine mit dem zuvor geschnittenen ersten Bereich kollidiert, wodurch das Werkzeug abrupt belastet wird und schnell ver­ schleißt oder zerstört wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann man allerdings den Abstand zwischen den beiden benach­ barten Endbereichen der beiden Schneckenbereiche der Schnecke vergrößern. Hierdurch werden jedoch die Außenabmessungen des Getriebes mit einer derartigen Schnecke größer, ebenso steigt der Herstellungspreis für die Schnecke und für das gesamte Getriebe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Schnecke zu schaffen, bei dem das Werkzeug bei seiner Ansetzbewegung nicht das Werkstück beschädigen kann und dennoch der Abstand zwischen den beiden Schneckenbereichen klein ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs. Die Ansetzwege des Schneidwerkzeugs befinden sich für den ersten und auch für den zweiten Bereich innerhalb dieser Ringnut, das Schneidwerkzeug kommt nicht in Kollision mit dem Gewindegang oder den Gewindegängen des ersten, bereits geschnittenen Bereichs, wenn es für den Schnitt des Gewinde­ gangs oder der Gewindegänge des zweiten Bereichs an das Werk­ stück herangeführt wird. Weiterhin kann je nach dem ver­ wendeten Weg für das Ansetzen des Werkzeugs die Breite der Ringnut relativ gering sein, hierdurch wird es möglich, die beiden Bereiche der Schnecke wesentlich stärker einander zu nähern.

Zudem ist vielfach die Tiefe der Ringnut kleiner als die Gewindetiefe, es genügt, daß die Ringnut im Ansetzweg des Werkzeugs beim Schneiden der beiden Bereiche liegt. Hierdurch wird es möglich, die Festigkeit des Werk­ stücks, also der Welle, zwischen den beiden geschnittenen Schneckenbereichen zu erhöhen. Insgesamt ergibt sich also, daß erfindungsgemäß zugleich eine Erhöhung der Herstellungs­ kosten 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.

Die schmale Ringnut und der Querschnitt aus dieser heraus führt für beide Bereiche zu ähnlichen Anschnitt­ kräften und damit zwangsläufig zu in etwa ähnlichen Schnittkräften in beiden Bereichen beim Schneiden der Gewindegänge. Somit ergeben sich engere Toleranzen als ein Vorschub in vektoriell gleicher Richtung oder eine höhere Produktivität bei konstanten Toleranzen.

Die Erfindung wird anhand der Figur erläutert, die eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schraube zeigt.

In der Figur ist eine Schnecke gezeigt, die durch Bearbeiten eines zylindrischen Stabes 1 hergestellt ist, der im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel einen Durch­ messer von 8 mm hat. Die Schnecke 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 Gewindegängen versehen, ihr Steigungsmaß beträgt jeweils 5,2 mm. Die Steigung beträgt damit 2,6 mm. Die beiden Bereiche 2, 3 sind voneinander durch eine Ringnut 4 getrennt, deren Profil etwa dem Verlauf eines Kreisbogens entspricht. Die Mittelebene dieser Ringnut 4, die in der Figur strichpunktiert eingezeichnet und mit 5 be­ zeichnet ist, bildet die Symmetrieebene einerseits für die Ringnut 4 und andererseits für die beiden Bereiche 2, 3 der Schnecke.

Die Bearbeitung des Stabes 1 erfolgt in einer Mehrspindel- Drehmaschine auf folgende Weise: Zuerst wird die Ringnut 4 eingeschnitten. Danach werden in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen die beiden Gewindegänge des Bereichs 2 einge­ arbeitet. 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 Bearbeitungs­ vorgangs wird der Stab 1 kontinuierlich in Rotation versetzt. Die Ansetzbewegung des Werkzeugs 1 ausgehend vom Außendurch­ messer 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 240 Grad erstreckt und deren Projektion auf eine in der Achse des Stabes 1 liegende Ebene ein Bogen ist, dessen axiale Länge 3,5 mm beträgt.

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 er­ reicht 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 Ringnut 4 ist es möglich, den Platzbedarf für die beiden Bereiche 2, 3 zu verringern und demzufolge die Gesamtabmessungen des Getriebes, das mit einer derart hergestellten Schnecke ausgerüstet ist, zu verringern.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung einer Schnecke für ein Schneckengetriebe aus einem zylindrischen Stab auf einer Drehmaschine, wobei die Schnecke zwei Bereiche mit gegen­ läufiger Steigung aufweist, die durch eine Ringnut voneinander getrennt sind, welche eine Breite von mindestens 0,15 der größten Steigung der beiden Bereiche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Ringnut mit einer Tiefe von mindestens der Hälfte der Gewindetiefe der Bereiche eingestochen wird, und daß danach nacheinander in einzelnen Arbeitsschritten die Schnecken­ gänge mittels eines Schneidwerkzeuges eingearbeitet werden, dessen Schneid­ ansatz sich am Anfang jedes einzelnen Arbeitsganges in der Ringnut befindet.