DE519197C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Muttern mit gebogener Seele - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Muttern mit gebogener Seele mittels eines Schneidwerkzeuges, das jeweils nur an einer Stelle auf das Mutterstück einwirkt.

Es sind bereits Bohrmaschinen bekannt zur Herstellung von glatten Hohlzylindern mit gebogener Achse. Bei diesen Maschinen wird entweder der Zylinder oder das Werkzeug längs einer der gewünschten Krümmung entsprechenden Kurve derart bewegt, daß die Lage des beweglichen Teils zu einem Kurvenradius in jedem Augenblick eine feste ist. Bekanntlich wird eine Schraubenlinie durch eine doppelte Bewegung erzeugt, und zwar durch eine Drehbewegung um die Achse der Schraubenlinie und eine Längsbewegung in der Richtung dieser Achse. Wenn man mit Kenntnis des obigen Verfahrens zur Herstellung von Hohlzylindern mit gebogener Achse sich die Aufgabe stellt, Muttern mit gebogener Seele herzustellen, lag es am nächsten, ein geeignetes Schneidwerkzeug eine Drehung gegenüber dem Mutterstück ausführen zu lassen und das Schneidwerkzeug oder das Mutterstück längs einer der gewünschten Mutterkrümmung entsprechenden Kurve in obiger Weise zu bewegen, d. h. derart, daß die Drehungsebene des Schneidwerkzeuges in jedem Augenblick der Bewegung zur Achsenkurve der Schraubenlinie rechtwinklig bleibt.

Dieser Fall wird in Abb. 1 der beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht, wobei angenommen wird, daß das Schneidwerkzeug die Drehbewegung und das Mutterstück die Längsbewegung ausführt.

Das Schneidwerkzeug 1 dreht sich in der Ebene a-a um die Achse b-b. Das Mutterstück 2 macht keine Drehungsbewegung um diese Achse, sondern nur eine Längsbewegung dem Kreisbogen c-c entlang, welcher also der Achsenkurve des gewünschten Gewindes entspricht, und zwar derart, daß die Lage des Mutterstückes 2 im Verhältnis zu einem Kurvenradius r-r eine feste ist. Abb. 1 zeigt das Mutterstück in zwei Lagen, und zwar in der Lage 2¹ vor der Drehungsebene des Schneidorganes a-a und in der Lage 2¹¹ hinter dieser Achse. In der letzteren Lage ist die bei dem Durchgang des Mutterstückes 2 durch die genannte Drehungsebene a-a des Schneidwerkzeuges erzeugte Schraubenlinie g (das Gewinde) gezeichnet.

Ein gemäß diesem Verfahren hergestelltes Gewinde wird in Abb. 3 schematisch und in übertriebenem Maßstab dargestellt.

Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß das oben geschilderte, theoretisch richtige Verfahren zur Herstellung von Muttern mit gebogener Seele dadurch verbessert werden kann, daß gemäß der Erfindung gleichzeitig mit der Drehung des Schneidwerkzeuges ge-

genüber dem Mutterstück eines von diesen Teilen, das Schneidwerkzeug oder das Mutterstück, derart in Bewegung versetzt wird, daß es parallel mit sich selbst, also translatorisch, längs einer der gewünschten Mutterkrümmung entsprechenden Kurve bewegt wird. Dieser Fall wird in Abb. 2 näher veranschaulicht.

Das Schneidwerkzeug 1 dreht sich, wie früher, in der Ebene a-a um die Achse b-b. Das Mutterstück 2 führt auch in diesem Falle eine Längsbewegung dem Kreisbogen c-c entlang aus, aber hier derart, daß die Lage des Mutterstückes 2 im Verhältnis zu einem Kurvenradius r-r nicht eine feste ist, sondern, daß das Mutterstück eine teils von dem genannten Kreisbogen c-c, teils von der Ebene a-a bestimmte translatorische Bewegung ausführt. Das Gewinde erhält in diesem Falle eine Krümmung, welche im Verhältnis zum Kreisbogen c-c eine konkave ist, und die Größe des Kurvenradius bleibt dieselbe wie die des Bogens. Auch Abb. 2 zeigt das Mutterstück in zwei Lagen, nämlich in der Lage2^x vor der Drehungsachse a-a des Schneidwerkzeuges und in der Lage 2¹¹ hinter dieser Drehungsachse.

Das gemäß diesem Verfahren hergestellte Gewinde wird in Abb. 4 schematisch und in übertriebenem Maßstab veranschaulicht.

In beiden Fällen hat das Gewinde eine von einem gewöhnlichen Gewinde etwas abweichende Gestalt angenommen. Bei praktischer Ausführung ist aber die Krümmung eine sehr schwache und der Krümmungsradius im Verhältnis zur Mutterhöhe sehr groß, so daß die Abweichungen von einer gewöhnlichen Gewindeform gering sind, insbesondere wenn die Muttern gemäß dem vorliegenden, in Abb. 2 und 4 schematisch dargestellten Verfahren hergestellt worden sind, das auch, wie oben erwähnt, vom praktischen Gesichtspunkt dem ersten überlegen ist.

Die abweichende Form des Gewindes ge-"45 maß der Erfindung ist kein Übelstand, Bei einer Vielheit von auf Reibung fußenden Ausbildungsformen von Befestigungsmuttern wird der feste Sitz durch eine mehr oder weniger große Ungenauigkeit der Gewindegänge begründet. In anderen Fällen entsteht die Umbildung des Gewindes beim Anziehen der Mutter. Abgesehen von dem Biegen des Schraubenbolzens wird also bei den nach vorliegendem Verfahren hergestellten Muttern eine auf Reibung beruhende Verriegelungswirkung erzielt, deren Grad nach Wunsch abgepaßt werden kann. Das Verriegelungsvermögen einer Mutter mit gebogener Seele gründet sich aber in erster Linie auf die Bolzenbiegung, welche eine Verriegelungswirkung von rein statischer Natur bewirkt und welche deshalb an und für sich ein Losschrauben der Mutter durch axiale Beanspruchungen unmöglich macht.

Aus dem Angeführten geht hervor, daß in der Erfindung das Verriegelungsvermögen der Reibungsmuttern mit einbegriffen ist.

Vor dem Schneiden wird das Mutterstück in bekannter Weise mit einem Kernloch versehen, welches zylindrisch, d. h. nicht gekrümmt ist, aber mit Bezug auf die Krümmung des. fertigen Gewindes einen entsprechend kleineren Durchmesser haben muß, so daß Material für das Gewindeschneiden überall vorhanden ist. Andererseits wird dann auch das Mutterstück an gewissen Stellen des Kernloches überflüssiges Material enthalten, das durch das Schneidwerkzeug entfernt werden muß. Zu diesem Zweck ist das Werkzeug zweckmäßigmiteinerGratschneide3 (s.Abb.5) unmittelbar vor oder hinter der Schneide 1 für die Gewindeform versehen, welche die Grate der Gewinde zu einer bestimmten Höhe abschneidet.

Oben war vorausgesetzt, daß das Gewindeschneiden mittels eines Schneidstahls 1 von derselben Form wie das Gewinde auszuführen ist, und daß der Stahl 1 sich in einer Schnitt ebenea-a dreht und in dieser annähernd das in Abb. 6 gezeigte Aussehen hat. Ein solcher Schneidstahl muß in üblicher Weise mehrmals durch das Mutterstück hin und her geführt werden, bevor das Gewinde fertiggeschnitten ist.

Eine andere Ausführungsform ist in Abb. 7 dargestellt und besteht aus einem Fräser 4, dessen Drehachse d-d sich in diesem Fall parallel mit sich selbst in einer Kreisbahn um die früher genannte Drehachse b-b dreht. Auf Grund der Gewindesteigung muß der Fräser schräg gestellt sein, so daß die Achse d-d mit der Drehachse b-b nicht parallel bleibt. Ein derart angeordneter Fräser braucht nur einmal durch das Mutterstück geführt zu werden, um das Gewinde zu schneiden.

Von den zwei oben angeführten Ausführungsarten zum Gewindeschneiden ist die in Abb. 6 veranschaulichte aus maschinentechnischen Gründen vorzuziehen.

Oben wurde aber ausgeführt, daß, falls das Gewinde mittels eines einfachen Schneidstahls hergestellt wird, eine Mehrzahl von Schnitten gemacht werden müssen. Um in diesem Fall eine genügende Arbeitsleistung zu erzielen, ist es nötig, daß das Gewindeschneiden selbsttätig ausgeführt wird.

Für jeden Schnitt muß der Stahl

a) radial angesetzt werden,

b) während des Schneidens durch das Mutterstück axial hindurchgehen,

c) radial zurückgezogen werden und

d) beim Leerlauf axial zurückgehen.

Damit die Maschine nicht angehalten zu werden braucht, müssen diese einzelnen Vorgänge ausgeführt werden, während sich der Schneidstahl ununterbrochen um seine Achse b-b dreht. Außerdem müssen unter denselben Bedingungen die vorgenannten Vorgänge so viele Male wiederholt werden wie die Anzahl Schnitte, die zum Fertigschneiden des Gewindes nötig sind,
ίο Ein geschlossener Arbeitsvorgang ist in Abb. 8 graphisch dargestellt. Das Ansetzen des Schneidstahls bzw. dessen Zurückziehen in radialer Richtung wird dadurch bewirkt, daß der radiale Abstand der Schneide von der Drehachse vergrößert bzw. verringert wird. Das Vorwärts- und Rückgehen des Schneidstahls durch das Mutterstück wird durch die Bewegung des Mutterstückes nach dem einen oder anderen der oben mit Bezug auf Abb. 1 bzw. 2 angegebenen Verfahren bewirkt. Die in Abb. 8 gezeigte Linie abcd bezeichnet die Bahn der Stahlspitze während eines geschlossenen Arbeitsganges.

Damit ein Schnitt entstehen kann, muß aber für jeden Arbeitsgang der Durchgang b durch das Mutterstück eine der Schnittiefe entsprechende Strecke radial nach auswärts verschoben werden. Die Größe der Schnitttiefe entspricht dem Unterschied zwischen dem Ansetzen α und dem Zurückziehen c Die Größe des Zurückziehens muß selbstverständlich stets hinreichend sein, damit der Stahl für jeden Schnitt von diesem frei wird. In dem Maße, wie der Schnitt vertieft wird, muß also die Größe des Zurückziehens vermehrt werden. Hinsichtlich der Ausführung ist es aber bequemer, dem Schneidstahl bereits anfangs ein konstantes Zurückziehen zu erteilen, welches größer ist als die Tiefe des fertigen Gewindes. Die Anstelltiefe entspricht dann für jeden Schnitt dem Zurückziehen plus der Schnittiefe, und diese soll veränderlich sein. Die ersten, nur von der Spitze gemachten Schnitte können dann verhältnismäßig tief sein; in dem Maße aber, wie das Gewinde vertieft und die Schnittfläche größer wird, sollte die Schnittiefe vermindert werden. Aus dem Angeführten geht hervor, daß für jeden Arbeitsgang die in Abb. 8 gezeigte Bahn abcd eine Strecke vorwärts radial verschoben wird. Die Vorrichtung für die Führung des Mutterstückes 2 und des Schneidstahls 1 sind in Abb. 9 gezeigt und bestehen aus einer Spannvorrichtung 5 zum Halten des Mutter-Stückes, welche an einem Querschlitten 6 angebracht ist, der seinerseits von einem Längsschlitten 7 getragen wird. Der letztgenannte wird in bekannter Weise von einer Schraubenspindel 8 bewegt, wogegen der Schlitten 6 von einem um den festen Zapfen 9 drehbaren Arm in seiner Längsbewegung geführt wird; dieser Arm 10 ist mittels eines Gelenkes 11 an dem Schlitten 6 befestigt. Der Drehzapfen 9 ist verstellbar, damit der Arm 10 verlängert bzw. verkürzt werden kann. Wenn der Längsschlitten 7 von der Schraubspindel 8 in Bewegung gesetzt wird, erhalten bei der oben beschriebenen Anordnung die Spannvorrichtung 5 und somit auch das innerhalb derselben befestigte Mutterstück eine Bewegung wie die in Abb. 2 schematisch dargestellte.· Die Spindel 8 kann in beiden Drehrichtungen bewegt werden, wie dieses bei Drehbänken sonst auch der Fall ist.

Aus dem oben mit Bezug auf den Schneidstahl Angeführten geht hervor, daß dieser eine radiale hin und her gehende Anstellbewegung in einem Futter 12 hat. Die betreffenden Vorrichtungen sind in Abb. 10 und 11 gezeigt. Der Stahl 1 ist an einem Schiitten 13 befestigt, der sich in dem Futter 12 radial bewegt. Der Schlitten 13 wird mittels einer Schraubenspindel 14 bewegt und von einer Feder 15 beeinflußt, die einem Totgang der Schraubenspindel 14 entgegenwirkt. Man soll die Schraubenspindel 14 während der Umdrehung der Futter 12 bewegen können, was mittels zweier Dreharme 16 ausgeführt werden kann, welche bei der Umdrehung des Futters 12 gegen außerhalb derselben angebrachte Anschlagscheiben 17 stoßen, wobei die Arme 16 in Drehbewegungen versetzt werden, welche durch Klinken i8, Sperräder 19 und Zahnräder 20 auf die Schraubenspindel 14 übertragen werden. Aus Abb. 10 und 11 geht ohne weiteres hervor, daß für eine- gewisse Umdrehungsgeschwindigkeit die Bewegung des einen Armes 16 ein Rechtsdrehen der Schraubenspindel 14 zur Folge hat, während die Bewegung des anderen Armes 16 die Schraubenspindel 14 nach links dreht, wobei der Schneidstahl 1 in den betreffenden Fällen radial aus- und einwärts geführt wird. Wenn die Arme 16 in Ruhe sind, sollen selbstverständlich die Klinken 18 ausgehoben sein.

Wie oben ausgeführt, sollen die Bewegungen der Schraubenspindel 14 das Ansetzen und das Zurückziehen des Schneidstahls bewirken (s. α und c in Abb. 8), während die Schraubenspindel 14 während der axialen Durchgänge b und d in Ruhe sein soll. Es sind deshalb die Anschlagscheiben 17 drehbar und mit Zahnlücken 21 ausgerüstet, die einen freien Durchgang der Dreharme 16 durch die genannten Scheiben gestatten. Die letzteren werden ferner mit dem Futter 12 synchron angetrieben. Ist nun die Anzahl Zahnlücken im Verhältnis zu der Anzahl Gewindegänge in der Mutter zweckmäßig abgepaßt, so ist es einleuchtend, daß die Anordnung derart getroffen werden kann, daß die Dreharme 16 ο lange durch Zahnlücken 21 hindurchgehen

können, wie sich der Schneidstahl ι innerhalb des Mutterloches befindet, aber daß diese Lücken 2i in solchen Lagen der Anschlagscheiben 17 aufhören, die den Außenstellungen des Schneidstahls entsprechen. Die Dreharme 16 werden dann gegen die Scheiben 17 stoßen, und der Schneidstahl wird über die Spindel 14 in axiale Bewegung gesetzt. Die beiden Anschlagscheiben 17 sind derart eingestellt, daß sie die betreffenden Dreharme 16 wechselweise beeinflussen.

Die Vorrichtungen zur Abänderung der Schnittiefe können zweckmäßig darin bestehen, daß die Scheiben 17 gleichzeitig mit ihrer Umdrehung im Verhältnis zum Futter 12 hin unld her beweglich sind. Durch diese Bewegungen werden die Drehungswinkel der Dreharme 16 und somit die Bewegungen der Schraubenspindel 14 vergrößert bzw. verklei-

ao nert..

Wie aus dem Obigen hervorgeht, kann diese Gewindeschneidmaschine selbsttätig arbeitend ausgeführt werden. Dabei ist es zweckmäßig, mehrere Futterspindeln in ein und demselben Maschinenkörper anzuordnen und die Führungsarme 10 senkrecht zu stellen.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι. Verfahren zur Herstellung von Muttern mit gebogener Seele, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schneidwerkzeug, das jeweils nur an einer Stelle auf das Mutterstück einwirkt, gegenüber diesem gedreht wird, während gleichzeitig dieses Schneidwerkzeug oder das Mutterstück derart in Bewegung versetzt wird, daß es parallel mit sich selbst längs einer der gewünschten Mutterkrümmung entsprechenden Kurve bewegt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug während des mehrstufigen Schneidens des Mutterstückes eine ununterbrochene Drehung ausführt.
3. 3. Vorrichtung zur Ausführung des im Anspruch 1 oder 2 angegebenen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Festhalten des Mutterstückes (2) dienende Spannvorrichtung (5) von einer Stellung vor der Drehungsebene des umlaufenden Schneidwerkzeuges (1) zu einer Stellung hinter dieser Ebene translatorisch bewegbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Schneidwerkzeug (1) tragende, in an sich bekannter Weise in einem umlaufenden Futter (12) durch eine Schraubenspindel (14) radial bewegbare Schlitten (13) durch im Futter (12) drehbar gelagerte Arme (16) vorgeschaltet wird, deren Drehbewegungen durch Anschläge (17) bewirkt werden.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge aus drehbaren, mit dem Futter (12) synchron angetriebenen Zahnscheiben (17) bestehen, deren Zahnlücken einen Durchgang der Arme (16) gestatten, solange das Schneidwerkzeug (1) sich im Innern des Mutterstückes (2) befindet, während die Zähne der Zahnscheiben (17) den Durchgang der Arme (16) verhindern, wenn das Schneidwerkzeug (1) sich außerhalb des Mutterstückes (2) befindet, um dadurch die radiale Bewegung des Schneidwerkzeuges (i) zu bewirken.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheiben (17) im Verhältnis zum Futter (12) hin unld her beweglich sind, um durch Schalten der Schraubenspindel (14) die Schnittiefe zu vergrößern oder zu verkleinern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen