DE602804C - Im Vor- und Ruecklauf arbeitende Gewindeschleifmaschine mit Totgangausgleich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine im Vor- und Rücklauf arbeitende Gewindeschleifmaschine mit Einrichtungen zum Ausgleich des bei Bewegungsumkehr der abhängig voneinander bewegten Getriebeteile auftretenden Totganges, welche bewirken, daß bei Umkehr der Arbeitsrichtung die Einstellung des Werkzeuges zum Werkstück in axialer Richtung unverändert bleibt.

Es ist bereits bekannt, in Gewindeschleifmaschinen den Totgangausgleich durch eine besondere Ausbildung des Werkstückhalters vorzunehmen. Er wird begrenzt beweglich zwischen einstellbaren Anschlägen des Mitnehmers angeordnet. Stets wird dabei das Einsetzen der Drehbewegung des Werkstükkes um das Maß des vorherrschenden Totganges verzögert. Die Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie nur bei stillgesetzter Maschine genau eingestellt werden kann.

Auch in Gewindeschneid- und Bohrmaschinen, deren Werkzeug eine Bewegung ausführt, die sich aus dem Vorschub und der Drehbewegung zusammensetzt, sind Einrichtungen zum Ausgleich des bei Bewegungsumkehr auftretenden Totganges gebräuchlich. Eine solche besteht z. B. aus einer angetriebenen Scheibe, die auf der Antriebswelle für die Bohrspindel befestigt ist und die Drehbewegung über eine oder mehrere mit freiem Spielraum bewegliche Scheiben auf die Bohrspindel überträgt. Die Antriebsscheibe ist mit einem Ansatz versehen, welcher auf einen gleichen Ansatz der nächsten Scheibe auftreffen kann, die wiederum mit einem zweiten Ansatz versehen ist, der sich in der Bewegungsbahn eines Ansatzes auf der nächsten bzw. letzten Übertragungsscheibe befindet. Auf diese Weise wird die Drehbewegung von der Hauptspindel mit einer Verzögerung auf die Bohrspindel übertragen, deren Größe bestimmt ist durch eine der Anzahl der Übertragungsscheiben entsprechende Zahl von vollen Umdrehungen der Hauptspindel, vermindert um die Breite der Scheibenansätze. Das Maß der Verzögerung ist gleich dem vorhandenen auszugleichenden Totgang. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Größe der Verzögerung bzw. des zum Spielausgleich einzuführenden toten Ganges nur durch Abänderung der Ansatzdicken der Übertragungsscheibe oder durch Abänderung der Scheibenanzahl verändert werden kann. Ändert sich z. B. der auftretende Totgang durch Einschaltung von anderen Wechselrädern zur Erzeugung einer veränderten Werkstückgewindesteigung, so müssen zusätzliche oder andere Übertragungsscheiben eingebaut werden. Dieser Einbau ist umständlich und bringt nicht unerhebliche Verlustzeiten mit sich. Das Vorrätighalten von verschiedenen Übertragungsscheiben ist kostspielig und muß ebenfalls als Nachteil angesprochen werden.

Durch die Erfindung werden die bei den bekannten Einrichtungen für den Totgangausgleich bestehenden Unzuträglichkeiten beseitigt. Sie bezieht sich insbesondere auf den Ausgleich des Totganges in Gewindeschleif-

maschinen, insbesondere solchen, deren Arbeitsvorschub durch direkte Axialverschiebung der Werkstückspindel mittels einer gleichachsig geschalteten Leitspindel erfolgt. Sie kann jedoch auch überall da angeordnet werden, wo ihre Verwendung gegeben und nützlich erscheint:

Erfindungsgemäß wird der Beginn der Drehbewegung der Werkstückspindel durch to geeignete Mittel stets um den innerhalb des Arbeitsbereiches der Maschine auftretenden Größtwert des Totganges verzögert. Gleichzeitig sind Mittel vorgesehen, welche die Leitspindel in ihrer Lagerstelle zu einer Axialverschiebung veranlassen, welche gleich groß ist dem Betrag der nach Überwindung des vorhandenen Totganges bis zum Beginn der Drehbewegung erfolgenden Vorschubbewegung der Werkstückspindel, jedoch entgegengesetzt derselben gerichtet und sie aufhebend. Dadurch tritt bei Umkehr der Arbeitsrichtung keine Veränderung in der axialen Einstellung zwischen Schleifscheibe und Werkstück ein. Das die Drehbewegung auf die as Werkstückspindel übertragende Element, z.B. eine Riemenscheibe, wird ohne kraftschlüssige Verbindung auf die Werkstückspindel aufgebracht und die Drehbewegung durch einen Mitnehmer vermittelt, der in eine sektorartige Aussparung der Werkstückspindel mit einem tangentialen Spiel eingreift. Dieses tangentiale Spiel entspricht dem Größtwert des innerhalb des Arbeitsbereiches der Maschine auftretenden Totganges. Ferner wird nach der Erfindung die Leitspindel an dem einen Ende in einer auf dem Außenmantel begrenzt drehbeweglichen Gleitlagerbüchse untergebracht, bei welcher am Außenmantel eine geringere Lagerreibung vorherrscht als am Innenmantel. Die GleitlagerbüclTse ruht z. B. mit ihrem Außenmantel auf einer oder mehreren Kugelreihen. Von den Kugelreihen liegen mindestens eine in schraubenförmigen Laufrillen, deren Steigung gleich, größer oder Φ5 kleiner als die Leitspindelsteigung ist. Die Gleitlagerbüchse hat einen Ansatz, der mit tangentialem Spiel zwischen einem festen Anschlag und einem z. B. als Mikrometerschraube ausgebildeten fein einstellbaren Anschlag angeordnet ist.

Als weiterer Bestandteil der Erfindung ist die Leitspindelmutter in dem Ende der Werkstückspindel lose — z. B. auf Nadellagern — untergebracht. Sie ist mit einem Ansatz in einer Längsnut der zur Aufnahme des Leitspindellagers dienenden Lagerhülse geführt. Die Lagerhülse ist längs verschiebbar in dem Werkstückspindelkasten untergebracht und stützt sich mit Federn gegen die Stirnwand ihrer Lagerstelle ab. Zum direkten Ausgleich von axialen Lageverschiedenheiten zwischen Schleifscheibe und Werkstück wird die Lagerhülse samt Leitspindel, Werkstückspindel usw. mittels eines im Werkstückspindelkasten untergebrachten Mikrometerbolzens über einen zweiarmigen Hebel axial verschoben.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, daß nach erfolgter Grobeinstellung bei stillgesetzter Maschine eine Feineinstellung während des Betriebes in feinfühligster Weise vorgenommen werden kann, so daß eine mehrmalige zeitraubende Unterbrechung des Laufes der Maschine vermieden wird. Gegenüber anderen bekannten Einrichtungen für den Ausgleich des Totganges hat diese Einrichtung noch den Vorteil, daß die Arbeitsrichtung auch umgekehrt werden kann, wenn die Schleifscheibe noch im Schnitt steht. Dadurch können die sonst gebräuchlichen Eindrehungen am Gewindeende für den Auslauf des Werkzeugs in Fortfall kommen, was die Festigkeitseigenschaften eines Maschinenteils günstig beeinflußt. Außerdem fällt auch die für das Eindrehen einer solchen Auslaufrille aufzuwendende Fertigungszeit fort.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt: Fig. ι ist ein Schnitt durch den Werkstückspindelkasten mit der Einrichtung für den Ausgleich-des Totganges.

Fig. 2 ist ein Schema des Antriebes der Werkstückspindel.

Fig. 3 ist ein Querschnitt I-I durch das Antriebsorgan für die Werkstückspindel.

Fig. 4 ist ein Querschnitt H-II durch die Lagerung der Leitspindel.

Fig. 5 ist eine Ansicht der Lagerbüchse der Leitspindel.

Das zwischen den Spitzen 1 und 2 gehaltene Werkstück 3, das von der Schleifscheibe.? 100 bearbeitet wird, erhält eine Vorschubbewegung um die jeweils herzustellende Gewindesteigung durch unmittelbare Axialbewegung der Werkstückspindel 4. Diese ist in dem Werkstückspindelkasten 5 an den Lagerstellen 6 und 7 drehbeweglich und längs verschiebbar gelagert. Der Antrieb der Werkstückspindel erfolgt von einem Wendegetriebe aus. Dieses besteht z. B. aus dem Kegelrad 8, das über die Riemenscheibe 9 angetrieben wird und mit den auf der Welle 10 lose drehbar gelagerten Kegelrädern 11, 12 in Eingriff steht. Je nach Einrücken der Kupplungsmuffe 13 mit dem Zahnrad 11 oder 12 wechselt der Drehsinn der Welle 10. Auf dieser ist die Riemenscheibe 14 befestigt, von der mittels eines Zwischengliedes, z. B. Riemen, die Drehbewegung auf die auf der Spindel 4 sitzende Riemenscheibe 15 übertragen wird. Die Riemenscheibe 15 ist z. B. mittels Rollenlagers 16 lose drehbar auf der Spindel 4. Sie besitzt einen Zahnkranz 17, der mit der Ver-

zahnung des Zahnrades r 8 in. Eingriff steht. Die Breite des Zahnrades 18 entspricht der größten Schleiflänge. Die Mitnahme der Werkstückspindel 4 durch die Riemenscheibe 15 erfolgt durch einen Mitnehmer 19, der in eine sektorartige Aussparung 20 (Abb, 3) eines Bundes 4' der Spindel 4 mit einem tangentialen Spiel χ eingreift. Das Spiel χ entspricht dem Größtwert des zwischen den in Abhängigkeit voneinander zu bewegenden Getriebeteilen auftretenden Spiels oder toten Ganges. Das auf der Welle 21 sitzende Zahnrad 18 treibt über Wechselräder 22, 23, 24, 25 das Zahnrad 26 an und versetzt somit die Leitspindel 27 in Drehung. Verschiedene Werkstücksteigungen werden durch Aufstecken von entsprechenden Wechselrädersätzen erreicht. Die Leitspindel 27 steht mit einer Mutter 28 in Eingriff, die in einer Bohrung der Werkstückspindel 4 auf Nadellagern 29' lose drehbar gelagert ist. Sie greift mit einem Ansatz 28' in eine der größten Schleiflänge entsprechende Längsnut 29" der Lagerhülse 29 ein. Die Werkstückspindel 4 besitzt eine ebenfalls der größten Schleiflänge angepaßte Bohrung 4", in welche die Leitspindel 27 bei der Axialbewegung der Spindel 4 eindringen kann. Die Leitspindel 27 wird am hinteren Ende des Werkstückspindelkastens 5 in einem Gleitlager 30 gehalten. Auf der Lagerbüchse 30 ist eine Büchse 31 aufgebracht, die als Innenlauf ring eines zweireihigen Kugellagers dient. Die Büchsen 30 und 3 r (Abb. 5) können auch aus einem Stück sein. Als Außenlagerring dient hier eine fest mit der Büchse 29 verbundene Büchse 32. Die Laufrillen 31' und 32' der ersten Kugelreihe 33 sind nicht, wie üblich, in sich geschlossene Rillen, sondern verlaufen als Gewindegang, welcher dem Gewinde der Leitspindel 27 gleichgerichtet ist. Hat die Leitspindel 27 z. B. Rechtsgewinde, so verlaufen auch die Rillen 31' und 32' rechtsgängig. Die Steigung der Rillen kann gleich, größer oder kleiner als die Steigung des Leitspindelgewindes sein. Die zweite Kugelreihe 34 läuft unmittelbar auf zylindrischen Laufflächen der Büchsen 31 und 32. Die Büchse 31 hat einen Anschlag 35. Dieser pendelt in einer Aussparung 32" der Büchse 32 und schlägt nach der einen Seite gegen die Wand 32'" der Aussparung 32" an und nach der anderen Seite gegen einen einstellbaren Schraubenbolzen 36. Der Ausgleich des Spiels oder toten Ganges zwischen den in Abhängigkeit voneinander bewegten Getriebeteilen für die Dreh- und Längsbewegung der Werkstückspindel 4 wird nun bei Umkehr der Arbeitsrichtung wie folgt bewirkt:

Wie schon erwähnt, besitzt der Bund 4' der Werkstückspindel 4 eine Aussparung 20, in die ein Mitnehmer 19 der Antriebsscheibe 15 eingreift. Der Mitnehmer 19 liegt bei der Übertragung der Drehbewegung stets mit einer seiner Seitenflächen gegen die entsprechende Seite der Aussparung 20 des Bundes 4' an. Der Zwischenraum χ zwischen der nicht anliegenden Fläche des Mitnehmers 19 und der anderen Anschlagfläche der Aussparung 20 entspricht dem Größtwert des im Arbeitsbereich der Maschine auftretenden Spiels oder toten Ganges zwischen den Bewegung übertragenden Teilen. Der auftretende tote Gang ändert sich bei jeder Werkstückgewindesteigung entsprechend den für den Antrieb der Leitspindel eingeschalteten Wechselrädern.

Schon während des letzten Teiles des toten Ganges χ der Riemenscheibe 15 versucht die Leitspindel 27 der Werkstückspindel 4 eine Axialbewegung zu erteilen, die jedoch durch das eigenartige Zusammenwirken der Teile 30, 31, 31', 3²> 3²'> 33 verhindert wird. Die Leitspindel 27 dreht sich, da der Koeffizient der rollenden Reibung geringer ist als der Koeffizient der gleitenden Reibung, nicht in der Lagerbüchse 30, sondern auf den Kugelreihen 33, 34. Die Kugelrillen 31', 32' bilden einen Gewindegang von der Steigung des Leitspindelgewindes, der in gleicher Richtung wie dieses verläuft. Die Leitspindel 27 habe Rechtsgewinde und möge sich nach erfolgter Bewegungsumkehr im Sinne des Pfeiles a (Abb. 1) drehen. Die Werkstückspindel 4 wird demzufolge eine Axialbewegung in Pfeilrichtung b machen wollen. Gleichzeitig aber macht die Leitspindel 27, da sie sich auf der Kugelreihe 33 in den ebenfalls rechtsgängigen Rillen 31' und 32' dreht, eine fortschreitende Bewegung in Pfeilrichtung c. Da die Bewegungen b und c um die gleichen Beträge erfolgen, jedoch entgegengesetzt gerichtet sind, heben sie sich gegenseitig auf. Es findet also tatsächlich keine Axialbewegung der Werkstückspindel 4 statt, bis sich der Anschlag 35 entsprechend der Drehrichtung entweder gegen den verstellbaren Mikrometerbolzen 36 oder die feste Anschlagfläche 32'" der Büchse 32 legt. Erst dann wird sich die Leitspindel wieder in der Gleitlagerbüchse 30 drehen und die Werkstückspindel 4 zur Längsbewegung veranlassen. Der durch den Mikrometerbolzen 36 eingestellte Spielraum y, den der Anschlag 35 bei Bewegungsumkehr überwinden muß, hängt von den zwischengeschalteten Wechselrädern ab. Der Spielraum y ist, wenn die Steigung der Kugelrillen 31' und 32' mit der Steigung des Leitspindelgewindes übereinstimmt, gleich dem Differenzbetrag aus dem größtmöglichen und dem tatsächlich vorhandenen Totgang.

Ist die Steigung der Kugelrillen 31' und 32' größer als die Steigung des Leitspindel-

gewindes, so muß, damit die entgegengesetzten Bewegungen b und c gleich groß werden und einander aufheben, der Spielraum y auf ein Maß eingestellt werden, welches gleich ist dem Unterschied aus dem größtmöglichen und dem tatsächlich vorhandenen Totgang minus dem sich aus dem Verhältnis der Kugelt rillensteigung zu der Leitspindelsteigung ergebenden axialen Wegtiberschuß der Bewegungc.

Die Steigung der Kugelrillen 31' und 32' kann auch kleiner als die Steigung des Leitspindelgewindes sein. Dann wird das Spiel y auf ein Maß eingestellt, welches gleich ist dem Unterschied aus dem größtmöglichen und dem vorhandenen Totgang plus dem sich aus dem "Verhältnis der Leitspindelsteigung zu der Kugelrillensteigung ergebenden axialen Wegüberschuß der Bewegung b. Am günstigsten wird praktisch stets die Kugelrillensteigung gleich der Leitspindelsteigung ausgeführt, da hierbei ohne weiteres die Arbeitsrichtung auch umgekehrt werden kann, wenn die Schleifscheibe noch im Schnitt steht.

Die Mutter 28 liegt mit ihrer Fläche 28" stets gegen die Fläche 4'" der Spindel 4 an. Bei Bewegung in der einen Richtung preßt die Leitspindel diese Flächen gegeneinander, bei Bewegung in der anderen Richtung liegen diese Flächen unter dem Druck der Reitstockspitze aufeinander. Ein Spiel in der Mutter 28 tritt daher praktisch nicht auf. Die Reitstockspindel 37, welche die Axialbewegung des Werkstückes bzw. der Werkstückspindel 4 mitmachen muß, ist längs verschiebbar in dem Reitstock 38 gelagert. Sie wird durch eine Spiralschneckenfeder 39 gegen das Werkstück gepreßt. Die Schneckenfeder 39 ist auf einem Bolzen 40 befestigt und wirkt über eine Umleitrolle 41 auf die Spindel 37, mit der sie durch eine Schraube 42 verbunden ist. Statt der Schneckenfeder kann auch ein Gewicht verwendet werden, welches die Reitstockspitze gegen das Werkstück drückt.

Zum Ausgleich von Lageverschiedenheiten zwischen Werkstück und Schleifscheibe in axialer Richtung zueinander kann die Werkstückspindelmit Werkstück axial verschoben werden.

Hierzu dient die folgende Einrichtung: In dem Werkstückspindelkasten 5 ist die Schraubenspindel 43 untergebracht. Wird am Knopf 44 gedreht, so bewegt sie sich in den Gewindegängen 45 und wirkt auf einen zweiarmigen Hebel 46 ein, der in eine Aussparung der Hülse 29 und Büchse 32 eingreift und diese axial verschiebt. Die Hülse 29 ist durch Federn 47 gegen die. Stirnwand 5" des Lagers 5' abgestützt. Wird also die Spindel 43 entgegengesetzt verdreht, so erfolgt eine rückwärtige Axialverschiebung der Büchse 29 unter Einwirkung der Federn 47. An der Axialverschiebung der Lagerbüchse 29 nehmen entsprechend der vorliegenden Anordnung die Leitspindel 27, Werkstückspindel 4 mit Werkstück usw. teil, so daß auf diese Weise eine einfache axiale Einstellung des Werkstückes zur Schleifscheibe möglich ist.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Im Vor- und Rücklauf arbeitende Gewindeschleifmaschine mit Einrichtungen, die einen Ausgleich des bei der Be- \vegungsumkehr in den Getriebeteilen auftretenden Totganges bewirken, so daß eine Veränderung der Lage von Werkzeug und Werkstück zueinander in axialer Richtung nicht eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der Drehbewegung der Werkstückspindel (4) stets um den innerhalb des Arbeitsbereiches der Maschine auftretenden Größtwert (.τ) des Totganges durch Mittel verzögert wird, und daß die Leitspindel (27) durch weitere Mittel in ihrer Lagerstelle (30) zu einer Axialverschiebung veranlaßt wird, die gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet (sie somit aufhebend) ist dem Betrag der nach Überwindung des vorhandenen Totganges bis zum Beginn der Drehbewegung erfolgenden Vorschubbewegung der Werkstückspindel (4).
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Drehbewegung auf die Werkstückspindel (4) übertragende Element, Riemenscheibe (15), ohne kraftschlüssige Verbindung auf der Spindel (4) sitzt und die Drehbewegung durch einen Mitnehmer (19) überträgt, der in eine Aussparung (20) der Werkstückspindel (4) mit einem tangentialen Spiel (x), dessen Betrag dem Größtwert des auftretenden Totganges entspricht, eingreift, und daß die Leitspindel (27) an dem einen Ende in einer auf dem Außenmantel begrenzt drehbeweglichen Gleitlagerbüchse (30, 31) lagert, bei welcher am Äußenmantel eine geringere Lagerreibung vorherrscht als am Innenmantel.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlagerbüchse (30, 31) für die Leitspindel (27) mit ihrem Außenmantel auf einer oder mehreren Kugelreihen ruht, von denen mindestens eine Reihe in schraubenförmig verlaufenden Rillen (31', 32') liegt, deren Steigung gleich, größer oder kleiner als die Gewindesteigung der Leitspindel (27) ist, und daß die Lagerbüchse (30, 31)

   einen Ansatz (35) besitzt, der mit einem tangentialen Spiel (y) zwischen einem festen Anschlag (32'") und einem als Schraubenbolzen (36) ausgebildeten einstellbaren Anschlag angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Leitspindel (27) an ihrem anderen Ende tragende Mutter (28) in dem einen Ende der Werkstückspindel (4) lose auf Nadellagern abgestützt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitspindelmutter (28) mit einem Ansatz (28') in einer Längsnut (29") der Lagerhülse (29) geführt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme des Leitspindellagers (30, 31, 32,

   33) 34. 35) dienende Lagerhülse (29) längs verschiebbar in der Lagerbuchse (5') des Werkstückspindelkastens (5) untergebracht ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum unmittelbaren Ausgleich von axialen Lageverschiedenheiten zwischen Schleifscheibe und Werkstück die Lagerhülse (29) mit Leitspindel (27), Werkstückspindel (4) usw. mittels eines im Werkstückspindelkasten (5) untergebrachten Schraubenbolzens (43,44,45) über einen Hebel (46) axial verschiebbar ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (29) sich unter Zwischenschaltung von Federn (47) gegen die Stirnwand (5") der Lagerstelle (5') stützt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen