DE610818C - Werkzeugmaschine zur Herstellung von Drehkoerpern fuer Schraubenverdichter - Google Patents

Description

Es sind Schraubenverdichter für elastische Flüssigkeiten bekannt, bei denen eine rechts- und eine linksgängige Schraube, durch Zahnräder zwangsläufig gekuppelt, in einem sie dicht umschließenden Gehäuse umlaufen, wobei die mit abnehmendem Gewindequerschnitt versehenen Schrauben mit ihren einzelnen Gewindegängen geschlossene Räume bilden, die sich im Verlauf der Schraubendrehung in axialer Richtung über die Schraube bewegen. Dabei verkleinert sich der Inhalt nach Maßgabe der Gewindeänderung, und das in ihnen eingeschlossene Betriebsmittel wird entsprechend verdichtet.

Maschinen zur Herstellung solcher Drehkörper für Schraubenverdichter, die große Genauigkeit erfordern, sind bisher nicht bekanntgeworden und bilden den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz

ao zur Herstellungsmethode für gleichgängige * Schrauben, bei denen das Werkstück sich axial unverschiebbar um eine Achse dreht und das Werkzeug axial verschoben wird, dreht sich nach der Erfindung das Werkzeug (Fräser oder Schleifscheibe) mit axial unverschiebbarer Drehebene und Achslage, und die Einstellung des Werkzeugs zum Werkstück, die zwei- oder dreidimensional veränderlich sein muß, erfolgt durch Ortsveränderung der Werkstückachse, um die sich das Werkstück gleichzeitig dreht.

Die mechanische Herstellbarkeit von Schrauben, deren Steigung axial und radial veränderlich ist, setzt kegelförmige Begrenzung der Kern- und Außendurchmesser voraus, wobei die Mantellinie des mittleren Gewindezylinders den zwischen Kernkegel- und Außenkegelmantellinie gebildeten Winkel halbieren muß. Der günstigste Gewindelückenquerschnitt entsteht, wenn an jeder Stelle die Gangtiefe gleich der mittleren Lückenbreite ist. Wenn zwei miteinander im Eingriff stehende rechts- und linksgängige Schrauben vor bzw. hinter der axialen Eingriffebene sich nicht überschneiden (klemmen) sollen, was bei rechteckigem Gewindeprofil der Fall ist, muß das Profil trapezförmig mit einem Spitzenwinkel sein, der groß genug ist, um den Freigang der Schrauben zu sichern. Einfache Trapezform ist anderen möglichen Formen vorzuziehen, um eine gute Dichtung der Schraubenkanäle gegenüber den kegeligen Gehäusebohrungen der Betriebsmaschinen und die geometrische Ähnlichkeit aller Gänge zu erzielen. Um die innerhalb des Eingriffsbereichs eintretenden Spalte zwischen den benachbarten Gewindeflanken auf einen Kleinstwert zu bringen, muß der Spitzenwinkel des Gangquerschnittträpezes so klein gehalten werden, daß Überschneidungen der Flanken verschwinden und an der ungünstigsten Stelle höchstens Berührung eintritt. Gewinde der vorbeschriebenen Form ändern ihre Steigung und gegebenenfalls auch die Gangtiefe nach einer geometrischen Reihe, und der Werk-Stückvorschub muß beim Fräsen entsprechend

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Paul Wagner in Berlin-Charl&ttenburg.

der Leitstrahländerung einer logarithmischen Spirale in der Form r = ae^m φ erfolgen. Damit ändert sich der Steigungswinkel so weitgehend, daß in der Werkstückführung auch darauf Rücksicht genommen werden muß. Die dritte Veränderung der Achslage des Werkstücks ist dadurch bedingt, daß dessen Kernmantellinie, zu der seine Achse einen spitzen Winkel bildet, in parallelem Abstand ίο zur Fräserachse liegt und in deren Richtung bewegt werden muß.

Der Aufbau der Maschine ist aus den Abb. ι bis 5 zu ersehen, von denen Abb. ι einen Längsschnitt und Abb. 2 den Grundriß darts stellt. Abb. 3 zeigt den Fräserantrieb,. Abb. 4 einen Teilschnitt durch den Ständerfuß, und Abb. 5 zeigt einen Teil der Vorschubsteuerung. Die Maschine ist" auf einem Grundrahmen ι aufgebaut. Dieser trägt einen vierfüüigen Stander 2, der in der Höhenlage verstellbar ist und zur Aufnahme der Fräs- oder Schleifwerkzeuge und ihres Antriebes dient. Innerhalb des Ständers 2 trägt der Grundrahmen eine um die vertikale Mitte drehbare Platte 3, die zur Aufnahme des Werkstücks 13 und der zu seinem Antrieb, Vorschub und seiner Winkel verstellung erforderlichen Einrichtungen dient.

Der btänder 2 besteht aus einem Mittelteil und vier pyramidenförmig angesetzten Füßen, die mit zylindrischen Zapfen 5 (s. Abb. 4) im Grundrahmen 1 in der Höhe verschiebbar sind. Die unteren Enden der Zapfen 5 haben Gewinde6 und werden durch Muttern/ im Grundrahmen gehalten bzw. verstellt. Die Verstellung erfolgt gemeinsam mittels des zentralen Kegelrades 8 über Zwischenwellen 9 durch die mit den Muttern 7 verbundenen Kegelräder 10. Die Fräserwelle 11 mit Fräser 12 ist im Mittelteil des Ständers horizontal so gelagert, daß der an seiner tiefsten Stelle in das Werkstück 13 eingreifende Fräser genau über Mitte der Drehplatte^ liegt. Der Fräser wird über Wechselräder 14 und 15 durch einen Motor 16 (s. Abb. 3) angetrieben.

Die das Werkstück aufnehmende Drehplatte 3 ist durch Kugellager 17 auf· der Grundplatte 1 um etwa 30⁰ drehbar. Diese Verdrehung dient dazu, das Werkstück für den veränderlichen Steigungswinkel zum Fräser einzustellen. In der Richtung der Fräserachse hat die Drehplatte eine Schlittenführung i8 für einen Schlitten 19. Dieser trägt zwei Querlager 20 zur Aufnahme der Spannplatte 21, die um die Achse von 20 gegen die Horizontale um je etwa 5⁰ nach oben und unten mittels Handrads, Mutter und Spindel 22 verstellt werden kann, um Rechts- und Linksschrauben bearbeiten zu können. Die Spannplatte trägt drei Lager 23, 24 und 25, von denen das letztere feststeht. Die beiden anderen sind verstellbar, je nach der Länge des Werkstücks 13 und seiner Lage zum Fräser 12, die von links nach rechts zur Fräserdrehebene wechseln muß, je nach der Gangart der herzustellenden Schrauben. Der Gangantrieb der zu fräsenden Schraube erfolgt durch Welle 26, Schraubenräder 27 und 27°, Kegelräderpaar 28 und Schiebewelle 29. Letztere wird durch ein Schraubenräderpaar' 30, 31, welches in einem Gestell 32 auf einer Verlängerung 33 der Drehplatte 3 befestigt ist, angetrieben. Das Gestell 32 trägt einen Motor 34 mit Vorgelege zur Erzielung verschiedener Vorschubgeschwindigkeiten des Werkstückes 13. Das Vorgelege treibt eine Welle 35, die mit einer Drehscheibe 36 fest verbunden ist. Letztere hat auf ihrer Unterseite eine als logarithmische Spirale ausgeführte Nut, die zur Erzeugung des veränderlichen Gangvorschubs des Schlittens 19 bzw. des Werkstücks 13 dient. Das geschieht dadurch, daß in der Spiralnut eine Spurrolle 37 läuft, die durch Laufrollen 38 in der Nut gehalten wird. Die Rollen 38 laufen ihrerseits in Rillen einer Schiene 39 (s. Abb. 5)",. durch die sie in der Schubrichtung des Schlittens 19 geführt werden. Durch diese Führung nehmen sie nicht nur den Radialdruck, sondern auch den Tangentialdruck der Spurrolle 37 auf. Die der letzteren durch die Spiralnut in Richtung ihrer Erzeugenden erteilte Bewegung wird durch die Stange 40 auf den Schlitten 19 übertragen. Um Rechts- und Linksgewinde herstellen zu können, muß die Spurrolle rechts oder links von der Spiralscheibenmitte in deren Nut eingesetzt werden können. Zu dem Zweck kann sie durch Senken der mittels Exzenter 41 vertikal verstellbaren Schiene 39 aus der Spiralnut ausgerückt werden.

Die Vorgelegewelle 35, auf der auch das den Schnittvorschub antreibende Schraubenrad 31 befestigt ist, dient somit gleichzeitig zum Gangvorschub. Um das Verhältnis zwischen beiden unter Verwendung ein und der- " selben Spiralscheibe ändern zu können, kann dies durch Übersetzungsänderung eines der Räderpaare zwischen 31 und 26 zweckmäßig durch 27, 27° erfolgen.

Die Einstellung des Steigungswinkels zwischen Fräser 12 und Schraube 13 erfolgt mit dem Gangvorschub zwangsläufig dadurch, daß die mögliche Verdrehung des Schlittens 19 um die vertikale Mitte der Drehplatte 3 durch einen an ihm befestigten Ausleger 42 gesteuert wird. Der Ausleger 42 endigt in einem Führungsstück 43, das in einer Führung 45 eines um die Vertikalachse drehbaren Führungslagers 44 gleitet. Das Führungslager 44 sitzt auf einem Schlitten 46, der in

einer mit dem Grundrahmen ι verbundenen Führung 47 radial zum Drehplattenmittelpunkt 48 verstellbar ist. Für den Betrieb wird das Lager 44 so eingestellt, daß seine Achse im Schnittpunkt der Steigungswinkel der zu fräsenden Schraube liegt. Durch diese Führung wird der Schlitten 19 dauernd entsprechend dem Momentan - Steigungswinkel zum Fräser verstellt, während die Frässtelle am Werkstück dauernd über dem Mittelpunkt 48 der Drehplatte 3 bleibt.

Durch dieses Ausführungsbeispiel sind die Möglichkeiten für die Herstellung von Werkstücken der gleichen Art nicht erschöpft. Es kann z. B. eine oder mehrere der nach dem Beispiel auf das Werkstück übertragenen Verstellungen auf den Fräser übertragen werden. An Stelle des Fräsers kann eine Schleifscheibe gesetzt werden. Der Fräser kann entweder ein Scheibenfräser sein, wie gezeichnet, der aber nur zum Grobfräsen brauchbar ist, soweit keine Überschneidungen mit der beabsichtigten Schraubenform eintreten. Die genaue Form der Schraubenflanken ist mit einem Fingerfräser bekannter Ausführung erzielbar.

Claims (7)

1. Patentansprüche·
2. i. Werkzeugmaschine zur Herstellung von Drehkörpern für Schraubenverdichter mit schraubengangähnlichen Nuten veränderlicher Steigung und veränderlicher Gangtiefe, gekennzeichnet durch einen Grundrahmen (1) mit darauf befindlicher Drehplatte (3) und einem diametral auf der Drehplatte (3) verschiebbaren Schlitten (19) zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks (13), einen darüber in der Verlängerung der Drehplattenachse am Ort umlaufenden Fräser (12) oder eine Schleifscheibe, einen an dem Schlitten (19) quer zu dessen Verschieberichtung befestigten Ausleger (42, 43), dessen freies Ende (43) in einem außerhalb der Drehscheibe (3) befindlichen Lager (44) geführt ist, eine auf dem Schlitten (19) befestigte Spannplatte (21) mit Einrichtungen (23, 24) für die Aufnahme des Werkstücks (13) und für den Schnittvorschub desselben, eine in der Verlängerung der Verschieberichtung des Schlittens (19) angeordnete und mit der Drehplatte (3) verbundene. Antriebseinrichtung für die Erzeugung des Steigungs-Vorschubs (Schlittenverschiebung) und des Schnittvorschubs (Drehantrieb) für das Werkstück.
   2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fräser für die Bearbeitung des Werkstücks entwederein Scheibenfräser (12) dient, dessen Achse (11) parallel zur Drehebene der Drehplatte (3) liegt, oder ein Fingerfräser, dessen Achse in Richtung der Drehachse der Drehplatte liegt.
3. 3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Aufnahme des Werkstücks (13) dienende Spannplatte (21) auf der Antriebseite gelenkartig am Schlitten (19) befestigt ist und aus der Parallellage zum Schlitten (19) mit ihrem anderen Ende sowohl nach unten als auch nach oben geneigt werden kann und daß der Schnittantrieb für das Werkstück über die Gelenkachse erfolgt und ein Schraubenraderpaar {27, 27°) zwischen Gelenkachse und Werkstücktreibachse (26) bei allen Neigungen der Spannplatte (21) störungsfreie Übertragung des Antriebs bewirkt.
4. 4. Werkzeugmaschine nach. Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungslager (44) für den Schlittenausleger (43) in seinem Abstand zum Werkstück verstellbar ist und hierzu auf einem Schlitten (45) gelagert ist, der in einer Führung (47) des Maschinengestells (1) gleitet.
5. 5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Antrieb für den Schnittvorschub und den Steigungsvorschub des Werkstücks, bestehend aus einem Motor (34) mit Wechselrädern, einer Vertikalwelle (35) mit Treibscheibe (36) für den Steigungsvorschub und einer von der Vertikalwelle (35) mittels Schraubenräder (30, 31) abgelenkten horizontalen Schiebewelle (29) für den Schnittvorschub.
6. 6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibscheibe (36) für den Steigungsvorschub auf ihrer Unterseite eine nach einer logarithmischen Spirale verlaufende Nut hat und daß am Schlitten (19) eine Stange (40) mittels Gelenks befestigt ist, deren freies Ende eine in die Spiralnut eingreifende Rolle (37) und vier in ein als Widerlager dienendes Führungsstück (39) eingreifende Rollen (38) trägt, die in der Schlittengleitrichtung in entsprechenden Rillen laufen.
7. 7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsstück (39) mittels Exzenter (41) in seiner Höhenlage verstellbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen