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Werkzeugmaschine, insbesondere Gewindeschleifmaschine Bei Werkzeugmaschinen
zur Herstellung genauer Gewinde, insbesondere Gewindeschleifmaschinen, bei denen
der Werkzeug- oder Werkstückschlitten in Abhängigkeit von der Werkstückspindeldrehung
durch eine Leitgewindespindel im Arbeitsvorschub längs bewegt wird, ist es erwünscht,
den Schlitten nach beendigtem Arbeitsgang und nachdem das Werkzeug außer Eingriff
mit dem Werkstück gebracht ist, im Eilrücklauf in die Ausgangsstellung zurückzubringen,
um die Totzeiten herabzusetzen. Die Rücklaufgeschwindigkeit des Schlittens beträgt
ein Vielfaches der Arbeitsgeschwindigkeit und wird über eine besondere Dreh-Zahlstufe
im Geschwindigkeitswechselgetriebe für den Werkstückspindelantrieb oder durch einen
zweiten Antriebsmotor erhalten. Während des beschleunigten Rücklaufs erwärmt sich
die Leitgewindespindel infolge der stärkeren Reibung in der Gewindemutter und erfährt
eine entsprechende Dehnung. Diese überträgt sich beim Arbeitsgang als Steigungsungenauigkeit
auf das Werkstück, was; insbesondere bei großer Werkstücklänge, nicht tragbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erwärmung der Leitspindel während
des schnellen Rücklauts des Schlittens zu vermeiden.
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Eine Lösung wäre, die Leitspindelmutter als halbe Mutter oder wie
bei Drehbänken als Mutterschloß auszubilden und beim Rücklauf des Schlittens auszuheben.
Diese Ausbildung bedingt aber, daß das Wiedereinsetzen der Leitspindelmutter in
einer ganz bestimmten Stellung von Leitspindelmutter zu Leitspindel erfolgt und
zwar in der Stellung, in der die Gewindemutter wieder in-die Leitspindel paßt. Dies
ist nur mit
umständlichen Mitteln zu lösen. Ferner ist es nicht
vorteilhaft, die Leitspindelmutter wegen der erforderlichen Abhebebewegung von der
Leitspindel in senkrechter Richtung beweglich zu machen; vielmehr ist bei Genauigkeits-Werkzeugmaschinen
zur Herstellung von Gewinde eine starre Lagerung der Leitspindelmutter erforderlich.
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Gemäß der Erfindung wird eine Leitgewindespindel verwendet, die wie
an sich bekannt, mit Flankenspiel in die Gewindemutter eingreift und die gestellte
Aufgabe in der `'eise gelöst, daß für den Eilrücklauf des Schlittens ein zweites
ebenfalls in Abhängigkeit von der Werkstückspindeldrehung betätigtes, während des
Arbeitsganges unwirksames Vorschubgetriebe sowie Mittel vorgesehen sind, daß dieses
Getriebe bei Umschaltung auf Eilrücklauf in Tätigkeit tritt, bevor das Flankenspiel
im Schraubenspindelgetriebe überwunden ist, so daß die Leitgewindespindel sich während
des Eilrücklaufs ohne Flankenberührung in der Spindelmutter dreht.
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Auf diese Art gelingt es, die für die Steigungsgenauigkeit des Werkstücks
maßgebliche Leitgewindespindel vor schädlicher Erwärmung zu bewahren. Gleichzeitig
ist eine feste Beziehung zwischen dem Eilrücklaufgetriebe und dem Arbeitsgetriebe
gewahrt und beim Umschalten auf den Arbeitsgang die ursprüngliche Lage der Spindelmutter
zur Leitgewindespindel selbsttätig wieder gefunden. Auch bleibt, wenn der Eilrücklauf
zwischen zwei Arbeitsgängen vorgenommen wird, die Stellung des Werkzeugs zum Gewindegang
des Werkstücks unverändert.
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V4' eitere Merkmale des Erfindungsgegenstandes sind in den Patentansprüchen
angegeben.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigen Fig. i das Schema des Antriebs für den Werkstückschlitten
einer Gewindeschleifmaschine mit dem ersten Ausführungsbeispiel des Eilrücklauf-Betriebes,
Fig. 2 den Eingriff der Leitgewindespindel in die Gewindemutter beim Arbeitsgang,
Fig. 3 den Eingriff der Leitgewindespindel in die Gewindemutter beim Eilrücklauf,
Fig. 4 eine Draufsicht nach Schnittlinie I-1 der Fig. i, Fig. 5 eine Abwandlung
des Getriebes nach Fig. i, Fig.6 ein anderes Ausführungsbeispiel des Eilrücklaufgetriebes,
Fig. 7 die Eingriffsverhältnisse des Getriebes nach Fig. 6 beim Arbeitsgang, Fig.
8 die Eingriffsverhältnisse beim Eilrücklauf.
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Bei der dargestellten Gewindeschleifmaschine, die für große Schleiflängen
gedacht ist, führt der Werkstückschlitten i die Vorschubbewegung gegenüber der Schleifscheibe
S auf dem Maschinenbett 2 aus. Die Werkstückspindel 3 ist in dem auf dem Schlitten
i aufgebauten Werkstückspindelkasten 4 gelagert. Der Antrieb der Werkstückspindel
erfolgt von einem durch einen Elektromotor betriebenen Geschwindigk2itswechselgetriebe
5 aus. Beim Schleifgang geht der Antrieb über die Welle 6 und die Schnecke 7 auf
das Schneckenrad 8, das mittels der längsverschiebbaren Kupplungsmuffe 9 mit der
Welle io kuppelbar ist. Auf der Welle io ist die Schnecke ii befestigt, die das
auf dir V4 erkstückspindel 3 sitzende Schneckenrad i2 antreibt. Beim Eilrücklauf
geht der Antrieb von der Welle 6 über das Zahnrad 13 und das Zwischenrad 14 auf
das Zahnrad 15 auf der Welle 16. Diese trägt am anderen Ende das Kegelrad
17, das mit dem Kegelrad 18 auf der Welle io kämmt. Die Kupplungsmuffe 9 kuppelt
beim Eilrücklauf das Kegelrad i8 mit der Welle io, so daß unter Umgehung des Schneckengetriebes
7, 8 die Werkstückspindel 3 um ein Vielfaches schneller umläuft als beim Arbeitsgang.
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Auf der Werkstückspindel 3 sitzt das Zahnrad ig, das mit dem Zahnrad
2o auf der Welle 21 kämmt. Auf dem anderen Ende der Welle 21 sitzt das Wechselrad
22, das über die Mechselräder 23, 24, 25 die im Schlitten i gelagerte Leitgewindespindel
26 antreibt. Diese steht mit der auf dem hIaschinenbett befestigten Gewindemutter
27 in Eingriff. Auf der Leitgewindespindel 26 sitzt lose drehbeweglich das Zahnrad
28, dessen Nabe eine rechteckige Ausnehmung 29 besitzt, in die der Zahn 2o einer
auf dem Schaft der Spindel 26 befestigten Kupplungsmuffe 3 1 mit einem Flankenspiel
y eingreift. Das Zahnrad 28 treibt über das Zwischenrad 32 das Zahnrad 33 auf der
Welle 34 an, die am anderen Ende das Schraubenrad 35 trägt. Dieses kämmt mit dem
Schraubenrad 36 auf der Welle 37, die ebenfalls im Schlitten i gelagert ist. Auf
der Welle 37 sitzt das Zahnritzel 38, das mit einer am Maschinenbett2 befestigten
Zahnstange 39 kämmt. Das Zahnritzel 38 ist über eine Freilaufkupplung 40 mit der
Drelle 37 gekuppelt. Das Übersetzungsverhältnis des Schraubenradpaares 35, 36 entspricht
dem Übersetzungsverhältnis zwischen der Gewindesteigung der Spindel 26 und dem Zahnritzel
38. Durch die Ableitung des Antriebs für das Zahnritzel des Eilrücklaufgetriebes
von der Leitgewindespindel aus besteht ein festes Übersetzungsverhältnis, das unabhängig
von den jeweils aufgesteckten Wechselrädern für die Leitgewindespindel ist. Andernfalls
müßte bei unmittelbar von der Werkstückspindel aus angetriebenem E_ilrücklaufgetriebe
jedesmal bei Änderung der Gewindesteigung ein zweiter Wechselrädersatz für das Rücklaufgetriebe
aufgesteckt werden.
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Beim Schleifgang ist, wie in Fig. i dargestellt, das Schneckengetriebe
7, 8 eingerückt und (las Schraubenspindelgetriebe 26, 27 bewegt den
Schlitten
i. in einem der Gewindesteigung des Werkstücks W entsprechenden Vorschub an der
Schleifscheibe S vorbei. Die linke Gewindeflanke der Leitgewindespindel 26 stützt
sich dabei auf der rechten Flanke des Gewindes der Mutter 27 ab. Zwischen der rechten
Leitspindelflanke und der linken Mutterflanke ist absichtlich ein beträchtliches
Flankenspiel vom Betrag 2x (vgl. Fig. 2) vorgesehen. Das Zahnritzel 38 rollt beim
Schleifgang infolge der Freilaufkupplung 40 leer auf der Zahnstange 39 ab.
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Wird durch die Muffe 9 das Kegelrad 18 im Werkstückspindelantrieb
eingekuppelt, so dreht sich die Werkstückspindel 3 und damit die Leitgewindespindel
26 in entgegengesetzter Richtung im Eilgang. Da bei Bewegungsumkehr die Einzahnkupplung
29, @o, 31 das Spiel y sowie das Spiel in den Zahnrädern 28, 32, 33, 35, 36, 38,
welches zusammengenommen kleiner als das Flankenspiel, des Schraubenspindelgetriebes
26, 27 ist, zu überwinden hat, so tritt, bevor das Flankenspiel 2x des Schraubenspindelgetriebes
26, 27 überwunden ist, das Getriebe 28, 32 bis 39 in Tätigkeit. Während der Schlitten
i im Eilrücklauf durch das Zahnstangengetriebe 38, 39 zurückbewegt wird, dreht sich
die Leitgewindespindel 26 leer, d. h. ohne Flankenberührung in der Gewindemutter
27. Diese Stellung ist in Fig. 3 gezeigt. Beim schnellen Rücklauf des Schlittens
i erfährt daher die Leitgewindespindel 26 keinerlei Erwärmung und jeder Schleifgang
wird mit der gleichen Vorschubgenauigkeit durchgeführt.
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Es ist auch möglich, die Einzahnkupplung 29, 30, 31 fortzulassen und
dafür das Spiel in der Zahnradübertragung 28, 32, 33, 35, 36 künstlich so zu bemessen,
daß bei Umschaltung auf Eilrücklauf das Zahnstangengetriebe 38, 39 Tätigkeit tritt,
bevor das Flankenspiel 2x im Schraubenspindelgetriebe 26, 27 überwunden ist, so
daß sich die Leitgewindespindel 26 während des Rücklaufs ohne Flankenberührung in
der Spindelmutter 27 dreht.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 5 ist die Freilaufkupplung 40 für das Zahnritzel
38 fortgelassen und an ihrer Stelle die Einzahnkupplung 29, 30, 31 vorgesehen. Das
Flankenspiel y der Einzahnkupplung erlaubt den Leerlauf des Zahnritzels 38 auf der
Zahnstange 39 während des Schleifganges.
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An Stelle des aus Zahnritzel 38 und Zahnstange 39 bestehenden Eilrücklaufgetriebes
kann auch ein Schraubenspindelgetriebe verwendet werden. Eine solche Ausführung
ist in Fig. 6 dargestellt. Neben der Leitgewindespindel 26 für den Arbeitsvorschub
ist im- Schlitten i eine zweite Schraubenspindel 41 gelagert. Sie steht gleichfalls
mit einem Flankenspiel 2x mit der am Maschinenbett 2 befestigten Gewindemutter 42
in Eingriff. Sie wird von dem Zahnrad 28 auf der Leitspindel 26 über das Zwischenrad
43 und das Zahnrad 44 angetrieben. Die Zahnräder 28, 44 haben ein
Übersetzungsverhältnis von i : i. Die Gewindespindeln 26, 41 haben daher die gleiche
Gewindesteigung und wegen des Zwischenrades 43 gleichen Steigungssinn. Je nach den
baulichen Verhältnissen kann man auch das Zwischenrad 43 fortlassen und die Zahnräder
28, 44 unmittelbar in Eingriff bringen. Der Steigungssinn der beiden Gewindespindeln
muß dann entgegengesetzt gerichtet sein. Das Zahnrad 28 sitzt lose auf der Spindel
26 und wird durch die Einzahnkupplung 29, 30, 31 mit d.2m Flankenspiel y in Umdrehung
versetzt. Es kommt dann die gleiche Wirkung zustande wie bei den Beispielen nach
Fig. i bis 5. Beim Schleifgang stützt sich die linke Flanke der Leitgewindespindel26
auf der rechten Flanke der Gewindemutter 27 ab, während sich die Schraubenspindel
41 ohne Flankenberührung in der Gewindemutter 42 dreht. Dies ist in Fig. 7 dargestellt.
B3im Eilrücklauf dreht sich dagegen die Leitgewindespindel 26 frei in der Gewindemutter
27, während die Schraubenspindel 43 in Flankenberührung mit der Mutter 42 gelangt
und den Schlitten im Eilgang rückwärts bewegt. Die Eingriffsverhältnisse beider
Spindeln während des Eilrücklaufs sind in Fig. 8 dargestellt. Es ist ersichtlich,
daß eine Erwärmung der für die Genauigkeit der Gewindesteigung am Werkstück maßgeblichen
Leitgewindespindel 26 während des Rücklaufs nicht eintritt. An Stelle der Einzahnkupplung
29, 33, 31 kann man das Zahnspiel in den Antriebsrädern 28, 43, 44 so bemessen,
daß die in Fig. 7 und 8 dargestellten Eingriffsverhältnisse zustande kommen.
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Bei der Ausführung nach Fig. 6 kann die Einzahnkupplung 29, 30, 31,
deren Spiel y unter Berücksichtigung des Flankenspiels im Schraubenspindelgetriebe
41, 42 bemessen ist, auch fortgelassen und das Zahnrad 28 fest mit der Leitspindel
26 gekuppelt werden. Ist nämlich das Flankenspiel des Schraubenspindelgetriebes
41, 42 z. B. gleich dem Flankenspiel des Schraubenspindelgetriebes 26, 27, so werden
bei Bewegungsumkehr am Ende des Schleifgangs zuerst die Flanken der Eilrückläufspindel
41 zur Anlage in der Mutter 42 kommen, da sie aus der Leerlaufstellung heraus ein
kleineres Flankenspiel zu überwinden haben als die Flanken der Leitspindel 26 in
der Mutter 27, die das gesamte Flankenspiel zu überwinden haben würden. Andererseits
wird bei Bewegungsumkehr am Ende des Rücklaufs zuerst die Leitspindel 26 in der
Mutter 27 zur Flankenanlage gelangen, während die Spindel 41 in die Leerlaufstellung
wandert.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bis 8 hat nichts mit den Doppelschraubengetrieben
zu tun, die unter der Bezeichnung »Schleppspindelgetriebe« bekannt sind. Bei dem
Schleppspindelgetriebe sind die beiden Schraubenspindeln
über eine
Rutschkupplung verbunden und dienen zum gemeinsamen Antrieb des Schlittens. Mit
einem solchen Getriebe wird eine weitgehende Entlastung der einen Spindel bezweckt,
für die deshalb die Bezeichnung ».#leßspindel« üblich ist. Die Meßspindel wirkt
dabei in der Weise, daß sie immer nur so weit ein Vorwärtsbewegen des Schlittens
erlaubt, als das Spiel der entgegengesetzten Gewindeflanken ausmacht, worauf dann
wieder die Rutschkupplung in Tätigk?it tritt, so daß die Bewegung des Schlittens
ohne größere Beanspruchung der Meßspindel vor sich geht. Zum Unterschied vom Erfindungsgegenstand
sind beim Schleppspindelgetriebe beide Gewindespindeln während der Vor- und Rücklaufbewegung
des Schlittens in Flankenberührung mit der zugehörigen Gewindemutter.