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TotgangausgIeichsvorrichtung im Vorschubantrieb von Fräsmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Totgangausgleichsvorrichtung im Vorschubantrieb von
Fräsmaschinen mit zwei auf einer Spindel angeordneten, über Zahnräder mit unterschiedlichen
Drehzahlen antreibbaren Muttern, deren Drehzahlunterschied sich in einer Reibungskupplung
ausgleicht. Derartige Vorrichtungen sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekanntgeworden.
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Bekannt ist eine Totgangausgleichsvorrichtung, bei der auf eine im.
Schlitten undrehbare und uriverschiebbare Spindel zwei Muttern wirken, deren eine
durch den Antrieb unmittelbar getrieben wird, während die zweite entweder über eine
Reibungskupplung schneller getrieben wird oder mit der ersten Mutter wahlweise starr
verbunden werden kann. Die bei Gebrauch der Reibungskupplung vorhandene größere
Drehzahl der zweiten Mutter wird durch Rutschen der Reibkupplung ausgeglichen. Die
beiden Muttern werden daher auf ihrer Spindel verspannt: Die Spindel wird dadurch
spielfrei verschoben. Diese Spielfreiheit des Schlittens muß mit Nachteilen erkauft
werden. Die über die Kupplung getriebene Mutter muß mit Sicherheit bei jeder Gleichlauffräsarbeit
getrieben werden. Das bedingt eine stets ausreichend große Kupplungsmitnahmekraft,
die durch einen Öldruckkolben geregelt wird. Da der Bedienungsmann nicht weiß, wie
groß der Druck auf den Öldruckkolben gewählt werden muß, wird er stets einen sehr
großen Druck wählen, damit auf jeden Fall die notwendige Sicherheit vorhanden ist.
Jedoch ist hierbei die Verspannung beider Muttern sehr groß, unabhängig davon, ob
es notwendig ist oder nicht, und als Folge davon werden Spindeln und Muttern einen
starken Verschleiß haben, so daß zum Zwecke der Auswechselung von Spindeln und Muttern
Stillstände der Maschine in Kauf zu nehmen sind. Andererseits besteht bei einem
zu schwach eingeregelten Kolben die Gefahr, daß die Mitnahmekraft der Kupplung nicht
ausreicht, wenn die Fräserschneide stumpf geworden ist oder wenn harte Werkstoffstellen
zu überwinden sind. Die spielausgleichende Wirkung beider Muttern geht damit verloren.
Ein Fräserzahn schiebt den Schlitten um das Gewindespiel vorwärts. Der nächste zum
Eingriff kommende Fräserzahn hat infolgedessen einen
übermäßig großen
Span zu nehmen, verursacht ein Aufklettern des Fräsers und damit entweder ein Verbiegen
der Fräßspindel oder einen Bruch des Fräsers.
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Nachteilig arbeitet diese Einrichtung auch bei Eilgang in Vorschubrichtung.
Die Verspannung beider Vorschubmuttern bleibt erhalten, gleichgültig ob der Schlitten
in Arbeitsgang, (Gleichlauf) oder in Schnellgäng bewegt wird. Dadurch steigt der
Verschleiß von Spindel und Muttern und kann bei hohen Geschwindigkeiten sogar zum
Fressen führen.
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Bekannt ist ferner eine Totgangausgleichseinrichtung, bei der auf
eine Spindel zwei verschieden schnell getriebene Muttern wirken. Eine Mutter wird
unmittelbar, die andere Mutter über eine Reibungskupplung getriehen: Die Mitnahmekraft
der Kupplung wird durch eine Feder und durch den Axialdruck des schräg verzahnten
Antriebsrades beeinflußt. Der Axialdruck des schräg verzahnten Antriebsrades für
die unmittelbar getriebene Mutter hält den Axialdruck des erstgenannten schräg verzahnten
Antriebsrades das Gleichgewicht. Beim Gleichlauffräsen ist im allgemeine.n mit einer
überwiegenden Gegenlauffräswirkung des Gleichlauffräsers zu rechnen. Hierbei übt
die federbelastete Reibungskupplung auf die getriebene Mutter eine starke Mitnahmekraft
aus. Die zusätzliche Belastung der Reibungskupplung durch das schräg verzahnte Antriebsrad
muß daher durch den Axialdruck des schräg verzahnten Antriebsrades der anderen Mutter
aufgehoben werden. Dieser Kräfteausgleich ist nur dann möglich, wenn zwischen beiden
Muttern eine hohe Verspannung herrscht. Diese hohe Verspannung hat aber den Nachteil,
daß die Spindel und beide Muttern einem Verschleiß unterliegen. Auch bei Eilgang
in Vorschubrichtung herrschen diese ungiinstigen Verhältnisse. Ferner muß die auf
die Reibungskupplung wirkende Feder so stark bemessen sein, daß kein Gleichlauffräser
in der Lage ist, den Federdruck zu überwinden und dadurch die Reibungskupplung zu
lösen. Jedoch ergibt sich dadurch beim Eilgang in Vorschubrichtung eine starke Verspannung,
was sich durch große Abnutzung von Spindel und Muttern schädlich auswirkt.
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Die Erfindung bezweckt, bei einem Totgangausgleichsgetriebe zwei Vorschubglieder
in der Weise gegeneinander zu verspannen, claß ein kleiner Verspannuugsdruck herrscht
und trotzdem der Vorschubdruck bzw. Fräsdruck in beliebiger Höhe von einem Gliede
aufgenommen wird. Die Erfindung bezweckt, bei einem Totgangausgleichsgetriebe zwei
Vorschubglieder in der Weise gegeneinander zu verspannen, daß der Kraftfluß den
geringsten Weg nimmt. Sie bezweckt weiterhin eine solche Anordnung der einzelnen
Glieder zu treffen, daß eine besondere, in axialer Richtung spielfreie Anordnung
eines drehbaren Gliedes nicht notwendig ist.
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Steigungsfehler, die infolge Herstellung oder Abnutzung entstanden
sind. werden ohne besondere Mittel und ohne den Totgangausgleich zu beeinträchtigen,
aufgenommen. Die gleiche Anordnung kann ohne Nachteil abwechselnd beim Gegenlauf-
oder Gleichlauffräsen oder bei Schnellverstellung benutzt «>erden.
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Zu diesem Zweck besteht die Reibungskupplung erfindungsgemäß aus zwei
stirnseitig zwischen den mit Stirnradverzahnungen versehenen Muttern und den mit
diesen zusamnienarbeitenden, zwischen den Muttern im Maschinenständer unverschiebbar
gelagerten Zahnrädern angeordneten Reibbelegen, und die die Zahnräder für den Antrieb
der Reibzahnräder tragende Antriebswelle trägt auch noch Zahnräder zur unmittelbaren
Zusammenarbeit mit den Verzahnungen der Muttern, von denen das eine: Zahnrad über
eine Kupplung mit Spiel in der Rücklaufrichtung auf der Antriebs-,ve:lle befestigt
ist.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Ab:b. 1 zeigt ein einspindliges Getriebe im Schnitt.
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Abb. 2 eine Ansicht des Zahnrades 13 von links gesehen.
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In Abb. i wird die Welle 1 durch einen dicht dargestellten Antrieb
getrieben. Auf Welle 1 ist das Zahnrad :2 befestigt, axial unverschiebbar, aber
verdrehbar das Zahnradpaar 8 und 9 und axial unverschiebbar. in einer Drehrichtung
unverdrehbar, in der anderen Drehrichtung verdrehbar das Zahnrad 13. Zu diesem Zweck
ist das Zahnrad 13 mit einer Aussparung 1:I versehen, in die ein in Welle 1 befestigter
Bolzen 16 eingreift. Zahnrad 2 treibt Mutter 3. Zahnrad 13 treibt Mutter 12, jedoch
nur in einer Drehrichtung, wobei sich Bolzen 16 mit seiner Flanke an die Flanke
14.Q der Aussparung 1¢ legt. In der anderen Drehrichtung wird Zahnrad 13 durch Mutter
12 getrieben. Mutter 3 und 12 arbeiten mit Spindel .I zusammen. Das Gewindespiel
zwischen Mutter und Spindel ist der Deutlichkeit halber übertrieben stark gezeichnet.
Spindel: hat Linksgewinde. Zahnrad 8 kämmt mit Zahnrad 5, das im Gestell 7 verdrehbar
ist und in axialer Richtung links durch ein Kugellager 6 und rechts durch Mutter
3 begrenzt ist. Zahnrad 9 kämmt mit Zahnrad To, das im Gestell 7 verdrehbar ist
und in axialer Richtung rechts durch ein Kugellager 11 und links durch Mutter 12
begrenzt ist. Mutter 3 und 12 haben an ihren, den Zahnrädern 5 und To zugekehrten
Flanken
einen Reibungsbelag 17 und 18. Die Zahnkränze der Muttern 3 und 12, Zahnräder 2,
13, 9 und 1o haben Zähnezahl z. Zahnrad 8 hat eine kleinere, Zahnrad 5 eine größere
Zähnezahl als z. Spindel 4 ist fest im Tisch 15 eingebaut.
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Abb. i und 2 zeigt die Vorrichtung während des Gleichlauffräsens.
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Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: A. Leerlauf und Gegenlauffräsen
Welle i wird getrieben und dreht sich in Pfeilrichtung. Gemeinsam mit Welle i dreht
sich das Zahnrad 2, das die Mutter 3 treibt. Zahnrad 13 treibt bei dieser Drehrichtung
nicht. Mutter 3 dreht sich in Pfeilrichtung und legt sich gegen die linken Gewindeflanken
der Spindel 4 und gegen die Stirnseite des Ritzels 5. Spindel ¢ und Tisch 15 werden
in Pfeilrichtung bewegt, bis die rechten Gewindeflanken der Spindel q: sich gegen
die linken Gewindeflanken der Mutter 12 legen. Mutter 12 wird axial mitgenommen
bis zur Anlage an die Stirnseite dies Ritzels io. Die sich drehende Mutter 3, die
axial auf das Zahnrad 5 drückt, nimmt dieses durch Reibung mit und treibt es an
und damit gleichzeitig über Zahnräder 8 und 9 das Zahnrad 1o. Infolge der Bewehrung
der Spindel 4 wird Mutter 12 gegen- die Stirnseite des Zahnrades io angedrückt.
Druck zwischen Zahnrad 1o und Mutter 12 erzeugt Reibung; so daß auch Mutter 12 sich
an der Drehung beteiligt. Infolge der kleineren Zähnezahl des Zahnrades 8 wird Mutter
12 schneller getrieben als Mutter 3, d..h. Mutter 12 versucht sich aus dem Druckverhältnis
mit Zahnrad 1o zu lösen. Eine Lösung des Druckverhältnisses hat zur Folge, daß auch
der Antrieb der Mutter 12 durch Zahnrad 1o ausbleibt, so daß Mutter 12 sich so drehen
wird', daß eine dauernde Berührung der Gewindegänge der Mutter i2 mit den rechten
Gewindeflanken der Spindel 4 stattfindet, wogegen zwischen Mutter 12 -und Zahnrad
1o eine Relativbewegung erfolgt. B. Gleichlauffräsen Beginnt jetzt ein Gleichlauffräser
16', wie in Abb. i gezeichnet, zu arbeiten, dann ändern sich die Druckverhältnisse
am Tisch in der Weise, daß, die Mutter 12 belastet wird. Dieser Druck auf die Mutter
1ä verhindert ein Gleiten zwischen Mutter 1:2- und Zahnrad 1o. Die schneller laufende
Mutter 12 erlaubt eine schnellere Axialbewegung der Spindel 4, so daß die Mutter
3 außer Berührung mit den linken Gewindeflanken der Spindel 4 und damit auch mit
der Stirnseite des Zahnrades 5 kommen würde mit dem Erfolg, daß die Mitnahmekraft
zwischen Mutter 3: und Zahnrad 5
zu gering geworden bzw. gar nicht vorhanden
ist. Es wird also die getriebene Mutter 3 in dauernder Berührung mit den linken
Zahnflanken der Spindel q. sowie mit der rechten Stirnseite des Zahnrades 5 mit
einem solchen Druck anliegen, daß die Mutter 12 über Zahnräder 5, 8, 9 und 1o getrieben.
wird, wobei Mutter 3 und Zahnrad ,5 eine Relativbewegung ausführen, dagegen Mutter
12 und Zahnrad 1o die gleiche Bewegung ausführen.
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C. Rücklauf mit Außerkrafttreten der Totgangausgleichsvorrichtung
Der Rücklauf erfolgt durch Antrieb der Welle i in der der eingezeichneten Pfeilrichtung
entgegengesetzten Richtung. Hierbei treibt Zahnrad :2 die Mutter 3 und Zahnrad 13
die Mutter 12. Das Spiel des Zahnrades. 13 auf Welle i, das bestimmt ist durch den
Weg des Bolzens 16 bis zur Anlage an. Flanke 14, ist so groß bemessen, daß erst
die Mutter 3 eine kleine Drehung gemacht hat, bevor die Mutter 12 den Tisch in entgegengesetzter
Richtung fo@rtbewegt. Durch die vorherige Lösung der Mutter 3 ist die Spindel für
eine Bewegung nach. links frei geworden und jeder Druck zwischen Mutter 3 und Zahnrad
5 aufgehoben, so daß die Zahnräder 1o, 9, 8 und 5 sich nach Belieben drehen können.
D. Rücklauf mit Totgangausgleich Der ganze Vorgang des Totgangausgleiches ist umkehrbar,
d. h. die Vorrichtung läßt sich mit gleichem Erfolg in beiden Gangrichtungen des
Tisches verwenden. Dabei erfolgt der Rechtsgang des Tisches durch eine Welle i mit
den darauf befindlichen Zahnrädern, wie in Abb. i. gezeigt, außer dem Zahnrad 13.
Der Linksgang erfolgt durch eine zweite Welle, deren Zahnräder genau spiegelbildlich
wie auf Welle i angeordnet sind.- Es wird daher also beim Linksgang Mutter 12 getrieben,
und das Zahnrad 8 erhält eine Zähnezahl, die größer ist als die Zähnezahl des Rades
5. Es muß außerdem darauf geachtet werden, daß das Zahnrad 8, wo notwendig, Freilauf
hat.
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Die Vorrichtung ist nicht nur auf eine Ausführungsart gemäß Abb. i
beschränkt. Der Erfindungsgedanke kann in gleicher Weise angewendet werden bei Tischantrieben
mit zwei Spindeln und zwei Muttern und bei durch zwei Schnecken getriebenen Tischen.