DE897035C

DE897035C - Vorschubantrieb

Info

Publication number: DE897035C
Application number: DEN3221A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ralph Merton
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1949-12-06
Filing date: 1950-12-06
Publication date: 1953-11-16
Also published as: FR1030694A; US2702393A; NL83220C; CH297035A; GB684846A

Description

Die Erfindung bezielit sich auf einen Vorschubantrieb für nach Art der Drehbänke od. dgl. arbeitende Geräte oder Maschinen zum Herstellen von Spiral- bzw. Schraubenlinien großer Genauigkeit, insbesondere auf eine Vorrichtung mit einer Leitmutter/'die mit einem Leitgewinde zusammenwirkt. Die Erfindung ist vor allem für das Schneiden oder Ritzen von Schrauben, Schraubenlinien, Skalen oder bei Teilmaschinen anwendbar.

Es ist bekannt, daß Schrauben, Schraubenlinien, Skalen und Bruchunterteilungen, welche auf einer Drehbank oder einer Teilmaschine geschnitten oder sonstwie hergestellt worden sind, Ungenauigkeiten und insbesondere periodische Fehler aufweisen, welche eine Folge von Unvollkommenheiten der Drehbank oder Teilmaschine sind, die zu ihrer Herstellung benutzt wurden.

Bei der Herstellung auf Drehbänken, Teilmaschinen und vielen anderen Werkzeugmaschinen ist es üblich, eine langsame Bewegung eines Werkzeugs oder eines Schlittens oder Wagens dadurch hervorzurufen, daß das Werkzeug oder der Schlitten einer Mutter zugeordnet wird, welche mit einem Leitgewinde zusammenwirkt, wobei die Bewegung durch Drehung der Schraube hervorgerufen, die Mutter aber an der Drehung gehindert wird. Aus dieser Überlegung ergibt sich, daß bei der Herstellung eines Schraubgewindes mittels einer Drehbank oder bei einem ähnlichen Arbeitsgang, wo Rädervorgelege und ein Primärgewinde (Gewindespindel) benutzt werden, periodische Fehler im hergestellten Schraubgewinde auftreten müssen, und zwar als Folge der Exzentrizität der Getrieberäder im Getriebekasten oder der fehlerhaften Ausbildung der Zähne im Vorgelegegetriebe, während weitere Ungenauigkeiten infolge des Längsspiels der Leitschraube in den Haltelagern am Ende bzw. den dort befindlichen Schulterlagern auftreten können.

Wenn eine Schraube und eine Mutter vollkommen wären, würde die Schraube sich frei in der Mutter drehen, selbst dann, wenn 'die Gänge der Mutter mit der Schraube an jeder Stelle genau zusammenpassen. Da aber Schrauben und Muttern niemals vollkommen sind, ist es offenbar, daß eine . Schraube im allgemeinen sich in einer Mutter drehen kann, weil sie lose darin sitzt; und je besser Schraube und Mutter sind, desto besser kann der Sitz sein. ίο Es ist nun ein Ziel der Erfindung, die Unregelmäßigkeiten der Bewegung möglichst klein zu halten, welche bei der Bewegungsübertragung auftreten, wenn die Bewegung als Folge einer relativen Drehung zwischen Elementen stattfindet, welche im wesentlichen als Mutter und Schraube, mit welcher die Mutter zusammenwirkt, angesprochen werden kann.

Infolgedessen bezieht sich die Erfindung auf einen Vorschubantrieb für nach'Art der Drehbänke od. dgl. arbeitende Geräte oder Maschinen zum Herstellen von Spiral- bzw. .Schraubenlinien großer Genauigkeit, bei dem das Gewinde einer Leitmutter in das einer Leitspindel eingreift, wobei das Hauptmerkmal der Erfindung darin besteht, daß das Muttergewinde aus elastischem Werkstoff, z.B. Kork, hergestellt ist und mindestens den Längsabstand zwischen zwei periodischen Steigungsfehlern des Leitspindelgewindes überdeckt. Wenn das elastische Gewinde der Leitmutter sich über eine Anzahl von Windungen des Leitspindelgewindes, wie vorstehend ausgeführt, erstreckt und eine relative Drehung erfolgt, dann werden solche Unvollkommenheiten, wie beispielsweise periodische Fehler bei der Ursprungsherstellung des Muttergewindes, ausgemittelt, und zwar wegen der Elastizität des elastischen Gewindeteils, und Unregelmäßigkeiten in der sich daraus ergebenden Axialbewegung infolge solcher Fehler werden auf einen Kleinstwert gebracht.

Wenn auch im Falle eines groben Ursprungsgewindes der elastische Gewindeteil des Mutterelements vorgeformt sein kann, was beispielsweise durch Gewindeschneiden oder durch Einformen geschehen kann, so wird im Falle eines Feingewindes mit sehr vielen Gängen auf die Längeneinheit, beispielsweise in der Größenordnung von 500 Gängen je Zoll (20· Gängen je Millimeter) oder mehr, der elastische Gewindeteil am besten in der Weise hergestellt, daß ein elastischer, federnd nachgiebiger Werkstoff in Preß verb in dung mit den Gewindegängen des Leitgewindes gebracht wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht aus einer Leitmutter mit Backen, die über den Bereich eines mit Gewinde versehenen Teils einer Stange oder eines Zylinders angeordnet werden können, wobei die Backen Einlagen aus Kork, Gummi, Fiber, Leder, Weichholz oder sonstigem verformbarem Werkstoff aufweisen können.

So Vorteilhaft wird der Vorschubantrieb gemäß der Erfindung in solcher Weise ausgebildet, daß die Leitmutter mit einem Werkzeughalter verbunden ist, so daß dann, wenn die Stange oder der Zylinder über denjenigen Teil seiner Länge mit" Gewinde versehen ist, auf welchem das Mutterelement aufgebracht ist, ein Schneidstahl oder ein Stichel, beispielsweise auch ein Diamant, der vom Werkzeughalter gehalten wird, ein korrigiertes Gewinde auf einen anderen Teil der Stange oder des Zylinders übertragen kann, wobei die Fehler infolge periodischer oder sonstiger Bewegung der Stange oder des Zylinders im großen und ganzen ausgeglichen werden. Wenn Zylinder oder Stange aus Metall bestehen, so können der Werkzeughalter und die Leitmutter, abgesehen vom elastischen Gewindeteil desselben, aus dem gleichen Metall wie der Zylinder oder die Stange sein, so· daß Fehler infolge Ausdehnung, beispielsweise als Folge einer Temperaturänderung, im wesentlichen ausgeglichen werden.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung beschrieben werden, und zwar zeigt

Fig. ι in schaubildlicher Darstellung ein Aus- fühningsbeispiel für eine Steuervorrichtung, die zum Ritzen oder Schneiden einer Schraubenlinie auf dem Zylinder geeignet ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die Anordnung nach Fig. i, in Richtung des Pfeils I gesehen,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt nach der Schnittlinie II-II in Fig. 2 in Offenstellung des Geräts, *

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig· 3) jedoch in Anpreßstellung des Geräts,

Fig. 5 eine Vorderansicht auf eine Drehbank, in welcher die erfindungsgemäße . Steuervorrichtung eingespannt ist, während

Fig. 6. eine Draufsicht auf die Drehbank nach Fig. 5 wiedergibt.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, besteht ein als Mutter dienendes Bauelement, das allgemein mit der Ziffer 1 bezeichnet ist, aus einer oberen Metall- 1°° backe 2 und einer unteren Metallbacke 3, wobei die obere Backe 2, wie dargestellt, sattelförmig ausgebildet ist, während diie Backe 3 eine flache Platte ist, welche mit der oberen Backe 2 über ein Gelenk 4 verbunden ist. Um etwa 120⁰ versetzt auf der Unterseite des Bogens, der von der sattelförmigen Backe 2 gebildet wird, sitzt, über eine Klebverbindung beispielsweise mittels gewöhnlichen Siegellacks gehalten, ein Paar dünner streifenförmiger Einlagen 2°, die aus Kork bestehen. Eine ähnliche Korkeinlage 3° sitzt auf einem vorstehenden Teil auf der oberen Fläche der unteren Backe 3 an einer ί solchen Stelle, daß dann, wenn die Backe 3 die in vollen Linien wiedergegebene Stellung nach Fig. 2 einnimmt, die Einlage 3° um 120⁰ zu jeder der Einlagen 2^ß versetzt angeordnet ist. Die Backen 2 und 3 sind so vorgesehen, daß sie eine Klemmverbindung über einen mit Gewinde versehenen Teil A eines Metallzylinders 5 in solcher Weise bilden, daß die inneren Arbeitsflächen. der Einlagen· 2⁰ und 3⁰ mit einer Mehrzahl von Schraubengängenχ auf dem Schraubenteil A zusammenwirken. Zwecks Aufbringens der Backen 2 und 3 auf den Zylinder 5 kann das untere Element 3 um das Gelenk 4 geschwenkt werden, so daß es die Stellung einnimmt, die durch die gestrichelten Linien in Fig. 2 an-

gedeutet ist, wobei nach dem Aufbringen der Backe 2 in die Arbeitsstellung oberhalb des Zylinders 5 die Backe 3 so angehoben wird, daß die Einlage 3⁰ sich gegen die Unterfläche des Zylinders 5 legt. Die Backe 3 wird in der angehobenen Stellung mittels einer Zugfeder 6 gehalten, deren unteres Ende mit einem Haken 7 an der Backe 3 zusammenwirkt, während das obere Ende der Feder 6 zu einem Haken 8 führt, der von einer Schraube 9 gehalten wird, welche durch einen Ansatz 10 an der Backe 2 führt. Durch Drehung einer Flügelmutter g^a, welche auf der Schraube 9 sitzt und sich gegen die Oberseite des Ansatzes 10 abzustützen vermag, kann die Schraube 9 gehoben oder gesenkt werden, wodurch die Spannung der Feder 6 und damit der Anpreßdruck der Backen 2 und 3 zu verändern ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steigung der Schraubengänge χ auf dem mit Gewinde versehenen Teil A sehr klein angenommen, beispielsweise in der Größenordnung von 500 Schraubengängen auf den Zoll oder mehr, wobei diese Schraubengänge ursprünglich mittels eines üblichen Gewindeschneidvorgangs mit Hilfe eines Diamanten oder eines Stahles oder Stichels hergestellt worden ist. Vor der Übermittlung des Anpreßdruckes ist die Oberfläche der Korkeinlagen 2° und 3^a, welche alle die gleiche Ausführungsform aufweisen, im wesentlichen glatt, wie dies bei 2^b im vergrößerten Querschnitt der Einlage 2^a gemäß Fig. 3 zu ersehen ist. In dieser Figur ist ein Spiel zwischen der Oberfläche 2^& und den Schraubengängen χ des Zylinders 5 dargestellt. Andererseits werden dann, wenn der Anpreßdruck zur Anwendung gebracht ist, die Oberflächen der Einlage 2^a, wie aus Fig. 4 hervorgeht, mit Eindrückungen entsprechend den Schraubengängen Jt: des Zylinders 5 versehen, wie dies bei 2° zu erkennen ist. Solange der durch Fig. 4 zum Ausdruck gebrachte Arbeitszustand besteht, bilden der Gewindeteil 2^C der dargestellten Korkeinlage 2^a und in gleicher Weise die Gewindeteile der anderen Einlage 2^a sowie der Einlage 3° ein elastisches Gewinde, das in inniger Berührung mit den Schraubengängen χ des Zylinders 5 gehalten wird.

Die Backe 2 ist ein Teil einer Rahmenkonstruktion, die im übrigen aus den Rahmenlängsteilen 11, 12 gebildet wird, welche an dem der Backe abgewandten Ende über ein Sattelstück 13 miteinander verbunden sind, welches in solcher Weise bogenförmig ausgebildet ist, daß es einen anderen Teil des Zylinders 5 überbrückt. Das Sattelstück 13, welches an seiner Unterseite zwei Streifenteile 13^s aus weichem, reibungsgünstigem Werkstoff, beispielsweise aus Polytetraflour-Äthylen, aufweist, dient in der dargestellten Stellung dazu, das Mutterelement 1 ausgerichtet zu halten, ohne daß die Bewegung in Achsrichtung behindert wird.

Das Mutterelement 1 trägt außer den Backen 2 und 3, den Rahmenteilen 11, 12 und dem Sattelstück 13 noch eine Führungsvorrichtung, die aus einem Arm 14 besteht, der in Seitenrichtung vom Rahmenteil 11 abgeht, wobei das äußere Ende des Armes 14 ein Lager 15 trägt, auf welchem ein Rad 16 sitzt, das sich auf einer ortsfesten Führungsschiene 17 abstützt, so daß das Element 1 an der Drehung gehindert wird, während es sich in Achsbewegung, d. h. in Längsrichtung des Zylinders 5, zu bewegen vermag.

Fest am Rahmenteil 12 sitzt eine nach oben gerichtete Gabel 18, in welcher drehbar bei 19 das eine Ende eines Werkzeughalters 20 gelagert ist, dessen arideres Ende ein Schneidwerkzeug 21, beispielsweise einen Stichel- oder Diamantschneider, in solcher Weise hält, daß dieser sich gegen den Zylinder 5 legt.

Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, ist der Zylinder 5 so angeordnet, daß er von einer Drehbank angetrieben wird, die aus einem Drehbankbett 30, einem Spindelstock 31 mit der Antriebsscheibe 32 zum Antrieb einer Spindel 33 und aus einem Reitstock 34 mit der Reitstockspitze 35 besteht. Der Zylinder 5 ist zwischen den Spitzen 33 und 35 gelagert und mit einem Mitnehmerring 36 versehen, der mit einem Mitnehmer 37 auf der Spindel 33 so zusammenwirkt, daß er an der Drehung der Antriebsscheibe 32 teilnimmt. Das Mutterelement 1 wirkt auf den Zylinder 5 in der vorbeschriebenen Weise ein, wobei das Raid 16 des Stützarmes sich" gegen die sich in Längsrichtung erstreckende Führungsschiene 17 legt, die oben an einem Teil iy^a sitzt, der von einem Werkzeughalter 38 der Drehbank gehalten wird. Das Element 17° ist so eingestellt, daß die Führungsschiene 17 parallel zum Zylinder 5 verläuft.

Wenn die Mutter 1 in Arbeitsstellung auf dem Zylinder 5 sitzt, wie dies in den Fig. 1, 5 und 6 dargestellt ist, also mit den Backen 2 und 3 in solcher Weise durch die Feder 6 zusammengepreßt wird, daß die Einlagen 2^a und 3^a die Gewindeform annehmen, wie durch 2^C in Fig. 4 angedeutet, und innig in Kontakt mit den Schraubengängen χ sind, dann ist das Element 1 in der Lage, in Achsrichtung der Drehung des Zylinders 5 zu folgen. Wird daher die Antriebsscheibe 32 der Drehbank in solcher Weise angetrieben, daß sich der Zylinder und damit die Gewindegänge χ in der durch den Pfeil X wiedergegebenen Weise drehen, so übermitteln die Gewindegänge x, die gleichsam als Leitspindel wirksam sind, dem Element 1 eine Längsbewegung, entsprechend der Darstellung nach den Fig. i, 5 und 6, nach links. Dadurch wird das Werkzeug 21 veranlaßt, die Gewindegänge y im Bereich B des Zylinders 5 einzuritzen oder einzuschneiden. Die Gewindegänge χ bilden daher ein Primärgewinde, mittels dessen das Mutterelement 1 die Erzeugung einer Sekundärschraubenlinie bewirkt, die aus den Gewindegängen y besteht. Diese Gewindegänge y stellen jedoch eine berichtigte Wiedergabe des Gewindegangs χ infolge der Elastizität des Schraubenteils, wie durch 2^C in Fig. 4 angedeutet, der Einlagen 2" und 3^ß, die mit dem Mutterelement 1 zusammenwirken, dar.

Wie bereits erwähnt, kann die Steigung des Schraubgewindes, welches durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung bearbeitet werden kann, entweder grob oder fein sein. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung ist unterstellt worden, daß die

Primärgewindegänge χ einem Feingewinde in der Größenordnung von 500 Gängen auf den Zoll oder mehr entsprechen. Bei der ursprünglichen Herstellung der Schraubengänge χ hat sich vielleicht ein periodischer Fehler bei jedem Vis Zoll bemerkbar gemacht. Infolgedessen sollten in einem solchen Falle die elastischen Gewindeteile 2-^c der Mutter 1 sich mindestens über V15 Zoll erstrecken; jedoch ist es in der Praxis erwünscht, daß die Gewindeteile 2^C sich so weit erstrecken, daß sie mehrere Perioden abdecken. Wenn beispielsweise der Zyklus eines periodischen Fehlers sich alle ¹As Zoll wiederholt, so können sich die Gewindeteile 2^C über eine .Länge erstrecken, die mindestens 1 Zoll beträgt.

Die Kppiereinrichtung - gemäß der Erfindung kann auch dann angewendet werden, wenn statt der Herstellung des Primärgewinides χ durch ein Werkzeug mit einer einzigen Schneidspitze ein Werkzeug Anwendung gefunden hat, das beispielsweise aus einem Streifen aus Schleif material zum Herstellen von Gewinden unregelmäßigen Charakters besteht, wobei auch solche Gewindearten ein Ursprungsgewinde darstellen können, bei welchem das Mutter-'element 1 in der gleichen Weise zur Anwendung kommen kann, wie dies vorstehend in bezug auf die Gewindegänge χ beschrieben worden ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorschubantrieb für nach Art der Drehbänke od. dgl. arbeitende 'Geräte oder Maschinen zum Herstellen von ,Spiral-bzw. Schraubenlinien großer Genauigkeit, bei dem das Gewinde einer Leitmutter in das einer Leitspindel eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Muttergewinde aus elastischem Werkstoff, z. B. Kork, hergestellt ist und mindestens den Längsabstand zwischen zwei periodischen Steigungsfehlern des Leitspindelgewindes überdeckt.

2. Vorschubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Leitmutter (1) an ihrem inneren Umfang mit zunächst gewindelosen Backen aus elastisch nachgiebigem Werkstoff besetzt ist, die unter Druck gegen das Leitgewinde der Spindel gepreßt werden.

3. Vorschubantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde der Leitmutter aus Kork, Gummi, Fiber, Leder, Weichholz od. dgl. gebildet ist.

4. Vorschubantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmutter aus radial beweglichen Backen besteht, von denen jede eine oder mehrere Einlagen aus elastischem Werkstoff enthält.

5. Vorschubantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen aus elastischem Werkstoff nur einen Teil des Leitgewindeumfanges bedecken.

6. Vorschubantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck der Backen durch Federn regelbar ist.

7. Vorschubantrieb nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Drehung gehinderte Leitmutter mit einem Träger für ein Werkzeug zum Pützen oder Schneiden von Gewinde verbunden ist.

8. Vorschubantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitgewinde auf einem Teil des mit Gewinde zu versehenden Zylinders angebracht ist, der in eine Drehbank einspannbar ist, und daß die Leitmutter an der Drehung mittels eines Armes gehindert wird, der sich gegen ein ortsfestes Führungsstück über eine Rolle abstützt, die entlang dem Führungsstück rollt, wenn die Leitmutter sich in Achsrichtung bewegt. "

9. Vorschubantrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmutter einen Teil einer Rahmenkonstruktion bildet, die an dem von der Leitmutter abgewandten Ende mit einem Führungssattel (13) auf dem mit Gewinde zu versehenden Zylinder aufliegt.

xo. Vorschubantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungssattel auf seiner Innenfläche mit glattem, reibungsgünstigem Werkstoff ausgelegt ist.

11. Vorschubantrieb nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Gewinde zu versehende Zylinder aus Metall besteht.

12. Vorschubantrieb nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Leitgewindes in der Größenordnung von 500 Gängen je Zoll (20 Gängen je Millimeter) oder mehr liegt.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 703 490.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen