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Getriebe für Gleichlauffräsmaschinen mit zwei Gewindespindeln Die
Erfindung betrifft ein Getriebe für Gleichlauffräsmaschinen mit zwei Gewindespindeln,
von denen die eine gegenüber dem Frästisch axial frei verschiebbar ist und bei dem
die Gewindeflanken der beiden Spindeln mittels einer auf der frei verschiebbaren
Spindel angeordneten Feder in entgegengesetzter Richtung an den Gewindeflanken der
zugehörigen Muttern zur Anlage gebracht werden.
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Es ist bei derartigen Getrieben bekannt, daß selbst bei Verwendung
einer sehr starken Feder die im Frästisch nicht axial frei verschiebbare Gewindespindel
die Neigung hat, sich infolge der außerordentlich großen, beim Fräsvorgang auftretenden
Kräfte von ihrer Flankenarvlage frei zu machen, wodurch sich eine Beschädigung des
Fräsers oder sogar des Getriebes ergeben kann und zumindest die Fräsarbeitbeeinträchtigt
wird.
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Die Erfindung bezweckt, diesen erheblichen Nachteil zu beseitigen.
Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, daß die Feder, die als Zusatzkraft
die Getriebeteile in axialer Richtung verspannt, gleichzeitig als Bremskraft ein
beim Fräsvorgang eintretendes unbeabsichtigtes Loslösen der Flankenanlage an der
von der axial frei verschiebbaren Spindel angetriebenen, nicht frei verschiebbaren
Spindel verhindert.
Hierdurch wird selbst bei Verwendung einer verhältnismäßig
schwächen Feder, deren Verwendung gegenüber einer starken Feder in der Praxis erhebliche
Vorteile bietet, eine sichere Verriegelung des gesamten Getriebes erreicht, die
jede ungewollte Bewegung der Getriebeteile unmöglich macht.
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Zweckmäßig ist die Ausbildung des Getriebes nach der Erfindung derart,
daß von den die beiden Spindeln verbindenden Zahnrädern das eine Rad zur Erzielung
einer zusätzlichen Verspannung des Getriebes durch eine Schrägzahnkupplung angetrieben
wird, während ein anderes Rad durch die Feder abgebremst wird.
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Die erfindungsgemäße Anordnung kann ferner derart sein, däß die auf
der axial frei verschiebbaren Gewindespindel befindlichen Getriebeteile zwischen
zwei Wälzlagern angeordnet sind, die sich bei der Längsbewegung der Gewindespindel
in der einen oder anderen Richtung gegen einen der am Getriebegehäuse einstellbaren
Anschläge legen und dadurch, gemeinsam mit einem von der frei verschiebbaren Spindel
zu durchlaufenden Leerlauf, die Größe der freien Längsbewegung der Spindel bestimmen
sowie einen von allen Zusatzkräften befreiten schnellen Rücklauf und schnellen Vorlauf
ermöglichen.
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Durch diese Anordnung ist es insbesondere möglich, beim Vorlauf des
Frästisches, d. h. beim Heranführen des Werkstückes an den Fräser, eine unbelastete
Anlage der nicht frei verschiebbaren Spindel in ihrer Mutter zu erreichen und den
Vorlauf mittels dieser Spindel zu bewirken.
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Ein weiteres Merkmal des Getriebes nach der Erfindung besteht darin,
daß die beiden Gewindespindeln durch zwei Paare von Schrägzahnrädern mit entgegengesetzter
Zahnsteigung verbunden sind, von denen das eine Rad durch die axial frei verschiebbare
Spindel, die durch die Bohrung dieses Rades frei hindurchgeht, mittels einer Schrägzahnkupplung
mitgenommen wird, während das andere gegenüber dieser Spindel frei drehbare und
axial verschiebbare Rad beim Vorschub mittels der Feder gegen eine Bremsfläche des
Getriebegehäuses gedrückt wird und beim schnellen Rücklauf sowie beim schnellen
Vorlauf sich von dieser löst.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigen Abb. i und i a einen senkrechten Schnitt durch
die in Betracht kommenden Teile eines Fräsmaschinentisches mit Getriebe, und zwar
bei Stellung der Teile während des Gleichlauffräsens, Abb.2 eine schematische Darstellung
einzelner Teile, Abb. 3 einen der Abb. i entsprechenden senkrechten Schnitt, jedoch
bei Stellung der Teile währens des Rücklaufes des Tisches, und Abb.4 eine schematische
Darstellung einzelner Teile.
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In dem Tisch i der Fräsmaschine sind zwei Gewindespindeln 2 und 3
gelagert, die sich in den fest in der Maschine angeordneten Muttern 4 und 5 verschrauben
können, um den Tisch hin und her zu bewegen. Die beiden Spindeln besitzen Gewinde
gleicher Steigung, jedoch entgegengesetzter Richtung. Die Spindel 2 ist in dem Tisch
i um einen gewissen Betrag axial frei verschiebbar, wobei ihr in der Zeichnung linkes
Ende in dem Tischansatz il und ihr rechtes Ende in einer im Getriebegehäuse to befindlichen
Schraubbuchse 24 gleiten kann. Die Spindel 3 ist im Tisch i drehbar, jedoch uriverschiebbar
gelagert. Die Drehbewegung der in geeigneter Weise angetriebenen Spindel 2 wird
durch vier Schrägzahnräder 6, 7; 8 und 9, die entgegengesetzte Zahnsteigung besitzen,
auf die Spindel 3 übertragen, so daß sich die Spindeln stets in entgegengesetzter
Richtung zueinander drehen. Die Richtung der Steigung der Schrägzahnräder wird durch
das Rad 6 bestimmt, da die Richtung der Zahnsteigurig 62 dieses Rades der Schräglage
der Flächen 63 der Kupplungsklauen 61 dieses Rades entgegengesetzt sein muß. (Abb.
4).
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Auf der Spindel 2 ist eine Stellmuffe 12 durch Keil uridrehbar, jedoch
längs verschiebbar angeordnet. Die an der inneren Stirnseite dieser Muffe vorgesehenen
feinen Kupplungszähne greifen in Gegenzähne einer Mitnehmerbüchsei3 ein, wodurch
diese mit der Spindel 2 verbunden ist. Das mittig zur Spindel 2 angeordnete und
mit langer Nabe versehene Zahnrad 6, das einerseits in der Wand ioi des Getriebegehäuses
io und andererseits in einem mit dem Getriebegehäuse fest verbundenen Ring 14 gelagert
ist, ist drehbar und längs verschiebbar. Die Mitnehmerbüchse 13 ist mit Kupplungsklauen
131 versehen, zwischen die die weiter unten beschriebenen, an der inneren
Stirnseite des Rades 6 angebrachten Kupplungszähne61 eingreifen (Abb.2) , so daß
das Rad 6 unter den weiter unten beschriebenen Bedingungen an der Drehung der Spindel
:2 teilnimmt. .
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Auf der Spindel 2 ist außerdem eine mit einem Bund 15 versehene Hülse
16 durch Keil befestigt, die sich mit ihrer einen Stirnfläche gegen die Mitnehmerbüchse
13 und mit ihrer anderen Stirnfläche gegen einen Bund 17 der Spindel :2 stützt.
Auf die Hülse 16 ist mit Vorspannung eine Schraubenfeder 18 aufgeschoben,
die sich einerseits unter Zwischenschaltung eines Kugellagers i9 gegen den Bund
17 und andererseits gegen einen Flansch des Schrägzahnrades g stützt, das auf einer
die Feder 18 umgebenden Hülse 2o axial verschiebbar und frei drehbar ist. Mittels
einer auf einem Endansatz der Spindel 2 angeordneten Mutterei werden die Stellmuffe
i2, die Mitnehmerbüchse 13 und die Hülse 16 gemeinsam fest gegen den Spindelbund
17 gepreßt. Auf der Hülse 16 ist ein am Bund 15 anliegendes Kugellager 22 und auf
der Stellmuffe 12 ein an der Nabe des Zahnrades 6 anliegendes Kugellager 23 angeordnet.
Diese beiden Kugellager bestimmen bei entsprechender Einstellung, gemeinsam mit
einem zwischen den Kupplungsklauen 131 der Mitnehmerbüchse 13 und den Kupplungszähnen
61 des Rades 6 vorgesehenen Freispiel s (Abb. 4), die Größe der freien axialen Verschiebung
der Spindel 2, wobei sich das Kugellager 23 bei der freien Bewegung der Spindel.
nach rechts gegen die einstellbare Schraubbüchse 24 legt (s. Abb. i a), die im
Deckel
25 des mit dem Frästisch fest verbundenen Getriebegehäuses io angeordnet ist, während
bei der freien Bewegung der Spindel 2 nach links sich das Kugellager 22 gegen eine
im Gehäuse io einstellbare Schraubbüchse 26 anlegt (s. Abb. 3).
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Die beiden .Schrägzahnräder 6 (Linkssteigung) und 9 (Rechtssteigung)
stehen mit den beiden Gegenrädern 7 (Rechtssteigung) und 8 (Linkssteigung) im Eingriff,
die auf der Spindel 3 angeordnet sind, und zwar ist das Rad 8 durch Keil mit der
Spindel 3 verbunden, während das Rad 7 durch eine Zahnkupplung mit dem Rad 8 verbunden
ist. Die Spindel 3 stützt sich mittels der Kugellager 27 und 28 am Tisch i bzw.
am Getriebegehäuse io ab. Mittels einer Scheibe 29 und einer Mutter 30 werden die
Zahnräder 7, 8 auf der Spindel 3 gesichert. .
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Sobald
die Spindel e; die nachstehend Anschubspindel genannt wird, durch einen geeigneten
Antrieb in Richtung des Pfeiles A (Abb. i) in Drehung versetzt wird, führt sie zunächst
eine freie Axialbewegung in Richtung des Pfeiles B aus, solange die Mitnehmerflächen
131 (Abb. 4) der von der Anschubspindel 2 mitgenommenen Mitnehmerbüchse 13 das Freispiel
s zwischen diesen Flächen und den Klauen 61 des Rades 6 durchlaufen. Die Größe dieser
freien Axialbewegung ist also durch die Größe des Freispiels s bestimmt. Durch diese
Axialbewegung kommt der Flansch des Zahnrades 9 an dem im Getriebegehäuse befestigten
Ring 14 zur Anlage (s. Abb. i a). Die Feder 18 kommt nunmehr frei zur Wirkung und
drückt einerseits über die Bunde 15 und 17 die linken Flanken der Anschubspindel2
fest gegen die rechten Flanken der Mutter 4 (s. Abb. i). Andererseits drückt die
Feder 18 über das axial verschiebbare und frei drehbare Rad 9 gegen den mit dem
Gehäuse io verbundenen Ring 14 und schiebt dadurch den Frästisch i so lange nach
rechts, bis über das Kugellager 28, Scheibe 29 und Mutter 3o die rechten Flanken
der Spindel 3, die nachstehend Aufhaltespindel genannt wird, an den linken Flanken
der Mutter 5 fest anliegen (s. Abb. i). Es ist dadurch die für das Gleichlauffräsen
erforderliche Verspannung erreicht.
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Sobald nun aber der Fräser f am Werkstück w
zum Angriff
kommt, erhöht sich die Belastung zwischen Spindelflanken und Mutter um ein Vielfaches.
Dieser hohe Druck bringt es, wie die Praxis gezeigt hat, mit sich, obwohl das Gewinde
der Aufhaltespindel 3 selbsthemmend ist, daß diese Spindel eine ungewollte zusätzliche
Eigenbewegung ausführt, weil sie den sehr großen, auf den Frästisch wirkenden .Schubkräften
entsprechend der Größe des Vorschubs pro Zeiteinheit den Weg freigeben muß, wobei
sie von der Flankenanlage frei werden kann. Dies tritt besonders bei Beginn des
Fräsens ein, und zwar wenn die einzelnen Fräserschneiden die Ecken eines Werkstückes
bearbeiten. Hierbei erfolgt nämlich eine so starke Erschütterung in allen Teilen
des Getriebes, daß die belastete Aufhaltespindel zu einem unbeabsichtigten, d. h.
unregulierten Freigleiten gelangt. Dieses 'Freiwerden der Aufhaltespindel3 von ihrer
Flankenanlage wird erfindungsgemäß durch folgende Mittel verhindert Durch die bei
Beginn der Drehbewegung der Anschubspindel2 erfolgende freie Axialbewegung dieser
Spindel, bevor das Freispiel s (Abb. 4) zwischen den Mitnehmerflächen 131 der Klauen
der Mitnehmerbüchse 13 und den Klauen 61 des Schrägzahnrades 6 durchlaufen ist,
wird die rechte Stirnwand der Klauen dieser Mitnehmerbüchse 13 gegen die innere
Stirnwand des Rades 6 und dadurch dieses bzw. seine Nabe gegen das Kugellager 23
gedrückt. Dieses drückt wiederum über die SchraubbÜclise24 auf den mit dem Getriebegehäuse
io bzw. dem Frästisch verbundenen Deckel 25. Durch den weiteren Axialschub
der Anschubspindel 2 wird erreicht, daß über Gehäuse io, Kugellager 28, Scheibe
29 und Mutter 3o die Aufhaltespindel 3 so lange nach rechts verschoben wird, bis
die rechten Gewindeflanken dieser Spindel fest an den linken Flanken der Mutter
5 anliegen. Die Axialverspannung ist somit außer durch die Feder 18 durch ein zweites
Mittel erreicht. Die Größe dieser Zusatzspannkraft kann durch Einstellen des Freispielweges
zwischen den Teilen 13 und 6 mit Hilfe der Stellmuffe 12 geregelt werden.
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Hat die Anschubspindel 2 samt Mitnehmerbüchse 13 das Freispiel s in
Richtung des Pfeiles (Abb. 2) durchlaufen, so legen sich die schrägen Mitnahmeflächen
131 der Büchse 13 gegen die entsprechenden Schrägflächen 63 der Klauen 61 des Schrägzahnrades
6. Durch das auf die Mitnehmerbüchse 13 ausgeübte Drehmoment entstehen durch die
Schrägflächen zwei entgegengesetzte Druckkräfte, deren Komponenten in der Achsenrichtung
der Anschubspindel 2 wirken. Durch diese Druckkräfte werden einerseits die linken
Gewindeflanken der Anschubspindel 2 stärker gegen die rechten Flanken der Mutter
4 gepreßt und andererseits über Kugellager 23, Gehäuse io nebst Deckel 25, Kugellager
28, Scheibe 29 und Mutter 3o die rechten Gewindeflanken der Aufhaltespindel 3 stärker
gegen die linken Flanken der Mutter 5 gezogen. Auch diese durch die Schrägflächen
der Teile 6 und 13 erzielte Verspannung schafft eine allseitige Kraftschlüssigkei-t.
Sobald diese besteht, treibt das Rad 6 über das Gegenrad 7 die Aufhaltespindel 3
an, und das auf dieser sitzende Rad 8 treibt wiederum das Rad 9 an. Die erzielte
Verspannung wird dadurch verstärkt, daß mittels der Feder 18 eine Bremswirkung auf
das Rad 9, das bei der Vorschubbewegung an dem Ring 14 anliegt, ausgeübt wird. Die
Bremswirkung wird außerdem durch den axialen Druck, den das rechtsgängige Schrägzahnrad
9 auf den Ring 14 ausübt, erhöht. Die Wirkung der Schrägflächen 63 der Kupplungszähne
61 wird durch das linksgängige Schrägzahnrad 6 auch noch dadurch verstärkt, daß
der seitliche Schub dieses Rades einerseits vom Kugellager 23 und andererseits von
der Mutter 4 aufgenommen werden muß. Durch dieses selbsttätige Verstärken der Verspannung
wird erreicht, daß trotz einer verhältnismäßig
schwachen Feder ein
Zurückbleiben des Tisches beim Auftreten von Hindernissen in der Fräsrichtung nicht
eintreten kann, weil eine starre Verbindung zwischen Kugellager 23, das am Deckel
25 anliegt, und der Mutter 4 über Spindel 2 besteht.
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Die Schrägflächen zwischen der Mitnehmerbüchse 13 und dem Rad 6 gemeinsam
mit der Bremswirkung am Rad 9 schalten auch selbsttätig jeden toten Gang aus, der
durch Abnutzung an den Flanken von Spindeln und Muttern sowie an den Flan= ken der
Schrägzahnräder auftritt.
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Durch die beschriebenen Vorgänge wird auch ein gegenseitiges Verspannen
der beiden Kugellager 23
und 28 in axialer Richtung erreicht. Da nämlich der
seitliche Schub der Räder 9 und 6 nach rechts gerichtet ist, so werden die Räder
7 und 8 nach links gedrückt. Die ersterwähnte Schubwirkung wird als Druck einerseits
über Kugellager 23 und Ring 14 auf das Kugellager 28 übertragen. Außerdem muß dieses
Lager 28 den Linksschub der Räder 7 und 8 mit aufnehmen. Aus dieser gemeinsamen
Kräftewirkung ergibt sich eine axial erhöhte Belastung des Lagers 28, die sich in
der Praxis als wesentlich für das Gleichlauffräsen herausgestellt hat.
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Durch die Erfindung wird auch ermöglicht, sowohl beim schnellen Rücklauf
als auch beirr schnellen Vorholen des Tisches, d. h. beim Heranführen des Werkstückes
an den Fräser, eine selbsttätige Beseitigung der oben erläuterten Verspannung des
Getriebes zu erzielen. Um die Lebensdauer des Getriebes zu erhöhen, dürfen der Rücklauf
und das Vorholen des Tisches im Eilgang nur unter Überwindung des normalen Gleitwiderstandes
erfolgen. Die Vorgänge im Getriebe sind dann die folgenden Die Spindel 2 wird in
Richtung des Pfeiles C (Abb.3) zurückgedreht. Hierbei durchläuft die Mitnehmerbüchse
13 zunächst dasFreispiel s (Abb.4) zwischen den Klauen der Teile 13 und 6 in entgegengesetzter
Richtung. Während dieser Dreh-Bewegung legen sich die rechten Flanken der Spindel
2 an die linken Flanken der Mütter 4 an, und die Spindel 2 beginnt ihre freie Axialverschiebung
in Richtung des Pfeiles D (Abb. 3). Hierdurch drückt die Mitnehmerbüchse 13 das
Rad 9 von dem Ring 14 ab (s: Abb. 3). Dadurch wird der Axialdruck, den die Feder
18 auf den Tisch ausübte, wirkungslos, und gleichzeitig hört die Bremswirkurig auf
den Ring 14 auf. Der Federdruck wird dann nur noch einerseits von dem Bund 17 der
Spindel 2 und andererseits von der Spannmutter 21 aufgenommen.
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Bei der weiteren Verschiebung der Spindel e in Richtung des Pfeiles
D wird das Kugellager 22 durch den Bund 15 an die Einstellkappe 26 gedrückt. Hierdurch
werden der Tisch und über das Kugellager 27 die Spindel 3 nach links geschoben,
so daß sich die rechten Flanken dieser Spindel von den linken Flanken der Mutter
5 lösen. Die Einstellkappe 26 ist derart gestellt, daß die linken Flanken der Spindel
3 nicht an der rechten Flanken der Mutter 5 zur Anlage gelangen. Zu diesem Zweck
sind außerdem die Lücken in den Gewindegängen der :lütter 5 weiter als bei den normalen
Gewindegängen der Mutter ,4. Sobald die Mitnehmerbüchse 13 das Freispiel s durchlaufen
hat, legen sich die entsprechenden Mitnehmerflächen der Klauen der Mitnehmerhülse
13 an die Hakenflächen der Klauen 61 des Rades 6 an. Dieser Zustand ist in Abb.
,4 dargestellt. Das Rad 6 treibt nunmehr über das Rad ; die Spindel 3 an, wobei
das auf der Spindel z angeordnete Rad 9 leer läuft. Der Rücklauf des Tisches erfolgt
somit nur unter Überwindung seines eigeilen Gleitwiderstandes.
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Um das Vorholen des Tisches, d. h. das Heranführen des Werkstückes
w an den Fräser f, bei urverspanntem Getriebe zu bewirken, wird nicht
die Spindel e, sondern die Spindel 3 in Richtung des Pfeiles E (Abb. i) entweder
von Hand oder mechanisch angetrieben. Hierbei bleibt die Anlage der Klauen der Teile
6 und 13 in der aus Abb. 4 ersichtlichen Weise bestehen. Dadurch treten keine zusätzlichen
Verspannungskräfte im Getriebe auf, und der Tisch kann verspannungsfrei, lediglich
unter Überwindung des eigenen Gleitwiderstandes im Eilgang belegt werden.