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Vorrichtung an Werkzeugmaschinen, die konische Fräser oder ähnliche
Werkzeuge herzustellen gestattet Im allgemeinen werden konische Fräser oder ähnliche;
Werkzeuge aus herstellungstechnischen Gründen mit Schnittkanten unterschiedlicher
Steigung gefertigt, da man; dazu lediglich das z. B. zu einem konischen Fräs.er
zu bearbeitende Werkstück entgegen einem Werkzeug in Drehung zu versetzen und gleichzeitig
axial zu verschieben hat, was auf verhältnismäßig einfachen Maschinen ausgeführt
werden kann. Solche Werkzeuge haben aber eine schlechte Schnittwirkung, da, die
Schnittkanten am. starken Ende nur eine geringe Steigung aufweisen und eher eine
Gewinde- als Schnittwirkung haben. Außerdem bereitet das Nachschleifen solcher Werkzeuge
erhebliche Schwierigkeiten.
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Mit Rücksicht auf gute Schnitteigenschaften und ein leichtes Nachschleifen
der Werkzeuge ist man dazu übergegangen, die Werkzeuge mit Schnittkanten gleichbleibender
Steigung auszustatten., wofür in der Regel besondere Spezialmaschinen erfo,r derlich
sind, die jedoch andere Fräsarbeiten nicht zulassen, so, daß sich ihre Anschaffung,
insbesondere in kleineren Betrieben, kaum lohnt.
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Demgegenüber bezweckt die Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen,
die: sich ohne großen Aufwand auf vorhandene Maschinen aufbauen läßt und die
ein
genaues. Bearbeiten von konischen Werkzeugen mit Schnittkanten gleichbleibender
Steigung gestattet.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwecks Erzielung
einer gleichbleibenden Schnittgeschwindigkeit (Arbeitsgeschwindigkeit) des Bearbeitungswerkzeuges
sowie einer gleichbleibenden Steigung der Schnittkanten an dem herzustellenden konischen,
Fräse, od. dgl. der vorzugsweise hydraulische Motor, der über ein Getriebe mit der
während der Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit axial wandernden Werkstückspindel
gekuppelt ist, durch ein quer und zwangläufig zu der Axialverschiebung des Werkstückes
bewegliches, von einer achsgleichen, spiegelbildlichen Vorlage des Werkstückes aus
beeinflußtes Steuerventil gedrosselt wind.
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Auf das die Steuerkräfte von der Vorlage auf das Steuerventil übertragende
Mittel Wird. später noch näher eingegangen. Ebenso, werden, noch auf anderen Gebieten,
bekannte Einrichtungen erwähnt, bei denen ein Drosseln eines Antriebsmotors notwendig
ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen
Aufbaü. aus und läßt sich außerdem, da es sich um eine für sich abgeschlossene Einheit
handelt, leicht auf vorhandene Maschinen aufbauen. Im Bedarfsfall kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung ebenso leicht wieder abgebaut werden, so daß dann die betreffende Maschine
in vorteilhaftem Gegensatz zu: SpeziaImas.chin,en für andere Bearbeitungen: zur
Verfügung steht. Da ferner die Vorrichtung aus. einfach herzustellenden Einzelteilen
besteht, die mit sehr kleinenToleranzen gefertigt werden können, gestattet die Vorrichtung
ein sehr genaues Bearbeiten, der herzustellenden konischen Fräse, od. dgl. Die oft
auszuwechselnde Vorlage fällt nicht ins Gewicht, da, z. B. bei den vorherrschenden
Serienfertiguügen ohne weiteres ein zu bearbeitendes Werkstück als Vorlage verwendet
werden, kann.
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Nach einem weiteren. Merkmal der Erfindung ist die. aus einem mit
einer Schneecke kämmenden Schneckenrad und: zwei für die Aufnahme der Vorlage und
des. Werkstückes bestimmten Spannfuttern bestehende Werkstückspindel auf einem Schlitten
gelagert, dessen von einer -besonderen Kraftwelle angetriebene Vorscbub:s.pindel
über Zahnräder mit einem das Steuerventil tragenden, als Zahnstange ausgebildeten
Querschlitten in Triebverbindung stehst. Das. wählt man. sol, daß der Gesamtweg
des Querschlittens in der gleichen. Zeit wie der Gesamtweg des die Werksaückspindel
tragenden Schlittens durchlaufen wird.
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Erfindungsgemäß ist ferner der als Zahnstange ausgebildete, d. h.
eine Verzahnung aufweisende, von der erwähnten Vorschubspindel aus angetriebene
Querschlitten: im Querschnitt U-förmig und gleitet mit seinen Schenkeln auf Rollenlagern,
die an armartigen, an der dem zu bearbeitenden Werkstück abgekehrten Stirnseite
des, die Werkstückspindel tragend-en Schlittens vorgesehenenAus:legern, sitzen.
Für das Beeinflussen des Steuerventils und damit des. Motors durch die Vorlage,
d. h. um die Steuerkräfte von der Vorlage auf das Steuerventil zu übertragen, ist
es. zweckmäßig, das den die Werkstückspindel treibenden Motor steuernde Ventil über
ein. biegsames Glied (Draht, Band od.. dgl.) mit der Vorlage zu, verbinden., das
sich beim Lauf der Vorrichtung unter Beibehaltung eines bestimmten, der- Steigung
der herzustellenden Schnittkanten entsprechenden Winkels auf die Vorlage aufwickelt
und dabei den Durahflußquerschnitt des Steuerventils verringert.
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Einern Antriebsmotoir zu drosseln, ist z. B. bei Drahtziehmaschinen
bekannt, bei denen es darauf ankommt, die den, fertigen Draht aufnehmende Trommel
so, anzutreiben., daß der Draht mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit, d. h,
mit einem konstant-en Zug, aus der Maschine gezogen wird. Dafür werden in der Regel
an. dem Draht innig anliegende Meßrollen verwendet, die den Motor auf eine den,
erwähnten, Forderungen, entsprechende Drehzahl b@ringzn. Der auf die Trommel laufende
Draht kann jedoch nicht dem biegsamen Glied der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichgesetzt
werden, da bei der bekannten Einrichtung der Draht eine konstante Spannung hat,
während die Spannung des biegsamen Steuergliedes gemäß der Erfindung infolge der
besonderen Bauart des Steuerventils und wegen der Aufnahme des Steuergliedes durch
eine konische Vorlage stetig zunimmt.
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Ferner ist auch eine Drahtsteuerung an einer 'Spiralfräs.maschine
bekannt, bei der der Draht mit seinen beiden Enden auf dem das zu bearbeitende Werkstück
tragenden Spindelschli.tten befestigt ist und mit einer oder mehreren: Schleifen,
einen. auf der Schlittenführung gelagerten Zylinder umgibt, der mit der Werks:tücksp.indel
in Triebverbindung steht, so daß beim Verschieben des Schlittens dem Zylinder und
damit auch dem Werkstück eine Drehbewegung aufgezwungen wird., die je nach dem Durchmesser
des. Zylinders eine kleine oder große Steigung auf dem Werkstück ergibt. Diese bekannte
Ausführung hat mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich den Steuerdraht gemeinsam,
dem jedoch eine ganz andere Funktion zukommt, d. h., er stellt ein reines Antriebsmittel
ohne Geschwindigkeitsregelung dar.
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Das Steuerventil gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem
Ventilkörper, der in einer Bohrung (Kolbenführung) einen Steuerkolben aufnimmt,
der an dem aus dem Ventilkörper herausragenden Ende ein Querhaupt trägt, an dem
einerseits das biegsame Glied. und anderseits zwei dem Zug des biegsamen. Gliedes
entgegenwirkende Wickelfedern angreifen; die den Steuerkolben bei ruhender Vorrichtung
in. seiner Offenlage halten., während sie beim Lauf der Vorrichtung die Verkürzung
des durch die konische Vorlage aufgenommenen biegsamen Gliedes ausgleichen, wobei
naturgemäß die Spannung des biegsamen Gliedes um die Änderung der Spannkraft der
beiden Federn anisteigt.
Für die Steuerung des Flüssigkeitsstromes,
selbst weist der Steuerkolben gemäß der Erfindung eine Ringnut auf, die in der Ausgangsstellung
des Kolbens zwei Ringräume der Kolbenführung miteinander verhindet, von, denen der
eine an eine Pumpe beliebiger Bauart und der andere an den zu drosselnden hydraulischen
Motor angeschlossen ist.
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Schließlich ist nach der Erfindung noch vorgesehen, d.äß während der
Bearbeitung, also während des Laufes der Vorrichtung, das überset7ungsverhältnis
des, bzw. der Getriebe unveränderlich ist und. alle Änderungen der Drehzahl der
Vorlage und des Werkstückes lediglich, durch das Steuerventil erfolgen, so daß jede
Haudbetätigung fortfällt.
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In, der Zeichnung ist die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel
veranschaulicht; es zeigt Fig. i die erfindungsgemäße Vorrichtung in Aufsicht, wobei
die Lage der Vorrichtung gegenüber dem Schneidfräser zu. erkennen ist, Fig.2 ebenfalls
eine Aufsicht auf die Vorrichtung, jedoch. mit dem Antrieb, für die Werkstückspin:del
soiwie für den das Steuerventil tragenden Ouerschlitten., Fig.3 eine Stirnansicht
der Vorrichtung mit dem Ouerschlitten, Fig.4 eine Seitenansicht der Vorrichtung,
teilweise nach der Linie 4-4 der Fig. i geschnitten, und Fig.5 einen waagerechten:
Schnitt durch das Steuerventil, das den: hydraulischen Motor regelt. Wie die Zeichnung
erkennen läßt, ist ein Schlitten 8 auf einem Maschinenständer' 9 verschiebbar gelagert
(Fig. 4). An, seinem einten Ende trägt der Schlitten; 8 ein. Untersetzungsgetr.iebe
io, das. aus. einer Schnecke ii und einem Schneckenrad i2 bestecht.
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Die eine Seite des Schneckenrades 12 trägt ein Spannfutter 13 zurr
Aufnahme, des. einen, Endes eines komischen, noch unbearbeiteten Werkstückes 14,
dessen anderes Ende sich auf einer Körnerspitze 15 abstützt, die am Schlitten, 8
befestigt ist.
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Auf der dem Spannfutter 13 entgegengesetzten Seite hat das Schneckenrad
12 noch ein zweites Spann,futt.e:r 16, in dem. eine dem zu bearbeitenden Werkstück
14 entsprechende konische Vorlage, 17 eingespannt ist. Die Achsen des Schneckenrades
12, des zu bearbeitenden Werkstückes 14, der Körnerspitze 15 - und der Vorlage 17
liegen dabei alle in. ein, und derselben Geraden, die zu der Schlittenführung parallel
verläuft.
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Unterhalb des. Schlittens 8 befindet sich. eine Vorschub@spindel 18,
die in eine auf der Unterseite des Schlittens 8 befestigte Spindelmutter, i9 eingreift.
Die Vorschubspindel18 wird von einer Kraftquelle (nicht dargestellt) mit einer gleichbleibenden
Geschwindigkeit angetrieben, und.zwar über ein auf ihr befestigtes Stirnrad 2o.
Der dadurch erreichte Voirschub, ist dabei selbstverständlich auf die jeweilige
Fräsarbeit abgestimmt, die vom Schneidfräser 21 auf dem zu bearbeitenden Weirkstück
14 geführt wird.
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Der Sch,l,itten, 8 trägt an seiner einen Stirnseite Rollenlager 22,
auf denen ein unten mit einer Verzahnung 26 versehener Querschlitten. 23 geilage@rt
ist. Dieser Ouerschlitten bewegt sich. mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit
gegen die Achse der Vorlage 17. Der Antrieb erfolgt durch. einen Zahntrieb 2o, 24
und. 25, woben das Stirnrad 25 in die Verzahnung 26 des 0uerschlittens 23 eingreift.
Dieser Antrieb, steht in einem bestimmten Verhä,ltniis mit dem Schraubenlinienwinkel,
der auf dem zu bearbeitenden Werkstück 14 erzielt werden soll. Die Übersetzung des
Getriebes 2o, 24 und 25 ist so gewählt, daß die Zeit, in der sich der unten verzahnte
Ouerschlitten 23 von, seinem größten bis zu seinem kleinsten, Abstand gegenüber
der Län,gsachse der Vorlage 17 bewegt, gleich ist der Zeit, in, der die Vorschubsp
ndel i8 den Schlitten 8 übler die der axialen Bewegung des noch zu. bearbeitenden
Werkstückes 14 entsprechende Strecke verschiebt.
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Am dünnen. Ende der Vorlage 17 ist ein biegsames Glied 27 befestigt,
etwa ein, Draht, Band od. dgl. Seine Länge entspricht nahezu der Abwicklung der
Schraubenlinie, die auf dem Werkstück 14 eingeschnitten werden soll. Das an d.ere
Ende des biegsamen Gliedes, 27 greift an einem Ouerh,aupt 28 an, das. mit einem
Steuerkolben. 29 eines Steuerventils 30 zur Steuerung des. hydrautisch.en
Moto:rs.31 verbunden, ist (Fig.2). Das Querhaupt 28 steht an, seinen beiden Enden
mit an dem am Oueirschlitten; 23 gelagerten Körper des Steuerventils 3o befestigten
Wickelfedern 32 in Verbindung, die n,ormaJerweise das Steuerventil in seiner geöffneten
Stellung halten..
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Der hydraulische Motor 31 wird durch eine hydiraulische Pumpe beliebiger
Bauart (nicht dargestellt) in der üblichen Weise mit Druckflüssigkeit gespeist.
Dieser hydraulische Motor ist an der Führung des verzahnten Querschlittens 23 befestigt.
Durch, die Zwischenzahnräder 33, 34, 35, 36 und 37 wird die Welle 38 angetrieben,
die über die Kegelräder 39 die Schnecke i i und damit das Schneckenrad. 12 in. Drehung
versetzt, so@ daß das zu. bearbeitende Weirkstück 14 und. die Vorlage 17 umlaufen.
Die Drehbewegung dieser Teile ist in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des hydraulischen.
Motors 31 unbegrenzt veränderlich.
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Die schon, erwähnte hydraulische Pumpe liefert über eine Leitung 45
Flüssigkeit zum Steueirv en,til. 30, wobei in die Leitung 45 ein nicht dargestelltes
Sicherheitsventil eingeschaltet ist. In der Mittellagre des Steuerkoilbens 29 in
der Kolbenführung (Bohrung) 46 dies, Steuervent.ils.3o (vgl. Fig.5) fließt die Flüssigkeit
in: dien Ringraum 47 und, tritt dann in den Ringraum 48 ein. Aus diesem strömt sie
durch die Auslaßöffnun:g 49 und weiterhin durch die Leitung 5o zum hydraulischen
Motor 31, von dem sie über einte Abflußleitung 51 in einen, Flüssigkeitsbehälter
(nicht dargestellt) beliebiger Art gelangt.
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Die Menge der zu. dem Motor 31 strömenden Druckflüssigkeit hängt ab
von der jeweiligen Stellung einer Ringnut 52 des Steuerkolbens 29 gegenüber den,
in der Kolbenführung 46 vorhandenen Ringräumen 47 und 48 im Steuerventil
30. Untier
Abhängigkeit von der Spannung, unter der das biegsame
Glied 27 beim Aufwickeln auf die Vorlage 17 steht, wird einer wechselnden Flüssigkeitsmenge
der Durchfluß durch. das Steuerventil 30 gestattet. Ein, über, den jeweiligen
Bedarf hinausgehender überschuß an Druckflüssigkeit wird durch das schon, erwähnte
Sicherheitsventil ab:-geleitet. .
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Die- Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Das Drehen der Vorschubspindel
r8 und des Stirn rades 2o veranlaßt eine gleichzeitige und proportiomale Verschiebebewegung
des Schlittens 8 und des gezahnten Querschlittens 23. Zu Beginn der Bewegung ist
der Steuerkolben 29 in seiner normalen Stellung, bei der das Steuerventil
30 in seiner Offenl.age steht. Das die Vorlage 17 mit dem Steuerventil
30 verbindende biegsame Glied 27 ist dabei noch nicht auf die Vorlage aufgewickelt
und hat nur eine leichte Vorspannung. Der hydraulische Motor 31 läuft dabei
mit seiner größten Geschwindigkeit um und dreht so das zu bearbeitende Werkstück
14 und die Vorlage 17 mittels der zwischengeschalteten Räder 33, 34 35, 36, 37 und
39 so'w'ie der Schnecke z z und. des Schneckenrades 12. Das biegsame Glied 27 wickelt
sich dabei auf die Vorlage 17 auf.
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Bei diesem Aufwickeln auf die Vorlage 17 erlangt das biegs;arne Glied
27 eine solche Spannung, daß es, den Steuerkollben 29 des. Steuerventils. 30 entgegen
der Wirkung der Federn 32 bewegt und dadurch den Zufluß der Druckflüssigkeit zum
hydraulischen Motor 31 drosselt. Dabei ergibt sich eine Art Gleichgewichtszustand
dadurch, daß das beim Vorrücken des gezahnten Querschlittens 2,3
in Richtung
auf die Achse der Vorlage 17 hin sich ergebende Nachlassen der Spannung des biegsamen
Gliedes 27 einte Vergrößerung der Drehzahl der Vorlage 17 verursacht, wodurch
eine erneute Spannungserhöhung in dem biegsamen. Glied 27 entsteht, die stetig anwächst,
da die Vorlage 17 in Richtung auf das. Spannfutter 16, stärker wird. Auf diese Weise
erfolgt eine stetige Verringerung der Drehzahl des Motors 3z.
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Aus der beschriebenen Wirkungsweise ergibt sich, daß das biegsame
Glied 27 mit der Achse der Vorlage 17 stets den gleichen Winkel x einschließt
. (Fig. z). Dies kommt durch die gleichförmige Verschiebung des verzahnten Querschlittens
23 zustande. Zu bemerken ist noch, daß infolge des stetig zunehmenden Durchmessers
der Vorlage 17 das biegsame Glied 27 am dünnen Ende der Vorlage langsam, an; ihrem
dicken Ende aber zu schnell aufgenommen würde, wenn nicht die Vorlage 17 zu Beginn,
der Bearbeitung eine größere Drehzahl als gegen Ende des. Bearbeitungsvorganges
hätte, was durch das Zusammenwirken der Steuerelemente z7, 27, 3o erreicht
wird und zu der angestrebten gleichbeleihenden Steigung sowie zu der konstanten
Bearbeitungsgeschwindigkeit führt.
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Gemäß der Erfindung können Fräswerkzeuge vom. unbegrenzter Auswahl
hinsichtlich Länge, SchraubenIinienstei:gungs:wink e1 und Konizität -unter Verwendung
einer glatten:, konischen Vor-Lage, die leicht herstellbar ist, angefertigt werden-.
Mit ihrer Hilfe kann ein Gegenstück (Werkstück) mit schraubenförmigen. Nuten versehen
werden, bei dem die Steigung der Schraubenlinie über die ganze Länge des genuteten
Teils, hinweg gleichbdeiht, wo, durch sich, wie bereits erwähnt, bessere Schnitteigenschaften
und eine längere Lebensdauer des Fräsers ergeben.