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Vorrichtung zur wahlweisen Beseitigung und Einschaltung des axialen
Spiels im Vorschubantrieb von Werkzeug-, insbesondere Fräsmaschinen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur wahlweisen Beseitigung und Einschaltung des axialen
Spiels im Vorschubantrieb von Werkzeug-, insbesondere Fräsmaschinen mit Hilfe zweier
gleichachsig angeordneter axial zueinander verstellbarer Antriebsschnecken.
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Es gibt verschiedene Ausführungen von Vorrichtungen dieser Art, durch
.die beim Gleichlauffräsen das Spiel im Vorschubantrieb beseitigt und beim Rücklauf
oder Gegenlauffräsen wieder eingeschaltet wird.
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So ist es bekannt, die Verstellung der beiden axial beweglich auf
einer Keilhülse, aber drehfest gelagerten Schnecken wahlweise durch entsprechende
Magnete vorzunehmen. Da die Kraft dieser Magnete entsprechend .dem größten beim
Gleichlauffräsen auftretenden Schnittdruck bemessen werden muß, ergibt diese Ausführung
eine starke Bremswirkung der Schnecken an .dem Tischgewinde und führt daher zu einem
erhöhten Leistungsverbrauch und einer vorzeitigen Abnutzung von Schnecken und Tischgewinide.
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Es ist auch bekannt, von zwei drehfest auf einer gemeinsamen Welle
oder Hülse angeordneten Schnecken nur die eine axial verschiebbar auszubilden, die
andere dagegen in axialer Richtung nicht verschiebbar zu lagern. Zum Verspannen
der axial beweglichen Schnecke gegenüber der axial feststehenden dient in diesem
Fall eine Feder, die je nach der Richtung der Tischbewegung, in der
das
Gleichlauffräsen erfolgen soll, in der einen oder anderen Richtung aufgeladen wird.
Hierdurch wird erreicht, daß der Schnittdruck sich immer nur auf die axial nicht
bewegliche Schnecke überträgt, so daß die federnd abgestützte Schnecke nur einen
etwa dem Leervorschub ,des Tisches entsprechenden Druck aufzunehmen braucht. Das
Aufladen einer einzigen Feder in verschiedener Richtung erfordert jedoch besondere
Schaltmittel und infolge der räumlichen Trennung der Feder von den Schnecken zusätzliche
Zwischenglieder, wodurch die ganze Anordnung verhältnismäßig kämpliziert wird.
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Es .ist ferner bekannt, bei einem Zweischneckenantrieb .die axial
bewegliche Schnecke durch an ihren Stirnseiten ausgebildete Schrägflächen zu verschieben,
die m,it entsprechenden Schrägflächen an der ortsfesten Schnecke b.zw. an einem
feststehenden Maschinenteil zusammenarbeiten. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht
darin, daß für beide Bewegungsrichtungen des Tisches zwangläufig ein Verspannen
der Schnecken gegeneinander auftritt, so daß kein Arbeiten mit Spiel möglich ist.
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Schließlich ist es bei einem Zweischneckenantrieb bekannt, .die für
die Spielbeseitigung erforderliche Axialverschiebung der beweglichen Schnecke über
die gemeinsame Welle vorzunehmen, indem die bewegliche Schnecke fest mit der Welle
verbunden und die Welle durch zusammenwirkende Schrägflächen, die aus entsprechenden
Keilflächen oder auch schrägverzahnten Zahnrädern bestehen können, verschoben wird.
Die ortsfeste Schnecke ist in .diesem Fall lose auf der gemeinsamen Welle angeordnet.
Bei dieser Ausführung ist das Arbeiten mit und ohne Spiel an die Bewegungsrichtung
des Tisches gebunden, da in der einen Drehrichtung des Antriebsrades nur ein Arbeiten
ohne Spiel, in der anderen Drehrichtung nur mit Spiel erfolgen kann.
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Bei einem Tischantrieb mit Spindel und Mutter ist es bekannt, zur
Beseitigung des Spiels zwei gegeneinander laufende, parallele, übereinanderliegende
Gewindespindeln vorzunehmen, die mit je einer feststehenden Mutter zusammenarbeiten
und über Schrägflächenod.dgli.inaxialerRich tung.gegeneinan:der verspannt werden
können. Das axiale Verspannen der Spindeln kann auch dadurch erfolgen, daß die Spindeln
über eine Klauenkupplung verbünden sind, die einen gewissen Leergang aufweist, so
daß die Spindeln beim Anlaufen eine Relativ clrehum,g zueinander ausffihrren, welche
das Aufladen einer Feder bewirkt. Eine solche Einrichtung ist jedoch auf einen Zweischneckenantrieb
nicht ohne weiteres zu übertragen.
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Die Erfindung ermöglicht eine besonders einfache und zweckmäßige Ausbildung
eines Zweischneckenantriebes der eingangs behandelten Art dadurch, daß von den Antriebsschnecken
die eine lose, jedoch unverschiebbar auf einer in axialer Richtung an beiden Enden
federnd abgestützten Antriebswelle oder -hülse sitzt, während die andere Schnecke
fest mit dieser Welle oder Hülse verbunden ist und daß die lose auf der Antriebswelle
oder -hülse sitzende Schnecke mit dieser Welle über- .eine an sich bekannte Klauenkupplung
verbunden ist, deren Kupplungshälften wahlweise entweder direkt oder erst nach ,einer
gewissen Relativdrehung dieser Teile zueinander zum Eingriff kommen.
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Zweckmäßig wird die Kupplung zur Verbindung der losen Schnecke mit
der Antriebswelle oder -hülse als Klauenkupplung ausgebildet, bei der die Klaue
der einen Kupplungshälfte in einem erweiterten Teil .der anderen Kupplungshälfte
axial verschiebbar ist.
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Die Erfindung ermöglicht es, lediglich durch Verstellen der Kupplung
die Bedingungen für :das Gleichlauffräsen sowie für .den Rücklauf und das Gegenlauffräsen
zu verwirklichen. Dabei kann im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen das Gleichlauffräsen
in jede Bewegungsrichtung des Tisches gelegt werden, ohne .daß ein weiteres Schalten
zu diesem Zweck erforderlich ist. Ist nämlich die Kupplung auf Gleichlauffräsen
eingestellt, so wird durch den in der Kupplung liegenden Leergang und die dadurch
bedingte Relativdrehung der Schnecken zueinander in Abhängigkeit von der Drehrichtung
der Antriebswelle jeweils .diejenige der an den Enden derselben angeordneten Federn
aufgeladen, welche die Bedingungen für die-Spielbeseitigung in dieser Richtung schafft.
Zu diesen Bedingungen gehört, daß der Schnittdruck von der axial festliegenden Schnecke
.aufgenommen wird, die unter dem Druck der entsprechenden Feder ,stehende axial
bewegliche Schnecke dagegen nur den dem Leervorschub des Tisches entsprechenden
Druck aufzunehmen braucht.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. r im Schnitt eine erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung, die für
,das Glei.chlauffräsen auf einer Fräsmaschine bestimmt ist, Abb. z und 3 auf einer
Ebene abgewickelt und in zwei Endstellungen die Klauenkupplung, die zur Verbindung
der Antriebswelle mit der losen Schnecke dient, Abb. q. und 5 im vergrößerten Maßstab
zwei Ausschnitte aus Abb. z, welche das Arbeiten der Vorrichtung für verschiedene
Antriebsrichtungen erkennen lassen.
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In den Abbildungen ist mit r der Oberschlitten oder Tisch der Fräsmaschine
bezeichnet. In dem bei z angedeuteten Unterschriften ist ,axial beweglich die Antriebswelle
3 gelagert, die an beiden Enden .durch unter geringer Vorspannung stehende Federn
q. und 5 abgestützt ist. Auf der Welle 3 sitzen die Antriebsschnecken 6 und 7, die
in ein in den Tisch eingefrästes Gewinde 8 halbzylindrischen Querschnittes eingreifen.
Von den Antriebsschnecken ist die Schnecke 6 fest mit der Welle 3 verbunden. Die
Schnecke 7 sitzt lose auf der Welle. Sie ist, wie schematisch bei 9 angedeutet,
derart im Unterschlitten gelagert, daß sie keine oder nur eine geringe Bewegung
in axialer
Richtung ausführen kann. Zum Antrieb der Welle 3 dient
das Schneckenrad io, das mit einer (nicht Jarges.tellten) Schnecke im Eingriff steht.
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'Auf der Welle 3 sitzt ferner ein Kupplungsbeil i i, der mit der Welle
durch Nut und Feder verbunden ist und mittels der Schaltgabel 12 auf derselben verschoben
werden kann. Der Kupplungsteil i i arbeitet mit einem zweiten Kupplungsteil 13 zusammen,
der an der losen Schnecke 7 ausgebildet ist. Beide Teile zusammen bilden die in
Abb. a und 3 abgewickelt dargestellte Klauenkupplung.
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In diesen Abbildungen entspricht Abb. z der Stellung der Kupplungsteile
für das Gleichlauffräsen, also dem Arbeiten ohne Spiel, während Abb.3 die Stellung
der Kupplung für das Arbeiten mit Spiel, also für den Rücklauf des Tisches beim
Gleichlauffräsen und für das gegenläufige Fräsen zeigt.
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Wie aus den Abb. z und 3 hervorgeht, sind die Kupplungsteile so ausgebildet,
daß bei der Stellung der Abt. a zwischen der Klaue 14 des Kupplungsteils i i und
dem Ansatz 15 :des Kupplungsteils 13 ein je nach der Drehrichtung entweder der Strecke
a oder a1 entsprechender Leerweg am Umfang erfolgt, bevor die Kupplung zwischen
den Teilen ii und 13 hergestellt ist. Bei der Stellung nach Abb.3 erfolgt dagegen
die Mitnahme der Teile i i und 13 ohne vorherige Relativbewegung dieser Teile zueinander.
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Die Wirkungsweise der im vorstehenden beschriebenen Einrichtung ist
folgende: Es sei angenommen, daß die Klauenkupplung auf spielfreies Arbeiten, also
entsprechend Abb. z eingestellt ist. Wird nun :durch den Antrieb die Welle 3 entgegen
:dem Uhrzeigersinn, also in Richtung des Pfeils 16 gedreht, so dreht sich zunächst
nur die Schnecke 6 in idieser Richtung mit, während ,die Schnecke 7 infolge des
in der Klauenkupplung 11, 13 vorhandenen Spiels so lange stehentleibt, bis die Klaue
14 auf Ansatz 15 trifft. Während dieser Zeit der Relativdrehung der Schnecke 6 zur
Schnecke 7 bewegt die Schnecke 6 den Tisch i zunächst so weit nach rechts, bis die
linken Gewindeflanken des Tischgewändes 8 an den Gewindeflanken der noch stehenden
Schnecke 7 zur Anlage kommen. Bei weiterer Drehung erfolgt zwar keine weitere Bewegung
des Tisches i nach rechts, da dieser an den Gewindeflanken der stehenden Schnecke
7 blockiert ist, doch schraubt sich die Schnecke 6 ihrerseits nach links, wobei
sie die Welle 3 in axialer Richtung nach links mitnimmt. Dadurch @spanit sich die
Feder 4. Dieser Vorgang geht so lange weiter, bis das Spiel in der Klawenkupplung
aufgenommen ist, d. h. die Klaue 14 gegen den Ansatz 15 anliegt. Von diesem Zeitpunkt
.ab werden beide Schnecken 6, 7 gemeinsam gedreht und bewirken den Vorschub des
Tisches nach rechts.
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Die beiden Schnecken 6, 7 befinden sich dabei in der in Abb. 4 wiedergegebenen
Stellung, bei der, wie aus dieser Abbildung ersichtlich, die rechten Gewindeflanken
der Schnecke 6 gegen die Flanken des Tischgewindes und die linken Flanken der Schnecke
7 gegen die Flanken .des Tischgewindes anliegen. Die Vorschubrichtung ist in dieser
Abbildung durch den Pfeil 17 und die Drehrichtung des Fräsers :durch den Pfeil'
i8 angedeutet. Unter dies-en Bedingungen wirkt sich der Schnittdruck des Fräsers
ebenfalls in Richtung des Pfeils 17 aus. Dieser Druck überträgt sich, wie Abb.4
erkennen läßt, über die linken Gewindeflanken des Tisches auf die Schnecke 7 und
:damit auf :den Unterschlitten z, in dem diese Schnecke axial abgestützt ist. Für
den eigentlichen Vorschub -ist in diesem Fall nur eine geringe dem Pfeil 17 entgegengerichteteKraft
aufzuwenden, die im wesentlichen dem Leervorschub .des Tisches z .entspricht. Diese
-Kraft überträgt sich. auf die Schnecke 6 und wird daher von der Feder 4 aufgenommen.
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Für den Tischvorschub' in umgekehrter Richtung, also in Abb. i nach
links, wird die Welle 3 im Uhrzeigersinn, d. h. entgegen dem Pfeil 16 angetrieben.
Während der durch das Spiel in der Klauenkupplung 11, 13 ermöglichten Relativdrehung
zwischen der Schnecke 6 und der während dieser Zeit stillstehenden Schnecke 7 schraubt
sich die Schnecke 6 in -dem durch die Schnecke 7 blockierten Tisch nach rechts und
spannt .dadurch die Feder 5. Es entstehen dann die ,in Abb. 5 wiedergegebenen Verhältnisse.
Auch in diesem Fall überträgt sich, wie diese Abbildung erkennen läßt, der dem Pfeil
i9 entsprechende Hauptschnittdruck auf die Schnecke 7 und damit auf den Unterschlitten
r, während :die dem Vorschub entgegengerichtete Kraft auf die Schnecke 6 übertragen
und' damit von der Feder 5 aufgenommen wird.
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Soll ohne Spielausgleich gearbeitet werden, so wird der Schalthebel
12 in @die in Abb. i gestrichelt gezeichnete Lage umgelegt. Die Klauenkupplung nimmt
dann die Stellung nach Abb.3 ein. In diesem Fall ist keine Relativverdrehung der
Schnecken zueinander möglich, so daß auch kein Spannen der Federn 4 oder 5 erfolgt.
Die Schnecken 6, 7 arbeiten daher mit normalem Spiel im Gewinde 8 des Tisches. Diese
Arbeitsweise wird eingestellt, wenn beim Gleichlauffräsen die Rückführung :des Tisches
im Eilgang vorgenommen wird oder auch beim gegenläufigen Fräsen.
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Bei dem vorstehend behandelten Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle
an ihren Enden abgefedert. Es ist jedoch auch möglich, auf der Antriebswelle eine
mit derselben axial beweglich, z. B. (durch Nut undJeder verbundene Hülse vorzur
sehen, die ihrerseits dieAntriebsschnecken trägt und an ihren Enden in axialer :Richtung
federnd abgestützt ist. DerVorteildieserAn@ordnungbesteht darin, daß die Antriebswelle
in der bisher üblichen Art ausgebildet und gelagert werden kann, da die für die
Spielbeseitigung bzw. für .die Spannung der Federn erforderliche Axialbewegung lediglich
von der Hülse ausgeführt wird.