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Verfahren zum Herstellen von Gewinden Die Fachwelt war bislang der
Auffassung, daß man mit Schneidestählen, die hartmetallbestückt sind, keine Gewinde,
insbesondere keine Spitzgewinde, herstellen könne. Allgemein war es den Sachverständigen
bekannt, daß derartige Werkzeuge im praktischen Betrieb in kürzester Zeit an der
Schneide ausbrechen. Die Ursache hierfür konnte nicht ergründet werden.
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Unter dein Druck der Kriegsverhältnisse, die beim Ausfall von Wolfram
und sonstigen aus fremden Ländern zu beziehenden Legierungsbestandteilen die Gewindefräserherstellung
(Schnelldrehstähle) und namentlich die Fertigung von Granaten in den erforderlichen
Massen in Frage stellten, kam der Erfinder zu der überraschenden Erkenntnis, daß
sich hartmetallbestückte Schneidestähle doch zur Gewindeherstellung verwenden lassen,
aber nur dann, wenn man sie in einer von Schnelldrehstählen her bekannten Weise
einflankig, und zwar nur mit einer Flanke schneidend benutzt.
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Es war nun zwar bereits bekannt, beim Gewindeschneiden mit Hartmetall
in mehreren aufeinanderfolgenden Schnitten im Wechsel jeweils nur eine Flanke des
hartmetallbestückten Werkzeugs schneiden zu lassen. Die hierfür brauchbaren Werkzeuge
müssen jedoch an beiden Flanken eine Schneide haben. Außerdem müssen beide Schneiden
zur Erzielung eines korrekten Gewindeprofils beim letzten Schnitt gleichzeitig schneiden.
Dies ist für die Schneidenspitze bei der Herstellung eines Spitzgewindes
von
Nachteil. Darüber hinaus sind unter solchen Voraussetzungen im Bereich der Spitze
solcher Werkzeuge keine Möglichkeiten gegeben, eine beiden Schneiden gerecht werdende
Spanfläche zu bilden.
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Demgegenüber bietet der Gedanke, ein hartinetallbestücktes Schneidewerkzeug
beim Gewindeschneiden nur mit ein und derselben Flanke schneidend zu verwenden,
den wesentlichen Vorteil einer geringeren Belastung der Spitze des Werkzeugs sowie
der Möglichkeit einer optimalen Bemessung der einzigen Schneide.
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Durch den gemäß der Erfindung mit Hartmetall bestückten, einflankig
schneidenden Schneidstahl wird erreicht, daß der Schneidstahl, der Fräser oder Strehlstahl
nur einflankig, aber über die ganze Länge seiner einen Schneidflanke, und zwar überall
gleichmäßig beansprucht wird und dabei einen widerstandslos abfließenden flachen
Span erzeugt. Dieser findet ebenso wie die Schnittwärme günstige Abfließbedingungen,
so daß eine Überlastung und Überhitzung der Werkzeugspitze vermieden wird. Infolgedessen
kann nunmehr das Gewindeschneiden, -fräsen und -strehlen mit außerordentlich wirtschaftlichem
Erfolg durchgeführt werden.
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Beim Herstellen von Langgewinden kann ein hartmetallbestückter, seitenstahlähnlich
geschliffener Stahl benutzt werden, dessen Schneide so gebildet ist, daß sie um
die Hälfte des erwünschten Gewindeflankenwinkels zur Senkrechten der Werkstückachse
geneigt steht und daß der den Stahl haltende Support der Drehbank oder der Strehleinrichtung
um die Hälfte oder um fast die Hälfte des erwünschten Gewindeflankenwinkels nach
der anderen Seite geneigt zur Senkrechten der Werkstückachse steht. Hierbei kann
der schräggestellte, den Stahl haltende Support nacheinander bis zur Erlangung der
vollen Gewindetiefe eiriflankig zugestellt werden. Bei Benutzung eines Gewindefräsers
wird das Werkstück zweckmäßig in langsame Drehung versetzt, wobei die auf vollen
Gewindedurchinesser zugestellte rotierende Frässpindel mit dem Gewindefräser entsprechend
der erwünschten Gewindesteigung sich gegen das Werkstück vorschiebt mit der Maßgabe,
daß die Frässpindel um die Hälfte oder um fast die Hälfte des Flankenwinkels zur
Werkzeugachse geneigt gelagert wird und dadurch wuchtig ausgeführt werden kann.
Beim Herstellen eines Innenkurzgewindes mittels eines umlaufenden Schneidzahnes
kann das Werkstück in eine Umlaufgeschwindigkeit versetzt werden, die dem Durchmesser
des zu erzeugenden Gewindes entspricht, wobei sich die rotierende Schneidzahnspindel
je nach Gewindesteigung in Richtung der Werkstückachse vorschiebt mit der Maßgabe,
daß die Schneidzahnspindel um fast die Hälfte des erwünschten Flankenwinkels zur
Werkstückachse geneigt gelagert wird und dadurch bei erwünschtem geringstem Zahnspitzenkreisumfang
wuchtig ausgeführt werden kann.
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In Abb. 2 ist das Schneiden eines Langgewindes auf einer herkömmlichen
Drehbank nach dem erfindungsgemäßen Einflankenschnittverfahren schematisch dargestellt.
Im Gegensatz zum Herkömmlichen gelangt hierbei ein hartmetallbestückter, seitenstahlähnlich
geschliffener Stahl i zur Anwendung, dessen Scheide 2 so eingerichtet ist, daß sie
um die Hälfte des erwünschten Gewindeflankenwinkels geneigt zur Senkrechten der
Achse des Werkstückes 3 steht und der Längssupport der Drehbank um die Hälfte des
gewünschten Gewindeflankenwinkels nach der anderen Seite geneigt zur Senkrechten
der Werkstückachse steht. Während der Quersupport der Bank arretiert bleibt, wird
der schräggestellte Längssupport, nachdem er nach jedem Schnitt abgekurbelt und
der Schlitten in die Anfangsstellung gefahren wurde, jeweils nacheinander bis zur
Erlangung der vollen Gewindetiefe einflankig zugestellt. Die Arbeitsbedingungen
sind daher auch in bezug auf die Form des anfallenden Spanes (in Abb.2 durch Schraffur
hervorgehoben) denjenigen eines hartmetallbestückten normalen Drehstahles gleich.
Die Schnittgeschwindigkeit und die Spanstärke können wesentlich gesteigert werden.
Der Stahl und besonders die Spitze stehen trotzdem länger, und die aufzuwendende
Arbeitszeit für das Gewinde wird um etwa vier Fünftel geringer.
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In Abb.3 ist das Fräsen eines Langgewindes nach erfindungsgemäßem
Einflankenschnittverfahren schematisch dargestellt. Während, wie üblich, das Werkstück
3 in langsame Drehung versetzt wird, schiebt sich die auf vollen Gewindedurchmesser
zugestellte rotierende Frässpindel 4 mit dein Werkzeug 5 (Gewindefräser) entsprechend
der gewünschten Gewindesteigung gegen das Werkstück 3 vor, wobei jedoch die Frässpindel4
um die Hälfte des Flankenwinkels zur Werkstückachse geneigt ist. Durch die Schrägstellung
der Frässpindel und durch die entsprechende Ausbildung des Fräsers leistet nur die
dem Fräserschaft zugekehrte Seite des Fräsers Zerspanungsarbeit, während die entgegengesetzte
keine Arbeit leistet. Die Arbeitsbedingungen sind daher denjenigen des Drehstahles,
auch in bezug auf die Querschnittform des anfallenden Spanes, ähnlich. Der Fräser
hat daher trotz seiner spezifisch höheren Beanspruchung der einen Schneidflanke
eine ungleich höhere Standzeit, da die Spitze nicht vorzeitig stumpft. Daß durch
die Schrägstellung der Frässpindel diese bei kleinstem wirtschaftlichem Fräserdurchmesser
wesentlich stärker ausgebildet werden kann, ist für die Standzeit und die Größe
des Vorschubes ebenfalls von Bedeutung.
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In Abb.4 ist das Strehlen eines Innen-Kurzgewindes nach dem neuen
Einflankenschnittverfahren schematisch dargestellt. Während das Werkstück 3 in eine
Umlaufgeschwindigkeit versetzt wird, die der hohen Schnittleistung des nur einflankig
schneidenden, hartmetallbestückten Strehlstahles 6 entspricht, wird dieser stufenweise
in der Neigung der einen Gewindeflanke tief geführt. Es leistet also nur die eine
Flanke des Strehlstahles, die entsprechend günstigen Schnitt erhalten kann, Zerspanungsarbeit,
während die entgegengesetzte nicht arbeitet, allenfalls nur die Arbeit des Glättens
leistet.
Die Arbeitsbedingungen sind denjenigen des hartmetallbestückten Drehstahles auch
in bezug auf- die Form des anfallenden Spanes (in Abb. 4 durch Schraffur hervorgehoben)
gleich. Die Schnittgeschwindigkeit und die Spanstärke können wesentlich gesteigert
werden. Der Stahl, insbesondere dessen Spitze, steht länger, und die aufzuwendende
Arbeitszeit für das Gewinde ist erheblich verkürzt.
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In Abb.5 ist das Herstellen eines Innen-Kurzgewindes schematisch dargestellt.
Während das Werkstück 3 in eine Umlaufgeschwindigkeit versetzt wird, die dem Durchmesser
des zu erzeugenden Gewindes entspricht, schiebt sich die rotierende Schneidzahnspindel
7 je nach Gewindesteigung mehr oder weniger im Sinne der Werkstückachse vor, wobei
jedoch die Schneidzahnspindel - neben der vom Gewindeschleifen bekannten Berücksichtigung
des Steigungswinkels durch Spindelneigung in einer anderen Ebene - um fast die Hälfte
des erwünschten Flankenwinkels zur Werkstückachse geneigt ist. Durch diese erfindungsgemäße
Schrägstellung der Schneidzahnspindel zur Werkstückachse und durch die ensprechende
erfindungsgemäße des Hartmetallschneidzahnes 8 leistet einerseits nur die dem Schaft
zugekehrte Seite des Hartmetallschneidzahnes, die entsprechend günstigen Schliff
erhalten kann, Zerspanungsarbeit, während die entgegengesetzte Seite nicht arbeiten
soll, allenfalls nur die Arbeit des Glättens leisten kann, wodurch die Bildung eines
erwünschten flachen Spanquerschnittes gegeben und die Span- und Wärmeabführung ideal
ist. Andererseits kann die Schneidzahnspindel durch die erfindungsgemäße Schrägstellung
auch beim Fräsen von Innengewinde äußerst stark ausgebildet sein und daher mit höchsten
Drehzahlen erschütterungsfrei laufen, während durch den ebenfalls durch die Schrägstellung
erreichten geringen Schneidzahnspitzenkreisumfang, der die Voraussetzung für die
Anfertigung wirtschaftlicher auch mehrspitziger Hartmetallschneidzahnscheiben bildet,
eine erwünschte, relativ geringe Schnittgeschwindigkeit und zugleich auch eine erwünschte,
außerordentlich hohe Schnitthäufigkeit erreicht wird. Dadurch wird die sonst gefürchtete
Schnittunterbrechung bei der Anwendung von Hartmetallwerkzeugen gegenstandslos,
und es werden Stand- sowie Arbeitszeiten erreicht, die in zahlreichen Fertigungsgebieten
vielfache Möglichkeiten bieten. In der Spindel 7 kann ein Kanal 9 zur Durchführung
von zweckmäßig komprimierter Kühlluft vorgesehen sein, die gleichzeitig die sich
bildenden Späne fortschafft. Der letzte Gang io besitzt keine Steigung, da er als
Freidrehung gedacht ist.