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Vorrichtung zum Ausgleichen von Steigungsfehlern an Gewinden Die Erfindung
betrifft- eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Steigungsfehlern: an Gewinden. Beider
Herstellung von Gewindespindeln kann man mit den heute üblichen Maschinen eine bestimmte
Genauigkeit nicht überschreiten. Diese Genauigkeit ist gegeben durch den Aufbau
und die Elemente der betreffenden Gewindeherstellungsmaschine. Bei Erzeugung eines
Gewindes auf einer Maschine mit Leitspindel kann z. B. das geschnittene oder geschliffene
Gewinde nicht genauer werden als die in der Maschine verwendete Leitspindel. Es
wird im Gegenteil weniger genau werden, da die Schlittenführungen für den Werkzeugträger,
die Elemente zwischen Leitspindel und Werkstückspindel, die Führungen zur An- und
Beistellung des Werkzeuges, die Lagerung von Leit- und Werkstückspindel, insbesondere
in Längsrichtung, die vorhandenen Leitspindelfehler naturgemäß vergrößern müssen.
Dabei können sowohl periodische Fehler durch in Längsrichtung schiebende Bewegungen
von Leit- und Werkstückspindel als auch Fehler nichtperiodischer Art auftreten.
Diese Schwierigkeiten wachsen mit der Länge des herzustellenden Gewindes. Auch bei
anderen mechanischen Mitteln, eine Translationsbewegung in genauer Abhängigkeit
von einer Rotationsbewegung zu erzielen, kann die Steigungsgenauigkeit des erzeugten
Gewindes niemals die Ausführungsgenauigkeit der Bewegungselemente übersteigen.
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Man hat versucht, diese Ungenauigkeiten
der Translationsbewegung
durch Korrektionseinrichtungen zu verringern. Solche Mittel sind in verschiedener
Weise ausgeführt worden bei Gewindelängen bis zu i und 2 in. Sie erreichen ihr Ziel
aber nur im neuen Zustand der Maschine. Nach längerem Gebrauch ändern sich durch
die natürliche Abnutzung die Verhältnisse in der Maschine, so daß ein ständiges
Nachkorrigieren der Korrektureinrichtung unerläßlich ist. , Die einzige abnutzungsfreie,
genaue Zuordnung einer Drehbewegung zu einer Verschiebebewegung ist die optisch-elektrische.
Sie ermöglicht zwar eine sehr genaue Kopie einer mit höchster Genauigkeit erzeugten
Meisterspindel, bedarf jedoch verwickelter und teurer Einrichtungen zu ihrer Durchführung.
Man hat ferner schon vorgeschlagen, das Werkstück selbst als Muster zur Steuerung
eines Werkzeuges zu benutzen. In einem Fall wird der Drehstahl durch eine Rolle
geführt, die sich gegen den bereits bearbeiteten Teil des Werkstückes legt. Hier
soll beim Entkrusten roher, unrunder Metallkörper ein gleichbleibender Span auch
bei unsymmetrisch zur Achse des Werkstückes verlaufenden Ouerschnitten erzielt werden.
Im anderen Fall liegt die Führungsrolle auf der unbearbeiteten Werkstückoberfläche
auf, und das Werkzeug wird federnd gegen das Werkstück gepreßt, um den Abstand der
Werkzeugschneide von der Drehachse des Werkstückes zwangsläufig dessen jeweiligen
Halbmessern anzupassen. Mit diesen beiden bekannten Vorrichtungen ist es jedoch
nicht ohne weiteres möglich, die durch die Erfindung angestrebte Genauigkeit beim
Gewindeschneiden zu erreichen. Die Nachteile der bekannten Einrichtungen werden
durch die Vorrichtung nach der Erfindung überwunden. Die Erfindung besteht darin,
daß das vorgearbeitete Gewinde der herzustellenden Gewindespindel selbst als abzutastendes
Muster für das Führungsglied dient, das mit dem Werkzeug auf einem geineinsamen,
bei Drehung der Gewindespindel zu dieser längs verschiebbaren Träger befestigt ist.
Vorzugsweise ist das Werkzeug in seiner Einspannvorrichtung senkrecht zur Achse
:der Gewindespindel, und die Einspannvorrichtung selbst parallel zur Achse der Gewindespindel
einstellbar.
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Die Zeichnungen erläutern den Gegenstand der Erfindung beispielsweise
an zwei Ausführungsformen.
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Fig. i zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung
in Seitenansicht.
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Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-a voll Fig. i.
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Fig. 3 ist eine lineare Darstellung der Steigungsverhältnisse des
Gewindes nach verschiedenen Durchgängen des Werkzeuges.
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Fig. d. zeigt im Schnitt eine zweite Ausführungsform.
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Fig. 5 ist eine Seitenansicht dazu.
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Die Spindel, deren. Gewinde ausgeglichen werden soll, ist mit i bezeichnet.
Sie wird zwischen Spitzen 2 und 3 gehalten und durch einen nicht gezeigten Mitnehmer
in Drehung versetzt. Zur Bearbeitung der Spindel ist ein rechtwinkliger Werkzeughalter
4. vorgesehen, der auf einer Schlittenführung 5 verschiebbar ist. Diese Schlittenführung
kann als Rundführung, d. h. als Führung auf einem zylindrischen Körper, oder sie
kann als Geradführung, z. B. als Prismenführung, ausgebildet sein. In der Zeichnung
ist der letzte Fall gewählt. Man kann die Vorrichtung aber auch z. B. nur auf der
genau hergestellten zylindrischen Außenfläche der Gewindespindel i laufen lassen
oder eine andere Art der Führung parallel zur Spindelachse verwenden. Wichtig ist
ausschließlich, daß durch die Führung ein Verkippen der Lage von Führungsglied und
Werkzeug gegenüber der Spindelachse vermieden wird.
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Zum Ausgleichen der Fehler kann man jedes beliebige, zum Gewindeherstellen
verwendbare Werkzeug benutzen. Z. B. kann zweckmäßig sein, zunächst mit einem Stahl
zu arbeiten, um die gröberen Steigungsfehler aus der Spindel herauszubringen, und
dann mit einer Schleifscheibe die letzten Steigungsverschiedenheiten auszugleichen.
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In der Zeichnung ist als Werkzeug ein Stahl 6 vorgesehen, der im Träger
d. oberhalb der Spindel so gehalten ist, daß er sowohl in Richtung auf die Spindelachse
als auch parallel zu ihr einstellbar ist. Das Werkzeug ist in einer im Träger gelagerten
Einspannv orrichtung gehalten, die folgende Teile aufweist. Zur Einstellung parallel
zur Spindelachse dient ein Schlitten 7, der in einer parallel zur Spindelachse liegenden
Führung gehalten ist und durch eine Gewindespindel 8 mit Vierkant g verschoben werden
kann. Auf der anderen Seite wird der Stahl 6 durch eine Vierkantschraube io im Schlitten
festgehalten. Nach Lösen dieser Schraube kann das Werkzeug senkrecht zur Spindelachse
verstellt werden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. i und 2 ist ein Führungsglied
i i mit einem Drittelgang des zum Außengewinde der Spindel i gehörigen Innengewindes
verwendet. Dieses Führungsglied ist fest auf der Grundplatte des Trägers q. angebracht.
Der Gewindegang des Führungsgliedes i i hat Luft gegenüber der Gewindelücke der
Spindel und liegt stets nur mit der in der Zeichnung linken Flanke 12 an. Bei Drehung
der Spindel verschiebt
das Führungsglied den gesamten Träger 4 auf
der Schlittenführung 5. Diese besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Führungsbahn
13 und einer Prismenführung 14, die in ihrer Höhenlage mixt der Spindelachse parallel
verläuft.
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Der Stahl 6- ist um eine halbe Steigung gegenüber dem Führungsglied
i i versetzt. Diese Entfernung kann entsprechend dem Versetzungswinkel zwischen
Führungsglied und Werkzeug geringer oder größer sein. Sie kann auch-um ganze Steigungsbeträge
größer gemacht werden, in dem gezeichneten Beispiel also auf i1J2, z1(2 usw. Steigung
gebracht werden. Die Feineinstellspindel8 kann mit genauen Einstelleinrichtungen,
wie Skälaringl Anschlag gegen Meßuhr, Anschlag für Parallelendmaße usw., ausgerüstet
werden. Durch Verdrehen dieser Spindel wird das Werkzeug auf den theoretisch richtigen
Abstand vom Führungsglied eingestellt. Dabei kann man, falls größere Steigungsunterschiede
auszumerzen sind, den Abstand zwischen Werkzeug und Führungsglied zunächst etwas
größer als das theoretische Maß wählen und erst bei den letzten Arbeitsstufen oder
Durchgängen auf das genaue Maß heruntergehen. An Stelle des als Beispiel gezeigten
Drittelgewindeganges kann auch ein Führungsglied verwendet werden, liei dem nur
eine Kante oder gegebenenfalls auch nur eine Spitze an dem Gewinde der Spindel anliegt.
Auch könnte man als Führungsglied eine Mutter mit mehreren Gängen verwenden. Man
wird je nach den Verhältnissen der Praxis und nach der geforderten Genauigkeit denn
Führungsglied die eine oder die andere Gestalt geben. In Fig. 4 und 5 ist ein Führungsglied
15 dargestellt, das wesentlich schmaler als das Führungsglied ii der Fig.
i und .:2 ist.
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Die Arbeitsweise mit der Vorrichtung nach der Erfindung ist in Fig.
3 dargestellt. Hierbei sind die Ungenauigkeiten der vorgearbeiteten Spindel zur
Verdeutlichung in stark übertriebener Weise eingezeichnet. Wenn man die theoretisch
richtige Flanke des Gewindes in eine Ebene streckt, werden einzelne Teile der vorgearbeiteten
Flanke von dieser strichpunktierten theoretischen Ebene abweichen. Die Kurve, die
die tatsächlich vorhandene vorgearbeitete Flanke darstellt, besteht aus Teilen,
;die waagerecht verlaufen, aus Teilen, -die schräg .nach oben laufen, und aus Teilen,
die schräg nach unten laufen. Dabei ist eine Vorschubrichtung fürdos Werkzeug in
Richtung des Pfeiles X in Fig. 3 angenommen. Die waagerechten Teile, z. B. A, sind
Stücke .der Flanke, die die richtige Steigung besitzen. Die aufwärts verlaufenden
Teile, z. B. B, besitzen eine zu große Stei-_ gung, und die abwärts verlaufenden
Teile, z. B. C, eine zu kleine Steigung. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in
den Fig. 3 a bis o die tatsächliche Kurve der Flanke nicht als stetiger Kurvenzug,
sondern so gezeichnet, daß die einzelnen Abschnitte geradlinig verlaufen. Eilt das
Werkzeug nun gegenüber dem Führungsglied um einen Betrag x nach (Fig.
3b), der in dem gewählten Zeichnungsmaßstab etwa 3,5 mm beträgt, so wird
das Werkzeug bei dem Lauf über die Spindel einen Weg beschreiben, der genau der
ursprünglichen Flankenkurve entspricht, jedoch gegen diese um 3,5 mm versetzt ist.
Es wird also die Berge in dieser Kurve an deren linken Seiten fortlaufend abtragen,
während es die rechten ansteigenden Seiten der Berge nicht berührt. Dieses bedeutet,
daß das Werkzeug an den Stellen, an denen die Steigung zu klein ist, Werkstoff abheben,
und an den Stellen, an denen die Steigung zu groß ist, leerlaufen wind. Die dann
entstandene Kurve zeigt Fig.3b, bei der die Steigungsunterschiede schon geringer
geworden sind. Läßt man die Einrichtung ein zweites Mal über die Spindel laufen,
so wird sie das nunmehr erzeugte Gewinde Fig. 3 b kopieren, wobei die Kopie abermals
um einen im Zeichnungsmaßstab 3,5 mm betragenden Betrag gegenüber der wirklich vorhandenen
Flanke versetzt ist. Auch hierbei werden wieder alle Berge auf ihren linken Seiten
ein Stück abgetragen. Nach zwölf Durchgängen ist dann aus der Flankenkurve Fig.
3a die Flankenkurve Fi,g. 3 0 geworden. Aus der Fig. 3 0 läßt sich deutlich die
erzielte Einebnung der Flankenkurve und die erreichte Verringerung der Steigungsungenauigkeiten
entnehmen.
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Läßt man umgekehrt das Werkzeug gegenüber dem Führungsglied voreilen,
so würden, gleichgültig, ob die Bewegungsrichtung des Werkzeugträgers die des Pfeiles
X der Fig. 3 oder die entgegengesetzte ist, die Berge der Flanke der Fig. 3a bei
einem Durchgang abgetragen werden. Es ergibt sich zwangsläufig, daß von dem zu erreichenden
Genauigkeitsgrad der Versetzungswinkel der zu wählende Abstand zwischen Führungsglied
und Werkzeug und die Zahl der notwendigen Durchläufe, d. h. der aufzuwendenden Zeit,
ebenso abhängt wie von der Güte ider Vorbearbeitung. Bei Anwendung der Erfindung
ist es aber, wie sich aus der theoretischen Überlegung wie auch aus ihrer praktischen
Erprobung ergibt, möglich, Gewindespindeln von beliebiger Länge ohne verwickelte
und teure optische oder elektrische Mittel auf einen Genauigkeitsgrad zu bringen,
wie er mit den bis heute verwendeten mechanischen Mitteln nicht zu erreichen ist.