DE725187C

DE725187C - Device for compensating for pitch errors on threads

Info

Publication number: DE725187C
Application number: DEH158924D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Jensen
Original assignee: Heidenreich and Harbeck GmbH
Current assignee: Heidenreich and Harbeck GmbH
Priority date: 1939-03-09
Filing date: 1939-03-09
Publication date: 1942-09-16

Description

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.Apparatus for compensating for pitch errors on threads The invention relates to a device for compensating for pitch errors: on threads. In the The machines commonly used today can be used to manufacture threaded spindles Do not exceed accuracy. This accuracy is given by the structure and the elements of the threading machine in question. When creating a Thread on a machine with a lead screw can, for. B. the cut or sanded Threads will not become more precise than the lead screw used in the machine. It on the contrary, it will be less precise, since the slide guides for the tool carrier, the elements between the lead screw and the workpiece spindle, the guides for the approach and Provision of the tool, the storage of lead and workpiece spindles, in particular in the longitudinal direction, the existing lead screw errors must naturally increase. Both periodic errors can be caused by longitudinal movements of the master and workpiece spindles as well as non-periodic errors occur. These difficulties increase with the length of the thread to be produced. Also at other mechanical means, a translational movement in precise dependence from a rotational movement, the pitch accuracy of the generated Thread never exceed the execution accuracy of the movement elements.

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.Tried to address these inaccuracies the translational movement to be reduced by correction devices. Such means are in various Way done with thread lengths up to i and 2 in. They achieve their goal but only when the machine is new. After prolonged use change through the natural wear and tear the conditions in the machine, so that a constant Correcting the correction device is essential. , The only wear-free, the exact assignment of a rotary movement to a shifting movement is the optical-electrical one. Although it allows a very precise copy of one produced with the highest precision Master spindle, however, requires intricate and expensive facilities to carry it out. It has also already been proposed to use the workpiece itself as a pattern for control of a tool. In one case the turning tool is driven by a roller out, which lies against the already machined part of the workpiece. here a consistent chip should also be used when descrusting raw, out-of-round metal bodies can be achieved in the case of cross-cuts running asymmetrically to the axis of the workpiece. In the other case, the guide roller lies on the unprocessed workpiece surface on, and the tool is pressed resiliently against the workpiece to the distance of the Tool cutting edge from the axis of rotation of the workpiece inevitably its respective Adapt to the radius. However, it is with these two known devices not readily possible, the accuracy aimed at by the invention To achieve thread cutting. The disadvantages of the known devices are overcome by the device according to the invention. The invention consists in that the pre-machined thread of the threaded spindle to be produced itself as being scanned Pattern for the guide link is used, which is used with the tool on a common, is attached to this longitudinally displaceable carrier upon rotation of the threaded spindle. The tool is preferably perpendicular to the axis in its clamping device : the threaded spindle, and the jig itself parallel to the axis of the threaded spindle adjustable.

Die Zeichnungen erläutern den Gegenstand der Erfindung beispielsweise an zwei Ausführungsformen.The drawings explain the subject matter of the invention, for example on two embodiments.

Fig. i zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung in Seitenansicht.Fig. I shows an embodiment of the device according to the invention in side view.

Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-a voll Fig. i.Fig. 2 is a section along line 2-a of Fig. I.

Fig. 3 ist eine lineare Darstellung der Steigungsverhältnisse des Gewindes nach verschiedenen Durchgängen des Werkzeuges.Fig. 3 is a linear representation of the slope ratios of the Thread after different passes of the tool.

Fig. d. zeigt im Schnitt eine zweite Ausführungsform.Fig. D. shows a second embodiment in section.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht dazu.Fig. 5 is a side view thereof.

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.The spindle whose. Thread is to be compensated is denoted by i. It is held between tips 2 and 3 and by a driver, not shown set in rotation. A right-angled tool holder is used to machine the spindle 4. provided, which is slidable on a slide guide 5. This slide guide can be used as a tour, d. H. as a guide on a cylindrical body, or they can be used as a straight line, e.g. B. be designed as a prism guide. In the drawing the last case is chosen. You can also use the device z. B. only on the precisely manufactured cylindrical outer surface of the threaded spindle i run or use another type of guide parallel to the spindle axis. Important is only that the guide tilts the position of the guide member and Tool opposite the spindle axis is avoided.

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.Any thread can be used to compensate for the errors use suitable tools. For example, it may be appropriate to start with a steel to work to get the coarser pitch errors out of the spindle, and then use a grinding wheel to compensate for the last differences in the gradient.

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.In the drawing, a steel 6 is provided as a tool, which is in the carrier d. is held above the spindle so that it is both in the direction of the spindle axis as well as being adjustable parallel to it. The tool is stored in a carrier Clamping device held, which has the following parts. For setting in parallel the spindle axis is a slide 7, which is located in a parallel to the spindle axis Guide is held and moved by a threaded spindle 8 with square g can. On the other hand, the steel 6 is io by a square screw in the slide held. After loosening this screw, the tool can be perpendicular to the spindle axis adjusted. In the embodiment of FIGS. I and 2 there is a guide member i i with a third of the internal thread belonging to the external thread of the spindle i used. This guide member is fixed on the base plate of the carrier q. appropriate. The thread of the guide member i i has air compared to the thread gap of the Spindle and is always only in contact with the flank 12 on the left in the drawing. When rotating the spindle moves the guide member on the entire carrier 4 the slide guide 5. In the exemplary embodiment, this consists of a guide track 13 and a prism guide 14, the height of which mixes parallel to the spindle axis runs.

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.The steel 6- is offset by half a pitch with respect to the guide member ii. This distance can be smaller or larger depending on the offset angle between the guide element and the tool. It can also be made larger by whole increments, in the example shown, it can be brought to a slope of i1J2, z1 (2 etc.). By turning this spindle, the tool is set to the theoretically correct distance from the guide element. If larger differences in pitch need to be eliminated, the distance between the tool and guide element can initially be selected to be slightly larger than the theoretical dimension and only for the last work stages or passes to that Instead of the third thread turn shown as an example, a guide link can also be used, so that only one edge or, if necessary, only a tip rests on the thread of the spindle. A nut with several turns could also be used as the guide link depending on the circumstances de r practice and according to the required accuracy for the guide link one or the other shape. In FIGS. 4 and 5, a guide member 15 is shown which is significantly narrower than the guide member ii of FIGS.

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.The mode of operation with the device according to the invention is shown in FIG. Here, the inaccuracies of the pre-machined spindle are shown in a greatly exaggerated manner for clarity. If the theoretically correct flank of the thread is stretched into a plane, individual parts of the pre-machined flank will deviate from this dot-dashed theoretical plane. The curve, which represents the actually existing pre-machined flank, consists of parts that run horizontally, parts that run diagonally upwards, and parts that run diagonally downwards. A feed direction for the tool in the direction of the arrow X in FIG. 3 is assumed. The horizontal parts, e.g. B. A, are pieces of the flank that have the correct slope. The upwardly extending parts, e.g. B. B, have too large a slope, and the downward parts, z. B. C, too small a slope. To simplify the representation, the actual curve of the flank is not drawn as a continuous curve in FIGS. 3 a to o, but so that the individual sections run in a straight line. If the tool now lags behind the guide member by an amount x (Fig. 3b), which is about 3.5 mm in the selected drawing scale, the tool will describe a path when running over the spindle that corresponds exactly to the original flank curve , but is offset from this by 3.5 mm. So it will continuously remove the mountains in this curve on their left sides, while it does not touch the right rising sides of the mountains. This means that the tool will lift material at the points where the slope is too small, and will run empty at the points where the slope is too great. The curve that then arises is shown in FIG. 3b, in which the gradient differences have already become smaller. If the device is allowed to run over the spindle a second time, it will copy the thread now generated in FIG. 3b, the copy again being offset by an amount on the drawing scale of 3.5 mm compared to the actual flank. Here, too, all mountains are removed a little on their left sides. After twelve passes, the flank curve Fi, g is then from the flank curve Fig. 3a. 3 become 0. The leveling of the flank curve which has been achieved and the reduction in the inaccuracies in the slope which has been achieved can be clearly seen from FIG.

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.Conversely, if the tool is allowed to advance in relation to the guide member, so, regardless of whether the direction of movement of the tool carrier is that of the arrow X of Fig. 3 or the opposite, the mountains of the flank of Fig. 3a at be removed in one pass. It inevitably follows that from the one to be achieved Degree of accuracy of the offset angle of the distance to be selected between the guide link and tools and the number of passes required, d. H. the time to be spent, as well as on the quality of the preprocessing. When using the invention but it is as evident from theoretical considerations as well as from their practical considerations Testing shows, possible, threaded spindles of any length without tangled and to bring expensive optical or electrical means to a degree of accuracy, as it cannot be achieved with the mechanical means used to this day.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device to compensate for pitch errors on threads with a tool carried by a guide member that scans a pattern is controlled, characterized in that the pre-machined thread to be produced The threaded spindle (i) itself serves as a pattern to be scanned for the guide member (ii), that with the tool (6) on a common, when turning the threaded spindle this longitudinally displaceable carrier (q.) is attached. Apparatus according to claim i, characterized in that the tool (6) in its clamping device is perpendicular parallel to the axis of the threaded spindle and the clamping device (7 to io) itself is adjustable to the axis of the threaded spindle to be produced.