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Spielfreier Antrieb, insbesondere für den Tischvorschub von Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft einen spielfreien Antrieb, der sich insbesondere für den
Tischvorschub von Werkzeugmaschinen eignet, bei denen während des Vorschubes eine
Umkehr der an der Tischspindel angreifenden Kräfte erfolgen kann, wie dies beispielsweise
beim Gleichlauffräsen der Fall ist.
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Es sind zahlreiche Einrichtungen zur Verhinderung des Totganges beim
Gleichlauffräsen bekannt, wie unter Federdruck stehende geteilte Muttern, Klemm-Muttern,
hydraulische und federnde Bremsen, Zweispindelantriebe usw. Bei derartigen Einrichtungen
ist es auch bekannt, den Spindelantrieb so auszubilden, daß eine in Richtung der
Spindelachse- wirkende, vorwiegend von der Größe des Antriebsdrehmoments oder des
Schnittdrücks abhängende Kraftkomponente auftritt, welche die in Richtung dieser
Komponente liegenden Gewindeflanken der Spindel gegen die entsprechenden Gewindeflanken
der feststehenden Mutter drückt. Alle diese Einrichtungen erfordern jedoch zusätzliche
Konstruktionselemente, die .z. B. bei einem Zweispindelantrieb aus einem zusätzlichen
aus Spindel und Mutter bestehenden Antriebsaggregat und bei Verwendung nur einer
Spindel aus einer zweiten Mutter bestehen, die gegenüber der normalerweise verwendeten
Mutter durch Federn od. dgl. verspannt wird.
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Die Erfindung ermöglicht es erstmalig, die Aufgabe des Totgangausgleichs
bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen, mit den gleichen Konstruktionselementen
zu lösen, die auch für den normalen Tisch- oder Schlittenantrieb der betreffenden
Werkzeugmaschine erforderlich sind. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß bei
einer"h@<xriif feststellender :angetriebener Spindel
-'arbeitenden LTisch- oder Schlittenantrieb von Werkzeugmaschinen die Spindel eine
schraubenlinienförmig verlaufende Nut enthält,. -in-- welche das zweckmäßig als
Hülse ausgebildete @Antriebselement_der- Spindel mit einer in der Bohrung der Hülse
angeordneten Feder od. dgl. gleicher Steigung. eingreift.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin;-daß die zur Beseitigung
des axialen Spiels erforderliche Klemmwirkung sich selbsttätig dem Antriebsdrehmomerit
bzw. dem auftretenden Schnittdruck: anpaßt, so daß während des Leerganges des Tisches,-bei
dem das Antriebsdrehmoment verhältnismäßig klein ist, eine sehr geringe Reibung
_äüffritt. @-- ---- , Die Gangrichtung der schraubenlinigen Nut kann sowohl mit
derjenigen der Spindel .übereinstimmen als auch entgegengesetzt dazu-,gerichtet
sein. -Die Nut erhält bei entgegengesetzter ° Gangrichtung zweckmäßig, bei- gleicher
Gangrichtung gezwungenermaßen eine größere Steigung als das Spindelgewinde.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. i in stark schematisierter Form einen Tischantrieb für-Fräsmaschinen,
bei dem die Gangrichtung von Schraubennut und Spindelgewinde übereinstimmen; Abb.
2 den gleichen Antrieb für die entgegengesetzte Gangrichtung von Spindelgewinde
-und Spiralnut.
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In beiden Abbildungen ist bei i der Unterschlitten der Fräsmaschine
angedeutet. Auf diesem gleitet der Tisch 2, der das Werkstück 3 trägt, welches durch
den Fräser q. bearbeitet wird.- Im Tisch :2 ist drehbar, jedoch nicht längs verschiebbar,
die Spindel 5 gelagert. Zum Antrieb dieser ,Spindel dient die Hülse 6, die bei 7
ebenfalls drehbar, jedoch' nicht längs verschiebbar im Unterschlittedi gelagert
ist. Die Hülse 6. ist auf ihrem äußeren Umfang als Schneckenrad 8 ausgebildet; das
durch eine nicht dargestellte Schnecke angetrieben -wird.- Zur Übertragung der Drehbewegung
der Hülse.6. auf - die-. Spindel 5 ist die letztere mit einer schraubenlinienförmig
verlaufenden Nut 9 versehen, die Beispiels- -weise durch Fräsen oder Schleifen hergestellt
werden kann. Die Hülse -6 besitzt auf- der Innenseite eine entsprechende Nut, in
welche die Feder iö eingesetzt ist, die zweckmäßig durchPunktschWeißurig in der,
Hülse 6 'befestigt wird. Die Spindel 5- ist außerdem in der schematisch dargestellten
Mutter' i i geführt, die fest mit dem Uriterschlitten i der Maschine verbunden ist:DieGewindegänge
der-Mutter sind -mit. 12 bezeichnet und die Gewindegänge der Spindel zum Teil mit
13. , Wird dieSpinde15 durch denAntrieb derHülse6 gedreht, so wandert sie
iiider feststehenden Mutter je nach der Antriebsrichtung nach rechts oder links
und nimmt dabei den Tisch -:2 mit. Dabei treten je nach der Steigungsrichtung der,
Nut 9 verschic-" Jene Wirkungen auf. - - -'In Abbi sei angenommen, daß durch den
Antrieb die Spindel 5 in Richturig des Pfeils 1q. gedreht wir d;älso-entgegm demUhrzeifer§inne.Der-Tisch
2 bewegt sich dann in Bezug auf die Zeichnung nach rechts, also in Richtung des
Pfeils 15. Infolge der Schrägstellung der_Feder-ro zu den Gewindegängen i3 wird
-das alt der Hülse 6 - angreifende Drehmoment in zwei Kraftkomponenten A und G zerlegt,
von denen die Komponente A in Richtung des Antriebs der Spindel wirkt, während die
Komponente G in Richtung der Spindelachse liegt. Die Kraft G ist bestrebt, die Spindel
5, auf die Zeichnung bezögen, nach rechts zu drücken, bis die Gewindegänge
13
'der- Spindel gegen die Gewindegänge 12 der Mutter anliegen.
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Beim Gleichlauffräsen können nun bei der gezeichneten Drehrichtung
an der Spindel 5 entgegengesetzt gerichtete Kräfte angreifen, die in der Zei-cbnung.mit
E und K bezeichnet sind. Von diesen ist die Kraft K dem Vorschub -entgegengerichtet
und, entspricht der beim normalen Fräsen, also dem gegenläufigen Fräsen, allein
auftretenden Kraft. Die Kraft E ist dadurch bedingt, daß der Fräser q. das Werkstück
3 und damit den Tisch 2 in der Vorsclübricltung mitnirhmt, so daß diese Kraft zu
einer. plötzlichen Entlastung des Vorschubs führt und sich zur Vorschubkraft addiert.
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Wie Abb.. i erkennen läßt, wird die Kraft K von der Feder io aufgenommen
und die Kraft E von den Gewindegängen 12 der Mutter I I, so daß auch -bei einem
plötzlichen -Umspringen der an der Spindel, 5 angreifenden Kräfte keine axiale Verschiebung
der Spindel und damit kein Totgang möglich ist. -Gemäß Abb.2 wurde die Drehrichtung
wieder entsprechend dem Pfeil 1q.,, also entgegen dem Uhrzeigersinne .angenommen,
so daß der Tisch 2 sich ebenfalls wieder, auf die Zeichnung bezogen, nach rechts
entsprechend Pfeil 1,5 bewegt. In diesem Fall ist jedoch: die Steigung -der Nut
9 entgegengesetzt zu-derjehigen der Abb. i gerichtet. Infolgedessen wird die über
die Hülse 6 auf die Spindel 5 über.-iragene Antriebskraft zwar wieder in die Kraftkomponenten
A und -G zerlegt, die in Richtung der Spindelachse liegende Kraft G ist jedoch in
Bezug auf diese Abbildung nach links gerichtet und bringt Jäher die linken Gewindeflanken
der Spindel gegen die Gewindegänge i2 der Mutter ii zum Anliegen. Bei dem Beispiel
der -Abb. 2* wird demzufolge die entgegen dem Vorschub wirkende- Kraft K von den
Gewindegängen 1.2 der Mutter ii und die in Richtung des Vorschubs liegende Kraft
E von der Feder so aufgenommen. - -Wie die Zeichnungen erkennen lassen; ist die
Größe der in Richtung der Spindelachse wirkenden Kraftkomponente G außer von der
absoluten 'Größe des Antriebsdrehmoments von der Steigung der Nut g abhängig. Man
hat-es daher in der Hand, durch entsprechende Wahl dieser Steigung das für einen
bestimmten Maschinentyp am bestengeeignete Kräfteverhältnis zu erzielen. -