<Desc/Clms Page number 1>
N. V. HOLLANDSE SIGNAALAPPARATEN, verblijf houdende te HENGELO (Nederland) .
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET VERVAARDIGEN VAN EEN MET ZEER GERINGE SPELING OP EEN SCHROEFSPIL PASSENDE MOER.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaar- digen van een met zeer geringe speling op een shcroefspil passende moer en een inrichting voor het toepassen van die werkwijze.
Bij servomechanismen, meetinstrumenten en analogie rekenmachines als ook voor vele andere toepassingen is het gewenst te kunnen beschikken over moeren, die zeer nauwkeurig en met uiterst geringe speling op een trans- port-schroefspil passen. Met behulp van een dergelijke moet kan men zeer nauwkeurig en zonder "hysteresis" een onderdeel, zoals b. v. een camoïde in een analogie-rekenmachine, evenredig met de rotatie van een as lineair ver- plaatsen. Het maken van dergelijke moeren eist grote vakkennis, veel tijdsop- offering en het gebruik van werktuigmachines, waarvan de transportspil aan hoge eisen voldoet. Desondanks slaagt men et niet in moeren te maken met een spelingvrijheid, zoals men die onder omstandigheden zou wensen.Daarenbo- ven blijkt de bereikte speling tijdens het gebruik vrij snel toe te nemen.
Dit houdt verband met het feit, dat men nauwkeurige schroefspillen in het algemeen op slijpbanken maakt met behulp van een roterende slijpschijf met,kegelvormig slijpvlak waarvan de rotatie-as bij het snijden van de draad de as van de spil kruist, zulks om de vereiste spoed te verkrijgen. De hoek, waaronder dit kruisen plaats heeft, wordt bepaald door de helling van de te slijpen schroeflijn, en deze helling is op verschillende diepte in de draad bij een bepaalde spoed verschillend.
De as van de slijpschijf wordt nu in- gesteld overeenkomstig de helling van de draad op de steekcirkeloBijgevolg is deze instelling onjuist voor de grond en de omtrek van de draad. dit heeft tot gevolg, dat een rechthoekige of trapeziumvormige draad niet is te verwe- zenlijken en de beide flanken van de draaddoorsnede een gebogen vorm krijgen,
<Desc/Clms Page number 2>
althans wanneer geen zeer moeilijk te berekenen en uit te voeren correctie van het slijpschijfoppervlak wordt toegepast.
Laat men op een dergelijke geslepen spil een moer lopen, die, zoals dat bij nauwkeurige moeren gebruikelijk is, op een draaibank met een speciale beitel is gesneden, en die dus wel een rechthoekige of trape- ziumvormige draad bezit, dan kan deze moer ook bij de beste passing slechts op een schroeflijn, en niet op het gehele vlak van de draad dragen, Bij eni- ge belasting vindt dan een snelle slijtage bij de bovenbedoelde schroeflijn plaats, die tot speling aanleiding geeft. Ook wanneer men echter de spil op een draaibank zou snijden en dus wel een trapeziumvormige of rechthoeki- ge draad zou krijgen, dan is het nog steeds uiterst moeilijk een voldoende spelingsvrije passing te verkrijgen.
Volgens de uitvinding wordt een zeer nauwkeurig passende moer ver- kregen, door een gesloten ring, die om een draadspil ligt, in overwarmde of weinig verwarmde toestand aan een zodanige alzijdige druk te onderwerpen,dat het materiaal van de ring, zonder dat het aanzienlijk in temperatuur is ver- hoogd, plastisch deformeert , en zich nauwkeurig aan de vorm van de draad van de spil aanpast, zonder dat het materiaal van de spil plastisch defor- meert.
Het materiaal van de moer past zich daarbij volledig aan de vorm van de draad van de spil aan, ook als deze draad geen ideale rechthoekige of trapeziumvorm heeft. De enige eis die aan de spil gesteld moet worden is,dat alle gangen met grote nauwkeurigheid gelijk zijn, wat minder moeilijk is te verwezenlijken.
Sterk verhitten van de moer voor het persen is ongewenst, omdat de dan op het persen volgende afkoeling met bijbehorend krimpen de juiste passing nadelig zouden 'beïnvloeden.
De persbewerking kan vereenvoudigd worden door de ring van te vo- ren door gieten of snijden van een redelijk nauwkeurig passende draad te voorzien. Er kan dan met een kleinere radiale druk en minder vervorming wor- den volstaan.
Een zeer grote nauwkeurigheid verkrijgt men, indien men de moer pas perst op de spil, waarop zij later zal moeten worden gebruikt. Spil en moer vormendaneen bijeenbehorend paar, dat bij eventuele vervanging tesamen moet worden verwisseld. Om dit te kunnen doen is het echter nodig, dat op het ogenblik van het persen het materiaal van de moer een lagere vloeigrens heeft dan dat van de spil,want de draad van de laatste moet de druk leveren, die het materiaal van de moer in vorm doet vloeien die de spil reeds bezit.
Hieruit volgt o. a. dat de druk niet onbeperkt mag worden opgevoerd. Welis- waar moet het materiaal van de moer onder deze druk vloeien, maar het mate- riaal van de spil mag alleen elastisch vervormen en dit stelt een bovengrens aan de druk. Zou de spil ook plastisch deformeren, dan zou ter plaatse van de moer de draad van de spil vervormen en de moer, aan deze vervormde spil aangepast, zou niet meer vlot over het overige deel van de spil kunnen wor- den bewogen.
Niet altijd kan aan deze eis worden voldaan, in het bijzonder wanneer de spil uit lichtmetaal is vervaardigd. Men kan in dit geval de moer pas persen op een b. v. stalen spil, die nauwkeurig overeenkomstig de licht- metalen spil is bewerkt. Een bezwaar van deze methode is, dat men bij de fabricage van de spillen een hoge graad van uitwisselbaarheid zal moeten nastreven en desondanks niet die nauwkeurige passing zal kunnen bereiken als bij direct op de bijbehorende spil pas persen van de moer. Toch is ook bij het persen van de moeren op een speciale persspil nog een hogere graad van nauwkeurigheid bereikbaar dan bij andere, bekende methoden. Daarenboven kan
<Desc/Clms Page number 3>
men bij de laatste gangen van de slijpbewerking van een spil deze pas maken bij een bepaalde moer.
Wanneer het slijpen van de spil gedurende de bovenbe- doelde laatste gangen geschiedt bij dezelfde instelling van de slijpschijf, die ook werd gebruikt bij het slijpen van de spil, waarop de moeren werden geperst, dan is in ieder geval de vorm van de flank van de draaddoorsnede van de pas te maken spil gelijk aan die van de spil, waarop het persen heeft plaats gehad, en dus ook gelijk aan de vorm van de flanken van de draaddoor- snede van de op deze spil geperste moer, welke flanken zich volledig aan die van de persspil hebben aangepast.Er kan dandus nog slechts een verschil bestaan tussen de afmetingen van de draaddoorsneden gemeten in de langsrichting van de spil en deze afmetingen kunnen met betrekkelijk weinig moeite door slij- pen op de bovenbeschreven wijze nauwkeurig aan elkaar worden aangepast,
waar- na de draaddoorsneden van spil en moer dus zowel in vorm als in afmetingen nauwkeurig gelijk zijn.
Een eenvoudige inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding wordt hieronder beschreven. Deze inrichting bezit (zie de figuur) twee concentrische bussen 1 en 2. De binnenste bezit een cy- lindrische opening, waarin de nog niet geperste moer juist met een cylin- drisch buitenoppervlak past. Verder hebben de buitenste bus aan de binnenzij- de, en de binnenste bus aan de buitenzijde, op elkaar passende omwentelings- kegeloppervlakken met scherpe tophoek. Tenslotte bezit de binnenste bus een of meer gleuven met een zodanig verloop, dat de diameter van de binnenste bus kleiner kan worden als de bussen in axiale richting in elkaar worden ge- perst.
Elke gleuf kan of in het geheel niet, dan wel tot één eindvlak,of tot beide eindvlakken, gezien in de richting van de as van de bus doorlopen.Men kan zich uitvoeringen denken, waarbij alle gleuven van het ene naar het an- dere einde doorlopen, dan wel uitvoeringen waarbij slechts één zaagsnede, die eventueel de enige kan zijn, doorloopt, en ook uitvoeringen, waarbij geen van de gleuven doorlopen.
De uitvoeringen met niet doorlopende zaagsneden hebben het voor- deel, dat zij een geheel vormen, doch het nadeel, dat plastische vervorming van het zwakste in de dammen gelegen deel kan optreden, waardoor het uit- halen en inbrengen van de moeren wordt bemoeilijkt.
Voor het persen wordt de moer op de spil gebracht, en in de bin- nenste bus geschoven. De buitenste bus wordt er overheen gezet en het geheel op een pers, b.v. een schroefpers, axiaal in elkaar geperst totdat de ge- wenste mate van vervorming is bereikt. Het is gewenst bij het persen een ring 3 van materiaal met hogere vloeigrens dan het materiaal van de moer in de binnenste bus te leggen, welke ring de vervorming van de binnenste bus zodanig begrenst, dat de juiste mate van vervorming van de moer wordt be- werkt en de spil niet blijvend of te ver elastisch gedeformeerd wordt.Men kan het gat in deze ring zo bemeteng dat het nauwkeurig om de spil past en deze tijdens het persen in de juiste stand houdt.
<Desc / Clms Page number 1>
N. V. DUTCH SIGNALING DEVICES, residing in HENGELO (Netherlands).
METHOD AND DEVICE FOR THE MANUFACTURE OF A NUT MATCHING WITH VERY LOW PLAY ON A SCREW SPINDLE.
The invention relates to a method for manufacturing a screw fitting nut with very little play and an apparatus for using that method.
For servo mechanisms, measuring instruments and analog calculators, as well as for many other applications, it is desirable to have nuts that fit very accurately and with extremely little play on a transport screw spindle. With the help of such a must one can be very precise and without "hysteresis" a part, such as b. v. displacing a camoid in an analogy calculator, linearly proportional to the rotation of an axis. The production of such nuts requires a great deal of expertise, a great deal of time sacrifice and the use of machine tools whose transport spindle meets high requirements. Nevertheless, it is not possible to make nuts with a clearance of play, as one would wish under certain circumstances. In addition, the clearance achieved appears to increase fairly quickly during use.
This is due to the fact that precision lead screws are generally made on grinding machines by means of a rotating grinding wheel with a cone-shaped grinding surface whose axis of rotation crosses the axis of the spindle when cutting the thread, about the required pitch. to obtain. The angle at which this crossing takes place is determined by the slope of the helix to be ground, and this slope is different at different depths in the wire at a given pitch.
The wheel axis is now set according to the wire slope on the pitch circle. As a result, this setting is incorrect for the ground and the wire's circumference. this means that a rectangular or trapezoidal wire cannot be produced and that both flanks of the wire cross-section acquire a curved shape,
<Desc / Clms Page number 2>
at least if no correction of the grinding wheel surface is applied which is very difficult to calculate and to carry out.
If a nut is run on such a sharpened spindle, which, as is usual with precision nuts, has been cut on a lathe with a special chisel, and which therefore has a rectangular or trapezoidal thread, then this nut can also be used. wear the best fit only on a helix, and not on the entire surface of the wire. At some load, a rapid wear at the above helix takes place, which gives rise to play. However, even if the spindle were to be cut on a lathe and thus a trapezoidal or rectangular thread were obtained, it is still extremely difficult to obtain a sufficiently play-free fit.
According to the invention, a very precisely fitting nut is obtained by subjecting a closed ring, which lies around a threaded spindle, in an overheated or little heated condition to such an all-sided pressure that the material of the ring, without significantly temperature is increased, plastically deforming, and accurately conforms to the shape of the spindle thread without plastically deforming the spindle material.
The material of the nut adapts completely to the shape of the thread of the spindle, even if this thread does not have an ideal rectangular or trapezoidal shape. The only requirement to be placed on the spindle is that all passes be equal with great accuracy, which is less difficult to achieve.
Strong heating of the nut before pressing is undesirable, because the cooling then following pressing with associated shrinking would adversely affect the correct fit.
The pressing operation can be simplified by pre-feeding the ring by casting or cutting with a reasonably accurately fitting wire. A smaller radial pressure and less deformation will then suffice.
A very high precision is obtained if the nut is pressed onto the spindle on which it will be used later. Spindle and nut then form a matching pair that must be exchanged together if necessary. However, in order to do this, it is necessary that at the time of pressing the material of the nut has a lower yield point than that of the spindle, because the thread of the latter must provide the pressure which the material of the nut enters. form that the spindle already possesses.
From this it follows, among other things, that the pressure may not be increased indefinitely. It is true that the material of the nut must flow under this pressure, but the material of the spindle must only deform elastically and this sets an upper limit on the pressure. If the spindle would also deform plastically, the thread of the spindle would deform at the location of the nut and the nut, adapted to this deformed spindle, would no longer be able to move smoothly over the remaining part of the spindle.
This requirement cannot always be met, especially when the spindle is made of light metal. In this case the nut can only be pressed on a b. v. steel spindle, which is precisely machined in accordance with the light metal spindle. A drawback of this method is that it will be necessary to strive for a high degree of interchangeability in the manufacture of the spindles and nevertheless it will not be possible to achieve the precise fit as with pressing the nut directly onto the associated spindle. Nevertheless, even when pressing the nuts on a special press spindle, a higher degree of accuracy can be achieved than with other known methods. In addition, you can
<Desc / Clms Page number 3>
during the last steps of the grinding operation of a spindle, it is made only at a certain nut.
When the grinding of the spindle during the above last passes is done at the same setting of the grinding wheel that was also used in grinding the spindle on which the nuts were pressed, then in any case the shape of the flank of the thread cross-section of the spindle to be machined equal to that of the spindle on which the pressing took place, and therefore also equal to the shape of the flanks of the thread cross-section of the nut pressed on this spindle, which flanks fully adhere to that spindle. There can therefore only be a difference between the dimensions of the wire cross-sections measured in the longitudinal direction of the spindle and these dimensions can be accurately matched by grinding in the manner described above with relatively little effort,
after which the thread cross-sections of spindle and nut are therefore exactly the same in both shape and dimensions.
A simple device for carrying out the method according to the invention is described below. This device has (see the figure) two concentric bushings 1 and 2. The inner one has a cylindrical opening, into which the unpressed nut just fits with a cylindrical outer surface. Furthermore, the outer sleeve on the inside and the inner sleeve on the outside have mating rotational cone surfaces with acute apex angle. Finally, the inner sleeve has one or more slots with a course such that the diameter of the inner sleeve can become smaller when the sleeves are pressed together in the axial direction.
Each slot can either not extend at all, or extend to one end face, or to both end faces, viewed in the direction of the axis of the sleeve. Embodiments can be envisaged in which all slots run from one end to the other. run through, or designs where only one saw cut, which may be the only one, runs through, and also designs where none of the slots run through.
The designs with non-continuous cuts have the advantage that they form a whole, but the disadvantage that plastic deformation of the weakest part located in the dams can occur, making the removal and insertion of the nuts more difficult.
For pressing, the nut is placed on the spindle and pushed into the inner sleeve. The outer can is put over it and the whole on a press, e.g. a screw press, compressed axially until the desired degree of deformation is achieved. When pressing, it is desirable to place a ring 3 of material with a higher yield point than the material of the nut in the inner bush, which ring limits the deformation of the inner bush in such a way that the correct degree of deformation of the nut is maintained. works and the spindle is not permanently or over-elastically deformed. The hole in this ring can be sized to fit the spindle accurately and keep it in the correct position during pressing.