CH712763A2 - Verfahren zum Herstellen einer Spannbacke sowie entsprechend gefertigte Spannbacke. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer einen Backengrundkörper (2) und eine Spannkontur (3) aufweisenden Spannbacke (1), umfassend die Schritte: Bereitstellen des Backengrundkörpers (2) aus einem ersten Material, Auftragen mindestens einer Materialschicht (4) eines zweiten Materials auf den Backengrundkörper (2), Ausbilden der Spannkontur (3) in der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht (4). Die Materialeigenschaften des ersten Materials unterscheiden sich von denen des zweiten Materials. Das zweite Material ist härter als das erste Material. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Spannbacke gefertigt nach dem erfindungsgemässen Verfahren.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer einen Backengrundkörper und eine Spannkontur aufweisenden Spannbacke. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren gefertigte Spannbacke.

[0002] Derartige Spannbacken werden in Schraubstöcken oder sonstigen Spanneinrichtungen dazu verwendet, ein zu bearbeitendes Werkstück zwischen sich aufzunehmen und zu spannen und damit eine beispielsweise spanende Bearbeitung des Werkstücks zu ermöglichen.

[0003] Die Spannbacken werden dabei in der Regel selbst durch eine spanende Bearbeitung aus einem Vollmaterial gefertigt - beispielsweise durch Fräsen, so dass der Backengrundkörper und die Spannkontur in einem Schritt aus einem Material hergestellt werden. Dieses Verfahren hat sich zwar bewährt, jedoch hat es sich als nachteilig erwiesen, dass die so gefertigten Spannbacken eine vergleichsweise geringe Standzeit aufweisen, wenn die Spannbacken aus einem zähen aber relativ weichen Material gebildet sind. Hierbei nützt sich die Spannkontur relativ schnell ab, was dazu führt, dass die Spannbacken in relativ kurzen Intervallen ausgetauscht werden müssen. Werden die Spannbacken hingegen aus einem harten Material gefertigt, so erhöht sich zwar die Standzeit gegenüber der Verwendung eines zähen aber relativ weichen Materials, es tritt dann jedoch häufig das Problem auf, dass aufgrund der hohen Kräfte, die zum Spannen des zu bearbeitenden Werkstücks verwendet werden, die Spannbacken im Bereich der Spannkontur reissen oder brechen und somit unbrauchbar werden. Mit dem Reissen der Spannbacke ist dabei auch eine nicht unerhebliche Gefahr von Beschädigungen weiterer Maschinenteile oder gar von Verletzungen des Bedienpersonals verbunden.

[0004] Dem das Verfahren betreffenden Teil der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu reduzieren. Dem die Spannbacke betreffenden Teil der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Spannbacke bereitzustellen.

[0005] Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Verfahren zum Herstellen einer einen Backengrundkörper und eine Spannkontur aufweisende Spannbacke die Schritte umfasst: - Bereitstellen des Backengrundkörpers aus einem ersten Material, - Aufträgen mindestens einer Materialschicht eines zweiten Materials auf den Backengrundkörper, - Ausbilden mindestens einer Spannkontur in der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht, wobei sich die Materialeigenschaften des ersten Materials von denen des zweiten Materials unterscheiden, und wobei das zweite Material härter ist als das erste Material.

[0006] Hierdurch wird letztlich in Form eines zumindest teilweisen generativen Fertigungsverfahrens auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass die Spannkontur, die aus der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht ausgebildet wird, härter ist als der Backengrundkörper, wodurch sich sehr hohe Standzeiten der Spannbacken erzielen lassen. Zudem kann das erste Material, aus dem der Backengrundkörper gefertigt wird, aus einem leicht zu bearbeitenden Material gewählt werden, wodurch die Herstellung des Backengrundkörpers und damit letztlich auch der Spannbacke als solche begünstigt wird.

[0007] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erste Material zäher als das zweite Material. Hierdurch wird die Gefahr eines Ausbrechens der Spannkontur aus der Spannbacke reduziert, da durch den zähen Backengrundkörper auftretende Kräfte einfach aufgenommen und abgeleitet werden können. Somit wird letztlich eine Spannbacke bereitgestellt, die sehr hohe Standzeiten ermöglicht und bei der gleichzeitig die Gefahr reduziert wird, dass die Spannbacke selbst bei sehr hohen Spannkräften zerstört wird.

[0008] Als besonders vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn das zweite Material als eine Schweissraupe auf den Grundkörper aufgetragen wird. Durch das Aufbringen des zweiten Materials als Schweissraupe wird gewährleistet, dass zwischen dem aus dem ersten Material gefertigten Backengrundkörper und der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht eine untrennbare, sichere Verbindung entsteht, was sich wiederum positiv auf die Langlebigkeit der mit dem Herstellungsverfahren hergestellten Spannbacke auswirkt. Bewährt hat es sich hierbei insbesondere, wenn die Schweissraupe geradenförmig auf getragen wird. Im Rahmen der Erfindung ist es hierbei jedoch auch vorgesehen, dass die Schweissraupe aus mehreren geradenförmigen Abschnitten gebildet ist oder einen mäanderförmigen Verlauf aufweist. Insbesondere können auch mehrere Lagen der Schweissraupe aufeinander aufgebracht werden, um die aus dem zweiten Material gebildete Materialschicht zu formen.

[0009] In diesem Zusammenhang hat es sich auch als günstig erwiesen, wenn die Schweissraupe durch ein Laser-schweissverfahren, vorzugsweise durch ein Pulverauftragsschweissverfahren aufgetragen wird. Insbesondere bei der Verwendung eines Pulverauftragsschweissverfahrens, bei dem das aufzutragende Material aus einer Düse als Pulver einem Laser zugeführt und lokal durch diesen aufgeschmolzen wird, lässt sich das zweite Material gezielt lokal auftragen, wodurch eine besonders gleichmässige Schweissraupe realisiert wird. Zudem kann durch das Pulverauftragsschweissver-fahren ein sehr hoher Automatisierungsgrad erreicht werden, was sich wiederum positiv auf den Herstellungsaufwand sowie die Herstellungskosten auswirkt.

[0010] Bewährt hat es sich zudem auch, wenn die Spannkontur aus der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht nach dem Aufträgen mechanisch herausgearbeitet wird. In diesem Zusammenhang hat es sich zudem auch als günstig gezeigt, wenn die mechanische Herausarbeitung der Spannkontur durch Hartfräsen erfolgt. Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Art und Weise die Spannkontur aus der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht herausarbeiten. Im Rahmen der Erfindung ist es hier jedoch auch vorgesehen, dass die Spannkontur beim Aufträgen der aus dem zweiten Material gefertigten Materialschicht simultan durch einen generativen Fertigungsschritt erzeugt wird. Hierdurch lässt sich insbesondere der Herstellungsprozess deutlich beschleunigen, was sich wiederum positiv auf die Herstellungskosten auswirkt. Im Rahmen der Erfindung ist es also vorgesehen, dass der Schritt des Ausbildens der Spannkontur nachgelagert oder simultan mit dem Aufträgen der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht erfolgt.

[0011] Als vorteilhaft hat es sich zudem auch gezeigt, wenn der Backengrundkörper als eine rechtförmige Platte gebildet ist, an deren einen Längskante ein Absatz eingearbeitet ist, auf den die aus dem zweiten Material gebildete Materialschicht aufgetragen wird. Somit kann die Spannkontur im Bereich des Absatzes ausgebildet werden, wodurch das Spannen des zu bearbeitenden Werkstücks letztlich lediglich in einem sehr kleinen Bereich des Werkstücks erfolgt. Zudem stellt der Absatz auch eine Unterstützung des zu bearbeitenden Werkstücks bereit, wodurch dessen Bearbeitung begünstigt wird.

[0012] Als vorteilhaft hat es sich zudem auch erwiesen, wenn der Absatz eine in Wirkrichtung der Spannbacke weisende Stirnseite aufweist und wenn die aus dem zweiten Material gebildete Materialschicht die komplette Stirnseite bedeckt. Hierdurch ergeben sich sehr definierte Bedingungen, wodurch das Ausbilden der Spannkontur begünstigt wird.

[0013] Um ein Greifen des zu bearbeitenden Werkstücks zu verbessern, hat es sich zudem als günstig erwiesen, wenn die Spannkontur als eine Krallenstruktur gebildet wird, wobei es sich diesbezüglich besonders bewährt hat, wenn die Krallenstruktur als gezahnte Fläche mit vorstehenden Spitzen gebildet wird, wobei die Spitzen durch wellenförmige Ausformungen gebildet werden, die eine Hinterschneidung aufweisen. Hierdurch kommt es letztlich zu punktuellen Auflagen der Spannkontur der Spannbacke an dem zu spannenden Werkstück, zudem lässt sich hierdurch auch eine nach unten gerichtete Kraftkomponente realisieren, durch die verhindert wird, dass das zu bearbeitende Werkstück von den Spannbacken nach oben herausgedrückt wird. Die Spannbacke wird somit letztlich als eine Krallenbacke gebildet.

[0014] Der die Spannbacke betreffende Teil der Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch eine Spannbacke, gefertigt nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 gelöst, wobei das erste Material aus Stahl und das zweite Material aus einem Hartmetall gebildet ist. Hierdurch wird eine Spannbacke bereitgestellt, die im Bereich der Spannkontur sehr hart ist, wodurch sich sehr hohe Standzeiten realisieren lassen, und gleichzeitig eine ausreichende Zähigkeit aufweist, um ein Ausreissen oder Ausbrechen der Spannkontur aus dem Backengrundkörper zu verhindern.

[0015] Im Folgenden wird die Erfindung an einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf eine Spannbacke,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Spannbacke aus der Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang des Schnittes lll-lll aus der Fig. 2, und Fig. 4 eine Detailansicht des Details IV aus der Fig. 3.

[0016] Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Spannbacke 1, die aus einem Backengrundkörper 2 sowie einer Spannkontur 3 gebildet ist. Die Spannkontur 3 wird dabei nach dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch hergestellt, dass eine Materialschicht 4 in Form einer Schweissraupe 5 auf den Backengrundkörper 2 aufgebracht wird und dann die Spannkontur 3 aus der Materialschicht 4 ausgebildet wird, nämlich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch Hartfräsen. Während in dem linken Bereich des Backengrundkörpers 2 die durch ein Pulverauftragsschweissverfahren aufgebrachte Schweissraupe 5 noch zu sehen ist, ist in dem rechten Teil der Spannbacke 1 bereits die Spannkontur 3 herausgearbeitet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Backengrundkörper 2 aus einem ersten Material und die Materialschicht 4, aus der die Spannkontur 3 herausgearbeitet wird, aus einem zweiten Material gebildet. Das erste Material ist dabei zäher als das zweite Material und das zweite Material und damit die Spannkontur 3 ist härter als der aus dem ersten Material gefertigte Backengrundkörper 2. Somit wird letztlich eine Spannbacke 1 bereitgestellt, die eine hohe Standzeit bei zugleich reduzierter Gefahr eines Ausbrechens bzw. Ausreissen der Spannkontur 3 aus dem Backengrundkörper 2 gewährleistet, da der zähe Backengrundkörper 2 die beim Spannen eines Werkstücks auftretenden Kräfte einfach aufnehmen und ableiten kann.

[0017] Die aus dem zweiten Material gebildete Materialschicht 4 wird dabei in Form der Schweissraupe 5 auf einen Absatz 6 aufgetragen, der an einer Längskante 7 des als eine rechtförmige Platte 8 gebildeten Backengrundkörpers 2 ausgebildet ist. In dem Backengrundkörper 2 sind zudem Aufnahmen 9 ausgebildet, die zur Aufnahme von Befestigungsmitteln ausgelegt sind, mit denen die Spannbacke 1 beispielsweise an einem Schraubstock befestigt und fixiert werden kann. In dem in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Spannbacke 1 als eine Krallenbacke 10 gebildet, bei der die Spannkontur 3 als eine gezahnte Fläche mit vorstehenden Spitzen 11 gebildet ist, wobei die Spitzen 11 durch wellenförmige Ausformungen 12 gebildet werden, die eine Hinterschneidung 13 aufweisen, wie insbesondere nachstehend noch deutlicher in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Die Spannkontur 3 ist also letztlich als eine Krallenstruktur 14 ausgebildet, die beim Spannen auf das Werkstück eine nach unten gerichtete Kraft ausübt, mit der verhindert wird, dass das Werkstück bei der Bearbeitung abhebt.

[0018] Aus der in der Fig. 2 dargestellten Seitenansicht der Spannbacke 1 wird insbesondere auch deutlich, dass die Schweissraupe 5 über die komplette Länge des Absatzes 6 aufgebracht wird. Auch die Seitenansicht zeigt hierbei einen Zwischenschritt des erfindungsgemässen Verfahrens zum Herstellen der Spannbacke 1, bei der das Ausbilden der Spannkontur 3 aus der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht 4 noch nicht vollständig abgeschlossen ist. Während auf der rechten Hälfte der dargestellten Spannbacke 1 bereits die Spannkontur 3 im Bereich des Absatzes 6 ausgebildet ist, ist die Schweissraupe 5 in der linken Hälfte der Spannbacke 1 noch unbearbeitet.

[0019] Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemässe Spannbacke 1 entlang des Schnittes lll-lll aus der Fig. 2. Hieraus - und insbesondere auch aus der in der Fig. 4 dargestellten Detailansicht des Details IV aus der Fig. 3 - wird deutlich, dass die Spannkontur 3 auf einer vertikalen Stirnseite 15 des Absatzes 6 ausgebildet ist, die in die Wirkrichtung der Spannbacke 1 weist und dessen komplette Höhe bedeckt, wobei es im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen ist, die Schweissraupe 5 nicht über die komplette Höhe der Stirnseite 15 aufzutragen. Die Spannkontur 3 ist dabei als Krallenstruktur 14 mit gezahnter Fläche mit vorstehenden Spitzen 11 gebildet, wobei die Spitzen 11 durch die wellenförmige Ausformungen 12 gebildet werden, die die Hinterschneidung 13 weisen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Spannbacke 1 ist das erste Material, aus dem der Backengrundkörper 2 gefertigt ist, Stahl und das zweite Material, aus dem die Spannkontur 3 herausgebildet wird, ein Hartmetall. Somit werden hohe Standseiten der Spannkontur 3 erreicht und gleichzeitig die Gefahr reduziert, dass die Spannkontur 3 aus dem Backengrundkörper 2 ausbricht oder ausreisst.

[0020] Im Folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand der in der Fig. 1 dargestellten Perspektivansicht der Spannbacke 1 noch einmal näher erläutert. Zunächst wird der Backengrundkörper 2 bereitgestellt, der aus dem ersten Material gefertigt ist, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Stahl ist. In einem zweiten Schritt wird durch ein Pulverauftragsschweissverfahren die Materialschicht 4 in Form der Schweissraupe 5 auf den entlang der Längskante 7 ausgebildeten Absatz 6 aufgetragen. Das zweite Material, aus dem die Materialschicht 4 aufgebaut ist, ist dabei härter als das erste Material des Backengrundkörpers 2 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Hartmetall. Das Ergebnis dieses Schrittes ist bei der in der Fig. 1 dargestellten Spannbacke 1 auf der linken Hälfte dargestellt. Dabei bedeckt die Schweissraupe 5 die komplette Höhe der Stirnseite 15 des Absatzes 6 und erstreckt sich über dessen komplette Länge.

[0021] In einem weiteren Schritt wird durch Hartfräsen die als Krallenstruktur 14 gebildete Spannkontur 3 aus der Schweissraupe 5 ausgebildet, indem die Spannkontur 3 als gezahnte Fläche mit vorstehenden Spitzen 11 aus der Schweissraupe 5 herausgebildet wird, wobei die Spitzen 11 durch die wellenförmigen Ausformungen 12 gebildet werden, die die Hinterschneidungen 13 aufweisen. Durch die Gestaltung der Spannkontur 3 wird somit eine Krallenstruktur 14 geschaffen, so dass sich beim Spannen eines Werkstücks zwischen zwei oder mehr Spannbacken 1 die Spitzen 11 der Spannkontur 3 in das Werkstück eindrücken können, wobei durch die Form der Krallenstruktur 14 zusätzlich ein Niederzugeffekt bereitgestellt wird.

Bezugszeichenliste [0022] 1 Spannbacke 2 Backengrundkörper 3 Spannkontur 4 Materialschicht 5 Schweissraupe 6 Absatz 7 Längskante 8 Platte 9 Aufnahme 10 Krallenbacke 11 Spitze 12 Ausformung 13 Hinterschneidung

Claims (11)

14 Krallenstruktur 15 Stirnseite Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer einen Backengrundkörper (2) und eine Spannkontur (3) aufweisenden Spannbacke (1), umfassend die Schritte: - Bereitstellen des Backengrundkörpers (2) aus einem ersten Material, -Aufträgen mindestens einer Materialschicht (4) eines zweiten Materials auf den Backengrundkörper (2), - Ausbilden der Spannkontur (3) in der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht (4), wobei sich die Materialeigenschaften des ersten Materials von denen des zweiten Materials unterscheiden, und wobei das zweite Material härter ist als das erste Material.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material zäher ist als das zweite Material.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material als eine Schweissraupe (5) auf den Grundkörper (2) aufgetragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissraupe (5) durch ein Laserschweissverfahren, vorzugsweise durch ein Pulverauftragsschweissverfahren aufgetragen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkontur (3) aus der aus dem zweiten Material gebildeten Materialschicht (4) nach deren Aufträgen mechanisch herausgearbeitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Herausarbeitung der Spannkontur (3) durch Hartfräsen erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Backengrundkörper (2) als eine rechtförmige Platte (8) gebildet ist, an deren einen Längskante (7) ein Absatz (6) eingearbeitet ist, auf den die aus dem zweiten Material gebildete Materialschicht (4) aufgetragen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (6) eine in Wirkrichtung der Spannbacke (1) weisende Stirnseite (15) aufweist, und dass die aus dem zweiten Material gebildete Materialschicht die komplette Stirnseite (15) bedeckt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkontur (3) als eine Krallenstruktur (14) gebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Krallenstruktur (14) als gezahnte Fläche mit vorstehenden Spitzen (11) gebildet wird, wobei die Spitzen (11) durch wellenförmige Ausformungen (12) gebildet werden, die eine Hinterschneidung (13) aufweisen.

11. Spannbacke, gefertigt nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das erste Material aus Stahl und das zweite Material aus einem Hartmetall gebildet ist.