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Backenfutter für Drehbänke, dessen Spannbacken verschwenkbare Spannstücke
tragen Backenfutter zum Festspannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen, z. B.
Drehbänken, Fräsmaschinen u. a., bei denen zur Bearbeitung des Werkstückes entweder
dieses eine Drehbewegung ausführt oder das Werkzeug umläuft, besitzen im allgemeinen
mehrere zentrisch angeordnete Backen oder Klauen, zwischen denen das Werkstück eingespannt
wird. Hierzu sind die im Futterkörper gehaltenen Backen oder Klauen in radialer
Richtung verschiebbar. Die meisten bekannten Ausführungen dieser Art sehen vor,
daß alle Backen gleichzeitig durch Verdrehen einer Spindel mittels eines Handschlüssels
über Zahnräder, Zahnstangen, Schnecken oder Schneckenräder verschiebbar sind. Eine
ähnliche Ausbildung weisen auch die sogenannten Planscheiben auf, die dem gleichen
Zweck wie die Spannfutter dienen. Die aufzuwendenden Spannkräfte müssen der Größe
der anzugreifenden Zerspanungskräfte des Werkzeuges angepaßt sein.
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Um bei einem Festspannen von Hand sicherzugehen, daß die über den
Steckschlüssel übertragenen Spannkräfte ausreichen, wird dessen Hebelarm in der
Praxis vielfach durch Aufschieben eines Rohres verlängert, so daß gegebenenfalls
infolge der erheblichen Verlängerung des Hebelarmes Kräfte zur Wirkung kommen, die
die Zustellorgane wie Zahnräder, Zahnstangen, Schnecken, Schneckenräder und deren
Lager in unzulässiger Weise belasten, unter Umständen sogar das Werkstück verformen.
Letzteres tritt insbesondere leicht bei Hohlkörpern auf. Eine unzulässige große
Belastung der Verstellorgane führt außerdem zu einem starken Verschleiß derselben
und zu einer entsprechenden Vergrößerung des zwischen ihnen vorhandenen Spieles,
so daß schließlich eine gleichmäßige Verschiebung aller Backen in Richtung auf die
Werkstückachse nicht mehr gewährleistet ist.
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Es sind Spannvorrichtungen bekannt, die diesen Nachteilen durch die
Anordnung von pendelnd beweglichen Backen oder durch eine Ausbildung der Backen
als Kurvenstücke begegnen sollen und bei denen die Spannkraft unter der Einwirkung
der Zerspanungskraft im Laufe des Arbeitsvorganges auf einen entsprechenden Wert
erhöht oder überhaupt der Spannvorgang erst eingeleitet wird. Spannvorrichtungen
der erstgenannten Art werden bei Dreh-, Fräs- und Hobelarbeiten an Stelle der üblichen
Mitnehmerscheiben eingesetzt, die durch Mitnehmerbolzen und Drehherz die Drehbewegung
auf das zwischen den Körnerspitzen laufende Werkstück übertragen. Diese Spannvorrichtungen
können nur unter bestimmten Voraussetzungen benutzt werden. Zum freien Spannen von
Werkstücken beliebigen Durchmessers ohne Halterung derselben zwischen Spitzen sind
sie nicht verwendbar. Spannfutter der zweiten Ausführungsart sind Sonderkonstruktionen
für bestimmte Anwendungsgebiete. Das Festspannen des Werkstückes erfolgt dabei nicht
durch radial zustellbare Backen, sondern durch verdrehbare Kurvenstücke, die ähnlich
wie radial zustellbare Backen mit einem Schlüssel oder über ein Getriebe zwangsverstellt
werden. Durch die Anordnung der Kurvenstücke im Innern eines Spannkopfes können
nur Werkstücke eingespannt werden, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der
Durchmesser von Werkstücken ist, die in Spannfutter gleichen Außendurchmessers mit
radial zustellbaren Backen eingespannt werden könnten.
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Es wird durch die Erfindung angestrebt, ein Backenfutter zu schaffen,
welches vielseitiger als die bekannten verwendet werden kann. Es soll unter Beibehaltung
des bekannten Futterkörpers für radial zustellbare Backen lediglich durch Austauschen
der Einzelbacken mit verhältnismäßig geringem Aufwand die Anwendungsmöglichkeit
erweitert werden.
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Im Reparaturbetrieb z. B., mit ständig wechselnden Fertigungsbelangen
und den unterschiedlichsten Werkstücken, ist eine schnelle Durchführung der Arbeiten
von einem sicheren Spannen und schnellem Einstellen des Spannfutters auf das Werkstück
mit abhängig.
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Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Backenfutter
mit radial zustellbaren Backen zu schaffen, bei dem beim Spannvorgang selbst nur
verhältnismäßig geringe Kräfte aufgebracht werden müssen und bei dem - sich- die
Spannkraft unter der Einwirkung der Zerspanungskraft bei deren Angreifen am Werkstück
selbsttätig auf einen entsprechenden Wert erhöht, der mit Sicherheit eine feste
Halterung des Werkstückes gewährleistet. Dabei soll noch erreicht
werden,
daß die Spannelemente wie Zahnstangen, Zahnräder und Schnecken sowie deren Lager
nicht zusätzlich belastet werden.
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Ausgehend von einem Backenfutter für Drehbänke mit radial zustellbaren
ein- oder mehrstufigen Backen, die entsprechend der Stufenzahl ein oder mehrere
verschwenkbare Spannstücke- tragen, die sich jeweils in abgerundeten Ausnehmungen
der Backen stirnseits abstützen, sieht die Erfindung vor, daß die im wesentlichen
dreieckförmigen Spannstücke eine in Drehrichtung ansteigende, konvex gekrümmte Spannfläche
aufweisen und in Steigungsrichtung der Spannfläche gegen den einen Schenkel der
Backenausnehmung mittels- Federn angedrückt sind. Ein Verschwenken der -einz-elnen
- Spannstücke kann nur entgegen der Wirkung der jedem Spannstück zugeordneten Feder
erfolgen. Es wird infolgedessen erreicht, daß sich die einzelnen verschwenkbaren
Spannstücke beim Zustellen in bezug auf das Werkstück in gleicher Lage befinden
und ihre Spannflächen symmetrisch zur Werkstückachse-liegen.
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Beim Spannen wird das Werkstück zwischen die Backen des Spannfutters
gebracht und dieses in bekannter Weise festgezogen. Es_ genügt dabei, nur geringe
Kräfte aufzuwenden, so daß auch der Anpreßdruck- der einzelnen Backen und die Beanspruchung
der Verstellorgane nur sehr gering ist. Es ist dabei gleichgültig, ob es sich um
ein Spannfutter handelt, das sich bei der Bearbeitung des Werkstückes mit diesem
dreht; oder-um-eirifSpannfutter oder eine Planscheibe, die fest auf dem Bearbeitungstisch
angebracht ist. In letzterem Falle- .kommen umlaufende Werkzeuge, wie Drehmeißel,
Bohrer, Fräser od. dgl., zur Anwendung. Greift nun das Werkzeug am Werkstück an,
so tritt bei sich drehendem Werkstück und feststehendem Werkzeug eine Zerspanungskraft
auf, die der Drehrichtung des Werkstückes entgegengerichtet ist. Dreht sich das
Werkzeug, so stimmt die Richtung der Zerspanungskraft mit der Drehrichtung des Werkzeuges
überein. Die Zerspanungskraft sucht nun das Werkstück in Richtung der Zerspanungskraft
zu verdrehen. Mit einem Verdrehen des Werkstückes ist jeweils auch ein geringes
Verschwenken der Spannstücke der Backen aus der durch die Federn festgelegten Lage
verbunden, Infolge der konvexen und in Richtung der Zerspanungskraft ansteigenden
Krümmung der Spannfläche des Spannstückes erfährt der Anlagepunkt der Spannfläche
am Werkstück beim Verschwenken des Spannstückes eine Verschiebung auf die Achse
des Spannfutters zu, wodurch sich der Spanndruck selbsttätig erhöht. Dabei hängt
jeweils die Größe des Spanndruckes von der Größe der angreifenden Zerspanungskräfte
ab. Durch entsprechende Krümmung der Spannfläche des Spannstückes wird erreicht,
daß durch den erzielten Spanndruck bei jeder beliebigen Größe der Zerspanungskräfte
eine sichere Halterung des Werkstückes und eine Sicherung gegen Verdrehen desselben
gewährleistet ist.
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Es ist von besonderem Vorteil, wenn das Spannstück jeweils umgedreht
werden kann, wenn die Drehrichtung des Werkstückes oder des Werkzeuges umgekehrt
wird; denn es ist notwendig, daß die Krümmung der Spannfläche des Spannstückes jeweils
in der Richtung der Zerspanungskraft ansteigt, um eine selbsttätige Klemmung zu.
bewirken. Um dies zu gewährleisten, sieht die Erfindung vor, daß die Spannstücke
zwischen zwei an der Spannbacke lösbar befestigten Laschen mittels eines in die
Spannstücke im Krümmungsmittelpunkt der Backenausnehmung eingreifenden Lagerstiftes
gehalten sind. Nach einer weiteren Ausführungsform; die insbesondere für stufenförmige
Backen in Frage kommt, ist vorgesehen, daß das eine Stiftende in eine Bohrung der
Backenstufe, das andere Stiftende in die äußere Lasche eingreift. Bei dieser Art
der Befestigung des Spannstückes genügt es, um das Spannstück umkehren oder austauschen
zu können, die einzige Lasche zu lösen. Besonders vorteilhaft ist es nach der Erfindung,
die Lasche für die Halterung des Spannstückes als Blattfeder auszubilden. Diese
kann infolge ihrer Elastizität abgebogen werden, so daß der Haltestift am Spannstück
aus der Lagerbohrung der Feder heraustritt. Die Verwendung einer als Blattfeder
ausgebildeten Lasche erleichtert das Herausnehmen und Wiedereinsetzen des Spannstückes
in umgekehrter Lage wesentlich.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach, der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 die Ansicht eines Dreibackenfutters nach der Erfindung, Fig. 2 eine
Backe mit Backenträger und Spannstück im Längsschnitt, F ig. 3 eine Ansicht der
Backe nach Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht der Backe nach Fig. 2, Fig. 5 eine zweistufige
Backe, Fig. 6 den vorderen Teil einer Backe, deren Spannstück mittels einer Blattfeder
gehalten ist, und Fig. 7 die Draufsicht auf den vorderen Teil einer Spannbacke,
an deren Spannstück eine Blattfeder befestigt ist.
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In der Fig. 1 ist in der Ansicht ein Dreibackenfutter bekannter Ausbildung
dargestellt, das sich lediglich dadurch von den bekannten unterscheidet, daß die
Backen zusätzlich mit Spannstücken versehen sind. Der Futterkörper des Dreibackenfutters
ist mit 1 bezeichnet. In den radial gerichteten Aussparungen 2 des Futterkörpers
1 sind die Backenträger 3 radial verschiebbar gehalten. Die Verschiebung
erfolgt in bekannter Weise mittels der Gewindeplanscheibe 19, deren innerer Gewindegang
in der Fig. 1 sichtbar ist, oder auch in nicht dargestellter Weise mittels Zahnkranz,
Zahnstangen und Spindeln. Auf die Backenträger 3 sind die Backen 4 mittels der Schrauben
5 aufgeschraubt. Die Befestigung ist im einzelnen noch aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich.
Stirnseitig besitzt die Backe 4 nach den Fig. 1 bis 4 ebenso wie nach den Fig. 6
und 7 eine winkelförmige Aussparung. Wie die Figuren erkennen lassen, ist der Grund
der Aussparung abgerundet, wobei der Radius der Abrundung mit dem Radius der Auflagekante
des Spannstückes 6 übereinstimmt. Dieses besitzt einen im wesentlichen dreieckigen
Querschnitt. Die Spannfläche 7 ist konvex gekrümmt, wobei die Krümmung jeweils in
der Richtung der Zerspanungskraft, die von der Drehrichtung des Werkzeuges oder
Werkstückes abhängt, schwach ansteigt. Die Spannfläche 7 des Spannstückes 6 ist
in bekannter Weise geriffelt.
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Um das Spannstück 6 gegen ein Herausfallen aus der Ausnehmung der
Backe 4 zu sichern, ragen aus den beiden Seitenflächen des Spannstückes 6 die Stiftenden
8 und 9 heraus. Dabei kann es sich, wie die Fig. 2 zeigt, um einen durchgehenden
Stift handeln, dessen Länge etwas größer ist als die Länge des Spannstückes
6. Beiderseits liegen in den Ausnehmungen 10 der Backe 4, wie
es die Fig. 2 und 4 zeigen, die Laschen 11 und 1111, die mittels der Schrauben 12
lösbar befestigt sind. Die Bohrung 13 in den Laschen 11 und 11a dient als Lager
für die Stiftenden. Auf diese Weise ist das Spannstück 6 beiderseits festgehalten
und
ist um die Stiftenden 8 und 9 drehbar. Die Stiftenden 8 und 9 befinden
sich jeweils im Mittelpunkt des Krümmungskreises der Backenausnehmung des Spannstückes
6.
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An die Stelle der Lasche 11 kann auch, wie die Fig. 6 zeigt, die Blattfeder
14 treten. Diese läßt sich mittels des abgebogenen Endes 15 leicht abheben,
so daß das Stiftende 8 freigegeben wird und das Spannstück aus der Aussparung herausgenommen
werden kann. Ein schnelles Herausnehmen des Spannstückes ist von großer Bedeutung,
da bei einer Umkehrung der Drehrichtung ein Umkehren des Spannstückes erforderlich
ist, damit der Anstieg der konvex gekrümmten Spannfläche 7 des Spannstückes in der
Richtung der Zerspanungskraft liegt.
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Um das Spannstück 6 in seiner Ausgangsstellung an eine Seitenfläche
der Aussparung anzudrücken, ist in der anderen Seitenfläche der Aussparung die Blattfeder
16 angeordnet. Bei einer Anordnung der Blattfeder 16 in der Seitenfläche 17 der
Aussparung, wie es in den Fig. 1 bis 6 gezeigt ist, kommt ein Umdrehen des Spannstückes
nicht in Frage, da das Spannstück mit seiner jeweils breiteren Fläche in der Ausgangslage
an der Seitenfläche 18 der Ausnehmung anliegen muß. Soll aber eine Umkehrung der
Drehrichtung möglich sein, so ist vorgesehen, wie es die Fig. 7 zeigt, die Blattfeder
16 unmittelbar am Spannstück 6 selbst zu befestigen, so daß sich die
Blattfeder, unabhängig davon wie das Spannstück eingesetzt ist, stets auf der schmaleren
Seitenfläche des Spannstückes befindet. Spannstücke nach der Erfindung können auch
bei mehrstufigen Spannbacken 411 zur Anwendung kommen. Ein Ausführungsbeispiel zeigt
die Fig. 5. In dieser sind die Teile, die mit denen in den übrigen Figuren übereinstimmen,
mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Bei den in den Figuren dargestellten Spannbacken
sind deren rückseitige Stirnflächen derart ausgebildet, wie es bei den bekannten
Spannfuttern oder Planscheiben üblich ist.
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Wie insbesondere die Fig. 2 erkennen läßt, weist der Backenträger
3 eine Ausbildung auf, wie sie auch die Backenträger der bekannten Backenfutter
besitzen. Es ist infolgedessen möglich, bei den bekannten Backenfuttern deren Spannbacken
durch solche zu ersetzen, wie sie in den Figuren dargestellt sind. Der Gegenstand
der Erfindung kann demnach jederzeit nachträglich angeordnet werden und die bekannten
Spannbacken in Backenfuttern ersetzen.
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Selbstverständlich können auch an den rückwärtigen Stirnflächen Spannstücke
nach der Erfindung vorgesehen sein.