DE102012103521B4 - Druckfederspannvorrichtung für die mechanische Bearbeitung von Federenden - Google Patents

Druckfederspannvorrichtung für die mechanische Bearbeitung von Federenden Download PDF

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Abstract

Druckfederspannvorrichtung (1) mit einer Welle (3), die entlang ihrer Längsrichtung (L) mit einem an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine fixierbaren Befestigungsabschnitt (4) und einem Druckfederspannabschnitt (5) versehen ist, und mit einer Mehrzahl von Spannteilen (9), die in Längsrichtung (L) aufeinander folgend außen am Druckfederspannabschnitt (5) der Welle (3) gehalten sind, wobei jedes Spannteil (9) mehrere Spannteilsegmente (10) aufweist, die zwischen einer inneren Druckfederaufnahmestellung und einer äußeren Druckfederspannstellung quer zur Längsrichtung (L) unter Erzeugung einer auf den Innendurchmesser (Di) einer auf die Spannteile (9) aufgeschobenen Druckfeder (2) wirkenden Spannkraft bewegbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckfederspannvorrichtung, die dazu dient, eine Druckfeder in einer Bearbeitungsmaschine zur spanenden Bearbeitung ihrer freien Federenden zu spannen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung zumindest eines Druckfederendes.
  • Im Stand der Technik ist es bekannt, die Enden einer Druckfeder mittels Schleifen spanend zu bearbeiten, um eine ebene Standfläche zu erzeugen, wobei die Standfläche an jedem Federende normalerweise als 270°-Fläche ausgeführt ist. Ferner sollen durch die Schleifbearbeitung die Maßabweichungen sowohl von der Mittelachse (Maßabweichung e1) als auch in Bezug auf die Parallelität der Federenden (Maßabweichung e2) minimiert werden. Mit anderen Worten sollen die Federenden möglichst parallel zueinander und senkrecht zur Längsrichtung bzw. zur Mittelachse der Druckfeder ausgebildet werden. Während der Schleifbearbeitung wird die zu bearbeitende Druckfeder von außen gespannt, beispielsweise mit einer prismenförmige Spannbacken aufweisenden Druckfederspannvorrichtung.
  • Eine schleifende Bearbeitung der Federenden ist jedoch mit einigen Nachteilen verbunden. Zum einen stellt das Schleifen ein sehr zeit- und kostenintensives Bearbeitungsverfahren dar. Zum anderen kann die Passgenauigkeit der Maßabweichungen e1 und e2 aufgrund der beim Schleifen auftretenden hohen Kräfte und des geringen Abriebs der Federenden nicht exakt vorgegeben werden. Große Maßabweichungen e1 und e2 sind die Folge, was im Rahmen der Qualitätssicherung regelmäßige Nachbearbeitungen nach sich zieht, um die in der entsprechenden DIN-Norm genannten Toleranzen für die Maßabweichungen e1 und e2 einzuhalten, was mit viel Aufwand und Kosten verbunden ist.
  • Weitere Spannvorrichtungen sind in den Druckschriften US-A-3,986,383 , DE 23 48 127 C3 , DE 19 67 563 U und DE 673 419 A offenbart.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckfederspannvorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine optimierte spanende Bearbeitung der Enden einer Druckfeder sowie eine Minimierung der Maßabweichungen sowohl von der Mittelachse (e1) als auch in Bezug auf die Parallelität der Federenden (e2) bewirken.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Druckfederspanneinrichtung der eingangs genannten Art mit einer Welle, die entlang ihrer Längsrichtung mit einem an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine fixierbaren Befestigungsabschnitt und einem Druckfederspannabschnitt versehen ist, und mit einer Mehrzahl von Spannteilen, die in Längsrichtung aufeinander folgend außen am Druckfederspannabschnitt der Welle gehalten sind, wobei jedes Spannteil mehrere Spannteilsegmente aufweist, die zwischen einer inneren Druckfederaufnahmestellung und einer äußeren Druckfederspannstellung quer zur Längsrichtung unter Erzeugung einer auf den Innendurchmesser einer auf die Spannteile aufgeschobenen Druckfeder wirkenden Spannkraft bewegbar sind. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Druckfederspannvorrichtung derart ausgebildet, dass diese eine zu bearbeitende Druckfeder nicht von außen sondern von innen spannt, was dazu führt, dass die Druckfeder sehr stabil in der Druckfederspannvorrichtung aufgenommen ist. Das Vorsehen einer Mehrzahl von Spannteilen ist dahingehend vorteilhaft, dass Maßabweichungen der Innendurchmesser einzelner Federwindungen ausgeglichen werden können, was ebenfalls der stabilen Werkstückaufnahme zuträglich ist. Darüber hinaus wird ein wiederholbares Spannergebnis erzielt. Letzteres ist bei der Bearbeitung von Federenden von großer Bedeutung, um geringe Maßabweichungen e1 und e2 trotz der Tatsache erzielen zu können, dass das Werkstück nach Bearbeitung des einen Federendes zur Bearbeitung des anderen Federendes in der Druckfederspannvorrichtung gedreht bzw. umgespannt werden muss. Insgesamt können bei der Bearbeitung von Druckfederenden unter Verwendung der erfindungsgemäßen Druckfederspannvorrichtung daher sehr geringe Maßabweichungen e1 und e2 erzielt werden, und zwar deutlich geringere Maßabweichungen als bei der Schleifbearbeitung mit herkömmlichen Druckfederspannvorrichtungen. Genauer gesagt können die in der entsprechenden DIN-Norm genannten Toleranzen für e1 und e2 auf über 70% eingeengt werden. Aufwändige Nachbearbeitungen sind entsprechend nicht erforderlich, was zu einer deutlichen Zeit- und Kostenersparnis führt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Spannteilsegmente ringsegmentartig ausgebildet. Entsprechend kann die Spannkraft gleichmäßig auf den Innendurchmesser der zu spannenden Druckfeder übertragen werden.
  • Bevorzugt sind die Spannteilsegmente eines Spannteils über zumindest ein Federelement außen am Druckfederspannabschnitt der Welle gehalten. Vorteilhaft ist zu diesem Zweck für jedes Spannteil zumindest eine Endloszugfeder vorgesehen, die bevorzugt in Nuten aufgenommen ist, die an radial auswärts weisenden Flächen der Spannteilsegmente ausgebildet sind und in Umfangsrichtung miteinander fluchten. Zur Erzielung einer höheren Stabilität können pro Spannteil auch mehrere Endloszugfedern vorgesehen sein, die in sich parallel erstreckenden Nuten aufgenommen sind.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Spannteilsegmente eines Spannteils von Spannteilsegmenten eines benachbarten Spannteils in Längsrichtung über Federmittel derart voneinander beabstandet, dass sie unter Überwindung der Federkraft der Federmittel in Längsrichtung aufeinander zu bewegbar sind, wobei es sich bei den Federmitteln bevorzugt um Druckfedern handelt, die in an Stirnflächen der Spannteilsegmente ausgebildeten Sackbohrungen aufgenommen sind. Derartige Federmittel dienen in erster Linie dazu, die Spannteile, die aus ihrer Druckfederaufnahmestellung unter Erzeugung der Spannkraft in die Druckfederspannstellung bewegt wurden, zurück in die Druckfederaufnahmestellung zu bewegen, sobald die Spannkraft aufgehoben wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Druckfederspannabschnitt der Welle mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete, sich in Längsrichtung konusartig verjüngende Spannbereiche auf, die jeweils von einem Spannteilsegment umfasst werden, wobei radial einwärts weisende Flächen der Spannteilsegmente derart korrespondierend zu der Form der Spannbereiche ausgebildet sind, dass die Spannsegmente unter Einwirkung einer Axialkraft entlang der zugeordneten Spannbereiche zwischen der inneren Druckfederaufnahmestellung und der äußeren Druckfederspannstellung bewegbar sind. Mit anderen Worten werden die Spannteilsegmente über den Konus des zugeordneten Spannbereiches unter Aufweitung des Gesamtdurchmessers des Spannteils geschoben. Bevorzugt verjüngen sich die Spannbereiche in einem zwischen 10° und 45° angearbeiteten Konus, wobei der Winkel und der Weg, um den die Spannteilsegmente entlang der zugeordneten Spannbereiche in Längsrichtung verschiebbar sind, über die maximale Durchmesserveränderung bzw. Aufspreizung des Spannteils entscheiden.
  • Bevorzugt verjüngen sich die Spannbereiche in demjenigen Zustand, in dem der Befestigungsabschnitt an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine fixiert ist, in Richtung des freien Wellenendes, wobei zur Ausübung der Axialkraft am freien Wellenende eine in Längsrichtung gegen das benachbarte Spannteil verschiebbare Spannbüchse vorgesehen ist. Entsprechend kann der Spannvorgang initiiert werden, indem eine Kraft in Längsrichtung von außen auf die Spannbüchse in Richtung der Antriebsspindel ausgeübt wird.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Spannbüchse mit einer Körnerspitzenaufnahme versehen, die derart ausgebildet und positioniert ist, dass an dieser eine an einem Drehmaschinenreitstock gehaltene Pinole zur Aufbringung der Axialkraft angreifen kann. Mit anderen Worten soll bei dieser Ausgestaltung der Druckfederspannvorrichtung die Spannkraft über die Pinole einer Drehmaschine aufgebracht werden.
  • Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ferner ein Verfahren zur spanenden Bearbeitung zumindest eines Druckfederendes, insbesondere zur Erzeugung einer Standfläche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der spanenden Bearbeitung um eine Drehbearbeitung handelt. Die spanende Bearbeitung eines Druckfederendes mittels Drehbearbeitung zeichnet sich gegenüber der Schleifbearbeitung dadurch aus, dass die Drehbearbeitung grundsätzlich preiswerter ist. Darüber hinaus treten bei der Drehbearbeitung geringere Kräfte auf, was zu besseren Ergebnissen hinsichtlich der Maßabweichungen e1 und e2 führt.
  • Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die zu bearbeitende Druckfeder unter Verwendung einer Druckfederspannvorrichtung in der zuvor beschriebenen Art gespannt, die an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine befestigt ist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist dieses die Schritte auf: Befestigen des Befestigungsabschnitts der Welle der Druckfederspannvorrichtung an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine; Aufschieben einer zu bearbeitenden Druckfeder auf die Spannteile der Druckfederspannvorrichtung, während sich die Spannteile in ihrer inneren Druckfederaufnahmestellung befinden; Bewegen der Spannteile aus der inneren Druckfederaufnahmestellung in ihre äußere Druckfederspannstellung unter Erzeugung einer auf den Innendurchmesser der zu bearbeitenden Druckfeder wirkenden Spannkraft; und Plandrehen eines Druckfederendes.
  • Vorteilhaft wird bei dem Verfahren die Spannkraft über eine an einem Drehmaschinenreitstock gehaltene Pinole aufgebracht. Komplizierte Mechaniken oder zusätzliche Mittel zum Aufbringen der Spannkraft können auf diese Weise vermieden werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann die weiteren Schritte aufweisen: Umspannen der einseitig bearbeiteten Druckfeder auf der Druckfederspannvorrichtung und Plandrehen des anderen Druckfederendes. Mit anderen Worten wird die Druckfeder nach Bearbeitung des einen Federendes aus der Druckfederspannvorrichtung entnommen, dann umgedreht und wieder mit Hilfe der Druckfederspannvorrichtung gespannt, woraufhin die Bearbeitung des anderen Druckfederendes erfolgt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckfederspannvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist
  • 1 eine Explosionsansicht einer Druckfederspannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der in 2 dargestellten Druckfederspannvorrichtung und
  • 3 eine schematische Darstellung, die eine herkömmliche Druckfeder zeigt.
  • Die 1 und 2 zeigen eine Druckfederspannvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die zum Spannen einer Druckfeder 2 während einer spanenden Bearbeitung der Druckfederenden dient, erfindungsgemäß während einer Drehbearbeitung.
  • Die Druckfederspannvorrichtung 1 umfasst eine Welle 3, die entlang ihrer Längsrichtung L der Reihe nach einen Befestigungsabschnitt 4, einen Druckfederspannabschnitt 5 und ein freies Wellenende 6 aufweist. Der Befestigungsabschnitt 4 ist zylindrisch ausgebildet und wird im bestimmungsgemäßen Zustand an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine fixiert, wie es nachfolgend noch näher erläutert ist. Der Druckfederspannabschnitt 5 ist vorliegend in fünf Spannbereiche 7 unterteilt, die hintereinander in Längsrichtung L angeordnet sind, wobei die Anzahl der Spannbereiche 7 bedarfsweise variieren kann, insbesondere zwischen drei und sechs Spannbereichen 7. Die Spannbereiche 7 sind identisch ausgebildet und verjüngen sich in Längsrichtung L in einem zwischen 10° und 45° angearbeiteten Konus in Richtung des freien Wellenendes 6. Entsprechend sind die einzelnen Spannbereiche 7 jeweils durch eine Schulter 8 voneinander getrennt. Gleiches gilt für den Befestigungsabschnitt 4 und den darin angrenzenden Spannbereich 7. Das freie Wellenende 6 ist zylindrisch ausgebildet.
  • Die Druckfederspannvorrichtung 1 umfasst ferner mehrere Spannteile 9, die in Längsrichtung L aufeinander folgend außen am Druckfederspannabschnitt 5 der Welle 3 gehalten sind. Genauer gesagt entspricht die Anzahl der Spannteile 9 der Anzahl der Spannbereiche 7, so dass jedem Spannbereich 7 ein Spannteil 9 zugeordnet ist. Jedes Spannteil 9 weist wiederum mehrere Spannteilsegmente 10 auf, die jeweils ringsegmentartig ausgebildet sind. Vorliegend ist jedes Spannteil 9 in vier Spannteilsegmente 10 unterteilt, wobei die Anzahl von Spannteilsegmenten 10 pro Spannteil 9 variieren kann. Die radial einwärts weisenden Flächen 11 der Spannteilsegmente 10 sind korrespondierend zu der Form der Spannbereiche 7 ausgebildet, die sie umfassen. Entsprechend liegen die Spannteilsegmente 10 flächig an dem zugeordneten konusförmigen Spannbereich 7 des Befestigungsabschnitts 4 der Welle 3 an. Die vier Spannteilsegmente 10 jedes Spannteils 9 sind über zwei Federelemente 12 außen am zugehörigen Spannbereich 7 des Druckfederspannabschnitts 5 der Welle 3 gehalten. Die Federelemente 12 werden vorliegend durch Endloszugfedern gebildet, die in Nuten 13 aufgenommen sind, die an den radial auswärts weisenden Flächen 14 der Spannteilsegmente 10 ausgebildet sind und in Umfangsrichtung miteinander fluchten. Ferner sind die Spannteilsegmente 10 eines Spannteils 9 von den Spannteilsegmenten 10 eines benachbarten Spannteils 9 in Längsrichtung L über Federmittel 15 derart voneinander beabstandet, dass sie unter Überwindung der Federkraft der Federmittel 15 in Längsrichtung L aufeinander zu bewegt werden können. Vorliegend sind zwei benachbart angeordnete Spannteilsegmente 10 jeweils über zwei Federmittel 15 voneinander beabstandet, wobei es sich bei den Federmitteln 15 um Druckfedern handelt, die in an den zugewandten Stirnflächen 16 der Spannteilsegmente 10 ausgebildeten Sackbohrungen 17 aufgenommen sind.
  • Ein weiteres Bauteil der Druckfederspannvorrichtung 1 bildet eine becherförmige Spannbüchse 18, die auf das freie Wellenende 6 der Welle 3 aufgeschoben ist und das benachbart angeordnete Spannteil 9 berührt, wobei zwischen dem Boden 19 der Spannbüchse 18 und dem freien Wellenende 6 ein definierter Spalt bzw. Freistich 20 verbleibt. Die Außenseite des Bodens 19 ist mit einer Körnerspitzenaufnahme 21 versehen, die derart ausgebildet und positioniert ist, dass an dieser eine Körnerspitze einer nicht näher dargestellten Pinole angreifen kann, die an einem Drehmaschinenreitstock einer ebenfalls nicht dargestellten Drehmaschine gehalten ist.
  • 2 zeigt einen Ausgangszustand der Druckfederspannvorrichtung 1, in dem sich die Spannteile 9 in einer inneren Druckfederaufnahmestellung befinden. In dieser Druckfederaufnahmestellung werden die Spannteilsegmente 10 über die Federelemente 12 gegen die Schulter 8 des jeweils benachbarten Spannbereiches 7 gedrückt. Entsprechend nehmen die Spannteile 9 in diesem Zustand ihren minimalen Außendurchmesser ein. Wird die Spannbüchse 18 ausgehend von dem in 2 dargestellten Ausgangszustand in Längsrichtung L in Richtung des Befestigungsabschnitts 4 der Welle 3 geschoben, so nimmt sie Spannteile 9 mit. Dabei werden die Spannteilsegmente 10 der einzelnen Spannteile 9 von der Spannbüchse 18 aufwärts entlang der zugeordneten konischen Spannbereiche 7 bewegt, wodurch automatisch der Gesamtdurchmesser der einzelnen Spannteile 9 vergrößert bzw. aufgespreizt wird. Der Spalt 20 begrenzt die Verschiebebewegung der Spannbüchse 18 und entsprechend den maximalen Gesamtdurchmesser der einzelnen Spannteile 9.
  • Nachfolgend wird beispielhaft die Drehbearbeitung der Enden einer Druckfeder 2 mit einem Innendurchmesser Di von 200 mm unter Verwendung der zuvor beschriebenen Druckfederspannvorrichtung 1 erläutert, wobei die Druckfederspannvorrichtung 1 derart ausgebildet ist, dass der minimale Gesamtdurchmesser der Spannteile 9 in der inneren Druckfederaufnahmestellung 195 mm und der maximale Gesamtdurchmesser 208 mm beträgt.
  • Zur Inbetriebnahme der Druckfederspannvorrichtung 1 wird nunmehr in einem ersten Schritt der Befestigungsabschnitt 4 der Welle 3 in einem Spannfutter einer herkömmlichen Drehmaschine gespannt, so dass die Druckfederspannvorrichtung 1 an der Antriebsspindel der Drehmaschine fixiert ist. Dabei schlägt die dem Befestigungsabschnitt 4 benachbart angeordnete Schulter 8 am Spannfutter der Drehmaschine an. Bevorzugt wird eine handelsübliche schwere Drehmaschine mit Reitstock eingesetzt.
  • In einem weiteren Schritt wird die kugelgelagerte Körnerspitze einer am Reitstock der Drehmaschine gehaltenen Pinole zur Körnerspitzenaufnahme 21 der Spannbüchse 18 in Längsrichtung L fluchtend ausgerichtet, so dass die Körnerspitze gegen die Spannbüchse 18 drückt, sobald die Pinole ausgefahren wird.
  • Anschließend wird eine zu bearbeitende Druckfeder 2 auf die Spannteile 9 der Druckfederspannvorrichtung 1 vom freien Wellenende 6 der Welle 3 aufgeschoben. In der in 2 gezeigten inneren Druckfederaufnahmestellung der Spannteile 9 ist das Aufschieben der Druckfeder 2 auf die Druckfederspannvorrichtung 1 problemlos möglich. In einem weiteren Schritt wird nun die Pinole des Reitstocks ausgefahren, so dass die Körnerspitze mit der Spannbüchse 18 in Kontakt kommt und diese in Richtung des Spannfutters der Drehmaschine drückt, wobei der Spalt 20 den maximalen Weg definiert. Durch diese Bewegung werden die Spannteilsegmente 10 der einzelnen Spannteile 9 von der Spannbüchse 18 aufwärts entlang der zugeordneten konischen Spannbereiche 7 geschoben, wodurch automatisch der Gesamtdurchmesser der einzelnen Spannteile 9 vergrößert bzw. aufgespreizt wird. Wenn der Außendurchmesser der Spannteile 9 den Innendurchmesser Di der Druckfeder 2 erreicht, wird durch die Pinole ein hoher Spanndruck erzeugt, der radial auswärts gegen die Druckfeder 2 wirkt. Diese Stellung wird als äußere Druckfederspannstellung bezeichnet. Bei kleinsten Unterschieden im Innendurchmesser Di der Druckfeder 2 wird durch die Unterteilung der Spannteile 9 in mehrere Spannteilsegmente 10 ein Ausgleich und damit ein sehr hoher Druck auf dem Innendurchmesser Di der Druckfeder 2 erzeugt.
  • In einem weiteren Schritt erfolgt daraufhin die Spanabnahme zwischen Spannfutter und der Druckfeder 2, durch die das Druckfederende plangedreht wird, wobei eine sehr große Spanabnahme realisierbar ist. Bei gehärtetem Federdraht (ca. 48 HRC) ist beispielsweise eine Spanabnahme von bis zu 20 mm möglich. Zur Abstützung des kleiner werdenden Durchmessers am Drehbereich wird die erste Windung gegen die zweite Federwindung bevorzugt durch eine vorliegend nicht näher dargestellte Schelle fixiert.
  • Nach erfolgreicher Beendigung des Drehvorgangs werden durch die Rückwärtsbewegung der Pinole die Spannteilsegmente 10 durch die Federelemente 12 sowie durch die Federmittel 15 zurück in die innere Druckfederaufnahmestellung bewegt, wodurch der Gesamtaußendurchmesser der Spannteile 9 wieder minimiert wird.
  • In der inneren Druckfederaufnahmestellung kann die Druckfeder 2 wieder problemlos der Druckfederspannvorrichtung 1 entnommen werden.
  • Zur Bearbeitung des gegenüberliegenden Druckfederendes wird die Druckfeder 2 gedreht und erneut in der Druckfederspannvorrichtung 1 in der zuvor beschriebenen Weise gespannt, woraufhin die Drehbearbeitung des anderen Druckfederendes erfolgen kann.
  • Die Druckfederspannvorrichtung 1 ist insbesondere ab einem Drahtdurchmesser d von 5 mm bis zu einem Drahtdurchmesser d von 70 mm und einem Innendurchmesser Di im Bereich von 40 bis 500 mm einsetzbar. Die Federlänge Lo spielt nur eine untergeordnete Rolle und ist bis 1.500 mm bearbeitbar.
  • Die von der Druckfederspannvorrichtung 1 auf eine zu bearbeitende Druckfeder 2 aufzubringende Spannkraft Fpress lässt sich beispielhaft wie folgt berechnen:
    Eine Beispielfeder mit einem Drahtdurchmesser d = 50 mmm, einem mittleren Federdurchmesser D = 254 mm, einer Gesamtwindungszahl nt = 8,5 einer Federlänge Lo = 660 mm und einer Masse m = 104 kg erfährt bei einer üblichen Drehbankeinstellung eine Umfangsgeschwindigkeit von 1,463 m/s ± 5% und eine Zentrifugalkraft Fz von 1787 N. Dazu kommen Kräfte durch das Zerspanen, wobei die Summe dieser Kräfte als Zerspankraft FZ bezeichnet wird.
  • Die Spannkraft Fpress,ges der Druckfederspannvorrichtung muss größer als beide der genannten Kräfte sein, da die Druckfeder 2 sonst nicht gespannt werden kann. Somit gilt Fpress,ges > Fzf + FZ (1)
  • Fz lässt sich wie folgt berechnen: V = 2 × π × r × n/60 [m/s], (2) wobei V die Umfangsgeschwindigkeit, r der Radius und n die Drehzahl ist. Mit n = 110/min ist v = 1,463 m/s.
  • Ferner gilt Fzf = m × ω' × r, mit ω' = v, (3) so dass Fzf = 1787 N ist.
  • Die Zerspankraft FZ wird in drei Komponenten zerlegt: FZ = Fc + Fp + Ff (4) wobei Fp die Passivkraft und Ff die Vorschubkraft ist. Die Kräfte sind bei der Addition als Vektoren aufzufassen und sind abhängig von der Form der Schneidplatte und der Oberfläche des zu drehenden Bauteils. Zur Bestimmung können entsprechende Tabellenwerte verwendet werden.
  • Für die Schnittkraft Fc gilt Fc = A × kc, (5) wobei kc die spezifische Schnittkraft ist, die bei 51CrV4 etwa 2775 N/mm2 beträgt. Die Schnittkraft ist von vielen Faktoren abhängig, wie beispielsweise Werkstoff, Spanungsdicke, Spanwinkel, Schärfzustand der Schneide, und kann einer entsprechenden Tabelle entnommen werden.
  • Wenn der Spanungsquerschnitt 12 mm2 beträgt, so ergibt sich eine Schnittkraft Fc von 231,25 N.
  • Addiert man die Kräfte FZ und Fzf, so erhält man die Spannkraft Fpress,ges. Dieser Wert muss durch die Druckfederspannvorrichtung mindestens aufgebracht werden.

Claims (13)

  1. Druckfederspannvorrichtung (1) mit einer Welle (3), die entlang ihrer Längsrichtung (L) mit einem an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine fixierbaren Befestigungsabschnitt (4) und einem Druckfederspannabschnitt (5) versehen ist, und mit einer Mehrzahl von Spannteilen (9), die in Längsrichtung (L) aufeinander folgend außen am Druckfederspannabschnitt (5) der Welle (3) gehalten sind, wobei jedes Spannteil (9) mehrere Spannteilsegmente (10) aufweist, die zwischen einer inneren Druckfederaufnahmestellung und einer äußeren Druckfederspannstellung quer zur Längsrichtung (L) unter Erzeugung einer auf den Innendurchmesser (Di) einer auf die Spannteile (9) aufgeschobenen Druckfeder (2) wirkenden Spannkraft bewegbar sind.
  2. Druckfederspannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannteilsegmente (10) ringsegmentartig ausgebildet sind.
  3. Druckfederspannvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannteilsegmente (10) eines Spannteils (9) über zumindest ein Federelement (12) außen am Druckfederspannabschnitt (5) der Welle (3) gehalten sind, insbesondere über zumindest eine Endloszugfeder, die bevorzugt in Nuten (13) aufgenommen ist, die an radial auswärts weisenden Flächen (14) der Spannteilsegmente (10) ausgebildet sind und in Umfangsrichtung miteinander fluchten.
  4. Druckfederspannvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spannteilsegmente (10) eines Spannteils (9) von Spannteilsegmenten (10) eines benachbarten Spannteils (9) in Längsrichtung (L) über Federmittel (15) derart voneinander beabstandet sind, dass sie unter Überwindung der Federkraft der Federmittel (15) in Längsrichtung (L) aufeinander zu bewegbar sind, wobei es sich bei den Federmitteln (15) bevorzugt um Druckfedern handelt, die in an Stirnflächen (16) der Spannteilsegmente (10) ausgebildeten Sackbohrungen (17) aufgenommen sind.
  5. Druckfederspannvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfederspannabschnitt (5) der Welle (3) mehrere in Längsrichtung (L) hintereinander angeordnete, sich in Längsrichtung (L) konusartig verjüngende Spannbereiche (7) aufweist, die jeweils von einem Spannteilsegment (10) umfasst werden, wobei radial einwärts weisende Flächen (11) der Spannteilsegmente (10) derart korrespondierend zu der Form der Spannbereiche (7) ausgebildet sind, dass die Spannteilsegmente (10) unter Einwirkung einer Axialkraft entlang der zugeordneten Spannbereiche (7) zwischen der inneren Druckfederaufnahmestellung und der äußeren Druckfederspannstellung bewegbar sind.
  6. Druckfederspannvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannbereiche (7) in einem zwischen 10° und 45° angearbeiteten Konus verjüngen.
  7. Druckfederspannvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannbereiche (7) in demjenigen Zustand, in dem der Befestigungsabschnitt (4) an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine fixiert ist, in Richtung des freien Wellendes (6) verjüngen, und dass zur Ausübung der Axialkraft am freien Wellenende (6) eine in Längsrichtung (L) gegen das benachbarte Spannteil (9) verschiebbare Spannbüchse (18) vorgesehen ist.
  8. Druckfederspannvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbüchse (18) mit einer Körnerspitzenaufnahme (21) versehen ist, die derart ausgebildet und positioniert ist, dass an dieser eine an einem Drehmaschinenreitstock gehaltene Pinole zur Aufbringung der Axialkraft angreifen kann.
  9. Verfahren zur spanenden Bearbeitung zumindest eines Druckfederendes, insbesondere zur Erzeugung einer Standfläche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der spanenden Bearbeitung um eine Drehbearbeitung handelt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die zu bearbeitende Druckfeder (2) unter Verwendung einer Druckfederspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gespannt wird, die an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine befestigt ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das die Schritte aufweist: – Befestigen des Befestigungsabschnitts (4) der Welle (3) der Druckfederspannvorrichtung (1) an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine, – Aufschieben einer zu bearbeitenden Druckfeder (2) auf die Spannteile (9) der Druckfederspannvorrichtung (1), während sich die Spannteile (9) in ihrer inneren Druckfederaufnahmestellung befinden, – Bewegen der Spannteile (9) aus der inneren Druckfederaufnahmestellung in ihre äußere Druckfederspannstellung unter Erzeugung einer auf den Innendurchmesser (Di) der zu bearbeitenden Druckfeder (2) wirkenden Spannkraft, und – Plandrehen eines Druckfederendes.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Spannkraft über eine an einem Drehmaschinenreitstock gehaltene Pinole aufgebracht wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, das die weiteren Schritte aufweist: – Umspannen der einseitig bearbeiteten Druckfeder (2) auf der Druckfederspannvorrichtung (1) und – Plandrehen des anderen Druckfederendes.
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