DE102015216577A1

DE102015216577A1 - Spannsystem und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102015216577A1
Application number: DE102015216577.9A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Sanders
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-03-02

Abstract

Ein Spannsystem zum Spannen eines spanend zu bearbeitenden Werkstücks (12, 13), insbesondere Wälzlagerkäfigs, umfasst zwei einander gegenüberliegende Spindeln (2, 3), nämlich eine Hauptspindel (2) und eine Gegenspindel (3), wobei jede der Spindeln (2, 3) ein Spannfutter (4, 5) mit jeweils einer Anzahl radial äußerer Backen (8, 10) und radial innerer Backen (9, 11) aufweist, welche relativ zu Grundbacken (6, 7) des jeweiligen Spannfutters (4, 5) in radialer Richtung verstellbar sind. Das Spannfutter (5) der Gegenspindel (3) ist dazu ausgebildet, das Werkstück (12, 13) wahlweise entweder sowohl mit den äußeren Backen (10) als auch mit den inneren Backen (11) oder ausschließlich mit den inneren Backen (11) zu spannen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannsystem, welches zum Fixieren eines spanend zu bearbeitenden Werkstücks, insbesondere eines Wälzlagerkäfigs, ausgebildet ist und zwei einander gegenüberliegende, zueinander konzentrische Spindeln, nämlich eine Hauptspindel und eine Gegenspindel, aufweist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines metallischen Rohlings, aus welchem ein Wälzlagerkäfig zu fertigen ist.
Werkzeugmaschinen zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken sind typischerweise mit mindestens einem Spannfutter ausgerüstet. Details eines Spannfutters sind beispielsweise in der DE 10 2005 041 518 B4 offenbart.
Die Dokumente DE 2 218 637 C und DE 83 29 397 U1 offenbaren verschiedene Varianten von Spannfuttern, welche jeweils Grundbacken sowie an diesen gehaltene Aufsatzbacken aufweisen.
Drehmaschinen mit sich gegenüberliegenden Hauptspindeln sind beispielsweise in der DE 93 14 382 U1 sowie in der DE 39 13 138 C2 beschrieben. Eine einer ersten Spindel, nämlich Hauptspindel, einer Drehmaschine gegenüberliegende Spindel wird auch als Gegenspindel bezeichnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelte Möglichkeiten der Zerspanung eines Werkstücks, insbesondere Wälzlagerkäfigs, anzugeben, welche sich insbesondere durch eine hohe Rationalität bei zugleich hoher erreichbarer mechanischer Präzision auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein zum Spannen eines spanend zu bearbeitenden Werkstücks ausgebildetes Spannsystem gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß Anspruch 3. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Bearbeitungsverfahren erläuterte Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt das Spannsystem, und umgekehrt.
Das für eine Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschine, geeignete, zum Spannen eines spanend zu bearbeitenden Werkstücks vorgesehene Spannsystem umfasst zwei einander gegenüberliegende Spindeln, nämlich eine Hauptspindel und eine konzentrisch zu dieser angeordnete Gegenspindel, wobei jede der Spindeln ein Spannfutter mit jeweils einer Anzahl radial äußerer Backen und radial innerer Backen aufweist, welche relativ zu Grundbacken des jeweiligen Spannfutters in radialer Richtung verstellbar sind. Das Spannfutter der Gegenspindel ist dazu ausgebildet, das Werkstück wahlweise entweder sowohl mit den äußeren Backen als auch mit den inneren Backen oder ausschließlich mit den inneren Backen zu spannen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist axial zwischen der Hauptspindel und der Gegenspindel eine zur Abstützung des Werkstücks vorgesehene Lünette angeordnet. Der in Axialrichtung der Spindeln gemessener Abstand der Lünette zur Gegenspindel ist bei der spanabhebenden Bearbeitung des Werkstücks vorzugsweise geringer als der in derselben Richtung gemessene Abstand der Lünette zur Hauptspindel.
Das mit Hilfe des Spannsystems spanabhebend zu bearbeitende, zunächst als metallischer Rohling mit einer hohlzylindrischen Grundform vorliegende Werkstück ist in folgenden Schritten in der angegebenen Reihenfolge bearbeitbar:

– Der Rohling wird in der Hauptspindel der zwei gegenüberliegende Spindeln aufweisenden Werkzeugmaschine gespannt,
– der Rohling wird in der Gegenspindel der Werkzeugmaschine gespannt, wobei radial äußere Backen des Spannfutters der Gegenspindel den Rohling spannen und gleichzeitig radial innere Backen dieses Spannfutters den Rohling in axialer Richtung der Spindeln sowie des Werkstücks abstützen,
– an dem im Wesentlichen zylindrischen Rohling wird spanabhebend, nämlich durch Drehen, eine Laufbahn für eine Lünette erzeugt,
– die Lünette wird derart positioniert, dass der Rohling durch diese unterstützt wird,
– das Spannfutter der Gegenspindel wird geöffnet,
– Innen- und Außendurchmesser des Rohlings werden spanend bearbeitet, nämlich überdreht, so dass aus dem Rohling ein Halbfertigteil, welches ebenfalls eine hohlzylindrische Grundform aufweist, entsteht,
– das Halbfertigteil wird mit Hilfe der Gegenspindel derart gespannt, dass die radial inneren Backen das Halbfertigteil von innen spannen, während die radial äußeren Backen vom Halbfertigteil beabstandet sind,
– ein stirnseitiger Abschnitt des Halbfertigteils wird abgestochen, womit das aus diesem zu fertigende Werkstück, insbesondere der Lagerkäfig, weiter bearbeitet wird.

Im Vergleich zu herkömmlichen Spannsystemen wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Spannsystems Rüstzeit eingespart und zugleich die Qualität des Werkstücks verbessert. Zudem ist das erfindungsgemäße Verfahren für die vollautomatische Bearbeitung eines Werkstücks bestens geeignet. Die Spannfutter sind auf unterschiedlichste Durchmesserbereiche einstellbar, sodass eine entsprechende Vielfalt an Werkstücken bearbeitbar ist. Das Spannsystem ist besonders zur Bearbeitung eines als Messing-Massivkäfigs gestalteten Wälzlagerkäfigs geeignet. Hinsichtlich möglicher Bauformen von Messing-Massivkäfigen wird beispielhaft auf die Dokumente DE 10 2010 010 640 A1 sowie DE 10 2007 057 550 A1 hingewiesen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:
1 ein Spannsystem mit einem spanend zu bearbeitenden Werkstück,
2 ein Detail der Anordnung nach 1.
Die 1 und 2 zeigen stark vereinfacht ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Spannsystem einer nicht weiter dargestellten Werkzeugmaschine, nämlich Drehmaschine. Das Spannsystem 1 weist zwei Spindeln 2, 3, nämlich eine Hauptspindel 2 und eine Gegenspindel 3, auf, welche zueinander konzentrisch sind und sich gegenüber liegen. Jede der Spindeln 2, 3 weist ein Spannfutter 4, 5 auf. Sowohl das Spannfutter 4 der Hauptspindel 2 als auch das Spannfutter 5 der Gegenspindel 3 weist eine Anzahl Grundbacken 6, 7 auf. An den Grundbacken 6 des Spannfutters 4 sind äußere Backen 8 und innere Backen 9 verstellbar gehalten. In analoger Weise befinden sich am Spannfutter 5 der Gegenspindel 3 äußere Backen 10 und innere Backen 11.
Beim Werkstück 12, welches mit Hilfe der Spannfutter 4, 5 gespannt ist, handelt es sich zunächst um ein Rohteil, aus welchem ein Wälzlagerkäfig, nämlich Messing-Massivkäfig, zu fertigen ist. Aus dem zunächst als Rohteil vorliegenden Werkstück 12 entsteht im Laufe der spanenden Bearbeitung ein Fertigteil 13, dessen Konturen in 2 dargestellt sind.
Das Werkstück 12 hat, wie in 1 angedeutet, zunächst eine hohlzylindrische Form und ist mit Hilfe der beiden Spannfutter 4, 5 in der Werkzeugmaschine eingespannt. Hierbei spannen die äußeren Backen 8, 10 das als Rohteil vorliegende Werkstück 12, während die inneren Backen 9, 11 als Anschlag in axialer Richtung dienen. In diesem Zustand wird an das Werkstück 12 eine Laufbahn für eine das Werkstück 12 abstützende, in 1 lediglich andeutungsweise dargestellte Lünette 14 angedreht.
Nachdem das noch als Rohteil vorliegende Werkstück 12 mit der Lünette 14, deren Position in 1 nicht maßstäblich angegeben ist, unterstützt wurde, wird das Spannfutter 5 der Gegenspindel 3 geöffnet. Im Anschluss wird der Innen- und Außendurchmesser des Werkstücks 12 überdreht, sodass bereits Konturen des Fertigteils 13, das heißt Wälzlagerkäfigs, entstehen. Das so erzeugte Halbfertigteil wird anschließend mittels des Spannfutters 5 der Gegenspindel 3 erneut gespannt. Hierbei spannen die inneren Backen 11 das Werkstück 12 an dessen Innendurchmesser, während die äußeren Backen 10 vom Werkstück 12 beabstandet sind. In diesem Zustand wird das Werkstück 12 abgestochen, um das Fertigteil 13, das heißt den als Messing-Massivkäfig ausgebildeten Wälzlagerkäfig, zu erzeugen. In den Figuren nicht erkennbare Aussparungen innerhalb des Fertigteils 13 dienen der Führung von Wälzkörpern, beispielsweise Zylinderrollen oder Tonnenrollen, innerhalb eines Wälzlagers.
Bezugszeichenliste

1: Spannsystem
2: Hauptspindel
3: Gegenspindel
4: Spannfutter der Hauptspindel
5: Spannfutter der Gegenspindel
6: Grundbacken des Spannfutters der Hauptspindel
7: Grundbacken des Spannfutters der Gegenspindel
8: äußere Backen des Spannfutters der Hauptspindel
9: innere Backen des Spannfutters der Hauptspindel
10: äußere Backen des Spannfutters der Gegenspindel
11: innere Backen des Spannfutters der Gegenspindel
12: Werkstück, Rohteil
13: Werkstück, Fertigteil
14: Lünette

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005041518 B4 [0002]
DE 2218637 C [0003]
DE 8329397 U1 [0003]
DE 9314382 U1 [0004]
DE 3913138 C2 [0004]
DE 102010010640 A1 [0010]
DE 102007057550 A1 [0010]

Claims

Spannsystem (1) zum Spannen eines spanend zu bearbeitenden Werkstücks (12, 13), insbesondere Wälzlagerkäfigs, umfassend zwei einander gegenüberliegende Spindeln (2, 3), nämlich eine Hauptspindel (2) und eine konzentrisch zu dieser angeordnete Gegenspindel (3), wobei jede der Spindeln (2, 3) ein Spannfutter (4, 5) mit jeweils einer Anzahl radial äußerer Backen (8, 10) und radial innerer Backen (9, 11) aufweist, welche relativ zu Grundbacken (6, 7) des jeweiligen Spannfutters (4, 5) in radialer Richtung verstellbar sind, und wobei das Spannfutter (5) der Gegenspindel (3) dazu ausgebildet ist, das Werkstück (12, 13) wahlweise entweder sowohl mit den äußeren Backen (10) als auch mit den inneren Backen (11) oder ausschließlich mit den inneren Backen (11) zu spannen.
Spannsystem (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine axial zwischen der Hauptspindel (2) und der Gegenspindel (3) angeordnete, zur Abstützung des Werkstücks (12, 13) vorgesehene Lünette (14), deren in Axialrichtung der Spindeln (2, 3) gemessener Abstand zur Gegenspindel (3) geringer als deren Abstand zur Hauptspindel (2) ist.
Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (12, 13), mit folgenden Schritten: – Ein zu bearbeitendes Werkstück (12), nämlich ein metallischer Rohling mit einer hohlzylindrischen Grundform, wird bereitgestellt, – der Rohling (12) wird in einer Hauptspindel (2) einer Werkzeugmaschine gespannt, – der Rohling (12) wird in einer Gegenspindel (3) der Werkzeugmaschine gespannt, wobei die Gegenspindel (3) ein Spannfutter (5) mit radial äußeren Backen (10) und radial inneren Backen (11) aufweist, wobei die radial äußeren Backen (10) den Rohling (12) spannen und die radial inneren Backen (11) den Rohling (12) in axialer Richtung abstützen, – an dem Rohling (12) wird spanend, nämlich durch Drehen, eine Laufbahn für eine Lünette (14) erzeugt, – die Lünette (14) wird derart positioniert, dass der Rohling (12) durch diese unterstützt wird, – das Spannfutter (5) der Gegenspindel (3) wird geöffnet, – Innen- und Außendurchmesser des Rohlings (12) werden überdreht, so dass aus diesem ein Halbfertigteil entsteht, – das Halbfertigteil wird mit Hilfe der Gegenspindel (3) derart gespannt, dass die radial inneren Backen (11) das Halbfertigteil von innen spannen, während die radial äußeren Backen (10) vom Halbfertigteil beabstandet sind, – ein stirnseitiger Abschnitt des Halbfertigteils wird abgestochen, womit das aus diesem zu fertigende Werkstück (13) weiter bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstück (13) ein als Messing-Massivkäfig ausgebildeter Wälzlagerkäfig bearbeitet wird.