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Die Erfindung betrifft eine Spannbackenanordnung mit einer Grundbacke, an der mindestens eine Struktur zur Befestigung eines Spanneinsatzes ausgebildet ist, und mit einem an der Struktur befestigten, eine Spannfläche aufweisenden Spanneinsatz. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Spannfutter.
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Eine Spannbackenanordnung der eingangs genannten Art ist aus der
DE 20 2013 104 141 U1 bekannt, bei der von einer Trägerbacke an ihrer Oberseite nach oben ein Fortsatz vorsteht, der an seinen Seitenflächen geneigt verlaufende Nuten aufweist, in die ein wesentlichen U-förmig gestalteter Spanneinsatz mit korrespondierenden Stegen von oben einsetzbar ist. In dem Fortsatz ist eine Schraubenaufnahme ausgebildet ist, in die eine Sicherungsschraube eingeschraubt werden kann, die den Spanneinsatz in seiner auf den Fortsatz aufgesteckten Lage sichert. Offenbart ist weiterhin, dass in dem Fortsatz außerhalb der Kraftübertragungskette zur Übertragung der Spannkraft Druckfederelemente vorgesehen sind, welche auf den Spanneinsatz eine Druckkraft ausüben, durch welche die Anlageflächen des Spanneinsatzes in Richtung der Anlagefläche des Fortsatzes der Grundbacke gedrückt wird, wenn der Spanneinsatz auf die Trägerbacke gesteckt ist.
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Derartige Spannbackenanordnungen werden in Einspanneinrichtungen, insbesondere an Spannfuttern, einschließlich kraftbetätigter Spannfutter eingesetzt, bei denen eine Mehrzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneter Spannbackenanordnungen zum Greifen und/oder Spannen von Werkzeugen oder Werkstücken dienen. Besonders häufig sind derartige Spannfutter als Dreibackenfutter ausgebildet, bei denen die Spannbackenanordnung mit einem gegenseitigen Winkelabstand von 120° in radialen Führungsaufnahmen des Futterkörpers vom Spannfutter angeordnet sind.
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Um sehr präzise Bearbeitungsergebnisse zu erzielen, wird eine hohe Steifigkeit im Spannverbund angestrebt, für die die Verwendung hochfester Materialien mit hohen Steifigkeiten und wenig Nachgiebigkeit angestrebt wird, was auch aus dem Grund einer verbesserten Verschleißfestigkeit wünschenswert ist. Problematisch dabei ist aber, dass bei den beim modernen Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren vorliegenden hohen Schnitt-, und Vorschubgeschwindigkeitschwingungen beim Spannabtrag auftreten, die auf die gesamte Werkzeugmaschine übertragen werden. Dies kann dazu führen, dass auch Eigenfrequenzen angeregt werden, die zum sogenannten Rattern des Werkstücks führen und die Oberflächengüte negativ durch Rattermarken beeinflussen. Negativ ist auch, dass alle Lagerstellen der Werkzeugmaschine unzulässig hochfrequent belastet werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannbackenanordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass das Problem des Ratterns gemildert oder sogar beseitigt wird. Aufgabe ist weiterhin, ein verbessertes Spannfutter zur Verfügung zu stellen.
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Der die Spannbackenanordnung betreffende Aufgabe der Erfindung wird bei einer Spannbackenanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zwischen der Spannfläche des Spanneinsatzes und der Grundbacke in der der Übertragung einer Spannkraft dienenden Kraftübertragungskette eine Kammer angeordnet ist, und dass in der Kammer ein Dämpfungselement aufgenommen ist.
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Damit ist der Vorteil verbunden, dass durch die Verwendung des Spanneinsatzes die für eine präzise und sichere Spannung erforderlichen Eigenschaften im Bereich des Kontaktes zwischen der Spannfläche und dem Werkstück oder Werkzeug bereitgestellt sind, unverändert ein hochfestes Material mit einer hohen Steifigkeit und wenig Nachgiebigkeit, wie aus dem Stand der Technik bekannt, verwendet werden kann, dass aber durch die Bereitstellung der Kammer an einer genau definierten Position in der Kraftübertragungskette die Platzierung eines Dämpfungselementes möglich ist, dass das Auftreten der Ratterschwingung verhindert oder deren Amplituden dämpft, sodass die Rattermarken die Oberflächengüte nicht mehr oder nur noch eingeschränkt negativ beeinflussen.
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Für eine variable Verwendung der verbesserten Spannbackenanordnung ist es bevorzugt, wenn die Struktur mehrfach vorgesehen ist, mit in entgegengesetzten Richtung weisenden Spannflächen der in die jeweiligen Struktur eingesetzten Spanneinsätze, so dass die Spannbackenanordnung sowohl zur Innenspannung als auch zur Außenspannung verwendet werden kann.
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Vorteilhaft bei der Verwendung der Spannbackenanordnung bei Werkstücken mit deutlich unterschiedlichen Spanndurchmessern ist es weiterhin, wenn an der Grundbacke ein Vorsprung ausgebildet ist, der mindestens zwei höhenversetzt angeordnete Strukturen trägt.
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Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, dass seitlich an der Grundbacke auf zwei gegenüberliegenden Seiten Nuten für die Aufnahme von zwei an dem U-förmigen Spanneinsatz ausgebildeten Stegen ausgebildet sind, da dies eine genaue Positionierung der Spanneinsätze an der Grundbacke ermöglicht.
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Dann ist es zweckmäßig, wenn die Kammer zwischen den Schenkeln des U angeordnet ist und eine dämpfende Wirkung auf das die Spannfläche tragende Segment des Spanneinsatzes und/oder auch auf die Schenkel ermöglicht ist.
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Ergänzend oder auch alternativ besteht die Möglichkeit, dass in dem die Spannfläche tragenden Segment des Spanneinsatzes die Kammer ausgebildet ist. Es besteht also nicht die Notwendigkeit, dass die Kammer unmittelbar durch die Oberflächen der Grundbacke und des Spanneinsatzes begrenzt ist, solange das Erfordernis gewahrt bleibt, dass die Kammer zwischen der Spannfläche des Spanneinsatzes und der Grundbacke positioniert ist. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich auch die Möglichkeit, dass die Kammer mehrfach vorgesehen ist, mit lamellenartigen, die einzelnen Kammern trennenden Zwischenwänden, und dass in jeder der Kammer ein Dämpfungselement aufgenommen ist. Damit ist insbesondere die Möglichkeit geschaffen, Dämpfungselemente aus unterschiedlichen Materialien und/oder Dämpfungseigenschaften in die einzelnen Kammern zu positionieren, sodass in einfacher Weise eine Variation der Dämpfungseigenschaft ermöglicht ist.
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Da das in die Kammer aufgenommene Dämpfungselement der Dämpfung und/oder Beseitigung der Ratterschwingungen dient, kann der Spanneinsatz hinsichtlich seines Zweckes optimiert sein und aus einem harten, verschleißfesten Material gebildet sein.
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Als günstig hat es sich weiterhin erwiesen, wenn das Dämpfungselement aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Metallschäume, Elastomere umfasst.
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Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass das Dämpfungselement als separates und separat zu montierendes Bauteil vorliegt, sondern es besteht auch die Möglichkeit, dass das Dämpfungselement an der Grundbacke und/ oder dem Spanneinsatz angefordert ist.
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Der das Spannfutter betreffende Teil der Aufgabe wird durch ein Spannfutter mit mindestens einer der vorstehend definierten Spannbackenanordnungen gelöst, da eine Beeinflussung, insbesondere Dämpfung der Ratterschwingungen bereits erzielt wird, wenn eine der erforderlichen Spannanforderungen mit einem in der Kammer aufgenommenen Dämpfungselement versehen ist. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, dass sämtliche der Mehrzahl in dem Spannfutter verwendeten Spannbackenanordnungen die erfindungsgemäße Ausführung aufweisen.
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Im Folgenden wird die Erfindung die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Spannbackenanordnung mit einer Mehrzahl an jeweiligen Strukturen eingesetzten Spanneinsätzen,
- 2 eine vergrößerte Darstellung des Details II aus 1 zu einer ersten Ausführungsform hinsichtlich der Anordnung der Kammer,
- 3 eine der 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit einer Mehrzahl in dem die Spannfläche tragende Segment des Spanneinsatzes ausgebildeten Kammern, die durch lamellenartige Zwischenwände getrennt sind,
- 4. eine der 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit einem an die Grundbacke angeformten Spanneinsatz, und
- 5 eine perspektivische Darstellung eines Spannfutters in der Ausführungsform als Dreibackenfutter, mit einem durch erfindungsgemäßen Spannbackenanordnungen in Außenspannung gespannten Werkstück.
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In der 1 ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannbackenanordnung 1 gezeigt, die eine Grundbacke 2 aufweist, an der mindestens eine, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel drei Strukturen 3 zur Befestigung eines Spanneinsatzes 4 ausgebildet ist, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in jeder Struktur 3 ein Spanneinsatz 4 eingesetzt ist. Die jeweilige Struktur 3 ist durch zwei an der Grundbacke 2 ausgebildete Nuten 5 geformt, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, wobei das Ausführungsbeispiel gemäß 1 auch zeigt, dass zur Realisierung der Möglichkeit sowohl einer Innenspannung als auch eine Außenspannung mindestens eine Struktur 3 zur Aufnahme eines Spanneinsatzes 4 angeordnet ist, dessen Spannfläche 6 gegenüber den anderen Spanneinsätzen 6 in die entgegengesetzte Richtung weist.
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Erkennbar in 1 ist weiterhin, dass an der Grundbacke 2 ein Vorsprung 7 ausgebildet ist, der mindestens zwei höhenversetzt angeordnete Strukturen 3 trägt, deren zugeordnete Spanneinsätze 6 eine einfache Einspannung von Werkstücken mit deutlich unterschiedlichen Durchmessern ermöglichen.
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In der 2 ist das Detail II aus 1 gezeigt, mit einer Ausführungsform, bei dem eine Kammer 9 zwischen der Oberfläche der Grundbacke 2, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der Oberfläche des Vorsprunges 7 und den Schenkeln 8 des U-förmigen Spanneinsatzes 4 angeordnet ist, und zwar begrenzt durch die Oberfläche des die Spannfläche 6 tragenden Segments 10. In diese Kammer 9 ist ein Dämpfungselement 11 aufgenommen, dass damit in der der Übertragung einer Spannkraft dienenden Kraftübertragungskette positioniert ist und unmittelbar dämpfend auf den dem Werkstück anliegenden Spanneinsatz 4 einwirkt.
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In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der die Kammer 9 innerhalb des die Spannfläche 6 tragenden Segment 10 des Spanneinsatzes 4 ausgebildet ist, umso die Möglichkeit aufzuzeigen, dass das Dämpfungselement 11 nicht in einer durch die Oberfläche der beteiligten Bauteile begrenzten Kammer 9 positioniert sein muss. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kammer 9 mehrfach vorgesehen mit lamellenartigen, die einzelnen Kammern trennenden Zwischenwänden 12, wobei in jeder der Kammern 9 ein Dämpfungselement 11 aufgenommen ist.
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4 zeigt die Möglichkeit anhand eines Ausführungsbeispieles, bei dem das Dämpfungselement 11 an dem Spanneinsatz 4 angefordert ist, wobei auch die Möglichkeit besteht, das Dämpfungselement 11 an der Grundbacke 2 anzuformen.
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Das Dämpfungselement 11 oder die Dämpfungselemente 11 selber können aus Metallschaum oder aus einem Elastomer gebildet, um so die gewünschte dämpfende Wirkung auf den aus einem harten, verschleißfesten Material gebildeten Spanneinsatz 4 auszuüben.
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Die 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel mit drei in radialen Führungsaufnahmen bei einem Dreibackenfutter 13 eingesetzten Spannbackenanordnungen 1, die ein Werkstück 14 in einer Außenspannung einspannen, wobei unmittelbar ersichtlich ist, dass das Dämpfungselement 11 jeder Spannbackenanordnung 1 in vektorieller Kraftrichtung unmittelbar in die Kraftübertragungskette eingebunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannbackenanordnung
- 2
- Grundbacke
- 3
- Struktur
- 4
- Spanneinsatz
- 5
- Nut
- 6
- Spannfläche
- 7
- Vorsprung
- 8
- Schenkeln
- 9
- Kammer
- 10
- Segment
- 11
- Dämpfungselement
- 12
- Zwischenwand
- 13
- Dreibackenfutter
- 14
- Werkstück
- 15
- Steg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013104141 U1 [0002]
