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Mehrbackenfutter Die Erfindung betrifft ein zentrisch spannendes
hydraulisches oder pneumatisches Mehrbackenfutter für Werkzeugmaschinen, insbesondere
Drehmaschinen, mit zwei von derselben Druckquelle beaufschlagbaren, voneinander
unabhängigen Backensätzen von mindestens Je zwei Backen.
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Es sind bereits Mehrbackenfutter mit zwei voneinander unabhängigen
Backensätzen bekannt, deren radiale Abmessungen zur Verringerung der umlaufenden
Massen klein gehalten sind (deutsches Patent 1 121 430), oder die in der Lage sind,
insbesondere konische Werkstücke größerer axialer Abmessungen zu spannen (deutsches
Patent 1 215 470). Bei diesen bekannten Mehrbaokenfuttern sind die Backen eines
Jeden Backensatzes untereinander mechanisch gekoppelt. Beim Spannen werden deshalb
die Backen eines Backensatzes Jeweils um die gleiche Wegstrecke radial bis zum Anliegen
der Spannflächen am Werkstück verschoben, und zwar - vorausgesetzt, das zu spannende
Werkstück hat Kreisquerschnitt - derart, daß die Spannflächen der untereinander
abmessungsgleichen Spannbacken denselben konzentrisch zur Achse des Backen futters
gedachten Kreis berühren. Das bedingt Jedoch, daß die einzelnen Backen genau in
bezug auf die Achse eingestellt sind. Ist dies nicht der Fall oder sind einzelne
Teile, insbesondere die Elemente, die die Spannkraft auf die Backen übertragen,
nicht genau bearbeitet worden oder aber nützen sich diese Teile im Betrieb ungleichmäßig
ab, so legen die Backen beim Spannen unterschiedliche Wegstrecken zurück, mit anderen
Worten, die am Werkstück wirkenden Spannkräfte der einzelnen Backen sind stark voneinander
verschieden. Ein kreisrundes oder kreiszylindrisches Werkstück wird deshalb in bezug
zur Rotationsachse exzentrisch verlagert und, insbesondere wenn ein hohles Werkstück,
z. B. ein Ring, gespannt wird, stark verformt.
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Doch selbst bei exakt Justierten Backen tritt eine Verformung des
eingespannten Werkstückes dann ein, wenn das Werkstück auch nur geringfügig von
der Kreisform abweicht bzw. an den Einspannstellen eines Backensatzes verschiedene
radiale Abmessungen aufweist.
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Die genannten Nachteile mögen bei Backensätzen mit jeweils zwei oder
drei Backen nicht so stark in Erscheinung treten. Auch ist dann ein Nachstellen
der Backen leichter möglich. Beim Bau von Spannvorrichtungen wird aber allgemein
angestrebt, das Werkstück an möglichst vielen Stellen mit gleichm~Blger Spannkraft
zu spannen. Wenn jedoch die Zahl der miteinander gekoppelten Backen Je Backensatz
zunimmt, kann es bei den aufgezeigten Mängeln zu starken Verformungen des Werkstückes
kommen.
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Es sind auch schon Spannvorrichtungen bekanntgeworden, bei denen sämtliche
Spannbacken voneinander mechanisch unabhängig über ein hydraulisches Druckausgleichsystem
betätigbar sind (deutsche Gebrauchsmuster 1 966 041 und 1 985 829). Eine genaue
Zentrierung ist bei diesen bekannten Spannvorrichtungen Jedoch nicht gewährleistet.
Da die Spannbacken am Werkstück mit Jeweils gleicher Spannkraft angreifen, wird
das Werkstück, wenn es geringfügig von der symmetrischen Form abweicht, mehr oder
weniger relativ zur Achse verlagert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein
Mehrbackenfutter zu schaffen, dessen Backen das Werkstück mit jeweils annähernd
gleicher Spannkraft zentrisch und ohne unzulässige Verformungen spannen.
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Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Mehrbackenfutter der eingangs
erwähnten Art erfindungsgsmäß dadurch, daß die vorzugsweise drei Backen des die
Zentrierung herbeiführenden Backensatzes, wie an sich bekannt, mechanisch miteinander
gekoppelt sind, während die über ein hydraulisches oder pneumatisches Druckausgleichsystem
spannbaren Backen des anderen Backensatzes voneinander mechanisch unabhängig sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung sowie ihre Wirkungsweise mit Bezug
auf die Zeichnung, in der der Erfindungsg.genstand der Klarheit wegen nur schematisch
dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1. eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen
Mehrbackenfuttere und Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Unie A - A in Fig. 1 durch
das Mehrbackenfutter.
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Im Futterkörper 1 des dargestellten Mehrbaokenfutters sind die, im
Ausfu~hrungsbeispiel neun, Spannbacken 2 und 3 in radialer Richtung bewegbar eingesetzt.
Dabei bilden die drei um einen Winkel von 1200 zueinander versetzten Backen 2 (der
Deutlichkeit halber in Fig. 1 dunkel gezeichnet) den Zentrierbackensatz, während
die Backen 3 voneinander unabhangig das nicht gezeichnete Werkstück an weiteren
Stellen des Umfangs fassen.
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Um eine exakte Zentrierung des Werkstückes herbeizuführen, sind die
Backen 2 mechanisch miteinander gekoppelt. Zu diesem Zweck greift, wie Fig. 2 zeigt,
in jeden Backen 2 bzw. in das mit diesem verbundene Gleitstück 4 ein Schenkel eines
drehbar gelagerten Winkelhebels 5 ein; der andere Schenkel des Winkelhebels 5 steht
mit einer Schiebemuffe 6, die eine ringförmig umlaufende Aussparung 7 aufweist und
mit einem Druckkolben 8 verbunden ist, in Eingriff.
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Während dem Zentrierbackensatz nur der Kolben 8 zugeordnet ist, wirkt
beim anderen Backensatz auf jeden Backen 3 ein Kolben 9 ein. Der Kolben 9 steht
dabei über einen Winkelhebel 10, der mit dem einen Schenkel in ein mit dem Kolben
9 verbundenes Schiebeteil 11 und mit dem anderen Schenkel in den Backen 3 bzw. in
das mit diesem beispielsweise verschraubte Gleitstück 12 eingreift, in Wirkverbindung
mit dem Backen 3.
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Sowohl der Kolben 8 als auch die Kolben 9 sind von derselben Druckquelle
beidseitig beaufschlagbar. Damit nun an allen Backen annähernd die gleiche Spannkraft
erzeugt wird, ist die wirksame Fläche des Kolbens 8, der die Druckkraft auf die
drei Backen 2 übertragen soll, etwa dreimal so groß wie die wirksame Flache der
auf Jeweils einen Backen 3 einwirkenden Kolben 9.
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Zum besseren Verständnis ist im folgenden kurz die Wirkungsweise des
erfindungsgemäßen Mehrbackenfutters beschrieben: Beim Spannworgang strömt über den
an eine nicht gezeichnete Pumpe od. dgl.
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angeschlossenen Kanal 13 ein Druckmedium, z. B. Druckluft oder Druokflüssigkeit,
in die Druokkanner 14 und über weitere Kanäle 15 in die Druckkammern 16, so daß
sich die Kolben 8 und 9 jeweils in Pfeilrichtung bewegen, der Kolben 8 also von
den Spannbacken 2 und 3 weg und die Kolben 9 zu den Spannbacken 2
und
3 hin. Das durch die Kolbenbewegung verdrängte, in den Kammern 17 und 18 befindliche
Medium gelangt hierbei durch entsprechende Kanäle 19 und 20 nach außen bzw. zur
Saugseite der Pumpe od. dgl. Die axiale Bewegung der Kolben 8 und 9 wird infolge
der Winkelhebel 5 und 10 in die radiale Bewegung der Backen 2 und 3 übergeführt,
im vorliegenden Fall in eine radial nach innen gerichtete Backenbewegung. Sobald
die Backen 2 das Werkstück zentriert haben und auch die übrigen Backen 3 am Werkstück
anliegen, baut sich im Drucksystem ein bestimmter Druck, der Spanndruck, auf, der
aufgrund der Verbindung der Druckkammern 14 und 16 untereinander in jeder Druckkammer
gleich ist und sich Je nach der Größe der vom Druck beaufschlagten Kolbenfläche
in einer bestimmten Spannkraft an den Backen 2 und 3 äußert.
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Beim Abspannen des Werkstückes wird das Druckmedium entgegen der Richtung
der in Fig. 2 eingezeichneten Pfeile gepumpt, und zwar tritt es über den Kanal 20
in die Kammer 18 und über die weiteren Zuführbohrungen 19 in die Kammern 17 ein.
Die Kolben 8 und 9 bewegen sich entgegen der Pfeilrichtung und die Backen 2 und
3 folglich radial nach außen.
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Die vorstehende Schilderung bezog sich auf die Außenspannung von Werkstücken,
bei der die Spannbacken am Mantel des Werkstückes angreifen. Bei entsprechend ausgebildeten
Spannbacken ist das erfindungsgemäße Mehrbackenfutter auch für Innenspannung, bei
der die Backen an der Wandung einer Bohrung anliegen, geeignet. Hierbei wird dann
die radial nach außen gerichtete Bewegung der Backen, die bei der Außenspannung
zum Abspannen des Werkstücks führt, zur Spannbewegung und umgekehrt.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen vor allem darin,
daß ein Mehrbackenfutter geschaffen wurde, das das Werkstück sicher zentriert und
es an mehreren Stellen seines Umfangs spannt, ohne es unzulässig zu verformen.