DE19934375B4

DE19934375B4 - Spannfutter

Info

Publication number: DE19934375B4
Application number: DE1999134375
Authority: DE
Inventors: Bodo Bahr
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: DE19934375A1

Abstract

Bei einem Spannfutter (1), auf dessen Grundbacken (4) jeweils ein doppelarmiger Aufsatzbacken (11) mittels eines Lagerbolzens (12) begrenzt verschwenkbar gehalten ist, ist zur Koppelung des an dem Aufsatzbacken (11) drehfest abgestützten Lagerbolzens (15) mit dem Grundbacken (4) ein in diese eingreifender Scherstift (21) vorgesehen, der in einer tangential zu den Lagerbolzen (15) angeordneten und in diesen und den Grundbacken eingearbeiteten Aufnahmebohrung (16, 17) eingesetzt ist. Außerdem ist zur Begrenzung des Schwenkbereiches des Lagerbolzens (15), der in diesen eingearbeitete Teilbereich der Aufnahmebohrung (16) auf beiden Seiten mit kegelig ausgebildeten Freiräumen (18, 19) versehen. DOLLAR A Auf diese Weise wird erreicht, daß der pendelnd angeordnete Aufsatzbacken (11) in kurzer Zeit zu montieren und zu demontieren ist und daß einer Verschmutzung mit Erfolg entgegengewirkt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter für Werkzeugmaschinen mit in radial gerichteten in einen Futterkörper eingearbeiteten Führungsnuten verstellbar eingesetzten, antreibbaren Grundbacken, auf denen jeweils ein doppelarmig ausgebildeter und in den beiden Endbereichen mit Spanneinsätzen versehener Aufsatzbacken mittels eines Lagerbolzens begrenzt verschwenkbar gehalten ist.

Von der Firma Fritz Schunk GmbH, Fabrik für Spannwerkzeuge, 74348 Lauffen, wird ein doppelarmiger Pendelbacken, der auf einen Spannbereich ausgelegt ist, für Spannfutter angeboten. Der Pendelbacken ist hierbei mittels eines Lagerbolzens begrenzt verschwenkbar auf einem Trägerbacken anzuordnen, in dem mit Hilfe einer den Lagerbolzen zentrisch durchgreifenden Spannschraube dieser an dem Trägerbacken befestigt wird. Zur Begrenzung der Verschwenkbarkeit ist bei dieser Ausgestaltung ein in den Pendelbacken eingesetzter O-Ring vorgesehen, in den ein von dem Trägerbacken abstehender Stift eingreift. Bei einer Ausschwenkbewegung des Pendelbackens wird somit der O-Ring durch den ortsfest gehaltenen Stift verformt und gespannt, so daß dadurch eine Rückführung des Pendelbackens bewerkstelligt werden soll.

Abgesehen davon, daß bei diesem Pendelbacken eine Vielzahl von Bauteilen und ein großer Zeitaufwand für dessen Montage erforderlich sind, um diesen an dem Trägerbacken zu arretieren und dessen Funktion zu gewährleisten, ist vor allem die Zeitspanne, in der diese Pendelbacken ohne Beanstandungen einzusetzen sind, äußerst kurz. In die Lagerspalte zwischen dem Pendelbacken und dem Lagerbolzen sowie zwischen diesem und der Befestigungsschraube können nämlich ohne weiteres Schmutzpartikel eindringen, so daß bereits nach kurzer Zeit die Funktion des Pendelbackens beeinträchtigt und demnach eine Demontage, um eine Reinigung durchzuführen, unumgänglich ist. Unterbrechungen des Betriebsablaufes sind die Folge. Auch ist durch den O-Ring, dessen relative Vorspannung gering ist, vielfach nicht sichergestellt, daß der Pendelbacken nach dem Ausspannen eines Werkstückes, zumal durch Verschmutzungen mitunter hohe Rückstellkräfte aufzubringen sind, selbsttätig in die Ausgangslage zurückgeführt wird. Auch dadurch wird der Betriebsablauf bei Einsatz des bekannten Pendelbackens, der sich in der Praxis somit nicht bewährt hat, beeinträchtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Spannfutter der vorgenannten Art in der Weise auszugestalten, daß der pendelnd angeordnete Aufsatzbacken nicht nur auf einfache Weise und in kurzer Zeit zu montieren und zu demontieren ist, sondern dass vor allem einer Verschmutzung mit Erfolg entgegengewirkt wird und daß somit eine hohe Standzeit, ohne daß Betriebsstörungen in Kauf zu nehmen sind, gegeben ist.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Spannfutter der eingangs genannten Gattung dadurch erreicht, daß zur Koppelung des an dem Aufsatzbacken drehfest abgestützten Lagerbolzens mit dem Grundbacken ein in diese eingreifender Scherstift vorgesehen ist, der in einer tangential zu dem Lagerbolzen angeordneten und in diesen und den Grundbacken eingearbeitete Aufnahmebohrung eingesetzt ist, und daß zur Begrenzung des Schwenkbereiches des Lagerbolzens der in diesen eingearbeitete Teilbereich der Aufnahmebohrung auf beiden Seiten mit etwa kegelig ausgebildeten der Querschnittsform des in dem Grundbacken gehaltenen Scherstiftes angepaßte Freiräumen versehen ist.

Zur drehfesten Verbindung des Lagerbolzens mit dem Aufsatzbacken ist es hierbei zweckmäßig, den Lagerbolzen in einer in den Aufsatzbacken eingearbeiteten Bohrung einzuschrumpfen und/oder mittels einer an einem Bund angearbeiteten Fläche, die an einer an dem Aufsatzbacken vorgesehenen Gegenfläche anliegt, drehfest an diesem abzustützen.

Vorteilhaft ist es des weiteren, den Lagerbolzen mit einer vorzugsweise zentrisch angeordneten Aufnahmekammer zur Aufnahme von Schmiermittel zu versehen, die über Kanäle und Nuten zumindest mit einem Teil der zwischen den relativ zueinander verstellbaren Teilen gebildeten Spalte in Verbindung steht, so daß eine Zentralschmierung gegeben und durch das in den Spalten befindliche Schmiermittel ein Eindringen von Schmutz nahezu ausgeschlossen ist.

Angezeigt ist es ferner, den Aufsatzbacken zur selbsttätigen Rückführung mittels einer oder mehrerer Federrasten an dem Grundbacken abzustützen. Dies kann in der Weise bewerkstelligt werden, daß in den Aufsatzbacken in dessen radial äußeren Bereich auf gleicher Höhe und mit seitlichem Abstand zueinander zwei Federrasten eingesetzt werden, deren als Kugel ausgebildete Rastglieder jeweils in eine in die Grundbacke eingearbeitete kegelige Ausnehmung eingreifen.

Um zusätzlich sicherzustellen, daß bedingt durch die Zentrifugalkräfte, keine Schmutzpartikel in die Lagerstelle des Spannbackens auf dem Pendelbolzen gelangt, kann nach einer Weiterbildung in eine in die Stirnfläche des Grundbackens im Bereich des Lagerbolzens eingearbeitete Nut eine sich vorzugsweise über die Breite der Grundbacke erstreckende Dichtung eingesetzt werden.

Zweckmäßig ist es ferner, die Aufsatzbacken mit zwei oder mehreren in unterschiedlichen Höhenlagen und auf unterschiedlichen Durchmesserbereichen angeordneten, vorzugsweise durch die Spanneinsätze gebildete Anlageflächen zu versehen, so daß die Spannbacken für Werkstücke unterschiedlicher Durchmesser verwendet werden können.

Auch sollten, um die axiale Ausrichtung des einzuspannenden Werkstückes zu vereinfachen, die Aufsatzbacken und/oder die Grundbacken jeweils einen oder mehrere dem jeweiligen Spannbereich zugeordnete vorzugsweise auswechselbare Tiefenanschläge aufweisen.

Um eine sichere Einspannung zu gewährleisten, sollten die vorzugsweise in die Spannbacken eingeschrumpften Spanneinsätze auf ihrer an dem Werkstück 15 anliegenden Stirnflächen mit einer oder mehreren Spannkrallen versehen sein.

Und werden die Spannbacken aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, treten nur geringe Fliehkräfte auf und das Spannfutter kann, ohne daß ein Spannkraftverlust in Kauf zu nehmen ist, mit hohen Drehzahlen umlaufen.

Wird ein Spannfutter gemäß der Erfindung ausgebildet, so ist nicht nur eine äußerst vielseitige und stets zufriedenstellende Verwendbarkeit gegeben, sondern es ist vor allem sichergestellt, daß immer eine einwandfreie Funktionsweise über einen langen Zeitpunkt gewährleistet ist. Durch die Halterung des Lagerbolzens, an dem der Aufsatzbacken drehfest abgestützt ist, im Grundbacken mittels eines tangential zu diesem angeordneten Scherstiftes ist nämlich einerseits eine schnelle Montage und Demontage des Aufsatzbackens ermöglicht, insbesondere ist dadurch aber im Zentrum des Lagerbolzens ein Freiraum geschaffen der für eine gemeinsame Versorgung aller oder nahezu aller Lagerstellen der zusammenwirkenden Bauteile mit Schmiermittel genutzt werden kann. Und werden die Lagerstellen mit Schmiermittel versorgt, kann von außen kein Schmutz in die Lagerspalte eindringen bzw. durch einen Schmiervorgang können Schmutzpartikel entfernt werden.

Der Bauaufwand, mittels dem dies zu bewerkstelligen ist, ist äußerst gering, dennoch ist eine hohe Betriebssicherheit bei langer Standzeit gewährleistet. Die Spannbacken können somit über einen langen Zeitraum eingesetzt werden, ohne daß eine Demontage, um Reinigungsarbeiten vorzunehmen, erforderlich ist.

Des weiteren ist von Vorteil, daß aufgrund der vorschlagsgemäßen Ausgestaltung die Spannbacken mit mehreren in unterschiedlichen Durchmesserbereichen angeordneten Anlageflächen versehen werden können, ein großer Spannbereich, ohne daß die Spannbacken ausgewechselt werden müssen, ist somit gegeben.

Auch treten bei aus Aluminium gefertigten Spannbacken nur geringe Fliehkräfte auf, das Spannfutter kann aufgrund dessen ohne Beeinträchtigung der Spannkraft mit hohen Drehzahlen umlaufen. Und durch die Federrasten, zumal durch die Dauerschmierung der Lagerstellen eine Leichtgängigkeit der Aufsatzbacken gewährleistet ist, erfolgt nach einem Spannvorgang zuverlässig eine selbsttätige Rückstellung in die Ausgangslage, eine einfache und problemlose Handhabung des vorschlagsgemäß ausgebildeten Spannfutters ist demnach gegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten mit verschwenkbar gelagerten Spannbacken ausgestatteten Spannfutters dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:
1 das Spannfutter in Vorderansicht in einem Halbschnitt,
2 das Spannfutter nach 1 in Seitenansicht, teilweise in einem Ausschnitt,
3 das Spannfutter nach 1 in Draufsicht und
4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der 2.
Das in 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Spannfutter dient zum Einspannen eines strichpunktiert eingezeichneten zu bearbeitenden Werkstückes 10 auf einer Werkzeugmaschine und besteht im wesentlichen aus in einem Futterkörper 2 in radial gerichteten Führungsnuten 3 verstellbar gehaltenen antreibbaren und um 180° versetzt zueinander angeordneten Grundbacken 4, auf denen Aufsatzbacken 11 begrenzt verschwenkbar angebracht sind. Die Aufsatzbacken 11 weisen jeweils zwei Arme 12 und 13 auf, die mit Spanneinsätzen 14, 14', die auf das Werkstück 10 einwirken, ausgestattet sind.
Die Spannbacken 11 sind, wie dies insbesondere der 2 zu entnehmen ist, drehfest mit einem Lagerbolzen 15 verbunden, der drehbar in einer in dem Grundbacken 4 vorgesehenen Bohrung 5 gelagert ist. Die drehfeste Verbindung des Lagerbolzens 15 mit den Aufsatzbacken 11 wird durch Einschrumpfen in einer in diesen eingearbeiteten Bohrung 20 und/oder durch eine an einen Bund 31 angearbeitete Anlagefläche 32, die mit einer an dem Aufsatzbacken 11 vorgesehenen Gegenfläche 33 zusammenwirkt, bewerkstelligt.
Zur formschlüssigen Verbindung des Lagerbolzens 15 mit dem Grundbacken 4 dient ein Scherstift 21, der in eine in den Lagerbolzen 15 und den zugeordneten Grundbacken 4 gemeinsam eingearbeiteten zweiteiligen Bohrung 16 und 17 eingesetzt ist. Die in den Lagerbolzen 15 eingearbeitete Halbbohrung 16 ist hierbei, um eine begrenzte Verdrehbarkeit des Lagerbolzens 15 und somit des mit diesem verbundenen Aufsatzbacken 11 zu ermöglichen, mit zusätzlichen Freiräumen 18 und 19, wie dies der 4 zu entnehmen ist, versehen. Die Freiräume 18 und 19 sind auf beiden Seiten des Lagerbolzens 15 in diesen eingearbeitet und etwa kegelig der Querschnittsform des durch Sprengringe 22 in dem Grundbacken 4 gehaltenen Scherstiftes 21 angepaßt, so daß entsprechend der Größe der Freiräume 18 und 19 der Lagerbolzen 15 in beiden Richtungen um seinen Mittelpunkt verdreht werden kann.
Da die zur Arretierung des Lagerbolzens 15 an dem Grundbacken 4 erforderlichen Bauteile in den Randbereich des Lagerbolzens 15 verlegt sind, kann in diesen eine zentrisch angeordnete Aufnahmekammer 23 vorgesehen werden, die über Kanäle 24 und Nuten 25 sowie einem Freiraum 26 zwischen der Stirnfläche des Lagerbolzens 15 und dem Grundbacken 4 mit allen relativ zueinander bewegbaren Flächen des Grundbackens 4, des Lagerbolzens 15 und des Aufsatzbackens 11 in Verbindung steht. Wird nämlich in die durch einen Schmiernippel 27 verschlossene Aufnahmekammer 23 Schmiermittel eingebracht, können alle zwischen den relativ zueinander bewegbaren Bauteilen gebildeten Spalte von innen mit Schmiermittel versorgt werden, so daß nicht nur stets eine ausreichende Schmierung und eine dadurch bedingte Leichtgängigkeit des Aufsatzbackens 11 gewährleistet ist, auch wird verhindert, daß Schmutzpartikel von außen in die Spalte gelangen bzw. durch einen Schmiervorgang können diese entfernt werden.
Um eine insbesondere durch Fliehkräfte bedingte Zuführung von Schmutzpartikeln zu dem Lagerbolzen 15 zu verhindern, ist zusätzlich in den Grundbacken 4 eine sich über dessen Breite erstreckende Nut 28 eingearbeitet, in die eine Dichtung 29 eingesetzt ist.
Die selbsttätige Rückführung des bei einem Spannvorgang eventuell verschwenkten Spannbackens 11 in seine Ausgangslage wird mittels zweier Federrasten 34 bewerkstelligt. Gemäß 3 sind dazu in in den Spannbacken 11 in dessen äußeren Bereich eingearbeitete Bohrungen 35 von Druckfedern 37 beaufschlagte Kugeln 36 als Rastglieder eingesetzt, die jeweils in eine in den Grundbacken 4 eingearbeitete kegelig gestaltete Ausnehmung 6 eingreifen. Durch die Kraft der Druckfedern 37 wird somit der Aufsatzbacken 11 bei einer eventuellen Ausschwenkung, ohne daß ein Werkstück eingespannt ist, selbsttätig zentriert.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Spannbacken 11 jeweils mit zwei Anlageflächen 38 und 39 ausgestattet, die auf unterschiedlichen Durchmesserbereichen angeordnet sind. In dem Spannfutter 1 können somit Werkstücke unterschiedlicher Durchmesser eingespannt werden, ohne daß ein Auswechseln der Aufsatzbacken 11 notwendig ist. Und zur axialen Ausrichtung des einzuspannenden Werkstückes sind den Aufsatzbacken 11 auswechselbare Tiefenanschläge 30 bzw. 40 zugeordnet, die unmittelbar in die Aufsatzbacken 11 bzw. in die Grundbacken 4 eingeschraubt sind.
Mit Hilfe der begrenzt ausschwenkbaren auf den Grundbacken 4 angeordneten Spannbacken 11 können demnach auch unrunde Werkstücke 10 unterschiedlichen Durchmessers, an denen sich die Spanneinsätze 14 oder 14' abstützen, sicher eingespannt und das Spannfutter 1 kann ohne weiteres über einen langen Zeitraum vielseitig eingesetzt werden.

Claims

Spannfutter (1) für Werkzeugmaschinen mit in radial gerichteten in einen Futterkörper (2) eingearbeiteten Führungsnuten (3) verstellbar eingesetzten, antreibbaren Grundbacken (4), auf denen jeweils ein doppelarmig ausgebildeter und in den beiden Endbereichen mit Spanneinsätzen (14) versehener Aufsatzbacken (11) mittels eines Lagerbolzens (15) begrenzt verschwenkbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Koppelung des an dem Aufsatzbacken (11) drehfest abgestützten Lagerbolzens (15) mit dem Grundbacken (4) ein in diese eingreifender Scherstift (21) vorgesehen ist, der in einer tangential zu dem Lagerbolzen (15) angeordneten und in diesen und den Grundbacken (4) eingearbeitete Aufnahmebohrung (16, 17) eingesetzt ist, und daß zur Begrenzung des Schwenkbereiches des Lagerbolzens (15) der in diesen eingearbeitete Teilbereich der Aufnahmebohrung (16) auf beiden Seiten mit etwa kegelig ausgebildeten der Querschnittsform des in dem Grundbacken (4) gehaltenen Scherstifes (21) angepaßte Freiräumen (18, 19) versehen ist.
Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehfesten Verbindung des Lagerbolzens (15) mit dem Aufsatzbacken (11) der Lagerbolzen (15) in einer in den Ansatzbacken (11) eingearbeiteten Bohrung (20) eingeschrumpft oder mittels einer an einem Bund (31) angearbeiteten Fläche (32), die an einer an dem Aufsatzbacken (11) vorgesehenen Gegenfläche (33) anliegt, an diesem abgestützt ist.
Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbolzen (15) mit einer vorzugsweise zentrisch angeordneten Aufnahmekammer (23) zur Aufnahme von Schmiermittel versehen ist, die über Kanäle (24) und Nuten (25) zumindest mit einem Teil der zwischen den relativ zueinander verstellbaren Teilen gebildeten Spalte verbunden ist.
Spannfutter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatzbacken (11) zur selbsttätigen Rückführung mittels einer oder mehrerer Federrasten (34) an dem Grundbacken (4) abgestützt ist.
Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Aufsatzbacken (11) in dessen radial äußeren Bereich auf gleicher Höhe und mit seitlichem Abstand zueinander zwei Federrasten (34) eingesetzt sind, deren als Kugel (36) ausgebildete Rastglieder jeweils in eine in die Grundbacke (4) eingearbeitete kegelige Ausnehmung (6) eingreifen.
Spannfutter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in eine in die Stirnfläche der Grundbacke (4) im Bereich des Lagerbolzens (15) eingearbeitete Nut (28) eine sich vorzugsweise über die Breite der Grundbacke (4) erstreckende Dichtung (29) eingesetzt ist.
Spannfutter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsatzbacken (11) zwei oder mehrere in unterschiedlichen Höhenlagen und auf unterschiedlichen Durchmesserbereichen angeordnete durch die Spanneinsätze gebildete Anlageflächen (38, 39) aufweisen.
Spannfutter nach einem wenigstens der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsatzbacken (11) und/oder die Grundbacken (4) jeweils mit einem oder mehreren dem jeweiligen Spannbereich zugeordneten auswechselbaren Tiefenanschlägen versehen sind.
Spannfutter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Spannbacken (11) eingeschrumpften Spanneinsätze (14, 14') auf ihrer an dem Werkstück (10) anliegenden Stirnfläche mit einer oder mehreren Spannkrallen versehen sind.
Spannfutter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (11) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sind.