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Futter zum Spannen dünnwandiger Werkstücke Die Erfindung bezieht
sich auf ein Futter zum Spannen-dünnwandiger Werkstücke, wie Buchsen o.dgl., das
in einem ggfs.
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mehrteiligen Futterkörper Spannmittel aufnimmt.
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Butter zum Spannen ton irgendwelchen Werkstücken sind in mannigfachen
Ausführungen bekannt. Besondere Beachtung verdienen aber die sogenannten Dreibackenfutter,
ohne die zahlreiche Bearbeitungsvorgä-nge auf Werkzeugmaschinen undurchführbar,
zumindest aber erheblich erschwert wären, d.h. Dreibackenfutter sind nahezu unentbehrlich.
Diese wertvollen Futter weisen radial bewegliche und stufenförmig abgesetzte Backen
auf, die für Außen- und Innenspannungen auswechselbar sind. Durch Feino und#Feinstbearbeitungen
der Einzelteile entstehen Spannfutter, die ein-Höchstmaß an Spanngenauigkeit bieten,
die kaum noch übertroffen werden kann.
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Als nachteilig hat es sich jedoch herausgestellt, daß mit -den bekannten
Futtern nur Werkstücke gespannt werden können, die in sich -genügend fest und den
radialen Beanspruchungen durch das Futter gewachsen sind. So ist es z.B. unmöglich,
diliinwandige Buchsen zu spannen, da diese ganz einfach deformiert
werden.
Aus den Gegebenheiten der Praxis heraus ist man daher dazu übergegangen, bei Buchsen
o.dgl. mit entsprechenden Dornen, die auch futterartig verstellbar sein können,
zu arbeiten. Dieses Vorgehen ist aber außerordentlich kostspielig, zumal für jedes
Werkstück eine gesonderte Vorrichtung benötigt wird. Die Gefahr des Verspannens
ist aber nicht der einzige Nachteil, vielmehr muß es sich beim Spannen in Dreibackenfuttern
um mehr oder weniger regelmäßige Rotationskörper handeln, wenn z.B.
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eine zu bearbeitende Bohrung zum Außenmantel eine bestimmte Lage haben
soll. Sind diese Verhältnisse nicht gegeben, so z.B. bei vier- oder mehrkantigen
Gebilden, muß in der Regel mit den sogenannten Planscheiben gearbeitet werden, die
einzeln verstellbare Backen aufweisen und bei denen auch noch Aufspannpratzen zur
Verfügung stehen. Daß diese Aufspannmethode aber sehr viel Zeit verschlingt, bedarf
wohl keiner besonderen Erwähnung. Es mag zwar sein, daß man sich mit Hilfslehren
usw, helfen und damit die Aufspannzeit verkürzen kann, jedoch muß aus wirtschaftlichen
Uberlegungen das Spannen auf Planscheiben Einzelfällen vorbehalten bleiben. Eine
Serienfertigung auf Planscheiben ist nur dann denkbar, wenn das zu bearbeitende
Werkstück mindestens zwei halbwegs genaue Anschlagflächen besitzt, die noch dazu
in einem bestimmten Winkel zueinander liegen müssen.
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Demgegenüber bezweckt die Erfindung ein Futter, das die -geschilderten
Mängel ausschließt und das Spannen von dünnwandigen Werkstücken ohne Verspannungsgefahr
gestattet.
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Dabei soll der Spannvorgang einfach durchführbar und die Spannung
als solche-sicher und verläßlich sein. Des weiteren wird gefordert, daß das Spannen
selbst in einer kurzen Zeitspanne durchführbar ist, also durch das Spannen keine
unwirtschaftlichen Totzeiten in Kauf genommen werden müssen. Nicht zuletzt soll
das Futter stets funktionssicher arbeiten, einem-geringen Verschleiß unterliegen
und sich außerdem in einem wirtschaftlich tragbaren Rahmen bewegen.
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Dieses Ziel wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Spanninittel
von in axialer Richtung bewegbar gelagerten Backen gebildet sind, mit denen das
jeweilige Werkstück mittelbar oder unmittelbar gegen die Stirnseite des Futterkörpers
verspannbar ist. Da bei dem erfindungsgemäßen Futter die als gefährlich erkannten
Radialspannkräfte in Fortfall kommen, sind die erzielten Vorteile offensichtlich,
d.h. durch das Spannen in axialer Richtung wird das jeweilige Werkstück sicher festgelegt,
ohne daß es zu Dekor mierungon kommt, die eine ordnungsgemäße bzw. maßgerechte Bearbeitung
unmöglich machen würden. Da hier für das Spannen weder Dorne noch Hilfsvorrichtungen
der üblichen Art erforderlich sind, ergibt sich auch eine wirtschaftliche Arbeitsweise,
so daß mit dem neuen Futter auch Serienfertigungen
möglich erscheinen.
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Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Backen an ihren spannseitigen Enden mindestens einen Absatz aufweisen, und diese
Absaätze radial nach innen oder außen weisen. Es versteht sich, daß bei nach außen
gerichteten Absätzen das Futter für Außenbearbeitungen hergerichtet ist, während
bei umgekehrten Absätzen, also beim Erfassen der Werkstücke von außen die Innenbearbeitung
einer Buchse odgl. möglich erscheint.
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Gemäß einer weiteren Maßnahme der Erfindung erscheint es zweckmäßig,
daß die gleichmäßig, z.B. in Dreieranordnung auf den Futterkörperumfang verteilten
Backen über Nut-Leistenführungen, Schwalbenschwanzführungen o,dgl. im Futterkörper
gelagert sind. Eine solche Lagerung ist einfach herzustellen, so daß auch der wirtschaftliche
Aufwand für das erfindungsgemäße Futter gering bleibt. Die bevorzugte Dreieranordnung
bringt die durch die bekannten Dreibackenfutter gegebenen Vorteile auch hier mit
sich, d.h. es wird eine sichere Festlage erzielt.
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Von Vorteil ist es ferner nach der Erfindung, wenn für die Spannbewegung
der Backen der Futterkörper eine kurze, bevorzugt mit Trapezgewinde ausgestattete
Gewindewalze oder Gewindebuchse aufnimmt, die sich von außen drehen läßt und die
mit ihren Gewindegängen in innen oder außen liegende
Gewindegangteile
der Backen-eingreift. Diese Ausgestaltung ist im Aufbau einfach und sie läßt mit
einem geringen Kraftaufwand hohe Spannkräfte zu. Damit ist eine hohe Funktions-und
Spannsicherheit des Futters gegeben, ohne daß dafür ein besonders hoher wirtschaftlicher
Aufwand erforderlich wäre. Diese Vorteile werden noch vertieft, wenn die Gewindewalze.
oder-#Gewindebuchse koaxial ein Kegelrad trägt, oder selbst auf der einen Stirnseite
als Kegelrad ausgebildet ist, mit dem mindestens ein radial im Futterkörper gelagertes
Kegelrad kämmt, das einen Innenvierkant für einen Knebelschlüssel aufweist. Durch
diese Ausgestaltung läßt sich übrigens das erfindungsgemäße Futter in ähnlicher
Weise handhaben, wie die bekannten Dreibackenfutter, was für einen reibungslosen
Ablauf des Spannens günstig erscheint.
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Besonders wertvoll erscheint es außerdem, wenn die in axialer Richtung
bewegbar gelagerten Backen zus-ätzlich zu an sich bekannten radial verstellbaren
und auswechselbaren Backen vorgesehen sind. Dadurch ist das erforderliche Zentrieren-ei#ner-'B''uch:se
o.-dgl. besonders einfach, indem eine Buchse zunächst mit den radialen Backen ganz
leicht gespannt bzw. zentriert wird und anschließend das feste axia-# le Spannen
erfolgt. Wenn dabei die radialen Backen mit ihren Absätzen nach außen weisen, wird
sich die Buchse o.dgl.
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nicht unmittelbar am Futterkörper sondern mittelbar über entsprechende
Flächen der radialen Backen abstütaen, was aber die- Spannung keinesfalls beeinträchtigt.
Selbstverständlich
könnte das erwähnte Zentrieren des jeweiligen
Werkstückes auch mit einer am Futterkörper anliegenden und gegenüber diesem lagergesicherten
Lehrenplatte o.dgl.
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erreicht werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen
wird. Eine Lehrenplatte würde mit einem Bund oder mit mindestens drei Ansätzen in
die jeweilige Büchse eingreifen, oder diese übergreifen.
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Für ein gemeinsames Verstellen der axialen Backen ist es nach der
Erfindung ferner denkbar, daß die Backen an ihren Lagerungsenden in Spindeln übergehen
oder solche in Gewindebohrungen aufnehmen und Zahnradmuttern für die Spindeln oder
Zahnräder der Spindeln mit einer Art Planetenrad kämmen, Auch diese Ausgestaltung
zeichnet sich durch Einfachheit aus, so daß bei einem geringen Bauaufwand eine hohe
Funktionssicherheit gegeben ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Absätze
an den spannseitigen Enden der Backen von radial gerichteten ggfs. abgesetzten Klötzen
gebildet sind, die sich mit axialen Schrauben, welche ggfs. offene Langlöcher der
Klötze durchsetzen, festlegen lassen, wobei der jeweilige radiale Stand an einer
Markierung o.dgl. ablesbar sein kann. Diese verstellbaren Klötze erleichtern das
Anpassen der Spannbacken an die verschiedenen Größen der Werkstücke, wobei ein Absetzen
der Klötze noch den Vorteil mit sich bringt, daß durch die Absätze im Zusammenwirken
mit der Verstellbarkeit der Klötze ein Zentrieren möglich erscheint.
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Eine ggfs. vorhandene Markierung erleichtert dabei das gleichmäßige
Einstellen der- einzelnen- Klötze. Dieser Vorteil wird noch dadurch vertieft, wenn
zwischen den Klötzen und den axial bewegbaren Backen eine Oberflächenprofilierung,
z.B. eine Spitzverzahnung vorgesehen ist. Daß eine solche Profilierung den Fe-stsitz
der- -Klötze ganz wesentlich fördert, versteht sich von selbst. Allerdings muß berücksichtigt
werden, daß die Rasten ein Zentrieren der Werkstücke nur absatzweise zulassen und
für ein Beidzentrieren mit glatten Flächen zwischen Backen und Klötzen gearbeitet
werden muß. Die lösbaren Klötze haben ferner den wesentlichen Vorteil, daß das zu
spannende Werkstück mit Sicherheit zwischen~bz-w. über die Backen gebracht werden
kann, und zwar dadurch daß man mindestens einen Klotz aus dem Weg schwenkt oder
abnimmt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise'veranschaulicht.
Es zeigen: Fig. 1 das erfindungsgemäße Futter in Stirnansicht; Fig. 2 einen Schnitt
längs der Linie II - II der Fig. 1;, Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 geänderte Einzelheit
in Seitenansicht und im Schnitt; Fig. 4 eine Axialspannbacke mit verstellbarem Spannklotz,
teilweise aufgebrochen und von der Seite gesehen und
Fig. 5 eine
mit der Bauart nach Fig 4 vergleichbare Ausführung, ebenfalls in Seitenansicht.
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Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, weist das Spannfutter 1 einen
Futterkörper 2 auf. In diesem Futterkörper 2 sind in bekannter Weise radial verstellbare
Backen 3 gelagert.
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Diese Backen 3, die an ihrer Rückseite mit Gewindegangteilen 4 ausgestattet
sind, kämmen mit einer Gewindescheibe 5, die auf der den Gewindegangteilen gegenüberliegenden
Seite als Kegelrad 6 ausgeführt ist0 Rlit dem Kegelrad 6 kämmt ein radial gerichtetes
Kegelrad 7, das ebenfalls im Futterkörper 2 gelagert ist und einen Innenvierkant
8 zum Ansetzen eines Knebelschlüssels aufweist. Soweit hat der Aufbau des Futters
1 als bekannt zu gelten.
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Außer den Backen 3 sind in den Futterkörper 2 auch noch axial verschiebbare
Backen 9 eingesetzt, wobei die Lagerung über Nut- und Leistenführungen 10, 11 erfolgt.
An den Enden, die über den Futterkörper 2 herausragen, sind die axial verschiebbaren
Backen 9 mit Absätzen 12 ausgestattet, die beim Ausführungsbeispiel radial nach
innen weisen.
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An den nach innen gekehrten Seiten 13 der Backen 9 sind Gewindegänge
14 vorgesehen, die mit einer kurzen Gewindewalze 15 in Eingriff stehen. Diese Gewindewalze
15 ist wie die Gewindescheibe 5, auf einem rohrförmigen Teil des Putterkörpers 2
gelagert; zur axialen Lagesicherung der Scheibe 5
und der Gewindewalze
15 dienen Distanzbuchsen 16, 17. Die Gewindewalze 15 ist, ähnlich wie die Scheibe
5, mit einem Kegelrad 18 ausgestattet,das mit einem Kegelrad 19 kämmt, das wiederum
im Futterkörper 2 gelagert ist und den gleichen Aufbau wie das Kegelrad 7 hat. Es
leuchtet ein, daß beim Drehen des Kegelrades 19 die Gewindewalze 15 sich ebenfalls
dreht, wodurch ein axiales Verschieben der Backen 9 eintritt.
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Auf diese Weise kann ein dünnwandiges Werkstück bequem zwischen den
Absätzen 12 und der Stirnfläche 20 des Futter körpers 2 gespannt werden. Es ist
aber auch denkbar, daß sich das jeweilige Werkstück nicht unmittelbar an der Släche
20, sondern auf den Flächen 21 der Backen 3 abstützt.
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Der Fig. 1 ist gut zu entnehmen, daß man mit den radial verstellbaren
Backen 3 das axial zu spannende Werkstück gut zentrieren kann. Selbstverständlich
könnte man auch mit entsprechend gehaltenen Zentrierplatten arbeiten, wie eine solche
durch strichlierte Linien 22 in Fig. 1 angedeutet ist, Eine solche Platte 22 würde
zweckmäßigerweise umlaufende oder unterbrochene Zentrieransätze 23 aufweisen, die
in das jeweilige Werkstück eingreifen oder dieses übergreifen könnten.
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Aus Fig. 3 ergibt sich, daß in Abweichung zu der vorausgegangenen
Bauart die Spannbacken 9 Gewindebohrungen 24- aufweisen, in die Spindeln 25 eingeschraubt
sind. Diese Spindeln 25 sind bei 26 drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert
und sie tragen Zahnräder 27. Diese Zahnräder kämmen
mit einem innen
verzahnten Ring 28, der sich mit einer Ringfläche 29 auf dem Futterkörper 2 abstützen
kann. Auf der einen Stirnseite ist eine Verzahnung 30 vorgesehen, so daß ein Verdrehen
des Ringes 28 mit den bekannten Putterschlüsseln möglich-ist. Es versteht sich,
daß durch Drehen des Zahnringes 28 die Spindeln 25 zwangsläufig die Backen 9 axial
verschieben.
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Nach Fig. 4 sind die Absätze 12 der Backen 9 von radial gerichteten
Klötzen 31 gebildet. Diese radialen Klötze 31 weisen Langlöcher 32 auf, die nach
oben offen sein könnten und die von Schrauben 33 durchsetzt sind. Die Schrauben
33 greifen in Gewindebohrungen 34 der Backen 9 ein.
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Die Fig. 5 zeigt, daß zwischen den Backen 9 und den Klötzen 31 noch
Spitzverzahnungen 35 vorgesehen sein können, die ein ungewolltes Verschieben der
Klötze 31 bei angezogenen Schrauben 33 verhindern. Außerdem ist eine Feinmarkierung
36 zu erkennen, die das radiale Einstellen der Klötze 31 erleichtert.
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Wenn die Langlöcher 32 offen sind, können die Klötze 31 bei nur gelöster
Schraube 33 leicht abgenommen werden, was besonders für radial nach außen gerichtete
Klötze 31, also für Innenspannungen günstig ist. Mit 37 sind Ausklinkungen angedeutet,
die dann von Vorteil sind, wenn man mit den Klötzen 31 das jeweilige Werkstück zentrieren
will.