DE2003574A1 - Futter zum Spannen duennwandiger Werkstuecke - Google Patents

Futter zum Spannen duennwandiger Werkstuecke

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DE2003574A1
DE2003574A1 DE19702003574 DE2003574A DE2003574A1 DE 2003574 A1 DE2003574 A1 DE 2003574A1 DE 19702003574 DE19702003574 DE 19702003574 DE 2003574 A DE2003574 A DE 2003574A DE 2003574 A1 DE2003574 A1 DE 2003574A1
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jaws
clamping
chuck
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radially
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DE19702003574
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Karl-Franz Binder
Binder Geb Steinhart
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/10Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/19Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable moving parallel to the axis of the chuck
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/10Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
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    • B23B31/16Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable moving radially
    • B23B31/16004Jaws movement actuated by one or more spiral grooves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)

Description

  • Futter zum Spannen dünnwandiger Werkstücke Die Erfindung bezieht sich auf ein Futter zum Spannen-dünnwandiger Werkstücke, wie Buchsen o.dgl., das in einem ggfs.
  • mehrteiligen Futterkörper Spannmittel aufnimmt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Demgegenüber bezweckt die Erfindung ein Futter, das die -geschilderten Mängel ausschließt und das Spannen von dünnwandigen Werkstücken ohne Verspannungsgefahr gestattet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (9)

  1. Patentansprüche
    Mutter zum Spannen dünnwandiger Werkstücke, wie Buchsen o.dgl., das in einem ggfs. mehrteiligen Futterkörper Spannmittel aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel von in axialer Richtung bewegbar gelagerten Backen (9) gebildet sind, mit denen das jeweilige Werkstück mittelbar oder unmittelbar gegen die Stirnseite (20) des Futterkörpers (2) verspannbar ist.
  2. 2. Futter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (9) an ihren spannseitigen Enden mindestens einen Absatz (12) aufweisen und diese Absätze (12) radial nach inne#n oder außen weisen.
  3. 3. Futter-nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßig, z.B, in Dreieranordnung auf den Futter-körperumfang verteilten Backen (9) über Nut-Leistenführungen# (10, 11#, Schwalbenschwanzführungen o.dgl. im PUtterkörper (2) gelagert sind.
  4. 4. Futter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannbewegung der Backen (9) der Futter körper (2) eine kurze, bevorzugt mit Trapezgewinde ausgestattete Gewindewalze (15) oder Gewindebuchse aufnimmt, die sich von außen drehen läßt und die mit ihren Gewindegängen in innen oder außen liegende Gewindegangteile (14) der Backen (9) eingreift.
  5. 5. Futter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindewalze (15) bzw. die Gewindebuchse koaxial ein Kegelrad trägt oder selbst auf der einen Stirnseite als Kegelrad (18) ausgebildet ist, mit dem mindestens ein radial im Futterkörper (2) gelagertes Kegelrad (19) kämmt, das einen Innenvierkant (8) für einen Knebelschlüssel o.dgl.
    aufweist.
  6. 6. Futter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gek#nnzeichnet, daß die in axialer Richtung bewegbar gelagerten Backen (9) zusätzlich zu an sich bekannten, radial verstellbaren und auswechselbaren Backen (3) vorgesehen sind.
  7. 7. Futter nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axial beweglichen Backen (9) an ihren Lagerungsenden in Spindeln übergehen oder solche (vgl. 25) in Gewindebohrungen (24) aufnehmen und Zahnradmuttern für die Spindeln oder Zahnräder (27) der axial gehaltenen Spindeln (25) mit einer Art Planetenrad bzw. mit einem Zahnring (28) kämmen.
  8. 8. Futter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absätze (12) an den spannseitigen Enden der Backen (9) von radial gerichteten, ggfs. abgesetzten (vgl. 37) Klötzen (31) gebildet-sind, die sich mit axialen Schra:uben (33), welche ggfs. offene Langlöcher (32). der Klötze (31) durchsetzen, festlegen lassen, wobei der, jeweilige radiale Stand an einer Markierung (36) o.dgl, ablesbar sein kann.
  9. 9. Futter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den radial feststellbaren Klötzen (31) und, den axial bewegbaren Backen (9) eine Oberflächenprofilierung, z.B. eine Spitzverzahnung (35) vorgesehen is-t. Leerseite
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0290896A2 (de) * 1987-05-15 1988-11-17 TVA HOLDING S.r.l. Spannfutter, insbesondere für Werkzeugmaschine
WO2009144760A1 (en) * 2008-05-27 2009-12-03 Maus S.P.A. A device for securing in a centred position axially symmetric workpieces to be subjected to machining
US20170043411A1 (en) * 2015-08-11 2017-02-16 Röhm Gmbh Power clamping chuck

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