DE202006011245U1

DE202006011245U1 - Spannsystem für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE202006011245U1
Application number: DE200620011245
Authority: DE
Original assignee: HARALD BOEHL GmbH; Harald Bohl GmbH
Current assignee: HARALD BOEHL GmbH; Harald Bohl GmbH
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2016-07-22

Abstract

Spannsystem für Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch einen vorgelagerten Arbeitsschritt, in dem zwei oder vier gegenüberliegende, prismenförmige Spannuten in einem schmalen Spannbereich an ein Werkstück 1 über die gesamte Werkstücklänge gewalzt werden, in die die Spannasen der Spannbacken 2 greifen und das Werkstück form- und kraftschlüssig spannen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spannsystem für Werkzeugmaschinen, zum spannen von Werkstücken zur spanenden Bearbeitung. Das Spannsystem muss einerseits die bei der Bearbeitung entstehenden Schnittkräfte sicher aufnehmen können, ohne dass das Werkstück verrutschen kann. Außerdem soll die für die Einspannung nötige Spannfläche so klein wie möglich gehalten werden. Andererseits muss das Spannsystem so beschaffen sein, dass eine fünf Seitenbearbeitung problemlos möglich ist.
Aus der DE 0705856 A ist ein Spannelement mit elastischen Druckstücken bekannt. Die elastische Spannbacke gleicht Materialunebenheiten aus, so dass auch mehre Werkstücke nebeneinander gespannt werden können.
Aus der DE 2937061 C2 ist eine Greifvorrichtung mit auswechselbaren, an die Werkstückform angepasste, formschlüssige Greifbacken bekannt.
Aus der EP 0065939 A3 sind Spannbacken mit harten, scharfen Zähnen bekannt, die sich beim Spannen in das Werkstück eindringen. Die Oberfläche des Werkstücks wird durch diese Spannbacke beschädigt.
Aus der EP 0482570 A2 ist eine Spannbacke mit parallel spannenden Stützelementen bekannt. Hiermit können mehrere Werkstücke von ungleichen Dimensionen gespannt werden.
Aus der US 4632375 ist ein Schraubstock mit beweglich gelagerten Backen bekannt. Es sind jeweils zwei drehbar gelagerte Backen gegenüberliegend angeordnet, die sich beim spannen an die Werkstückkontur anpassen können. Aus der DE 20302450 U1 ist eine Spannsystem bekannt, dass aus einer Grundplatte mit Rasterlochung, aus Anschlägen und Excenterspannelementen besteht.
Aus der DE 19903891 A1 ist ein Schraubstock bekannt, der Spannbacken enthält, die mit in T-Nuten verschiebbare Haltekörper ausgestattet ist. Durch die stufenlos verschiebbaren Haltekörper können mehrer Werkstücke so gespannt werden, dass ohne Umspannen ein bearbeiten von mehreren Seiten möglich ist.
Aus der EP 1071542 B1 ist ein Spannsystem bekannt, das als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird, bei dem Spannbacken mit Formschlusselementen versehen sind, die komplementär zu entsprechenden Kupplungselementen des Werkstücks ausgebildet sind. Die Kupplungselemente werden an dem Werkstück in einem vorbereitenden Arbeitsschritt eigens ausgebildet.
Keines der bisher aufgeführten Spannsysteme ermöglicht eine Fünfseiten-Bearbeitung von Flach- oder Vierkantmaterial bei gleichzeitig einfacher Automatisierbarkeit. Gerade dies ist aber bei der CNC-Zerspanung täglich gefordert.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Spannsystem zu schaffen, dass in einem möglichst schmalen Bereich das Werkstück so spannt, dass es durch einen Formschluss sicher gehalten wird und eine Fünfseiten-Bearbeitung ermöglicht. Außerdem muss das Spannsystem leicht automatisierbar sein und somit ein arbeiten von der Stange ermöglichen. Zusätzlich sollte das Spannsystem wahlweise einen Zentrier- oder Niederzugseffekt aufweisen.
Das Vorbereiten des Werkstücks muss einfach und kostengünstig möglich sein.
Diese Aufgabe wird mit dem Spannsystem für Werkzeugmaschinen entsprechend Anspruch 1 gelöst.
Das Spannsystem basiert auf dem Einwalzen einer prismatischen Spannut in das zu bearbeitende Werkstück. Die Spannbacken sind mit einer der Spannut entsprechenden Spannase ausgeführt. Die Spannut ist in einem sehr schmalen Bereich am Werkstück angewalzt. Hierdurch ist eine sehr geringe Einspanntiefe realisierbar. Durch den gleichzeitigen Form- und Kraftschluss wird das Werkstück auch bei hohen Vorschüben und Schnittkräften sicher gespannt. Durch geringfügiges Lösen der beweglichen Spannbacke entfällt der Kraftschluss. Der Formschluss der Einspannung ist aber weiterhin gegeben. Hierdurch kann das Werkstück axial in den Spannbacken verschoben werden. In Kombination mit einem Stangenvorschub ist hier eine sehr einfache Automatisierung realisierbar. Durch die Anpassung der prismatischen Nasenform der Spannbacke kann das Werkstück beim Spannen nach unten auf eine Unterlage gezogen werden (Niederzugeffekt) oder exakt in der Lage fixiert werden (Zentriereffekt). Die Spannut in dem Werkstück ist durch Kaltprägewalzen sehr wirtschaftlich herstellbar. Es wäre außerdem denkbar, dass die Stahllieferanten die Halbzeuge für die Zerspanungsbetriebe gleich mit den entsprechenden Spannuten liefern. Die Spannut bzw. die Spannase hat eine prismatische Form mit einer abgerundeten Spitze. Durch die prismatische Form kann der Niederzug- bzw. Zentriereffekt einfach realisiert werden. Durch die abgerundete Prismenspitze kann das Material bei der Kaltumformung leichter fließen. Außerdem erhöht sich die Standzeit der Prägewalzen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird anhand der 1 bis 11 erläutert. Es zeigen
1 Halbzeug mit vier eingewalzten Spannuten
2 Vergrößerung der Spannut des Halbzeuges und der Prismennase der Spannbacke
3 Halbzeug mit zwei eingewalzten Spannuten
4 Beispiel einer Fünfseitenbearbeitung von der Stange
5 Spannbacke mit Niederzugeffekt
6 Vergrößerung der Spannbacke mit Niederzugeffekt
7 Spannbacke mit Niederzugeffekt im Maschinenschraubstock
8 Spannbacke mit Zentriereffekt
9 Vergrößerung der Spannbacke mit Zentriereffekt
10 Spannbacke mit Zentriereffekt im Maschinenschraubstock
11 Walzprägen der Spannuten
In 1 ist das Spannprinzip dargestellt. Das Spannprinzip eignet sich hauptsächlich für Flach- oder Vierkantmaterial. In das Werkstück 1 sind vier Spannuten über die gesamte Werkstücklänge eingewalzt. Die beiden Spannbacken 2 spannen das Werkstück zwischen sich ein. Die Spannasen der Spannbacken 2 greifen form- und kraftschlüssig in die Spannuten des Werkstücks 1. Die Spannuten sollten möglichst symmetrisch am Werkstück angeordnet werden, damit sich das Material beim Nutwalzen möglichst nicht verformt.
In 2 ist die Spannut des Werkstücks 1 und die Spannase der Spannbacke 2 vergrößert dargestellt.
In 3 ist ein Werkstück mit nur einseitig eingewalzten Spannuten dargestellt.
In 4 ist ein Beispiel für das Bearbeiten von der Stange im Maschinenschraubstock 4 dargestellt.
In 5 sind die gelösten Spannbacken 5 dargestellt. Das Werkstück 1 kann in Richtung der Spannut verschoben werden.
In 6 ist eine Vergrößerung der gelösten Spannbacke dargestellt.
In 7 ist dargestellt, wie die prismatische Spannase der Spannbacke 2 in die Spannut des Werkstücks 1 greift. Durch Verfahren der Spannbacken 2 in Pfeilrichtung 6 wird das Werkstück 1 in Pfeilrichtung 7 auf die Unterlage 3 gespannt.
8 zeigt deutlich, dass die Form der Spannase der Spannbacke 2 hier kleiner ausgeführt ist, als die Spannut des Werkstücks 1. Außerdem greift die Spannase mit einem kleinen Höhenversatz in die Spannnut. Hierdurch entsteht ein Niederzugeffekt, der das Werkstück auf die Unterlage 3 spannt. Das Werkstück wird in axialer Richtung kraftschlüssig und in den beiden anderen Raumrichtungen formschlüssig gespannt.
In 9 zeigt eine zentrische Spannung. Wenn die Spannbacken 5 in Pfeilrichtung 6 verfahren werden, spannen sie das Werkstück 1 form- und kraftschlüssig fest.
10 zeigt eine Vergrößerung der Spannbacke 5. Hier ist deutlich zu erkennen, dass die Kontur der Spannase mit der Kontur der Spannut übereinstimmt. Hierdurch wird eine zentrische Spannung zwischen den Spannbacken 5 erreicht (Zentriereffekt).
In 11 ist das Prägewalzverfahren zur Herstellung der Spannuten dargestellt. Die Prägewalzen 6 und 7 besitzen die positive Spannut als Gravurform. In das Werkstück 1 wird mit den Prägewalzen 6 und 7 die Spannuten kalt eingewalzt. Durch die optimierte Spannutform eines abgerundeten Prismas und durch die Kaltverfestigung beim Walzprozess wird die Stabilität des Spannsystems zusätzlich erhöht.

Claims

Spannsystem für Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch einen vorgelagerten Arbeitsschritt, in dem zwei oder vier gegenüberliegende, prismenförmige Spannuten in einem schmalen Spannbereich an ein Werkstück 1 über die gesamte Werkstücklänge gewalzt werden, in die die Spannasen der Spannbacken 2 greifen und das Werkstück form- und kraftschlüssig spannen.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach leichtem lösen der Spannbacken 2 entgegen der Pfeilrichtung 6 das Werkstück 1 nicht mehr kraftschlüssig aber noch formschlüssig in der Spannut gehalten wird und somit das Werkstück 1 axial in Richtung der Spannut verschoben werden kann.
Spannsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannuten im Werkstück durch Kaltwalzprägen sehr kostengünstig herstellen lassen.
Spannsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet dass die Spannasenform der Spannbacken 2 etwas kleiner als die Spannutform des Werkstückes 1 ist und mit einem Höhenversatz in Pfeilrichtung 6 verschoben wird, wodurch das Werkstück 1 auf die Unterlage gespannt wird.
Spannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannasenform exakt der Spannutform entspricht.
Spannsystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannutform und die Spannasenform einem 90° Prisma mit abgerundeter Spitze entsprechen.