DE202012013066U1 - Compression spring device for mechanical processing of spring ends - Google Patents
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Abstract
Druckfederspannvorrichtung (1) mit einer Welle (3), die entlang ihrer Längsrichtung (L) mit einem an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine fixierbaren Befestigungsabschnitt (4) und einem Druckfederspannabschnitt (5) versehen ist, und mit einer Mehrzahl von Spannteilen (9), die in Längsrichtung (L) aufeinander folgend außen am Druckfederspannabschnitt (5) der Welle (3) gehalten sind, wobei jedes Spannteil (9) mehrere Spannteilsegmente (10) aufweist, die zwischen einer inneren Druckfederaufnahmestellung und einer äußeren Druckfederspannstellung quer zur Längsrichtung (L) unter Erzeugung einer auf den Innendurchmesser (Di) einer auf die Spannteile (9) aufgeschobenen Druckfeder (2) wirkenden Spannkraft bewegbar sind.A compression spring jig (1) having a shaft (3) provided along its longitudinal direction (L) with a fixing portion (4) fixable to a driving spindle of a lathe and a compression spring span portion (5), and having a plurality of tightening portions (9) in the longitudinal direction (L) successively outwardly on the compression spring clamping portion (5) of the shaft (3) are held, each clamping part (9) a plurality of clamping member segments (10) between an inner compression spring receiving position and an outer Druckfederspannstellung transversely to the longitudinal direction (L) below Generation of a force acting on the inner diameter (Di) of a force applied to the clamping parts (9) compression spring (2) clamping force can be moved.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckfederspannvorrichtung, die dazu dient, eine Druckfeder in einer Bearbeitungsmaschine zur spanenden Bearbeitung ihrer freien Federenden zu spannen. The present invention relates to a compression spring tensioning device which serves to tension a compression spring in a processing machine for machining its free spring ends.
Im Stand der Technik ist es bekannt, die Enden einer Druckfeder mittels Schleifen spanend zu bearbeiten, um eine ebene Standfläche zu erzeugen, wobei die Standfläche an jedem Federende normalerweise als 270°-Fläche ausgeführt ist. Ferner sollen durch die Schleifbearbeitung die Maßabweichungen sowohl von der Mittelachse (Maßabweichung e1) als auch in Bezug auf die Parallelität der Federenden (Maßabweichung e2) minimiert werden. Mit anderen Worten sollen die Federenden möglichst parallel zueinander und senkrecht zur Längsrichtung bzw. zur Mittelachse der Druckfeder ausgebildet werden. Während der Schleifbearbeitung wird die zu bearbeitende Druckfeder von außen gespannt, beispielsweise mit einer prismenförmige Spannbacken aufweisenden Druckfederspannvorrichtung.In the prior art, it is known to machine the ends of a compression spring by means of grinding to produce a flat footprint, the footprint at each end of the spring being normally designed as a 270 ° face. Furthermore, the grinding deviations should minimize the deviations both from the central axis (dimensional deviation e1) and with respect to the parallelism of the spring ends (dimensional deviation e2). In other words, the spring ends should be formed as parallel as possible to each other and perpendicular to the longitudinal direction or to the central axis of the compression spring. During grinding, the compression spring to be machined is clamped from the outside, for example with a prismatic clamping jaws having compression spring tensioning device.
Eine schleifende Bearbeitung der Federenden ist jedoch mit einigen Nachteilen verbunden. Zum einen stellt das Schleifen ein sehr zeit- und kostenintensives Bearbeitungsverfahren dar. Zum anderen kann die Passgenauigkeit der Maßabweichungen e1 und e2 aufgrund der beim Schleifen auftretenden hohen Kräfte und des geringen Abriebs der Federenden nicht exakt vorgegeben werden. Große Maßabweichungen e1 und e2 sind die Folge, was im Rahmen der Qualitätssicherung regelmäßige Nachbearbeitungen nach sich zieht, um die in der entsprechenden DIN-Norm genannten Toleranzen für die Maßabweichungen e1 und e2 einzuhalten, was mit viel Aufwand und Kosten verbunden ist. However, a grinding processing of the spring ends is associated with some disadvantages. On the one hand, grinding is a very time-consuming and cost-intensive machining process. On the other hand, the accuracy of fit of the dimensional deviations e1 and e2 can not be specified exactly due to the high forces occurring during grinding and the low abrasion of the spring ends. Large dimensional deviations e1 and e2 are the result, which in the context of quality assurance requires regular reworking in order to comply with the tolerances specified in the corresponding DIN standard for deviations e1 and e2, which involves considerable effort and costs.
Weitere Spannvorrichtungen sind in den Druckschriften
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckfederspannvorrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine optimierte spanende Bearbeitung der Enden einer Druckfeder sowie eine Minimierung der Maßabweichungen sowohl von der Mittelachse (e1) als auch in Bezug auf die Parallelität der Federenden (e2) bewirken. Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a compression spring device and a method of the type mentioned above, which optimized machining of the ends of a compression spring and a minimization of the deviations from both the central axis (e1) and in Regarding the parallelism of the spring ends (e2) effect.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Druckfederspanneinrichtung der eingangs genannten Art mit einer Welle, die entlang ihrer Längsrichtung mit einem an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine fixierbaren Befestigungsabschnitt und einem Druckfederspannabschnitt versehen ist, und mit einer Mehrzahl von Spannteilen, die in Längsrichtung aufeinander folgend außen am Druckfederspannabschnitt der Welle gehalten sind, wobei jedes Spannteil mehrere Spannteilsegmente aufweist, die zwischen einer inneren Druckfederaufnahmestellung und einer äußeren Druckfederspannstellung quer zur Längsrichtung unter Erzeugung einer auf den Innendurchmesser einer auf die Spannteile aufgeschobenen Druckfeder wirkenden Spannkraft bewegbar sind. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Druckfederspannvorrichtung derart ausgebildet, dass diese eine zu bearbeitende Druckfeder nicht von außen sondern von innen spannt, was dazu führt, dass die Druckfeder sehr stabil in der Druckfederspannvorrichtung aufgenommen ist. Das Vorsehen einer Mehrzahl von Spannteilen ist dahingehend vorteilhaft, dass Maßabweichungen der Innendurchmesser einzelner Federwindungen ausgeglichen werden können, was ebenfalls der stabilen Werkstückaufnahme zuträglich ist. Darüber hinaus wird ein wiederholbares Spannergebnis erzielt. Letzteres ist bei der Bearbeitung von Federenden von großer Bedeutung, um geringe Maßabweichungen e1 und e2 trotz der Tatsache erzielen zu können, dass das Werkstück nach Bearbeitung des einen Federendes zur Bearbeitung des anderen Federendes in der Druckfederspannvorrichtung gedreht bzw. umgespannt werden muss. Insgesamt können bei der Bearbeitung von Druckfederenden unter Verwendung der erfindungsgemäßen Druckfederspannvorrichtung daher sehr geringe Maßabweichungen e1 und e2 erzielt werden, und zwar deutlich geringere Maßabweichungen als bei der Schleifbearbeitung mit herkömmlichen Druckfederspannvorrichtungen. Genauer gesagt können die in der entsprechenden DIN-Norm genannten Toleranzen für e1 und e2 auf über 70% eingeengt werden. Aufwändige Nachbearbeitungen sind entsprechend nicht erforderlich, was zu einer deutlichen Zeit- und Kostenersparnis führt.To achieve this object, the present invention provides a compression spring clamping device of the type mentioned above with a shaft which is provided along its longitudinal direction with a fixable to a drive spindle of a lathe attachment portion and a compression spring clamping portion, and with a plurality of clamping parts, the longitudinally successively outside held on the compression spring clamping portion of the shaft, wherein each clamping part comprises a plurality of clamping member segments which are movable between an inner Druckfederaufnahmestellung and an outer Druckfederspannstellung transversely to the longitudinal direction to produce a force acting on the inner diameter of a pushed onto the clamping parts compression spring clamping force. In other words, the compression spring tensioning device according to the invention is designed such that it does not tension a compression spring to be processed from the outside but from the inside, which leads to the compression spring being received in a very stable manner in the pressure spring tensioning device. The provision of a plurality of clamping parts is advantageous in that dimensional deviations of the inner diameter of individual spring coils can be compensated, which is also beneficial to the stable workpiece holder. In addition, a repeatable tightening result is achieved. The latter is of great importance in the processing of spring ends, in order to be able to achieve small dimensional deviations e1 and e2 despite the fact that the workpiece has to be turned or re-clamped in the pressure spring clamping device after machining one spring end for machining the other spring end. Overall, therefore, very small deviations e1 and e2 can be achieved in the processing of compression spring ends using the compression spring clamping device according to the invention, and indeed significantly smaller deviations than in the grinding machining with conventional compression spring devices. More precisely, the tolerances for e1 and e2 given in the corresponding DIN standard can be narrowed to more than 70%. Elaborate reworking is not required, resulting in significant time and cost savings.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Spannteilsegmente ringsegmentartig ausgebildet. Entsprechend kann die Spannkraft gleichmäßig auf den Innendurchmesser der zu spannenden Druckfeder übertragen werden. According to one embodiment of the present invention, the clamping part segments are formed like a ring segment. Accordingly, the clamping force can be uniformly transmitted to the inner diameter of the compression spring to be clamped.
Bevorzugt sind die Spannteilsegmente eines Spannteils über zumindest ein Federelement außen am Druckfederspannabschnitt der Welle gehalten. Vorteilhaft ist zu diesem Zweck für jedes Spannteil zumindest eine Endloszugfeder vorgesehen, die bevorzugt in Nuten aufgenommen ist, die an radial auswärts weisenden Flächen der Spannteilsegmente ausgebildet sind und in Umfangsrichtung miteinander fluchten. Zur Erzielung einer höheren Stabilität können pro Spannteil auch mehrere Endloszugfedern vorgesehen sein, die in sich parallel erstreckenden Nuten aufgenommen sind. The clamping part segments of a clamping part are preferably held outside the compression spring clamping section of the shaft via at least one spring element. Advantageously, for this purpose, at least one endless tension spring is provided for each tensioning part, which is preferably accommodated in grooves which are formed on radially outwardly facing surfaces of the tensioning element segments and are aligned with each other in the circumferential direction. To achieve a higher stability per clamping part and a plurality of endless tension springs may be provided, which are received in parallel extending grooves.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Spannteilsegmente eines Spannteils von Spannteilsegmenten eines benachbarten Spannteils in Längsrichtung über Federmittel derart voneinander beabstandet, dass sie unter Überwindung der Federkraft der Federmittel in Längsrichtung aufeinander zu bewegbar sind, wobei es sich bei den Federmitteln bevorzugt um Druckfedern handelt, die in an Stirnflächen der Spannteilsegmente ausgebildeten Sackbohrungen aufgenommen sind. Derartige Federmittel dienen in erster Linie dazu, die Spannteile, die aus ihrer Druckfederaufnahmestellung unter Erzeugung der Spannkraft in die Druckfederspannstellung bewegt wurden, zurück in die Druckfederaufnahmestellung zu bewegen, sobald die Spannkraft aufgehoben wird. According to one aspect of the present invention are clamping member segments of a clamping part of Clamping segments of an adjacent clamping member in the longitudinal direction by spring means spaced from each other so that they are movable toward each other, overcoming the spring force of the spring means in the longitudinal direction, wherein the spring means are preferably compression springs, which are received in formed on end faces of the clamping part segments blind holes. Such spring means serve primarily to move the clamping members, which were moved from their Druckfederaufnahmestellung generating the clamping force in the Druckfederspannstellung back to the Druckfederaufnahmestellung as soon as the clamping force is released.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Druckfederspannabschnitt der Welle mehrere in Längsrichtung hintereinander angeordnete, sich in Längsrichtung konusartig verjüngende Spannbereiche auf, die jeweils von einem Spannteilsegment umfasst werden, wobei radial einwärts weisende Flächen der Spannteilsegmente derart korrespondierend zu der Form der Spannbereiche ausgebildet sind, dass die Spannsegmente unter Einwirkung einer Axialkraft entlang der zugeordneten Spannbereiche zwischen der inneren Druckfederaufnahmestellung und der äußeren Druckfederspannstellung bewegbar sind. Mit anderen Worten werden die Spannteilsegmente über den Konus des zugeordneten Spannbereiches unter Aufweitung des Gesamtdurchmessers des Spannteils geschoben. Bevorzugt verjüngen sich die Spannbereiche in einem zwischen 10° und 45° angearbeiteten Konus, wobei der Winkel und der Weg, um den die Spannteilsegmente entlang der zugeordneten Spannbereiche in Längsrichtung verschiebbar sind, über die maximale Durchmesserveränderung bzw. Aufspreizung des Spannteils entscheiden. According to one embodiment of the present invention, the pressure spring tensioning section of the shaft has a plurality of longitudinally tapered tapered clamping regions which are each encompassed by a tensioning element segment, radially inwardly facing surfaces of the tensioning element segments being formed corresponding to the shape of the tensioning regions. the clamping segments are movable under the action of an axial force along the associated clamping regions between the inner pressure spring receiving position and the outer pressure spring clamping position. In other words, the clamping part segments are pushed over the cone of the associated clamping area with widening of the overall diameter of the clamping part. Preferably, the clamping regions taper in a cone worked between 10 ° and 45 °, wherein the angle and the distance by which the clamping member segments are displaceable along the associated clamping regions in the longitudinal direction decide on the maximum diameter change or spreading of the clamping part.
Bevorzugt verjüngen sich die Spannbereiche in demjenigen Zustand, in dem der Befestigungsabschnitt an einer Antriebsspindel einer Drehmaschine fixiert ist, in Richtung des freien Wellenendes, wobei zur Ausübung der Axialkraft am freien Wellenende eine in Längsrichtung gegen das benachbarte Spannteil verschiebbare Spannbüchse vorgesehen ist. Entsprechend kann der Spannvorgang initiiert werden, indem eine Kraft in Längsrichtung von außen auf die Spannbüchse in Richtung der Antriebsspindel ausgeübt wird. Preferably, the clamping regions taper in the state in which the mounting portion is fixed to a drive spindle of a lathe in the direction of the free shaft end, wherein for exerting the axial force at the free end of the shaft is provided a longitudinally displaceable against the adjacent clamping part clamping bush. Accordingly, the clamping operation can be initiated by exerting a force in the longitudinal direction from the outside to the clamping sleeve in the direction of the drive spindle.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Spannbüchse mit einer Körnerspitzenaufnahme versehen, die derart ausgebildet und positioniert ist, dass an dieser eine an einem Drehmaschinenreitstock gehaltene Pinole zur Aufbringung der Axialkraft angreifen kann. Mit anderen Worten soll bei dieser Ausgestaltung der Druckfederspannvorrichtung die Spannkraft über die Pinole einer Drehmaschine aufgebracht werden. According to one embodiment of the present invention, the clamping sleeve is provided with a center point receiving, which is designed and positioned so that this can attack a held on a lathe rider quill for applying the axial force. In other words, in this embodiment of the compression spring clamping device, the clamping force is applied via the quill of a lathe.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckfederspannvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment of the invention Druckfederspannvorrichtung and the method according to the invention with reference to the accompanying drawings. That's it
Die
Die Druckfederspannvorrichtung
Die Druckfederspannvorrichtung
Ein weiteres Bauteil der Druckfederspannvorrichtung
Nachfolgend wird beispielhaft die Drehbearbeitung der Enden einer Druckfeder
Zur Inbetriebnahme der Druckfederspannvorrichtung
In einem weiteren Schritt wird die kugelgelagerte Körnerspitze einer am Reitstock der Drehmaschine gehaltenen Pinole zur Körnerspitzenaufnahme
Anschließend wird eine zu bearbeitende Druckfeder
In einem weiteren Schritt erfolgt daraufhin die Spanabnahme zwischen Spannfutter und der Druckfeder
Nach erfolgreicher Beendigung des Drehvorgangs werden durch die Rückwärtsbewegung der Pinole die Spannteilsegmente
In der inneren Druckfederaufnahmestellung kann die Druckfeder
Zur Bearbeitung des gegenüber liegenden Druckfederendes wird die Druckfeder
Die Druckfederspannvorrichtung
Die von der Druckfederspannvorrichtung
Eine Beispielfeder mit einem Drahtdurchmesser d = 50mmm, einem mittleren Federdurchmesser D = 254 mm, einer Gesamtwindungszahl nt = 8,5 einer Federlänge Lo = 660 mm und einer Masse m = 104 kg erfährt bei einer üblichen Drehbankeinstellung eine Umfangsgeschwindigkeit von 1,463 m/s ± 5 % und eine Zentrifugalkraft Fz von 1787 N. Dazu kommen Kräfte durch das Zerspanen, wobei die Summe dieser Kräfte als Zerspankraft FZ bezeichnet wird.The of the compression spring tensioning device
A sample spring with a wire diameter d = 50mmm, a mean spring diameter D = 254 mm, a total number of turns nt = 8.5 a spring length Lo = 660 mm and a mass m = 104 kg undergoes a peripheral speed of 1.463 m / s ± in a conventional lathe setting 5% and a centrifugal force Fz of 1787 N. These forces come through the machining, the sum of these forces is referred to as Zerspankraft FZ.
Die Spannkraft Fpress,ges der Druckfederspannvorrichtung muss größer als beide der genannten Kräfte sein, da die Druckfeder
Fz lässt sich wie folgt berechnen:
Ferner gilt
Die Zerspankraft FZ wird in drei Komponenten zerlegt:
Für die Schnittkraft Fc gilt
Wenn der Spanungsquerschnitt 12 mm2 beträgt, so ergibt sich eine Schnittkraft Fc von 231,25 N.If the chip cross section is 12 mm 2 , this results in a cutting force Fc of 231.25 N.
Addiert man die Kräfte FZ und Fzf, so erhält man die Spannkraft Fpress,ges. Dieser Wert muss durch die Druckfederspannvorrichtung mindestens aufgebracht werden. If one adds the forces FZ and Fzf, one obtains the clamping force F press, ges . This value must at least be applied by the compression spring tensioning device.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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