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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftspannfutter mit einem Futterkörper, der eine Futterachse definiert, und in seiner vorderen Stirnfläche mehrere radiale Backenführungen aufweist, in welche jeweils eine Spannbacke verschiebbar eingesetzt werden kann, wobei in dem Futterkörper eine zentrale Aufnahme ausgebildet ist, in welche ein Spannkolben axial bewegbar geführt eingesetzt oder einsetzbar ist, und wobei in dem Futterkörper entlang eines Teilkreises um die Futterachse verteilt mehrere den Futterkörper axial durchsetzende Befestigungsbohrungen für Befestigungsschrauben zur Fixierung des Kraftspannfutters ausgebildet sind.
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Derartige Kraftspannfutter, die auch als Keilhakenfutter bezeichnet werden, sind aus der
EP 0 810 049 A1 bekannt und werden beispielsweise zum Spannen von Werkstücken an Drehmaschinen eingesetzt. Die herkömmlichen Spannfutter umfassen einen Futterkörper, der eine zylindrische Grundform besitzt und an der Maschinenspindel befestigt werden kann. Das bekannte Kraftspannfutter ist als sogenanntes Dreibackenfutter ausgebildet. Entsprechend sind an der vorderen Stirnseite des Futterkörpers drei radiale Backenführungen vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt, d.h. mit jeweils 120° Versatz gegeneinander angeordnet sind. In die radialen Backenführungen sind Spannbacken eingesetzt, die jeweils aus einer Grundbacke und einer daran aufschraubbaren Aufsatzbacke bestehen, wobei die Grundbacken in den Backenführungen radial verschiebbar geführt angeordnet sind. Die radiale Verstellung der Grundbacken erfolgt durch einen Spannkolben, der in einer zentralen Aufnahme des Futterkörpers axial bewegbar geführt ist und eine Futterbohrung zur Aufnahme von zu bearbeitenden Werkstücken aufweist. Der Spannkolben kann über einen hydraulischen oder mechanischen Antrieb axial verschoben werden, und diese Axialbewegung wird über Keilhaken, die an den radial nach innen weisenden Endbereichen der Grundbacken ausgebildet sind und mit korrespondierenden Keilnuten, welche außenseitig an dem Spannkolben ausgebildet sind, in Eingriff stehen, in synchrone Radialbewegungen der Grundbacken umgesetzt.
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Die Befestigung von Spannfuttern an Maschinenspindeln erfolgt im Allgemeinen durch Befestigungsschrauben, die entsprechende Befestigungsbohrungen durchgreifen, welche den Futterkörper von deren vorderen Stirnfläche zur Rückseite hin durchsetzen und um die Futterachse entlang eines Teilkreises verteilt angeordnet sind. Die Teilkreise zur Befestigung von Spannfuttern an Maschinenspindeln sind dabei in der DIN 702-1 genormt. Möchte man eine große Futterbohrung im Spannfutter haben, dann wird der Spannkolben des Spannfutters im Durchmesser ebenfalls größer. Um die Spannfutter im genormten Teilkreis zur Befestigung an den Maschinenspindeln zu implementieren, wird bei einer entsprechenden Größe der Futterbohrung die zentrale Aufnahme die Befestigungsbohrungen schneiden. Um den notwendigen Platz für den Durchlass der Befestigungsschrauben zu schaffen, werden außenseitig aus dem Spannkolben Segmente ausgeschnitten. Die Befestigungsschrauben sind dann allerdings nicht mehr vollständig mit dem Material des Futterkörpers umschlossen, was beim Anschrauben der Spannfutter an der Maschinenspindel mit höherem Drehmoment eine Deformation des Futterkörpers zur Folge hat und sich damit negativ auf die Führung der Grundbacken auswirkt, die schwergängiger wird. Um dieses Problem zu beseitigen, werden teilweise auf Länge abgestimmte Hülsen eingesetzt, welche die Befestigungsschrauben umgeben. Dies stellt jedoch einen höheren Aufwand bei der Herstellung dar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kraftspannfutter der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass sich die Befestigung des Kraftspannfutters an einer Maschinenspindel einfach gestaltet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Aufnahme für den Spannkolben zumindest in einem axialen Aufnahmeabschnitt eine unrunde Aufnahmekontur besitzt, die außenliegende Umfangsabschnitte zur Führung des Spannkolbens und dazwischen im Bereich der Befestigungsbohrungen nach innen ragende Futterkörperstege definiert, welche von den Befestigungsbohrungen unter Verbleib eines Materialstegs entlang des gesamten Umfangs der Befestigungsbohrungen axial durchsetzt werden.
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Im Unterschied zum Stand der Technik wird die zentrale Aufnahme – d.h. die Kolbenbohrung im Futterkörper – im Aufnahmeabschnitt nicht rund, sondern sternartig ausgeführt. Dabei ist sichergestellt, dass um die Befestigungsschrauben immer Material des Futterkörpers stehen bleibt. Auf diese Weise kann auf den Einsatz von Hülsen zur Abstützung der Befestigungsschrauben verzichtet werden, und der Futterkörper besitzt eine ausreichende Steifigkeit, da durch die Krafteinleitung der Befestigungsschrauben eine Vorspannkraft generiert wird, die einen Druckkegel aufweist, der vom Futterkörper gut aufgenommen werden kann.
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Die unrunde Aufnahmekontur des Aufnahmeabschnitts des Futterkörpers wird dabei bevorzugt gefräst, insbesondere hartgefräst.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Futterkörper axial unterteilt ist und einen vorderen Grundkörper und eine hintere Aufnahmeplatte aufweist, wobei der Aufnahmeabschnitt mit der unrunden Aufnahmekontur im hinteren Bereich des Grundkörpers und/oder im vorderen Bereich der Aufnahmeplatte ausgebildet ist. Die unrunde Aufnahmekontur ist dabei in den Grundkörper ausgehend von dessen hinterer Stirnfläche und in die Aufnahmeplatte ausgehend von deren vorderer Stirnfläche eingearbeitet. In bevorzugter Weise erstreckt sich die unrunde Aufnahmekontur in beiden Bauteilen, wobei sie bevorzugt im Wesentlichen in dem Grundkörper ausgebildet ist und sich nur über einen kurzen axialen Abschnitt in die hintere Aufnahmeplatte erstreckt. Die unrunde Aufnahmekontur kann dabei auf einfache Weise ausgehend von der jeweiligen Stirnfläche des Grundkörpers bzw. der Aufnahmeplatte hergestellt werden. Der vordere Bereich der Aufnahme und der hintere Bereich der Aufnahme in dem Grundkörper und der hintere Bereich der Aufnahme in der Aufnahmeplatte können nach wie vor rund ausgebildet sein.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die außen liegenden Umfangsabschnitte des unrund ausgebildeten Aufnahmeabschnitts auf einem gemeinsamen Kreis um die Futterachse liegen.
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Zur Vermeidung von Kerbwirkungen ist die unrunde Aufnahmekontur vorzugsweise stetig, d.h. ohne Ecken ausgebildet. Hierbei können insbesondere die Übergangsbereiche zwischen den außen liegenden Umfangsabschnitten und den nach innen ragenden Futterkörperstegen sowie die nach innen weisenden Flächen der Futterkörperstege abgerundet ausgebildet sein. Der mit dem unrund ausgebildeten axialen Aufnahmeabschnitt in Eingriff kommende Abschnitt der Außenfläche eines Spannkolbens, der in die Aufnahme des Futterkörpers eingesetzt ist, besitzt dann zweckmäßigerweise eine zu der unrunden Aufnahmekontur komplementäre Kontur mit nach außen ragenden Umfangsbereichen, welche den außen liegenden Umfangsabschnitten der unrunden Aufnahmekontur entsprechen, und nach innen zurückgesetzten Bereichen, welche den nach innen ragenden Futterkörperstegen entsprechen. In den nach außen ragenden Umfangsbereichen des Spannkolbens, die mit den außen liegenden Umfangsabschnitten der unrunden Aufnahmekontur in Kontakt stehen, ist dabei bevorzugt jeweils eine Keilnut ausgebildet, mit der ein Keilhaken einer Spannbacke in Eingriff steht oder bringbar ist.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
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1 ein Kraftspannfutter gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht,
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2 das Kraftspannfutter aus 1 in Draufsicht,
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3 das Kraftspannfutter im Schnitt entlang der Linie A-A in 2,
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4 den Grundkörper des Kraftspannfutters aus 1 in perspektivischer Ansicht von schräg unten, mit eingesetztem Spannkolben,
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5 das Kraftspannfutter aus 1 von unten betrachtet,
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6 den Grundkörper des Kraftspannfutters mit eingesetztem Spannkolben aus 4 von unten betrachtet,
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7 den Grundkörper des Kraftspannfutters aus 4 von unten betrachtet ohne Spannkolben,
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8 den Grundkörper aus 7 in perspektivischer Ansicht von schräg unten,
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9 den Spannkolben des Kraftspannfutters aus 1 von unten betrachtet, und
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10 den Spannkolben des Kraftspannfutters aus 1 in perspektivischer Ansicht von schräg unten betrachtet.
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In der Zeichnung ist ein Kraftspannfutter gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, das beispielsweise zum Spannen von Werkstücken an Drehmaschinen eingesetzt werden kann. Zu dem Spannfutter gehört ein Futterkörper 1, der eine zylindrische Grundform besitzt und an der nicht dargestellten Spindel beispielsweise eine Drehmaschine befestigt werden kann. Der Futterkörper 1 ist axial geteilt ausgeführt und umfasst einen vorderen Grundkörper 1a und eine hintere Aufnahmeplatte 1b, die miteinander lösbar verbunden, hier verschraubt sind. Die entsprechenden Bohrungen 20 mit den Befestigungsschrauben 21 sind insbesondere in 5 gezeigt.
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Das Kraftspannfutter ist hier als Dreibackenfutter ausgebildet. Entsprechend sind an der vorderen Stirnseite des Futterkörpers 1 – d.h. an der vorderen Stirnseite des Grundkörpers 1a – drei radiale Backenführungen 2 vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt, d.h. mit jeweils 120° Versatz gegeneinander angeordnet sind. In die Backenführungen 2 sind Spannbacken eingesetzt, die jeweils aus einer Grundbacke und einer daran aufschraubbaren Aufsatzbacke bestehen. In der Zeichnung sind jeweils nur die Grundbacken 3 dargestellt. Die Grundbacken 3 sind in den radialen Backenführungen 2 verstellbar geführt. Hierzu sind an den Seitenflächen der Backenführungen 2 entsprechende Führungsnuten 5a ausgebildet, in welche entsprechende Führungsleisten 5b, die an den Seitenflächen der Grundbacken 3 ausgebildet sind, eingreifen. Auf diese Weise können die beim Spannen von Werkstücken und der Bearbeitung auftretenden Kippmomente sicher aufgenommen werden. Die Grundbacken 3 besitzen einen Backenkörper mit einer verzahnten Oberfläche 6 (in 1 nur angedeutet), in welcher eine Nutenstein-Nut 7 zur Aufnahme eines an den zugehörigen Aufsatzbacken vorgesehenen Nutensteins eingearbeitet ist.
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Die radiale Verstellung der Grundbacken 3 geschieht durch einen Spannkolben 8, der in einer zentralen, den Futterkörper 1 axial – d.h. entlang der Futterachse X – durchsetzenden Aufnahme 9 des Futterkörpers 1 in axialer Richtung verschiebbar geführt gehalten ist. In den vorderen axialen Abschnitt der Aufnahme 9 ist eine Hülse 10 von der Vorderseite des Futterkörpers 1 her eingesetzt, und der Spannkolben 8 weist eine mittige Durchgangsbohrung 11 auf, in welche die Hülse 10 eingreift.
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In an sich bekannter Weise tragen die Grundbacken 3 an ihren nach innen weisenden Endbereichen jeweils einen T-förmigen Keilhaken 12, wobei die Keilhaken 12 in entsprechende T-förmige Keilnuten 13, welche an dem Spannkolben 8 außenseitig ausgebildet sind, eingreifen. Die T-förmigen Keilhaken 12 und die T-förmigen Keilnuten 13 besitzen dabei Schrägflächen, die miteinander zusammenwirken, so dass eine Axialverstellung des Spannkolbens 8 in eine synchrone Radialbewegung der Grundbacken 3 umgesetzt wird. In der 3 sind die radial innenliegenden Schrägflächen 12a der Keilnut 12 einer Grundbacke 3 und der damit zusammenwirkenden Keilnut 13a des Spannkolbens erkennbar, die dafür sorgen, dass die Spannbacken bei einer nach vorne gerichteten axialen Bewegung des Spannkolbens 8 auseinander bewegt werden.
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Zur Fixierung des Kraftspannfutters an einer Maschinenspindel sind in dem Futterkörper 1 entlang eines vorgegebenen Teilkreises T gemäß DIN 702-1 drei den Futterkörper 1 axial durchsetzenden Befestigungsbohrungen 14 vorgesehen, durch welche Befestigungsschrauben 15 gesteckt sind, um das Kraftspannfutter an der Maschinenspindel festzuschrauben. Wie insbesondere die 7 erkennen lässt, sind die Außenabmessungen des Spannkolbens 8 in demjenigen axialen Teilabschnitt, an dem die Keilnuten 13 ausgebildet sind, so groß, dass die Aufnahme 9 in demjenigen axialen Aufnahmeabschnitt 9a, in dem dieser axiale Teilabschnitt des Spannkolbens 8 positioniert und bewegbar geführt ist, die Befestigungsbohrungen 14 schneiden würde, wenn die Aufnahme 9 hier in Form einer runden Aufnahmebohrung ausgebildet wäre. Aus diesem Grund besitzt die Aufnahme 9 in diesem Aufnahmeabschnitt 9a eine unrunde Aufnahmekontur 16, die außen liegende Umfangsabschnitte 16a zur Führung des Spannkolbens 8 und dazwischen im Bereich der Befestigungsbohrungen 14 nach innen ragende Futterkörperstege 16b definiert, welche von den Befestigungsbohrungen 14 unter Verbleib eines Materialstegs entlang des gesamten Umfangs der Befestigungsbohrungen 14 axial durchsetzt werden. Der axiale Aufnahmeabschnitt 9a mit der unrunden Aufnahmekontur 16 ist dabei im Wesentlichen in dem Grundkörper 1a ausgebildet, erstreckt sich jedoch bis in den vorderen Bereich der Aufnahmeplatte 1b, so dass sie leicht durch Fräsen, insbesondere durch Hartfräsen hergestellt werden kann.
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Die außen liegenden Umfangsabschnitte 16a des unrund ausgebildeten Aufnahmeabschnitts 9a bzw. der Aufnahmekontur 16 liegen auf einem gemeinsamen Kreis K, und die dazwischen liegenden Futterkörperstege 16b sind als stark gerundete, nach innen ragende Nasen ausgebildet, wobei auch die Übergänge zwischen den außen liegenden Umfangsabschnitten 16a und den nach innen ragenden Futterkörperstegen 16b abgerundet sind.
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Die 6 lässt gut erkennen, dass der mit dem unrund ausgebildeten axialen Aufnahmeabschnitt 9a in Eingriff kommende Bereich des Spannkolbens 8 eine zu der unrunden Aufnahmekontur 16 komplementäre Kontur mit nach außen ragenden Umfangsbereichen 8a, welche den außen liegenden Umfangsabschnitten 16a der unrunden Aufnahmekontur 16 entsprechen, und nach innen zurückgesetzten Bereichen 8b, welche den nach innen ragenden Futterkörperstegen 16b entsprechen, besitzt. Die Keilnuten 13 sind in den nach außen ragenden Umfangsbereichen 8a des Spannkolbens 8, die mit den außen liegenden Umfangsabschnitten 16a des unrund ausgebildeten Aufnahmeabschnitts 9a in Kontakt stehen, ausgebildet. In seinem hinteren Endabschnitt besitzt der Spannkolben 8 eine kreisrunde Außenkontur, wie in der 10 gut erkennbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 702-1 [0003]
- DIN 702-1 [0026]
