DE2103736C3 - Spannzange - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannzange zur Halterung von Werkstücken in der Drehspindel eines Dreh-•utomaten, deren einen äußeren Spannkonus aufweitende einzelne Spannbacken in eine elastische Kunststoffmasse eingebettet sind, wobei die Seitenflächen jedes Spannbackens einen von Null verschiedenen Winkel einschließen.

Es sind Spannzangen bekannt, die im allgemeinen •us drei Spannbacken bestehen, deren radialer Querschnitt etwa die Form eines Kreisringsektors besitzt ■nd deren Außenflächen auf einer gemeinsamen Kegelfläche liegen. Die die Spannbacken umgebende Druckfcülse weist eine entsprechende Kegelfläche oder einen Innenkonus zum Spannen der Spannbacken mittels Axialverschiebung der Druckhülse auf. Jede Spannbakke sitzt an einer sogenannten »Feder« aus elastischem Material, und sämtliche Federn stehen mit einem rückwärtigen Bund derart in Verbindung, daß die Spannbacken nach außen elastisch belastet werden. Die Druckhülse ist ihrerseits in axialer Richtung verschiebbar in der hohlen Drehspindel des Drehautomaten oder einer ähnlichen Bearbeitungsmaschine gelagert. Auf das vordere Ende der Spindel ist eine Überwurfmutter aufgeschraubt, welche im Bereich der Spannbacken eine entsprechende Ausnehmung besitzt. Zum öffnen der Spannzange wird die Druckhülse entlastet, so daß die federbelasteten Spannbacken mit ihren konischen Außenflächen die Drückhülse nach hinten verschieben können. Das öffnen der Spannzange erfolgi einerseits unter der Wirkung der Federn und andererseits unter der Wirkung der auf die Spannbacken einwirkenden Fliehkraft Erfahrungsgemäß müssen die zwischen dem rückwärtigen Bund und den Spannbacken angeordneten Federn möglichst elastisch sein, da andernfalls wegen der hohen Flächenpressung an den konischen Flächen ein selbsttätiges öffnen der Spannzange nicht sichergestellt ist. Um eine größere Elastizität der Federn zu erreichen, sind diese relativ dünnwandig ausgebildet und teilweise verjüngt. Die Dimensionierung der Federn hat jedoch eine untere Grenze, da die Spannzange im Bereich der Federn auch eine bestimmte Scherfestigkeit besitzen muß.

Es ist ferner bekannt, den Konus dtr Druckhülse so auszubilden, daß er nur mit einem relativ schmalen Abschnitt auf den entsprechenden Kegelflächen der Spannbacken aufliegt. Ein Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß wegen der schmalen Auflageflächen eine exakte Zentrierung nicht sichergestellt ist. Aus diesem Grunde müssen solche Spannzangen zusätzlich mit dem rückwärtigen Bund geführt und zentriert werden. Das bedingt, daß Bund und Konus sehr genau beschliffen werden müssen, damit sie zueinander und zur Achse der Spannzange konzentrisch gelegen sind. Hierdurch werden die Herstellungskosten der Spannzange nicht unerheblich erhöht.

Es ist weiter eine Spannzange bekannt (US-PS 28 29 899), bei der die Spannbacken durch Längsschlitze voneinander getrennt an einem gemeinsamen Spannbackenkörper sitzen. Die die Spannbacken trennenden Längsschlitze sind mit einem elastischen Kunststoff ausgefüllt, der ein Eindringen von Schmutz und Spänen zwischen die Spannbacken verhindert. Um ein Zusammenpressen des Spannzangenfutters zu ermöglichen, muß dieser Kunststoff nicht nur elastisch, sondern auch in hohem Maße kompressibel sein. Die beim Zusammenpressen des Spannzangenfutters notwendige Kompression des Kunststoffs führt zu einer erhöhten Widerstandskraft und macht eine erhöhte Spannkraft zum Verformen der Spannzange erforderlich. Um die Spannzange ausreichend zusammenpressen zu können, müssen außerdem die Längsschlitze zwischen den Spannbacken verhältnismäßig breit sein, damit eine ausreichende Komprimierung des Kunststoffmaterials möglich ist. Dies bedeutet, daß die Außenflächen der Spannbacken sehr schmal ausgebildet sind und sich deswegen schon nach kurzer Zeit in den Konus der Druckhülse einarbeiten. Außerdem wird die Präzision der Zentrierung solcher schmaler Spannzangen durch die Druckhülse verschlechtert. Die Federkraft, die die Spannbacken nach außen spreizt, wird bei dieser bekannten Spannzange durch das Stahlmaterial der mit dem Spannbackenkörper veroundenen Spannbacken erzeugt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spannzange zu schaffen, die in der Herstellung billiger ist, deren Elastizität beim öffnen größer ist und die trotzdem eine einwandfreie Führung der Werkstücke gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Spannzange der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kunststoffmasse mit geringer oder vernachläs-

sigbarer Kompressibilität als tragender Kunststoffkörper ausgebildet ist, der in Längsrichtung zwischen den einzelnen Spannbacken verlaufende Schlitze zur Bildung einzelner Kunststoffedern aufweist, wobei sich die Schlitze über die Spannbacken nach hinten in den Kunststotfkörper erstrecken und wobei der Spannkonus an seinem hinteren Ende eine an sich bekannte Führungshülse aufweist

Im Gegensatz zu den bekannten Spannzangen weist die erfindungsgemäße Spannzange nur einzelne, voneinander vollständig getrennte Spannbacken auf, die in einen tragenden Kunststoffkörper eingebettet sind. Dieser kann aus einem praktisch nicht kompressiblen Material bestehen, so daß die durch die Längsschlitze gebildeten einzelnen Kunststoffedern, in die die metallischen Spannbacken eingebettet sind, eine hohe Federkraft aufweisen können. Bei der erfindungsgemäßen Spannzange sind nur an den mechanisch hoch belasteten Stellen Stahlteile, nämlich die Stai.lbacken, vorgesehen, während in den Bereichen, die vorwiegend der Erzeugung der Federkraft dienen, Kunststoffteile vorgesehen sind. Durch diese Funktionstrennung im Aufbau der Spannzange kann die Federkraft unabhängig von der mechanischen Belastbarkeit der Spannbacken gewählt werden, so daß die Widerstandskraft gegen die Verformung der Spannzange verringert und die wirksame Spannkraft erhöht werden kann. Die erfindungsgemäße Spannzange kann im Vergleich zu bekannten Spannzangen wesentlich billiger hergestellt werden, was sich schon daraus ergibt, daß die Spannbacken keinen zusammenhängenden Spannbackenkörper bilden. Schließlich können erfindungsgemäß die einzelnen Spannbacken aus beliebigem Material mit nahezu beliebiger Härte hergestellt werden, da dieses Material keinen Einschränkungen im Hinblick auf die Federeigenschaften unterworfen ist. Es können also auch einsatzgehärtete billige Stähle verwendet werden, die eine ausgezeichnete mechanische Widerstandsfähigkeit aufweisen und nur etwa ein Drittel der üblichen Herstellungskosten verursachen. Da die Elastizität der erfindungsgemäßen Spannzange allein durch das Kunststoftmaterial bestimmt ist, kann diese Elastizität so gewählt werden, daß die Spannzange insbesondere auch im Automatenbetrieb eingesetzt werden kann, ohne daß Schwierigkeiten auftreten, wie sie bei den herkömmlichen Stahlspannzangen häufig dadurch verursacht werden, daß sich die Spannbacken insbesondere bei hohen Tourenzahlen nicht aus der Druckhülse lösen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die so Führungshülse einteilig mit dem Kunstsioffkörper und in axialer Richtung an die Spannbacken anschließend wenigstens teilweise als dünnwandiger Zylinderring ausgebildet. Dadurch wird die Elastizität der Spannzange weiter verbessert, und eine einwandfreie Zentrierung des Werkstücks ist in besonders einfacher Weise gewährleistet.

Die Außenflächen der seitlich an die Spannbacken angrenzenden Teile des Kunststoffkörpers liegen zweckmäßigerweise bündig in dem äußeren Konus der ft.-Spannbacken, wodurch die Führungsfläche des äußeren Spannkonus vergrößert wird.

Da eine Lösung der Druckhülse von den Spannbakken durch die verbesserte Elastizität der Spannzange in jedem Fall gewährleistet ist, kann die Anlagefläche '\s zwischen dem äußeren Konus der Spannbacken und dem inneren Konus der Druckhülse so groß wie möglich gemacht werden. Dazu können der äußere Konus der Spannbacken und der innere Konus der Druckhülse einander genau entsprechen. Dadurch läßt sich eine wesentlich bessere Zentrierung erzielen als bei den bekannten Spannzangen, bei denen nur ein schmaler Ringbereich der konischer Flächen zur gegenseitigen Anlage kommen darf.

Zur Lagesicherung der Spannbacken im elastischen Körper sind bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung am vorderen Ende der Spannbakken in Umfangsrichtung verlaufende Nuten vorgesehen, in welche der Kunststoffkörper eingreift.

Die an sich bereits sehr gute Zentrierung der Spannzange kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch eine Führungsbohrung im rückwärtigen Ende des elastischen Körpers noch weiter verbessert werden, deren Durchmesser dem zu bearbeitenden Werkstück entspricht. Auf diese Weise wird die Spannzange zusätzlich durch das eingespannte Werkstück in Form von Stangenmateria! zentriert.

An Hand der Figuren wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Spannzange in axialer Richtung von vorn,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 11-11 in F i g. 1 und

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 2, wobei nur eine Hälfte geschnitten ist.

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannzange weist drei stählerne Spannbacken 10 auf, deren Seitenflächen 12 einen von Null wesentlich verschiedenen Winkel einschließen. Sie weisen daher eine verhältnismäßig große konische Außenfläche 14 auf.

Die Spannbacken 10 sind in einen elastischen Kunststoffkörper 16 eingebettet, welcher an den Spannbakken jeweils mit seitlichen Teilen 18 und mit einem rückwärtigen Teil 20 anliegt und im rückwärtigen Teil in einen dünnwandigen Zylinderring 22 übergeht. Am rückwärtigen Ende des Zylinderringes 22 ist eine Führungsbohrung 24 vorgesehen, deren Durchmesser dem Durchmesser des zu bearbeitenden Stangenmaterials entspricht.

Zwischen den seitlichen Teilen 18 des elastischen Körpers 16 sind jeweils schmale axiale Schlitze 26 vorgesehen, welche bis in den Bereich des Zylinderringes 22 nach rückwärts reichen. Der im Bereich der Schlitze 26 gelegene Teil der Zylinderringabschnitte 22 wirkt daher zusammen mit den rückwärtigen Teilen 20 und den seitlichen Teilen 18 des elastischen Körpers als eine äußerst starke »Feder«.

Die Außenflächen 14 der Spannbacken 10 und der seitlichen Teile 18 des elastischen Körpers 16 liegen bündig in einem äußeren Konus 28, der dem inneren Konus 30 einer die Spannbacken 10 und den elastischen Körper 16 umgebenden Druckhülse 32 entspricht. Die Druckhülse 32 ist ihrerseits, wie schematisch durch strichpunktierte Linien dargestellt, in einer Bohrung der Drehspindel 34 in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Eine Überwurfmutter 36 ist auf das vordere Ende der Drehspindel 34 aufgeschraubt, welche mit einer Einziehung 38 an der Vorderseite der Spannbakken 10 zur Anlage kommt.

Zur Verankerung der Spannbacken 10 im elastischen Körper 16 weisen dieselben am vorderen Ende in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 40 auf, in welche schmale Bänder 42 des elastischen Körpers eingreifen, die einstückig mit den angrenzenden seitlichen Teilen 18 verbunden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

21 736 Patentansprüche:

1. Spannzange zur Halterung von Werkstücken in der Drehspindel eines Drehautomaten, deren einen lußeren Spannkonus aufweisende einzelne Spannbacken in eine elastische Kunststoffmasse eingebettet sind, wobei die Seitenflächen jedes Spannbaklcens einen von Null verschiedenen Winkel einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmasse mit geringer oder vernachlässigbarer Kompressibilität als tragender Kunststoffkörper (15) ausgebildet ist, der in Längsrichtung zwischen den einzelnen Spannbacken (10) verlaufende Schlitze (26) zur Bildung einzelner Kunststofffedern aufweist, wobei sich die Schlitze über die Spannbacken nach hinten in den Kunststoffkörper erstrecken und wobei der Spannkonus an seinem hinteren Ende eine an sich bekannte Führungshülse (22) aufweist.

2. Spannzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (22) einteilig mit dem Kunststoffkörper (16) und in axialer Richtung an die Spannbacken (10) anschließend wenigstens teilweise als dünnwandiger Zylinderring (22) ausgebildet ist.

3. Spannzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der seitlich an die Spannbacken (10) angrenzenden Teile (18) des Kunststoffkörpers (16) bündig in dem äußeren Konus (28) der Spannbacken liegen.

4. Spannzange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende der Spannbacken (10) in Umfangsrichlung verlaufende Nuten (40) vorgesehen sind, in welche der Kunststoff körper (16,42) eingreift.

5. Spannzange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Führungsbohrung (24) im rückwärtigen Ende des elastischen Körpers (16), deren Durchmesser dem zu bearbeitenden Werkstück entspricht.