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Drehbank mit einer als Spreizdorn ausgebildeten Werkstückaufna.hme
Die Erfindung betrifft eine Drehbank mit einer als Spreizdorn ausgebildeten Werkstückaufnahme.
Derartige Spreizdorne werden anstelle des üblichen Drei-Backenfutters dann verwandt,
wenn leicht verbiegbare, insbesondere dünnwandige Werkstücke bearbeitet werden sollen,
beispielsweise Linsenfassungen. Durch eine durch die Welle der Drehbank laufende
Zugstange, welche vorn einen kegelförmigen Ansatz trägt, der in einer entsprechenden
Öffnung zwischen den Backen des Spreizdornes liegt, können die Backen gepreizt werden,
und sie halten dann das über den Spreizdorri geschobene Werkstück fest. Die ausgeübte
Zugkraft und damit die Spreizkraft der Backen müssen sehr fein einstellbar sein,
damit einerseits das Werkstück bei der Bearbeitung vom Spreizdorn getragen wird,
andererseits aber die Druckkraft auf das Werkstück nicht zu groß wird und dieses
aufreißt. Die Zugkraft wurde bisher mit Hilfe eines Handrades eingestellt, wobei
sich der Bediener der Maschine auf sein Gefühl verlassen mußte.
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Es sind auch automatisch arbeitende Einrichtungen zur Erzeugung einer
Zugkraft bekannt, beispielsweise unter Verwendung eines
Elektromagneten.
Diese eignen sich nicht für das Aufspannen dünnwandiger, d.h. leicht zerreißbarer
Werkstücke, da sich ihre Zugkraft nicht genau genug regeln läßt. Solche automatischen
Spannvorrichtungen sind jedoch bei Automaten sehr zweckmäßig; einmal aus bedienungstechnischen
Gründen und zum anderen wegen des schnelleren Arbeitsablaufes.
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Bei Verwendung einer Spreizdornhalterung, insbesondere an Automaten,
tritt die weitere Forderung auf, daß der Spreizdorn selbst häufig gegen einen neuen
ausgewechselt werden muß, da er sich mehr oder minder schnell abnutzt. Die Spreizdorne
werden für jedes zu bearbeitende Werkstück bestimmter Abmessungen in Sonderanfertigung
in der Werkstatt erstellt. Da darüber hinaus jeder Maschinentyp eine besondere Spreizdornhalterung
vorsieht, ist die Erstellung eines Spreizdornes sehr kompliziert.
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Üblicherweise tragen die Spreizdorne ein Gewinde, mit dem sie im Spindelflansch
befestigt werden. Beim häufigen Wechsel der Spreizdorne leidet das Gewinde, so daß
der Spreizdorn nicht mehr genügend justiert ist, um Feinstbearbeitungen, d.h. Arbeiten
mit großer Präzision, durchzuführen. Deshalb sind gewindetechnisch Nachbearbeitungen
erforderlich, was sehr aufwendig ist. Oder es wird ein neuer Flansch erforderlich,
was kostspielig ist.
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Hinzu kommt, daß auch die Zugstangenlagerung und -ausbildung Ungenauigkeiten
in die Bearbeitung des Werkstückes bringen, weil die Zugstange üblicherweise mit
Spiel durch die Welle der Maschine läuft und an ihrem vorderen Teil die kegelförmige
Erweiterung aufgesetzt, üblicherweise aufgeschraubt und verkeilt trägt. Beim Ausüben
eines Zuges verkantet die kegelförmige Erweiterung leicht und in unkontrollierbarer
Weise, so daß auf die Backen des Spreizdornes in unterschiedlichen Radialrichtungen
ein ungleicher Druck ausgeübt wird.
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Mit anderen Worten, die bisherigen mit Hilfe eines Spreisdornes arbeitenden
Werkstückaufnahmen zeigen erhebliche Nachteile, einerseits hinsichtlich der Erstellung
der Spreizdorne als Einzelanfertigung, zum anderen hinsichtlich der Erzeugung einer
gleichmäßigen Spreizkraftwirkung, schließlich aber auch hinsichtlich der Justiergenauigkeit
nach dem Auswechseln des Spreizdornes. Endlich wurde aber auch gefunden, daß die
Spreizdorne mit ihren Aufnahmen in sich nicht so konstruiert sind, daß sie-bei einer
bestimmten ausgeübten Zugkraft diese aus noch zu erläuternden Gründen in eine exakt
dosierte Spreizkraft umwandeln, wie es die Erfindung fordert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Ein- und Ausspinnen von Werkstücken
mit Hilfe eines Spreizdornes zu rationalisieren, insbesondere bei Verwendung im
automatischen Betrieb und hierzu eine feingängig regelbare Spreizkraft bei großer
Wiederholgenauigkeit zu erzeugen, um auch dünnwandige Werkstücke automatisch einspannen
zu können, wobei die Einspannvorrichtung einfach und billig in der Herstellung und
für alle Maschinentypen verwendbar sein soll.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an einem
Aufnahmeflansch der Maschine ein ein Gewinde und einen Zylinder tragender Spreizdornhalter
befestigbar ist und der Spreizdorn mit einem entsprechend ausgebildeten zylindrischen
Teil in oder auf den Zylinder des Spreizdornhalters steckbar ist und daß der Spreizdorn
einen Flansch aufweist, hinter den eine auf das Gewinde des Spreizdornhalters schraubbare
Überwurfmutter greift sowie dadurch, daß der Spreizdornhalter eine konzentrisch
zur Drehachse angeordnete Bohrung trägt, in der ein eine Längsnut tragender und
in axialer Richtung bewegbarer Führungsteil angeordnet ist, daß in die Längsnut
eine Nase des Spreizdornhalters, vorteilhaft eine Schraube, greift und daß der Führungsteil
eine vordere Zugstange trägt, die, wie an sich
bekannt, mit einer
kegelförmigen Erweiterung in einer entsprechend ausgebildeten kegeligen Öffnung
zwischen den Backen des Spreizdornes liegt.
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Diese Ausbildung zeigt folgende Vorteile: Der Spreizdorn selbst trägt
kein Gewinde mehr, mit dem er an der Spindel bzw. dem Spindelflansch befestigt wird
sondern nur noch einen leicht herstellbaren zylindrischen Teil, mit dem er auf den
Zylinder des Spreizdornhalters oder in diesen gesteckt wird. Jeder Spreizdornhalter
kann unabhängig von seinem zum Einspannen des Werkstückes erforderlichen Durchmesser
einen entsprechenden zylindrischen Teil tragen, so daß der Spreizdornhalter jeden
Spreizdorn beliebiger Größe aufnehmen kann. Der Spreizdornhalter ist nach dem Befestigen
mit Hilfe der Überwurfmutter am Spreizdornhalter stets exakt ausgerichtet.
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Der Spreizdornhalter kann ferner an jedem beliebigen Maschinentyp
befestigt werden, wenn dort nur ein handelsüblicher Flansch vorgesehen ist, in den
die geeigneten Gewindelöcher für die Befestigung des Spreizdornhalters eingearbeitet
worden sind. Die Vielzahl besonderer Spreizdornaufnahmen ist nicht mehr erforderlich.
Darüber hinaus spart man Material, da jetzt nur noch der Spreizdorn selbst nach
seiner Abnutzung ausgewechselt werden muß und nicht mehr der Spreizdorn mitsamt
seiner Halterung.
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Schließlich gestattet die vordere Zugstange mit dem kegelförmigen
Ansatz eine exakte Kraftübertragung auf die Spreizdornbacken, da die Zugstange auf
Grund des vorgesehenen Führungsteiles nur Bewegungen in axialer Richtung ausführen
kann. Zum anderen kann die kegelige Erweiterung im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungen
nicht mehr um die Längsachse Drehbewegungen ausführen, da der Pührungsteil selbst
nicht um seine Achse drehbar ist und die vordere Zugstange fest mit dem Führungsteil
verbunden ist. Darüber hinaus können die vordere Zugstange und die kegelige Erweiterung
aus einem Stück bestehen. Insbesondere die
Drehung des kegeligen
Teiles in der kegelförmigen Öffnung zwischen den Backen hat es verhindert, eine
exakte Kraftübertragung zu gewährleisten, da bisher beim Spreizen der Backen des
Spreizdornes Gleitbewegungen um die Achse des Spreizdornes auftraten, welche die
Kraftübertragung verfälschten und damit einen automatischen Betrieb bei dünnwandigen
Werkstücken unmöglich machten.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung trägt der Spreizdornhalt er
an der dem Spreizdorn zugewandten Seite einen Stift und der Spreizdorn eine auf
den Stift passende Bohrung oder umgekehrt. Hierdurch wird erreicht, daß jeder Spreizdorn
nach dem Auswechseln in genau derselben Winkelstellung zum Spreizdornhalter liegt,
und es wird weiterhin erreicht, daß sich beispielsweise beim Abbremsen der Maschine
der Spreizdorn in dem Zylinder des Spreizdornhalters nicht aufgrund seines Beharrungsvermögens
verdreht.
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Zweckmäßig trägt auch die Uberwurfmutter radial zur Drehachse angeordnete
Schrauben oder dergleichen, die in Ausnehmungen des Spreizdornhalters greifen, um
auch hier zu verhindern, daß beim Anlaufen oder Abbremsen der Maschine die Mutter
selbst relativ zum Spreizdornhalter Drehbewegungen ausführt und sich unter Umstän-den
löst.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung trägt der Fu'#hrungsteil ein
Innengewinde, in das die vordere Zugstange sowie eine hintere Zugstange schraubbar
sind. Die hintere Zugstange ist üblicherweise die ohnehin in der Maschine vorgesehene
Zugstange.
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Der Führungsteil verbindet diese Zugstange mit der getrennt vorgesehenen
vorderen Zugstange. Zwischen dem P~uhrungsteil und dem Spreizdorn ist vorteilhaft
eine auf der vorderen Zugstange angeordnete Mutter vorgesehen, welche die Hubbewegung
der Zugstange begrenzt und gleichzeitig als Kontermutter für die Verbindung zwischen
vorderer Zugstange und Führungsteil dient.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Einrichtung; Fig. 2 die Frontansicht
des Spreizdornes; Fig. 3 die Frontansicht der Spreizdornhalterung.
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An der Welle 1 einer Drehbank ist ein handelsübiich zu kaufender Flansch
2 mit Hilfe von Schrauben 3 befestigt. Der Flansch 2 trägt eine Gewindebohrung 4,
in die bisher die Spreizdorne geschraubt wurden.
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Auf den Flansch 2 ist ein Spreizdornhalter 5 gesetzt, der mit Hilfe
von Schrauben 6, von denen nur eine dargestellt ist, am Flansch 2 befestigt ist.
Ein Stift 1 greift in eine Ausnehmung 8 des Flansches und sorgt dafür, daß der Spreizdornhalter
5 stets in derselben Winkelstellung am Flansch 2 befestigt wird, falls dieser einmal
ausgewechselt wird. Der Spreizdornhalter 5 kann an jedem Flansch 2 eines beliebigen
Maschinentypes befestigt werden, wenn nur die Bohrungen für die Schrauben 6 geeignet
angeordnet sind sowie die Ausnehmung 8.
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Der Spreizdornhalter 5 trägt einen Zylinder 9. Auf den Zylinder 9
ist ein zylindrischer Teil 10 des Spreizdornes 11 steckbar.
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Der Spreizdornhalter 5 trägt einen Stift 12, der in eine Bohrung 13
des Spreizdornes 11 greift, so daß der Spreizdorn 11 stets in gleicher Winkellage
auf den Spreizdornhalter 5 gesetzt wird und im übrigen beim Drehen der Welle 1 keine
Winkelbewegungen ausführen kann. Der Spreizdorn 11 weist einen Flansch 14 auf, hinter
den eine Überwurfmutter 15 greift, die auf ein Gewinde 16 des Spreizdornhalters
5 schraubbar ist. Die Mutter 15 verbindet den Spreizdorn 11 mit dem Spreizdornhalter
5. Die Mutter 15 weist Öffnungen 17 für einen Schlüssel auf, damit sie fest angezogen
werden kann.
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In einer Gewindebohrung 18 der flberwurfmutter 15 ist eine Schraube
19 angeordnet, welche in eine Ausnehmung 20 des Spreizdornhalters 5 greift, um auch
die Überwurfmutter 15 gegen Verdrehungen zu sichern.
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Der Spreizdorn 11 weist Backen 21 auf und nach vorn eine kegelige
Öffnung 22. Eine vordere Zugstange 23 liegt mit einer konischen Erweiterung 24 in
der Öffnung 22. Wird auf die Stange 23 in Richtung des Pfeiles 25 eine Zugkraft
ausgeübt, dann werden die Backen 21 radial nach außen gepreßt und legen sich an
die Innenwandung eines Werkstückes 26 und halten dieses fest.
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Die vordere Zugstange 23 trägt ein Gewinde 30, mit dem sie in ein
Gewinde 28 eines Führungsteiles 31 geschraubt ist. Der Führungsteil ist in einer
Bohrung 27 des Spreizdornhalters in axialer Richtung verschiebbar. Eine Mutter 32
zwischen Fübrungsteil 31 und Spreizdorn 11 begrenzt die Bewegung der vorderen Zugstange
23 und kann gleichzeitig als Kontermutter für die Verbindung der vorderen Zugstange
mit dem Führungsteil dienen.
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Die üblicherweise in der Maschine angeordnete Zugstange 33, hier die
hintere Zugstange, trägt jetzt nicht mehr die kegelförmige Erweiterung 24, sondern
greift mit ihrem Gewinde ebenfalls in das Innengewinde 28 des Führungsteiles 31
ein, so daß die starre Verbindung zwischen den Stangen 33 und 23 gewährleistet ist.
Die Stirnflächen der beiden Stangen 23 und 33 liegen hierbei fest aufeinander. Um
ein Verdrehen des Führungsteiles 31 in der Bohrung 27 zu verhindern, trägt dieser
Teil eine Längsnut 35, in die eine Schraube 36 des Spreizdornhalters 5 greift. Diese
Drehsicherung verhindert, daß bei Ausüben eines Zuges die Öffnung 22 und die kegelförmige
Erweiterung 24 sich relativ zueinander verdrehen, wodurch die Kraftübertragung verfälscht
wird. Die Einrichtung ist damit geeignet, auch im automatischen Betrieb mit großer
Exaktheit dünnwandige Werkstücke 26 auf zunehmen. Die Automatik wirkt hierbei auf
die Zugstange 33.
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Ist der Teil 11 abgenutzt, so wird er gegen einen anderen Teil 11,
der einen gleichen zylindrischen Teil 10 aufweist, ausgewechselt. Die Überwurfmutter
15 hält diesen Teil wiederum an der Spreizdornaufnahme 5 fest. Die Zylinderteile
9 und 10 zentrieren jeweils den neuen Spreizdorn 11. Auch nach einer Bearbeitung
des Spreizdornes 11, indem beispielsweise von dessen Umfang Material abgetragen
wird, so daß er in ein Werkstück anderen Durchmessers paßt, kann dieser wiederum
von derselben Halterung aufgenommen werden.
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Nur in Sonderfällen wird man daran denken, den Spreizdornhalter 5
gegen einen anderen, beispielsweise kleinerer Abmessung, auszuwechseln.