DE2232387B2

DE2232387B2 - System zum Aufbau von Vorrichtungen zum Aufspannen von Werkstücken

Info

Publication number: DE2232387B2
Application number: DE19722232387
Authority: DE
Inventors: Heinz 2930 Varel Seidenfaden
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werkefokker 2800 Bremen GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-07-01
Filing date: 1972-07-01
Publication date: 1979-05-17
Also published as: FR2190574B1; IT992594B; DE2232387C3; GB1391758A; DE2232387A1; JPS533507B2; FR2190574A1; JPS4944397A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Fixier- und Spannsystem dieser Art ist für auf Werkzeugmaschinen zu bearbeitende Werkstücke nach der DE-OS 19 23 833 bekannt. Hierbei finden mit in regelmäßigen Koordinatenabständen angeordneten Fixierbohrungen ausgerüstete Spannplatten Verwendung, die hinsichtlich ihrer Abmessungen weitestgehend mit den Tischen der verwendeten Fräsmaschinen übereinstimmen. Auf diesen Platten werden hierbei mit in den gleichen Koordinatenabständen angeordnete Bohrungen versehene Spanneinheiten positioniert fixiert, wobei das zu bearbeitende Werkstück von diesen Spanneinheiten aufgenommen wird. Die Fixierung erfolgt hierbei mittels Paßschrauben, die in ein entsprechendes Gewinde in den Fixierbohrungen eingreifen. Außerdem sind zusätzlich zu den Fixierbohrungen in gleicher Weise verteilte, zu einem Unterdrucksystem führende Bohrungen vorgesehen, die in miteinander in Verbindung stehenden, zur Aufnahme von Dichtungen dienenden Nuten liegen. Diese Dichtungen werden jeweils in der Nähe des Außenrandes des zu befestigenden Bauteils eingefügt, εο daß der Unterdruck jeweils nur in dem derart abgegrenzten Teil des Bohrungsfeldes wirksam wird und somit das durch Paßschrauben bzw. Paßbolzen lagebestimmie Bauteil zusätzlich oder allein durch Unterdruck fixiert wird. Die übrigen Bohrungen des Unterdrucksystems sind hierbei gegenüber der Außenluft abgesperrt

Mit Hilfe einer Vielzahl verschiedener wiederverwendbarer, in sich geschlossener Spanneinheiten ermöglicht dieses Fixier- und Spannsystam eine sehr schnelle und Iagegenaue Positionierung und Befestigung von Werkstücken sowie einen nicht durch konventionelle Spannelemente, wie Pratzen usw, gestörten Ablauf der Bearbeitung.

Weiterhin sind keine herkömmlichen werkstückgebundenen Spannvorrichtungen mehr erforderlich, da nahezu sämtliche Werkstücke von standardisierten, wieder verwendbaren Spanneinheiten aufgenommen werden können. Als weiterer wesentlicher Vorzug dieses Systems muß ferner gelten, daß aufgrund der Auslegung spezieller Spanneinheiten Längenänderungen des Werkstücks, die bei der Bearbeitung durch Erwärmung oder durch freiwerdende Eigenspannung auftreten, kompensiert werden.

Es ist auch ein System zum Aufbau von Vorrichtungen zum Aufspannen von Werkstücken mit in radial verlaufenden, regelmäßig verteilten Reihen und im regelmäßigen Abstand angeordneten Gewindebohrungen in rotierende'i Aufnahmeplatten bekannt, (Zeitschrift »Feingerätetechnik« Heft 7, 1953, Seite 306 bis 309). Die Gewindebohrungen sind dabei zur Befestigung von Anschlägen, Anlagen, Prismen oder Spannwinkel angeordnet, wobei zusätzlich weitere Spannmittel zum Aufspannen der Werkstücke erforderlich sind. Die Anschläge verbleiben auf der Arbeitsplatte, so daß dieses Spannsystem nicht zum Umsetzen der Bearbeitungsstücke geeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zahlreichen Vorteile des für hin- und hergehende, üblicherweise rechteckige Maschinentische bekannten Fixier- und Spannsystems für Werkzeugmaschinen mit rotierenden Werkstückaufnahmeorganen, d. h. für Drehmaschinen, Karusseldrehbänke, Rundtischmaschinen etc. nutzbar zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß (zur Anwendung des Systems auf bekannte, rotierende Aufnahmeplatten, wie Rundtische oder Planscheiben) die Gewindebohrungen in zu regelmäßig verteilten Radialen parallelen und symmetrischen Reihen in regelmäßigen Abständen in dem Arbeitstisch angeordnet sind, und daß das Nutennetz aus in den Arbeitstisch eingearbeiteten, jeweils parallel und symmetrisch zu den Reihen verlaufenden Nuten und aus jeweils zwischen den Radialen verlaufenden Radialnuten sowie aus konzentrischen Ringnuten gebildet ist.

Mit dieser Ausstattung der Aufnahmeplatte wird erreicht, daß Werkstücke mit ebener Aufspannfläche oder Werkstoffplatten durch Paßschrauben oder -bolzen lagebestimmt fixiert und durch Unterdruck gespannt werden können, so daß auf Spannpratzen verzichtet werden kann. Ferner lassen sich unter Verwendung geeigneter Spanneinheiten nahezu sämtliche Spannprobleme in einfacher Weise lösen.

Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken wird vorgeschlagen, daß im Mittelpunkt der Aufnahmeplatte eine Paßbohrung zur Aufnahme zentrierender Elemente sowie bauteilgebundener, vorzugsweise rotationssymmetrischer Unterdruck-Spannkörper angeordnet ist. Derartige, mit Dichtnuten und Saugbohrungen versehene Unterdruck-Spannkörper nehmen hierbei

das Werkstück auf, wobei durch den herrschenden Unterdruck gleichzeitig der durch die Paßbohrung lagegenau fixierte Spannkörper und durch dessen Saugbohrungen das Werkstück gespannt wird.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I eine erfindungsgemäQ ausgestattete Aufnahmeplatte in der Draufsicht,

Fig.2 einen Schnitt gemäß der Linie II-il (Fig. 1) durch eine Fixierbohrung und die benachbarten Nuten,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Linie III-III (Fig. 1) durch einen Kreuzungspunkt einer Radial- und einer Ringnut,

Fig.4 einen Schnitt gemäß der Linie !V-IV (Fig. 1) durch das Zentrum der Aufnahmeplatte,

F i g. 5 eine Aufnahmeplatte gemäß der Erfindung mit einem vermittels dreier Spanneinheiten fixierten Werkstück,

F i g. 6 eine Aufnahmeplatte gemäß der Erfindung mit einem vermittels Unterdruck durch spezielle Spanneinheiten aufgespannten Werkstück und

Fig.7 die Aufnahmeplatte gemäß der Erfindung mit einem bauteilgebundenen Unterdruck-Spannkörper in der Seitenansicht sowie, teilsweise geschnitten, in der Draufsicht.

In Fig. 1 ist die runde Aufnahmeplatte 1 mit in Reihen 3 in regelmäßigen Abständen 4 angeordneten Fixierbohrungen 5 versehen. Die Anordnung ist hierbei derart getroffen, daß jeweils zwei Reihen 3 parallel und symmetrisch zu Radialen 7 verlaufen, die ihrerseits regelmäßig über die Aufnahmeplatte 1 verteilt sind. Ferner ist die Aufnahmeplatte 1 mit einem Nutennetz versehen, das aus parallel und symmetrisch zu den Reihen 3 verlaufenden Nuten 9, aus jeweils zwischen den Radialen 7 verlaufenden Radialnuten 11 sowie einer Vielzahl konzentrischer Ringnuten 13 besteht. Das gesamte Nutennetz steht über an den jeweiligen Schnittpunkten 15, 17 angeordnete, verschließbare Bohrunger (Fig.3) mit einem Unterdrucksystem in Verbindung.

Im Zentrum der Aufnahmeplatte 1 ist ferner eine etwas größere Paßbohrung 19 angeordnet, die zur Aufnahme mittenzentrierender Elemente bzw. bauteilgebundener Spannkörper dient, falls solche Verwendung finden.

In Fig.2 ist eine mit einem Paßteil 501 und einem Gewindeteil 502 versehene Fixierbohrung 5 gezeigt, die von zwei Nuten 9 flankiert wird, wobei die links liegende Nut mit einem Dichtungsstreifen 21 von kreisförmigem Querschnitt ausgefüllt ist.

In Fi ^. 3 liegt im Schnittpunkt der Radialnut 11 mit der Ringnut 13 die zu dem Saugkanal 23 führende Bohrung 25, die hier durch eine Dichtschraube 27 verschlossen ist. Wird im Bereich der Bohrung 25 in den Nuten 11 und 13 Unterdruck benötigt, so kann die Dichtschraube 27 jederzeit entfernt werden, wodurch der Weg vom Saugkanal 23 zu den Nuten freigegeben wird.

Wie F i g. 4 zeigt, liegt im Zentrum der Aufnahmeplatte 1 die PaDbohrung 19, die einen größeren Durchmesser als etwa die Fixierbohrungen 5 aufweist und in zweckmäßiger Weise durch eine gehärtete Buchse gebildet ist. Unter der Paßbohrung 19, ebenfalls im Zentrum des Arbeitstisches, befindet sich ein Anschlußstück 29 für den Anschluß des Saugkanals 23 und damit des gesamten, in ά r Aufspannplatte enthaltenen Kanalsystems an einen (nicht dargestellten) Unterdruckerzeuger.

In F i g. 5 ist ein zu bearbeitendes Werkstück 31 rlurch in den Fixierbohrungen 5 mittels Paßschrauben 33 lagegenau fixierte und radial versetzbare Spanneinheiten 35, 37 und 39 auf der Aufnahmeplatte 1 gespannt Die Spanneinheit 35 stellt hierbei eine durch eine Gewindespindel 351 einstell- und feststellbare, söge nannte Fixpunkteinheit dar, d. h. eine Einheit mit zwar verstellbarem, aber im übrigen feststehendem Werkin Stückaufnahmezapfen 35Z Demgegenüber ist bei der Spanneinheit 37 der Werkstückaufnahmezapfen 372 auf einem in einer (hier radialer) Richtung beweglichen Schieber 373 angeordnet so daß es sich hier um eine sogenannte Schiebereinheit handelt. Die Spanneinheit

r> 39 schließlich ist eine mit zwei Schiebern 393, 394 versehene, sogenannte Kreuzschiebereinheit, die Bewegungen des Werkstückausnahmezapfens 392 in zwei Koordinatenrichtungen zuläßt Aufgrand der unsymmetrischen Form des Werkstückes 31 ist ferner ein

2f> Gewicht 41 zum Massenausgleich vorgesehen, das ebenfalls in den Fixierbohrungen äuefestigt ist

Bei den Schiebern 373, 393 und 394 ist die Beweglichkeit durch entsprechend schwergängige Führungen und/oder durch die Anwendung des aufgrund

j-, des Nutensystems im gesamten Bereich der Aufspannplatte verfügbaren Unterdrucks so weit gedämpft, daß zwar Längenänderungen des Werkstücks aufgrund von Erwärmung oder freiwerdenden Eigenspannungen bei der Bearbeitung nachgegeben wivd, das Werkstück im übrigen aber unverrückbar fest gespannt bleibt.

In Fig.6 ist ein kreisringförmiges Werkstück 43 durch sechs mittels Paßschrauben 33 lagegenau fixierte, in radialer Richtung versetzbare Spanneinheiten 45, 47 auf der Aufspannplatte 1 aufgespannt. Das Werkstück

Γι 43 wird hierbei von schwenkbar gelagerten, jedoch mit Hilfe eines Feststellers 511 arretierbaren Unterdruck-Spannbacken 51 erfaßt, mit denen jede Spanneinheit 45, 47 ausgerüstet ist. Die Möglichkeit des Arretierens der Unterdruck-Spannbacken 51 ist hierbei hinsichtlich

Ui ihrer Bewegungsfreiheit um die Schwenkzapfen 512 g?geben.

Die beiden Spanneinheiten 45 sind als über eine Gewindespindel 451 einstell- und feststellbare Fixpunkt-Spanneinheiten ausgeführt, mit denen die Schwenkzap-

i-, fen 512 und mithin die Unterdruck-Spannbacken 51 in die gewünschte radiale Postion gebracht und festgesetzt werden können.

Die Spanneinheiten 47 sind demgegenüber nur mit zum Zwecke der jeweiligen Anpassung an das

in Werkstück verschiebbaren Schlitten 471 ausgestattet, die jedoch in der durch die Werkstückform jeweils vorgegebenen Lage durch Unterdruck gespannt und zusätzlich durch einen in dem Schwenkzapfen 512 vorgesehenen Feststeller in radialer Richtung arretiert werden können, um der Zentrifugalkraft entgegenzuwirken.

Die Unterdruck-Spannbacken 51 stehen über (nicht gezeigte) Bohrungen mit dem Nutennetz der Aufspannplatte 1 in Verbindung und saugen sich, da ihre dem

,α Werkstück 43 zugewandte Flächen ebenfalls von einem geeigneten Nutennetz durchgezogen sind, an dem Werkstück fest

In Fig. 7 ist ein bauteilgebundener Unterdruck-Spannkörper 53 ausschließlich durch Unterdruck auf der Aufspannplat.'e 1 gespannt. Dieser Körper ist entsprechend einem zu bearbeitenden, kugelschalenförmigen, dünnwandigen Werkstück 55 geformt und an seiner Oberfläche mit einem Nutennetz 57 sowie mit in

letzteres einmündenden, durchgehenden Saugbohrungen 59 versehen, die über das Nutennetz in der Aufspannplatte 1 (Fig. 1) und den Saugkanal 23 (F ig. 4) mit dem Unterdruckerzeuger in Verbindung stehen. Da das Eindringen von Außenluft durch zwischen dem Unterdruck-Spannkörper 53 und dem Werkstück 55 in entsprechende umlaufende Nuten 61 eingebrachte Dichtstreifen (ähnlich Fig. 2) verhindert wird, wird somit der Körper 53 durch den in dem Nutennetz der Aufspannplatte 1 herrschenden Unterdruck und gleichzeitig das Werkstück 55 über die Saugbohrungen 59 sowie das Nutennetz 57 fest gespannt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. System zum Aufbau von Vorrichtungen zum Aufspannen von Werkstücken auf Wekzeugmaschinentischen in definierter und reproduzierbarer Lage zu Spindel- und/oder Tasterachse mit einer in regelmäßigen Koordinatenabständen angeordnete, Gewindebohrungen zur Befestigung von mit Durchtrittsöffnungen für entsprechende Befestigungsschrauben versehenen Aufnahmeteilen für Werkstücke aufweisenden, auf den Maschinentisch aufsetzbaren Aufnahmeplatte, wobei die Gewindebohrungen in der Aufnahmeplatte einen Gewinde- und einen Paßbohrungsteil aufweisen und die Aufnahmeteile mit in den gleichen Koordinatenabständen wie die Aufnahmeplatte angeordneten Paßbohrungen versehen und mittels Paßschrauben in den Gewindebohrungen positionierbar sind, wobei die Aufnahmeplatte zusätzlich ein zu einem Unterdrucksystem über Bohrungen führendes durch Nuten gebildetes Koordinatennetz aufweist, in das zur Bildung von Saugfeldern Dichtungen einlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß (zur Anwendung des Systems auf bekannte, rotierende Aufnahmeplatten, wie Rundtische oder Planscheiben (I)) die Gewindebohrungen (5) in zu regelmäßig verteilten Radialen (7) parallelen und symmetrischen Reihen (3) in regelmäßigen Abständen (4) in der Aufnahmeplatte (1) angeordnet sind, und daß das Nutennetz aus in die Aufnahmeplatte (1) eingearbeiteten, jeweils parallel und symmetrisch zu den Reihen (3) verlaufenden Nuten (9) und aus jeweils zwischen den Radialen (7) verlaufenden Radiair,men (I.), sowie aus konzentrischen Ringnuten, (13) g^bi'det ist.

2. System nach Anspruch 1,«. ;durch gekennzeichnet, daß im Mittelpunkt der Aufnahmeplatte (1) eine Paßbohrung (19) zur Aufnahme zentrierender Elemente sowie bauteilgebundener, vorzugsweise rotationssymmetrischer Unterdruck-Spannkörper (53) angeordnet ist.