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Niederzug-Werkstückspannvorrichtung, insbesondere Niederzug-Nascbinenschraubstock
Die Erfindung betrifft eine Niederzug-Werkstückspannvor richtung, insbesondere einen
Niederzug-Maachinnenschraubstock, mit zwei einander gegenüberliegenden $pannacken,
von denen mindestens einer gegenüber dem anderen auf einem geschliffenen Spannbett
eines Grundkörpers verschiebbar geführt ist und beide Spannbacken jeweils aus einem
Grundbacken und aus einem von diesem trennbaren Aufsatz backen besteht, der an seiner
dem gegenüberliegenden Si>annbacken zugekehrten Stirnseite die Spannfläche für
das j eweilige Werkstück aufweist und an seiner Rückseite sich auf seinem Grundbacken
mit einer Stützfläche abstützt, die mit dem Spannbett einen gegen den anderen Spannbacken
offenen Winkel von weniger als 90°, vorzugsweise von etwa 75 bis 800 einschließt.
Bei Spannvorrichtungen dieser Art
beschreiben jeweils die am Werkstück
angreifenden Aufsatzbacken entlang ihrer schrägstehen#n Stützfläche einen Weg nach
unten, welcher jeweils mit der Spannkraft steigt. Nac h der Schräglage der Stützfläche
richtet sich die Selbsthemmung und die Gleitfähigkeit der Aufsatzbacken. Sobald
die Spannkraft den Reibungswiderstand überschreitet und die Gegenkraft sich teilweise
in dE Niederzugwirkung uLTxandelt, gleitet der Auf satzbacken an seinem Grundbacken
gegen das Spannbett abwärts. Bei den bisher bekannten ACührungNsSormen von Niederzugbacken
und Spannelementen ergeben sich große Senkrechtwegstrecken und geometrisch bedingt
in den horizontalen Achsen X oder Y entsprechend große Horizontalschübe für das
eingespannte Werkstück. Variable Senkrecht wege bedingen auch ebenso variable Waagrechtwege,
also Sei tenabweichungen für die Z-Achse, welche unbestimmte Streuungen zur Folge
haben und eine wiederholbare Yositionierung eines Werkstückes gegenüber einem Werkzeug
einer Bearbeitungsmaschine mit einer Genauigkeit von weniger als o,oI mm nicht zulassen.
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Programmierbare und lehrengenaue Werkzeugmaschinen erreichen trotz
hohem investitionsaufwand die rforderliche Wirtschaftlichkeit schon bei kleinen
Stückzahlen von 5 - 10 Werkstücken, wenn es möglich ist, die oben geschilderte Repetiergenauigkeit
zu erzielen. Dann ist es jedoch notwendig, daß die Werkzeugmaschine, deren Werkzeug
und die Spannmittel für das Werkstück eine Wiederholgenauigkeit von # o,o1 mm bieten.
Wechselnde Zerspanungskräfte und Schwinungseinflüsse, beispielsweise liatwechsel,
Stoßbelastungen mit Lastspitzen oder unterbrochener Schnitt bewirken häufig ein
unterschiedliches Nachsetzen der notwendigerweise
gleitfähig gelagerten
Aufsatz-Niederzugbacken, obwohl das Werkstück satt auf einer AufLage auflegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstück spannvorrichtung
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher mit Hilfe einer pneumatischen,
hydraulischen, oder manuellen Zustellung die Spannkraft bis zu einem festgelegten
maximalen Wert erhöht werden kann, bei dem das Widerstandsmoment sprunghaft ansteigt
und dabei eine weitere Zustellung verhindert. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen,
daß die Aufsatzbacken erfindungsgemäB an ihrer zur Auflage auf den Spannbett bestimmten
Bunzone wenigstens eine einstückig verbundene, durch einem zum Spannbett mindestens
annähernd parallel verlaufende Nut erzeugte, federnde Zunge aufweisen und an der
tbergangszone von der Zunge zur Stützfläche eine Anschlagfläche haben, die in unverspanntem
Zustand der Zunge gegenüber der auf dem Spannbett aufliegenden Zungenspitze zurückgesetzt
ist und demgemäß geringen Abstand gegenüber dem Spannbett aufweist. Durch diese
Ausbildung der Fuß zone der Aufsatzbacken wird sichergestellt, daß zunachst Eim
Beginnt der Zustellung nur die Zungenspitze auf dem Spannbett aufliegt, bei fortschreitender
Zustellung und Erhöhung der Spannkraft die Zunge sich elastisch unter Erhöhung des
Anlagedruckes verformt und erst beim Ende des Zustellvorganges die Anschlagfläche
auf dem Spannbett zur AuflEe kommt und dann das Widerstandsmoment gegenüber der
Zustellung sprunghaft erhöht, so daß die Zustellung bei pneumatischer oder hydraulischer
Zustellung von selbst beendet wird oder eine flberlastkupplung anspricht. Hierdurch
ergibt sich eine hohe Spannfestigkeit und Spannaicherheit mit jeweils durch
die
Elastizität. der aus dem Aufsatzbacken herausgearbeiteten Zunge festgelegtem, maximalem
Spanndruck.
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An halb£ertigen, auf der Spannvorrichtung weiter zu bearbeitenden
Werkstücken können Winkelfehler vorhanden sein und durch ungleiche Anlagepunkte
wechselnde Anpreßverhältnisse auftreten, welche die gleitfähig angeordneten Aufsatzbacken
und das Werkstück selbst zu Längs- und auch Drehverschiebungen verarlassen und zu
Fluclitfehlern in allen Bearbeitungsachsen führen können. Um dies zu vermeiden und
die Positioniergenauigkeit zu erhöhen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, daß in der Stützfläche zwischen jeweils einem der Aufsatzbacken und
seinem zugehörigen Grundbacken quer zur Stützfläche verlaufende Führungsflächen
liegen, die mit Gegenflächen im gegenüberliegenden Backen spielfrei zusammenarbeiten
und zur exakten Senkrecht führung Mantellinien aufweisen, die in zum Spannbett und
zur Spannfläche senkrechten Ebenen verlaufen. Vorteilhaft können in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung die Stützflächen symmetrisch zu einer durch die Mitte der Spannflächen
gehenden, in der Zustellrichtung sich erstreckenden und auf dem Spannbett senkrecht
stehenden Symmetrie-Ebene angeordnet sein.
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Bei einr bevorzugten Ausführungsform können die Stützflä--e -chen
in dem feststehen Spannbacken durch wenigstns eine im Querschnitt - vorzugsweise
trapezförmige - Nut im Grundbacken und durch eine in diese Nut eingreifende Leiste
gebildet
sein, die sich an dem den anderen Backenteil bildenden
Aufsatzbacken befindet und sich senkrecht zum Spannbett erstreckt. Zusätzlich können
auch in dem beweglichen, gegen den feststehenden Spannbacken zustellbaren Spannbakken
Stützflächen zur Senizechtführung vorgesehen sein, die im AufsaUzbacken des bew7eglichen
Spannbackens durch eine zylindersegnentförmige Nut gebildet sind, wobei in diese
Nut ein Zylinderstift mit geringem Seitenspiel eingreift, der im- Grundbacken des
beweglichen Spannbackens festsitzt.
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Um die für den Niederzug erforderliche Gleitmöglichkeit des Aufsatzbackens
auf seinem zugehörigen Grundbacken sicherzustellen und gleichze#g eine schnelle
Auswechslung des Aufsatzbackens durch einen anderen Aufsatzbacken zu ermöglichen,
kann in bekannterWeise die Befestigung des Aufsat#ckens#an seinem Grundbacken durch
einen oder mehrere Permanentmagnete erfolgen, die in einen der beiden zu einem Spannbaden
gehörenden Backenteile eingebaut sind und bis nahe an die Stützfläche heranreichen.
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Bei oder der geschilderten Möglichkeiten zur gegenseitigen Führung
und Befestigung der Aufsatzbacken auf ihren Grundbacken ist es in weiterer Ausgestaltung
des Grundgedankens der Erfindung zweckmäßig, die zur Begrenzung des Gleitweges des
Aufsatzbackens dienende, an dessen Fußzone vorgesehene Anschlagfläche um etwa o,1
mm gegenüber de#n verspannten Zungenspitze - vorzugsweise parallel zum Spannbett
verlaufend - zurück zusetzen, insbesedere zurückzuschleifen. Zweckmäßig kann sich
die einstückig mit dem Aufsatzbakken verbundene, biegeelastische Zunge über die
ganze Breite
oder wenigstens nahezu über die ganze Breite des Auf
satzbackens erstrecken und durch eine Nut erzeugt sein, die von der Spannfläche
oder Spannebene an der Stirnseite des Aufsatzbackens eingeschnitten wurde und gegenüber
der rückseitigen Stützfläche desAufsat###ackens mit einem Abstand endigt, der ein
Mehrfaches der Dieke der Zunge beträgt. Durch diese Größe des Abstandes, durch die
Dicke der Zunge und durch deren in Richtung auf die Spannfläche zu messende Länge
ist dasjenige Biegemoment und demzufolge derjenige horizontale Spanndruck festgelegt,
bei welchem die Anschlagfläche auf dem Spannbett zur Anlage kommt, dabei die Gleitbew#ung
des Auf satzbackens beendet und zu einem sprunghaften Anstieg des Widerstandsnomen%-es
für den Zustellantrieb des beweglichen Spannbackens ergibt.
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Wenn die erfindugsgemäße Spannvorrichtung zur spangebenden Bearbeitung
von Werkstücken vorgeehen ist, kann die Zunge zweckmäßig derart ausgebildet werden,
daß ihre Zungenspitze nicht über die Spannfläche vorsteht, sondern mit einem wenigstens
einige Milimeter betragenden Abstand hinter der Spannfläche ihres Aufsatzbackens
endigt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die anfallenden Bearbeitungsspäne leicht
beseitigt werden können, so daß keine Beinträchtigung der Spanngenauigkeit und der
Positionierung des jeweiligen Werkstückes zu befürchten ist.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausfuhrungsbeispiels, eines Präzisias-Maschinenschraubstockes, näher beschreiben
und erläutert.
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Es zeigen -Fig.-1 bis 3 verschiedne Querschnitte durch die Spannbacken
des Schraubstockes, die in der Draufsicht des Schraubstockes nach Fig. 4 entlang
den Linien 1-1 und II-II (Fig. 2) sowie III-III geführt sind. In Fig. 5 ist einer
der Auf satzbacken des Schraubstockes zur Verdeutlichung der Ausbildung der in Fig.
2 mit einem strichpunktierten Kreis V hervorgehobenen Fußzone in grö3erem Maßstab
wiedergegeben.
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Der in der Zeichnung dargestellte Präzisions-Maschinenschraub stock
weist einen nicht näher bezeichneten Grundkörper auf, der in einen Gegenhalteblock
1 übergeht. Auf dem an der Oberseite des Grundkörpers befindlichen, feinstgesokliffenen
Spannbett B ist ein Losblock 2 verschiebbar geführt, der mit Hilfe einer nicht dargestellten
Zustellspindel zur Einlei tung eines Spannvorganges für ein ebenfalls nicht dargestelltes
Werkstück gegen den Gegenhalteblock mit Hilfe eines hydraulischen, pneumatischen
oder sonstigen mechanischen oder manuellen Antriebs zagesillt werden kann.
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Auf dem Gegenhalteblock 1 ist mit Hilfe von Schrauben 7 ein Grundbacken
3 festgeschraubt, gegen dessen Stirnfläche die ruckwär-tige Stützfläche 15 eines
auswechselbaren Aufsatzbackens 5 anliegt. In gleicher Weise ist an dem beweglichen
Losblock
2 mit Schrauben 7 ein Grundbacken 4 befestigt, gegen dessen der Gegenhalteblock
1 zugekehrten Stirnseite ein zweiter Aufsatzbacken mit seiner Stützfläche 16 anliegt.
Die einander zugekehrtem Vorderseiten 1'? des Aufsatzbackens 5 und 18 des Aufsatzbackens
6 bilden die Spannflächen für ein mit dem Schraubstock während seiner Bearbeitung
festzuhaltendes, in der Zeichnung nicht iedergegebenes Werkstück. Die beiden Stützflächen
15 und 16 sind schräg gegen das Spannbett B geneigt und bilden mit diesem einen
jeweils gegen den gegenüberliegenden Aufsatzbackg offenen spitzen Winkel VOIl Gwavon#wa
80°. Der Grundbacken 3/der Aufsatzbacken 5 bilden zusammen enden fest stehenden
Spannbacken und der Grundbacken 4 zusammen mit dem Aufsatzbacken 6 den bewglichen
Spannbacken. Wenn der bewegliche Spannbacken gegen den feststehenden Spannbakken
unter Zwischenlage des festzuhaltenden, auf dem Spannbett B aufliegenden Werketückes
zugestellt wird, ergibt sich nicht nur eine horizontale, sondern auch eine gegen
das Spannbett B gerichtete Kraftkomponente, welche zur Folge hat, daß die beiden
Aufsatzbacken 5 und 6 samt dem Werkstück gedrückt werden und dabei die Niederzug-Wirkung
entsteht, durch welche die sichere Befestigung des Werkstückes sowie dessen exakte
Positionierung bewirkt wird.
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Der nach unten unter dem Einfluß der Spannkraft entstehenden, von
der Schräglage der beiden Stützflächen 15 und 16 abhängigen, gegen das Spannbett
4 gerichteten Gleitbewegung der beiden Aufsatzbacken 5und 6 wirkt die elastische
Verspannung einer an der Bodenzone der Aufsatzbacken einstückig angeformten Zunge,
11 entgegen. Diese Zunge 11
erstreckt sich über die ganze Breite
der Aufsatzbacken 5 und 6 und ist,wie der in Fig. 5 in größerem Maßstab wiedergegebene
Querschnitt durch den Auf satzbacken 6 erkennen läßt, durch eine Nut 19 erzeug-t,
welche von der Spannflæ he 18 der senkrecht zu dieser und demgemäß parallel zum
Spannbett B in die Fußzone des Aufsatzbackens 6 und des gleichartig ausgebildeten
Aufsatzbakkens 5 eingeschnitten ist. Diese Nut 19 reicht bis dicht an die rückseitige
Stützfläche 16 des Aufsatzbackens 6 heran, endigt jedoch vor dieser in einem Abstand
20, der etwa der dreifachen Stärke der Zunge 11 entspricht. Die Zungenspitze 21
ist um das in Fig. 5 bei 13 angedeutete Maß 13 von etwa 3 bis 5 mm gegenüber der
Auf spannfläche 58 zurückgesetzt. Hierdurch wird erreicht, daß trotz gebotenem Auswischen
beim Werkstückwechsel verbleibenden Sctimutzresten die notwtntige sichere Aufspannung
auf dem Spannbett gewährleistei. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn der Schraubstock
in Verbidung mit numerisch gesteuerten (NG-) Werkzeugmaschinen verwendet wird, bei
denen das Ausblasen des Spannbettes nicht- gestattet ist.
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Damit bei gelösten Aufsatzbacken und demzufolge in unverspanntem Zustand
der Zunge 11 diese nur mit ihrer Zungenspitze 21 auf dem Spannbett B aufliegen kann,
ist an der Unterseite des Aufsatzbackens 6 unmittelbar hinter der Zun- -genspitze
21 im Bereich der Ubergangszone der Zunge 11 zum übrigen Teil des Aufsatzbackens
eine Anschlagfläche 22 durch Feinschiff erzeugt, welche um das in Fig. 5 bei 12
angedeutete Maß von etwa o,1 mm gegenüber der Zungenspitze 21 zurückgesetzt ist.
In unverspanntem Zustand liegt daher nur
die Zungenspitze 21 auf
dem Spannbett B auf, wohirgegen die Anschlagfliche 22 einen Abstand von o.1 mm gegenüber
dem Spannbett B hat.
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Mit zunehmender, bei der ZustelLbewegung des beweglichen Spannbackens
2, 4, 6 entstehender Spannkraft wird infolge der Gleitbewegung des Aufsatzbackens
6 auf seinem Grundbacken 4 die Zunge 11 zunehmend elastisch verbogen, und zwar solange,
bis die Anscklagfläche22 auf dem Spannbett B aufsitzt. Dann kann der Aufsatzbacken
nicht mehr weiter ach unten ausweichen und es entsteht ein sprunghafter Arlstieg
des Widerstandsmomentes, der dazu verwendet werden kann, z. B. durch Lösen einer
Rückkupping die weitere Zustellung zu unterbrechen. Demgemäß wird für alle nacheinander
zu bearbeitenden Werkstiicke jeweils die gleiche Spannkraft bs zum Aufsetzen der
Anschlagfläche 22 auf dem Spannbett B erzielt, ohne daß etwaige Toleranzen in der
Breite des Werkstückes und demgemäß in der Spannweite zwischen den beiden Spannflächen
17 und 18 der Aufsatzbacken 15 und 16 einen Einfluß auf die jeweilige Spannkraft
haben können.
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Um die leichte Auswechselbarkeit der beiden Aufsatzbacken 5 und 6
zu gewährleisten, ohne daß dabeiEre Gleitfähigkeit auf den Grundbacken 5 bzw. 4
beeinträchtigt wird, sind symmetrisch zu der gemeinsamen in Fig. 4 durch die Linie
III-III wiedergegebenen Symmetrieebene in jedem der beiden Grundbacken 3 und 4 zwei
zylinderförmige Permanentmagnete
8 untergebracht, die axial polarisiert
sind und mit ihrer freien Stirnfläche geringfügig, beispielsweise o,1 mm, hinter
der Stützfläche 15 bzw, 16 ihrer zugehörigen Aufsatzbacken 5 bzw. 6 zurückgesetzt
sind.
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Um bei der oben beschriebenen Gleitbewegung eine sichere Senkrechtführung
der Aufsatzbacken 5 und 6 zu erzielen, sind in bzw. an den beiden Stützflächen 15
und 16 zu diesen quer verlaufende Führungsflächen 23 bzw. 24 vorgesehen, die in
zum Spannbett B senkrechten Ebenen verlaufen.
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Zur Erzielung der Führungsflächen 23 ist in den feststehenden Grundbacken
3 eine in ihrem Querschnitt trapezförmige, in Fig 4 deutlichkrkennbarg Nut 25 eingeschnitten,
in welche eine aus der Stützfläche 15 des Aufsatzbackens 5 vorspringende, an diesen
Backen angeformte Leis'e 9 spielfrei eingreift. Beim bewælichen Aufsatzbacken 6
sind die Führungsflächen 24 durch die Seitenwände einer zylindersegmentförmigen
Nut 26 gebildet. Die Führungsnut 26 ist in ihrem Längsschnitt in Fig. 3 dargestellt.
In diese greift der Endabschnitt eines Zylinderstiftes 10 ein, der im Grundbacken
4 -festsitzt und mit einem seiner Endabschn itte aus diesem vorsteht.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht
darin, daß mit ihr eine wiederholbare Positioniergenauigkeit für das zu arbeitende
Werkstück erreicht wird, und daß dabei für jedes der nacheinander zu bearbeitenden-Werkstücke
infolge der beonderen Ausbildung
der Zunge 11 und der Anschlagfläche
22 an der Bodenzone der Aufsatzbacken 5 und 6 übereinstimmende Aufspannwerte erzielt
werden. Die hohe Genauigkeit in der Positionierung wie auch die Einhaltung gleicher
Aufspannkräfte wtd dabei mit einen konstruktiv sehr einfachen Aufbau und Gestaltung
der Aufsatzbacken erzielt.
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(Ansprüche)