DE2447243B2 - Niederzug-werkstueckspannvorrichtung, insbesondere niederzug-maschinenschraubstock - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederzug-Werkstückspannvorrichtung, insbesondere einen Niederzug-Maschinenschraubstock, mit zwei einander gegenüberliegenden Spannbacken, 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, einstückigen und den Niederzugweg begrenzende Anschläge aufweisenden Aufsatzbacken besteht, der an seiner dem gegenüberliegenden Spannbacken zugekehrten Stirnseite die Spannfläche für das jeweilige 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 80°, einschließt, wobei die Aufsatzbacken mitteis einer zungenartigen Feder am Ende des Spannweges gegenüber dem Spannbett abgestützt sind.

Bei einer Spannvorrichtung dieser Art nach der DT-OS 14 02 404 ist ein als anschraubbare Feder ausgebildeter Federspannteil vorgesehen, der wegen der mehrstückigen Ausbildung aus Spannbacke, Feder und Befestigungsschraube infolge der sich addierenden Toleranzen dieser Teile nur geringe Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen vermag. Dort sind außerdem komprimierbare Massestücke aus synthetischem Kautschuk vorgesehen, die sich mit zunehmendem Spanndruck in zugehörigen Kammern ausdehnen und dabei den Niederzugweg der Spannbacken nicht formschlüssig, sondern nur elastisch begrenzen. Die DL-PS 54 958 zeigt Aufsatzbacken, welche einstückig ausgebildet sind und drei durch gleich breite, zueinander und zu den die Druckkräfte aufnehmenden Spannflächen parallel verlaufende Schlitze unterteilte Funktionselemente aufweisen. Die Funktionselemente können durch den Spanndruck so weit gegeneinander gebogen werden, bis sie gegenseitig zur Anlage kommen. Hierdurch wird jedoch nicht der Niederzugweg begrenzt, sondern lediglich die ParallelbewegungderFunklionselementedesSpannbakkens. Dort ist außerdem keine Schrägführung vorgesehen. Der dort mögliche Zusammendrückweg der Schlitze kann durch Anschläge begrenzt werden, welche in die Schlitze eingelegt sind und dort durch Füllstücke aus elastischem Werkstoff eingelegt werden. Diese Füllstücke weichen unter dem Spanndruck aus den

Schlitzen nach außen hin aus, ohne daß sich eine definierte Längsbewegung der Anschläge oder gar eine begrenzung des Niederzugweges erwarten läßt

Die FR-PS 9 47 606 zeigt von den Backes getrennte Anschläge, die beim Niederzug der Backen auf S Biegespannung beansprucht werden und dadurch den Niederzugweg nur elastisch begrenzen, ohne daß ein fester Anschlag für eine genau definierte Begrenzung sorgen kann.

Bei der aus der US-PS 3416 784 bekannten, aus einer Vielzahl von Einzelteilen aufgebauten Niederzug-Spannvorrichtung wird der Niederzugdruck durch schrägstehende, federelastische Zwischenglieder erzeugt die zu einer außerordentlich instabilen Spannstellung führen, weil diese ausschließlich kraftschlüssig infolge der Federwirkung erzielt wird.

Auch bei den Spannvorrichtungen nach der DT-AS 11 55 070 und CH-PS 460668 wird der durch den Niederzug angestrebte Spanndruck durch kompressible Zwischenlagen aus Gummi od. dgl. erzeugt Wegen der *o unterschiedlichen Federeigenschaften läßt sich keine genaue Positionierung eines Werkstücks mit jeweils gleichbleibenden Spannkräften in der Spannstellung erzielen, zumal Gummi und derartige elastische Massen nicht nur stark temperaturabhängig sind, sondern auch eine geringe Alterungsbeständigkeit aufweisen und dem Einfluß von etwa verwendeten Bohrölen u. dgl. ausgesetzt sind. Auch bei der ebenfalls mit federelastischen Mitteln zum Niederzug eines Werkstücks ausgerüsteten Schraubstock-Spannbacke nach der DT-AS 13 01 765 besteht der Nachteil, daß in der Spannstellung die Niederhaltekraft nicht definiert ist und daß keine Anschläge zur Begrenzung des Niederzugweges der Spannbacke vorgesehen sind.

Die OE-PS 1 55 303 zeigt einen Parallelschraubstock, bei dem die Backen zum Einspannen des Werkstückes senkrecht zur Ebene des Spannbettes geführt sind. Dort wird die Niederzugbewegung durch Kippkörper erzeugt, die jedoch ein kaum definiertes Kräfteverhältnis bei der Niederzugbewegung ergeben und deshalb eine genaue Positionierung von Serienwerkstücken mit definierten Niederzug- und Parallelspannkräften nicht entstehen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Spannvorrichtung der eingangs beschriebenen Art eine Wiederholgenauig^z;eit von ± 0.01 mm in der Positionierung von Werkstücken zu erreichen, die nacheinander auf einer programmierbaren und lehrengenauen Werkzeugmaschine spanabhebend bearbeitet werden sollen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Aufsatzbacken mit einer durch eine zum Spannbett mindestens annähernd parallel verlaufende Nut erzeugten, federnden Zunge verbunden sind und an der Übergangszone von der Zunge zu der dem Grundbacken zugekehrten Stützfläche eine Anschlagfläche haben, die in unverspanntem Zustand der Zunge gegenüber der auf dem Spannbett aufliegenden Zungenspitze zurückgesetzt ist und demgemäß einen geringen, den Niederzugweg des Aufsatzbackens begrenzenden Abstand gegenüber dem Spannbett aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der Niederzugweg infolge des festen Anschlages durch die Anschlagfläche genau begrenzt ist, wobei der Parallelspanndruck, der bis zum Erreichen des Anschlages notwendig ist, durch die Biegeelastizität der Zunge bzw. das bis zum Anschlag erforderliche Biegemoment sowie die Neigung der Schräflächen bestimmt ist. Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf NC-gesteuerten Maschinen braucht die Vorrichtung nämlich nur einmal durch einen Einsteller auf Nullpunktkorrektur eingerichtet zu werden. Beim jeweiligen Werkstfickwechsel muß sich die einmal eingestellte Positionierung automatisch wieder einstellen, wobei die gleichen Spanndruckbedingungen und Vorschubbedingungen beim Niederzug gegeben sind.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, einem Präzisions-Maschinenschraubstock. Es zeigen

F i g. 1 bis 3 verschiedene Querschnitte durch die Spannbacken des Schraubstockes, die in der Draufsicht des Schraubstockes nach

Fig.4 entlang den Linien 1-1 und H-Il (Fig.2) sowie IH-III geführt sind. In

F i g. 5 ist einer der Aufsatzbacken des Schraubstok- kes zur Verdeutlichung der Ausbildung der in F i g. 2 mit einem strichpunktierten Kreis V hervorgehobenen Fußzone in größerem Maßstab wiedergegeben.

Der in der Zeichnung dargestellte Präzisions-Maschinenschraubstock weist einen nicht näher bezeichneten Grundkörper auf, der in einen Gegenhalteblock 1 übergeht. Auf dem an der Oberseite des Grundkörpers befindlichen, feinstgeschliffenen Spannbett B ist ein Losblock 2 verschiebbar geführt, der mit Hilfe einer nicht dargestellten Zustellspindel zur Einleitung eines Spannvorganges für ein ebenfalls nicht dargestelltes Werkstück gegen den Gegenhalteblock mit Hilfe eines hydraulischen, pneumatischen oder sonstigen mechanischen oder manuellen Antriebs zugestellt werden kann.

Auf dem Gegenhalteblock 1 ist mit Hilfe von Schrauben 7 ein Grundbacken 3 festgeschraubt, gegen dessen Stirnfläche die rückwärtige 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 dem Gegenhalteblock 1 zugekehrten Stirnseite ein zweiter Aufsatzbacken mit seiner Stützfläche 16 anliegt. Die einander zugekehrten Vorderseiten 17 des Aufsatzbackens 5 und 18 des Aufsatzbackens 6 bilden die Spannflächen für ein mit dem Schraubstock während seiner Bearbeitung festzuhaltendes, in der Zeichnung nicht wiedergegebenes Werkstück. Die beiden Stützflächen 15 und 16 sind schräg gegen das Spannbett B geneigt und bilden mit diesem einen jeweils gegen den gegenüberliegenden Aufsatzbacken offenen spitzen Winkel von etwa 80°. Der Grundbacken 3 und der Aufsatzbacken 5 bilden zusammen einen feststehenden Spannbacken und der Grundbacken 4 zusammen mit dem Aufsatzbacken 6 den beweglichen Spannbacken. Wenn der bewegliche Spannbacken gegen den feststehenden Spannbacken unter Zwischenlage des festzuhaltenden, auf dem Spannbett B aufliegenden Werkstückes 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 dein Werkstück gedrückt werden und dabei die Niederzug-Wirkung entsteht, durch welche die sichere Befestigung des Werkstückes sowie dessen exakte Positionierung bewirkt wird.

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 5 und 6 wirkt die elastische Verspannung einer an der Bodenzone der Aufsatzbacken einstückig angeformten

Zunge 11 entgegen. Diese Zunge Il erstreckt sich über die ganze Breite der Aufsatzbacken 5 und 6 und ist, wie der in F i g. 5 in größerem Maßstab wiedergegebene Querschnitt durch den Aufsatzbacken 6 erkennen läßt, durch eine Nut 19 erzeugt, welche von der Spannfläche 18 der senkrecht zu dieser und demgemäß parallel zum Spannbett B in die Fußzone des Aufsatzbackens 6 und des gleichartig ausgebildeten Aufsalzbackens 5 eingeschnitten ist. Diese Nut 19 reicht bis dicht an die rückseitige Stützfläche 16 des Aufsatzbackens 6 heran. \o endigt jedoch vor dieser in einem Abstand 20. der etwa der dreifachen Stärke der Zunge 11 entspricht. Die Zungenspitze 21 ist um das in F i g. 5 bei 13 angedeutete Maß 13 von etwa 3 bis 5 mm gegenüber der Aufspannfläche 18 zurückgesetzt. Hierdurch wird erreicht, daß trotz gebotenem Auswischen beim Werkstückwechsel verbleibenden Schmutzresten die notwendige sichere Aufspannung auf dem Spannbett gewährleistet ist. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn der Schraubstock in Verbindung mit numerisch jo gesteuerten (NC-) Werkzeugmaschinen verwendet wird, bei denen das Ausblasen des Spannbettes nicht gestattet ist.

Damit bei gelöstem 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 Zungenspitze 21 im Bereich der Überganszone der Zunge 11 zum übrigen Teil des Aufsatzbackens eine Anschlagfläche 22 durch Feinschliff erzeugt, welche um das in Fig. 5 bei 12 angedeutete Maß von etwa 0,1 mm gegenüber der Zungenspitze 21 zurückgesetzt ist. In unverspanntem Zustand liegt daher nur die Zungenspitze 21 auf dem Spannbett B auf, wohingegen die Anschlagfläche 22 einen Abstand von 0,1 mm gegenüber dem Spannbett B hat.

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 so lange, bis die Anschlagfläche 22 auf dem Spannbett B aufsitzt Dann kann der Aufsatzbacken nicht mehr weiter nach unten ausweichen und es entsteht ein sprunghafter Anstieg des Widerstandsmomentes, der dazu verwendet weFden kann. z. B. durch Lösen einer Rückkupplung die weitere Zustellung zu unterbrechen. Demgemäß wird für alle nacheinander zu bearbeitenden Werkstücke jeweils die gleiche Spannkraft bis 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.

Um die leichte Auswechselbarkeit der beiden Aufsatzbacken 5 und 6 zu gewährleisten, ohne daß dabei ihre Gleitfähigkeit auf den Grundbacken 5 bzw. 4 beeinträchtigt wird, sind symmetrisch zu der gemeinsamen in Fig.4 durch die Linie 111—111 wiedergegebenen Symmetrieebene in jedem der beiden Grundbacken 3 und 4 zwei /\lindcrförmige Permanentmagnete 8 untergebracht, die axial polarisiert sind und mit ihrer freien Stirnfläche geringfügig, beispielsweise 0,1 mm, hinter der Stutzfläche 15 bzw. 16 ihrer zugehörigen Aufsatzbacken 5 bzw. 6 zurückgesetzt sind.

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. Zur Erzielung der Führungsflächen 23 ist in den feststehenden Grundbacken 3 eine in ihrem Querschnitt trapezförmige, in F i g. 4 deutlich erkennbare Nut 25 eingeschnitten, in welche eine aus der Stützfläche 15 des Aufsatzbackens 5 vorspringende, an diesen Backen angeformte Leiste 9 spielfrei eingreift. Beim beweglichen Aufsatzbacken 6 sind die Führungs.-flächen 24 durch die Seitenwände einer zylindersegmentförmigen Nut 26 gebildet Die Führungsnut 26 ist in ihrem Längsschnitt in F i g. 3 dargestellt. In diese greift der Endabschnitt eines Zylinderstiftes 10 ein, der im Grundbacken 4 festsitzt und mit einem seiner Endabschnitte aus diesem vorsteht.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besteht darin, daß mit ihr eine wiederholbare Positioniergenaugigkeit für das zu bearbeitende Werkstück erreicht wird, und daß dabei für jedes der nacheinander zu bearbeitenden Werkstükke infolge der besonderen 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 wird dabei mit einem konstruktiv sehr einfachen Aufbau und Gestaltung der Aufsatzbacken erzielt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche: ^v"^

   1. Niederzug-Werkstückspannvorrichtung, insbesondere Niederzug-Maschinenschraubstock, mit zwei einander gegenüberliegenden Spannbacken, von denen mindestens einer gegenüber dem anderen auf einem geschliffenen Spannbett eines Grundkörpers verschiebbar geführt ist und beide Spannbakken jeweils aus einem Grundbacken und aus einem von diesem trennbaren, einstückigen und den Niederzugweg begrenzende Anschläge aufweisenden Aufsatzbacken besteht, der an seiner dem gegenüberliegenden Spannbacken zugekehrten Stirnseite die Spannfläche für das jeweilige 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 80°, einschließt, wobei die Aufsatzbacken mittels einer zungenartigen Feder am Ende des Spannweges gegenüber dem Spannbett abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsatzbacken (5.

   6) mit einer durch eine zum Spannbett mindestens annähernd parallel verlaufende Nut (19) erzeugte, federnden Zunge (11) verbunden sind und an der Übergangszone von der Zunge zu der dem Grundbacken zugekehrten Stützfläche (15 bzw. 16) eine Ansehlagfläche (22) haben, die in unverspanntem Zustand der Zunge gegenüber der auf dem Spannbett aufliegenden Zungenspitze (21) zurückgesetzt ist und demgemäß einen geringen, den Niederzugweg des Aufsatzbackens begrenzenden Abstand (12) gegenüber dem Spannbett aufweist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stützfläche (15, 16) zwischen einem der Aufsatzbacken (5,6) und seinem Grundbacken (3,4) quer zur Stützfläche verlaufende Führungsflächen (23, 24) liegen, die mit Gegenflächen im gegenüberliegenden Backen spielfrei zusammenarbeiten und zur exakten Senkrechtführung Mantellinien aufweisen, die in zum Spannbett (F) und zur Spannfläche (17,18) der Aufsatzbacken (5,6) senkrechten Ebenen verlaufen.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (23, 24) symmetrisch zu einer durch die Mitte der Spannflächen (17, 18) gehenden, in der Zustellrichtung sich erstreckenden und auf dem Spannbett (ß) senkrecht stehenden Symmetrieebene (111-111) angeordnet sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (23, 24) durch wenigstens eine im Querschnitt vorzugsweise trapezförmige Nut (25) in einem der beiden zu einem der Spannbacken gehörenden Backenteile — insbesondere in dem Grundbacken (3, 4) — und durch eine in die Nut eingreifende Leiste (9) gebildet sind, die sich am anderen Backenteil senkrecht zum Spannbett (B) erstreckt.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (23, 24) durch eine zylindersegmentförmige Nut (26) — vorzugsweise in dem zum beweglichen Spannbakken gehörenden Aufsatzbacken (6) — gebildet sind und daß in die Nut ein Zylinderstift (10) mit geringem Seitenspiel eingreift, der im anderen Backenteil (4) festsitzt.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (22) um etwa 0,1 mm gegenüber der Zungenspitze (21) — vorzugsweise parallel zum Spannbett (g)

   — zurückgesetzt ist

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, düdurch gekennzeichnet, daß die zur Bildung der Zunge (11) dienende Nut (19) von der Spannfläche (17,18) des Aufsatzbackens (5, 6) her in dessen Fußzone eingeschnitten ist und in einem Abstand (20) von der rückseitigen Stützfläche (15,16) des Aufsatzbackens endigt, der ein Mehrfaches der Dicke der Zunge beträgt

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungenspitze (21) unterhalb des Aufsatzbackens (5, 6) mit einem wenigstens einige Millimeter betragenden Abstand (13) von dessen Spannfläche (17 bzw. 18) endigt