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Spannvorrichtung für gelochte Schneidkörper Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung an Klemmhaltern zum etwa lotrecht zur Lochachse erfolgenden Spannen
von gelochten Schneidkörprn, insbesondere Lochwendeplatten, gegen mindestens einen
Anschlag mittels eines Winkelhebels, dessen Lagerschenkel in etwa der gewünschten
Spannrichtung innerhalb des Klemmhalters und dessen Spannschenkel im Schneidkörperloch
einliegend angeordnet sind und der durch eine Verstellkraft in einer seine beiden
Schenkel enthaltenden Ebene verschwenkbar ist, wobei der Lagerschenkel gegenüber
dem Halter mit seinem freien Ende von der dem Spannschenkel zugewandten Seite her
und mit seinem Winkelscheitelende abgestützt ist (DT-OSn 2 225 807 2 359 059>.
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Spannvorrichtungen der eingangs genannten Art zeichnen sich durch
eine sichere Halterung des Schneidkörpers aus. Das Verstellteil ist bei den bekannten
Spannvorrichtungen
eine gesonderte, in der gewünschten Spannrichtung
neben der Ausnehmung zur Aufnahme des Schneidkörpers eingeschraubte Druckschraube,
die das freie Ende des Lagerschenkels seitlich beaufschlagt, wodurch der Winkelhebel
in einer Lagerschenkel und Spannschenkel enthaltenden, im wesentlichen zuAchsen
lotrecht zur Schneidkörperdeckfläche liegenden, gedachten Ebene um eine lotrecht
zu dieser Ebene verlaufende gedachte Achse geschwenkt wird. Diese Schwenkung bewirkt,
daß der in das Schneidkörperloch hineinragende Spannschenkel den Schneidkörper gegen
einen Anschlag oder in den Winkel zwischen zwei seitlichen Anschlag- bzw. Anlageflächen
hineindrängt. Diese Schwenkbewegung hat den weiteren Vorteil, daß der vom Spannschenkel
auf den Schneidkörper ausgeübte Spanndruck nicht nur eine lotrecht sondern auch
eine - wenn auch wesentlich kleinere - parallel zur Lochachse verlaufende Druckkomponente
auf clen Schneidkörper ausübt Diese Art der Winkelhebelspannung von gelochten Schneidkörpern
hat den Nachteil, daß für die Unterbringung und Betätigung des Spannmechanismus
beträchtticher Raum im bzw. am Klemmstahlhalter benötigt wird. Der Lagerschenkel
des Winkelhebels ragt seitlich über den Raum unterhalb des zu spannenden Schneidkörpers
hinaus. Die Spannschraube liegt neben dem Schneidkörper, Es muß also auch
in
der Werkzeugmaschine dafür gesorgt sein, daß die Spannschraube jederzeit von außen
zugänglich ist, da es insbesondere bei Lochwendeplatten allgemein gewünscht wird,
einen Schneidenwechsel in der Werkzeugmaschine bei gespanntem Klemmhalter vornehmen
zu können.
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Als besonders vorteilhaft wird es demgegenüber empfunden, die Spannbolzen
fr gelochte Schneidkörper durch das Schneidkörperloch selbst betätigen zu können,
so daß das seitliche Auskragen des Spannmechanismus innerhalb des Klemmstahlhalters
über den unterhalb des Schneidkörpers befindlichen Raum hinaus vermieden wird und
der Halter insgesamt kürzer gebaut sein kann. Die auf diesem Prinip beruhenden Spannvorrichtungen
bestehen in der Regel aus einem in den Klemmhalter einschraubbaren Spannbolzen,
dessen oberes Ende innerhalb des Schneidkörperloches liegt. Um die Spannung zu ermöglichen,
kann der Spannkopf diese Spannbolzens exzentrisch zu dessen Schraubachse ausgebildet
sein derart, daß eine Spannbolzendrehung um weniger als 1800 zur Überführung von
der Lösestellung in die Spannstellung erforderlich ist. Der ex2entrisch zum Gewinde
angeordnete Spannkopf drängt in der Spannstellung den Schneidkörper gegen einen
Anschlag bzw.
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gegen seitliche Anlageflächen der Halterausnehmung. Diese Art der
Spannung wird wegen des begrenzten Spannweges
und der Gefahr der
selbständigen Lösung der Spannung bei starker Schwingungsbeanspruchung des Schneidkörpers
nicht immer als befriedigend empfunden.
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Andere ähnlich Spannvorrichtungen mit durch das Schneidkörperloch
hindurch betätigbaren, in den Klemmhalter eingeschraubten Spannbolzen enthalten
beim Einschrauben des Spannbolzens wirksame Schräg- bzw. Konusflächen, die zu einer
seitlichen Auslenkung des in das Schneidkörperloch eingreifenden Spannbolzenkopfes
führen (DT-PS 1 552 296; DT-OS 1 901 921). Um eine derartige seitliche Auslenkung
des Spannbolzenkopfes in der gewünschten Spannrichtung beim Einschrauben des Spannbolzens
in den Klemmhalter zu ermöglichen, muß das Schraubgewinde eine Lagerluft aufweisen,
wie diese bei normalen Gewinden unüblich ist (DT-PS 1 S52 296). Eine andere Lösung
(DT-OS 1 901 921) sieht eine entsprechend lange Ausbildung des Spannbolzenschaftes
zwischen Befestigungsgewinde und Spannbolzenkopf vor, um die seitliche Bewegung
des Spannbolzenkopfes ohne Lagerluft allein durch die Elastizität des Spannbolzenschaftes
zu er möglichen Diese Spannvorrichtungen haben den Nachteil, daß die Spannbolzen
eine gewisse Mindestlänge nicht unterschreiten können, weil unterhalb des in das
Schneidkörperloch eintauchenden Spannbolzenkopfes noch genügend Länge für die Unterbringung
der
Konus- bzw. Schrägflächen und des sich daran anschließenden Befestigungsgewindes
sowie gegebenenfalls des Schaftteiles zur Ermöglichung einer elastischen Durchbiegung
vorhanden sein müssen. Darüber hinaus bestehen auch bei diesen Spannvorrichtungeli
Bedenken hinsichtlich einer sicheren Spannung bei starker Schwingungsbeanspruchung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die zu ihrer Unterbringung einen minimalen Raumbedarf
aufweist, der die bekannten Vorteile der sicheren Spannung mittels eines winkelhebelartig
ausgebildeten Spannteiles innewohnen und deren Spannung trotzdem durch das Schneidkörperloch
selbst bewirkt werden kann, Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Spannschenkel
in Axialrichtung gegenüber dem Lagerschenkel verstellbar und in Axialrichtung am
Klemmhalter abgestützt ist, Als einfachste Ausführungsform dieses neuen Spannprinzips
wird vorgeschlagen, daß der Spannschenkel in den Lagerschenkel eingeschraubt ist.
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Es bestehen nui mehrere Möglichkeiten, den Spannschenkel des Winkelhebels
in seiner Axialrichtung gegenüber dem Klemmhalter abzustützen. Eine denkbare Ausführungsform
sieht
vor, daß der Spannschenkelschaft einen seitlichen Vorsprung zur Abstützung am Klemmhalter
aufweist. Insbesondere ist der seitliche Vorsprung ein Bund, mit dem der Spannschenkel
auf einer gegenüber der Schneidkörperauflage versenkt angeordneten Ringfläche am
Klemmhalter aufliegt. Da der Winkelhebel bei der Schwenkung in der durch Spannschenkel
und Lagerschenkel gebildeten Ebene eine rotatorische Bewegung gegenüber dem Kleinrnhalter
vollzieht, ist es vorteilhaft, daß die Ringfläche kugelkalottenartig ausgewölbt
und die Bundauflagefläche entsprechend ballig gestaltet sind um eine Gleitbewegung
mit geringem spezifischem Flächendruck zu ermöglichen.
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Es ist jedoch auch durchaus möglich, daß der Spannschenkel so ausgeführt
wird, daß er mit der Stirnfläche seines Einschraubendes durch die Gewindebohrung
im Lagerschenkel hindurchreicht und sich mit dieser Stirnfläche am Klemmhalter selbst
abstützt. Es muß dann nur eine entsprechende Abstützfläche am Klemmhalter vorgesehen
sein.
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Zur Verringerung des einer Schwenkung des Winkelhebels entgegenstehenden
Reibungswlderstande8 ist es Vorteil haft, wenn auch die Abstützbereiche des Lagerschenkels
gegenüber dem Klemmhalter kurvenförmig gestaltet sind.
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Als besonders vorteilhaft wird es empfunden, wenn das
winkelscheitelseitige
Ende des Lagerschenkels als verdickte Kugel bzw. als verdicktes Kugelteil ausgebildet
ist. Einerseits wird dadurch genügend Platz für die Unterbringung des Muttergewindes
zur Aufnahme des Einschraubendes des Spannschenkels geschaffen. Andererseits bewirkt
die Kugelmanteloberfläche eine allseitige Führung des Winkelhebels auch bei größeren
Maßtoleranzen, Hierdurch wird die Erhaltung der völligen Funktionsfähigkeit des
Spannmechanismus auch bei größeren Maßtoleranzen gewährleistet.
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Ebenfalls zur Erhöhung der Funktionssicherheit und zur Minimierung
von Reibungswiderständen dient das Merkmal, daß das freie, durch eine Abstützfläche
des Klemmhalters beaufschlagte Ende des Lagerschenkels kugelkappenförmig ausgestaltet
ist.
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Der Gegenstand der Erfindung sowie weitere vorteilhafte Einzelheiten
werden anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht
des vorderen Endes eines Klemmhalters mit gespanntem Schneidkörper (Lochwendeplatte),
Fig. 2 eine Draufsicht entsprechend dem Pfeil II in
Fig. 1, Fig.
3 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht
auf den Lagerschenkel der Spannvorrichtung in Pfeilrichtung II, Fig. 5 einen Schnitt
entsprechend der Linie V-V in Fig. 4 durch den Lagerschenkel, Fig. 6 einen Schnitt
entsprechend der Linie VI-VI in Fig. 3, Fig. 7 eine Prinzipdarstellung betreffend
die Funktionsweise der Erfindung analog der Schnittdarstellung in Fig. 30 Am vorderen
Ende eines Klemmhalters 1 ist eine Ausnehmung zur Einlage und seitlichen Abstützung
eines Schneidkörpers 2 angeordnet. Die Auflagefläche der Ausnehmung zur Aufnahme
des Schneidkörpers 2 sind mit 3, zwei seitliche Anschlagflächen mit 4,5 gekennzeichnet.
Im Falle des Ausführungsbeispieles handelt es sich bei dem Schneidkörper 2 um eine
Lochwendeplatte von gleichseitig - dreieckiger Umrißform. Der Schneidkörper 2 ist
mit einer zentralen Durchgangsbohrung bzw. einem Loch 6 versehen, das lotrecht zu
seiner Deckfläche 7 verläuft und genau achssymmetrisch zu den Seiten des gleichseitigen
Dreiecks angeordnet ist.
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Ausgehend von der Auflagefläche 3 ist in Achsrichtung des Loches 6
eine Bohrung 8 in den K1eInijidlter 1 einyebracht. r. Bohrung 8 ist mit einer weit
ausladenden Ansenkung 9 versehen, deren Oberfläche eine kugelkalottenförmig konhav
ausgewölbte Ringfläche 10 bildet. Von der Unterseite des Halters 1 her ist ebenfalls
in Achsrichtung des Loches 6 eine Bohrung, und zwar eine Sackbohrung 11 eingebracht,
deren Durchmesser größer ist als der der Bohrung 8 uit deren Boden vor der Bohrng
8 endet, In die Bohrung 8 ragt von oben her ein insgesamt mit 12 bezeichneter Spannschenkel
mit großem Spiel hinein. Der Spannschenkel 12 ist ein Körper von im wesentlichen
zylindrischer Umrißform, dessen Längsachse 15 im wesentlichen mit der Achse des
Loches 6 bzw. den Achsen der Bohrungen 8,11 zusammenfällt, wenn die Spannvorrichtung
montiert ist Das obere Ende des Spannschenkels 12 ist als Spannkopf 13 ausgebildet.
Der Spannkopf 13 ist von kreisförmigem Querschnitt. Er kann eine zylindrische Umrißforril
aufweisen. Die Umriß form kann aber auch leicht ballig konvex ausgebildet sein,
wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Der Durchmesser des Spannkopfes 13 ist geringfügig
kleiner als der Durchmesser des Loches 6. Er füllt in montiertem Zustand der Spannvorrichtung
im wesentlichen das Loch 6 des Schneidkörpers 2 aus. An den Spannkopf 13 schließt
sich ein vorspringender
ringförmiger Bund 14 an. Die Unterseite
des ringförmigen Bundes 14 ist ballig-konvex gestaltet derart, daß er auf der kugelkalottenartigen
Ringfläche 10 flächenförmig auch dann aufliegt, wenn die Längsachse 15 des Spannschenkels
12 nicht exakt in der Richtung der Achsen des Loches 6 bzw. d r Bohrungen 8,11 verläuft.
An den Bund 14 des Spannschenkels 12 schließt sich nach unten ein Schraubgewinvleteil
an, nämlich das Einschraubende 15.
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Der Lagerschenkel 17 weist im wesentlichen cie Umrißform einer Kugel
mit einer oben und unten angeordneten Abflachung 18 bzw. 19 und mit einem schlag
nach oben vorstehenden warzenartigen Vorsprung auf. Der warzenartige Vorsprung bildet
das freie Ende 20 des Lagerschenkels 17.
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Die Abflachungen 18,19 bilden Ein- und Austritt einer Gewindedurchgangsbohrung
21 durch den Lagerschenkel 17.
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Die Mittellängsachse 22 der Durchgangsbohrung 21 fällt in montiertem
Zustand der Spannvorrichtung mit der Längsachse 15 des Spanntchenkels 12 zusammen,
Die Mittellängsachse 23 des freien Endes 20 des Lagerschenkala 17 bil det mit der
Mittellngsachse 22 der Durchgangsbohrung 21 einen sich in Richtung auf die Klemmhalteroberseite
öffnenden spitzen Winkel 24 von beim Ausführungsbeispiel etwa 45°. Dieses Maß ist
jedoch keineswegs verbindlich bzw, zwingend vorgeschrieben.
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Der Durchmesser des Kugelmantels des Lagerschenkels 17 entspricht
etwa dem Durchmesser der zu seiner Lagerung bestimmten Bohrung 11 unter Berücksichtigung
des erforderlichen Lagerspiels. Die Kugelmanteloberfläche des Lagerschenkels 17
liegt also an den Mantelflächen der Bohrung 11 mit Spielsitz an. Zur Aufnahme des
freien Endes 20 des Lagerschenkels 17 ist eine Sacknut 25 in den Mantel der Bohrung
11 eingefräst. Die Mittellängsebene der Sacknut 25 verläuft lotrecht zur Zeichnungsebene
durch die Bohrungsquerachse 26 (Fig. 6). Die Mittellängsebene der Sacknut 25 weist
genau in die Richtung 27 des vom Spannkopf 13 auszuübenden Spanndruckes. Das stirnseitige,
dem Schneidkörper 2 zugewandte Ende der Sackiut 25 ist als Schrägfläche 28 ausgebildet.
Die Bohrung 11 kann auch ohne jede Funktionseinbuße statt einer Zylinderbohrung
eine konische Bohrung sein (skizzenartig dargestellt in Fig. 7). Die als rückseitige
Anlage für den Lagerschenkel 17 dienende Mantelfläche 29 der Bohrung 11 schließt
mit der Schrägfläche 28 der Sacknut 25 einen sich in Richtung auf den Schneidkörper
2 hin schließenden vorzugsweise spitzen Winkel 30 ein. Die Schrägfläche 28 dient
zur Anlage des kugelkalottenförmig aus gestalteten freien Endes 20 des Lager8chenkels
17. Die Mittellängsachse 23 des Lagerschenkels 17 schließt notwendigerweise mit
der Mantelfläche 29 und der Schrägfläche 28 jeweils sich in Richtung auf den Schneidkörper
2 öffnende spitze Winkel
31,32 ein (Fig. 7)o In die obere Stirnfläche
33 des Spannkopfes 13 des Spannschenkels 12 ist ein Innensechskant 34 zum Angriff
eines innensechskantschlüssels vorgesehen, um das Einschraubende 16 des Spannschenkels
12 in die Gewindebohrung 19 des Lagerschenkels 17 einzuschrauben.
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Die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: Der Spannschenkel
12 wird mit seinem Einschraubende 16 in die Bohrung 8 eingeführt, bis der Bund 14
auf der Ringfläche 10 aufliegt, Sodann wird der Lagerschenkel 17 von der Bodenseite
des lemmhalters 1 her in die Bohrung 11 derart eingeführt, daß sein freies Ende
20 schräg nacrh oben in Rictitung auf die Auflagefläche 3 der Halterausnehmung weist
und dabei in die Sacknut 25 hineinragt. Sodann wird das Einschraubende 16 des Spannschenkels
12 leicht in die Gewindedurchgangsbohrung 21 des Lagerschenkels 17 eingeschraubt,
bis das Gewinde greift. Nunmehr sind Spannschenkel 12 und Lagerschenkel 17 mit dem
Halter 1 unverlierbar verbunden.
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Die Längsachse 15 des Spannschenkels 12 nimmt die Soll-Winkelstellung
(spitzer Winkel 24) zur Mittellängsachse 23 des freien Endes 20 des Lagerschenkels
17 ein. Geometrisch gesehen bilden die beiden Achsen 15,23 die Längsachsen der beiden
Schenkel eines Winkelhebels. Die den Winkelhebel bildende Einheit von Spannschenkel
12 und
Lagerschenkel 17 weist gegenüber dem Klemmhalter 1 ein großes
Spiel auf, so daß der Schneidkörper 2 mit seinem Loch 6 leicht auf den Spannkopf
13 des Spannschenkels 12 aufgefädelt wurden kann. Ist dieses Auffädeln vorgenommen,
so kann der eigentliche Spannvorgang beginnen.
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Zu diesem Zweck wird der Spannschenkel 12 mit seinem Einschraubende
16 weiter in die Gewindebohrung 21 des Lagerschenkels 17 eingeschraubt. Dabei legt
sich das freie Ende 20 des Lagerschenkels 17 mit seiner kugelkalottenförmig ausgestalteten
Oberfläche an die Schrägfläche 28 der Sacknut 25 an. Bei weiterem Einschrauben des
Spannschenkels 12 in den Lagerschenkel 17 legt sich der Lagerschenkel 17 auf seiner
dem freien Ende 20 abgewandten Seite mit seiner kugelförmigen Mantelfläche an die
Mantelfläche 29 der Bohrung 11 fest an. Bei weiterem Anziehen des Spannschenkels
12 gleitet die dem freien Ende 20 abgewandte kugelförmige Mantelfläche des Lagerschenkels
an der Wandung 29 der Bohrung 11 nach oben in Richtung auf den Schneidkörper 2.
Gleichzeitig mit dieser Bewegung gleitet das freie Ende 20 des Lagerschenkels 17
auf der Schrägfläche 28 der Sacknut 25 nach unten in von dem Schneidkörper 2 weggewandter
Richtung. Selbstverständlich muß deswegen die Neigung der Schrägfläche 28 so gewählt
sein, daß eine Selbsthemmung nicht eintreten kann. Zur Vermeidung einer solchen
Selbsthemmung
dient auch die kugelmantelartige Ausgestaltung des
freien Endes 20 des Lagerschenkels 17. Dieses Gleiten der Anlageflächen des Lagerschenkels
17 einerseits gegenüber der Mantelfläche 29 der Bohrung 11 und andererseits gegenüber
der Schrägfläche 28 der Sacknut 25 bewirkt eine Schwenkung der den Winkelhebel bildenden
Einheit von Lagerschenkel 17 und Spannschenkel 12 in Pfeilrichtung 35. Die Schwenkung
des Winkelhebels in Pfeilrichtung 35 führt dazu, daß der Spannkopf 13 des Spannschenkels
12 einen in Pfeilrichtung 36 wirksamen Spanndruck auf den Schneidkörper ausübt,
dessen Richtung mit der Richtung der Mittellängsebene der Sacknut 25 übereinstimmt.
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Durch die Ausrichtung der Mittellängsebene der Sacknut 25 kann also
die yewünschte Sollrichtung des Spanndruckes eingestellt werden. Der Spanndruck
in Pfeilrichtung 36 weist eine gegen die seitlichen Anlageflächen 4,5 gerichtete
Horizontal 37 - und eine gegen die Auflagefläche 3 gerichtete - kleinere - Vertikalkomponente
38 auf.
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Die Spannvorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich neben der Lösung
der eingangs genannten Aufgabenstellung und neben den bereits geschilderten Vorteilen
durch eine verblüffende Einfachheit in ihrem Aufbau aus, so daß sie mit geringen
Kosten realisiert werden kann. Der Spannschenkel hat insofern eine Doppelfunktion,
als er die
Funktion auch der Spannschraube bzw. des/Verstellgliedes
für den Winkelhebel ausübt. Spannschenkel und L3erschenkel des Winkelhebels werden
aus den für bekannte Spanneinrichtungen üblichen Werkstoffen, z.B. hochwertigem
Stahl hergestellt, Der Lagerschenkel kani. ohne große Schwierigkeit im Präzisguß
gefertigt werden,