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Drehmaschinenfutter
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Die Erfindung betrifft ein Drehmaschinenfutter mit in radialen Führungen
des Futters gehaltenen, mittels eines Spannzylinders verschiebbaren Grundbacken,
welche zum Einspannen eines Werkstücks dienende Aufsatzbacken tragen.
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Spannfutter an Werkzeugmaschinen der in Rede stehenden Art dienen
dazu, das spanabhebend zu bearbeitende Werkstück mit der umlaufenden Arbeitsspindel
zu koppeln. Das
Futter nimmt dabei die Schnittkräfte einschließlich
ihrer Kippmomente sowie das Antriebsdrehmoment auf.
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Zu diesem Zweck ragen aus dem Futter üblicherweise drei radial verschiebbare
Spannbacken heraus, die das Werkstück kraftschlüssig oder auch halb formschlüssig,
so z.B. mit spitzen Zähnen, fassen. Die Spannbacken werden bei neuzeitlichen Drehmaschinen
von einem zentralen Spannzylinder über Winkelhebel hydraulisch oder pneumatisch
angezogen und gelöst.
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Die Zerspanungstechnik entwickelt sich zu immer höheren Schnittgeschwindigkeiten,
so daß derzeit Futter mit mehr als 30 m/s Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden.
Unter solchen Einsatzbedingungen wirken an den Spannbacken große Fliehkräfte, deren
Reaktionskräfte dem Haltedruck im Spannsystem zuwiderlaufen. Daher verringert sich
der Spanndruck, sofern die Spannbacken am Außenumfang des Werkstücks angreifen (Außenspannung);
bei Innenspannung dagegen addiert sich die Fliehkraft zur vorgegebenen Spannkraft,
was dazu führen kann, daß ein dünnwandiges Drehteil verformt wird.
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Es sind bereits Konstruktionen bekannt, bei welchen im Spannfutter
radial verschiebbar gelagerte Gegengewichte über Umkehrhebel die Fliehkraft wenigstens
der sogenannten Grundbacken nahezu aufheben. Die Fliehkraft der sogenannten
Aufsatzbacken1
deren Masse und Rotationsradius Je nach dem zu spannenden Drehteil stark schwanken,
muß dabei weiterhin in Kauf genommen werden. Spannfutter mit Gegengewichten der
vorstehend beschriebenen Art sind außerdem konstruktiv sehr aufwendig ausgelegt,
sie sind drehträge und rücken das Werkstück vom vorderen Spindellager weg.
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Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Drehmaschinenfutter
der in Rede stehenden Art mit konstruktiv einfachen Mitteln so auszugestalten, daß
die unerwünschte Fliehkraft jeder Spann- bzw. Aufsatzbacke ohne Umwege mechanisch
ausgeglichen werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder Grundbacke
ein bezüglich der Spindellängsachse diametral gegenüberliegendes, in einer Führung
verschiebbares Gegengewicht zugeordnet ist, welches über eine Kuppellasche mit der
Grundbacke in Verbindung steht, und daß auf den Gegengewichten der Grundbacken Gegengewichte
für die diametral gegenüberliegenden Aufsatzbacken formschlüssig aufgesetzt sind.
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Die Kuppellaschen sind im Spannfutter so eingesetzt, daß sie sich
auf der Längsmittellinie der Spindel kreuzen und jeweils eine Grundbacke mit zugeordnetem
Gegengewicht
verbinden. Die 1#liebkräfte dieser beiden Teile werden auf diese Weise ausgeglichen.
Die Oberseiten der Grundbacken und der den Grundbacken zugeordneten Gegengewichte
tragen ihrerseits Aufsatzbacken und dazugehörige Gegengewichte geeigneter Form und
Nasse. Durch diese konstruktiv einfache Maßnahme ist auch das Gleichgewicht der
Fliehkräfte der Aufsatz- bzw. Spannbacken gegenüber den ihnen zugeordneten Gegengewichten
gewährleistet. Die Gegengewichte für die Aufsatzbacken können in einfacher Weise
formschlüssig auf den Gegengewichten für die sogenannten Grundbacken aufgesetzt
sein. Vorzugsweise sind die radialen Positionen der Aufsatzbacken und der ihnen
zugeordneten Gegengewichte veränderbar, sie lassen sich also auf beliebige Rotationshalbmesser
einstellen. Außerdem ist es infolge leichter Bedienbarkeit unproblematisch, Gegengewichte
anderer Form und Masse aufzubringen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.
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Die Erfindung ist nachfolgen anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Figur 1 ist eine Schnittansicht der ein Drehmaschinenfutter tragenden
Arbeitsspindel; Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Futter-Planfläche bei teilweise
abgenommenem Schutzdeckel.
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Die in Figur 1 im Schnitt dargestellte, im sogenannten Spindelstock
gelagerte Spindel 1 wird über (nicht dargestellte) Zahnräder in Umdrehung versetzt.
Die Spindel trägt an ihrer Arbeitsseite das Spannfutter 3 und an der entgegengesetzten
Seite den Spannzylinder 5. Im Inneren der Spindel 1 befindet sich eine Zugstange
7, an welche sich in Richtung des Spannfutters eine mit der Zugstange in Verbindung
befindliche Hubscheibe 9 anschließt. Die Hubscheibe 9 wirkt über Winkelhebel 11
auf in Führungen verschiebbare Grundbacken 13, im vorliegenden Fall auf drei derartige
Grundbacken ein. Sobald Hydrauliköl bzw.
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Druckluft entsprechend dem in Figur 1 voll ausgezogenen Pfeil in den
Spannzylinder 5 eingeleitet wird, also in die obere Kammer des Zylinders, bewegt
sich der im Spannzylinder befindliche Kolben gemäß Figur 1 nach unten. Bei der nach
unten gerichteten Bewegung der mit dem Kolben verbundenen Zugstange 7 nimmt diese
die sorgfältig geführte Hubscheibe ) mit, wodurch die Winkelhebel 11 (im vorliegenden
Ausführungsbeispiel drei Winkelhebel) verschwenkt werden. Die Winkelhebel 11
sind
über geeignete Mitnehmer 15 und 17 sowohl an der Hubscheibe 9 als auch an der jeweils
zugeordneten Grundbacke 13 angelenkt. Bei nach unten gerichteter Bewegung der Zugstange
7 und entsprechender Drehung der Winkelhebel 11 werden also die Grundbacken 13 zur
Spindeimitte hin gezogen. Diese Bewegung teilt sich den auf den Grundbacken 13 befindlichen
Aufsatzbacken 19 mit, die formschlüssig gesichert durch einen Nutenstein 21 und
eine Stirnverzahnung 23 mit den Grundbacken verschraubt sind.
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Die Aufsatzbacken spannen das in Figur 1 dargestellte Werkstück 25
radial an drei Stellen ein.
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Die aus der Spindeldrehung resultierenden Fliehkräfte suchen die Grundbacken
13 und die Aufsatzbacken 19 nach außen zu drängen und die angelegte Spannkraft aufzuheben,
Gemäß der Erfindung ist jeder Grundbacke 13 ein ähnlich geformtes Gegengewicht 27
bezüglich der Spindelachse diametral gegenüberliegend zugeordnet. Die Grundbacken
13 und die Gegengewichte 27 bewegen sich in geeigneten Führungen, so in T-Nuten
und sind über sogenannte Kuppellaschen 29 in Verbindung. Die Grundbacken und die
mit Ihnen verbundenen Gegengewichte bewegen sich demnach immer in gleicher Richtung.
Die entgegengesetzt gericht#eten Fliehkräfte der Grundbacken und ihrer Gegengewichte
werden dank ihrer Koppelung nahezu vollständig aufgehoben.
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Bei drei Grundbacken 13 sind drei Kuppellaschen 29 vorgesehen; vorzugsweise
durchdringen sich die Laschen im Bereich der Rotationsachse gegenseitig.
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Die Fliehkraft der mit den Grundbacken verbundenen Aufsatzbacken 19
wird gemäß der Erfindung gleichfalls ausgeglichen; dies geschieht mit Hilfe von
Gegengewichten 31, welche formschlüssig auf den Gegengewichten 27 fixiert sind.
Zu jeder Aufsatzbacke 19 gehört demnach ein diametral gegenüberliegendes Gegengewicht
31, welches auf dem darunter befindlichen Gegengewicht 27 fixiert ist. Die Gegengewichte
31 besitzen vorzugsweise Masse und Schwerpunktradius entsprechend zugeordnetem Aufsatzbacken
19. Die aufgesetzten Gegengewichte 31 können auch als Hilfsmittel zum Spannen des
Werkstückes ausgebildet sein, z.B. als Anlagefläche in Spindel-Längsrichtung.
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Um die im zentralen Hohlraum des Spannfutters befindlichen Kuppellaschen
29 gegenüber Eindringen von Kühlmittel und Eremakörpern zu schützen, ist ein Deckel
33 (Figur 1 und 2) aufgesetzt.
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Wie Figur 2 erkennen läßt, ist das Spannfutter radialsymmetrisch vollständig
ausgeglichen, d.h. drei Grundbacken 13 sind drei Gegengewichte 27 zugeordnet, während
den drei auf den Grundbacken aufgesetzten Aufsatzbacken
19 insgesamt
drei Gegengewichte 31 zugeordnet sind. Figur 2 läßt in gleicher Weise erkennen,
daß die Aufsatzbacken und entsprechend ausgebildeten Gegengewichte auf konstruktiv
einfache Weise auf den sie tragenden Grundbacken bzw.
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Gegengewichten der Grundbacken formschlüssig aufgesetzt und fixiert
sind. Es ist also ohne weiteres möglich, Backen und Gegengewichte unterschiedlicher
Masse und unterschiedlicher Formgebung gegeneinander auszutauschen, ohne daß es
hierzu besonderer Maßnahmen bedarf.
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