DE2639818A1

DE2639818A1 - Selbstzentrierendes und selbstspannendes spannfutter fuer werkzeugmaschinen, insbesondere fuer drehbaenke

Info

Publication number: DE2639818A1
Application number: DE19762639818
Authority: DE
Inventors: Franca Pinto
Original assignee: MARIO PINTO SpA
Current assignee: MARIO PINTO SpA
Priority date: 1975-09-05
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1977-03-10
Also published as: FR2322685A1; FR2322685B1; DE2639818C2; IT1047974B

Description

DIPL.-ING. HANS W. GROENING

PATENTAJiWALT

P 46-1

' Mario Pinto S.p.A.
Strada delle Cacce 21
• Turin/Italien

Selbstzentrierendes und selbstspannendes Spannfutter

Die Erfindung betrifft ein selbstzentrierendes und selbstspannendes Spannfutter für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Drehbänke, mit einem ersten im wesentlichen rotationssymmetrischen Körper, der einen hinteren ringförmigen Flansch zur koaxialen Befestigung an dem vorderen Ende einer Hohlwelle der Werkzeugmaschine sowie mit einem zentralen röhrenförmigen im wesentlichen zylindrischen Ansatz bildet, der koaxial nach vorn aus dem Flansch herausragt, mit einem zweiten im wesentlichen rotationssymmetrischen Körper« der von der äußeren Oberfläche des röhrenförmigsn Ansatzes des • ersten Körpers derart gehalten und geführt ist, daß er gegen die Rückstellkraft elastischer Mittel um einen geringen Betrag in Richtung auf den Flansch des ersten Körpers verschiebbar ist und in dessen Frontfläche radial verlaufende Nuten zur Halterung und Führung von Spannbacken angebracht sind sovrie mit einem von der inneren Oberfläche des röhrenförmigen Ansatzes des ersten Körpers gehaltenen und geführten Steuerorgan zur radialen Verschiebung der Spannbacken und zur axialen Verschieburgdes zweiten Körpers, das zu seiher axialen Hin- und Herbewegung über einen sich durch die Hohlwelle der Werkzeugmaschine erstreckenden Transmissionsstab mit einem Betätigungsglied verbindbar ist und das zur Rotationsachse des Spannfutters geneigt angeordnete profilierte Ausnehmungen aufweist, die mit entsprechend profI-lierten Ansätzen der Spannbacken in Eingriff gelangen» welche Ansätze durch longitudinale Einschnitte aas röbrenför-

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SIEBERTSTIt. 4 -SOOO MÜNCHEN 80 ■ POB 860 340 · KABEI,: EHEIIfPATEST · TEL. (080) 471079 · TEUIX 5-22ÜÜS

migen Ansatzes des ersten Körpers hindurchragen.

Es sind Spannfutter dieser Art bekannt, bei denen der erste Körper im wesentlichen lediglich aus dem hinteren Flansch und aus dem zentralen röhrenförmigen Ansatz gebildet ist. Bei diesen Spannfuttern ist der zweite Körper, der die Spannbacken trägt, ausschließlich von dem röhrenförmigen Ansatz gehalten und geführt, welcher seinerseits freitragend mit dem Flansch verbunden und in aller Regel einstückig mit diesem ausgebildet ist.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken, die mittels Spannelementen oder ähnlicher an den Spannbacken befestigter Organe auf dem Spannfutter zentriert und eingespannt sind, bildet die freitragende Anordnung des röhrenförmigen Ansatzes eine Quelle für Vibrationen, die die Genauigkeit der Bearbeitung beeinträchtigen. Diese Beeinträchtigung wird noch vergrößert durch die Tatsache, daß der röhrenförmige Ansatz durch die longitudinalen Einschnitte geschwächt ist, durch v/elche die Ansätze der Spannbacken hindurchragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstzentrierendes und selbstspannendes Spannfutter für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Drehbänke zu schaffen, das trotz einfacher Konstruktion wesentlich robuster ist als bekannte Spannfutter, bei dem keine Vibrationen auftreten und das infolgedessen eine wesentlich genauere Bearbeitung der Werkstücke ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der erste Körper wenigstens zwei Teile umfaßt, die miteinander starr verbunden sind und die außer dem hinteren Flansch und dem zentralen röhrenförmigen Ansatz

einen zu dem röhrenförmigen Ansatz koaxialen,im wesentlichen zylindrischen peripheren Mantel bilden, dessen innere Oberfläche zur Halterung und Führung des zweiten Körpers dient,

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sowie eine vordere ringförmige Wandung, welche den zylindrischen Mantel und den röhrenförmigen Ansatz miteinander verbindet und die radiale Schlitze aufweist, durch welche die Spannbacken auf der Vorderseite des Spannfutters in den Außenraum ragen.

Bei dem Spannfutter gemäß der Erfindung besitzt der erste Körper ein robustes gehäuseartiges hohles Gefüge von im wesentlichen zylindrischer Form, das den zweiten Körper praktisch vollkommen umgibt und ihn sowohl innen als auch außen trägt und führt. Der röhrenförmige Ansatz ist nicht freitragend angeordnet, da er von der vorderen ringförmigen Wandung des ersten Körpers auch an seinem vorderen Ende gehalten ist. Damit ist die durch die longitudinalen Einschnitte verursachte Schwächung eliminiert.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen, in welchen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Frontansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines selbstzentrierenden und selbstspannenden Spannfutters gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Axialschnitt längs der strichpunktierten Linie II-II von Fig. 1 darstellen.

Das Spannfutter umfaßt einen ersten Körper 10, der aus zwei Stücken gebildet ist, die in der weiter unten beschriebenen Weise starr miteinander verbunden sind: Eines dieser beiden Stücke besitzt einen hinteren ringförmigen Flansch 12, der einen konischen Sitz 14 zur koaxialen Befestigung des Spannfutters auf der (in gestrichelten Linien gezeichneten) Hohlwelle A einer Drehbank oder einer ähnlichen Werkzeugmaschine aufweist. Der Flansch 12 ist an der Hohlwelle A mittels eines Kranzes von Schrauben 16 befestigt. Das gleiche Teil des Flansches 12 besitzt außerdem einen zentralen im

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wesentlichen zylindrischen röhrenförmigen Ansatz 18, der koaxial nach vorne aus dem Flansch herausragt. Das andere Stück des ersten Körpers 10 umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen peripheren Mantel 20, der an dem Flansch 12 mittels eines Kranzes von Schrauben 22 befestigt ist. Die Koaxialität des Mantels 14 in Bezug auf den röhrenförmigen Ansatz 19 ist durch eine formschlüssige Passung zwischen dem Hantel selbst und der Peripherie 24 des Flansches 12 gewährleistet. An dem vorderen Ende des Mantels 14 befindet sich eine einstückig mit ihm ausgebildete ringförmige Wandung 26, die sich von dem Mantel zu dem röhrenförmigen Ansatz 18 erstreckt, mit dem sie über einen Kranz von Schrauben 28 starr verbunden ist.

Infolge des vorangehend beschriebenen Aufbaues bildet der erste Körper 10 ein robustes im wesentlichen zylindrisches Hohlgehäuse. Im Innern befindet sich ein zweiter Körper 30, der eine im wesentlichen rotationssymmetrische Gestalt aufweist und der ein Paar konzentrischer röhrenförmiger Wandungen besitzt, deren innere mit 32 und deren äußere mit 34 bezeichnet ist und die miteinander durch eine ringförmige Stirnwand 36 verbunden sind. Der durch die Wandungen 32, 34 und 36 begrenzte Zwischenraum ist durch radial verlaufende verstärkende Trennwände 38 sowie durch drei breite Stege 40 unterteilt. In den letzteren sind radiale Sitze 42 angebracht, die aus T-förmigen Nuten bestehen, in denen je eine Spannbacke 44 verschiebbar montiert ist. Die Spannbacke 44 dient zur Befestigung von Spannelementen oder ähnlichen (nicht dargestellten) Organen zum Zentrieren und Spannen der zu bearbeitenden Werkstücke. Hierzu ragt jede der Spannbacken auf der Vorderseite des Spannfutters durch einen entsprechenden Schlitz 46, der in der ringförmigen Vorderwand 26 des Körpers 10 angebracht ist und der sich radial von seinem Ansatz 18 bis zu seinem peripheren Mantel 20 erstreckt. Wegen dieser Schlitze 46 ist die ringförmige Vorderwand 26 eigentlich kein zusammenhängendes Stück sondern in drei Sektoren unterteilt. Die Festigkeit des Kör-

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pers 10 ist hierdurch jedoch nicht beeinträchtigt, da jeder dieser Sektoren durch die Schrauben 28 fest mit dem röhrenförmigen Ansatz 18 verbunden ist.

Zur Befestigung der Spannelemente oder ähnlicher Spannorgane besitzen die Spannbacken 44 eine Reihe von Bohrungen 48.

Im Innern des röhrenförmigen Ansatzes 18 ist in üblicher Weise ein Steuerorgan 50 angebracht, das eine zylindrische Mantelfläche 50a besitzt, die mit einer entsprechenden zylindrischen Innenfläche 18a des röhrenförmigen Ansatzes gekoppelt ist. Dieses Steuerorgan ist über einen in gestrichelten Linien dargestellten Transmissionsstab T, der sich durch die Hohlwelle A erstreckt, mit einem an der Werkzeugmaschine angebrachten (nicht dargestellten) Betätigungsglied verbunden. Letzteres ermöglicht eine axiale Hin- und Herbewegung des Steuerorganes.

Das Steuerorgan 50 besitzt drei geformte Sitze 52. Diese sind vorzugsweise als T-förmige Nuten ausgebildet und sind in Bezug auf die Rotationsachse X-X des Spannfutters und der Hohlwelle A geneigt. In jeden dieser Sitze 52 greift ein mit einem entsprechenden T-förmigen Profil versehener Ansatz einer der Spannbacken 44 ein. Um diesen Eingriff zu ermöglichen sind in dem röhrenförmigen Ansatz 18 entsprechende Einschnitte 56 angebracht, durch welche die Spannbacken 44 mit ihren Ansätzen 54 hindurchragen. Der röhrenförmige Ansatz 18 besitzt deshalb keine kontinuier» liehe Gestalt sondern ist durch die Einschnitte56 in drei Sektoren geteilt. Hierdurch wird die Festigkeit des Aufbaues des ersten Körpers 10 jedoch nicht beeinträchtigt, da jeder dieser Sektoren mit einem der Sektoren der ringförmigen Vorderwand 26 durch die Schrauben 28 starr verbunden ist. Wenn der Transmissionsstab T in die Hohlwelle A hineingezogen wird, verschieben sich die Spannbacken 44 radial in Richtung auf die Achse X-X und zentrieren dabei

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das zu bearbeitende Werkstück. Wenn die Spannbacken 44 nach der Zentrierung des Werkstückes sich der Achse X-X nicht weiter nähern können, bewirkt ein weiteres Hereinziehen des Transmissionsstabes T eine axiale Bewegung der Spannbacken 44 und damit des gesamten zweiten Körpers 30 in derselben axialen Richtung, wodurch das Werkstück eingespannt wird.

Um diese axiale Bewegung zu ermöglichen, ist der zweite Körper 30 axial verschiebbar im Innern des ersten Körpers 10 gehalten. Die innere röhrenförmige Wandung 32 besitzt eine zylindrische Innenfläche 32a, die mit einer entsprechenden zylindrischen Innenfläche 18b des röhrenförmigen Ansatz 18 zusammenwirkt. Die äußere röhrenförmige Wandung 34 besitzt eine zylindrische Außenfläche 3^b, die mit einer entsprechenden zylindrischen Innenfläche 20a des Mantels zusammenwirkt. Diese Führungen ermöglichen eine extrem genaue Kopplung zwischen den beiden Körpern 10 und 30.

Das Zurückweichen des zweiten Körpers 30 zusammen mit den Spannbacken 44 im Innern des ersten Körpers 10 kann längs einer kleinen Wegstrecke d erfolgen, die dem Längenunterschied entspricht, um welchen der axiale Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Flansches 12 und der ringförmigen Wandung 26 die axiale Länge des zweiten Körpers 30 überragt. Dieser Rückweichbewegung des zweiten Körpers 30 wirkt in bekannter Weise die Richtkraft elastischer Mittel entgegen, die von Schraubenfedern 56 gebildet sind, die jeweils in entsprechenden Sitzen angeordnet sind, die in dem Flansch 12 und in jedem der Stege 40 angebracht sind.

Man erkennt, daß der zweite Körper 30 außerordentlich fest und genau von dem ersten Körper 10 geführt wird. Dies ist eine Folge der wechselseitigen Verbindung zwischen den beiden Körpern sowohl an der Außen- als auch an der Innenseite des zweiten Körpers 30.

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Außer dem beschriebenen Hauptvorteil, der in der extremen Robustheit besteht, durch welche bei der Bearbeitung von Werkstücken Vibrationen verhindert werden, welche die Genauigkeit der Bearbeitung beeinträchtigen, besitzt das Spannfutter gemäß der Erfindung noch weitere Vorteile:

Einer dieser Vorteile besteht darin, daß der periphere Mantel 20 und die Vorderwand 26 des ersten Körpers 10, beispielsweise mittels geeigneter Gewindebohrungen, zum Anschluß von Bezugselementen, Prüflehren oder Stützelementen dienen können,durch die die Werkstücke in beliebige Position sowohl auf der Vorderseite als auch auf der äußeren Mantelfläche des Spannfutters eingespannt werden können.

Ein weiterer Vorteil des peripheren Mantels 20 besteht darin, daß dieser als Arretierelement dient, welche im Falle eines Materialbruches das Auswerfen der Spannbacken 44 infolge der Zentrifugalkraft verhindert.

Schließlich besteht ein außerordentlich wichtiger Vorteil noch darin, daß der zweite Körper 30 praktisch vollkommen von dem ersten Körper 10 umschlossen ist, wodurch er gegen Staub , gegen die bei der Bearbeitung verwendeten Kühlflüssigkeiten sowie gegen andere Fremdkörper wie Bruchstücke und Metallspäne geschützt ist. Der Aufbau des Spannfutters gemäß der Erfindung erlaubt es, diesen Schutz weiter zu verbessern, indem der zentrale Teil der ringförmigen Wand 26 mittels einer kreisförmigen Abdeckung 68 verschlossen wird, die mittels Klemmelementen 70 von den Spannbacken 44 gehalten ist, wobei die Klemmelemente 70 an den Spannbacken mit Schrauben 72 befestigt sind. Auf diese Weise vrird auch das Steuerorgan 50 geschützt. Dem gleichen Zweck dient ein ringförmiges Abdeckelement 76, das in der entgegengesetzten Position an der Scheibe 68 auf dem Steuerorgan 50 mittels Schrauben befestigt ist.

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Die Dichtigkeit des Spannfutters, insbesondere gegen Flüssigkeiten, ist darüber hinaus durch eine ringförmige Dichtung 77 gesichert, die zwischen dem Mantel 20 und Einsatzstücken 78 liegt, welche durch Schrauben 79 an den äußeren radialen Endbereichen der Spannbacken 44 befestigt sind, sowie durch eine ringförmige Dichtung 80, die zwischen der Scheibe 68 und den Klemmelementen 70 liegt, ferner durch eine ringförmige Dichtung 82 zwischervder Peripherie der Scheibe 68 und der ringförmigen Wandung 26 und schließlich durch eine ringförmige Dichtung 84, die zwischen der Peripherie des ringförmigen Verschlußelementes 76 und dem röhrenförmigen Ansatz 18 liegt* Trotz des Vorhandenseins dieser Dichtungen ist es nicht auszuschließen, daß eine gewisse Flüssigkeitsmenge in das Innere des Körpers 10 gelangt. Um das Austreten dieser Flüssigkeit zu ermöglichen, sind die einzelnen Hohlräume, die in dem Innern des zweiten Körpers 30 zwischen den Wänden 38 und den Stegen 40 liegen, über geneigte Bohrungen 86 mit dem Aussenraum verbunden, durch diese Bohrungen kann die Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft austreten. Falls die Achse des Spannfutters horizontal angeordnet ist, kann die Flüssigkeit auch durch Schwerkraft austreten, wenn eine solche Bohrung 86 an dem untersten Punkt ihrer Bewegungsbahn liegt.

Trotz der gehäuseartig verschlossenen Struktur des ersten Körpers 10 kann das Spannfutter gemäß der Erfindung leicht auf der Drehwelle einer Werkzeugmaschine angebracht und auch wieder leicht entfernt werden, da die entsprechenden Schrauben 16 durch die Entfernung von Gewindestopfen 88 zugänglich sind. Diese Gewindestopfen 88 dichten normalerweise in der ringförmigen Wandung 26 befindliche Gewindebohrungen 90 ab, die gleichachsig mit Durchgangsöffnungen 92 in der vorderen Wand 36 des zweiten Körpers 30 angeordnet sind.

Das als Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebene Spannfutter kann selbstverständlich in seinen Einzelheiten in weitem Rahmen verändert werden, ohne daß deshalb der Bereich des Erfindungsgedankens verlassen wird. So kann beispielsweise

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die Zahl der Spannbacken eine andere sein. Die Neigung der profilierten Sitze des Steuerorgans und der entsprechend profilierten Ansätze der Spannbacken kann auch in umgekehrter Richtung verlaufen. Die Zentrierung der Yierkstück© wird dann durch die Bewegung von innen nach außen bewirkt.

Der erste gehäuseartig ausgebildete Körper 10 kann auch aus zwei Stücken zusammengesetzt sein, die anders geformt sind. Er kann außerdem aus mehr als zwei Stücken bestehen, die miteinander starr und derart verbunden sind, daß sie einen hinteren Flansch, einen zentralen röhrenförmigen Ansatz, einen peripheren Mantel und eine ringförmige Vorderwand bilden, die den anhand der Zeichnungen beschriebenen Elementen gleichen.

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Claims

- ίο-

( 1.J Selbstzentrierendes und selbstspannendes Spannfutter für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Drehbänke, mit einem ersten im wesentlichen rotationssymmetrischen Körper, der einen hinteren ringförmigen Flansch zur koaxialen Befestigung am vorderen Ende einer Hohlwelle der Werkzeugmaschine sowie einen zentralen röhrenförmigen im wesentlichen zylindrischen Ansatz bildet, der koaxial nach vorn aus dem Flansch herausragt,

mit einem zweiten im wesentlichen rotationssymmetrischen Körper, der von der äußeren Oberfläche des röhrenförmigen Ansatzes des ersten Körpers derart gehalten und geführt ist, daß er gegen die Rückstellkraft elastischer Mittel um einen geringen Betrag in Richtung auf den Flansch des ersten Körpers verschiebbar ist und in dessen Frontfläche radial verlaufende Nuten zur Halterung und Führung von Spannbacken angebracht sind,

sowie mit einem von der inneren Oberfläche des röhrenförmigen Ansatzes des ersten Körpers gehaltenen und geführten Steuerorgan zur radialen Verschiebung der Spannbacken und zur axialen Verschiebung des zweiten Körpers, das zu seiner axialen Hin- und Herbewegung über einen sich durch die Hohlwelle der Werkzeugmaschine erstreckenden Transmissionsstab mit einem Betätigungsglied verbindbar ist und das zur Rotationsachse des Spannfutters geneigt angeordnete profilierte Ausnehmungen aufweist, die mit entsprechend profilierten Ansätzen der Spannbacken in Eingriff gelangen, welche Ansätze durch longitudinale Einschnitte des röhrenförmigen Ansatzes des ersten Körpers hindurchragen,

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (10) wenigstens zwei Teile umfaßt, die miteinan-

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der starr verbunden sind und die außer dem hinteren Flansch (12) und dem zentralen röhrenförmigen Ansatz (18)

einen zu dem röhrenförmigen Ansatz (18) koaxialen im wesentlichen zylindrischen peripheren Mantel (20) bilden, dessen innere Oberfläche (20a) zur Halterung und Führung des zweiten Körpers (30) dient

sowie eine vordere ringförmige Wandung (26), welche den zylindrischen Mantel (20) und den röhrenförmigen Ansatz (18) mit-einander verbindet und die radiale Schlitze (46) aufweist, durch welche die Spannbacken (44) auf der Vorderseite des Spannfutters in den Aussenraum ragen.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Körper (10) aus zwei Teilen gebildet ist, von denen eines den hinteren Flansch (12) und den röhrenförmigen Ansatz (18) umfaßt, während das andere den peripheren. Mantel (20) und die vordere ringförmige Wandung (26) bildet.

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