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Spannfutter
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Die Erfindung betrifft ein Spannfutter mit mehreren in einem Futterkörper
radial verstellbaren Spannbacken, die durch einen axial beweglichen Futterkolben
über Spannhebel betätigbar sind, die im Futterkörper gelagert und zum Ausgleich
von Abweichungen der Werkstückeinspannflächen von ihrer Sollform Jeweils paarweise
durch einen Ausgleichhebel antreibbar sind, der um eine Pendelachse schwenkbar am
Futterkolben angeordnet ist.
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Derartige, als Ausgleichfutter bezeichnete Spannfutter sind bekannt.
Mit ihnen lassen sich auch unbearbeitete Werkstücke, beispielsweise Schmiedestücke,
sicher einspannen, deren Kontur - gegebenenfalls durch das Vorhandensein von Graten
- mehr oder weniger stark von der Kreisform abweicht. Diese Abweichungen der Werkstückeinspannflächen
von ihrer Sollfomn wird bei dem bekannten Spannfutter dadurch ausgeglichen, daß
die Jeweils eine Spannbacke antreibenden Spannhebel paarweise durch einen Ausgleichhebel
angetrieben werden, der in einem gewissen Maße pendelnd am Futterkolben angeordnet
ist, so daß sich benachbarte Spannbacken relativ zueinander verstellen können.
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Diese bekannten Ausgleichf;utter besitzen den Nachteil, daß mit ihnen
keine auarelohend hohe Zentriergenauigkeit erreicht werden
kann,
wie sie für empfindliche, insbesondere dünnwandige Werkstücke mit bearbeiteter Einspannfläche
erforderlich ist. Für die Bearbeitung dieser Werkstücke war es deshalb erforderlich,
zentrisch spannende Mehrbackenfutter zu verwenden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter mit mehreren,
in einem Futterkörper radial verstellbaren Spannbakken zu schaffen, welches wahlweise
als Ausgleichfutter oder als zentrisch spannendes Futter mit hoher Zentriergenauigkeit
verwendet werden kann.
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Diese Aufgabenstellung wird ausgehend von einem Spannfutter der eingangs
beschriebenen Art durch die Erfindung dadurch gelöst, daß die Ausgleichhebel durch
ein mit dem Futterkolben bewegliches Sperrglied in ihrer Mittellage festlegbar sind.
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Durch diesen Vorschlag der Erfindung wird es möglich, die zum Einspannen
von rohen Werkstücken mit von der Sollform abweichenden Einspannflächen erforderliche
Ausgleichbewegung benachbarter Spannbacken dadurch auszuschalten, daß alle Jeweils
um eine Pendelachse am Futterkolben schwenkbar angeordneten Ausgleichhebel in ihrer
Mittellage durch ein gemeinsames Sperrglied festlegbar sind, wodurch die Spannbacken
zwangsweise eine zentrische Spannbewegung mit hoher Zentriergenauigkeit ausführen.
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Durch eine Relativverstellung des Sperrgliedes gegenüber dem Futterkolben
kann die Festlegung der Ausgleichhebel aufgehoben werden, so daß das erfindungsgemäße
Spannfutter in bekannter Weise als Ausgleichfutter verwendet werden kann.
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Mit dem erfindungsgemäßen Spannfutter, das sowohl für einen senkrechten
als auch für einen waagerechten Anbau gleich gut geeignet ist, lassen sich ohne
die Notwendigkeit eines Futter-oder Werkzeugmaschinen-Wechsels beispielsweise Kugellagerringe
bearbeiten,
die als rohes Schmiedeteil mit beweglichen Ausgleichhebeln eingespannt und auf der
einen Hälfte bearbeitet werden, anschließend gewendet und mit festgelegten Ausgleichhebeln
zentrisch eingespannt werden, so daß mit der hierbei erreichbaren hohen Zentriergenauigkeit
eine Fertigbearbeitung der anderen Hälfte möglich ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Sperrglied mittels
eines mechanischen Stellgliedes, beispielsweise einer Schraube, gegenüber dem Futterkolben
in Achsrichtung des Futterkolbens zwischen zwei Endstellungen verstellbar. Dies
ergibt eine einfache mechanische Ausführung, die beispielsweise dann verwendet werden
kann, wenn nach einer gewissen Zahl von Einspannvorgängen unter Benutzung der Ausgleichbewegungen
anschließend eine Anzahl von Bearbeitungsvorgängen folgt, die eine zentrische Einspannung
voraussetzen.
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Eine kurzfristig zwischen ausgleichender und zentrischer Spannbewegung
wechselbare Ausführung ergibt sich mit der Erfindung dadurch, daß das Sperrglied
mittels einer Kolbenstange durch einen Druckmittelkolben in Achsrichtung des Futterkolbens
zwischen zwei Endstellungen verstellbar ist. Diese erfindungsgemäße Verwendung eines
Druckmittelzylinders für die Verstellung des Sperrgliedes schafft neben einem kurzfristigen
Wechsel der Einspannart auch die Möglichkeit, diesen Wechsel zwischen zentrischem
und ausgleichendem Spannen in das Programm der Werkzeugmaschine aufzunehmen, so
daß dieser Vorgang automatisierbar ist.
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Eine besonders raumsparende Anordnung für diese Kraftbetätigung ergibt
sich erfindungsgemäß dadurch, daß die Kolbenstange für das Sperrglied als die Betätigungsstange
für den Futterkolben umgebende Hülse ausgebildet ist und daß der Druckmittelkolben
für
das Sperrglied innerhalb des Druckmittelkolbens angeordnet ist, welcher den Futterkolben
betätigt.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Spannfutters dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine
erste, kraftbetätigte Ausführungsform des Spannfutters, Fig. 2 eine teilweise gemäß
der Schnittlinie II-II geschnittene Vorderansicht des Spannfutters nach Figur 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten Druckmittelzylinder
zur Betätigung des Spannfutters nach den Fig. 1 und 2 und Fig. 4 eine zweite, handbetätigte
Ausführungsform des Spannfutters anhand eines Längsschnittes durch den Futterkolben.
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Das erste Ausführungsbeispiel des Spannfutters gemäß den Fig.
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1 bis 3 ist ein kraftbetätigtes Futter mit einem Futterkörper l, der
in bekannter Weise mittels Futterbefestigungsschrauben 2 am Vorderflansch F einer
Spindel S einer Werkzeugmaschine befestigt ist, von der außer der Spindel S lediglich
ein Teil des Spindelkastens G strichpunktiert dargestellt ist. Im Futterkörper 1
sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel sechs Grundbacken 3 in radialer Richtung
verschiebbar gelagert.
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Auf diese Orundbacken 3 sind in bekannter Weise unterschiedliche Aufsatzbacken
aufsetzbar, die der besseren Ubersichtlichkeit wegen auf der Zeichnung nicht dargestellt
sind.
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Jede Grundbacke 3 wird - wie am besten in Fig. 1 zu erkennen ist -
durch einen Spannhebel 4 betätigt, der um eine Hebelachse 5 verschwenkbar ist. Diese
Hebelachsen 5 der Spannhebel 4 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einem
Lagerring 6 angeordnet, der in den Futterkörper 1 eingesetzt ist.
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Jeder Spannhebel 4 greift einerseits in eine Aussparung der zugehörigen
Grundbacke 3 und andererseits mittels eines Hebelbolzens 7 in einen Ausgleichhebel
8 ein.
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Dieser Ausgleichhebel 8, der mit Jeweils zwei benachbarten Spannhebeln
4 zusammenwirkt, ist auf einer Pendelachse 9 verschwenkbar am Futterkolben 10 gelagert,
dessen Axialverstellung eine Radialbewegung der aus Grundbacken 3 und Aufsatzbacken
bestehenden Spannbacken zur Folge hat.
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Die axiale Verstellung des Futterkolbens 10 erfolgt durch eine Zugstange
11, an deren vorderem Ende der Futterkolben 10 mittels einer Zugschraube 12 befestigt
ist. Das hintere Ende der Zugstange 11 ist mit einem Druckmittelkolben 13 eines
Druckmittelzylinders 14 verbunden. Dieser in Fig. 3 schematisch dargestellte Druckmittelzylinder
14 ist mittels Schrauben 15 an einem auf der Zeichnung nicht dargestellten hinteren
Flansch der Spindel S befestigt, so daß er sich mit der Spindel dreht.
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Die Zufuhr des Druckmittels, das zur Betätigung des Druckmittelkolbens
13 erforderlich ist, erfolgt durch ein Druckmittelüberleitungsgehäuse 16. Dieses
Druckmittelüberleitungsgehäuse 16 ist auf einem Zapfen 14a des Druckmittelzylinders
14 drehbar gelagert. Es wird gegenüber dem sich drehenden Druckmittelzylinder 14
festgehalten und besitzt vier Anschlüsse zur Zuleitung von Druckmittel.
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Wie in Figur 3 schematisch dargestellt ist, dienen Druckmittelanschlüsse
16a und 16b zur Zuleitung von Druckmittel zwecks Verstellung des Druckmittelkolbens
13. Zwei weitere Druckmittelanschlüsse
16c und 16d führen ein anderes
Druckmittel in das Innere des Druckmittelkolbens 13, in dem ein Verstellkolben 17
axial verstellbar angeordnet ist. Die Kolbenstange dieses Verstellkolbens 17 ist
als Hülse 17a ausgeführt, welche die Zugstange 11 umgibt.
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Über ein auf der Zeichnung nicht dargestelltes Verbindungsrohr ist
die Hülse 17a mit einem Sperrglied 18 verbunden. Dieses Sperrglied 18 ist in Fig.
1 zu erkennen. Es umgibt rohrförmig den vorderen Teil der Zugstange 11 und ist beim
dargestellten Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 2) mit drei Anschlagstücken 18a versehen,
welche in der vorderen Stellung des Sperrgliedes 18 eine Festlegung der Ausgleichhebel
8 bewirken. Diese vordere Stellung ist in Fig. 1 gezeichnet.
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Während das Sperrglied 18 in seiner vorderen Stellung durch eine Blockierung
der Verschwenkbarkeit der Ausgleichhebel 8 einen zentrischen Spannvorgang der Spannbacken
bewirkt, kann ein Einspannen von Werkstücken mit ausgleichender Spannbewegung erreicht
werden, sofern sich das Sperrglied 18 in einer hinteren Endstellung befindet, in
welcher die Anschlagstücke 18a eine Verschwenkbewegung der Ausgleichhebel 8 um die
Pendelachsen 9 ermöglichen. Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten AusSUhrungsbeispielen
gelangt das Sperrglied 18 in diese hintere Stellung, wenn der Verstellkolben 17
über den Druckmlttelanschluß 16c auf seiner stangenseitigen Fläche mit Druckmittel
beaufschlagt und auf diese Weise relativ zum Futterkolben 10 zurUckgezogen wird.
Durch Zufuhr von Druckmittel über den Druckmittelanschluß 16d wird dagegen der Verstellkolben
17 nach vorn verschoben, so daß das Sperrglied 18 mit seinen Anschlagstücken 18a
die Ausgleichhebel 8 jeweils in einer Mittelstellung festhält.
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Die voranstehend beschriebene, kraftbetätigte Ausführungsform des
Sperrgliedes 18 ermöglicht die Einbeziehung der Festlegung der Ausgleichhebel 8
in einen automatischen Programmablauf für den Einsatz des Spannfutters, wie er bei
numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen üblich ist. In Fig. 4 ist bei gleichem Aufbau
des Spannfutters eine mechanische und von Hand zu betätigende Verstellung des Sperrgliedes
18 gezeigt.
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Bei dieser anhand eines Ausschnittes im Bereich des Futterkolbens
10 gezeigten Ausführung ist zentrisch im Futterkolben 10 eine Verstellschraube 19
drehbar gelagert, Während das Gewinde dieser Verstellschraube 19 in ein mit einem
Innengewinde versehenes Sperrglied 20 eingreift, wird eine axiale Verschiebung der
Verstellschraube 19 durch eine in den Futterkolben 10 eingeschraubte Lagermutter
21 verhindert, welche den Kopf 19a der Verstellschraube 19 festlegt. Durch eine
Bohrung in der Lagermutter 21 kann die Verstellschraube 19 mittels eines Schlüssels
22 gedreht werden, der mit einem Sechskant an den Kopf 19a der Verstellschraube
19 ansetzbar ist. Ein Verdrehen der Verstellschraube 19 bewirkt auf diese Weise
eine axiale Verstellung des Sperrgliedes 20, so daß dessen Anschlagstücke 20a zwischen
zwei Endstellungen verschiebbar sind. Auch bei der in Fig. 4 dargestellten einfachen
Ausführungsform sorgt die vordere Stellung des Sperrgliedes 20 für eine Blockierung
der Ausgleichhebel 8, wogegen diese in der hinteren Stellung des Sperrgliedes 20
um ihre Pendelachsen 9 verschwenkbar sind.
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Bei beiden Ausfünnngsformen ist die zentrische Öffnung des Futterkörpers
1 am vorderen Ende durch einen Deckel 23 verschlossen, der mit Schrauben 24 abnehmbar
am Futterkörper 1 befestigt ist und das Eindringen von Spänen und Schmutz in das
Futterinnere verhindert.