DE3223748A1

DE3223748A1 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE3223748A1
Application number: DE19823223748
Authority: DE
Inventors: Günther 8047 Karlsfeld Nuißl; Anton 8000 München Pfeil
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1983-12-29
Also published as: DE3223748C2; GB2124111A; NL8302030A; GB8317414D0; GB2124111B

Description

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M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktiengesel1 schaft

München, 21. Juni 1982

Spannvorrichtung 10

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für eine Drehbank zum Einspannen eines kreissymmetrischen, hohlen Werkstückes, bestehend aus einem in das Innere des Werkstückes eingreifbaren Spanndorn, der am Umfang gleichmäßig verteilte, radial bewegliche Spannbacken aufweist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-Gm 78 10 bekannt. Die Spannglieder dieser bekannten Vorrichtung sind Radialkol ben, die gemeinsam mittels eines Fluiddruckes in radialer Richtung und mit gleichem Druck beaufschlagbar sind. Diese Ausgestaltung dient dazu, einen zu bearbeitenden Hohlkörper mit geringfügig unterschiedlichem Durchmesser, einzuspannen, ohne seine Ursprungsform zu verändern.

Es gibt jedoch viele Anwendungsfälle, bei denen ein möglichst genauer Rundlauf und eine hohe Zentrizität gefordert wird, ungeachtet dessen, ob beim Einspannen geringfügige Unregelmäßigkeiten des Werkstückes ausgeformt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu gestalten, daß mit ihr ein Werkstück möglichst genau zen-~ triert eingespannt werden kann.

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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spanndorn hohlzylindrisch ist und im mittleren Mantelbereich in mindestens zwei Spannbacken aufgeteilt ist, deren Enden in axialer Richtung gesehen jeweils mittels Stegen mit den Endbereichen des hohlzylindrischen Spanndornes radial beweglich verbunden sind, daß die Spannbacken zusammen einen zylindrischen Außenmantel und einen konischen Innenmantel bilden, und daß ein mit dem Innenmantel zusammenwirkender konischer Spannkeil vorgesehen ist.

Durch die mechanische Zusammmenwirkung der einzelnen Bauteile gewährleistet die erfindungsgemäße Spannvorrichtung eine reproduzierbare Einspannung, bei der 15

das Werkstück durch entsprechend genaue Bearbeitung der Spannvorrichtung mit hoher Rundlaufgenauigkeit in einer Drehbank eingespannt werden kann. Im ungespannten Zustand hat der Spanndorn einen geringeren Durchmesser,

so daß das Werkstück mühlelos aufgeschoben und durch 20

axiale Verschiebung des Spannkeiles eingespannt werden kann. Dieses erlaubt ein rasches Auswechseln des Werkstückes, so wie es beispielsweise bei einer Serienfertigung erwünscht wird.

Die erfindungsgemäße Ausführung bedarf ferner keiner aufwendigen Dichtungen, wie es bei den hydraulisch betätigten Vorrichtungen der Fall ist.

Gemäß einer fertigungstechnisch einfachen Ausgestaltung 30

sind die Spannbacken und die zugehörigen Stege direkt aus einem hohlzylindrischen Körper herausgearbeitet. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Spannglieder radial nach innen des Hohlzylinders eingezogen werden, so daß in der gespannten Stellung der Außenumfang um die Spannglieder

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den ursprünglichen Durchmesser des Hohlzylinders hat. Hierdurch kann der Außenmantel des hohlzylindrischen Körpers im Bereich der Spannbacken bereits auf das Endmaß des Spanndornes bearbeitet werden, noch bevor die Spannbacken bzw. die Stege herausgearbeitet werden.

Hierdurch ist die Herstellung des Spanndornes mit hoher Genauigkeit möglich.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Spannbacken von einer dehnbaren Ausgletchsbüchse umgeben. Hiermit lassen sich etwaige Ungenau!gkeiten im Rundlauf des in der Drehbank eingespannten Spanndornes ausgleichen, indem die Ausgleichsbüchse im expandierten

Zustand überdreht wird.
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Um einen reproduzierbaren Durchmesser des Spanndornes im gespannten Zustand zu gewährleisten, ist an einem Stirnende des hohlzylindrischen Teiles ein Anschlag für

den Spannkeil vorgesehen.
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Der Spanndorn kann in einer fertigungstechnisch einfachen Art mit einem Zapfen versehen sein, der zum Einspannen des Spanndornes in der Drehbank dient.

Vorteilhaft ist es, wenn der Spannkeil den Zapfen zur Verankerung des Spanndornes in der Drehbank aufweist. Hierbei dient der Zapfen gleichzeitig als Führung für die axiale Verschiebung des Spannkeiles beim Einspannen

und Lockern des Spanndornes.
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Vorzugsweise ist dem Zapfen des Spannkeiles eine Buchse zugeordnet, innerhalb der der Zapfen axial verschiebbar angeordnet ist. Hierdurch läßt sich der Spannkeil axial verschiebbar innerhalb des Spannfutters der Werk-

bank verankern, wobei die Buchse gleichzeitig als Führungselement für den Spannkeil dient.

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Die Buchse besteht vorzugsweise aus zwei ineinander geschobener Hülsen, deren Kontaktflächen konisch ausgebildet sind, wobei die innere Hülse als Klemmhülse ausgebildet ist. In einer fertigungstechnisch einfachen Ausführung besteht die Klemmhülse aus mindestens drei axial verschiebbaren Klemmbacken.

Durch axiale Verschiebung der Klemmhülse innerhalb der äußeren Hülse wird der innere Durchmesser, der zur Aufnähme des Führungszapfens dient, geändert. Hierbei ist es möglich, den inneren Durchmesser genau auf den Außendurchmesser des Führungszapfens des Spannkeiles einzustellen, so daß kein Spiel zwischen Zapfen und Buchse besteht und damit eine hohe Rundlaufgenauigkeit erreicht werden kann.

Zur Fixierung der eingestellten Klemmbacken der Buchse ist an einer Stirnseite der Buchse ein Ring vorgesehen, der mehrere Schrauben trägt, die teilweise in die Stirn

Seite der äußeren Hülse und in die jeweiligen Klemmbacken eingeschraubt werden. Mit der Einstellung der Schraubenabstände wird der innere Durchmesser der Klemmbacken bestimmt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Er findung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein Detail im Schnitt,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel und Fig. 4 einen Querschnitt aus Fig. 3.

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In Fig. 1 ist eine in einer Drehbank 10 angeordnete Spannvorrichtung 11 dargestellt, mit der ein Werkstück bzw. ein Rohr 12 zur Außenbearbeitung eingespannt ist. Die Spannvorrichtung 11 besteht aus einem Spanndorn 13, der mittels eines Zapfens 14 in der Drehbank 10 eingespannt ist, und einem Keil 15.

In Fig. 2 ist ein Spanndorn 13' näher dargestellt. Der Spanndorn 13' hat mehrere aus einem .hohlzylindrischen Körper herausgearbeitete Spannbacken 16, die mittels Stegen 17 jeweils mit einem stirnseitigen Endteil 18 bzw. 19 des Hohlkörpers radial elastisch beweglich verbunden sind. Zur Herstellung des Dornes 13' wird ein Hohlkörper aus Stahl mit einem gestrichelt dargestellten Außenumfang 20 gefertigt, dessen Mantel 21 im Spannbackenbereich auf das genaue Maß des inneren Werkstückdurchmessers gebracht wird. Die innere Mantelfläche 22 des Spannbackenbereiches wird konisch ausgebildet.

Schließlich werden die Spannbacken 16 mit den respek-

tiven Stegen 17 aus dem Hohlzylinder herausgetrennt und anschließend gegenüber dem ringförmigen Endteil 18 und dem scheibenförmigen Endteil 19 eingezogen, so daß der Außenmantel 21 der Spannbacken 16 einen geringeren Durchmesser aufnehmen. Auf diese Weise läßt sich einerseits das Werkstück 12 ohne Schwierigkeiten auf den Spanndorn 13' aufschieben und durch Einführen des Spannkeiles 15 einspannen, indem die Spannbacken 16 auf ihren ursprünglichen Außenumfang 21' herausgedrückt werden,

so daß die Spannbacken 16 mit ihrer Außenfläche 21 voll 30

gegen das Werkstück 12 zum Anliegen kommen, nachdem deren Krümmungsradius dem Radius des gespannten Mantels 21' entspricht. Auf diese Weise ist eine genaue Bearbeitung des rundum aufliegenden Werkstückes 12 möglich.

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Es ist selbstverständlich auch möglich, die Spannbacken getrennt herzustellen und an Verbindungsringe anzuschweißen oder anderweitig mit diesen zu verbinden. Ungenauigkeiten im Rundumlauf können dann durch Nachbearbeitung des Außenmantels der Spannbacken im gespannten Zustand erreicht werden.

Um einen reproduzierbaren Durchmesser des Spanndornes 13' im gespannten Zustand zu erreichen, ist die Endscheibe 19' des Spanndornes 13' als Anschlag für den Spannkeil 15 ausgebildet, auf dem eine auswechselbare Abstimmscheibe 24 aufliegt, mit deren Dicke eine hohe Maßgenauigkeit für die Einführtiefe des Spannkeiles bestimmt werden kann. Außerdem können im Betrieb auf-

tauchende Ungenauigkeiten durch Abnutzung mit einem Austausch der Abstimmscheibe 24 beseitigt werden.

Bei einer Ausführung des Spanndornes 13 gemäß Fig. 1 dient das eine Stirnende 19 gleichzeitig zur Halterung

des Zapfens 14. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist dagegen das Stirnende 19' mit einer Bohrung 25 zur Aufnahme eines am Spannkeil befindlichen Zapfens versehen.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem Spanndorn 13' gemäß Fig. 2 und einen mit einem Zapfen 30 versehenen Spannkeil 15' dargestellt. Am Außenumfang der Spannbacken 16 ist eine dehnbare Ausgleichsbuchse 31, beispielsweise aus Aluminium vorgesehen, die mit zwei

Schrauben 32 am Spanndorn 13' fixiert ist. Die Ausgleichsbuchse 31 dient dazu, etwaige Ungenauigkeiten und Exentrizitäten bei der Herstellung der Spannvorrichtung auszugleichen, indem nach der Fertigstellung der Spann_a vorrichtung die Ausgleichsbuchse 31 im gespannten Zu-

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stand des Spanndornes 13' zur Erlangung einer hohen Rundlauf genauigkeit nachgedreht wird. In diesem Fall entspricht der Außendurchmesser der Ausgleichsbuchse dem Innendurchmesser des zu bearbeitenden Werkstückes 12.

Zur spiellosen Fixierung des Zapfens 30 innerhalb des Spannfutters der Werkbank 10 ist eine Buchse 35 vorgesehen, die aus einer äußeren Hülse 36, einer mittleren Hülse 37 und drei Klemmbacken 38 besteht. Die Kontaktfläche zwischen der äußeren und der mittleren Hülse 36 bzw. 37 ist konisch ausgebildet. Die Klemmbacken 38 haben einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und sind in Längsrichtung ebenfalls konisch auslaufend

geformt.
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Es ist ferner ein Ring 39 vorgesehen, mit dem die Klemmbacken 38 in ihrer Längsrichtung relativ zur mittleren Hülse 37 so gehalten werden, daß die Klemmbacken den Zapfen 30 genau umgeben. Zur Lagefixierung sind dafür einerseits Schrauben 40 vorgesehen, die jeweils in eine Klemmbacke einschraubbar sind und andererseits Fixierschrauben 41, die in die innere Hülse 37 einschraubbar sind.

Mit den genau eingestellten Klemmbacken 38 läßt sich der Zapfen 30 und damit der mit dem Zapfen verbundene Spannkeil 15' ideal zentrieren, so daß eine hohe Rundlaufgenauigkeit erreicht wird. Der Rundlauf des Spannkegels 15' überträgt sich schließlich auf den Spanndorn 13',

der vom Spannkeil 15' gehalten und abgestützt wird. 30

Beim abschließenden überdrehen der Ausgleichsbuchse 31 werden somit etwaige Ungenauigkeiten nicht nur des Spanndornes 13' sondern auch des Spannkeiles 15' sowie von dessen Verankerung in der Buchse 35 bzw. in der Spindelnase der Drehbank 10 ausgeglichen.

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Der Spannkeil 15' ist mit seinem Zapfen 30 axial verschiebbar angeordnet, um den Vorgang des Spannens und Endspannens des Spanndornes 13' beim Auswechseln des Werkstückes 12 durchführen zu können. Dieses kann entweder mechanisch Spannkeil- oder zapfenseitig oder auch pneunatisch zapfenseitig durchgeführt werden. Zur Schmie rung der Gleitflächen innerhalb der Buchse 35 und des Spanndornes 13' sind Schmierölkanäle 43 bzw. 44 vorgesehen, die von einem gemeinsamen Schmieröl kanal 45 gespeist werden. Dichtungen 46, 47 bzw. 48 verhindern das Auslaufen des Schmieröles.

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Claims

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M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Aktien gesell schaft

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Patentansprüche

Spannvorrichtung für eine Drehbank zum Einspannen eines kreissymmetrischen, hohlen Werkstückes, bestehend aus einem in das Innere

des Werkstückes eingreifbaren Spanndorn, der am Umfang gleichmäßig verteilte radial bewegliche Spannbacken aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanndorn (13, 13') hohlzylindrisch ist und im mittleren Mantelbe

reich in mindestens zwei Spannbacken (16) aufgeteilt ist, deren Enden in axialer Richtung gesehen jeweils mittels Stegen (17) mit den Endbereichen (18, 19 bzw. 19') des hoh 1zylindrisehen Spanndornes radial beweg

lich verbunden sind, daß die Spannbacken zusammen einen zylindrischen Außenmantel (21) und einen konischen Innenmantel (22) bilden, und daß ein mit dem Innenmantel zusammenwirkender konischer Spannkeil (15, 15') vorgesehen

ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) und die zugehörigen Stege (17) direkt aus einem hohlzylindrischen Körper herausgearbeitet sind.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) radial nach innen des Spanndornes eingezogen sind

(Fig. 2).
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4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) von einer dehnbaren Ausgleichsbuchse

(31) umgeben sind.
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5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanndorn (13¹) an einem Stirnende einen Anschlag (19', 24) für den Spannkeil (15¹) hat.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanndorn (13) einen Zapfen (14) zum Einspannen

in die Spindelnase der Drehbank (10) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkeil (15¹) einen FUhrungszapfen (30) zur Verankerung der Spannvorrichtung in der Spindelnase der Dreh-

bank (10) hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Führungszapfen (30) des Spannkeiles (15') eine Buchse (35) zugeordnet ist, in der der Führungszapfen axial verschiebbar angeordnet ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (35) aus zwei ineinander angeordneter, axial verschiebbarer Hülsen

(37, 38) besteht, deren Kontaktflächen konisch ausgebildet sind, wobei die innere Hülse als Klemmhülse (38) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kl emmhul s.e der Buchse (35) aus mindestens drei axial verschiebbaren Klemmbacken (38) besteht.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spann-

keil (15¹) Kanäle (44, 45 bzw. 43) für ein

Schmieröl aufweist.

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