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Bezeichnung: Spannvorrichtung für Bearbeitungs-
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maschinenspindeln Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung
für Bearbeitungsmaschinenspindeln mit einem radial spannenden Spannzylinder, der
in einer Konusaufnahme der Spindel angeordnet und mittels einer Uberwurfmutter gehalten
ist.
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Bearbeitungsmaschinenspindeln, wie -die Spindeln von Fräsmaschinen,
haben am vorderen Ende in der Regel einen Innenkonus und ein Außengewinde zum Aufschrauben
einer Uberwurfmutter. In diesem Konus können entweder Werkzeuge oder geschlitzte
Spannhülsen mit einem entsprechenden Außenkonus eingesetzt werden.
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Solche geschlitzten Spannhülsen sind außen mit dem entsprechenden
Konus gefertigt und haben innen ein zylindrisches Loch, in welches die Zapfen passender
Werkzeuge mit geringer Naßdifferenz eingesetzt werden.
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Durch Aufschrauben der Uberwurfmutter wird dann die geschlitzte Spannhülse
im Konus geringfügig verschoben, wodurch der zylindrische Werkzeugschaft festgespannt
wird. Durch diese Verschiebung der geschlitzten Spannhülse treten gewisse Toleranzen
bei der Einspannung des Werkzeuges oder auch Werkstückes -für den Fall der Einspannung
eines Werkstückes - auf.
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Seit langem sind nun Dehnspannsysteme bekannt, bei denen eine zylindrische
BUchse zur Bildung eines Spannfutters in der Weise herangezogen wird, daß ein recht
dünnwandiger Teil des Zylinderraums mit einem hydraulischen System verbunden ist,
in welchem man durch Verschiebung eines Kolbens oder sonstige Fernsteuermaßnahmen
eine ringförmig sehr gleichmäßige Verformung erzielen kann, die man zu Spannzwecken
mit sehr geringen Toleranzen und vor allem guter Rundlaufgenauigkeit einsetzen kann.
Solche Dehnspanneinrichtungen beanspruchen sehr viel Platz und vor allem muß man
Zugang zu dem Spannkolben oder einer sonstigen Einrichtung zum Aufbringen des Hydraulikdrucks
haben. Die besonderen konstruktiven Ausgestaltungen solcher Dehnspanneinrichtungen
haben es bisher nicht zugelassen, sie für Bearbeitungsmaschinenspindeln in den üblichen
Aufnahmen zu verwenden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinrichtung der
eingangs genannten Art mit einem Dehnspannfutter zu versehen, welches trotz der
Befestigung mit einer Uberwurfmutter gut zu handhaben ist und deshalb die günstigen
Eigenschaften des Dehnspannens bezüglich Einspanntoleranz und Rundlaufgenauigkeit
auch für die Einspannung an Bearbeitungsmaschinenspindeln zu nutzen gestattet.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Konusteil der Spannvorrichtung
ungeschlitzt und starr ausgebildet ist, im Innern eine hydraulisch verformbare Dehnspannhülse
aufweist und die Uberwurfmutter drehbar, jedoch axial unverschiebbar zwischen Spindelgewinde
und Angriffsteil für die hydraulische Spannung der Dehnspannhülse abgestützt ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß gerade das Verschieben
der üblichen geschlitzten Spannhülsen zu höheren Abweichungen bei der Einspannung
tE; und zu relativ ungünstigen Rundlaufeigenschaften führen kann und daß man diese
an sich durch starres Befestigen einer Dehnspannhülsenanordnung vermeiden kann.
Das war jedoch bisher für solche meist mit kleinem Aüßendurchmesser arbeitende Einrichtungen
deshalb nicht zu realisieren, weil man eine den üblichen Standardeinrichtungen entsprechende
Uberwurfmutter benötigt und andererseits außerhalb der Spindel und auch außerhalb
der Uberwurfmutter Zugang zu der hydraulischen Spanneinrichtung haben muß. Durch
die Uberwurfmutter hindurch kann man diesen Zugang nicht schaffen, weil die Uberwurfmutter
nicht an jeder Maschine in dieselbe Relativlage zum Grundkörper gelangt. Hier setzt
nun über die Anwendung der Dehnspannenrichtung an solchen Fräsmaschinenspindeln
hinaus eine weitere Besonderheit der Erfindung an, in dem sie nämlich einen jösurigsvorschlag
dahingehend
bringt, daß die Uberwurfmutter das Angriffsteil nicht
übergreift, sondern zwischen diesem und dem Gewinde in geeigneter Weise abgestützt
ist. Solche Abstützungen können mit den verschiedensten in der Technik bekannten
Hintergreifeinrichtungen für drehbares,jedoch axial unverschiebbares Lagern realisiert
werden. Dabei könnten geteilte Einrichtungen oder nachträglich von außen eingesetzte
Einrichtungen verwendet werden. Eine besonders günstige Lösung der Erfindung, die
auch herstellungs- und montagetechnisch günstig zu realisieren ist, sieht vor, daß
zur axial unverschieblichen und drehbaren Abstützung der Spindelmutter in dieser
und dem Außenteil der Dehnspanneinrichtung jeweils die eine Nut einer Radialkugellageranordnung
ausgebildet ist und der Zwischenraum mit passenden Kugeln gefüllt ist.
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Da man an solchen hochwertigen großvolumigen Werkzeugen in der Regel
nicht die üblichen Techniken zum Einbringen geschlossener Kugellager anwenden kann,
sieht man für das Einfüllen und Entfernen der Kugeln zweckmäßig eine radiale Bohrung
mit Verschlußstopfen, vorzugsweise in Form einer Madenschraube, vor. Auch kann man
an dieser Stelle ein übliches Kugellager einbauen und fixieren.
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Uberwurfmutter und Angriffsteil für die hydraulische Spannung haben
zweckmäßig etwa gleichen Außendurchmesser, damit keine Behinderung für die Bearbeitung
eintritt und die Spannvorrichtung in gleicher Weise wie bisherige Spannvorrichtungen
mit geschlitzten Hülsen eingesetzt werden kann.
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Die eigentliche Dehnspannhülse erstreckt sich zweckmäßig vom vorderen
Ende des Angriffsteils bis in den innerhalb der Spindel liegenden Teil des Konusteiles.
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So ist im vorderen sehr stabilen Bereich die hochqualifizierte Einspannung
und Abstützung gegeben.
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Weitere Ausgestaltungen, Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung
sind auch in dem nachfolnden> anhand der Zeichnungen gegebenen Beschreibungsteil
behandelt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der
Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 Einen Längsschnitt durch die Spannvorrichtung gemäß
der Linie 1-1 in Fig. 2 und Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig.
1 durch die Vorrichtung im Bereich des Angriffsteils für die hydraulische Spannung.
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Die Spindel 10 einer Bearbeitungsmaschine hat einen Innenkonus 11
und im Bereich ihres vorderen Endes 10.1 ein Außengewinde 12. Auf dieses ist eine
Uberwurfmutter 13 geschraubt. Sie ist Bestandteil der Spannvorrichtung 14. Diese
hat einen Grundkörper 15 mit einem Konuszapfen 16 mit dem Außenkonus 17.
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Dieser ist bei 18 in üblicher Weise ausgenommen und geht vorn bei
einer Schulter 19 in einen Zylinderringteil 20 über, der eine Kugelnut 21 aufweist.
An den Zylinderringteil 20 schließt sich der Angriffsteil 22 für die hydraulische
Spannung an. Dieser hat eine Schulter 23 und eine zylindrische Außenfläche 24, deren
Durchmesser etwa dem Außendurchmesser der äußeren Umfangs fläche 25 der Uberwurfmutter
13 und dem Außendurchmesser der Außenfläche 26 der'Spindel 10 entspricht, so daß
kein Verlust an Bearbeitungshöhe entsteht. Die Uberwurfmutter 13 hat Werkzeugansatzbohrungen
27
über den Umfang verteilt und einen Zylinderbereich 13.1 in dem
eine Kugelnut 28 ausgebildet ist, die der Kugelnut 21 gegenübersteht. Zwischen beiden
befinden sich nach Art eines Kugellagers die Kugeln 29. Zu deren Einführung und
Entfernung ist eine Radialbohrung 30 vorgesehen, die mit einer Madenschraube 31
verschlossen ist.
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Im Angriffsteil 22 ist in einer Kolbenbohrung 32 der hydraulische
Druckkolben 33 verschiebbar und abgedichtet geführt. Auf ihn drückt eine Madenschraube
34, die mit einem Innensechskant gedreht werden kann und die hinreichend tief versenkt
ist, damit sie beim Anfassen auch im Umlauf nicht stört. Weitere Bohrungen 35 führen
zu dem Ringraum 36, der zwischen der Dehnspannhülse 37 des Dehnspannfutters 38 und
dem Grundkörper 39 gebildet ist. Die Dehnspannhülse ist in der üblichen Technik
hergestellt und eingebaut, beispielsweise eingelötet. Durch Verdrehen der Madenschraube
34 kann sie zusammengedrückt oder entspannt werden. Da die Kugellagerung der Uberwurfmutter
13 zwischen dem Gewinde 12 und dem Angriffsteil 22 vorgesehen ist, behindert die
Mutter die Betätigung der Madenschraube 34 nicht.
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Mit dem direkt eingeformten Kugellager können große Haltekräfte problemlos
übertragen werden. Da der Grundkörper 39 mit dem Konuszapfen 16 starr ist, wird
er einmal in der Spindel 10 fixiert. Die Dehnspannbüchse bietet günstige Eigenschaften
bezüglich Einspanntoleranz und Rundlaufgenauigkeit zur Spindelbohrung und ihrem
Konus 17. Beliebige Werkzeuge können leicht und ohne Verdrehen der Uberwurfmutter
13, sondern nur durch Betätigung der Madenschraube 34 schnell, sicher, gut ausgerichtet
und rundlaufgenau eingespannt und gewechselt werden.
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Anstelle der eingearbeiteten Kugelnuten kann auch bei geeigneten Platzverhältnissen
ein handelsübliches
Kugellager eingesetzt und entsprechend befestigt
sein.
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Auch andere Einrichtungen zur drehbaren, jedoch axial unverschiebbaren
Fixierung der Uberwurfmutter 13 gegenüber dem Grundkörper 39 können eingesetzt sein.
Bezeichnung:
Spannvorrichtung für Bearbeitungsmaschinenspindeln Bezugszeichenliste: 10 Spindel
10.1 vorderes Ende 11 Innenkonus 12 Außengewinde 13 Uberwurfmutter 13.1 Zylinderbereich
14 Spannvorrichtung 15 Grundkörper 16 Konuszapfen 17 Außenkonus 18 Ausnehmung 19
Schulter 20 Zylinderringteil 21 Kugelnut 22 Angriffsteil 23 Schulter 24 zylindrische
Außenfläche 25 äußere UmSangsfläche 26 Außenfläche 27 Werkzeugansatzbohrungen 28
Kugelnut 29 Kugel 30 Radialbohrung 31 Madenschraube 32 Kolbenbohrung 33 hydraulischer
Druckkolben 34 Madenschraube 35 Bohrungen 36 Ringraum 37 Dehnspannhülse 38 Dehnspannfutter
39 Grundkörper