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Beschreibung (1) Titel: Spitzenspannblöcke für das Spannen der Werkstücke
auf Werkzeugmaschinen.
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Gattung des Anmel degegenstandes: (2) Die Erfindung betrifft Spitzenspannbiöcke
für wirtschaftliches und verzugsfreies Spannen der Werkstücke auf Werkzeugmaschinen.
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Angaben zur Gattung: (3) (4) Während der Bearbeitung auf Werkzeugmaschinen
müssen die Werkstücke fest und starr in der richtigen Lage auf dem Maschinentisch
oder in einer Vorrichtung eingespannt sein. Sachgemäßes Spannen trägt dazu bei,
die Maßhaltigkeit und die Oberflächengüte einzuhalten, die Rüstzeiten zu verringern,
die Lebensdauer der lJerkzeugmaschinen und Werkzeuge zu verlängern und Unfälle zu
vermeiden.
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(5) Stand der Technik: (6) Für die Lösung der Spannprobleme stehen
allgemeine Spannmittel zur Verfügung. Hierzu zählen beispielhaft Maschinenschraubstöcke,
Teil köpfe und Rundschalttische.
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Spannvorrichtungen nach dem Baukastensystem haben in vielen Bereichen
der Industrie, insbesondere im Maschinenbau an Bedeutung gewonnen.
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(7) Kritik des Standes der Technik: (3') Oftmals kann ein Spannproblem
nicht oder nur unbefriedigend mit allgemeinen Spannmitteln oder mit Vorrichtungsbaukasten
gelöst werden. Der Ausweg über den Einsatz von Sondervorrichtungen, die jeweils
nur für die Fertigung eines bestimmten Werkstückes geeignet sind, ist mit hohem
Kostenaufwand verbunden.
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(9) Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannmethode,
insbesondere einer großen Anzahl von Fräswerkstücken zu verbessern.
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Die Werkstücke sollen über ihre gesamte (10) Länge rund um die Drehachse
für Bearbeitungsoperationen zugängig sein. Es soll eine rundum formschlüssige aber
nicht verspannungswirkende Aufnahme an den beiden (11) Stirnseiten der Werkstücke
erfolgen. Die Fertigung von Werkstücken mit Vorgaben von Form- und Lagetoleranzen
nach DIN 7184 soll vereinfacht werden. Zusätzliche Spannmittel (12) sollen entfallen.
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Lösung: Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
in den Grundkörpern (Spannblöcken) systematisch angeordneten (13) Spitzen zum Spannen
der Werkstücke und zugleich zum Fixieren der verschiedenen Bearbeitungsebenen benutzt
werden.
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Weitere Ausgestaltung (14) der Erfindung: Spitzenspannblöcke können
Systemspannmittel - etwa in Form von Vorrichtungsbaukästen -durch konstruktive Anpassung
in ihrem Einsatzgebiet erweitern.
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Erzielbare Vorteile: Analyse des Spannens mittels Spitzenspann-(15)
blöcken hinsichtlich der Hauptanforderungen: 1. Rüst- und Nebenzeiten Durch die
direkte Aufnahme der Spitzen-(16) spannblöcke in einer T-Nute des Frästisches entfällt
jegliche Ausrichtarbeit. Lediglich
der Abstand der Spitzenspannblöcke
zueinander muß vor dem Festspannen bestimmt (17) werden. Gleichermaßen vorteilhaft
gestaltet sich die Befestigung und Positionierung der Spitzenspannblöcke innerhalb
von Vorrichtungsbaukästen. Werkstücke kommen nur (18) einmal auf die Maschine und
können ohne Wechsel der Spannmittel mehrseitig bearbeitet werden. Ein besonderer
Vorteil liegt bei schweren Werkstücken in der (19) Serienfertigung. Hier werden
durch nur einmaliges Aufnehmen bei gleichzeitiger Vor- und Fertigbearbeitung unnötige
Transporte eingespart. Beim Weiterdrehen in die (20) neue Bearbeitungsebene bleiben
die Zentrierspitzen der Drehachse geschlossen und nur die Spitzen zur Arretierung
und Befestigung werden betätigt. Geringe Werk-(21) stückwechselzeiten.
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2. Genau-igkeat und Reproduzierbarkeit Das Drehen der Werkstücke
um die beiden Zentrierspitzen der Drehachse erfolgt vollkom-(22) men spielfrei.
Die hohe Passungsqualität und die genaue Anordnung der übrigen Spitzen gewährleistet
eine genaue Arretierung in den verschiedenen Bearbeitungs-(23) ebenen. Die Reproduzierbarkeit
hält höchsten Anforderungen Stand. Subjektive Einflüße, etwa durch Ablesen einer
Skala, entfallen. Bei sachgerechtem Spannen tritt (24) durch die Spitzenaufnahme
keinerlei Verzug der Werkstücke ein.
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Insbesondere bei Feinbearbeitungen mit Vorgaben bezüglich der Form
und der Lage
(25) nach DIN 7184 sind optimale Voraussetzungen gewährleistet.
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3. Starrheit undffpannsicherheit Die beiden Spitzenspannblöcke werden
(26) aus massivem Werkstoff gefertigt. Beide Grundkörper sind gleichstark dimensioniert.
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Ihre separate Befestigung erfolgt direkt auf dem Frästisch oder auf
der Grundspann-(27) platte eines Vorrichtungsbaukastens.
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Die Spitzenspannblöcke werden beim Aufrüsten der Maschine so positioniert,
daß beim Eingriff der Spitzen ins Werk-(28) stück ihr kegeliger Teil mit dem Grundkörper
bündig sitzt (max. Starrheit).
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Starrheit und Spannsicherheit werden durch die Größe, Lage und Anzahl
der (29) Zentrierbohrungen im Werkstück mitbestimmt.
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Ferner sind externe Einflüße, wie Maschinenstabilität und Werkstückstabilität
mit zu berücksichtigen. Grundsätzlich (30) langt die Starrheit und Spannsicherheit
für leichte und mittlere - bei guten Voraussetzungen - für schwerere Zerspanungen.
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4. Universalität (31) Durch den Einsatz von Spitzenspannblöcken kann
ein breites Spektrum von Werkstücken bearbeitet werden. Das Verschieben der Spitzenspannblöcke
in der T-Nute des (32) Frästisches oder ein entsprechendes Positionieren auf der
Grundplatte eines Vorrichtungsbaukastens ermöglicht die Aufnahme von verschiedenen
Werkstücklängen.
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Eine Eine große Anzahl von komplizierten Sondervorrichtungen, die
in der Regel nur
für ein Teil bestimmt sind, werden eingespart.
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(34) Durch die Austauschbarkeit der Spitzen innerhalb des Bohrungssystems
wird die Kombination dem jeweiligen Bearbeitungsfall angepaßt. Die äußeren Bohrungen
sind soweit (35) am Rand der Blöcke angeordnet, daß ein Überfräsen der Werkstücke
über ihre Gesamtlänge möglich wird. Vorrichtungsbaukästen werden durch konstruktiv
angepasste (36) Spitzenspannblöcke sinnvoll ergänzt.
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Größte Vorteile werden beim Einsatz der Spitzenspannblöcke auf NC-
oder CNC-Maschinen erzielt. Umfangreiche Bearbei-(37) tungen werden in einem Programmablauf
erfaßt (siehe Bearbeitungsbeispiele).
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Funktionsbeschreibung eines (38)Ausführungsbeispiels: Ein Ausführungsbeispiel
(Fig. 1) und Anwendungsbeispiele (Fig. 2 - 8) sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig.l (39) Spitzenspannblöcke für das Spannen der Werkstücke
auf Werkzeugmaschinen.
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Fig.2 Bearbeitungsbeispiel eines Werkstückes mit (40) der Ebenheitsanforderung
an eine Werkstückfläche von 0,01 mm. Die Vorbereitung des Werkstückes (Zentrierplan)
-und dessen
Spannaufnahme zwischen den Spitzen (41) der Spannblöcke
während der Schrupp-und Schlichtbearbeitung.
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Fig. 3 Bearbeitungsbeispiel eines Werkstückes (42) mit sechsseitiger
Flächenbearbeitung.
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Die Vorbereitung des Werkstückes (Zentrierplan) und die schematische
Spannfolge zwischen den Spitzen der (43) Spannblöcke.
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Fig. 4 Bearbeitungsbeispiel eines Werkstückes mit Form- und Lagetoleranzen
nach (44) DIN 7184. Die Vorbereitung des Werkstückes (Zentrierplan) und die schematischeSpannfolge
zwischen den Spitzen der Spannblöcke.
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(45) Fig. 5 Bearbeitungsbeispiel eines Werkstückes (Lagerwinkel) mit
Form- und Lagetoleranzen nach DIN 7184. Zentrier-(46) plan und schematische Spannmethode.
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Fig. 6 Bearbeitungsbeispiel eines Werkstückes (Führungssäule) mit
mehrseitiger (47) Schrupp- und Schlichtbearbeitung.
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Zentrierplan und Spannmethode.
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Fig. 7 Bearbeitungsbeispiel eines Werkstückes (48) (Maschinenführung)
mit mehrseitiger Schrupp- und Schlichtbearbeitung.
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Zentrierplan und schematische Spannmethode.
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(49) Fig. 8 Bearbeitungsbeispiel eines Werkstückes in Plattenform
mit vierseitiger Umfangsbearbeitung. Zentrierplan und schema-(50) tische Spannmethode.
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Die in den Grundkörpern (Fig.#) systematisch angeordneten Spitzen
dienen zugleich zum Spannen der Werkstücke wie zum (51) Fixieren der verschiedenen
Bearbeitungsebenen. Die massiven Grundkörper werden durch Nutensteine nach DIN 6323
in einer T-Nute des Frästisches geführt. Der Abstand (52) der Spitzenspannblöcke
zueinander wird durch die Werkstücklänge bestimmt (Fig.2-8). Die Spitzenweite beginnt
bei Null und wird durch die Länge des Fräs-(53) tisches begrenzt. Durch je 3 Schrauben
nach DIN 912 und Nutensteine nach DIN 508 werden die Spitzenspannblöcke auf dem
Maschinentisch befestigt. Vor der Bearbeitung werden (54) die Werkstücke an den
Stirnseiten mit Zentrierbohrungen nach DIN 332 versehen, deren Anzahl, Größe und
Lage werkstückspezifisch bestimmt wird (Fig.2-8). Nach (55) dem Einlegen der Werkstücke
bleiben die Zentrierspitzen der Drehachse während der gesamten Fräsoperation geschlossen
(Fig.3-8). Beim Einschwenken der Werkstücke (56) in die neue Bearbeitungsebene werden
lediglich weitere Spitzen zur Arretierung und Befestigung betätigt.
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