-
Umlaufende Spannvorrichtung
-
Die Erfindung betrifft eine umlaufende Spannvorrichtung mit mehreren
in einem Futterkörper radial verstellbar geführten Spannelementen sowie mit einem
mit einer Zentrierspitze versehenen Stirnmitnehmer.
-
Um längliche Werkstücke, insbesondere Wellen,über ihre gesamte Länge
bearbeiten zu können,ist es bekannt, diese Werkstücke zwischen Spitzen zu zentrieren
und einzuspannen,vorzugsweise zwischen der Spitze eines Stirnmitnehmers und der
Spitze eines Reitstockes. Damit derartige längliche Werkstücke mit der zur Verkürzung
der Bearbeitungszeit notwendigen hohen Zerspanungsleistung bearbeitet werden können,
ist es weiterhin bekannt, den Stirnmitnehmer innerhalb einer umlaufenden Spannvorrichtung
anzuordnen.
-
Zunächst wird an dem zwischen den Spitzen eingespannten und vom Stirnmitnehmer
mitgenommenen Werkstück an dem der Spannvorrichtung zugewandten Ende ein kurzer
Bereich bearbeitet. Anschließend wird das Werkstück in diesem bearbeiteten Bereich
von den Spannelementen der Spannvorrichtung gespannt,so daß nunmehr mit erheblich
höheren Schnittkräften gearbeitet werden kann, und zwar auf der gesamten restlichen
Fläche des länglichen Werkstückes.Der Vorteil dieser bekannten Konstruktion liegt
darin,daß während der Einspannung zwischen den Spitzen nur kurzzeitig zum Uberdrehen
des Spanndurchmessers mit einer geringen, dem Stirnmitnehmer zumutbaren Schnittleistung
gearbeitet werden
muß und daß die anschließende kräftige Einspannung
mittels der Spannelemente für die Bearbeitung des gesamten Werkstückes die volle
Ausnutzung der Maschinenleistung zuläßt.
-
Bei den bekannten Konstruktionen ist der Stirnmitnehmer ein fester
Bestandteil der Spannvorrichtung. Um zu Beginn der Bearbeitung den Spannsitz für
die Spannelemente der Spannvorrichtung während einer Einspannung des Werkstückes
zwischen den Spitzen herstellen zu können,ist es erforderlich, die Spannelemente
in axialer Richtung in den Futterkörper zurückzuziehen, damit der notwendige Bearbeitungsraum
für die Herstellung des späteren Spannsitzes zur Verfügung steht. Dieses Zurückziehen
der Spannbacken erfordert eine aufwendige Konstruktion,so daß derartige Spannvorrichtungen
kompliziert und teuer sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,eine umlaufende Spannvorrichtung
mit mehreren in einem Futterkörper radial verstellbar geführten Spannelementen sowie
mit einem mit einer Zentrierspitze versehenen Stirnmitnehmer zu schaffen,dic unter
Beibehaltung der voranstehend geschilderten Vorteile mit einfachen konstruktiven
Mitteln einen Wechsel zwischen der Einspannung zwischen den Spitzen und der Einspannung
durch die Spannelemente ermöglicht und deshalb preiswert herstellbar ist sowie eine
hohe Funktionssicherheit aufweist.
-
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß der Stirnmitnehmer an einem zylindrischen Tragkörper angeordnet
ist,der in axialer Richtung derart verschiebbar im Futterkörper geführt ist, daß
die Anlagefläche des Stirnmitnehmers in der ausgefahrenen Endstellung vor den Spannflächen
der Spannelemente und in der zurückgezogenen Stellung innerhalb oder hinter den
Spannflächen der Spannelemente liegt,und daß der Stirnmitnehmer in der ausgefahrenen
Stellung durch die Spannelemente zentriert eingespannt ist.
-
Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird eine umlaufende Spannvorrichtung
geschaffen,
die eine besonders einfache Konstruktion aufweist, da zu Beginn der Bearbeitung
nicht die Spannelemente axial in den Futterkörper zurückgezogen werden,sondern der
Stirnmitnehmer in axialer Richtung ausgefahren wird, um die ungehinderte Bearbeitung
des späteren Spannsitzes für die Spannelemente zu ermöglichen. Damit in der ausgefahrenen
Stellung des Stirnmitnehmers die notwendige Zentriergenauigkeit gegeben ist und
der am zylindrischen Tragkörper angeordnete Stirnmitnehmer vom drehend angetriebenen
Futterkörper mitgenommen wird,erfolgt in dieser Stellung des axial verschiebbaren
Stirnmitnehmers eine Einspannung desselben durch die Spannelemente der Spannvorrichtung.
Diese Spannelemente haben somit auch bei einer Einspannung des Werkstückes zwischen
den Spitzen eine wichtige Funktion sowohl für die Zentrierung als auch für die Kraftübertragung.
Infolge dieser Doppelfunktion der Spannelemente und der Anordnung des Stirnmitnehmers
an einem axial im Futterkörper verschiebbaren,zylindrischen Tragkörper ergibt sich
eine besonders einfache und funktionssichere Konstruktion,mit der auch vorhandene
Spannvorrichtungen nachträglich ausgerüstet werden können.
-
Bei einer Anwendung der Erfindung auf eine einfache Spannzange ist
gemäß einem weiteren- Merkmal der Erfindung der zylindrische Tragkörper des Stirnmitnehmers
in der ausgefahrenen Stellung unmittelbar durch die Spannelemente einspannbar.Hierbei
ist es lediglich erforderlich, daß der Durchmesser des zylindrischen Tragkörpers
dem Spanndurchmesser der Spannelemente entspricht.
-
Um trotz dieser Einschränkung Werkstücke mit unterschiedlichem Spanndurchmesser
bearbeiten zu können,wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen,den
Stirnmitnehmer mit einem auswechselbar auf dem vorderen Ende des Tragkörpers zu
befestigenden, dem jeweiligen Werkstückdurchmesser angepaßten Mitnahmeteil zu versehen.
-
Sofern die erfindungsgemäße Ausbildung an einem Spannfutter
eingesetzt
werden soll, dessen Spannbacken für unterschiedliche Werkstückdurchmesser verstellbar
oder umrüstbar sind,wird gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung vorgeschlagen,auf
dem Stirnmitnehmer bzw. dessen Tragkörper einen auswechselbaren, dem jeweiligen
Spanndurchmesser des Werkstückes entsprechenden Spannring zu befestigen,über den
der Stirnmitnehmer in der ausgefahrenen Stellung durch die Spannelemente einspannbar
ist. Die Befestigung des Spannringes kann beispielsweise mittels eines konischen
Sitzes und einer Verspannung in axialer Richtung oder bei einer geschlitzten Ausführung
des Spannringes mit Hilfe einer Klemmschraube erfolgen. Bei der Befestigung ist
lediglich darauf zu achten,daß der Spannring schnell und auf einfache Weise vom
Stirnmitnehmer bzw. dessen Tragköper gelöst,abgenommen und durch einen Spannring
anderer Abmessungen ersetzt werden kann.
-
Bei einer Verwendung der Erfindung an einer Spannvorrichtung mit an
den Spanndurchmesser des jeweiligen Werkstückes durch Auswechseln oder Verstellen
anpaßbaren Spannbacken,können bei einer alternativen Ausführungsform gemäß der Erfindung
im Futterkörper hinter der Spannfläche der Spannbacken radial beweglich geführte
Druckstücke angeordnet sein,durch die der Tragkörper in der ausgefahrenen Stellung
des Stirnmitnehmers einspannbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform greifen
diese Druckstücke unmittelbar an der Mantelfläche des Tragkörpers an und sind unmittelbar
durch die Spannbacken betätigbar. Sofern diese Spannbacken aus Grund- und Aufsatzbacke
bestehen,werden die Druckstücke vom radial innenliegenden Ende der Grundbacken betätigt.
-
Der Stirnmitnehmer ist in an sich bekannter Weise mit einer federbelasteten
Zentrierspitze und feststehenden Mitnahmeschneiden versehen. Der Tragkörper wird
in axialer Richtung durch einen Druckmittelzylinder verstellt, der gegenläufig zu
einem Zylinder betätigt wird, der seinerseits einen die Gegenspitze
tragenden
Reitstock axial verschiebt.
-
Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine
erste Ausführungsform mit ausgefahrenem Stirnmitnehmer, Fig. 2 einen der Fig.l entsprechenden
Längsschnitt mit zurückgezogenem Stirnmitnehmer, Fig. 3 einen Längsschnitt durch
eine zweite Ausführungsform mit ausgefahrenem Stirnmitnehmer, Fig. 4 einen der Fig.3
entsprechenden Längsschnitt mit zurückgezogenem Stirnmitnehmer, Fig. 5 einen Längsschnitt
durch eine dritte Ausführungsform, wiederum mit in der ausgefahrenen Stellung befindlichem
Stirnmitnehmer und Fig. 6 einen der Fig.5 entsprechenden Längsschnitt, bei dem sich
der Stirnmitnehmer in der zurückgezogenen Stellung befindet.
-
Bei der ersten Ausführungsform der umlaufenden Spannvorrichtung nach
den Fig.l und 2 handelt es sich um eine einfache Spannzange. Diese umfaßt einen
zylindrischen Futterkörper l,der mit einer geschlitzten Spannpatrone 2 versehen
ist. Am vorderen Ende dieser Spannpatrone 2 sind mehrere in Umfangsrichtung durch
Schlitze voneinander getrennte Spannelemente 3 ausgebildet, die bei einer axialen
Relativbewegung der Spannpatrone 2 gegenüber dem Futterkörper 1 aufgrund von Keilflächen
la bzw. 3a in radialer Richtung verstellt werden.
-
Im Inneren der Spannpatrone 2 ist ein zylindrischer Tragkörper 4 angeordnet,
der an seinem vorderen Ende einen Stirnmitnehmer 5 und eine durch eine Feder 6a
belastete Zentrierspitze
6 trägt. Beim Ausführungsbeispiel nach
den Fig.l und 2 umfaßt der Stirnmitnehmer 5 ein auswechselbares Mitnahmeteil 5a,das
durch einen Keil 5b drehfest auf dem vorderen Ende des Tragkörpers 4 angeordnet
und mit den erforderlichen Mitnahmeschneiden versehen ist.
-
Der im Futterkörper 4 axial verschiebbar gelagerte Tragkörper 4 mit
dem Stirnmitnehmer 5 wird durch einen Druckmittelzylinder 7 betätigt, der schematisch
in den Fig.l und 2 angedeutet ist.
-
Mit diesem Druckmittelzylinder 7 arbeitet gegenläufig ein Zylinder
8 zusammen, der ebenfalls schematisch in den Fig.1 und 2 dargestellt ist und eine
nicht dargestellte Zentrierspitze eines ebenfalls nicht dargestellten Reitstockes
in axialer Richtung verstellt.
-
Mit der voranstehend beschriebenen Spannvorrichtung werden längliche
Werkstücke W,beispielsweise wellenartige Werkstücke W auf ihrer gesamten Mantelfläche
bearbeitet. Zu diesem Zweck wird jedes Werkstück W zuerst zwischen der Zentrierspitze
6 der Spannvorrichtung und der nicht dargestellten Zentrierspitze des Reitstockes
eingespannt. Für diese Einspannung wird der Tragkörper 4 mit dem Stirnmitnehmer
5 und der Zentrierspitze 6 durch den Druckmittelzylinder 7 derart aus dem Futterkörper
1 der Spannvorrichtung ausgefahren,daß die Anlagefläche 5c des Stirnmitnehmers 5
vor den Spannflächen 3b der Spannelemente 3 liegt, wie dies in Fig.l zu erkennen
ist.
-
In dieser ausgefahrenen Stellung des Stirnmitnehmers 5 wird dieser
durch die Spannelemente 3 zentriert und eingespannt.
-
Hierdurch wird gleichzeitig eine drehkraftübertragende Verbindung
zwischen dem Futterkörper 1 und dem Tragkörper 4 sowie Stirnmitnehmer 5 geschaffen,
so daß das Werkstück Wan der durch ein schwarzes Dreieck gekennzeichneten späteren
Einspannstelle für die Spannelemente 3 bearbeitet werden kann. Weil über den
Stirnmitnehmer
5 nur geringe Drehmomente auf das Werkstück W übertragen werden können,erfolgt diese
erste Bearbeitung mit reduzierten Schnittkräften.
-
Sobald die Bearbeitung der späteren Einspannstelle für die Spannelemente
3 abgeschlossen ist,wie dies in Fig.2 eingezeichnet ist, werden die Spannelemente
3 durch eine Relativverschiebung der Spannpatrone 2 zum Futterkörper 1 geöffnet.
Anschließend wird durch Betätigen des Zylinders 8 der Tragkörper 4 mit dem Stirnmitnehmer
5 in axialer Richtung in den Futterkörper 1 zurückgeschoben. Die zurückgezogene
Stellung des Stirnmitnehmers 5 ist in Fig.2 gezeichnet. Nunmehr werden die Spannelemente
3 wiederum gespannt. Sie erfassen das Werkstück W an der zuvor bearbeiteten Einspannstelle.
Durch die Erfassung des Werkstükkes W mittels der Spannelemente 3 können hohe Drehmomente
auf das Werkstück W übertragen werden, so daß nunmehr die restliche Bewegung über
die volle Länge des Werkstückes W mit hohen Schnittkräften durchgeführt werden kann.
-
Beim ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig.l und 2 wird der zylindrische
Tragkörper 4 in der ausgefahrenen Stellung des Stirnmitnehmers 5 unmittelbar durch
die Spannelemente 3 eingespannt. Hierzu ist es erforderlich, daß der Durchmesser
des Tragkörpers 4 etwa dem Spanndurchmesser der Spannelemente 3 entspricht. Um dennoch
Werkstücke mit unterschiedlichen Spanndurchmessern einspannen zu können,ist gemäß
den Fig.l und 2 der Stirnmitnehmer 5 mit auswechselbaren Mitnahmeteilen 5a versehen,die
dem jeweiligen Werkstückdurchmesser angepaßt sind.
-
Bei der zweiten Ausführungsform nach den Fig.3 und 4 handelt es sich
um ein einfaches Backenfutter. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Spannvorrichtung
einen Futterkörper 1, der allerdings mehrteilig ausgeführt ist. In diesem Futterkörper
1 ist ein Stellglied 9 axial verschiebbar geführt,welches mit mehreren Keilstangen
10 verbunden ist. Jede dieser Keilstangen
10 ist wiederum in axialer
Richtung verschiebbar im Futterkörper 1 gelagert und wirkt mit ihrer Keilfläche
auf ein als Spannbacke ausgebildetes Spannelement 3. Beim Ausführungsbeispiel ist
jedes Spannelement 3 mit einem auswechselbaren Spannstück 3c versehen, um den Spanndurchmesser
der Spannvorrichtung an unterschiedliche Werkstückdurchmesser anpassen zu können.
-
Im Futterkörper 1 ist wiederum ein zylindrischer Tragkörper 4 axial
verschiebbar gelagert, der am vorderen Ende einen Stirnmitnehmer 5 trägt. Der Stirnmitnehmer
5 umfaßt wiederum eine Zentrierspitze 6 sowie Mitnahmeschneiden 5d.
-
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Stirnmitnehmer 5 mit seiner
Anlagefläche 5c in axialer Richtung zwischen einer ausgefahrenen und einer zurückgezogenen
Endstellung verschiebbar. In der ausgefahrenen Endstellung gemäß Fig.3 liegt die
Anlagefläche 5c des Stirnmitnehmers 5 vor den Spannflächen 3b der Spannelemente
3. In der zurückgezogenen Stellung des Stirnmitnehmers 5 befindet sich die Anlagefläche
5c innerhalb der Spannflächen 3b, wie aus Fig.4 hervorgeht.
-
Auch beim Ausführungsbeispiel nach den Fig.3 und 4 erfolgt die erste
Bearbeitung des Werkstückes W,nämlich die Herstellung eines Spannsitzes für die
Spannstücke 3c in der ausgefahrenen Stellung des Stirnmitnehmers 5,in der das Werkstück
W durch die Zentrierspitze 6 des Stirnmitnehmers 5 und die Zentrierspitze des nicht
dargestellten Reitstockes zentriert und durch die an der spannfutterseitigen Stirnfläche
des Werkstückes anliegenden Mitnahmeschneiden 5d kraftschlüssig mit der Spannvorrichtung
verbunden ist. In dieser ausgefahrenen Stellung des Stirnmitnehmers 5 wird dieser
durch die Spannstücke 3c zentriert und gespannt. Zu diesem Zweck ist beim Ausführungsbeispiel
nach den Fig.3 bis 4 der Stirnmitnehmer 5 mit einem dem jeweiligen Spanndurchmesser
des Werkstückes W entsprechenden
Spannring 11 versehen. Dieser
Spannring 11 ist in geeigneter Weise auf der Mantelfläche des Stirnmitnehmers 5
befestigt, beispielsweise durch konische Anzugflächen oder durch Klemmung.
-
Auch bei dieser Ausführungsform der Spannvorrichtung kann die Bearbeitung
des späteren Spannsitzes für die Spannstücke 3c ohne Schwierigkeiten erfolgen, da
das Werkstück W durch das Ausfahren des Stirnmitnehmers 5 an einer Stelle bearbeitet
wird, die ausreichend vor dem eigentlichen Spannfutter liegt.Sobald dieser Spannsitz
hergestellt worden ist,wird der Stirnmitnehmer 5 durch axiale Verschiebung des Tragkörpers
4 in den Bereich des Futterkörpers 1 zurückgezogen, so daß die Spannstücke 3c das
Werkstück W an der zuvor hergestellten Spannfläche einspannen. Durch diese Einspannung
werden hohe Drehmomente übertragen,so daß die restliche Bearbeitung des Werkstückes
W mit großen Schnittkräften erfolgen kann.
-
Das dritte Ausführungsbeispiel nach den Fig.5 und 6 zeigt ein herkömmliches
Backenfutter, das als Dreibacken-Hohlfutter in Keilhakenausführung ausgebildet ist.
Die im Futterkörper 1 in radialer Richtung verschiebbaren Spannelemente bestehen
aus einer Grundbacke 3d und einer Aufsatzbacke 3e,die in radialer Richtung relativ
zur Grundbacke 3d verstellbar ist. Die Grundbacken 3d werden über ihren Keilhaken
von einem Stellglied 9 angetrieben,das in bekannter Weise als Futterkolben ausgebildet
ist.
-
In der ursprünglichen Bohrung des Dreibacken-Hohlfutters ist ein zylindrischer
Tragkörper 4 axial verschiebbar gelagert,der an seinem vorderen Ende wiederum einen
Stirnmitnehmer 5 mit Zentrierspitze 6 und Mitnahmeschneiden 5d trägt. Der zylindrische
Tragkörper 4 mit dem Stirnmitnehmer 5 ist zwischen einer ausgefahrenen Stellung
gemäß Fig.5 und einer zurückgezogenen Stellung gemäß Fig.6 in axialer Richtung verschiebbar.
-
In der ausgefahrenen Endstellung des Stirnmitnehmers 5 liegt
dessen
Anlagefläche 5c vor den Spannflächen 3d der Aufsatzbacken 3e. Der spätere Spannsitz
für diese Aufsastzbacken 3e kann somit ohne Schwierigkeiten bearbeitet werden. Bei
diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Zentrierung und Einspannung des Tragkörpers
4 in der ausgefahrenen Stellung des Stirnmitnehmers 5 durch Druckstücke 12,die in
radialer Richtung beweglich in einer Büchse 13 angeordnet sind,die den zylindrischen
Tragkörper 4 im vorderen Teil des Futterkörpers 1 konzentrisch umgibt und durch
Schrauben 14 am Futterkörper 1 befestigt ist.
-
Die Druckstücke 12 werden unmittelbar von den inneren Enden der Grundbacken
3d betätigt,wie aus Fig.5 hervorgeht.Hierdurch wird erreicht,daß in der ausgefahrenen
Stellung des Stirnmitnehmers 5 der Tragkörper 4 zentriert und eingespannt wird und
daß gleichzeitig das notwendige Drehmoment vom Futterkörper 1 über die Druckstücke
12 und den Tragkörper 4 auf den Stirnmitnehmer 5 übertragen wird.
-
In der zurückgezogenen Stellung des Stirnmitnehmers 5,in der die Aufsatzbacken
3e das Werkstück W an der zuvor bearbeiteten Einspannstelle einspannen,liegen die
Grundbacken 3d im Abstand von den Druckstücken 12,wie aus Fig.6 hervorgeht. In dieser
Stellung der Spannvorrichtung wird das Drehmoment über die aus Grundbacke 3d und
Aufsatzbacke 3e bestehenden Spannbacken auf das Werkstück W übertragen, so daß mit
erheblich höheren Zerspanungsleistungen gearbeitet werden kann.
-
Bezugszeichenliste: 1 Futterkörper la Keilfläche 2 Spannpatrone 3
Spannelement 3a Keilfläche 3b Spannfläche 3c Spannstück 3d Grundbacke 3e Aufsatzbacke
4 Tragkörper 5 Stirnmitnehmer 5a Mitnahmeteil 5b Keil 5c Anlagefläche 5d Mitnahmeschneide
6 Zentrierspitze 6a Feder 7 Druckmittelzylinder 8 Zylinder 9 Stellglied 10 Keilstange
11 Spannring 12 Druckstück 13 Buchse 14 Schraube W Werkstück
-
Leerseite -