DE3526555A1 - Vorschubzange - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorschubzange gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Vorschubzange dieser Gattung ist aus der DE-PS 24 05 527 bekannt. Bei dieser bekannten Vor­ schubzange ist in eine Außenhülse ein Spanneinsatz ein­ gesetzt, der als an ihrem vorderen Ende geschlitzte Spannzange ausgebildet ist. Diese innere Spannzange weist an ihrem rückwärtigen Ende ein Einstellaußenge­ winde auf, mit welchem die Spannzange in ein Einstell­ innengewinde der Außenhülse eingeschraubt wird. Die Außenhülse weist an ihrem vorderen Ende einen sich gegen dieses vordere Ende erweiternden Innenkonus auf, mit welchem ein entsprechender Außenkonus der eingesetzten inneren Spannzange zusammenwirkt. Mit­ tels des Einstellgewindes kann die innere Spannzange unterschiedlich weit axial in die Außenhülse gedreht werden, so daß das geschlitzte vordere Ende der Spann­ zange mehr oder weniger stark geschlossen wird. Da­ durch ist der Reibschluß zwischen der inneren Spann­ zange und dem durch die Vorschubzange zuzuführen­ den Stangenmaterial einstellbar. Das in die Vorschub­ zange eingestoßene Stangenmaterial drückt das ge­ schlitzte vordere Ende der inneren Spannzange radial auseinander, wobei die an ihrem vorderen Ende eben­ falls geschlitzte Außenhülse diese radiale Druckkraft aufnimmt. Die Spannzange kann daher mit geringer Wandstärke dünn und nachgiebig ausgebildet werden, so daß sie sich in ihrem geschlitzten vorderen Bereich gut an das Stangenmaterial anlegen kann.

Bei der aus der DE-PS 24 05 527 bekannen Vorschub­ zange weist die innere Spannzange nur in ihrem axial vorderen Bereich Längsschlitze auf, während sie in ih­ rem axial hinteren Bereich, in welchem sich das Einstell­ gewinde befindet, als geschlossener Hohlzylinder aus­ gebildet ist. Durch die Längsschlitze wird der vordere Bereich der Spannzange in einzelne zungenförmige Spannbacken unterteilt, die durch das Stangenmaterial radial nach außen gebogen werden. Trotz der geringen Wandstärke der inneren Spannzange liegt diese daher nur mit einem relativ kurzen axialen Bereich ihres vor­ deren Endes an dem Stangenmaterial an. Dies führt zu einem starken Verschleiß der inneren Spannzange. Die­ ser starke Verschleiß macht zunächst ein häufiges Nach­ stellen des Reibschlusses und schließlich ein häufiges Auswechseln der inneren Spannzange notwendig. Das Auswechseln der verhältnismäßig aufwendigen inneren Spannzange ist ein wesentlicher Kostenfaktor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ schubzange zu schaffen, die einen geringeren Verschleiß zeigt und kostengünstiger ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorschubzange der ein­ gangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des An­ spruches 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Vorschubzange ist an­ stelle einer in die Außenhülse einschraubbaren Spann­ zange ein hülsenförmiger Spanneinsatz vorgesehen, der sowohl an seinem vorderen Ende als auch an seinem hinteren Ende Längschlitze aufweist. Die Längsschlitze sind gegeneinander im Winkel versetzt und erstrecken sich jeweils über nahezu die gesamte axiale Länge des Spanneinsatzes. Durch diese wechselweise vom vorde­ ren und vom hinteren Ende ineinandergreifenden Längsschlitze läßt sich der Spanneinsatz über seine ge­ samte axiale Länge gleichmäßig radial erweitern, ohne daß sich dadurch seine zylindrische Form ändert.

Der Spanneinsatz weist an seinem vorderen und sei­ nem hinteren Ende jeweils einen sich gegen das jeweili­ ge Ende verjüngende Außenkonus auf. Mittels dieser beiden Außenkonusse wird der Spanneinsatz axial zwi­ schen einem am vorderen Ende der Außenhülse vorge­ sehenen Innenkonus, der sich gegen das vordere Ende der Außenhülse hin verengt, und einer Spannschraube eingespannt, die von rückwärts mittels des Einstellge­ windes in die Außenhülse eingeschraubt wird und mit einem Innenkonus an dem Spanneinsatz anliegt. Der Spanneinsatz wird dadurch an seinen beiden axialen En­ den durch Konusse abgestützt, so daß der Spanndruck gleichmäßig über die gesamte axiale Länge von dem Spanneinsatz aufgenommen und auf die Außenhülse übertragen werden kann. Wird die Spannschraube mit­ tels des Einstellgewindes vom vorderen Ende der Au­ ßenhülse weg nach hinten verstellt, so kann der Spann­ einsatz durch das eingestoßene Stangenmaterial auf ei­ nen größeren Durchmesser ausgeweitet werden, bis die Aussenkonusse des Spanneinsatzes mit den Innenko­ nussen der Außenhülse und der Spannschraube zur An­ lage kommen. Bei dieser Ausweitung des Spanneinsat­ zes vergrößert sich sein Durchmesser gleichmäßig über seine gesamte axiale Länge.

Der aus Stahl hergestellte Spanneinsatz kann sich so­ mit über seine gesamte axiale Länge mit gleichem Spanndruck und somit mit gleichem Reibschluß an dem Stangenmaterial anlegen. Dieser Spanndruck kann durch die Spannmutter exakt eingestellt bzw. nachge­ stellt werden. Der auf den Spanneinsatz radial wirkende Spanndruck wird von der im Bereich des Spanneinsat­ zes geschlitzten Außenhülse aufgenommen. Da der Spanneinsatz über seine geamte axiale Länge und daher sehr großflächig mit gleichem Druck an dem Stangen­ material anliegt, kommt die erfindungsgemäße Vor­ schubzange mit einem geringeren Spanndruck für ein zuverlässiges Ergreifen des Stangenmaterials beim Vor­ schub aus. Dieser geringere Spanndruck führt zu einem geringeren Verschleiß des Spanneinsatzes beim Zu­ rückziehen der Vorschubzange und zu einer geringeren Riefenbildung an der Oberfläche des Stangenmaterials. Aufgrund des geringeren Verschleißes des Spanneinsat­ zes muß der Spanndruck seltener nachgestellt werden. Ist der Spanneinsatz durch Verschleiß unbrauchbar ge­ worden, so muß nur der vergleichsweise preisgünstige Spanneinsatz ausgewechselt werden, während die Spannschraube weiter verwendet werden kann.

Für Stangenwerkstoffe mit hochempfindlicher Ober­ fläche können auch Spanneinsätze aus Bronze oder Kunststoff verwendet werden. In diesen Fällen ergibt sich eine besonders große Kosteneinsparung gegenüber dem bisher notwendigen Austausch der gesamten inne­ ren Spannzange.

Vorzugsweise wird der Spanneinsatz drehfest in der Außenhülse geführt, wozu beispielsweise ein in die Au­ ßenhülse eingesetzter Nutenstein in eine axiale Nut des Spanneinsatzes eingreift. Dadurch wird gewährleistet, daß Drehbewegungen des Stangenmateriales nicht auf den Spanneinsatz übertragen werden und zu einer Ver­ stellung der Spannschraube führen.

Um ein Verstellen der Spannschraube vollständig auszuschließen, kann als zusätzliche Sicherung am rück­ wärtigen Ende der Spannschraube ein Außengewinde vorgesehen sein, auf welches eine Klemmutter ge­ schraubt wird, die sich beim Aufschrauben auf die Spannschraube zwischen dieser und der Innenwandung der Außenhülse festklemmt. Das Gewinde zum Auf­ schrauben der Klemmutter ist vorzugsweise gegenläu­ fig zu dem Einstellgewinde am vorderen Ende der Spannschraube ausgebildet, so daß die Klemmutter zu­ sätzlich als Kontermutter zur Verhinderung einer unbe­ absichtigten Verdrehung der Spannschraube wirkt.

Der Innenkonus am vorderen Ende der Außenhülse weist vorzugsweise einen größeren Kegelwinkel, d. h. Winkel zwischen dem Kegelmantel und der Kegelachse, auf als der Innenkonus der Spannschraube. Vorzugswei­ se beträgt der Kegelwinkel des Innenkonus der Außen­ hülse etwa 45°, während der Kegelwinkel des entgegen­ gesetzten Innenkonus der Spannschraube etwa 30° be­ trägt. Beim Vorschub des Stangenmateriales drückt die­ ses durch Reibung den Spanneinsatz axial nach hinten gegen die Spannschraube. Der kleine Kegelwinkel des Innenkonus der Spannschraube erzeugt dabei eine star­ ke Keilwirkung, die den Spanneinsatz gegen das Stan­ genmaterial drückt und dadurch den Reibschluß ver­ stärkt. Beim Zurückziehen der Vorschubzange wird der Spanneinsatz dagegen durch das Stangenmaterial axial nach vorn gegen den Innenkonus der Außenhülse ge­ schoben. Da der Innenkonus am vorderen Ende der Au­ ßenhülse einen größeren Kegelwinkel aufweist, ist hier­ bei die Keilwirkung wesentlich schwächer, so daß der Spanndruck des Spanneinsatzes beim Zurückziehen der Vorschubzange nicht verstärkt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Vorschubzange in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 die Außenhülse dieser Vorschubzange in der linken Hälfte im Axialschnitt,

Fig. 3 eine axiale Stirnansicht des Spanneinsatzes der Vorschubzange,

Fig. 4 eine in der linken Hälfte axial geschnittene Sei­ tenansicht des Spanneinsatzes,

Fig. 5 eine in der linken Hälfte axial geschnittene Sei­ tenansicht der Spannschraube der Vorschubzange,

Fig. 6 einen Axialschnitt einer zweiten Ausführungs­ form der Vorschubzange,

Fig. 7 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung der Spannschraube dieser Vorschubzange, und

Fig. 8 eine in der linken Hälfte axial geschnittene Sei­ tenansicht der Klemmutter dieser Vorschubzange.

In der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten ersten Ausfüh­ rungsform besteht die Vorschubzange aus einer Außen­ hülse 10, einem Spanneinsatz 12 und einer Spannschrau­ be 14.

Die in Fig. 2 gesondert dargestellte Außenhülse 10 hat im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders. An ihrem rückwärtigen Ende weist die Außenhülse 10 ein Außengewinde 16 auf, mit welchem die Vorschubzan­ gen an einer Vorschubeinrichtung, z. B. an dem Vor­ schubrohr einer Werkzeugmaschine, befestigbar ist. Am vorderen Ende weist die Außenhülse 10 einen Innenko­ nus 18 auf, der sich mit einem Kegelwinkel von 45° gegen das vordere Ende der Außenhülse 10 hin ver­ jüngt. In einem axialen Abstand von dem vorderen Ende der Außenhülse 10, der etwa ein Drittel der gesamten axialen Länge der Außenhülse 10 beträgt, ist an der Innenwandung der Aussenhülse 10 ein Einstellinnenge­ winde 20 vorgesehen. Die Außenhülse 10 weist drei um 120° im Winkel versetzte Längsschlitze 22 auf, die sich von dem vorderen Ende der Außenhülse 10 ausgehend axial bis hinter das Einstellinnengewinde 20 erstrecken.

In die Außenhülse 10 ist von der Rückseite der Spann­ einsatz 12 einsetzbar, der in den Fig. 3 und 4 gesondert dargestellt ist. Der Spanneinsatz 12 besteht aus einer hohlzylindrischen Stahlhülse, deren axiale Länge dem axialen Abstand des Einstellinnengewindes 20 von dem Innenkonus 18 der Außenhülse 10 entspricht. Der Spanneinsatz 12 weist an seinem vorderen Ende einen Außenkonus 24 auf, der dem Innenkonus 18 der Außen­ hulse 10 entsprechend sich gegen das vordere Ende mit einem Kegelwinkel von 45° verjüngt. An seinem hinte­ ren Ende weist der Spanneinsatz 12 einen Außenkonus 26 auf, der sich gegen das hintere Ende mit einem Kegel­ winkel von 30° verjüngt. Von dem vorderen Ende des Spanneinsatzes 12 gehen drei jeweils um 120° im Win­ kel gegeneinander versetzte Längsschlitze 28 aus, die sich axial bis wenige mm vor dem hinteren Ende des Spanneinsatzes 12 erstrecken. Vor dem hinteren Ende des Spanneinsatzes 12 gehen ebenfalls drei gegeneinan­ der im Winkel um 120° versetzte Längsschlitze 30 aus, die sich axial bis nahezu an das vordere Ende erstrecken und im Winkel jeweils in der Mitte zwischen den Längs­ schlitzen 28 liegen.

Um den Spanneinsatz 12 verdrehsicher in der Außen­ hülse 10 zu führen, weist der Spanneinsatz 12 eine axial durchgehende Nut 32 in seiner Außenfläche auf, in die ein Nutenstein 34 eingreift, der in die Außenhülse 10 eingesetzt ist und von dieser nach innen ragt.

Anschließend an den Spanneinsatz 12 wird von hinten die Spannschraube 14 in die Außenhülse 10 eingesetzt. Die in Fig. 5 gesondert dargestellte Spannschraube 14 weist an ihrem vorderen Ende ein Einstellaußengewinde 36 auf, welches in das Einstellinnengewinde 20 der Au­ ßenhülse 10 eingreift. Weiter weist die Spannschraube 14 an ihrem vorderen Ende einen Innenkonus 38 auf, der sich unter einem dem Aussenkonus 26 des Spanneinsat­ zes 12 entsprechenden Kegelwinkel von 30° nach vorn erweitert. Von dem vorderen Ende der Spannschraube 14 gehen sechs im Winkel jeweils um 60° gegeneinander versetzte Längsschlitze 40 aus, die sich axial über das Einstellgewinde 36 bis etwa zur Mitte der Spannschrau­ be erstrecken. Zwei am hinteren Ende der Spannschrau­ be diametral angeordnete Einsteckschlitze 42 dienen zum Einsetzen eines Werkzeuges, um die Spannschrau­ be 14 in das Einstellinnengewinde 20 der Außenhülse 10 einzudrehen.

Durch die Längsschlitze 28 und 30 läßt sich der Spanneinsatz 12 unter nahezu vollständiger Beibehal­ tung seiner zylindrischen Form radial ausdehnen und zusammendrücken. Durch unterschiedlich starkes axiales Eindrehen der Spannschraube 14 in das Einstell­ innengewinde 20 wird eingestellt, bis zu welchem Radi­ us der Spanneinsatz 12 durch das eingeschobene Stan­ genmaterial radial erweitert werden kann, bis seine Au­ ßenkonusse 24 und 26 an den Innenkonussen 18 bzw. 38 zur Anlage kommen. Durch das Eindrehen der Spann­ schrauben 14 kann somit der Spanndruck bzw. der Reib­ schluß des Spanneinsatzes 12 an dem Stangenmaterial festgelegt werden. Der Spanndruck wird von dem Spanneinsatz 12 über die Konusse 24 und 18 sowie die Konusse 26 und 38 auf die Außenhülse 10 übertragen, die diesen Spanndruck aufgrund der Längsschlitze 22 elastisch aufnimmt. Die Abstützung des Spanneinsatzes an seinem vorderen und an seinem hinteren Ende über die Außenkonusse 24 und 26 sowie die über die gesamte axiale Länge gleichmäßige radiale Erweiterung des Spanneinsatzes 12 bewirken ein gleichmäßiges Anlie­ gen des Spanneinsatzes 12 über seine gesamte Innen­ wandfläche an dem Stangenmaterial.

Bei Drehungen des zugeführten Stangenmateriales wird der reibschlüssig an dem Stangenmaterial anlie­ gende Spanneinsatz 12 durch den in die Nut 32 eingrei­ fenden Nutenstein 34 gegen ein Verdrehen festgehalten. Drehungen des Stangenmateriales können daher nicht über den Spanneinsatz 12 auf die Spannschraube 14 übertrgen werden und deren Einstellung und damit den eingestellten Spanndruck verändern.

Die in den Fig. 6 bis 8 dargestellte zweite Ausfüh­ rungsform der Vorschubzange weist eine zusätzliche Sicherung auf, um eine unbeabsichtigte Verstellung der Spannschraube 14 und damit des eingestellten Spann­ druckes zu verhindern. Soweit die Ausführungsformen der Fig. 6 bis 8 mit der ersten Ausführungsform der Fig. 1 bis 5 übereinstimmen, wird auf die vorangehende Be­ schreibung Bezug genommen.

Die Außenhülse 10 und der Spanneinsatz 12 des zwei­ ten Ausführungsbeispieles stimmen mit dem ersten Aus­ führungsbeispiel vollständig überein.

Zur Sicherung der Spannschraube 14 gegen ein unbe­ absichtigtes Verdrehen weist die in Fig. 7 gesondert dargestellte Spannschraube 14 in der zweiten Ausfüh­ rungsform an ihrem hinteren Ende ein Außengewinde 44 auf, das gegenläufig zu dem Einstellaußengewinde 36 am vorderen Ende der Spannschraube 14 ausgebildet ist. Auf dieses Außengewinde 44 wird ein in Fig. 8 ge­ sondert dargestellte Klemmutter 46 mit einem Innenge­ winde 48 aufgeschraubt. Das Innengewinde 48 verengt sich nach hinten geringfügig konisch. Längsschlitze 50 erstrecken sich vom hinteren Ende der Klemmutter 46 axial bis in den sich verengenden Bereich des Innenge­ windes 48. Außerdem sind am vorderen Ende der Klem­ mutter 46 Längsschlitze 52 vorgesehen, die zwischen die Längsschlitze 50 greifen. Zwei diametrale Einsteck­ schlitze 54 am hinteren Ende der Klemmutter 46 dienen zum Eindrehen der Klemmutter mittels eines Werk­ zeuges.

Wenn die Spannschraube 14 entsprechend dem ein­ zustellenden Spanndruck in das Einstellinnengewinde 20 der Außenhülse 10 eingeschraubt ist, wird die Klem­ mutter 46 auf das Außengewinde 44 der Spannschraube aufgedreht. Die Klemmutter 46 dringt dabei in den Ringspalt zwischen der Spannschraube 14 und der Au­ ßenhülse 10 ein. Durch die konische Verengung des In­ nengewindes 48 und die Längsschlitze 50 und 52 wird beim Eindrehen der Klemmutter 46 deren Außenum­ fangsfläche unter nahezu vollständiger Beibehaltung ih­ rer zylindrichen Form mit zunehmendem Anpreßdruck radial gegen die Innenwandung der Außenhülse 10 ge­ preßt. Die Klemmutter 46 wird dadurch selbstsichernd in der Außenhülse 10 gehalten. Die gegenläufige Ausbil­ dung des Einstellaußengewindes 36 und das hinteren Außengewindes 44 der Spannschraube 14 verhindert eine Drehung der Spannschraube 14, solange die Klem­ mutter 46 aufgeschraubt und durch Klemmwirkung in der Außenhülse 10 festgehalten ist.

Die Klemmutter 46 verhindert somit auch ein Lok­ kern und Lösen der Spannschraube 14 durch Erschütte­ rungen der Maschine während des Vorschubs und wäh­ rend der Bearbeitung des Stangenmateriales, insb. auch beim ruckartigen Drehrichtungswechsel der Arbeits­ spindel zum Gewindeschneiden.

Claims (9)

1. Vorschubzange, mit einer Außenhülse, die an ih­ rem vorderen Ende Längsschlitze und einen Innen­ konus sowie axial gegen das vordere Ende versetzt ein Einstellinnengewinde aufweist, mit einem in die Außenhülse koaxial einsetzbaren Spanneinsatz, der an seinem vorderen Ende Längsschlitze und einen mit dem Innenkonus der Außenhülse zusammen­ wirkenden Außenkonus aufweist und der mittels eines mit dem Einstellinnengewinde zusammenwir­ kenden Einstellaußengewindes axial gegen den In­ nenkonus der Außenhülse verschiebbar ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Innenkonus (18) der Außenhülse (10) und der Außenkonus (24) des vorderen Endes des Spanneinsatzes (12) sich gegen das vordere Ende hin verjüngen, daß der Spannein­ satz (12) auch an seinem hinteren Ende Längs­ schlitz (30) aufweist, die gegen die Längsschlitze (28) seines vorderen Endes im Winkel versetzt sind und mit diesen im axial mittleren Bereich des Spanneinsatzes (12) überlappen, daß der Spannein­ satz (12) an seinem hinteren Ende einen sich nach hinten verjüngenden Außenkonus (26) aufweist, und daß das Einstellaußengewinde (36) an einer in die Außenhülse (10) einsetzbaren Spannschraube (14) ausgebildet ist, die an ihrem vorderen Ende einen mit dem Außenkonus (26) des hinteren Endes des Spanneinsatzes (12) zusammenwirkenden In­ nenkonus (38) aufweist.

2. Vorschubzange nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spanneinsatz (12) verdrehsi­ cher in der Außenhülse (10) geführt ist.

3. Vorschubzange nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Außenhülse (10) ein nach innen ragender Nutenstein (34) vorgesehen ist, der in eine axiale Nut (32) des Spanneinsatzes (12) ein­ greift.

4. Vorschubzange nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Längsschlitze (28, 30) des Spanneinsatzes (12) in gleichem gegenseitigem Winkelabstand angeordnet sind und sich über na­ hezu die gesamte axiale Länge des Spanneinsatzes (12) erstrecken.

5. Vorschubzange nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Außenkonus (24) am vorde­ ren Ende des Spanneinsatzes (12) einen größeren Kegelwinkel aufweist als der Außenkonus (26) am hinteren Ende des Spanneinsatzes (12) .

6. Vorschubzange nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Außenkonus (24) am vorde­ ren Ende des Spanneinsatzes (12) einen Kegelwin­ kel von etwa 45° und der Außenkonus (26) am hin­ teren Ende einen Kegelwinkel von etwa 30° auf­ weisen.

7. Vorschubzange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschraube (14) axial hinter dem Einstellaußen­ gewinde (36) ein Außengewinde (44) aufweist, auf welches eine Klemmutter (46) mit einem Innenge­ winde (48) aufschraubbar ist.

8. Vorschubzange nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Innengewinde (48) der Klemmutter (46) sich konisch verengt und die Klemmutter (46) auseinanderspreizbar ist.

9. Vorschubzange nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellaußengewinde (36) und das Außengewinde (44) der Spannschraube (14) gegenläufig ausgebildet sind.