DE3838347A1 - Selbstzentrierendes spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstzentrierendes Spannfutter insbesondere zum Einspannen von Werkstücken in Werkzeugmaschinen, z. B. Drehmaschinen, in automatischen Fertigungsstraßen, Bearbeitungszentren und in flexiblen Produktionsmodulen.

Bekannt ist ein selbstzentrierendes Spannfutter (M.A. Anserov "Prisposoblenia dlya metallorezhuschikh stankov"/ "Vorrichtungen für Zerspannungsmaschinen", 1975, Verlag Mashinostroenie, Seiten 366-371), das ein Gehäuse mit min­ destens zwei äußeren Radialnuten aufweist. In jeder Nut sind an der größeren Nutenflanke Haupt-Vorsprünge ausge­ bildet. In den Radialnuten sind Gleitstücke mit Backen ge­ führt, in deren Nuten die Haupt-Vorsprünge des Gehäuses eingreifen. In Kreuznuten der Gleitstücke sind kreuzför­ mige Stege an den Backen aufgenommen. Die Backen sind an den Gleitstücken durch Schrauben befestigt. Bei diesem Spannfutter können sich die Gleitstücke nicht in einer zur Drehachse des Spannfutters senkrechten Ebene verschieben. Für die Bewegung der Backen sorgt ein Spindeltrieb, dessen Zahnstange an den Gleitstücken und dessen Spirale an einer im Gehäuse angeordneten Scheibe ausgebildet ist.

Bei der Bearbeitung des Werkstückes kann sich bei einer ungenauen Werkstückform und wegen einer Herstellungstole­ ranz der Einzelteile des Spannfutters unter Einwirkung der Schnittkraft die Spannkraftebene alternierend gegenüber der Reaktionskraft verschieben. Dabei entsteht in der zur Drehachse des Spannfutters senkrechten Ebene ein von der Spannkraft und ihrer Reaktion herrührendes alternierendes Moment, das die Backe relativ zu ihrem Stützpunkt in dieser Ebene verdrehen kann. Diese Drehung der Backe er­ zeugt Verschiebungen des Gleitstücks und der Zähne der Zahnstange in der Spirale der Scheibe, was den Verschleiß der Zähne und der Spirale vergrößert. Dieser Verschleiß vermindert die Zentriergenauigkeit des Werkstücks im Spannfutter und damit die Genauigkeit der Werkstückbear­ beitung. Darüber hinaus erzeugen die Spannkraft und deren Reaktionskraft ein weiteres Moment in der Ebene der Dreh­ achse des Spannfutters, das wegen der geringen Steifigkeit der Stoßstelle Backe - Gleitstück die Backe relativ zu ihrem Stützpunkt in dieser Ebene verdreht, was ebenfalls die Zentrier- und damit die Bearbeitungsgenauigkeit be­ einträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstzen­ trierendes Spannfutter zu schaffen, das eine Erhöhung der Zentriergenauigkeit des zu bearbeitenden Werkstücks im Spannfutter und damit eine genauere Werkstückbearbeitung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einem selbstzentrierenden Spann­ futter, das ein Gehäuse mit darin ausgeführten mindestens zwei gleichmäßig an der Peripherie des Gehäuses angeordne­ ten Radialnuten, in jeder von denen an den zur Nut gekehr­ ten Oberflächen des Gehäuses entlang der größeren Nutenflanke Haupt-Vorsprünge ausgebildet sind, und in den Radialnuten unter der Wirkung einer Vorrichtung bewegbar angeordnete Gleitstücke mit Backen enthält, welche Gleit­ stücke Nuten aufweisen, in denen sich die Haupt-Vorsprünge des Gehäuses befinden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den zu den Radialnuten gekehrten Oberflächen des Gehäu­ ses Zusatz-Vorsprünge ausgebildet sind, deren Achsen zu den Achsen der Haupt-Vorsprünge parallel sind, während in den Backen Nuten eingearbeitet sind, in denen sich die Zu­ satz-Vorsprünge des Gehäuses befinden, wobei zur Verbin­ dung der Gleitstücke mit den Backen an den zu den Backen gekehrten Oberflächen der Gleitstücke Vorsprünge ausgebil­ det sind, bei jedem von denen seine Achse mit den Achsen der Haupt- und der Zusatz-Vorsprünge des Gehäuses sich schneidende Geraden bildet, und wobei in jeder Backe eine weitere Nut eingearbeitet ist, in welcher sich der Vor­ sprung des Gleitstücks befindet.

Durch die Zusatz-Vorsprünge im Gehäuse und die entspre­ chenden Nuten in den Backen ergibt sich eine starre Ver­ bindung der Backen mit dem Gehäuse, welche das von der Spannkraft und ihrer Reaktion herrührende, in der Ebene der Spannfutterachse wirkende Moment aufnimmt. Dies ver­ ringert eine Drehung der Backe in dieser Ebene gegenüber ihrem Stützpunkt dank der größeren Gehäusesteifigkeit, was letzten Endes zur Erhöhung der Genauigkeit des zu bearbei­ tenden Werkstücks führt. Der in die Nut der Backe eingrei­ fende Vorsprung am Gleitstück ermöglicht eine alternieren­ de Verschiebung der Backe in der zur Spannfutterachse senkrechten Ebene relativ zum Gleitstück unter der Wirkung des in dieser Ebene wirkenden Momentes. Dadurch wird die Verschiebung der Zähne der Zahnstange des Gleitstücks relativ zur Spirale der Scheibe und dementsprechend der Verschleiß der Berührungsflächen der Zähne und der Spirale der Scheibe vermindert, was die Bearbeitungsgenauigkeit weiter erhöht. Ferner kann durch diese Verbindung Gleit­ stück-Backe-Gehäuse auf die Befestigung der Backen an den Gleitstücken mittels Schrauben verzichtet werden, was die Auswechselung bzw. Umstellung der Backen vereinfacht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines selbstzentrierenden Spannfutters;

Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A auf eine der im Gehäuse eingearbeiteten Radialnuten zur Aufnahme eines Gleitstücks mit Backe.

Das dargestellte Spannfutter enthält ein Gehäuse 1 mit mindestens zwei gleichmäßig an der Peripherie des Gehäuses 1 angeordneten Radialnuten 2. In jeder Radialnut 2 sind an den zur Nut 2 gekehrten Oberflächen des Gehäuses 1 entlang der größeren Flanken der Nut 2 gegenüberliegende Haupt- Vorsprünge 3 und daneben Zusatz-Vorsprünge 4 ausgebildet. Die Achsen O ₁-O ₁ der Haupt-Vorsprünge 3 sind zu den Achsen O ₂-O ₂ der Zusatz-Vorsprünge 4 parallel.

In den Radialnuten 2 sind unter der Wirkung einer Vorrich­ tung 5 (Fig. 1) bewegbare Gleitstücke 6 mit Backen 7 auf­ genommen. Die Gleitstücke 6 weisen Nuten 8 auf, in denen sich die Haupt-Vorsprünge 3 des Gehäuses 1 befinden. In den Backen 7 sind weitere Nuten 9 eingearbeitet, in denen sich die Zusatz-Vorsprünge 4 des Gehäuses 1 befinden. An den den Backen 7 zugekehrten Oberflächen der Gleitstücke 6 sind Vorsprünge 10 ausgebildet, deren jeweilige Achse O ₃-O ₃ die Achsen O ₁-O ₁ und O ₂-O ₂ der Haupt- und der Zusatz-Vorsprünge 3, 4 schneidet. In jeder Backe 7 ist eine weitere Nut 11 eingearbeitet, in welcher der Vor­ sprung 10 des Gleitstücks 6 aufgenommen ist.

Die Vorrichtung 5 zum Bewegen der Gleitstücke 6 enthält eine ringförmige Scheibe 12, an deren Seitenflächen eine Spirale 13 ausgebildet ist, die mit den Zähnen 14 von Zahnstangen an den Gleitstücken 6 in Eingriff steht. Die Scheibe 12 ist im Gehäuse 1 mittels eines Flansches 15 mit Schrauben 16 eingebaut und weist an ihrer den Zähnen 13 gegenüberliegenden Seite ein Gewinde auf, das mit einem im Gehäuse 1 eingebauten Kegelrad 17 kämmt. Um ein selbstän­ diges Herausfallen des Kegelrades 17 aus dem Gehäuse 1 zu verhindern, dient ein Sicherungsstift 18. Zum Verdrehen des Kegelrads 17 ist eine Vertiefung 19 eingearbeitet, in welche die nicht dargestellte Welle eines (nicht gezeich­ neten) Antriebs hineinragt.

Das selbstzentrierende Spannfutter arbeitet folgender­ weise.

Vor dem Einspannen des Werkstücks werden die Backen 7 auf­ geschoben. Hierzu wird die Welle des Antriebs in die Ver­ tiefung 19 des Kegelrades 17 eingeführt und der Antrieb eingeschaltet. Das Kegelrad 17 verdreht die Spiralscheibe 12. Die Spirale 13 der Scheibe 12 wirkt mit den Zähnen 14 der Gleitstücke 6 und bewegt die Gleitstücke 6 in vorge­ gebener Richtung. Die Gleitstücke 6 bewegen sich in den Radialnuten 3 des Gehäuses 1 an den Haupt-Vorsprüngen 3, die in die Nuten 8 der Gleitstücke 6 eingreifen. Da die Gleitstücke 6 über ihre Vorsprünge 10 mit den Nuten 11 der Backen 7 zusammenwirken, verschieben sie die letzteren. Die Backen 7 verschieben sich in den Radialnuten 2 über die in die Nuten 9 der Backen 7 eingreifenden Zusatz-Vor­ sprünge 4. Nach der Verschiebung der Backen 7 in die vor­ gegebene Stellung wird der Antrieb abgeschaltet. Nach dem Einführen des Werkstücks in die Einspannzone wird der An­ trieb eingeschaltet und das Einspannen durch den Antrieb über das Kegelrad 17, die Spiralscheibe 12, die Gleit­ stücke 6 mit den Backen 7 vorgenommen. Beim Kontakt der Backen 7 mit dem Werkstück werden Belastungen auf den Antrieb übertragen, welcher nach Erreichen einer vorge­ gebenen Spannkraft abgeschaltet und vom Spannfutter ge­ trennt wird.

Zur Auswechselung der Backen 7 wird die Welle des Antriebs in die Vertiefung 19 des Kegelrades 17 eingeführt und in Umdrehung gesetzt. Bei dem durch das Kegelrad 17 bewirkten Umlauf der Spiralscheibe 12 werden die Gleitstücke 6 aus dem Gehäuse 1 zusammen mit den Backen 7 herausgeführt. Es wird die Auswechselung der Backen 7 oder deren Umstellung vorgenommen. Die Vorsprünge 10 der Gleitstücke 6 werden aus den Nuten 11 der Backen 7 herausgeführt. In die Nuten 11 der einzubauenden Backen 7 wird der Vorsprung 10 des Gleitstücks 6 eingeführt. Danach wird das auf diese Weise gekoppelte Paar Gleitstück-Backe in die Radialnuten 2 des Gehäuses 1 eingesetzt. Die Gleitstücke 6 werden so in die Radialnuten 2 eingeführt, daß sich die Haupt-Vorsprünge 3 des Gehäuses 1 in den Nuten 8 der Gleitstücke 6 befinden, während die Backen 7 so in die Radialnuten 2 eingesetzt werden, daß sich die Zusatz-Vorsprünge 4 des Gehäuses 1 in den Nuten 9 der Backen 7 befinden. Hiernach wird der An­ trieb eingeschaltet, und beim Umlauf der Scheibe 12 werden die Gleitstücke 6 in die Radialnuten 2 des Gehäuses 1 zusammen mit den Backen 7 eingeführt.

Claims (1)

1. Selbstzentrierendes Spannfutter, bestehend
   aus einem Gehäuse (1) mit Radialnuten (2), an deren Sei­ tenflanken Haupt-Vorsprünge (3) ausgebildet sind,
   aus in den Radialnuten (2) verschiebbaren Gleitstücken (6) mit Spannbacken (7) und Nuten (8), in welche die Haupt- Vorsprünge (3) des Gehäuses (1) eingreifen,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß an den zu den Radialnuten (2) gekehrten Oberflächen des Gehäuses (1) Zusatz-Vorsprünge (4) ausgebildet sind, deren Achsen (O ₂-O ₂) zu den Achsen (O ₁-O ₁) der Haupt- Vorsprünge (3) parallel sind,
   daß in den Backen (7) Nuten (9) eingearbeitet sind, in denen sich die Zusatz-Vorsprünge (4) des Gehäuses (1) be­ finden,
   daß zur Verbindung der Gleitstücke (6) mit den Backen (7) an den zu den Backen (7) gekehrten Oberflächen der Gleit­ stücke (6) Vorsprünge (10) ausgebildet sind, deren jewei­ lige Achse (O ₃-O ₃) die Achsen (O ₁-O ₁, O ₂-O ₂) der Haupt- und der Zusatz-Vorsprünge (3, 4) des Gehäuses (1) schneiden, und
   daß in jeder Backe (7) eine weitere Nut (11) eingearbeitet ist, in welcher sich der Vorsprung (10) des Gleitstücks (6) befindet.