DE4132841C2 - - Google Patents

Description

Wenn auf einer Werkzeugmaschine Werkstücke gespannt werden müssen, die während der Bearbeitung rotierend angetrieben werden, so besteht immer das Problem, die tatsächliche Spannmitte mit der gewünschten Spannmitte exakt in Einklang zu bringen.

Wenn das Werkstück mittig gespannt wird, also die Spannmitte gleich der Drehmitte ist, so kann eine Abweichung dadurch hervorgerufen werden, daß aufgrund der Toleranzen bei den Vorbearbeitungen des Werkstückes beispielsweise das Werkstück nicht vollständig rund ist, dadurch bei z. B. drei gemeinsam angetriebenen, radial wirkenden Spannbacken eine der Spannbacken als erste am Werkstück anliegt und dadurch das Werkstück verschiebt, bevor die beiden anderen Spannbacken in Anlage kommen. Dadurch ergibt sich eine Werkstücklage, bei der die Werkstückmitte nicht mehr exakt mit der Drehmitte übereinstimmt. Die Differenz bewegt sich dann meist im Bereich unterhalb eines Millimeters.

Handelt es sich dagegen um Werkstücke wie etwa Kurbelwellen, bei denen zwecks Bearbeitung der Hublager das Werkstück mehrere Zentimeter außerhalb der Drehmitte gespannt werden soll, so besteht das Problem darin, daß die Einstellung dieser Spannmitte bei wechselnden Werkstücken um mehrere Millimeter oder gar Zentimeter variiert werden muß.

Für den ersten Problemfall sind unabhängig voneinander verfahrbare Spannbacken bekannt, durch deren separate Steuerung die Werkstückmitte - innerhalb eines kleinen Längenbereiches - beliebig zur Drehmitte positioniert werden kann.

Für den zweiten Problemfall sind außermittig spannende Futter wie gemäß DE-OS 36 31 599 bekannt, bei der zwei Spannbacken gegen eine Festbacke mit mehreren verschiedenen, durch Schwenken in Arbeitsposition bringbaren Anschlagflächen drücken. Eine stufenlose Verstellung dieser Festbacke ist nicht möglich.

Weiterhin zeigen beispielsweise die DE-OS 34 46 687 und die DE-OS 38 28 162 der Firma Röhm Lösungen, bei denen das Spannfutter nicht direkt auf der Stirnseite der Hauptspindel befestigt wird, sondern sich dazwischen eine Grundplatte befindet, die fest mit der Hauptspindel verbunden ist, während der eigentliche Futterkörper radial verschieblich auf dieser Grundplatte befestigt ist. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß bei einer Verstellung eine sehr große Masse, nämlich die Masse des gesamten Futterkörpers, exzentrisch verstellt wird, was erhebliche Unwuchtprobleme mit sich bringt, die angesichts der Tendenz zu immer höheren Drehgeschwindigkeiten im Einsatz derartiger Futter zunehmend behindern, und wobei die Verstellung nicht während der automatisierten Fertigung erfolgen kann. Die ist zwar gemäß der DE-OS 34 46 687 z. T. gelöst, aber mit sehr hohem konstruktivem Aufwand.

Die Lösung einzelner verstellbarer und ansteuerbarer Spannbacken dagegen ist nur eine Lösung für einen geringen Verstellbereich, der zudem einen hohen Wegmeß- und Steuerungsaufwand erfordert.

Ein weiterer Problempunkt bei den insgesamt in ihrer Exzentrizität verstellbaren Futtern sind dabei zwischen Futterkörper und Grundplatte sich öffnende und wieder schließende Fugen, da bei den üblicherweise gefahrenen Drehgeschwindigkeiten bereits nach wenigen Arbeitsläufen über diese Fugen Späne, Kühlmittel und andere Verschmutzungen so stark hineingepreßt werden, daß eine erneute Verstellung des Futters erst nach intensiver Reinigung und/oder unter Beschädigung des Spannfutters möglich ist.

Es ist daher der Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Spannfutter für außermittig zu spannende Werkstücke, wie etwa Kurbelwellen für die Hublagerbearbeitung, zu schaffen, welches einen relativ geringen Aufwand bei der Herstellung und dem Arbeitseinsatz erfordert, und trotz hoher Sicherheit im Arbeitseinsatz eine sehr hohe Spanngenauigkeit ermöglicht.

Dieser Zweck wird bei einem gattungsgemäßen Spannfutter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Üblicherweise werden bei radial wirkenden Spannfuttern drei Spannbacken mit jeweils etwa 120° Zwischenwinkel symmetrisch um die Spannstelle angeordnet. Bei einer solchen Gestaltung kann eine Verstellung der Exzentrizität ohne eine Verstellung des gesamten Futterkörpers erreicht werden, in dem eine dieser Backen als Festbacke ausgeführt ist, also beim Spannen keinen Hub vollzieht, sondern lediglich als radial fester Anschlag für das Werkstück dient, während die beiden anderen Spannbacken einen Spannhub vollziehen.

Diese Festbacke ist aber dennoch in radialer Richtung verstellbar, um vor dem Einlegen eines Werkstückes die Spannmitte auf die gewünschte Position einzustellen. Bei automatischer Verstellbarkeit dieser Festbacke kann dies auch noch nach Einlegen und ggfs. sogar noch nach Spannen des Werkstückes geschehen.

Die Drehung der Spannbacken in ihrer radialen Winkellage zum Futter-Grundkörper in Abhängigkeit von der radialen Lage der Festbacke bewirkt, daß bei einer Verstellung der Festbacke - zum Zwecke der Einstellung eines anderen Abstandes zwischen Spannmitte und Drehmitte des nächsten Werkstückes - die Spannbacken in ihrer Winkellage so verstellt werden, daß deren Spannflächen immer möglichst tangential an der Spannstelle des Werkstückes anliegen. Dies ist bereits bei ebenen Spannflächen von Vorteil, noch wichtiger ist dies jedoch bei Spannflächen, deren Krümmung der Krümmung des Werkstückes an der Spannstelle entspricht oder nahekommt.

Wenn also die Exzentrizität vergrößert und die Festbacke radial in Richtung neuer Spannmitte verstellt wird, so wird hierdurch eine Drehung der Spannbacken bewirkt, bei der sich die Spannflächen zu der neuen Spannmitte hin bewegen.

Zu diesem Zweck sind die Spannbacken in jeweils einem Backen-Grundkörper radial verschiebbar gelagert, und dieser Backen-Grundkörper ist gegenüber dem Futter- Grundkörper begrenzt drehbar gehalten. Kritische Verschleißteile sind damit nur die Backen-Grundkörper, die deshalb aus hochwertigen Legierungen und mit geringen Fertigungstoleranzen hergestellt werden müssen, im Gegensatz zu dem Futtergrundkörper.

Vorzugsweise wird ein solcher Backen-Grundkörper eine in etwa zylindrische Gestalt besitzen und in einer entsprechenden Ausnehmung des Futter-Grundkörpers mit seiner Umfangsfläche geführt sein, während die Spannbacke in seiner Stirnfläche verschiebbar gelagert ist.

Die Zwangssteuerung der Backen-Grundkörper erfolgt dadurch, daß mit den Backen-Grundkörpern Fortsätze - vorzugsweise innerhalb des Futter-Grundkörpers - drehfest verbunden sind, welche bis zur Mitte des Futter-Grundkörpers ragen und dort mit der Festbacke gelenkig verbunden sind. Diese Fortsätze sind dann relativ kurz, wenn sich die Festbacke über den Mittelpunkt des Futters hinaus bis in die Nähe der Gegenseite erstreckt und der Verbindungspunkt zwischen der Festbacke und den Fortsätzen der Backen- Grundkörper annähernd auf der Verbindungslinie zwischen den Backen-Grundkörpern liegt.

Um den Spannhub der Spannbacken in an sich bekannter Weise durch eine koaxial zur Hauptspindel angeordnete Zugstange bewirken zu können, und damit das Spannfutter bei bestehenden Werkzeugmaschinen nachrüsten zu können, werden die Spannbacken bezüglich ihrer Grundkörper dadurch radial verschoben, daß sich koaxial im Backen-Grundkörper jeweils ein Keiltreiber axial zur Drehachse des Spannfutters und koaxial zur Drehachse des Backen-Grundkörpers verschiebbar im Backen-Grundkörper geführt ist. Diese Keiltreiber sind mit einem Übertragungsflansch axial fest verbunden, der auf der Zugstange der Werkzeugmaschine angeordnet ist. Die Keiltreiber sind in an sich bekannter Weise mit einer schräg zur Drehachse liegenden Nut oder einem ähnlichen Führungselement ausgestattet, entlang dessen die Spannbacken verschiebbar sind, so daß bei axialer Bewegung der Keiltreiber hieraus eine Radialbewegung der Backen zu ihren Grundkörpern und damit dem Futter-Grundkörper vollzogen wird, die den Spannhub darstellt.

Die Spannrichtung, also die Winkellage der Backen- Grundkörper ist in der Ausgangslage auf die Spannmitte gerichtet, die einen definierten Abstand von der Drehmitte hat. Wird jedoch wegen einer Änderung dieser Exzentrizität - bei gleichem Durchmesser der Spannstelle - die Radiallage der Festbacke vor dem Einlegen dieses neuen Werkstückes verstellt, so wird automatisch auch die Angriffsrichtung der beiden Spannbacken nachgestellt: Bei einer Vergrößerung der Exzentrizität und damit einer Zustellung der Festbacke in Richtung bisheriger Spannmitte, werden die Backen- Grundkörper so gedreht, daß die Spannflächen der Spannbacken sich von der Drehmitte weg bewegen und umgekehrt.

Die Spannbacken weisen ebenso wie die Festbacke eine einfach auswechselbare, meist auf die Spannbacke bzw. Festbacke aufgeschraubte Spanneinlage auf, deren Spannflächen-Gestaltung der zu spannenden Kontur angepaßt ist. Falls für zylindrische Werkstück- Konturen Spannflächen mit einer Krümmung gleich der Außenkrümmung des Werkstückes gewählt werden, erfolgt dadurch eine optimale Anlage der Spannflächen am Werkstück, es können jedoch nur Werkstücke mit diesem oder einem kleineren Werkstück-Durchmesser gespannt werden.

Werden dagegen Spanneinlagen mit tangential zum Umfang des Werkstückes liegenden, ebenen Spannflächen benutzt, so können damit auch Werkstücke mit unterschiedlichem Durchmesser an der Spannfläche gespannt werden, da die Spannfläche immer tangential am Werkstück-Umfang anliegt, wenn auch nicht immer exakt auf der Verbindungslinie zwischen der Mitte des Backen-Grundkörpers und der Werkstückmitte an der Spannstelle.

Da zum Verstellen der Exzentrizität lediglich die Masse der Festbacke radial verstellt wird, während die Masse der Spannbacken einschließlich ihrer Grundkörper lediglich um einen Punkt außerhalb der Mitte des Futter-Grundkörpers geringfügig verdreht wird, ergibt sich hieraus nur eine relativ geringe Veränderung des Schwerpunktes des gesamten Spannfutters. Diese Schwerpunktveränderung wird zusätzlich dadurch kompensiert, daß wenigstens ein Ausgleichsgewicht verschiebbar bezüglich des Futter-Grundkörpers - mit einem radialen Weganteil - angeordnet ist, welches mit der Festbacke und/oder wenigstens einem Grundkörper der Spannbacken so verbunden ist, daß das Ausgleichsgewicht bei Verschiebung der Festbacke und damit Drehung der Backen-Grundkörper eine Bewegung vollzieht, die unter Berücksichtigung der Masse des Ausgleichsgewichts den Schwerpunkt des Spannfutters konstant hält.

Das beschriebene Spannfutter arbeitet mit einer Festbacke und zwei Spannbacken, obgleich eine Anwendung des vorliegenden Prinzips auch auf eine hiervon abweichende Anzahl von Spannbacken möglich ist. Bei Benutzung einer verstellbaren Festbacke und Einsatz von zwei Spannbacken, jeweils um 120° hiervon getrennt, also beidseits der Verschiebelinie der Festbacke, empfiehlt sich die Anordnung von zwei solchen Ausgleichsgewichten symmetrisch beidseits der Verschiebelinie der Festbacke im Futter-Grundkörper. Der Verschiebeweg der beiden Ausgleichsgewichte kann dann etwa parallel zum Verschiebeweg der Festbacke verlaufen, und das Ausgleichsgewicht im Futter- Grundkörper mittels gelenkiger Hebelverbindung oder Zahnrad/Zahnstangen-Verbindung mit dem jeweils benachbarten Backen-Grundkörper erreicht werden.

Wenn sich die Festbacke über die Spannmitte hinaus bis in die Nähe des gegenüberliegenden Randes des Futter- Grundkörpers erstreckt, ergibt sich daraus der Vorteil, daß lediglich ein Spalt kurzer Länge zwischen der Stirnseite des freien Endes der Festbacke und dem Futtergrundkörper für Verschmutzungen offensteht. Das freie Ende der Festbacke wird dabei vorzugsweise von einer Führungslasche überlappt, die fest mit dem Futter-Grundkörper verbunden ist und eine Kröpfung aufweist, so daß sich das freie Ende der Festbacke unter diese Führungslasche hineinerstreckt und dadurch zusätzlich durch ein Abheben vom Futter-Grundkörper gehindert ist, obwohl die Festbacke durch Längsführungen mittels hinterschnittener Nuten etc. im wesentlichen über ihre ganze Länge von einem axialen Abheben vom Futter-Grundkörper gehindert ist.

Der nur kurze Spalt zwischen dem freien Ende der Festbacke und der Führungslasche kann durch eine Faltenbalg-Abdeckung o. ä. mit geringem Aufwand verschmutzungsdicht verschlossen werden.

Weiterhin kann in dem sich über die Spannmitte hinweg erstreckenden Bereich der Festbacke eine Zentrierspitze in der Festbacke auf der Spannachse axial verschieblich gelagert werden. Die Verschiebung der Zentrierspitze zur Festbacke und damit zum Futtergrundkörper kann durch die zentral angeordnete Zugstange oder ein anderes Antriebselement erfolgen. Bei Koppelung mit der Zugstange ist das Anfahren und Abheben der Zentrierspitze vom Werkstück zwangsläufig gleichsinnig oder gegensinnig mit dem Vollzug des Spannhubes gekoppelt.

Eine besonders einfache und wenig störanfällige Verbindung zwischen der Festbacke und den Fortsätzen der Backen-Grundkörper zum Bewirken der Umdrehung wird erreicht, wenn auf der Verbindungslinie zwischen den Mitten der Backen-Grundkörper ein Bolzen mit rundem Querschnitt axial von der Festbacke in eine ausreichend große Ausnehmung des Futter-Grundkörpers hineinragt.

Die ebenfalls innerhalb des Futter-Grundkörpers liegenden Fortsätze der Backen-Grundkörper sind an ihren Enden gabelförmig gestaltet mit etwa halbzylindrischen Pfannen, die in möglichst spielfreier Anlage beidseits den Bolzen der Festbacke umschließen und an dessen Umfang einen ausreichenden Abstand zwischen sich belassen, so daß bei Längsverschiebung des Zapfens eine Auslenkung der Enden der Fortsätze und damit Drehung der Backen- Grundkörper sichergestellt ist.

Dadurch können jedoch nur Längsbewegungen des Bolzens und damit der Festbacke von wenigen 1/10 mm spielfrei auf die Fortsätze der Backen-Grundkörper übertragen werden, da bei zunehmendem Verschiebeweg ein Abheben der Pfannen an den Enden der Fortsätze von dem Umfang des Bolzens und damit ein zunehmendes Übertragungsspiel mit Abweichen des Bolzens von der Verbindungslinie zwischen den Backen-Grundkörpern eintritt.

Für größere Verschiebewege könnten die Enden der Fortsätze überlappend und jeweils mit einem Langloch quer zur Verschieberichtung des Bolzens ausgebildet werden, der sich dann durch beide Langlöcher hindurch erstreckt und mit diesen zusammen eine Kulissenführung bildet. Dies hat jedoch den Nachteil, daß pro Langloch nur die halbe Bauhöhe zur Verfügung steht und damit wesentlich höhere Flächenpressungen bewältigt werden müssen.

Die radiale Verstellung der Festbacke kann beispielsweise durch eine Spindel/Spindelmutter- Anordnung, einen Kugelgewindetrieb oder eine ähnliche möglichst spielfreie Antriebsvermittlung zwischen Futter-Grundkörper und Festbacke erzielt werden.

Eine besonders einfach zu montierende und kostengünstige Vermittlung stellt jedoch eine Gewindespindel dar, deren Gewindebereich am Anfang und Ende gegeneinandergerichtete Stirnflächen aufweist, wobei dieser Gewindeteil zwischen der Rückseite der Festbacke und dem Futter-Grundkörper so angeordnet ist, daß sich der Gewindebereich dieser Verstellspindel über einen Teil seines Umfanges in einer Ausnehmung auf der Rückseite der Festbacke bewegt. Diese ist so beschaffen, daß sich die in entgegengesetzte Richtungen weisenden Stirnflächen der Gewindespindel, die sich in der Regel am Anfang und Ende des Gewindebereiches befinden, in enger, spielfreier Anlage an den entsprechenden Stirnflächen der Ausnehmung der Festbacke befinden. Dabei besitzt die Festbacke kein mit der Verstellspindel kämmendes Gewinde. Vielmehr läuft der andere Teil des Umfanges der Verstellspindel in einem etwa halbzylindrischen Gewinde, welches in der Stirnfläche des Futter- Grundkörpers oder einem damit radial fest verbundenen Teil ausgebildet ist. Um eine einfache und kostengünstige Erneuerung dieses Verschleißteiles sicherzustellen, ist das halbzylindrische Gegengewinde für die Verstellspindel in der Stirnfläche eines Anpreßbolzens ausgeführt, der axial verschieblich im Futter-Grundkörper geführt ist und auf seiner Rückseite zusätzlich durch ein federndes Element, beispielsweise ein Tellerfeder-Paket, beaufschlagt wird, wodurch das Gegengewinde spielfrei in das Gewinde der Verstellspindel gedrückt wird.

Zusätzlich ist der Anpreßbolzen nicht direkt im Futter-Grundkörper, sondern in dem Backen-Grundkörper, der der Festbacke zugeordnet ist, geführt.

Im Gegensatz zu den Backen-Grundkörpern, die den beiden Spannbacken zugeordnet sind, ist der Backen- Grundkörper, der der Festbacke zugerechnet ist, mit dem Futter-Grundkörper fest verschraubt. Aufgrund seiner runden Umfangsfläche und entsprechender Gestaltung der Ausnehmung im Futter-Grundkörper ist jedoch auch eine anders orientierte Befestigung möglich.

Dadurch kann die gesamte Festbacke samt Verstell- Einheit, Backen-Grundkörper und Federelement nach Lösen der Verschraubung dieses Backen-Grundkörpers am Futter-Grundkörper entnommen werden.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine axiale Frontansicht eines Spannfutters 1,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Spannfutters der Fig. 1 entlang der Linie C-C,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Spannfutters entlang der Linie A-A bzw. E-E der Fig. 2, und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung dieses Spannfutters entlang der Linie B-B der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die Frontalansicht eines Spannfutters, mit dem ein Umfang eines Werkstückes 39 auf Spannmitte 49 gehalten ist, die sich nicht mit der Drehachse 48 deckt. Dies ist beispielsweise beim Spannen einer Kurbelwelle an den Hauptlagern der Fall, wenn die Hublagerstellen bearbeitet werden müssen.

Bezüglich des Futter-Grundkörpers 11 sind drei Backen in einem Winkel von etwa 120° zueinander gegen die Spannmitte 49 gerichtet, wovon eine der Backen eine verstellbare, beim Spannvorgang jedoch radial stillstehende Festbacke 18 ist, während die beiden anderen Spannbacken 8 beim Spannvorgang einen radialen Spannhub vollziehen und das Werkstück 39 gegen die Festbacke 18 pressen. Zu diesem Zweck ist sowohl in die Spannbacken 8 als auch in die Festbacke 18 jeweils eine Spanneinlage 37 bzw. 38 eingesetzt, die fest mit den Backen verschraubt sind und deren Anlagefläche zum Werkstück hin an dessen Kontur angepaßt ist. So ist beispielsweise bei der in Fig. 1 runden zu spannenden Kontur des Werkstückes 39 die Spannfläche der Spanneinlagen 37 und 38 mit einem Radius entsprechend dem Außenradius des Werkstückes 39 an der Spannstelle ausgestattet, wobei die Breite der Spannfläche bei der Spanneinlage 38 der Festbacke 18 größer ist als bei den Spanneinlagen 37 der Spannbacken 8, um eine sichere Anlage des Werkstückes 39 an der Festbacke 18 zu gewährleisten.

Bei Beschädigung oder Verschleiß der Spannflächen können die Spanneinlagen 37, 38 auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden, und zusätzlich können bei wechselndem Werkstück hieran angepaßt geformte Spanneinlagen verwendet werden.

Dadurch, daß die Festbacke 18 zwar keinen Spannhub vollzieht, jedoch mittels der Verstellspindel 3 dennoch in ihrer radialen Lage zum Spannfutter und damit zum Werkstück verstellt werden kann, kann das Spannfutter 1 auf einfache Art und Weise zum außermittigen Spannen unterschiedlicher Werkstücke verstellt werden. Weiterhin bedürfen nur die Anlageflächen der Festbacke 18 einer hohen Präzision, während die Spannbacken 8 für die Spanngenauigkeit nur untergeordnete Bedeutung haben.

Die Spannbacken 8 sind dabei nicht direkt gegenüber dem Futter-Grundkörper 11 radial verschiebbar, sondern gegenüber der Stirnfläche jeweils eines Backen- Grundkörpers 10 mit etwa zylindrischer Kontur, welcher in einer entsprechend geformten zylindrischen Ausnehmung des Futter-Grundkörpers um seine Drehachse 46 drehbar im Futter-Grundkörper 11 gelagert ist.

Durch Drehung des Backen-Grundkörpers 10 im Futter- Grundkörper 11 ändert sich somit die Angriffsrichtung der Backen 8 bezüglich der theoretischen Spannmitte 49. Dies ist von Vorteil, wenn bei einem einzulegenden Werkstück die Exzentrizität, also der Abstand zwischen der Drehmitte 48 und der Spannmitte 49 größer ist, als beim vorher gespannten Werkstück, denn dann muß - bei gleichem Durchmesser der Spannstelle wie beim vorhergehenden Werkstück - die Festbacke 18 radial in Richtung auf die Spannmitte 49 zu verstellt werden, um die Drehmitte 48 in Fluchtung zur Bearbeitungsmitte des Werkstückes zu bringen. Die Drehbarkeit der Backen-Grundkörper 10 im Futter-Grundkörper 11 ermöglicht dabei eine Nachstellung der Spannrichtung der Spannbacken 8 auf die sich dadurch ändernde Position der Spannmitte 49 bezüglich des Futter- Grundkörpers 11.

Im Gegensatz zu Spannfuttern, die zur Verstellung der Exzentrizität im Ganzen gegenüber einer mit der Hauptspindel fest verbundenen Grundplatte oder ähnlichem radial verstellt werden, werden bei der vorliegenden Lösung lediglich die Festbacke 18 radial verstellt sowie eine geringfügige radiale Schwerpunktverlagerung der Spannbacken 8 durch deren Drehung im Futter-Grundkörper vollzogen. Die eine Verlagerung des Schwerpunktes und damit Erzeugung einer Unwucht bewirkenden Massen sind also relativ gering. Zusätzlich werden durch Verlagerung von zwei Ausgleichsgewichten 116, die beidseits der Festbacke 18 im Inneren des Spannfutters 1 angeordnet sind, Massen verlagert, die den Schwerpunkt des gesamten Spannfutters 1 auch bei Verstellung der Festbacke 18 und Drehung der Spannbacken 8 im wesentlichen konstant halten.

Zusätzlich ist eine mechanische Koppelung zwischen der radialen Bewegung der Festbacke 18 und der Drehbewegung der Backen-Grundkörper 10 vorhanden sowie zwischen den Backen-Grundkörpern 10 und den Ausgleichsgewichten 116, so daß bei radialer Verstellung der Festbacke 18 automatisch die Backen- Grundkörper 10 gedreht und die Ausgleichsgewichte 116 verschoben werden, wie anhand der Fig. 2, 3 und 4 dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt weiterhin, daß sich die Festbacke 18 über die Spannmitte 49 hinaus bis in Richtung des gegenüberliegenden Randes des Futter-Grundkörpers 11 erstreckt.

Eine Zentrierspitze 40 ist in der Festbacke 18 gelagert, und auf der der Spanneinlage 38 gegenüberliegenden Seite der Spannmitte 49 ist ein Bolzen 5 axial von der Festbacke 18 abstrebend in diese eingesetzt. Das der Spanneinlage 38 der Festbacke 18 und damit auch der Verstellspindel 3 gegenüberliegende freie Ende der Festbacke 18 erstreckt sich unter eine Führungslasche 4 hinein, die fest mit dem Futter-Grundkörper 11 verschraubt ist und aufgrund ihrer gekröpften Ausbildung einen Freiraum zwischen der Führungslasche 4 und dem Futter- Grundkörper ergibt, in dem die Festbacke 18 endet. Dadurch besteht lediglich über die Breite der Festbacke 18 ein sich in seiner Breite bei Verstellung der Festbacke 18 ändernder Spalt 9 zwischen der Führungslasche 4 und einem gegengerichteten, entsprechenden Absatz 2 der Festbacke 18, der während des Betriebes des Spannfutters verschmutzen kann. Aufgrund der geringen Ausdehnung dieses Spaltes 9 ist dieser jedoch relativ einfach durch einen Faltenbalg oder ähnliches gegen Verschmutzung abzudichten.

Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, daß die Verstellspindel 3 für die Festbacke 18 sich noch im Bereich des Futter-Grundkörpers 11 befindet und aus der hinteren Stirnfläche der Festbacke 18 hervorragt, als Sechskant ausgebildet ist, um im vorliegenden Fall manuell radial verstellt zu werden. Für eine automatische Maschinensteuerung kann anstelle der Handverstellung hier ein Elektromotor mit entsprechender Wegmeßeinrichtung vorgesehen werden, der eine automatisierte Verstellung der Verstellspindel 3 zuläßt.

Wie ferner aus Fig. 1 ersichtlich, ist auch die Festbacke 18 in der Stirnfläche eines etwa zylindrischen Backen-Grundkörpers 10′ gelagert, der im Gegensatz zu den beiden anderen Backen-Grundkörpern 10 jedoch nicht drehbar gegenüber dem Futter-Grundkörper 11 ausgebildet ist, sondern mittels Schrauben 19 im Futter-Grundkörper 11 befestigt ist.

Zur Demontage der Festbacke 18 müssen daher lediglich die beiden Schrauben 19 gelöst und die Festbacke 18 einschließlich des ihr zugeordneten Backen- Grundkörpers 10 entnommen werden.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Spannfutters 1 entlang der Linie C-C, also der Verschiebelinie 51 der Festbacke 18.

Auf den Flansch am Ende der Hauptspindel 50 ist die Grundplatte 12 des Spannfutters 1 aufgesetzt, die den Futter-Grundkörper 11 trägt, in dem die Backen- Grundkörper 10, 10′ geführt sind, während die Ausgleichsgewichte 116 in der Grundplatte 12 geführt sind, wie in Fig. 4 dargestellt.

Dabei ist die Hauptspindel 50 ebenso wie die Grundplatte 12 in der Mitte hohl ausgebildet, und in dieser Aussparung ist die Zugstange 47 axial verschieblich geführt. Mit der Zugstange 47 ist über eine Druckfeder 34 das Zugteil 35 verbunden, welches am hinteren Ende der Zentrierspitze 40 angreift, und damit eine Axialverschiebung der Zentrierspitze 40 bewirken kann. Durch die Kraft der Feder 34 wird die Zentrierspitze 40 axial mit zentrierender Wirkung in die Zentrierbohrung des Werkstückes gepreßt.

Mit der Zugstange 47 ist ferner der Übertragungs­ flansch 16 axial fest verbunden, der eine Axialbewegung der in der Fig. 3 und 4 dargestellten Keiltreiber 41 bewirkt, welche konzentrisch zu den Drehachsen 46 der Backen-Grundkörper 10 angeordnet sind und in an sich bekannter Weise über eine Schrägnutenführung die beabsichtigte Radialbewegung der Spannbacken 8 für den Spannhub bewirken.

In Fig. 2 ist zu erkennen, daß sich die Festbacke 18 beidseits der Spannmitte 49 erstreckt, und in der Festbacke 18 die Zentrierspitze 40 axial verschieblich gelagert ist. Das dargestellte Werkstück 39 liegt in der Darstellung der Fig. 2 somit einerseits an der radial wirkenden Spanneinlage 38 der Festbacke 18 an als auch mit seiner Stirnseite einerseits an einem Längsanschlag 20, welcher in die Vorderfläche der Festbacke 18 eingeschraubt ist, sowie mit seiner Zentrierbohrung an der Zentrierspitze 40.

Die Festbacke 18 ist in an sich bekannter Weise radial längs verschieblich bezüglich des Futter-Grundkörpers 11, in dem die Festbacke 18 an den Seiten oder auf ihrer Rückseite in entsprechenden, meist hinter­ schnittenen, Führungsnuten des Futter-Grundkörpers 11 und der Backen-Grundkörper 10′ geführt ist, die in den Figuren nicht dargestellt sind.

Zusätzlich wird mittels der Führungslasche 4, die das freie Ende 21 der Festbacke 18 überlappt, ein Abheben dieses freien Endes 21 und vor allem eine Verschmutzung zwischen dem freien Ende 21 und dem Futter-Grundkörper durch Späne, Kühl- und Schmiermittel etc. verhindert. Zu diesem Zweck ist die Führungslasche 4 gekröpft ausgebildet, wobei das freie Ende 21 der Festbacke 18 in den Zwischenraum zwischen der Führungslasche 4 und dem Futter-Grundkörper 11 hineinragt, so daß lediglich zwischen der Stirnseite der Führungslasche 4 und einem entgegengerichteten Absatz 2 der Festbacke 18 der Spalt 9 offen bleibt.

Auf der von der Spanneinlage 38 abgewandten Seite der Spannmitte 49 ist in eine Gewindebohrung 17 der Festbacke 18 ein Bolzen 5 eingeschraubt, der von der Rückseite der Festbacke 18 in eine entsprechende Ausnehmung des Futter-Grundkörpers 11 abragt und in diesem Bereich einen gewindefreien, zylindrischen Außendurchmesser besitzt, an dem die entsprechend geformten, pfannenförmigen Enden der Fortsätze 6 und 7 eng anliegen, die mit den Grundkörpern 10 der Spannbacken 8 drehfest verbunden sind. Eine radiale Bewegung dieses Bolzens 5 und damit der Festbacke 18 bewirkt somit eine Drehung der Backen-Grundkörper 10, wie am besten in Fig. 3 ersichtlich. Der Bolzen 5 befindet sich dabei auf der Verbindungslinie zwischen den Drehachsen 46 der Backen-Grundkörper 10. Die Pfannen 45 in den Enden der Fortsätze 6, 7 sind dabei etwas kleiner als halbzylindrisch, so daß trotz enger Anlage am Umfang des Bolzens 5 ein ausreichender Winkelabstand zwischen den beiden Fortsätzen 6, 7 besteht, um einen Winkelversatz zwischen diesen Fortsätzen 6, 7 abweichend von der fluchtenden Lage der Fig. 3 bei Verlagerung des Bolzens 5 durchführen zu können.

Wie in der linken Hälfte der Fig. 3 ersichtlich, ist der Fortsatz 6 drehfest mit dem Backen-Grundkörper 10 verbunden, während sich koaxial durch den Fortsatz 6 und den Backen-Grundkörper 10 hindurch der axial bewegliche Keiltreiber 41 befindet.

Dagegen ist in der rechten Hälfte der Fig. 3 dieser Keiltreiber 41 an einer anderen Axialposition geschnitten dargestellt, an dem das gabelförmige Ende eines der axial beweglichen Übertragungsflansche 16 eng anliegend angreift, indem in dessen Aussparung 42 der an dieser Stelle entsprechend reduzierte Umfang des Keiltreibers 41 hineinpaßt. Eine Axialbewegung des Übertragungsflansches 16 bewirkt durch stirnseitige Anlage in einer entsprechenden Nut des Keiltreibers 41 somit auch eine axiale Verlagerung des Keiltreibers, die über wiederum nicht dargestellte Schrägnutführungen eine Radialbewegung der an den Keiltreibern 41 geführten Spannbacken 8 ergibt.

Wie weiterhin in der rechten Hälfte der Fig. 3 zu erkennen ist, besitzt der Backen-Grundkörper 10 an seinem Umfang eine Verzahnung 22, die in eine Zahnstange 23 des Ausgleichsgewichtes 116 eingreift und dadurch bei Drehung des Backen-Grundkörpers 10 eine Längsverschiebung des Ausgleichsgewichtes 116 im Futter-Grundkörper 11 bewirkt. Eine andere Lösung zeigt dagegen Fig. 4, bei der ein Übertragungsstift 128 axial aus dem Ausgleichsgewicht 116 in eine entsprechende Nut des Gegenflansches 26 des Backengrundkörpers hineinragt und durch diese bewegt wird.

Dadurch ist eine mechanische Zwangskoppelung zwischen der radialen Verschiebung der Festbacke 18, der Drehung der Backen-Grundkörper 10 der Spannbacken 8 sowie der Längsverschiebung der Ausgleichsgewichte 116 gegeben.

Der Verstellmechanismus für die Grundbacke 18 ist wiederum in Fig. 2 am besten zu erkennen:

Die Festbacke 18 wird durch eine Verstellspindel 3 radial bezüglich ihres Backen-Grundkörpers 10′ und damit bezüglich des Futter-Grundkörpers 11 verstellt, die sich auf der der Führungslasche 4 gegenüberliegenden Seite der Spannmitte 49 zwischen der Festbacke 18 und dem Futter-Grundkörper 11 befindet.

Die Verstellspindel 3 weist einen Gewindebereich 36 mit beidseitigen, entgegengerichteten Stirnflächen 43, 43′ auf. Dieser zylindrische Gewindebereich 36 wird auf der Seite der Festbacke 18 in einer gewindefreien, etwa halbzylindrischen entsprechend dimensionierten Ausnehmung geführt, so daß die Stirnflächen 43, 43′ des Gewindebereichs 36 möglichst spielfrei an entsprechenden Gegenflächen der Festbacke 18 anliegen.

Die radiale Verstellung kommt dadurch zustande, daß die andere Hälfte des Umfanges des Gewindebereiches 36 entlang eines Gegengewindes 44 verschraubt wird, welches sich in der Stirnfläche eines Anpreßbolzens 13 befindet, welcher axial verschieblich im Backen- Grundkörper 10′ geführt ist.

Da der Anpreßbolzen 13 auf seiner Rückseite mittels einer Tellerfeder 14 in Richtung der Verstellspindel 3 mit Druck beaufschlagt wird, wird die Gewindepaarung zwischen dem Gewindebereich 36 und dem Gegengewinde 44 ständig spielfrei gehalten, so daß eine Verschraubung der Verstellspindel 3 zu einer definierten radialen Längsverschiebung der Festbacke 18 führt.

In Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine Spannbacke 8 entlang der Linie B-B dargestellt. Dabei ist zu erkennen, daß der Backen-Grundkörper 10, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, im Futter- Grundkörper 11 drehbar um seine Drehachse 46 geführt ist, wobei in Längsrichtung der Backen-Grundkörper 10 mit einem entsprechenden Absatz 24 auf der Vorderseite des Futter-Grundkörpers 11 anliegt. Eine in dieser Stirnfläche angeordnete umlaufende Dichtung 25 verhindert ein Eindringen von Schmutz in den Futter- Grundkörper 11.

Durch einen Gegenflansch 26, der mit der Rückseite des Backen-Grundkörpers 10 verschraubt ist, wird ein Abheben des Backen-Grundkörpers 10 vom Futter- Grundkörper 11 verhindert. Sowohl Backen-Grundkörper 10 als auch der Gegenflansch 26 weisen konzentrisch zu ihrer Drehachse 46 eine Durchgangsbohrung auf, in welcher der Keiltreiber 41 mit einem zylindrischen Außendurchmesser geführt ist, der die Radialbewegung der Spannbacke 8 mit aufgeschraubter Spanneinlage 37 bewirkt. Der Keiltreiber 41 ist gegenüber dem Backen- Grundkörper 10 frei drehbar, während der den Keiltreiber 41 ebenfalls konzentrisch umschließende Ringbereich des Fortsatzes 7 drehfest mit dem Backen- Grundkörper 10 verbunden ist, und zwar mittels der Ausnehmung 28 im Backengrundkörper 10, der in Fig. 3 der linken Bildhälfte zu erkennen ist.

Obwohl das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Spannfutter 1 lediglich eine Festbacke 18 und zwei Spannbacken 8 aufweist, können das Grundprinzip und die Vorteile dieses Spannfutters auch mit anderer Anzahl von Spannbacken realisiert werden.

Claims (13)

1. Spannfutter für Werkzeugmaschinen, auf denen mittels einer das Spannfutter tragenden Hauptspindel das Werkstück drehend angetrieben wird, wobei der Spannmittelpunkt bezüglich der Mitte der Spindel radial verstellt werden kann, und wobei von den drei radial wirkenden Spannbacken eine Spannbacke als verstellbare Spannbacke ausgebildet ist und beim Spannen keinen Spannhub vollzieht, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Futter-Grundkörper (11) gegenüber der Hauptspindel (50) radial nicht verstellbar ist,
• b) die Festbacke (18) gegenüber dem Futter- Grundkörper (11) radial verschiebbar ist, und
• c) die beiden Spannbacken (8) in ihrer radialen Winkellage zum Futter-Grundkörper (11) in Abhängigkeit von der radialen Lage der Festbacke (18) verstellbar sind.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung der Festbacke (18) zur Spannmitte (49) hin ein Verschwenken der Spannflächen der Spannbacken (8) von der Festbacke (18) weg bewirkt.

3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (8) jeweils in einem Backengrundkörper (10) verschiebbar radial bezüglich des Futter- Grundkörpers (11) geführt sind und die Backen- Grundkörper (10) bezüglich des Futter-Grundkörpers (11) drehbar um eine Achse parallel zur Drehachse (48) gelagert sind.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen-Grundkörper (10) über jeweils drehfest mit ihnen verbundene Fortsätze (6, 7) mit der Festbacke (18) verbunden sind, wobei die Fortsätze (6, 7) im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der Festbacke (18) verlaufen.

5. Spannfutter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Keiltreiber (41) in den Backen- Grundkörpern (10) verschiebbar parallel zur Drehachse (48) angeordnet ist, und die Keiltreiber (41) mittels wenigstens eines Übertragungsflansches (16) von einer zentralen, längs der Drehachse (48) beweglichen, Zugstange (47) bewegt werden.

6. Spannfutter nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Backen-Grundkörper (10) mit wenigstens einem bezüglich des Futter-Grundkörpers (11) und der Grundplatte (12) verschiebbaren Ausgleichsgewicht (116) so verbunden ist, daß bei radialer Verstellung der Festbacke (18) und Drehung der Spannbacke (8) der Schwerpunkt des Spannfutters im wesentlichen unverändert bleibt durch eine kompensierende Verlagerung des Ausgleichsgewichts (116) bezüglich des Futter-Grundkörpers (11) und der Grundplatte (12).

7. Spannfutter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Festbacke (18) über die Spannmitte (49) hinauserstreckt und etwa auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Drehachsen (46) der Backen- Grundkörper (10) ein etwa runder Bolzen (5) parallel zur Drehachse (48) von der Festbacke (18) abragt, der jeweils etwa zur Hälfte in halbzylindrischen Pfannen (45) der beidseits angreifenden, gabelförmigen freien Enden der Fortsätze (6, 7) der Backen-Grundkörper (10) im wesentlichen spielfrei anliegt.

8. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - sich die Festbacke (18) annähernd über den gesamten Durchmesser des Futter-Grundkörpers (11) erstreckt und gegen Abheben vom Futter-Grundkörper (11) gesichert ist,
• - die Längsverschiebung der Grundbacke (18) durch eine Verstellspindel (3) bewirkt wird, die zwischen dem Backen-Grundkörper (11) und der den Backen-Grundkörper (11) zugewandten Fläche der Grundbacke (18) in Bewegungsrichtung der Grundbacke (18) angeordnet ist und
• - die Verstellspindel (3) selbsthemmend und weitestgehend spielfrei ausgebildet ist.

9. Spannfutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Verstellspindel (3) bezüglich eines die Hälfte seines Umfanges umfassenden, rinnenförmigen Gegengewindes (44) verschraubt wird, welches in radialer Richtung ortsfest mit dem Futter-Grundkörper (11) verbunden ist, und
• - die der Festbacke (18) zugewandte Hälfte des Umfanges der Verstellspindel (3) einschließlich der gegenüberliegenden Stirnflächen (43, 43′) in einer Ausnehmung der Festbacke (18) liegt, an deren Begrenzungsflächen die Stirnflächen (43, 43′) der Verstellspindel (3) weitgehend spielfrei anliegen.

10. Spannfutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewinde (44) in der vorderen Stirnseite eines Anpreßbolzens (13) angeordnet ist, welcher senkrecht zu seiner Stirnfläche und parallel zur Drehachse (48) im Futter-Grundkörper (11) verschiebbar angeordnet ist, und auf seiner hinteren Stirnseite durch ein federndes Element auf Druck beaufschlagt wird.

11. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Längsrichtung verschiebbare Zentrierspitze (40) in der Festbacke (18) gelagert ist.

12. Spannfutter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierspitze (40) mit dem Übertragungsflansch (16) axial gekoppelt ist, so daß bei einem Wegbewegen des Übertragungsflansches (16) vom Futter- Grundkörper (11) eine Zurückziehung der Zentrier­ spitze (40) vom Werkstück (39) stattfindet.

13. Spannfutter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellspindel (3) auf derjenigen Seite der Spannmitte (49) angreift, auf der die Anlage der Festbacke (18) am Werkstück (39) geschieht, und das bezüglich der Spannmitte (49) gegenüberliegende freie Ende der Festbacke (18) von einer gekröpften Führungslasche (4) überlappt wird, so daß sich das freie Ende der Festbacke (18) in den Zwischenraum zwischen die fest miteinander verbundene Führungslasche (4) und den Futter-Grundkörper (11) hineinerstreckt.