DE7002704U - Futter zum spannen duennwandiger werkstuecke - Google Patents

Description

Otto Glöser

Patentanwalt ÖO^ pb^haysep-W^k ^* * ³' ¹⁹⁷⁴

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Gl/S, 95/70/01

Isolde Binder, geb. Steinhart und Karl-Franz Binder, 7921 Bolheim, Sterngasse 2

Futter zum Spannen dünnwandiger Werkstücke

Die Neuerung bezieht sich auf ein Futter zum Spannen dünnwandiger Werkstücke, wie Buchsen od. dgl., das in einem ggfs mehrteiligen Futterkörper Spannmittel aufnimmt.

Futter zum Spannen von irgendwelchen Werkstücken sind in mannigfachen Ausführungen bekannt. Besondere Beachtung verdienen aber die sogenannten Dreibackenfutter, ohne die zahlreiche Bearbeitungsvorgänge auf Werkzeugmaschinen undurchführbar, zumindest aber erheblich erschwert wären, d.h. Drei backenfutter sind nahezu unentbehrlich. Diese wertvollen BtTu ter weisen radial bewegliche und stufenförmig abgesetzte Backen auf, die für Außen- und Innenspannungen auswechselbar sind. Durch Fein- und Feinstbearbeitungen der Einzelteile entstehen Spannfutter, die ein Höchstmaß an Spanngenauigkeit bieten, die kaum noch übertroffen werden kann. Ais nachteilig hat es sich jedoch herausgestellt, daß mit den bekannten Futtern nur Werkstücke gespannt werden können,, die in sich genügend fest und den radialen Beanspruchungen

Bankverbindung: Bayerische Hypotheken- ond Wechselbank, nliaie Ingolstadi Konto Nr. 34Ϊ2 Telefon Reicherfchofen 03453J2B9

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durch das Futter gewachsen sind. So ist es z.B. unmöglich, dünnwandige Buchsen zu spannen, da diese ganz einfach deformiert werden. Aus den Gegebenheiten der Praxis heraus ist man daher dazu übergegangen, bei Buchsen od. dgl. mit entsprechenden Dornen, die auch futterartig verstellbar sein können, zu arbeiten. Dieses Vorgehen ist aber außerordentlich kostspielig, zumal für jedes Werkstück eine gesonderte Vorrichtung benötigt wird. Die Gefahr des Verspannens ist aber nicht der einzige Nachteil, vielmehr muß es sich beim Spannen in Draibackenfuttern um mehr oder weniger regelmäßige Rotationskörper handeln, wenn z.B. eine zu bearbeitende Bohrung zum Außenmantel eine bestimmte Lage haben soll. Sind diese Verhältnisse nicht gegeben, so z.B. bei vier- oder mehrkantigen Gebilden, muß in der Regel mit den sogenannten Planscheiben gearbeitet werden,

die einzeln verstellbare Backen aufweisen und bei denen

j auch noch Aufspannpratzen zur Verfügung stehen. Daß diese

Aufspannmethode aber sshr viel Zeit verschlingt, bedarf -wohl keiner besonderen Erwähnung. Es mag zwar sein, daß man sich mit Hilfsiehren usw. helfen und damit die Aufspannzeit verkürzen kann, jedoch muß aus -wirtschaftlichen Überlegungen das Spannen auf Planscheiben Einzelfällen vorbehalten bleiben. Eine Serienfertigung auf Planscheiben ist nur dann denkbar, wenn das zu bearbietende "Werkstück mindestens zwei halbwegs genaue Änschlagflachen besitzt, die noch dazu in einem bestimmten Winkel zueinander liegen müssen.

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Demgegenüber bezweckt die Neuerung ein Futter, das die geschilderten Mängel ausschließt und das Spannen von dünnwandigen Werkstücken ohne VerSpannungsgefahr gestattet. Dabei soll der Spannvorgang einfach durchführbar und die Spannung als solche sicher and verläßlich sein. Des weiteren wird gefordert, daß das Spannen selbst in einer kurzen Zeitspanne durchführbar ist, also durch das Spannen keine unwirtschaftlichen Totzeiten in Kauf genommen werden müssen. Nicht zuletzt soll das Futter stets funktionssicher arbeiten, einem geringen Verschleiß unterliegen und sich außerdem in einem wirtschaftlich tragbaren Rahmen bewegen.

Dieses Ziel wird nach der Neuerung dadurch erreicht, daß die Spannmittel von in axialer Richtung bewegbar gelagerten Backen gebildet sind, mit denen das jeweilige Werkstück mittelbar oder unmittelbar gegen die Stirnseite des Futterkörpers verspannbar ist. Da bei dem neuerungsgeniäßen Futter die als gefährlich erkannten Radialspannkräfte in Fortfall kommen, sind die erzielten Vorteile offensichtlich, d.h. durch das Spannen in axialer Richtung wird das jeweilige Werkstück sicher festgelegt, ohne daß es zu Defoxmierungen kommt, die eine ordnungsgemäße bzw. maßgerechte Bearbsitung unmöglich machen würden. Da hier für das Spannen weder Forne noch Hilfsvorrichtungen der üblichen Art erforderlich sind, ergibt sich auch eine wirtschaftliche Arbeitsweise, so daß mit dem neuen Futter auch. Serienferti-

gungen möglich erscheinen.

Siach einer weiteren Besonderheit der Neuerung ist vorgesehen, daß die Backen an ihren spannseitigen Enden mindestens
einen Absatz aufweisen, und diese Absätze radial nach innen
oder außen weisen. Es versteht sich, daß bei nach außen gerichteten Absätzen das Futter für Außenbearbeitungen herge- . richtet ist, während bei umgekehrten Absätzen, also beim Er- |. C fassen der Werkstücke von außen die Innenbearbeitung einer ff

Buchse od. dgl. möglich erscheint. |i

Gemäß einer weiteren Maßnahme der Neuerung erscheint es ff zweckmäßig, daß die gleichmäßig, z.3. in Dr eier anordnung || auf den Futterkörperumfang verteilten Backen über Nut- |f

Leistenführungen, Schwalbenschwanzführungen od. dgl. im Fut- |f

terkörper gelagert sind. Eine solche Lagerung ist einfach fr

¥ herzustellen, so daß auch der wirtschaftliche Aufwand für £

das neuerungsgemäße Futter gering bleibt. Die bevorzugte | Dreieranordnung bringt die durch die bekannten Dreibacken- U

ί futter gegebenen Vorteile auch hier mit sich, d.h. es wird =f

eine sichere Festlage erzielt. |"

4' Von Vorteil ist es ferner nach der Neuerung, wenn für die |j Spannbewegung der Backen der Futterkörper eine kurze, be- :|i

vorzuyt mit Trapezgewinde ausgestattete Gewindewalze oder |· Gewindebuchse aufnimmt, die sich von außen drehen läßt und ' die mit ihren Gewindegängen in innen oder außen liegende

1 Gewindegangteile der Backen eingreift. Diese Ausgestaltung ist im Aufbau einfach und sie läßt mit einem geringen Kraft- ί aufwand hohe Spannkräfte zu. Damit ist eine hohe Funktions- und Spannsicherheit des Futters gegeben, ohne daß dafür ein besonders hoher wirtschaftlicher Aufwand erforderlich wäre. Diese Vorteile werden noch vertieft, wenn die Gewindewalze oder Gewindebuchse koaxial ein Kegelrad trägt, oder selbst auf der einen Stirnseite als Kegelrad ausgebildet ist, mit dem mindestens ein radial im Futterkörper gelager- ι tes Kegelrad kämmt, das einen Innenvierkant für einen Knebelschlüssel aufweist. Durch diese Ausgestaltung läßt sich übrigens das neuerun^sgemäße Futter in ähnlicher "Weise handhaben, wie die bekannten Dreibackenfutter, was für einen reibungslosen Ablauf des Spannfcns günstig erscheint.

Besonders wertvoll erscheint es außerdem, wenn die in axialer Richtung bewegbar gelagerten Backen zusätzlich zu an sich bekannten radial verstellbaren und auswechselbaren Backen vorgesehen sind. Dadurch ist das erforderliche Zentrieren einer Buchse od. dgl. besonders einfach, indem eine Buchse zunächst mit den radialen Backen ganz leicht gespannt bzw. zentriert wird und anschließend das feste axiale Spannen erfolgt. Wenn dabei die radialen Backen mit ihren Absätzen nach außen weisen, wird sich die Buchse od. dgl. nicht unmittelbar am Futterkörper, sondern mittelbar über entsprechende Flächen der radialen Backen abstützen, was aber die Spannung keinesfalls beeinträchtigt. Selbstverständlich

könnte das erwähnte Zentrieren des jeweiligen Werkstückes auch mit einer am Futterkörper anliegenden und gegenüber diesem lagegesicherten Lehrenplatte od. dgl. erreicht werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Neuerung verlassen wird. Eine Lehrenplatte würde mit einem Bund oder mit mindestens drei Ansätzen in die jeweilige Büchse eingreifen, oder diese übergreifen.

Für ein gemeinsames Verstellen der axialen Backen ist es nach der Neuerung ferner denkbar, daß die Backen an ihren Lagerungsenden in Spindeln übergehen oder solche in Gewindebohrungen aufnehmen und Zahnradmuttern für die Spindeln oder Zahnräder der Spindeln mit einer Art Planetenrad kämmen. Auch diese Ausgestaltung zeichnet sich durch Einfachheit aus, so daß bei einem geringen Bauaufwand eine hohe Funktionssicherheit gegeben ist.

s~ Ein weiteres Merkmal der Neuerung besteht darin, daß die * Absätze an den spannseitigen Enden der Backen von radial gerichteten ggfs. abgesetzten Klötzen gebildet sind, die sich mit axialen Schrauben, welche ggfs. offene Langlöcher der Klötze durchsetzen, festlegen lassen, wobei der jsweilige radiale Stand an einer Markierung od. dgl. ablesbar sein kann. Diese verstellbaren Klötze erleichtern das Anpassen der Spannbacken an die verschiedenen Größen der Werkstücke, wobei ein Absetzen der Klötze noch den Vorteil mit sich bringt, daß durch die Absätze im Zusammenwirken mit der Verstellbarkeit der Klötze ein Zentrieren möglich erscheint.

Eine ggfs. vorhandene Markierung erleichtert dabei das gleichmäßige Einstellen der einzelnen Klötze. Dieser Vorteil wird noch dadurch vertieft, wenn zwischen den Klötzen und den axial bewegbaren Backen eine Oberflächenprofilierung, z.B. eine Spitzverzahnung vorgesehen ist. Daß eine solche Profilierung den Festsitz der Klötze ganz wesentlich fördert, versteht sich von selbst. Allerdings muß berücksichtigt werden, daß die Rasten ein Zentrieren der Werkstücke '_) hur absatzweise zulassen und für ein Feinzentrieren mit glatten Flächen zwischen Backen und Klötzen gearbeitet werden muß. Die lösbaren Klötze haben ferner den wesentlichen Vorteil, daß das zu spannende Werkstück mit Sicherheit zwischen bzw. über die Backen gebracht werden kann, und zwar dadurch, daß man mindestens einen Klotz aus dem Weg schwenkt oder abnimmt.

In der Zeichnung ist die Neuerung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 das neuerungsgemäße Futter in Stirnansicht;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 geänderte Einzelheit in Seitenansicht und im Schnitt;

Fig. 4 eine Axialspannbacke mit verstellbarem Spannklotz, teilweise aufgebrochen und von der Seite gesehen und

Fig. 5 eine mit der Bauart nach Fig. 4 vergleich- |j

bare Ausführung, ebenfalls in Seiten- T

ansicht.

Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, weist das Spannfutter 1 einen Futterkörper 2 auf. In diesem Futterkörper 2 sind in bekannter Weise radial verstellbare Backen 3 gelagert. Diese Backen 3, die an ihrer Rückseite mit Gewindegangteilen 4 ausgestattet sind, kämmen mit einer Gewindescheibe 5, die auf der den Gewindegangteilen gegenüberliegenden Seite als Kegelrad 6 ausgeführt ist. Mit dem Kegelrad 6 kämmt ein radial gerichtetes Kegelrad 7, das ebenfalls im Futterkörper 2 gelagert ist und einen Innenvierkant 8 zum Ansetzen eines Knebelschlüssels aufweist. Soweit hat der Aufbau des Futters 1 als bekannt zu gelten.

Außer den Backen 3 sind in den Futterkörper 2 auch noch axial verschiebbare Backen 9 eingesetzt, wobei die Lagerung über Nut- und Leistenführungen 10, 11 erfolgt. An den Enden, die über den Futterkörper 2 herausragen, sind die axial verschiebbaren Backen 9 mit Absätzen 12 ausgestattet, die beim Ausführungsbeispiel radial nach innen weisen.

An den nach innen gekehrten Seiten 13 der Backen 9 sind Gewindegänge 14 vorgesehen, die mit einer kurzen Gewindewalze 15 in Eingriff stehen. Diese Gewindewalze 15 ist wie die Gewindescheibe 5 auf einem rohrförmigen Teil des Ifutterkörpers 2 gelagert; zur axialen Lagesicherung der Scheibe 5

und der Gewindewalze 15 dienen Distanzbuchsen 16, 17. Die Gewindewalze 15 ist, ähnlich wie die Scheibe 5, mit einem Kegelrad 18 ausgestattet, das mit einem Kegelrad 19 kämrat, I das wiederum im Futterkörper 2 gelagert ist und den gleichen I Aufbau wie das Kegelrad 7 hat. Es leuchtet ein,'daß beim I Drehen des Kegelrades 19 die Gewindewalze 15 sich ebenfalls

dreht, wodurch ein axiales Verschieben der Backen 9 eintritt. = Auf diese Weise kann ein dünnwandiges Werkstück bequem zwischen den Absätzen 12 und der Stirnfläche 20 des Futterkörpers 2 gespannt werden. Es ist aber auch denkbar, äaß sich das jeweilige Werkstück nicht unmittelbar an der Fläche 20, sondern auf den Flächen 21 der Backen 3 abstützt* Der Fig. 1 ist gut zu entnehmen, daß man isit den radial verstellbaren Backen 3 das axial zu spannende Werkstück gut zentrieren kann. Selbstverstänalich könnte man auch mit entsprechend gehaltenen Zentrierplatten arbeiten, wie eine solche durch strichlierte Linien 22 in Fig. 1 angedeutet ist. Eine solche Platte 22 würde zweckiaäßigerweise umlaufende oder unterbrochene Zentrieransätze 23 aufweisen, die in das jeweilige Werkstück eingreifen oder dieses übergreifen könnten.

Aus Fig. 3 ergibt sich, daß in Abweichung zu der vorausgegangenen Bauart die Spannbacken 9 Gewindebohrungen 24 aufweisen, in die Spindeln 25 eingeschraubt sind. Diese Spindeln 25 sind bei 26 drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert und sie tragen Zahnräder 27. Diese Zahnräder kännnen

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mit einem innen verzahnten R.ing 28, der sich mit einer Ringfläche 29 auf dem Futterkörper 2 abstützen kann. Auf der einen Stirnseite ist eine Verzahnung 30 vorgesehen, so daß ein Verdrehen des Ringes 28 mit den bekannten Futterschlüssein möglich ist. Es versteht sich, daß durch Drehen des Zahnringes 28 die Spindeln 25 zwangsläufig die Backen 9 axial verschieben.

Nach Fig. 4 sind die Absätze 12 der Backen 9 von radial gerichteten Klötzen 31 gebildet. Diese radialen Klötze 31 weisen Langlöcher 32 auf, die nach oben offen sein könnten und die von Schrauben 33 durchsetzt sind. Die Schrauben 33 greifen in Gewindebohrungen 34 der Backen 9 ein.

Die Fig. 5 zeigt, daß zwischen den Backen 9 und den Klötzen 31 noch Spitzverzahnungen 35 vorgesehen sein körmeB, die ein ungewolltes Verschieben der Klötze 31 bei angezogenen Schrauben 33 verhindern. Außerdem ist eine Feinmarkierung 3 6 zu erkennen, die das radiale Einstellen der Klötze 31 erleichtert. Wenn die Langlöcher 32 offen sind, können die Klötze 31 bei nur gelöster Schraube 33 leicht abgenommen werdet], was besonders für radial nach außen gerichtete Klötze 31, also für Innenspannungen günstig ist. Mit 37 sind Ausklinkungen angedeutet, die dann von Vorteil sind, wenn man mit den Klötzen 31 das jeweilige Xverkstück zentrieren will.

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Claims (9)

Schu-fczansprüche

1. Futter sum Spannen dünnwandiger Werkstücke, wie Buchsen od. dgl., das in einem ggfs. mehrteiligen Futterkörper Spannmittel aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel von in axialer Richtung bewegbar gelagerten Backen (9) gebildet sind, mit denen das jeweilige Werkstück mittelbar oder unmittelbar gegen die Stirnseite (20) des Futterkörpers (2) verspannbar ist.

2. Futter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (9) an ihren spannseitigen Enden mindestens einen Absatz (12) aufweisen und diese Absätze (12) radial nach innen oder außen weisen.

3. Futter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich- () net, daß die gleichmäßig, z.B. in Dreieranordnung auf den Futterkörperuinfang verteilten Backen (9) über Nut-Leistenführungen (10, 11), Schwalbenschwanzführungen od. dgl. im Futterkörper (2) gelagert sind.

4. Futter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannbewegung der Backen (9) der Futterkörper (2) eine kurze, bevorzugt mit Trapezgewinde ausgestattete Gewindewalze (15) oder Gewindebuchse aufnimmt, die

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sich von außen drehen läßt und die mit ihren Gewindegängen

in innen oder außen liegende Gewindegangteile (14) der ■

Backen (9) eingreift.

5. Futter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindewalze (15) bzw. die Gewindebuchse koaxial ein Kegelrad trägt oder selbst auf der einen Stirnseite als Kegelrad (T8) ausgebildet ist, mit dem mindestens ; ein radial im Futterkörper (2) gelagertes Kegelrad (19) käinint>; f das einen Innenvierkant (8) für einen Knebelschlüssel od. dgl*, aufweist.

6. Futter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, \ daß die in axialer Richtung bewegbar gelagerten Backen (9) | zusätzlich zu an sich bekannten, radial versteilbaren und ί auswechselbaren Backen (3) vorgesehen sind.

7. Futter nach den Ansprüchen 1 bis .3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axial beweglichen Backen (9) an ihren Lagerungsenden in Spindeln übergehen oder solche (vgl. 25) in Gewindebohrungen (24) aufnehmen und Zahnradmuttern für die Spindeln oder Zahnräder (27) der axial gehaltenen Spindeln (25) mit einer Art Planetenrad bzw. mit einem Zahnring (28) kämmen.

8. Futter nach den Ansprüchen Ί bi~ 7, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Absätze (12) an den spannseitigen Enden der Backen (9) von radial gerichteten, ggfs. abgesetzten (vgl. 37) Klötzen (31 gebildet sind, die sich mit axialen Schrauben (33), welche ggfs. offene Langlöcher (32) der Klötze (31) durchsetzen, festlegen lassen, wobei der jeweilige radiale Stand an einer Markierung (36) od. dgl. ablesbar sein kann.

9. Futter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den radial feststellbaren Klötzen (31) und den axial bewegbaren Backen (9) eine Oberflächenprofilierung, z.B. eine Spitzverzahnung (3 5) vorgesehen ist.