DEP0046466DA - Selbstzentrierendes Spannfutter - Google Patents

Description

Die bekannten Keilspannfutter haben den Nachteil, daß sie infolge ihrer exzentrischen Bauart nur auf einen bestimmten Werkstoffdurchmesser ausgewuchtet werden können. Der Spannkeil des Keilspannfutters wechselt nämlich je nach dem Werkstoffdurchmesser seine Lage im Futter und erzeugt dadurch eine Unwucht, die das Drehbild und die Genauigkeit des Drehdurchmessers ungünstig beeinflußt. Diese Nachteile suchte man durch Hebel- oder Kurvenspannfutterkonstruktionen abzustellen, die in ihrem Aufbau jedoch die Einfachheit der Keilspannfutter-Konstruktionen nicht erreichten. Ausgefräste Nuten, Querbohrungen, eingebaute Hebel usw. machten eine vollkommene Auswucht schwierig und steigerten den zum Spannen erforderlichen Kraftaufwand und das Gewicht der umlaufenden Massen, was sich bei den sich ständig steigernden Drehzahlen ungünstig auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die selbstzentrierenden Spannfutter so auszubilden, daß ohne Schwierigkeit und mit absoluter Sicherheit eine vollkommene und auch bei Benutzung verschiedener Werkstoffdurchmesser nie gestörte, gleichmäßige Gewichtsverteilung erreicht wird, wobei das Gewicht des Spannfutters nicht erhöht, sondern sogar noch vermindert wird. Weiterhin soll erreicht werden, daß der zum Spannen des Futters erforderliche Kraftaufwand wesentlich verringert wird.

Zur Erzielung eines allseitigen Gewichtsausgleichs wird das Spannfutter erfindungsgemäss derart hergestellt, daß sämtliche umlaufenden Teile allein durch konzentrisches Drehen und Bohren hergestellt werden und daß alle nicht konzentrischen, z.B. radialen Bohrungen symmetrisch über den Futterumfang verteilt sind. Jeder beliebige Querschnitt durch das Futter zeigt also eine vollkommene Symmetrie, da ja unsymmetrische ausgefräste Nuten, Querbohrungen oder eingebaute Hebel, die den Gewichtsausgleich stören könnten, bei dem Spannfutter nach der Erfindung vermieden sind. Die erfindungsgemäß vorgesehene symmetrische Verteilung aller nicht mit der Hauptachse des Futters konzentrischen Bohrungen erfordert auch, daß alle beim Spannen des Futters zu verschiebenden Teile stets so verschoben werden, daß in keinem Augenblick die Symmetrie des Futters gestört wird. Bei einer solchen Bauart des Futters wird neben der vollständigen Auswuchtung des Futters in jeder Spannstellung und bei jedem Werkstoffdurchmesser auch noch der Vorteil erzielt, daß der umlaufende Durchmesser und die Bauhöhe wesentlich geringer gehalten werden können als bei den bekannten Spannfuttern. Dadurch wird auch eine sehr wesentliche Materialersparnis erzielt, die eine Verminderung des Spannfuttergewichts bis zu etwa 60% gegenüber den bekannten Ausführungen zur Folge hat.

Diese Gewichtsverminderung bedingt einen wesentlich leichteren Lauf der Maschine und ermöglicht im Verein mit dem vollkommenen Gewichtsausgleich des Futters die Anwendung bedeutend höherer Umlaufgeschwindigkeiten als bisher. Ausserdem bewirkt sie aber auch bereits eine merkbare Minderung des zum Spannen des Futters erforderlichen Kraftaufwandes. Dieser kann aber gemäss der Erfindung noch weiter vermindert werden durch eine besondere Gestaltung der Vorrichtung zur Verschiebung der Spannbuchsenteile. Bei den bekannten Ausführungen erfolgt diese Verschiebung mittels Keile, die sich auf den schrägen Flächen der Spannbuchsenteile entlangschoben. Bei dieser Verschiebung war infolge der Flächenberührung zwischen Keil und Spannbuchse ein beträchtlicher Widerstand zu überwinden. Dieser Widerstand wird gemäss der Erfindung dadurch verringert und u.U. sogar völlig vermieden, daß zum Verschieben der Spannbuchsenteile in etwa radiale Bohrungen hineindrückbare Rollen oder Kugeln verwendet werden. Anstelle der Flächenberührung tritt dadurch eine linien- bzw. punktförmige Berührung, und die gleitende Bewegung wird durch eine rollende ersetzt.

Die Kugeln bzw. Rollen liegen aber auch auf der Schrägung der Spannbuchse nur punkt- oder linienförmig an, fördern dadurch die unerwünschte, bei vielen Spannfuttern sich zeigende geringe Ortsbeständigkeit der Spannmuffe. Zur Behebung dieses Nachteiles werden erfindungsgemäss die etwa radialen Bohrungen für die Kugeln bzw. Rollen so angeordnet, daß sie zu den konischen Rollbahnen der Spannmuffe senkrecht stehen. Bei mit derartigen Bohrungen versehenen Spannfuttern stehen die Spannmuffen in jeder Lage absolut fest und zeigen keine Neigung, sich in unerwünschter Weise zu verschieben. Dieser Vorteil zeigt sich auch, wenn in an sich bekannter Weise der Schrägung der Spannbuchse angepasste Bolzen (Keile) verwendet werden, deren Verwendung im Zusammenhang mit den zu den konischen Vertiefungen der Spannmuffe senkrechten Führungskanälen als zum Gegenstand der Erfindung gehörend angesehen wird.

In den Abbildungen 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Spannfutters nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 das Spannfutter im Längsschnitt und

Fig. 2 das Spannfutter in Vorderansicht.

In dem Futterkörper H sind sämtliche in Achsenrichtung verlaufenden Höhlungen allein durch Drehen oder Bohren und nachträgliches Schleifen hergestellt. Das gleiche gilt für alle anderen Teile des Futters. Die in diesen Teilen angebrachten, nicht konzentrischen Bohrungen und Vertiefungen, wie z.B. die Kugelschächte und die schrägen Gleitbahnen, sind gleichmässig über den Umfang des Futters verteilt. Jeder Teil des Futters ist somit an sich ausgewuchtet, und dies gilt mithin auch für das aus diesen Teilen zusammengesetzte Futter. Die verschiebbaren Teile des Futters, wie z.B. die Spannmuffe F und die Spannbuchse I können allein in Richtung der Spannfutterachse verschoben werden und stören dadurch nicht die Symmetrie der Anordnung.

Der Handhebel A überträgt durch das Ritzel B über die Zahnstange C und den Spannring D durch das Hochschulter-Kugellager E eine Vorschubbewegung auf die Spannmuffe F. Die drei gehärteten Spannkugeln G, als welche vorzugsweise gehärtete Stahlkugeln verwendet werden können, sind gegeneinander um 120° versetzt. Sie laufen in schrägen Bohrungen des Futterkörpers H, die auf den konischen Rollbahnen der Spannmuffe F senkrecht stehen. Durch diese Rollbahnen werden die Kugeln bei Verschiebung der Spannmuffe in den Führungskanal hineingedrückt, verschieben die Spannbuchse I nach vorn und spannen dadurch in Zusammenwirkung mit dem konischen

Spannring K die durch durch Federn P auseinandergedrückte, dreiteilige Spannpatrone L. Durch Drehen des Spannringes K im Aussengewinde ist das Futter auf den jeweiligen Werkstoffdurchmesser einstellbar. Die Buchse M schützt die Spannflächen gegen das Eindringen von Schmutz und deckt gleichzeitig die Führungskanäle für die Spannkugeln ab, die im Interesse einer Vereinfachung der Herstellung vollständig durch den Futterkörper H hindurchgebohrt werden. Die halbteilige Schutzhaube N überdeckt das Hochschulterlager E und schützt dasselbe gegen Späne und Kühlwasser. Der Stellring O nimmt den Längsdruck beim Lösen des Spannfutters auf.

Die vorstehend beschriebene Anordnung stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anordnung dar, die natürlich im Rahmen der Erfindung die verschiedensten baulichen Abwandlungen erfahren kann. Auch lassen sich die Prinzipien der Erfindung, ohne deren Rahmen zu verlassen, bei Spannfuttern anderer Art als dem dargestellten anwenden. In jedem Falle werden die mit der Erfindung erstrebten Wirkungen wie völlige Auswuchtung des Futters, Erleichterung des Spannens des Futters, Gewichtsverminderung und die Selbsthemmung der Spannmuffe in jeder Lage mit Sicherheit erzielt. Das erfindungsgemässe Spannfutter, das in Lauf und Stillstand gespannt werden kann, ist im Betrieb absolut sicher, einfach in der Herstellung und somit bekannten Spannfuttern überlegen.

Claims (6)

1. Selbstzentrierendes Spannfutter, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche umlaufenden Teile allein durch konzentrisches Drehen und Bohren hergestellt sind und daß alle nicht konzentrischen, z.B. radialen, Bohrungen symmetrisch über den Futterumfang verteilt sind.

2. Selbstzentrierendes Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle beim Spannen des Futters verschiebbaren Teile lediglich in Richtung der Achse verschiebbar sind.

3. Selbstzentrierendes Spannfutter nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Spannbuchse (I) in Achsenrichtung durch Metallkugeln oder -rollen bewirkt wird, die durch die Spannmuffe (F) in etwa radiale Bohrungen gegen den Druck der Spannbuchse hineingedrückt werden.

4. Selbstzentrierendes Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallkugeln oder -rollen insbesondere gehärtete Stahlkugeln oder -rollen verwendet werden.

5. Selbstzentrierendes Spannfutter nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa radialen Bohrungen für die Kugeln bzw. Rollen zu den konischen Rollbahnen der Spannmuffe senkrecht stehen.

6. Selbstzentrierendes Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Rollen bzw. Kugeln der Schrägung der Spannbuchse angepaßte Bolzen verwendet werden.