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Vorrichtung zum unterschiedlichen hydraulischen Spannen von Werkstücken,
insbesondere für Drehbänke Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum unterschiedlichen
hydraulischen Spannen von Werkstücken, insbesondere für Drehbänke, mit einem Spannkolben,
der auf der Spannseite zum Schruppen mit hohem Druck, zum Schlichten mit niederem
Druck beaufschlagt werden kann.
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Wenn ein nachgiebiges Werkstück durch die Spannkraft des Futters unrund
gedrückt und in diesem Zustand bearbeitet wird, so sind infolge der unvermeidlichen
Rückfederung nach dem Ausspannen des Werkstückes die bearbeiteten Flächen unrund.
In der Praxis wird dieser Tatsache dadurch Rechnung getragen, daß der Dreher beispielsweise
ein handbetätigtes Futter zwar zum Schnippen kräftig anzieht, vor dem Fertigschnitt
aber vorsichtig wieder so weit löst, daß das Werkstück nur noch mit geringer Kraft
gehalten, also auch nur noch wenig unrund gedrückt wird.
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Bei hydraulisch betätigten Futtern verfährt man bisher ähnlich. Zum
Schnippen wird der Spannkolben mit hohem Druck beaufschlagt. Dieser Druck kann vor
dem Schlichten durch Betätigung eines Handgriffes od. dgl. herabgesetzt werden,
wobei die Spannbacken entsprechend der Druckminderung von einer gegen den Spannkolben
wirkenden Feder zurückbewegt werden. Die Feder ist erforderlich, weil die Elastizität
des eingespannten Werkstückes besonders bei einem Futter mit selbsthemmendem Getriebe
nicht ausreicht, um die erforderliche Rückstellung der Spannbacken zu bewirken.
Bei dieser Ausführung besteht jedoch der Nachteil, daß die Druckminderung und damit
der Rückstellweg der Spannbacken nicht genau genug begrenzt werden kann. Durch die
nichtlineare Kennlinie der Rückstellfeder und den Einfluß von Massenkräften wird
bei verschieden großen Werkstücken, selbst bei gleichem auf den Kolben ausgeübten
niedrigeren hydraulischen Druck, der Spannkolben jeweils in einer etwas anderen
Stellung stehenbleiben, wodurch die unterschiedlichen Werkstücke beim Schlichten
verschieden fest eingespannt sind, so daß sie nach dem Bearbeiten und Ausspannen
wenigstens teilweise noch unrund sein können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten
hydraulisch zu betätigenden Spannfutter zu beseitigen und eine Vorrichtung zu schaffen,
die es ermöglicht, die zum Schlichten erwünschte teilweise Lockerung der Spannbacken
genau zu begrenzen. Diese hohe Genauigkeit ist deswegen erforderlich, weil die Spannbacken
beim Lockern nur um sehr kleine Wege verschoben werden dürfen. Deshalb wird gemäß
der Erfindung vorgeschlagen, beim Übergang vom Schnippen zum Schlichten die Spannseite
des Spannzylinders mit einem im hydraulischen System angeordneten Zusatzraum, beispielsweise
einem Hilfszylinder, zu verbinden und gleichzeitig die Löseseite des Spannzylinders
mit Hochdrucköl zu beaufschlagen. Hierdurch erhält man eine genaue Rückstellung
des Spannkolbens, deren Größe von der Größe des eingespannten Werkstückes unabhängig
ist.
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Bei der praktischen Ausführung ist im hydraulischen System des Futters
eine Anordnung von Ventilen und Schiebern. vorgesehen, durch die nacheinander die
Spannseite des Spannzylinders von der Hochdruckzuleitung trennbar und mit dem Hilfszylinder
verbindbar, anschließend die Löseseite des Spannzylinders mit Hochdrucköl beaufschlagbar
und schließlich die Spannseite des Spannzylinders mit Niederdrucköl beaufschlagbar
und die Löseseite des Spannzylinders mit Ablauf verbindbar ist. Der Spannkolben
bleibt dann in einer Stellung stehen, die der Stellung entspricht, in der er sich
befinden würde, wenn er von Anfang an mit dem zum Schlichten erwünschten niedrigen
Spanndruck beaufschlagt worden wäre.
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Dadurch, daß man auch während des Schlichtens einen Mindestdruck unverändert
auf den Spannkolben ausübt, kann sich das eingespannte Werkstück durch die bei der
Bearbeitung auftretenden Erschütterungen nicht lockern.
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Um eine genaue Einstellung des Spannkolbens beim Schlichten zu ermöglichen,
kann in dem Hilfszylinder ein verstellbarer Anschlag für den Hilfskolben angeordnet
sein. Je nach Stellung dieses
Anschlages haben sich die durch den
Spannkolben bewegten Spannelemente, beispielsweise die Spannbacken des Drehbankfutters,
mehr oder weniger weit aus ihrer ursprünglichen Spannstellung zurückbewegt. Hierdurch
ist die für eine genaue Bearbeitung untragbar große elastische Verformung des Werkstückes
wieder zurückgegangen. Der auf den Spannkolben ausgeübte verringerte Druck beim
Schlichten sichert eine für die weiteren Arbeiten mit höherem Genauigkeitsanspruch
ausreichende, gleichbleibende Spannkraft.
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In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß
ausgebildeten Vorrichtung dargestellt.
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Im Spannzylinder 1 befindet sich ein auf beiden Seiten abwechselnd
beaufschlagter Kolben 2, dessen Kolbenstange 3 mit einem (nicht dargestellten) Spannelement,
z. B. einem Spannfutter einer Drehbank, verbunden ist. Zur Steuerung dieses Kolbens
dienen beispielsweise drei Hähne, und zwar der Hochdruck-Steuerhahn 4, ein Niederdruck-Steuerhahn
5 und ein Drehschieber 6. Von einer Pumpe wird durch die Leitung 7 der Anlage ein
Hochdrucköl zugeführt, dessen Druck an dem Manometer 8 abgelesen werden kann. In
der Anlage befindet sich ein Reduzierventil 9 für Niederdrucköl, das durch die Leitung
10 den Steuerhähnen zugeführt wird. Der Druck dieses Niederdrucköles wird von dem
Manometer 11 angezeigt.
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Soll das Werkstück zum Schnippen unter hohen Spanndruck gesetzt werden,
so wird das Hochdrucköl dem Zylinderraum l a, also der Spannseite
des Kolbens 2, zugeführt. Hierbei fließt das C51 durch den breit angedeuteten Kanal
4 a des Hochdruck-Steuerhahnes 4 und durch den Kanal 5 a des Niederdruck-Steuerhahns
5 und schließlich durch den Kanal 6 a des Drehschiebers 6. Das Werkstück wird hierbei
durch die große Spannkraft während des Schruppens gut festgehalten.
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Um von dem Schrappen auf das Schlichten überzugehen, wird der Spannraum
1 a von der Druck-Leitung getrennt, und zwar durch Betätigung des Drehschiebers
6. Hierbei wird eine Verbindung zwischen dem Zylinderraum 1 ä und einem Hilfszylinder
12 hergestellt, in dem sich ein Hilfskolben 13 befindet.
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Der Zylinderraum 12 a des Hilfszylinders 12 steht dauernd
unter dem in der Leitung 10 herrschenden Widerdruck.
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Nunmehr wird der Zylinderraum 1 b, also die Löseseite des Spannkolbens
2, durch Betätigen des Hochdruck-Steuerhahns 4 mit Hochdrucköl beaufschlagt. Dieses
Hochdrucköl kann von der Leitung 7 über diesen Hahn 4 zu der Leitung 14 und von
hier aus in den Zylinderraum 1 b strömen. Durch die Beaufschlagung des Kolbens 2
auf der Löseseite wird der Kolben 2 in Löserichtung verschoben. Hierdurch verringert
sich die auf das Werkstück ausgeübte Spannkraft. Die in dem Zylinderraum
1 a befindliche Druckflüssigkeit weicht zu dem Zylinderraum 12, und zwar
in den Zylinderraum 12 b, aus und verschiebt den Kolben 13 unter Überwindung des
kleineren Gegendruckes soweit, bis er an einen vorher eingestellten Anschlag, z.
B. an eine Stellschraube 15, anstößt. Hierdurch kommen beide Kolben zur Ruhe. Je
nach der Stellung des Anschlages können sich die durch den Spannkolben 2 beeinflußten
Spannelemente zurückbewegen, um am Werkstück die Spannkraft herabzusetzen.
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Anschließend wird der Zylinderraum 1 a mit Druckflüssigkeit von geringerem
Druck verbunden, und zwar durch Verstellen des Niederdruck-Steuerhahns 5, so daß
durch die Leitung 16 über den Hahn 5 und nach Verstellen des Drehschiebers 6 über
diesendas Niederdrucköl durch die Leitung 17 in den Zylinderraum 1 a strömen kann.
Gleichzeitig wird durch die Verstellung des Drehschiebers 6 der Zylinderraum 12
b drucklos gemacht, indem das C51 durch die Leitung 18 abfließen kann. Durch Verstellen
des Hochdruck-Steuerhahns 4 wird gleichzeitig der Zylinderraum 1 b drucklos; indem
die Leitung 14 mit der Abflußleitung 19 in Verbindung gebracht wird. Der auf den
Spannkolben 2 ausgeübte verringerte Druck sichert die notwendige Spannkraft für
das Schlichten des Werkstückes.
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Die Verstellung der einzelnen Hähne kann man nacheinander durch entsprechende
Einrichtungen selbsttätig vornehmen lassen, so daß eine einfache Steuerung erreichbar
ist.