DE19525309A1 - Klemmbackendrehfutter - Google Patents

Description

Zur Bearbeitung von vorzugsweise zylindrischen Werkstücken mit vorzugsweise annähernd rundem Querschnitt wie z. B. der Endenbearbeitung von Kunststoffrohren durch Fräsen, wird das Werkstück durch ein Drehfutter gespannt. Solche Drehfutter sind in vielen Ausführungen bekannt, bei denen die Spannkraft über mechanische Glieder erzeugt und übertragen wird, die Bestandteile des drehenden Teils des Futters sind. Zur Erzeugung von Gleichlauf zwischen den Spannbacken werden ebenso mitdrehende, vorzugsweise mechanische Gleichlaufeinrichtungen verwendet. Wenn die Spannkraft nicht von Hand bei stillstehendem Futter aufgebracht, und mechanisch auf das Futter übertragen wird, finden hydraulische oder pneumatische Zylinder Anwendung, die innerhalb des Futterkörpers angeordnet sind.

Aufgrund des Platzbedarfs für die beschriebenen Elemente für die Krafterzeugung, Kraftübertragung und Gleichlaufsteuerung, sowie für eine spielarme, verschleißbeständige und steife Führung der Spannbacken, sind diese Drehfutter groß und schwer und das Verhältnis von Außendurchmesser und Durchlaß ist relativ groß. Besonders bei der Bearbeitung von großen Rohren, zumal bei dünnen Wandstärken und geringer Dichte, wirkt sich das Mißverhältnis zwischen dem Gewicht des Drehfutters und dem des Werkstückes ungünstig aus. Das gilt im besonderen Maße, wenn die träge Masse des Futters häufig und stark beschleunigt werden muß.

Ein weiterer Nachteil üblicher Ausführungen ist die mit großer Reibung behaftete Übertragung der Spannkraft, was eine schlechte Dosierbarkeit und Reproduzierbarkeit der Spannkräfte zur Folge hat.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Drehfutters mit geringen Abmessungen und einem im Verhältnis zum Außendurchmesser großen Durchlaß bei gleichzeitig hoher Steifigkeit, geringem Spiel der Spannbacken, großer Verschleißbeständigkeit der Führungen und gutem Gleichlauf der Spannbacken sowie einer feinfühligen und reproduzierbaren Dosierbarkeit der Spannkraft.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Anordnung von Spannbackensegmenten zwischen zwei ringförmigen Scheiben gelöst, wobei die Segmente durch eine mit dem Futter umlaufende Klemmeinrichtung zwischen den Scheiben reibschlüssig geklemmt werden, nachdem die Spannbackensegmente von Spanneinrichtungen auf das Werkstück gedrückt wurden, die nicht mit dem Futter umlaufen, sondern an dem feststehenden Gehäuse des Futters bzw. der dazugehörigen Maschine angeordnet sind.

Der Spannvorgang erfolgt bei stehendem Futter, wobei für den Spannvorgang der drehende Teil des Futters entsprechend der Backenteilung passend zur Spanneinrichtung positioniert wird, wozu geeignete Positioniereinrichtungen an dem Drehantrieb des Futters vorgesehen sind.

Die Klemmkräfte können vorteilhaft pneumatisch oder hydraulisch erzeugt werden, indem eine Klemmscheibe den Kolben oder die Membrane eines Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinders bildet. In diesem Falle wird die Klemmung durch Federkraft gelöst. Auch eine Klemmung durch Federkraft ist möglich, die Klemmung wird dann zum Lösen der Spannbacken pneumatisch oder hydraulisch aufgehoben. Ebenfalls ist eine erfindungsgemäße Ausführung mit mechanischer Erzeugung und Übertragung der Klemmkraft möglich.

Erfindungsgemäß werden die Spannbacken durch die Klemmscheiben axial geführt, indem bei gelöster Klemmung nur ein geringes Spiel zwischen Klemmsegment und Klemmscheiben zugelassen wird. Dazu sind mechanische Anschläge vorgesehen, die die Bewegung der Klemmscheiben zueinander auf einen kleinen Hub begrenzen. Die Erzeugung der Spannkräfte kann durch pneumatische, hydraulische oder mechanische Einrichtungen wie Gewindespindeln, Exzenter oder Hebel sowie einer Kombination dieser Elemente erfolgen.

Eine Gleichlaufsteuerung läßt sich vorteilhaft durch ein mechanisches Getriebe mit Umlenkhebeln und Exzenterrollen realisieren. Auch die Verwendung mechanisch oder elektronisch gekoppelter Spindeltriebe ist bei dem erfindungsgemäße Aufbau des Drehfutters möglich.

Für bestimmte Anwendungen kann auch eine Kombination unterschiedlicher Spanneinrichtungen vorteilhaft sein. So ist für das verspannungsarme Spannen verformungsempfindlicher unrunder dünnwandiger Rohre eine Ausführung vorteilhaft, bei der z. B. drei Backen durch mechanisch oder elektrisch gekoppelte Spanneinrichtungen mit Gleichlauf eine Zentrierung erfolgt und anschließend weitere 3 oder 6 Backen pneumatisch mit gleicher Kraft an jeder Backe und ohne Gleichlaufkopplung auf das Rohr gedrückt werden und eine große Spannkraft bei geringer Verformung des Rohres erzeugen. Nach dem Aufbringen der Spannkräfte werden alle Backen gemeinsam zwischen den Klemmscheiben eingespannt und durch Reibung in ihrer Position gehalten.

Die erfindungsgemäße Trennung der Spann- und Gleichlaufeinrichtung von der Klemmeinrichtung und die Anordnung der Spann- und Gleichlaufeinrichtung auf dem nicht drehenden Teil des Futters gestattet große Freizügigkeit bei der Wahl der Spanneinrichtung und der Gleichlaufsteuerung. Die Übertragung der Spannkräfte durch direkte Krafteinwirkung auf die Spannbacken vermeidet Schwankungen der Spannkraft aufgrund veränderlicher Reibbeiwerte und ermöglicht zusammen mit einer zentrischen Krafteinleitung eine exakte Dosierung der Spannkräfte. Die Vermeidung von Reibung durch zentrische Krafteinleitung reduziert außerdem Verschleiß der Backenführungen während des Spannhubes.

Das spielfreie Klemmen der Barken und deren große Auflageflächen an den Klemmscheiben verleihen dem Futter eine große Genauigkeit und Steifigkeit.

Fig. 1 zeigt in einem Halbschnitt ein erfindungsgemäßes Beispiel mit pneumatischer Klemmkrafterzeugung und Exzentern für die Erzeugung der Spannkraft.

Das Klemmbackensegment (1) ist zwischen einer festen Klemmscheibe (2) und einer beweglichen Klemmscheibe (3) angeordnet. Die bewegliche Klemmscheibe (3) ist auf Distanzbolzen (4) durch ein Gummilager (5) axial beweglich gelagert und bildet durch Dichtungen (6) gegen eine äußere Scheibe (7) abgedichtet, eine Membrane eines Pneumatikzylinders mit ringförmiger Kolbenfläche (8). Die Fläche (8) wird durch die Kanäle (9) über eine Drehdurchführung (10) und ein Ventil (11) mit einer Druckquelle (P) verbunden. Die äußere Scheibe (7) ist durch die Distanzbolzen (4) und die Schraube (12) fest mit der feststehenden Klemmscheibe verbunden und bildet damit einen Anschlag beim Lösen der Klemmscheibe (3). Zum Lösen der Klemmscheibe (3) wird die Fläche (8) druckentlastet und die Scheibe (3) durch die Federkraft der Gummielemente (9) gegen die Kraft der elastischen Dichtungen (6) zurückgeschoben. Die Gummielemente (9) haben zusätzlich die Funktion, die bewegliche Scheibe (3) gegen die Distanzbolzen (4) abzudichten. Zum Spannen werden die Klemmbacken (1) durch die auf der Exzenterwelle (13) gelagerten Rollen (14) in Richtung Werkstück bewegt. Die Exzenterwellen (13) sind in dem Gehäuse (15) gelagert, an dem ebenfalls über die feststehende Klemmscheibe (2) der drehende Teil des Futter durch eine Kugeldrehverbindung (17) drehbar gelagert ist.

Die Rückstellung der Spannbacken erfolgt bei gelöster Klemmung durch die Druckfeder (15).

Zur Anpassung des Futters an die Form und Größe des Werkstückes sind an den Klemmbacken (1) Aufsatzbacken (18) befestigt.

Fig. 2 zeigt für das Beispiel der Fig. 1 die Anordnung der Spann- und Gleichlaufeinrichtungen.

Die Klemmbacken (1) werden durch die Exzenter (13), (14) verschoben. An den Exzenterwellen (13) sind Hebel (19) und Winkelhebel (20) befestigt, die durch Gestänge (21) miteinander verbunden sind, wodurch ein Gleichlauf der Exzenter erreicht wird. Der Antrieb des Getriebes erfolgt durch Zylinder (22).

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Spannmechanismus. Drei Backen werden durch Spindeltriebe mit elektrischem Antrieb (23) und elektronischer Gleichlaufsteuerung bewegt. 3 Backen werden durch Pneumatikzylinder (24) betätigt.

Claims (7)

1. Klemmbackendrehfutter gekennzeichnet durch die Anordnung der Spannbacken als Klemmelemente zwischen 2 ringförmigen Klemmscheiben, wobei die Klemmscheiben zueinander axial geführt sind und in axialer Richtung eine kleine Hubbewegung ausführen können, die durch mechanische Anschläge begrenzt wird ,und die Klemmelemente radial geführt und im gelösten Zustand radial frei beweglich sind und durch einen Klemmechanismus zwischen den Klemmscheiben reibschlüssig und spielfrei in der Lage eingespannt werden, in die sie durch Krafteinwirkung eines oder mehrerer unterschiedlicher Bewegungsmechanismen vorschoben wurden, die an dem nicht drehenden Teil des Drehfutters befestigt sind und auf die Klemmbacken eine Spannkraft ausüben, nachdem der drehende Teil des Futters, der über eine entsprechende Positioniereinrichtung verfügt, in eine den Vorschubmechanismen entsprechenden Position gedreht wurde und dort verharrt, bis der Spann- und Klemmvorgang abgeschlossen wurde.

2. Klemmbackendrehfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkraft pneumatisch oder hydraulisch erzeugt wird, indem eine ringförmige Klemmscheibe einerseits die Klemm- und Reibfläche für die Klemmbackensegmente bildet, andererseits den Kolben oder die Membrane eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders bildet, indem sie an den äußeren Rändern gegen eine außenliegende und über Distanzelemente fest mit einer Gegenscheibe verbundenen äußeren Scheibe mit elastischen oder gleitenden Dichtelementen abgedichtet ist und Kanäle vorhanden sind, die den zwischen beweglicher Klemmscheibe und äußerer Scheibe durch die Abdichtung entstandenen Raum über eine Drehdurchführung von außen mit einer schaltbaren Druckquelle verbinden.

3. Klemmbackendrehfutter nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß einem Futter unterschiedliche Mechanismen für das Spannen zugeordnet sind und ein Teil der Spannmechanismen mit einer Gleichlaufeinrichtung ausgestattet ist, der andere Teil der Spannmechanismen in jeder zugeordneten Spannbacke die gleiche Kraft erzeugt, und die Mechanismen gleichzeitig oder nacheinander, in einer Stellung des drehenden Teils des Futters oder nach einem Wechsel der Zuordnung von Spannmechanismus und Spannbacke betätigt werden können.

4. Klemmbackendrehfutter nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die am feststehenden Teil des Drehfutters befestigten Bewegungsmechanismen aus Exzentern bestehen, die über Winkelhebel und Verbindungsstangen gelenkig miteinander verbunden sind, so daß ein Gleichlauf der Exzenter erzeugt wird.

5. Klemmbackendrehfutter nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Mechanismen zur Spannkrafterzeugung durch mechanische Gewindespindeln mit elektromotorischem Antrieb gebildet werden und ein Gleichlauf durch elektronische Gleichlaufsteuerung erzeugt wird.

6. Klemmbackendrehfutter nach, Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkraft durch direkte Einwirkung von Hydraulik oder Pneumatikzylindern auf die Spannbacken erzeugt wird.

7. Klemmbackendrehfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder Spannbacke der Angriffspunkt der Spannkraft und die Gegenkraft der des Werkstückes zumindest annähernd auf einer Wirkungslinie liegen.