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Dreibackenfutt er Die Ereindung betrifft ein Dreibackenfutter mit
auf Grundbacken, angeordneten, auswechselbaren Aufsetzbacken.
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Bei der Bestimmung der Bearbeitungskosten von metallischen Werkstücken
spielt die Zeit des Einrichteni der Werkzeugmaschi nen vor dem Beginn der Arbeit
eine wesentliche Rolle. Das Einrichten erfordert den Einsatz von Fachkräften, deren
Stundenlohn verhältniemäßig hoch ist. Um diesen Kostenfaktor zu verringern, hat
in der Werkzeugmeschinenindustrie in den letzten 10 bis 15 Jahren eine Entwicklung
stattgefunden, um das Einrichten durch automatische Programme und. Programmtechnik
zu steuern.
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Bei der Benutzung dieser Programmtechnik wird die vollständige Maschineneinrichtung
auf einem Band oder einem Programmechanismus programmiert, der dann die beweglic-hen
Elemente der Werkzeugmaschine automatisch vor Jeder Bearbeitung neu einstellt. Diese
automatische Programmlerung führt in vielen fällen sogar dazu, die die Werkzeuge
durch einen programmierten Werkzeugwechsler automatisch ersetzt oder ausgewechselt
werden Einet der wenigen noch verblichenen Probleme bei dem Ein richten einer durch
Band gesteuersen oder programmierten Werkzeugmaschine,
wenn diese
auf eine andere Einstellung zu bringen' ist, besteht darin, die i)reibackenfutter
oder gegebenenfalls die Spannbacken, durch die das umlaufende werkstück während
einer Bearbeitung eingespannt ist, auszuwechseln. Die Spannbacken müssen oft ein
Werkstück mit fertig bearbeiteter Fläche erfassen und müssen in diesem Fall der
Oberfläche des Werkstückes genau angepaßt sein. Außerdem müssen die Spannbacken
genau bzw.
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konzentrisch zur Achse des Dreibackenfutters umlaufen. Normalerweise
wird daher bei jedem Einrichten, selbst wenn mit Band arbeitende Maschinen eingesetzt
werden, die automatische Werkzeugwechsler aufweisen, bei jedem Einrichten ein Auswechseln
der Spannbacken von Hand erforderlich. Nach dem Auswechseln der Spannbacken müssen
sie gewöhnlich noch nachgedreht werden, wäh rend sie am Dreibackenfutter montiert
sind, damit ihre Spannflächen genau konzentrisch zur Achse des Dreibackenfutters
ausgerichtet sind.Dieses Montieren von Hand und das Abdrehen hat zur Folge, daß
ein großer Teil der durch das Programmieren ersparten Zeit beim Auswechseln der
Spannbacken wieder verbraucht wird bzw. verloren geht.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Dreibackenfutter der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß ein schnelles, bequemes Auswechseln der Aufsetzbacken
stqttfinden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auf
setzbacken aus einem auf der Grundbacke befestigten Halter und einem Spannstück
bestehen, und der Halter einen Sitz zur Aufnahme Xes Spannstücks aufweist, der wenigstens
teilweise durchXzwei senkrecht zueinander angeordnete Anlageflächen gebildet ist,
von denen die eine Fläche parallel zur Achse des Dreibackenfutters und die andere
in einer radialen Ebene des Dreibackenfutters liegt, während das Spannstück mit
zwei entsprechend senkrecht zueinander angeordneten Paßflächen versehen ist, die
mit den Anlageflächen des halters zum Festlegen des Spannstücks auf dem Halt er
zusammenwirken, und daß ferner eine Schnappverbindung zwischen Halter und Spannstück
vorgesehen ist.
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Ein weiteres merkmal der Erfindung liegt darin, daß die parallel
zur Achse des Dreibackenfutters verlaufende Paßfläche
des Spannstücks
federnd gegen die entsprechende Anlagefläche des alters angelegt gehalten ist.
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Durch die Ausbildung des Dreibackenfutters gemäß der Er findung können
zahlreiche Spannstücke entweder mit harten Spannflächen oder mit weichen Spannflächen
mittels der Schnappverbindung am Halter festgelegt werden. Das Auswechseln geht
leicht vor sich. So kann beispielsweise eine Spannbacke mit harter Spannfläche,
die bei der Bearbeitung eines rohen Guß stücks oder ßchiiedestücks benutzt wird,
schnell gegen eine Spannbacke mit weicher Spannfläche qusgewechselt werden, wenn
für die weitere Bearbeitung des Werkstücks ein Teil desselben mit bereits fertig
bearbeiteter Fläche einzuspannen ist. Ferner können die Spannstücke zum Einspannen
schnell ausgewechselt werden, wenn Werkstücke mit verschieden großem Rurchmesser
zu bearbeiten sind.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.
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Es zeigen: Fig. 1 eine perspektive Vorderansicht eines Dreibackenftters;
Fig. 2 eine perspektive Ansicht, teilweise weggebrochen, eines Halters für die Spannstücke;
Fig. 3 eine perepektive Ansicht, teilweise weggebrochen, eines Spannstücks mit herter
Spamifläche; Fig. 4 eine perspektive Ansicht eines Spannstücks mit weicher Spannfläche;
Fig 5 einen senkrechten Längsschnitt durch r eine Kufsetzbacke mit einem Sparmstück
mit harter Spannfläche;
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6
in Big. 5; Big. 7 einen Längsschnitt wie Fig. 5 mit einem eingesetzten Spannstück
mit weicher pannflä'che.
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Aus Fig. 1 ist ein Dreibackenfutter 10 ersichtlich, das um eine Achse
9 umläuft und zum Einspannen eines Werkstücks 11 (Fig. 5) dient. Die Verstellung
der drei radial beweglichen Grundbacken 12, 13 und 14 wird durch Drehen einer Schnecke
(nicht dargestellt) bewirkt, die innerhalb des Dreibackenfutters angeordnet ist.
Diese Schnecke wird durch ein Kegelrad gedreht, das seinerseits mittels eines Steckschlüssel
gedreht wird, der in eine entsprechende bohrung 15 eingesteckt wird.
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Das Dreibackenfutter 1o mit den Grundbacken 12, 13, 14, der Schnecke
und dem zugehörigen Getriebe (nicht dargestellt) hat den üblichen Aufbau. Diese
Teile gehören nicht zur Erfindung und sind daher im einzelnen nicht dargestellt
und beschrieben.
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Eine -Aufsetzbacke 2c ist so ausgebildet, daß sie auf den Grundbacken
12, 13 und 14 des Dreibackenfutters Io montiert werden kann, und zwar ist die Ausführung
so getroffen, daß ein schnelles Auswechseln möglich ist, um verschiedene Werkstücke
einspannen zu können. Die Aufsetzbacke 20 besteht aus einem Halter 21 und einem
oder mehreren Spannstücken 22, 23, die durch Einrasten angesetzt werden. In der
nachfolgenden Beschreibung sind nur zwei Spannstücke 22, 23 erläutert, die auch
auf der Zeichnung als bevorzugte Ausführung der Erfindung dargestellt sind. Diese
beiden Spannstücke 22, 23 sind im allgemeinen gleich ausgebildet und nur insofern
verschieden, daß das Spannstück 22 für eine "harte" Spannbacke und das andere Spannstück
2C für eine weiche Spannbacke bestimmt ist. In der Werkzeugmaschinen- -industrie
wird eine harte Spannbacke zum Einspannen eines Werkstücks mit noch nicht fertig
bearbeiteter Oberfläche benutzt, beispielsweise zum i.inqpannen eines gescmiedeten
oder gegossellen
oder gewalzten Werkstücks. Eine weiche Sp,lnnbacke
wird zum Einspannen eines Werkstücks mit fertig bearbeiteter Oberfläche benutzt,
die also beispielsweise abgedreht ist. Der Hauptunterschied der beiden Spannbacken
liegt darin, da3 die harte Spannbacke gewöhnlich gehärtete Einlagen 24 aufweist,
die mit dem Werkstück in Berührung kommen, während die weichen Spannbacken eine
glatte, gesc liffene Oberfläche haben, die so geformt ist, daß sie sich genau an
die fertig bearbeitete Oberfläche des Werkstücks anscltniegta Um eine solche Oberfläche
der Spannbacken zu erzeugen, werden diese gewöhnlich ausgebohrt, während sie am
Dreibackenfutter sitzen, damit sie genau dem Durchmesser des einzuspannenden Werkstücks
entsprechen.
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Aus Fig. 2 und 5 ist ersichtlich, daß der Halter 21 von der Seite
her gesehen im allgemeinen I-förmig ausgebDRet ist und aus einem radial verlaufenden
Grundteil 25 und einem Axialteil 26 besteht, der vom Grundteil 25 nach vorn ragt.
Der Grundteil 25 des halters 21 ist dauernd an der äußeren Radialfläche der Grundbacke
12, 13, 14 des Dreibackenfutters befestigt, so daß sich der Halter 11 mit der zugehörigen
Grundbacke 12, 13, 14 verschiebt. Zu diesem Zweck ist eine seitlich vorspringende
Feder 28 an der Rückseite jedes Halters 21 vorgesehen, die von einer quer verlaufenden
Nut der Grundbacke aufgenommen wird, Zwei parallele @chrungen 29, 30 verlaufen durch
den Halter 21.
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Jede dieter bohrungen hat einen Abschnitt 31 von großem Durchmesser,
einen Zwischenabschnitt 32 von mittlerem Durchmesser und einen Abschnitt 33 von
kleinem Durchmesser, Zur Befentigung des Halters 21 auf der Grundbacke 12, 13, 14
dienen ein paar Schrauben 34, 35, die in den Bohrungen 29 und 30 sitzen. Ihre Köpfe
legen sich gegen die Absätze 38, 39 zwischen den beiden Abschnitten 31, 32 der Bohrungen
29 und 30.
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genau Um die Spannstücke 22, 23@am @alter 21 festzulegen, ist an
den Haltern 21 ein gehärteter Block 40 in einer Ausnehmung 41 angebracht, die an
der vorderen inneren Kante des Axialteiles 26 tre: Halters 21 eingearbeitet rSt
Dvr Block 40 ist; nin Halter 21
durch ein paar schrauben 42, 42
(Fig. 5)befestigt, die durch den Axialteil 26 durchgehen und in Gewindebohrungen
43 und 44 des Blocks 40 eingeschraubt sind.
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Eine radiale Feder 45 ist am radial verlaufenden Grundteil 25 des
Halters 21 angeschraubt. diese Feder 45 sitzt in einer radialen Nut 46 der forderseite
des radialen Teils 25 des Halters 21 und ist mittels einer Schraube 47 befestigt,
deren Kopf 48 innerhalb eines aufgebohrten Teils der Bohrung 49 der jeder 45 liegt.
Die Feder 45 dient dazu, seitlichen bzw.
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quer verlaufenden Druck von den Spannstücken 22, 23 auf die Halter
21 und damit auf die Grundbacken 12, 13, 14 zu übertragen.
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Um eine Axialbewegung der Spannstücke 22, 23 zu verhindern, ist in
den Axialteil 26 des Halters 21 unterhalb des blocks 40 eine Nut 50 eingearbeitet.
Die vordere radiale Fläche 51 dieser Nut 50 verhindert ein Abheben der Spannstücke
22, 23 von den Haltern 21 nach vorn, wie weiter unten noch näher erläutert wird.
Die hintere Fläche 51 der Nut 5o liegt in einer gemeinsamen Ebene mit der Vorderfläche
53 des Grundteils 25 des Halters 21.
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Jedes Spannstück 22, 23 hat ein paar senkrecht zueinanderliegende
Paßflächen 55, 56, die sich gegen zwei entsprechende senkrechte Anlageflächen 53
und 57 des Halters anlegen. Wenn die Paßflächen 55 und 56 der Spannstücke 22, 23
genau den Anlageflächen 53 und 57 des Halters 21 angepaßt sind, können die Spannstücke
22, 23 wiederholt am Halter mit ganz bestimmter Lagegenauigkeit angesetzt werden,
Diese Lagegenauigkeit ist besonders bei weichen Spannbacken kritisch, weil die das
Werkstück erfassende Spannfläche 58 der Spannstücke 22, 23 eine fertig bearbeitete
Fläche des Werkstücks über einen großen Bereich erfassen muß, um eine beschädigung
od. Verformung der bearbeiteten Oberfläche zu vermeiden, und ferner genau konzent;risch
zur Achse 9 9 des Dreibkenfutters umlaufen muß, Jedes Sprinstück 22 hat eine vordere
Fläche 6c, eine äußere Fläche 59, eine innere Fläche 61, eine innere Spannfläche
62
für die werkstücke und zwei seitliche Flächen 63, 64. Ferner
ist jedes Spannstück 22, 23 mit einer im Querschnitt rechteckigen Nut 65 versehen,
die in die hintere Fläche eingearbeitet ist, so daß das Spannstück mit der Nut 65
auf die Feder 45 des Halters 21 aufgesetzt werden kann. An der äußeren hinteren
Kante Jedes Spannstücks 22, 23 ist ein Steg 66 vorgesehen, der von der Nut 50 des
Halters 21 aufgenommen wird. Die Hohe dieses Stegs 66 wird bei der Bearbeitung so
genau eingestellt, daß sie aöglichst genau der Höhe h der Nut 50 des Halters 21
entspricht. Steg 66 und Nut 5o wirken also zusammen und verhindern eine axiale Bewegung
und ein Vibrieren der Spannstücke 22,23 auf dem Halter 21.
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Um ein schnelles Abnehmen und wieder Ansetzen der Spannstücke 22,
23 auf dem Halter 21 zu ermöglichen, ist jedes Spann Stück 22, 23 auf seiner Außenfläche
mit einem Zapfen 70 zum Festlegen versehen. Dieser Zapfen 70 hat einen inneren Gewindeabschnitt
71, einen dünnen zylindrischen Hals 72 und eine Kugel 73 zum Festlegen der Spannstücke
22, 23. Der Gewindeabschnitt 21 ist einstellbar in eine Gewindebohrung an der Außenfläche
59 der Spannstücke 22, 23 eingeschraubt. Ein Schlitz 74 außen an der Kugel 73 ermöglicht
ein Einstellen des Zapfens 70 in der Gewindebohrung 75 mittels eines 8chraubenzehers,
so daß der kittelpunkt 76 der Kugel 73 in bestimmter Entfernung von der äußeren
Paßfläche 55 der * annstücke 22, 23 genau eingestellt werden kann. Diese Entfernung
ist kritisch hinsichtlich der genauen Lage jedes Spannstücke 22 bzw. 23 auf dem
Halter 21, viie weiter unten noch erläutert wird.
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Von der Anlagefläche 57 des Blocks 40 geht eine radiale Bohrung 77
in den Block 40 hinein-, die das äußere Ende und die Kugel 73 des Zapfans 70 aufnimmt,
was weiter unten noch erläutert wird. Diese radiale Bohrung 77 schneidet sich nit
einer quer verlaufenden Bohrung 78, die von einer Seite zur anderen durch den ganzen
Block 4o hindurchgeht. Ein paar >Sperrbolzen 80, 81 sind in dieser bohrung 78
verschiebbar gelagert und durch Stopfen 82, 33 gehalten. Die Stopfen 82, 83 können
innerhalb der Bohrung in beliebiger Weise befestigt sein, beispielsweise mittels
eines Epoxy-Harzes, sie können auch als Schraubstopfen au;gebildet sein.
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Innerhalb der Bohrung 78 sind zwischen den Sperrbolzen So, 81 und
den Zapfen 82, 83 Druckfedern 84, 85 angeordnet, die die außen abgekanteten Innenseiten
87 88 der Sperrbolzen 80,81 gegeneinander drücken. Die Innenseiten 87, 88 der Sperrbolzen
80 81 haben je eine zylindrische Ausnehmung 89. Diese Ausnehmungen 89 erstrecken
sich von der Innenseite 88 quer in den Sperrbolzen hinein und sind etwas kleiner
im Durchmesser als der Durchmesser der Kugel 73 des Zapfens 70.
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Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist die Entfernung auf der Mittelachse
82 der beiden als Bohrungen 9o, 91 ausgebildeten Ausnehmungen 89 der Sperrbolzen
80, 81 zur inneren Qnlagefläche 57 des Blocks 40 etwas größer als die Entfernung
vom Mittelpunkt 70 der Kugel 73 zur Paßfläche der Spannstücke 22, 23.
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Infolgedessen legt sich eine innere Kante 95, 96 der Sperrbolzen 80,
81 immer gegen einen inneren Flächenteil der Kugel 73, wenn ein Zapfen 70 eines
Spannstücks 22, 23 mit der Kugel 73 zwischen den beiden Sperrbolzen So, 81 liegt.
Die Sperrbolzen So, 81 üben also immer eine Vorspannung auf das Spannstück 22, 23
aus, die das Spannstück 22, 23 nach außen zieht, so daß die Paßfläche 55 unter satte
Eingriff mit der Anlagefläche 57 des Blocks 40 angedrückt wird. Die Anlagefläche
57 des Blocks 40 ist vorzugsweise gehärtet, damit sie nur einer minimalen Abnutzung
unterliegt, so daß die Spannstücke 22, 23 in radialer Ebene gegenüber dem Halter
21 immer genau festgelegt werden.
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In Fig. 7 ist ein weiches Spannstück 23 auf dem Halter 21 dargestellt,
Weiche Spannbacken werden im allgemeinen auf dem Dreibackenfutter montiert, bevor
ihre das Werkstück umfassende Fläche 58 bearbeitet wird, so daß die bearbeitete
Spannfläche genau zum Werkstück paßt und konzentrisch zum Durchmesser des eingespannten
Werkstücks liegt. Auf diese Weise liegen auch die Spannflächen 58 der wElchen Spannbacken
konzentrisch zur Drehachse des Dreibackenfutters 10. Um die dpannflächen 58 der
auf den Haltern 21 montierten Spannstücke 23 abdrehen zu können, reist jeder Kalter
21 eine radiale bohrung 9) , die sich durch den Axialteil 26 des Halters 21 erstreckt
und die Längsachse
der Bohrung 30 schneidet. Jedes Spannstück
23 hat eine Gewindebohrung loo in seiner Außenfläche 97, die mit der Bohrung 99
fluchtet, wenn das Spannstück 23 am Halter 21 angesetzt ist.
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Soll die Spannfläche 56 des Spannstücks 23 abgedreht werden, während
es auf dem Halter 21 aufgesetzt ist, wird eine Schraube lol durch die Bohrung 99
durchgesteckt und in die Gewindebohrung 100 eingeschraubt. Die Schraube lol verhindert
eine Bewegung des Spannstücks 23 auf dem Halter 21 während des Abdrehens der Spannfläche
58. Nach dem Abdrehen der Spannfläche 58 wird die Schraube lol in Verbindung mit
dem Spannstück 23 nicht mehr gebraucht, es sei denn, daß sich die Größe des Werkstücks
ändert, so daß die Spannstücke 23 erneut abgedreht werden müssen.
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Der hauptsächliche Vorteil des Dreibackenfutters gemäß der Erfindung
liegt in der Genauigkeit und der Auswechselbarkeit, die ein Anbringen verschiedener
Arten und Typen von Spannstücken in den Hauptbacken 12, 13, 14 des Dreibackenfutters
ermöglicht.
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So können beispielsweise zunächst harte Spannbacken zum Einspannen
eines Werkstücks mit rauhen, unbearbeiteten Flächen benutzt wera.. Diese harten
Spannbacken haben im allgemeinen Einlagen 24 24 aus Hartmetall, die in eine V-förmige
Spannfläche der Spannbacke eingesetzt sind und mit den Werkstück 11 in Anlage kommen.
Sobald das Werkstück 11 vorbearbeitet ist, können die harten Spannstück ke 22 radial
nach innen gezogen werden, so daß die Kugel 73 des Zapfens 70 zwischen den beiden
Sperrbolzen So, 81 des Halters 21 herausgezogen wird. Es wird dann ein weiches Spannstück
23 mit einer bearbeiteten Spanntlä¢he 58 radial nach außen über die Feder 45 geschoben,
bis der Steg 66 des Spannstücks 23 in der Nut So liegt und die Kugel 73 am nde des
Zapfens 70 in die Ausnehmungen 89 der beiden Querrbolzen eo, 81 zwischen diesen
einrastet. Die Sperrbolsen 80, 81 erfassen die Kugel 73 an ihrer inneren Fläche,
so daß die Pedervorsprunung der Sperrbolzen 80, 81 das weiche Spannstück 23 won
der Mittelachse des Dreibackenfutters weg nach außen zieht und die Paßfläche 55
des Spanestücks 2,3 gegen die AalageflEche 57 des Halters 21 sicher angelegt gehalten
wird.