Spannfutter für Drehmaschinen und andere Werkzeugmaschinen Es sind Spannfutter für Drehmaschinen mit radial verstellbaren Spannbacken bekannt, bei welchen die letzteren an ihrer Unterseite mit quer zur Verstell- richtiung stehenden Zähnen ausgerüstet sind, in welche die Zähne von in Nuten des Spannfutterkörpers senk recht :zu den Spannbacken geführten Keilstangen ein .gneifem, drei über einen in einer koaxialen Ausdrehung :
des Spannfutterkörpers gelagerten, mittels seiner Ge windespindel drehbaren Treibring sowie über Zapfen und Gleitsteine miteinander in Verbindung stehen.
Bei den Spannfuttern der vorbezeichneten Art dient eine (der Keilstangen als Verstellmutter für die Gewinde spindel bzw. für dien Treibring. Dabei russ sich der Nachteil ergeben, dass die Kraftverteilung auf die Spannbacken ungleichmässig ist. Die Keilstange, die als Verstellmutter dient, übt auf die zugehörig--, Spann backe eine grössere Kraft aus als die anderen Keil stangen auf die ihnen zugeordneten Spannbacken. Die Bewegurig der Spannbacken ist daher ungleichförming,
so dass such Schwierigkeiten bei der zeitirischen Ein stellung der Spannbacken ergeben. Durch die Keilstan genverzahnung wind lauf die als Verstellmutter dienende Keilstange eine grosse Querkraft ausgeübt, so dass allein infolge der Reibungskräfte die von der Keilstange auf den Treibring ausgeübte Kraft stark herabgesetzt wird.
Ein weiterer Nachteil der vorbezeichneten Spann futter ist die schwierige Bearbeitung der Keilstangen führungen, die in Langlochariger Form ausgeführt sind. Um die Reibungsverluste und den Verschleiss in dem Keilstangenführungen niedrig zu halten, ist eine gehär tete und mit hoher Güte geschliffene Oberfläche er forderlich. Bai der vorbezeichneten .Ausführung können die Gleitflächen nur nm Eintauchverfahnen mit kleinen Schleifscheiben geschliffen werden, woben besonders der Schliff der Bodenfläche der Keilstangenführungen ,schwierig ist.
Wirtschaftlichkeit und Güte des Schliffes sind hierbei durch .die Art der Schleifarbeit .begrenzt.
Weiterhin zeigt sich bei den Spannfuttern. der vor- bezeichneten Art !als nachteilig, dass eine wirksame Ab- dichtung fehlt, um die Innenteile des Spannfutters vor Verschmutzung durch Späne, Gussstaub, Schleifschlamm .u.a. zu schützen. Durch die Verschmutzung leidet faber auch die Spannkraft des Spannfutters.
Die Spannfutter müssen daher öfters :auseinander genommen werden, damit das Futterinnere gereinigt wenden kann, wobei dann in der Regel auch ein neues Einfetten der Futter tolle erfolgen muss.
,Bei (den gegenwärtig üblichen hohen Drehzahlen von 2500 U./min und mehr zeigt sich infolge der auf die Futterteile wirkenden Fliehkraft ein wesentliches Ab sinken der Spannkraft gegenüber dran Ruhezustand, da bei; dem Spannfutter der vorbezeichneten Art keine Kräfte auftreten können, die den Fliehkräften entgegen wirken.
Der Erfindung liegt die, Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden, also -ein Spannfutter zu :schaf fen, Idas :eine auf Balle Spannbacken gleichmässig verteilte Spannkraft abgibt, für die wirtschaftliche und genaue Bearbeitung der Keilstangenführungen beste Voraus setzung bietet, einen Schutz .gegen Verschmutzung des Futterinnerem,
gewährt und<B>bei</B> hohen Drehzahlen noch eine ausreichende Spannkraft ,abgibt.
Die Erfindung besteht darin, ein Spannfutter für Drehmaschinen und andere Werkzeugmaschinen, ent haltend radial verstellbare Spannbacken, die an ihrer HimterseUe ,mit quer ,zur Verstellrichüung stehenden Zähnen versehen sind, in die die Zähne von senkrecht zu den Spannbacken geführten Keilstangen eingreifen, :
die mit dem zentrisch im Spannfutterkörper gelagerten Treibring, im, Eingriff stehen und bei dessen Drehung die Spannbacken in ihren Führungsnuten verschieben, so auszubilden, dass der Spannfutterkörper aus zwei Teilen besteht, (deren vorderer Teil zur Führung und Lagebestimmung der Spannbacken, der Keilstangen und des Triebringes dient,
während der .hintere Teil zur Abstützung (des vorderen Teileis und zur Lagerung einer mit dem Treibrilng dm Eingriff stehenden Gewindespindel. und id2men Vezstellmutter vorgeisehen ist.
Die Teilung dieses Spannfutterkörpers verläuft zweckmässig stufenförmig in der Weise, dass im vorderen Teil zwei koaxiale Durchmesser gebildet werden, von denen öder grössere Durchmesser zur Zentrierung des vorderen Teils im hinteren Teil bestimmt ist .und der kleinere Durchmesser die zentrische und koaxiale Füh rung des Treibringes bildest und gleichzeitig der Ver steifung des vorderen Teils dient.
Die Teilfugen des Spannfutterkörpers Beigen vorzugsweise in (drei paralle len und rechtwinklig zur Futterachse stehenden Höhen ebenen, wobei die Lage (der vorderen Teilfuge durch die Kopflinien .der Keilstangenverzahnungen, die mitt lere Teilfuge durch (die obere Stirnfläche des Treib- ringes und die unter-- Teilfuge durch die untere Stirn fläche (des Treibringes bestimmt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ver stellmutter, die mit dem Treibring ,auf :dessen Unterseite in Eingriff steht, im hinteren Teil des Spannfutter körpers in einer Führungsnut gelagert, deren Hinter seite bündig in der Bodenfläche ,des Spannfutterkörpers liegt, so dass (die Verstellmutter sich auf dem Futter flansch abstützt.
In ,dem vorderen Teil (des Futterkörpers sind :also die Futterteile untergebracht, die für den genauen Rund lauf des Spannfutters entscheidend (sind. Da sich diese Teile im gleichen Stück befinden, sind die Voraus- si--tzunigcn für die Einhaltung grosser Lagegenauigkeit gegeben. Der hintere Teil des Futterkörpers stützt :den vorderen Teil des Futterkörpers ab und :dient zur Lagerung der Gewindespindel und (der Verstellmutter für die Drehung dies Treibringes.
Die :der Gewindespindel zugeordnete Verstellmutter steht gemäss einer Ausführungsform mit der hinteren Seite des Treibringes über Zapfen und Gleitstein in Eingriff. Die hintere Stirnfläche der Verstellmutter liegt dabei in der Bodenfläche (des Spannfutters und stützt sich .auf dem Futterflansch ab, :der das Spannfutter mit der Spindel der Drehmaschen-, verbindet.
Die Gewindespindel kann bei dieser Ausführungs form auf einfache Weise in .einer (den hinteren Teil des Spannfutterkörpers durchragenden abgesetzten Bohrung gelagert werden. Sie ist dabei ,an ihrem einen Ende mit einem Vierkant für den Schlüsselangriff versehen und weist :dort einen Lagerbund auf. An ihrem anderen Ende trägt sie eine nachstellbare Bundmutter, die (sich, wie auch der Lagerbund, zur Aufnahme der Schrauben kraft auf :einer Auflagefläche -im Futterkörper .abstützt.
Bei einer Ausführungsform liegen die vorderen Stirnseiten (der Führungsnuten für die Keilstangen um wenige Millimeter hinter der vorderen, Teilfuge des Futterkörpers und ihre hinteren Stirnseiten in der mitt leren Teilfuge (des Futterkörpers, so dass die Keilstan gen-Führungsnuten mit offenen Enden !ausgeführt wer den können, die dann ;
durch eine von der mittleren Teilfuge bis zur vorderen Teilfuge sich erstreckende kragenartige Verlängerung des hinteren Teiles (dies Spannfutters verschlossen werden.
Die einzelnen Keilstangen werden vorzugsweise durch eine elastische endlose Dichtungsschnur abge dichtet, die in (die Seitenwände :und :an ihren beiden Enden quer in entsprechende Endstücke eingebettet ist, die mit (den Keilstangen verschraubt werden und somit bei ;der Erzeugung der Keilstangenverzahnung nicht stören können.
Bei :einer Ausführungsform 'ist (der vordere Teil dies Spannfutterkörpers ganz symmetrisch gestaltet(, so dass ,die :durch (den Kraftschluss (der Spannbacken hervor- :gerufenen inneren Futterkräfte asymmetrisch verteilte :und .gleich grosse :Spannungen hervorrufen. Die Verbindung dies vorderen Teils mit :dem hinteren Teil erfolgt kraft schlüssig (durch Verbindungsschrauben, die nur in einem äusseren Kreis angeordnet sind.
Der innere, mittlere Teil ist schraubenlos und wird ,durch (eine rohrförmige Verlängerung versteift, die auch (als Führung für den Treibring (dient. Werkstoff und Wärmebehandlung :des vorderen Teils können wegen seiner günstigen Form gebung nach Iden verlangten Eigenschaften des Teiles gewählt werden.
In (der Zeichnung ist :ein Ausführungsbeispiel eines Spannfutters (gemäss (der Erfindung dargestellt, :und zwar zeigt: Fig. 1 einen senkrechten :Schnitt entlang (der Linie A-B in Fig. 2, wobei die Verbindungsschraube 22 in den Schnitt versetzt gezeichnet ist, Fig. 2 einen waagrechten Schnitt entlang :der ab- gest(uften Linie C-D in Fig. l , Fig. 3 einen waagrechten Schnitt entlang der Linie E-F in Fig. 1, Fig. 4 die Draufsicht auf die rechte Hälfte des Spannfutters nach Fig. 1, Fig. 5 die Keilstange in isometrischer Projektion, Fig. 6 die Dichtungsschnur der Keilstange in iso metrischer Projektion, :und zwar im eingebauten Zu stand, Fig. 7 einen senkrechten Schnitt entlang der ab gestuften Linie G H in Fig. 2.
Der Spannfutterkörper 1 des Spannfutters besteht aus einem vorderen, d. h. in Nähe der Spannbacken liegenden Teil l a und einem hinteren, dien Spannbacken abgewandten Teil 1b, die ,durch Schrauben 22 mit einander verbunden sind. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, verläuft die Teilung dies .Futterkörpers 1 stufenförmig in drei parallelen Höhenebenen, wobei die vordere Teil fuge (durch die Kopflinien 4' der Keilstangenverzahnun gen 4 bestimmt ist, während die mittlere Teilfuge in der oberen Stirnfläche des Treibringes 10 und die hintere Talfuge in (der hinteren Stirnfläche :des Treibringes 10 lief.
Im vorderen Teil l a (des Futterkörpers 1 sind die Spannbacken 2 in radialen Führungsnuten 2' verschieb bar (angeordnet, wie es laus Fig. 4 zu ersehen ist. In die Unterseite (der Spannbacken 2 sind schräggestellte Ver zahnungen 3 eingeschnitten, die mit Verzahnungen 4 ,der rechtwinklig zu den Spannbacken 2 angeordneten Keil- stangen 5 in Eingriff stehen. Die letzteren bewegen sich in Führungsnuten -6, die in Iden vorderen Teil 1a des Spannfutters durchgehend eingeschnitten sind.
Aus Fig. 2 ist zu erstehen, dass die offenen .Enden der Keilstangenführungen 6 staubdicht durch einen Kra gen 7 edles hinteren Körpers 1b so verschlossen sind, dass die freie Länge Ider Führungsnuten 6 unverkürzt für die Biawegung (der Keilstangen 5 zur. Verfügung steht.
Wie aus Fig. 1 (ersichtlich, wird der innere Durch messer des Treibringes 10 :auf (dem Durchmesser 23' der (axialen, rohrförmigen Verlängerung 23i des vorde ren Teils 1.a zentrisch (geführt, wodurch die Mitthgkeit zu (den Keilstangen 5 gewahrt wird rund dem vorderen Teil grösser Steifilgkeit gegeben wird.
Die Keilstangen 5 greifen mitl Zapfen 8 und Glleitstein:en 9 in auf der Vorders-,he (des Treibringes 10 radial (eingefräste Mit- nehmernuten ein. Die zur Aufnahme des Treibringes 10 im hinteren Teil 1b dienende Ausdrehung ist mit dem Bezugszeichen 10' versehen.
Die Drehung des Treibringes 10 erfolgt von Hand durch eine Gewindespindel 11, die gemäss Fig. 3 mit einem Vierkant 18 zum Ansetzendes Verstellschlüssels ausgerüstet eilst.
Die Verstellmutter 12i der Gewindespindel 11 ist nach Fig. 1 mit einem Zapfen 13 und einem Gleitstein 14 ausgerüstet, der in eine lauf der Hinterseihe des Treibringe;, 10 eingefräste radiale Nut eingreift. Die hintere Stirnfläche der Verstellmutter 12 liegt bündig in der Bodenfläche 20' es Spannfutters 1 und stützt sich auf ,dem nicht eingezeichneten Futterflansch ab, der sich ein der Zeichnung nach unten an Iden Spannfutter körper 1 anschliesst.
Durch die Drehung des Treibringes 10 werden über Gleitstein 9 und Zapfen 8 die Keilstangen 5 in den Führungsnuten 6 verschoben. Dabei übt die zur Be- wegungsrichtung b neigt, Verzahnung 4 der Keilstangen 5 auf die Gegenverzahnung 3 der Spannbacken 2 durch Keilwirkung leine Kraft aus, die ;die Spannbacken 2 je nach der Bewegungsrichtung der Keilstangen 5 nach aussen oder zur Spannfuttermitte hinbewegt.
Wie aus Fig. 3 zu erschein ist, ist die Gewinde spindel 11 in der durchgehenden Bohrurig 19, 19 des hinteren Tests 1b gelagert. Die beim Spannen der Ge windespindel 11 auftretenden Längskräfte werden durch einen Spindelbund 16 und eine nachstellbare Bund mutter 17 direkt :auf die Auflageflächen des hinteren Teils 1b übertragen.
In den Boden ;dies hinteren Teiles 1b ;des Spannfutters 1 ist eine zylindrische Bohrung, 20 zur Aufnahme des Spannfutters lauf ;dem nicht dargestellten Futterflansch eingedreht.
Die aus Fig. 2 und 4 ersichtlichen Schrauben löcher 21 dienen zur Befestigung ;des Spannfutters 1 auf dem nicht dargestellten Futterflansch.
Die Abdichtung der Keilstange ist in ihren Einzel heiten in Fig. 5, 6 und 7 dargestellt. Sie erfolgt durch eine endlose Dichtungsschnur 24, die in Fig. 6 in der Form gezeigt ist, die :sie im eingebauten Zustand an nimmt. Gemäss Fig. 5 wird die Dichtungsschnur 24 in Einbaunuten 24' der Keilstange 5 eingebaut. Hierbei werden die in Längsrichtung ,der Keilstange 5 laufenden Stränge der -Dichtungsschnur 24 ein ;Einbaunuten 24' eingelegt, die direkt in die Seitenflächen 6' der Keil stangen 5 eingeschnitten sind.
Die senkrecht aufsteigen den und die quer zur Bewegungsrichtung der Keilstange 5 laufenden Stränge der Dichtungsschnur 24 wunden in ;die beiden Endstücke 5' der Keilstange 5 gebettet, die aus Fertigungsgründen von ;der Keilstange 5 getrennt sind und mittels nicht dargestellter Schrauben mit der Keilstange 5 verbunden sind.
Fig. 7 stellt einen abgestuften Schnitt nach Fig. 2 durch die Keilstange 5 und ihre Führungsnut 6 dar und zeigt die -abgerundeten Übergänge 25 von der Kopffläche 4' der Führungsnut 6 zu ihren seitlichen Begrenzungsflächen, in welche sich die Dichtungsnut 24 abdichtend ,anschmiegen kann.
Mit den vorstehend angeführten Merkmalen sind folgende Vorteile bzw. Eigenschaften verbrunden: Die hinter dem Trabring und im dem Iden Spann- ,backen abgewandten Teil des Spannfutters angeordnete Verstellmutter verheilt ;die ein dien Treibring eingeleitete Kraft gleichmässig über :die ;davor liegenden Keilstangen auf ;die Spannbacken, so dass ;diese gleichförmig bewegt werden.
Die Verstellmutter ist frei von grösseren Quer kräften und unterliegt somit ;bei ihrer Bewegung nur geringen Reibungswiderständen, ,so dass nahezu die volle Spindelkraft .in Iden Treibring geleitet wird. Die Füh rungsnut für ,die Verstellmutter ist -infolge ihrer Form gestaltung ,einfach und genau zu bearbeiten.
Die den Futterkörper durchdringende Bohrung für die Lagerung der Gewindespindel ist einfach herzu stellen und ;gestattet ;die Längsabstützung der Gewinde spindel in beeiden Richtlungen in leinfacher Weise durch einen festen ;Bund auf der Verkantseite der Gewinde spindel und eine nachstellbare Bundmutter Tauf der an deren Seite. ;Es ;'ist hierbei von Vorteil, dass die Ge windespindel an ihren Auflagern nur Zugkräften aus gesetzt isst.
Die Führungsrouten für edle Kehlstangen können in folge der freiliegenden Bearbeitungsflächen und ihrer Ausführung mit offenen Endseiten mit Scheibenfräsern und Schleifscheiben mit beliebig grossem Durchmesser bearbeitet werden, ohne dass eine Höhenverstellung der selben beim Arbeitsfortschritt von einer zur ,anderen Führungsnut erforderlich ist;
wodurch Wirtschaftlichkeit und Genauigkeit der Bearbeitung gesteigert, und Rund- laufgenannigkeit und Spannkraft erhöht werden.
Es kön nen profilierte Schleifscheiben verwendet werden, so dass .abgerundete Übergänge zwischen ,den seitlichen Flächen der Führungsnuten rund ihrer Kopffläche ge schliffen werden können, was für den Einbau von ab gedichteten Kehlstangen wesentlich ist.
Die Führungsnut ist .durch die ihr gegebene Ausführungsform länger Tals bei den bekannten Ausführungen und ermöglicht heir- durch bei gleicher Länge der Keilstangenverzahnung den Einbau von längeren Keilstangen oder bei kürzeren Keilstangen einen längeren Verschiebeweg und damit eine grössere Spannkraft.
Jede Kekstange ist, durch eine endlose elastische Dichtungsschnur, die in die Keilstange eingebettet ist, :so abgedichtet, dass weder an ;den Enden der Keil stangen noch an Iden Seitenflächen Verunreinigungen in das Futterinnere eindringen können.
Die Verunreini gungen bleiben lauf der Vorderseme der Keilstange ein geschlossen und können einflach, ,auch mittels Pressluft, entfernt werden. Alls Dichtungsschnur wird bevorzugt ein normaler O-Ring oder einte Rundschnur verwendet aus einem Werkstoff, der -gute Verformbarkeit, Be ständigkeit :und geringen Reibungswiderstand bietet.
Blei dem Gestaltung ;des vorderen Teils des Spann- futters, der für die Aufnahme der Spannkräfte ;bestimmt ist, wunde: von ,dem Gedanken ausgegangen, zwischen Genauigkeitsspannungen und Kraftspannungen zu. unter scheiden. Genauigkeitsspannungen sind für die Einhal tung enger Bearbeitungstoleranzen bei kleinen Material zugaben notwendig, wie es z. B. bei Futterarbeiten auf Schleifmaschinen oder Feindrehmaschinen ;der Fall lt.
Hier sind Schlüsseldrehmomente zwischen 10 und 15 mkg bei Spannfuttern der mittleren Grösse üblich und auch ausreichend. Spannfutter diesex Grösse gestatten jedoch zwar weit grössere Schlüsseldrehmomente, deren Anwendung jcldoch nicht empfohlen werden kann, weil sich dann die Rundlaufgemauigkeit verschlechtern russ.
Nun ist in vielen Fällen, z. B. bei grosser Spannabnahme oder hohen Drehza#N#en, die grössere Spannkraft aus- schlaggebeäd und die Rundlaufgenauigkeiit kann zwi schen grösseren Toleranzwerten lieg n.
Die bei; grösseren Spannkräften uiuftretenden Verformungen ;des vorderen Teils des Spannfutters sollten .gering sein, jedoch eine genügende Auffederung des vorderen Teils hervorrufen, um den Fliehkräften .entgegenzuwirken, damit eine aus reichende Spannkraft übrigbleibt. Um die erwünschte Auffederung (des vorderen Teils nicht zu verhindern, wurden sm inneren. Kreis des Spannfutters keine Ver bindungsschrauben mit dem hinteren Teil vorgesehen.
Für die gleichförmige Auffederung en rauen Stellen des vorderen Teils ist die gleichmässig verteilte Backenkraft und die ganz symmetrische Formgebung des vorderen Teils :die Voraussetzung.