DE10057977A1 - Spannfutter - Google Patents
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Abstract
Das Spannfutter (10) weist einen Futterkörper (11) mit einer Innenkonusfläche und einen Spannkopf (12) mit einer darauf abgestimmten Außenkonusfläche auf. Der Spannkopf (11) ist durch mehrere Trennschlitze in einzelne Spannbacken (21) unterteilt, die mittels elastischer Verbindungselemente (22) miteinander zum Spannkopf (12) vereinigt sind. An der Innenkonusfläche des Futterkörpers (11) sind Ausnehmungen (25) vorhanden, und zwar zumindest im Umfangsbereich eines jeden Trennschlitzes des Spannkopfes (12), bevorzugt aber auch im Umfangsbereich der Scheitellinie eines jeden Spannbackens (21). Diese Ausnehmungen (25) haben eine Umfangserstreckung, die größer als diejenige der Trennschlitze des Spannkopfes (12) bzw. des Scheitelbereiches der Spannbacken (21) ist. Die axiale Erstreckung der Ausnehmungen (25) ist zumindest gleich der größten Überdeckungsstrecke der beiden Konusflächen. Zweckmäßigerweise sind die Ausnehmungen (25) bis zur gedachten Innenkonusfläche mit einem Füllkörper (27) ausgefüllt, der aus einem elastischen und zugleich kompressiblen Werkstoff besteht. Die Füllkörper (27) sind mit dem Futterkörper (11) dauerhaft verbunden.
Description
Spannfutter haben einen Futterkörper, der mit der Haupt
spindel einer Drehmaschine verbunden ist. Der Futterkörper
weist eine Innenkonusfläche auf. Damit wirkt eine Spann
zange oder ein Spannzangenkopf zusammen, die bzw. der eine
Außenkonusfläche aufweist, die auf die Innenkonusfläche des
Futterkörpers abgestimmt ist. Die folgenden Ausführungen
werden auf den Spannzangenkopf, kurz Spannkopf genannt,
abgestellt, obwohl sie auch für Spannzangen zumindest in
entsprechender Weise gelten.
Der Spannkopf ist hohl und weist auf seiner Innenseite
Spannflächen auf, die auf die Form und Abmessungen der Werk
stücke abgestimmt sind. Der Spannkopf ist durch axial und
radial durchgehende Trennschlitze in eine Anzahl Spannbacken
unterteilt, die durch elastische Verbindungselemente mitein
ander zum Spannkopf vereinigt sind.
Es ist eine Verdrehsicherung vorhanden, die zwischen dem
Futterkörper und dem Spannkopf wirkt, deren, dem Spannkopf
zugeordneter Teil in der Symmetrieebene eines der Spann
backen angeordnet ist.
Die Innenkonusfläche des Futterkörpers und die Außenkonus
fläche der Spannbacken liegen nur dann satt aneinander an,
wenn das im Spannkopf eingespannte Werkstück Nenndurch
messer hat. Bei Abweichungen vom Nennmaß wird der Spannkopf
beim Spannvorgang mehr oder weniger weit in den Futterkörper
hineingezogen. Dann liegen die Spannbacken entweder nur ent
lang ihrer äußeren Längskanten oder nur entlang ihrem Schei
telbereich an der Innenkonusfläche des Futterkörpers an. Das
führt zu hohen Flächenpressungen und entsprechend großem
Abrieb vor allem beim Spannvorgang.
Hinzu kommt, dass beim Herstellen der Trennschlitze die
Längskanten der Spannbacken beschädigt werden können oder
dass beim Handhaben des Spannkopfes die Längskanten verformt
werden können, so dass im Bereich ihrer Längskanten die
Spannbacken nicht mehr einwandfrei an der Innenkonusfläche
des Futterkörpers anliegen.
Um diese Nachteile zu verringern ist es bekannt, im Bereich
der Längskanten und im Bereich der Scheitellinie der Spann
backen etwas Werkstoff abzutragen, so dass diese Flächen
bereiche im Nennzustand entsprechend hohl liegen. Das wie
derum hat den Nachteil zur Folge, dass an diesen Hohlstellen
Schmutz eindringen kann, der den Sitz der Spannbacken im
Futterkörper verschlechtern kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spannfutter so zu
gestalten, dass die gegenseitige Anlage der Spannbacken und
des Futterkörpers verbessert ist und dadurch der Verschleiß
der Teile verringert ist.
Diese Aufgabe wird durch Spannfutter mit den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst.
Dadurch, dass im Umfangsbereich eines jeden Trennschlitzes
des Spannkopfes an der Innenkonusfläche des Futterkörpers
eine Ausnehmung vorhanden ist, deren Umfangserstreckung
größer als diejenige des Trennschlitzes ist und deren axiale
Erstreckung mindestens gleich der größten axialen Über
deckungsstrecke der beiden Konusflächen ist, kommen die
Längskanten der Spannbacken mit der Innenkonusfläche des
Futterkörpers nicht mehr in Berührung, und zwar auch dann
nicht, wenn die Längskanten nicht oder nur unvollständig
überarbeitet worden sind oder wenn sie bei der Handhabung
des Spannkopfes beschädigt worden und über die theoretische
Außenkonusfläche hinaus verformt worden sind. Dadurch werden
Beschädigungen und auch ein erhöhter Verschleiß der Innen
konusfläche des Spannfutters vermieden und die Spann
genauigkeit des Spannfutters über längere Zeit aufrecht
erhalten.
Die Anordnung der Ausnehmungen an der Innenkonusfläche des
Futterkörpers hat zusätzlich den großen Vorteil, dass der
Bearbeitungsaufwand für die Verbesserung der gegenseitigen
Anlage sich insgesamt sehr stark verringert, weil die Aus
nehmungen nur noch am Futterkörper angebracht werden und sie
nicht mehr an den Spannköpfen angebracht werden müssen, die
wegen der vielfältigen Werkstücke in erheblich größerer An
zahl benötigt werden.
Durch eine Ausgestaltung des Spannfutters nach Anspruch 2
wird die gegenseitige Anlage zwischen Spannfutter und Spann
kopf auch im Bereich der Scheitellinie der Spannbacken ver
bessert, weil die Anlage auf zwei Flächenbereiche beider
seits der Scheitellinie verteilt wird.
Durch eine Ausgestaltung des Spannfutters nach Anspruch 3
erhält der Futterkörper wieder eine durchgehend glatte
Innenfläche, so dass keine Lücken zwischen dem Futterkörper
und dem Spannkopf vorhanden sind, durch die Schmutz zwischen
die beiden Teile gelangen könnte.
Aufgrund der Nachgiebigkeit der Füllkörper können vor allem
im Bereich der Längskanten der Spannbacken möglicherweise
vorhandene und nach außen ragende Unregelmäßigkeiten aufge
nommen werden, ohne dass die gute gegenseitige Anlage der
übrigen Flächenbereiche der Spannbacken und des Futterkör
pers gestört wird. Das gilt insbesondere dann, wenn der
Werkstoff der Füllkörper zugleich auch kompressibel ist.
Bei einer Ausgestaltung des Spannfutters nach Anspruch 4
werden am Übergang zwischen einer Ausnehmung und den benach
barten Flächenbereichen der Innenkonusfläche scharfe Kanten
vermieden, die sich in die Oberfläche der Spannbacken ein
drücken könnten und dadurch die gute gegenseitige Anlage der
beiden Teile beeinträchtigen könnten.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine vereinfacht dargestellte Stirnansicht eines
Spannfutters;
Fig. 2 einen Längsschnitt des Spannfutters nach der
Schnittverlaufslinie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 eine vereinfacht dargestellte Stirnansicht allein
des Futterkörpers gemäß Fig. 1;
Fig. 4 einen Längsschnitt des Futterkörpers entsprechend
Fig. 2;
Fig. 5 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus
Fig. 1;
Fig. 6 eine schematisch dargestellte Ausschnittvergröße
rung der Stirnansicht gemäß Fig. 5.
Das Spannfutter 10 weist einen Futterkörper 11 und einen
Spannkopf 12 auf. Das Spannfutter 11 ist mit der nicht dar
gestellten Hauptspindel einer Drehmaschine verbunden. Der
Spannkopf 12 ist über eine Kupplungsvorrichtung 13 mit einem
Spannrohr 14 gekoppelt, mit der zusammen er eine teilbare
Spannzange 15 bildet.
Der Futterkörper 11 weist auf seiner Innenseite eine Innen
konusfläche 16 auf (Fig. 3 und Fig. 4). Der Spannkopf 12
weist auf seiner Außenseite eine Außenkonusfläche 17 auf
(Fig. 2), die auf die Innenkonusfläche 16 des Futter
körpers 11 abgestimmt ist. Der Spannkopf 12 ist hohl und
weist auf seiner Innenseite eine Spannfläche 18 auf, die auf
die Außenseite der zu bearbeitenden Werkstücke abgestimmt
ist.
Der Spannkopf 12 ist durch axial und radial durchgehende
Trennschlitze 19 in einzelne Spannbacken 21 unterteilt. Beim
Spannkopf 12 sind es drei Spannbacken 21. Die Spannbacken 21
sind durch elastische Verbindungselemente 22 mit einander
zum Spannkopf 12 vereinigt.
Es ist eine Verdrehsicherung 23 vorhanden, die zwischen dem
Futterkörper 11 und dem Spannkopf 12 wirkt. Ihr dem Spann
kopf 12 zugeordneter Teil ist in der Symmetrieebene eines
der Spannbacken 21 angeordnet.
Wie aus Fig. 1 und Fig. 3 ersichtlich ist, sind an der
Innenkonusfläche 16 des Futterkörpers 11 mehrere Ausneh
mungen 25 vorhanden. Sie können zwei Gruppen zugeordnet
werden.
Die Ausnehmungen 25.1 der einen Gruppe sind jeweils im
Umfangbereich eines jeden Trennschlitzes 22 des Spann
kopfes 12 angeordnet. Sie sind untereinander gleich. Ihre
Umfangserstreckung ist größer als diejenige der Trenn
schlitze 22. Ihre axiale Erstreckung ist generell mindestens
gleich der größten axialen Überdeckungsstrecke der beiden
Konusflächen 16 und 17. Bei dem dargestellten Ausführungs
beispiel bedeutet das, dass die axiale Erstreckung der Aus
nehmungen 25.1 gleich der axialen Erstreckung der Innen
konusfläche 16 ist. Die Ausnehmungen 25.1 sind symmetrisch
zu dem zugeordneten Trennschlitz 19 des Spannkopfes 21 ange
ordnet.
Die Ausnehmungen 25.2 der anderen Gruppe sind jeweils im
Umfangsbereich der Scheitellinie der Spannbacken 21 ange
ordnet. Sie sind untereinander gleich ausgebildet. Sie haben
eine bestimmte Umfangserstreckung, die unter anderem von der
Krümmung der Innenkonusfläche abhängt. Auch bei den Ausneh
mungen 25.2 ist die Axialerstreckung mindestens gleich der
größten axialen Überdeckungsstrecke der beiden Konus
flächen 16 und 17. Die Ausnehmungen 25.2 sind symmetrisch
zur Scheitellinie der Spannbacken 21 angeordnet.
Bei den Ausnehmungen 25 richtet sich die Art und die Abmes
sungen ihrer Begrenzungsfläche unter anderem nach der Krüm
mung der Innenkonusfläche 16 und danach, ob sie als Ausneh
mungen 25.1 im Bereich eines der Trennschlitze 19 oder als
Ausnehmungen 25.2 im Bereich der Scheitellinie eines der
Spannbacken 21 angeordnet sind. Bei den Ausnehmungen 25.1
richtet die Umfangserstreckung sich auch nach der Breite der
Trennschlitze 19.
Je nach den geschilderten Gegebenheiten kann die Begren
zungsfläche eine gleichförmig gekrümmte Fläche sein und bei
spielsweise als ein Abschnitt der Mantelfläche eines Kreis
zylinders oder eines Kegelstumpfes ausgebildet sein. Im
Bereich der Trennschlitze 19 ist, vor allem bei breiteren
Trennschlitzen, die Begrenzungsfläche meist als Äquidistante
zur Innenkonusfläche 16 ausgebildet.
Im Übergangsbereich zwischen einem Abschnitt der Innenkonus
fläche 16 und der Begrenzungsfläche der benachbarten Ausneh
mung 25 ist eine Übergangsfläche vorhanden. In Richtung der
Mantellinien der Innenkonusfläche betrachtet kann die Auf
rißlinie der Übergangsfläche entweder durch eine Gerade oder
einen Polygonzug oder auch durch durch eine stetige Kurve
gebildet werden.
In den Stirnansichten gemäß Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 5 sind
die Ausnehmungen 25 der Einfachheit halber alle gleich dar
gestellt. Ihre Begrenzungsfläche ist zumindest im mittleren
Umfangsbereich eine Äquidistante zur Innenkonusfläche 16, an
die je eine Übergangsfläche 26 (Fig. 6) anschließt. Deren
Aufrißlinie ist eine stetige Kurve, die einmal konvex und
einmal konkav gekrümmt ist. Es ist von Vorteil, wenn die
Übergangsfläche 26 tangential in die Innenkonusfläche 16
übergeht, damit dort keine scharfe Kante entsteht, die sich
in die Außenkonusfläche 17 der Spannbacken 21 eindrücken
könnte.
Die Ausnehmungen 25 sind bis zur gedachten Innenkonusfläche
mit einem Füllkörper 27 ausgefüllt. Die Füllkörper 27
bestehen aus einem elastischen Werkstoff, der zugleich auch
kompressibel ist, damit etwaige Unregelmäßigkeiten der
Längskanten der Spannbacken 21 in ihnen aufgenommen werden
können. Die Füllkörper 27 sind mit dem Futterkörper dauer
haft verbunden und zweckmäßigerweise direkt an ihm angeformt.
10
Spannfutter
11
Futterkörper
12
Spannkopf
13
Kupplungsvorrichtung
14
Spannrohr
15
Spannzange
16
Innenkonusfläche
17
Außenkonusfläche
18
Spannfläche
19
Trennschlitze
21
Spannbacken
22
Verbindungselemente
23
Verdrehsicherung
25
Ausnehmungen
26
Übergangsfläche
27
Füllkörper
Claims (6)
1. Spannfutter mit den Merkmalen:
- - es sind ein Futterkörper (11) und ein Spannkopf (12) vorhanden,
- - der Futterkörper (11) weist eine Innenkonusfläche (16) auf,
- - der Spannkopf (12) weist eine Außenkonusfläche (17) auf, die auf die Innenkonusfläche (16) des Futter körpers (11) abgestimmt ist,
- - der Spannkopf (12) ist durch axial und radial durch gehende Trennschlitze (19) in eine Anzahl Spann backen (21) unterteilt, die durch elastische Ver bindungselemente (22) miteinander vereinigt sind,
- - es ist eine Verdrehsicherung (23) vorhanden,
- - die zwischen dem Futterkörper (11) und dem Spann kopf (12) wirkt und
- - deren dem Spannkopf (12) zugeordneter Teil in der Symmetrieebene eines der Spannbacken (21) ange ordnet ist,
- - im Umfangsbereich eines jeden Trennschlitzes (19) des Spannkopfes (12) ist an der Innenkonusfläche (16) des Futterkörpers (11) je eine Ausnehmung (25.1) vor handen,
- - die untereinander zumindest annähernd gleich sind,
- - deren Umfangserstreckung größer als diejenige des Trennschlitzes (19) ist,
- - deren Axialerstreckung mindestens gleich der größten axialen Überdeckungsstrecke der beiden Konus flächen 16; 17) ist und
- - die symmetrisch zum Trennschlitz (19) angeordnet ist.
2. Spannfutter nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - im Umfangsbereich der Scheitellinie eines jeden Spannbackens (21) des Spannkopfes (12) ist an der Innenkonusfläche (16) des Futterkörpers (11) je eine Ausnehmung (25.2) vorhanden,
- - die untereinander zumindest annähernd gleich sind,
- - die eine bestimmte Umfangserstreckung hat,
- - deren Axialerstreckung mindestens gleich der größten axialen Überdeckungsstrecke der beiden Konusflächen (16; 17) ist und
- - die symmetrisch zur Scheitellinie des Spann backens (21) angeordnet ist.
3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - die Ausnehmungen (25) sind bis zur gedachten Innen konusfläche mit einem Füllkörper (27) ausgefüllt,
- - der aus einem elastischen und vorzugsweise zugleich kompressiblen Werkstoff hergestellt ist und
- - der mit dem Futterkörper (11) dauerhaft verbunden ist.
4. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - die Begrenzugsfläche der Ausnehmungen (25.1) ist zumindest in ihrem mittleren Umfangsbereich eine Äquidistante der Innenkonusfläche (16),
- - die durch einen Abschnitt einer Zylindermantel fläche gebildet wird oder
- - die durch einen Abschnitt einer Kegelmantelfläche gebildet wird.
5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - die Begrenzugsfläche der Ausnehmungen (25.2) wird gebildet
- - durch einen Abschnitt einer Zylindermantelfläche, vorzugsweise einer Kreiszylindermantelfläche, oder
- - durch einen Abschnitt einer Kegelmantelfläche, deren Achse vorzugsweise mit der Kegelspitze der Innenkonusfläche (16) fluchtet.
6. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- - im Übergangsbereich zwischen einem Abschnitt der Innenkonusfläche (16) und der Begrenzungsfläche der benachbarten Ausnehmung (25) ist eine Übergangs fläche (26) vorhanden,
- - die Aufrißlinie der Übergangsfläche (26) wird gebildet
- - entweder durch eine Gerade
- - oder durch einen Polygonzug
- - oder durch eine stetige Kurve,
- - falls die Aufrißlinie der Übergangsfläche (26) als stetige Kurve ausgebildet ist, geht diese bevorzugt tangential in die Aufrißlinie der Innenkonus fläche (16) über.
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