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verfahren zum Festspannen hohler Werkstücke, insbesondere dünnwandiger
Ringe, auf einer Drehmaschine und Einrichtung zur Du'schführnag
des Verfahrend. Die-Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festspannen
hohler:
Werkstückes insbesondere dünnwandiger Ringe, auf'einer Dreh-t
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maschine und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens,
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Zum Bearbeiten, z.B. Drehen, Schleifeng hohler
Werkstücke,. insbesondere dünnwandiger Ringe' sind diese in geeignete-Spannmittel
mittel am Außenumfang oder in der Bohrung aufzunehmen.'Nach
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bisher bekannten Spannverfahren werden die Werkstilcke:vornehmlich'in
Spannzangen, Mehrbackenfutter, Pendelbackenfutter usw. aufgenommen. Außer
diesen Universal-Spannvorrichtungen sind solche für spezielle Zwecke bekannt.
So ist z.B. ein. Futter zur Aufnahme von Kolbenköpfen
vorbeschrieben, bei dei die Spannmittel im Inneren
den Kolbens angreifen. Im-einzelnen ziehen dabei zwei Nockenhebel,
welche in der für den
Kolbenbolzen vorgesehenen Bohrung angreifen,
gegen einen
zentralen Anschlag. Das Zentrieren soll mit
Hilfe radial
wirkender Spannbolzen erfolgen, welche durch
Keilflächen
gleichmäßig nach außen gedrückt werden. Bei dieser
Konstruktion ist weder ein Zentrieren voA an der Zentrierfläche
leicht
unregelmäßigen Werkstücken noch ein selbsttätiges Planausrichten
möglich.
Weiterhin ist es bekannt, um Kegelraäkörper
mit einer inneren
Schulter zu spannen, an dieser Spannklauen angreifen
zu lassen,
welche über Keilflächen gesteuert radial ausfahren
und gleich-
zeitig in einem bestimmten Verhältnis eine
axiale Spannbewegung ausführen. Auch in diesem Fall sind die bereits vorstehend
genannten
Nachteile zu bemängeln. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren
und eine Einrich-
tung zur Durchführung dieses Verfahrens
zu schaffen, welches es
gestattet, -hohle Werkstücke, insbesondere
dünnwandige Ringe
welche an ihren Außenflächen bearbeitet werden sollen,
möglicher-
weise aber noch Unregelmäßigkeiten der inneren Spannfläche
auf-
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, weisen, mit Sicherheit zentrisch und plan ausgerichtet
zu
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spannen. Die Lösung dieser Aufgabe welche selbstverständlich
die Forderung einschließt, daß die Werkstücke nicht verspannt
werden und nach dem Lösen von den Spannmitteln nicht zurück-
federn
ist mit den bisher bekannten Mitteln nichtmöglich.
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So ist z.B. die Aufnahme geschmiedeter Werkstücke@wegen
ihrer
größeren Maßtoleranzen und Formabweichungen der Spannflächen
in Spannzangen oftnicht vorteilhaft, da ein gleichmäßiges
Spannen nicht gewährleistet ist.
Das Aufnehmen dünnwandiger
Ringe in Zwei- oder Mehrbacken-
futtern ist ungünstig, da die wenigen
Spannpunkte am Umfang
der Spannfläche Verformungen der@Werkstücke
mit sich bringen.
Besser eignen sich hierzu bereits Pendelbackenfutter,
bei
denen wesentlich mehr Spannpunkte vorhanden sind. Durch
die
Ungleichförmigkeit von Schmiedestücken kann es jedoch zu
einem
ungleichen Aufsetzender einzelnen Pendelbacken und
somit zu verschieden
großen Spannkräften kommen, die gleich-
falls an den eingespannten
Werkstücken Verformungen erzeugen
können. Eine einwandfreie,
saubere Anlage von Werkstück-Planseiten an Spannadittel-Planseiten wird in
der Prexie z.8.. dann Se-
fordert, wenn
die Planseiten von Ringen zum Außenmantel oder zur Bohrung
winklig gefertigt werden müssen. Beim Einspannen von Hand
ist diese Forderung nicht'immer zu erfüllen' da es
vorkommen
kann, daB die Spannung des Werkstückes bereits
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durchgeführt ist, bevor es die richtige Planeinlage erhalten hat.
Auch bei der Verwendung von Zubringeeinieichtungen kann dieser Nachteil eintreten'
wenn nicht eine Verkstück-Andrückeinrichtung m .t f onrgesehen
ist. Letztere müssen stabil ausgeführt sein und keine längeren
Hebelarme aufweisen% da diese
eineinwandfreies Andrücken nicht immer
gewährleisten. Um die genannten Nachteile und Mängel den bekannten
Spanneinrichtungen zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung
vorge-
schlagen, das zu spannende Werkstück zunächst
zentrisch auf
einen Werkstückträger aufzusetzen, dieses dann durch eine Vielzahl
in Umfangsrichtung-verteilter, mit gleicher Kraft radial wirkender
Spannmittel einer an der Drehmaschine vor-
gesehenen
Spanneinrichtung selbsttätig leicht zu spannen' durch dieselben Spannmittel
dann das Werkatückgegen eine Planseite der Spanneinrichtung zu ziehen
und dabei plan-
laufend auszurichten und-es anschließend
durch eine gleich:. mäßige Erhöhung der Spannkraft dieser Spannmittel
unierrUckbar festzuepannen.
Zur Durchtührung dieses
Verfahrens wird eine hydraulisch oder pneumatisch zu betätigende
Spanneinrichtung vorge-
schlagen, die im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet ist#
daß in dem Hauptträger der Spanneinrichtung
eentrieeh ein mit einem Werkstückträger versehener Schubkolben
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und um diesen herum achsparallel in gleichem radialen
Abstand
mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilte
mit einer Kolbenstange
versehene Spannkolben angeordnet
sind und an dem,
Schubkolben mehrere der Anzahl der Spann-
kolben entsprechende
.Winkelhebel schwenkbar gelagert
sind, von denen jeder mit seinem einen
Arm gelenkig mit einer der Kolbenstangen der Spannkolben und
mit dem
anderen Arm gelenkig mit je einem in dem Werkstückträger
radial nach außenverschiebbar gelagerten Spannbolzen
verbunden sind.
Erfindungswesentlich ist hierbei, daß
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die summe der den Kolbenstangen angrenzenden
Kolbenstirn-
flächen der Spannkolben größer ist als die freie
Gesamtstirafläche des Schubkolbens. Die Axialbewegungen des
Schubkolbens
sind in einer Richtung durch einen an ihm vorgesehenen festen
,Anschlag und in der anderen Richtung durch einen ebenfalls
an ihm vorgesehenen, aber ver-
stellbaren Anschlag begrenzt. Zweckmäßig
ist der Schub-
kolben auf einer Führungsbüchse-gelagert'
die an ihrer
äußeren Stirnseite den als Zylinderscheibe ausgebildeten
Werkstückträger
und an ihrer inneren Stirnseite die als
verstellbaren
Anschlag dienende Anschlagschraube trägt,
.\und die
Winkelhebel mit ihren als Xaben ausgebildeten Scheiteln gegen einen Bund des Schubkolbens
und mit seitlichen von den Naben ausgehenden Zapfen gegen eine Planfläche der gfhrungsbüchsdund
gegen die Innenwand " eines vom Kolbenbund ausgehenden Kragens anliegend
lose zwischen Schubkälber: und FÜhrungsbUchse gelagert sind. Er$indungsweeentlich
ist weiter, das die Zylinder der Spannkolben mit ihrer einen Zylinderkammer
unmittelbar und ungedrosselt an eine das Druckmittel führende Steurleitung und mit
ihrer anderen Zylinderkrer
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. Uber einen zwischen Schubkolben und Hauptkörper angeordneten Zylinderraum
durch eile Drosselbohrung an eine andere Steuerleitung angeschlossen sind,>
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschrei.. bung eines
in der Zsichnumg dargestellten Ausfükkungsbeispieleo. Es zeigenx Y .
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Yig. 1 einen Längsschnitt durch die Spanneinrichtung in der
Ebene der Idnie I., in fig, 2 und
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fig. 2 eine Stirnansicht der Spwarieinriohtung mit einem Teilquerschnitt
nach Linie II-II in . fig. 1
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An dem ?!nasch der nicht dargestellten Drehspindel ist die Spanneinrichtung
1 mit*ihrer putterplatte 2 sentriooh be# festigt. In einer Zentralbohrung 3 das
zylird raschen
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Hauptkörpers 4 der Spanneinrichtung ist ein Druckmittel.. verteiler
5 fest eesetztg von dem eine Steuerleitung G xxg (Spannen) und ? (läsen) zu dem
nicht dargestellten außerhalb der Mrehmasohine angeordneten Steuerventil fUhront
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In einem im Durchmesser kleineren MMtelabsahnitt 8 der Zentralbohrung
3 des Hauptkörpern 4 ist ein mit kurzem
Ilub
verschiebbarer Schubkolben 9 gelagert, dessen Be-. weäung zur einen Seite hin durch
eine an; seiner inneren Stirnseite angeordnete Scheibe 10 und zur anderen
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Seite hin durch einen an ihm angeformten Bund 11 begrenzt wird. Hehrere
Druckfedern 12, die zwischen dem . Schubkolben 9 und dem Drnekmittelverteiler 0
in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilteingespannt sind, halten bei gelöster Spanneinrichtung
den Schubkolben 9 in seiner mit Bezug zur Pigd 1 rechtsliegenden Ausgangsstellung.
Im Schubkolben 9 Ist eine Pührungsbüchse 13 eingesetzt, anderen äußerem Ende sich
sind, vorzugaweise als Zylinderscheibe ausgebildeter WerR1lMträger l@ befindet.
Schubkolben, Führungsbüchse und Werte stückträger bilden zusammen mit später beschriebenen
Winkelhebebi 15 ein axial veraehiebbarea Ganzes. Der VerkstücktrügePkann mit der
Pührungsbüchae 13 aud einem Stück bestehen, zweckmäßig ist er jedoch für sich ausgebildet
und durch mehhere Schrauben 16 fest mit der PUhrungsbüchse 73 verbunden Mit
einem Teil seinen Umfundes ist der Wgrkstückträger in einer zentralen Ausnehmung
1? einer Abschlußkappe 18 verschiebbar geführt. Diese Abschlußkappe liegt vor der
Stirnseite des Hauptkörpers 4 und ist durch Schrauben 19 fest mit diesem
verbunden. Mit einer
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in der dem Werkatückträger entgegengesetzt liegenden Stirnseite der
Führungsbüchse 13 ist eine Anschlagschraube 24 eingesetzt, mit der eich der erforderliche
Hub den Schubkolbens 9 genauestens einstellen lädt. Eine Geigenschraube 21 sichert
ih4rerseite die Einstellung der Anschlagschraube 2ß* In dem Hauptkörper 4 sind mehrere
kleinere Spannkolben 22 achsparallel zur Drehapindelachee in im gleichen Abstand
voneinander aasgeordneten Zylindern 23 läng®gerschiebbar gelagert. Die einzelnen
Zylinder 23 sind durch
die`.Bpamkolben 22 in eine
vordere und hintere Zylinder. .
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kammer 24 und, 25 unterteilt; @ Yori "denen die vordere
Zy. 1inderkamer 24 durch einen Kanal 26 . Uber einen zwischen .Schubkolben
9 und Pdhr.agebüchse 13 und Druckmittel#@ -verteler 5 angeordneten
mittigem Zylinderraum 27 und eine .
Drosselbohrung 28 3n Druclaftelterteiler
5 mit der Steuer. leiteng f: und die hintere Zylinderer
25 durch einen Kanal 29 im Hauptkörper 4 und »ruakmittelvexteiler,5
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mit der Steuerleitung 7 verbunden_istr
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von jedem Spannkolben 22 geht eine aoheparallel im Hauptkörper
4 getührte Kolbenmange 38 aus* Schubkolben 9
und die Spannkolben
22 sind not ausgelegt# daß die Summe der kleinen äolbenstirntlä>chen
31. der Spannkolben 22 grö-Ber ist als die in dem Zylinderraum
27 liegende Stirnfiäche 32 den Sohuubkelbene 9 =d
der FÜhrmggbUchee 13,
Jede der ton den Spannkolben
22 ausgehenden Kolbenstangen 30 ist an ihrem freien Ende
mit einem Querechlits 33 versehen In dem je einer der Winkelhebel
16* mit einem
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Arm 34 gelenkig eingreift, :der sich m einer radialer
Auenehmung 35 den Bauptkörpere 4 erstreckt. Der andere
A= 36 der Winkelhebel 1steht mit je einem im Werkstückträger
14 radial verschiebbaren Bpannbolzen 37 im Hingriff. Jeder
Winkelhebel 15 stützt sich mit seinem als Nabe 38 ausgebildeten Scheitel
gegen die äußere Planleite 39 den Kolbenbundes: 11 ab und wird
durch von der
labe ausgehende seitliche Zapfen 40 von einer
Planfläche 41 der FMumnsabüehse 13 und :der Innenwand
42 eines von dem Kolbenbund -11 ausgehenden gragenn 43 geführt.
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Man. festepannea eines hohlen W erfolgt durch geringfügiges
Eindringen der kegelförmig ausgebildeten finden der Spannbollen
37 in die Werkstüakspa=fl#ches
Zum Ausrichten wird
das Werkstück W gegen eine Plantl#ehe 44.,an der Stirnseite
der AbeohlÜßkappe 18 gesogen. . Die Arbeitsweise
der Spanneinrichtung ist wie folgt:.
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Das hohle Werkstück W, beispielsweise ein verhältnismäßig dpnnwandiger
hing, wird auf den Werkntüekträger 14 aufgesahober ,und das
nicht dargenteltte Otsuerventil auf "Spannen" ge-
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schaltet. Maß Druckmittel, $. B. 019 hreßluft od. dgl.
,
fließt aus der Steuerleitung 6 durch die Dresselbohrung
28 im Drnckmittelverteiler 5 in den großen Zylinderraum
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'27 und drückt den Schubkolben 9 mit seiner PUhrungebüchee
. 13 in Pfeilrichtung B in seine rechte Endstellung
bis zur Anlage der Seheibe 10 an.eine Planfläche 45 den gauptkör.
pern 4. Das Druckmittel strömt weiter durch die Kanäle
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26 in die vorderen Zylinderkammern 24 der Zylinder
23 und versc schiebt durch den von ihm ausgehenden Druck
die Spann-
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kolben 22 in Pfeilrichtung A. Diese drehen dabei
über
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die Kolbentangen 30 die Winkelhebel 15 entgegen dem
Uhr-, zeigerdrehsina, die ihrerseits durch ihre Arme 36 die
Spannbolzen 37 radial nach außen in Pfeilrichtung iC bewegen,
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bis deren Spitzen auf der Werkstückspannflö;ehe aufsetzen.
Mei
einem niedrigen Betriebsmitteldruck wird das Werkstüek-W somit zunächst
mittig zentriert und leicht festgespannt. Durch weitere Druckmitteizufuhrung
steigt_der Arbeitsdruck in den Zylinderkammern 24 an, und
es kommt nunmehr die Differenz der Kolbenstirnflächen (Summe
der
kleinen Xolbenatirnflächen 31 zur Stdrn=läche 32 den SchÜbkolbens
9) zur Wirkung. Die Spannkolben 22 verschieben dadurch
über die Winkelhebel 15, Zapfen 40'und Nabe 38,
den Schubkolben.
9 mit Pührungebüehee 13 und Werkstückträger 144n Pfeilrichtung
A, ohne vorerst die Spannbolzen 37 weiter.naeh außen zu bewegen.
Daa leicht festgespannte
.--Werkstück W wird bei dieser
Bewegung durch die spann-@'bolzen 37.mitgenommen und ausgleichend fest-gegen
die
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Planfläche 44 der Spenneinrichtung gezogen, so daß eine einwandfreie
Plananlage und der geforderte Planlauf den Ilerkatüokes erreicht wird.
Die Anschlagschräube 20 ist so in die Pührungsbüchse 13 eingeschraubt, daß
sie bei vollständiger Plananlage des Werkstückes `auf der ihr gegen-
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überliegenden Stirnfläche 46 den Druohittelverteilera
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5 aufsetzt und somit eine weitere Verschiebung des Schub:-kclbens
9 und der mit ihm verbundenen Teile verhindert. Die Anschlagschraube 20 ist etirnseitig
mit einer Quernut 47 od, dgl, versehen, so daB auch bei ihrem Aufsetzen
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auf der Stirnfläche 46 eine Verbindung zwischen Drosselbohrung 28
und Zylinderraum 27 aufrecht erhalten bleibt. Durch weiteres Zuführen von Druckmittel
werden die Opann- .kolben 22 weiter in RiehUng A bewegt.-Dadurch werden die sich
auf der Planseite 39 den Kolbenbundea»11 des jetzt festgde&ten Schubkolbens
9 abstützenden Winkelhebel 15
entgegen dem Uhrzeigerdreheinn verachwenkt.
Die Spannbolzen 37 bewegen eich dadurch weiter radial nach außen in Pfeilrichtung
0 und spannen das Werkstück N mit der vollen Spannkraft endgültig fest.
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Zur Abnahme des Werkstückes wird das nicht dargestellte Steuerventil
auf uLösen" gestellt. Die Steuerleitung 6 ist dadurch mit dem Ablauf und die Steuerleitung
7 mit
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dem Zulauf verbunden. Lurch die Drosselbohrung 28 wird-jedoch eine
freier kbfluß des Druckmittels aus dem Zylinderraum 27 und somit aus den Zylinderräumen
24 der Spannkolben 22-.verhindert. Das von dem Steuerventilduroh die Steuerleitung
7 über den Druekmittelverteiler 5 und die Kanäle 29 den Zylinderräumen 25 zugeführte
Druckmittel verschiebt die Spannkolben 22 in Pfeilrichtung B. Es wird
das die kleinen Kolbenflächen 31 beaufschlagende Druckmittel.
in.
den Zylinderraum 27 abgedrängt. Infolge der Drosselbohrung 28 wird jedoch auf den
Kolbenstirnflächen 31 und .
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.im großen Zylinderraum 27 des Schubkolbens 9 ein Gegendruck erzeugt,
durch den einmal die Bewegung der Spannkolben 22 in Pfeilrichtung B gebremst und
der Schubkolben in seine rechte Endstellung bis zur Anlage der Scheibe 10 an der
Planfläche 45 verschoben wird. Die Winkelhebel
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15 verdrehen sich dabei im Uhrzeigerdrehsinn und-bewegen
die Spannbolzen 37 radial nach innen in Pfeilrichtung
D,
wodurch die Spitzen der Spannbolzen außer L£Y"tmit der Werkatückspannfläche
kommen und das Wiirketück abgenommen werden kann und die Spaxaneinriehtung tür einen
neuen Spannvorgang bereit ist.
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B$ ist selbstverständlich, daß durch entsprechende äußere oder innere
Pormgebung des Wßrkatüokträgers und tlakehrung der Spannrichtung der Spannbolzen
Werkstücke mit den verschiedensten inneren und äußeren Werkstückapannflüchen auf
der
Spanneinrichtung gespannt werden können«