DE29513910U1

DE29513910U1 - Spannvorrichtung für Werkstücke

Info

Publication number: DE29513910U1
Application number: DE29513910U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2005-08-31

Description

Spannvorrichtung für Werkstücke

Die Erfindung befaßt sich mit einer CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine mit einer Spannvorrichtung, die zum Einspannen eines Werkstückes zwei in ihrem Abstand zueinander verstellbare Spannbacken hat, von denen zumindest eine erste feste Spannbacke eine rechtwinklig zur Stell- oder Schieberichtung einer zweiten Spannbacke angeordnete Anschlagfläche aufweist.

Die Erfindung befaßt sich auch mit einer Spannbacke sowie einem Maschinentisch für derartige Werkzeugmaschinen.

Die üblichen CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen haben eine feststehende und eine verschiebbare Spannbacke, die quer zur Schieberichting orientiert sind. Nach dem Einspannen eines Werkstückes zwischen diesen Spannbacken muß das Werkstück mit Hilfe einer Meßuhr oder dergleichen in seiner Relativposition zur Werkzeugmaschine eingemessen werden, um anschließend nach Eingabe der entsprechenden Meßdaten den automatischen Bearbeitungsvorgang starten zu können.

Zum Spannen von zylindrischen Werkstücken wird üblicherweise eine Prismenbacke eingesetzt, die zum Spannen von rechtwinkligen Werkstücken gegen eine feststehende Normalbacke ausgetauscht werden

POE0003

muß.

Das bei jedem Werkstück erforderliche erneute Einmessen ist mit einem nicht unerheblichen Arbeits- und Zeitaufwand verbunden. Es besteht daher die Aufgabe, diesen Einmeßvorgang wesentlich einfacher zu gestalten. Zudem soll die Umrüstzeit vom Spannen von rechtwinkligen Werkstücken zum Spannen von zylindrischen Werkstücken oder umgekehrt erheblich verkürzt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Spannvorrichtung eine Anschlagleiste hat, deren Anschlagfläche quer zur Anschlag-

* fläche der ersten feststehenden Spannbacke orientiert ist, daß ein Referenz- oder Nullpunkt der CNC-Steuerung in der Schnittlinie der durch diese Anschlagflächen gebildeten Ebenen angeordnet ist und daß diese Anschlagflächen zwei Koordinatenebenen der CNC-Steuerung festlegen.

Beim Arbeiten an CNC-Werkzeugmaschinen müssen oft viele unterschiedliche Werkstücke bearbeitet werden, die ihrerseits unter Umständen mehrfach umgespannt werden müssen. Bisher war es erforderlich, nach jedem Einspannen eines Werkstückes dessen Referenz- oder Nullpunkt neu zu bestimmen, was sehr Arbeits- und

&ngr; Zeitintensiv ist. Mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist es nun möglich, einen für jedes Werkstück gültigen Nullpunkt festzulegen, so daß ein Ausrichten und Vermessen des Werkstückes entfällt.

Die Spannvorrichtung der Werkzeugmaschine hat eine Anschlagleiste, deren Anschlagfläche quer zur Anschlagfläche der ersten Spannbacke 0 orientiert ist. Ein Endpunkt der Schnittlinie der durch diese Anschlagflächen gebildeten Ebenen dient der CNC-Maschine als Referenz- oder Nullpunkt für die Spannvorrichtung. Nach dem Aufbauen der Spannvorrichtung auf den Maschinentisch wird der Maschinenreferenzpunkt angefahren. Danach wird von diesem 5 Maschinenreferenzpunkt aus der Nullpunkt der Spannvorrichtung

angefahren und die Werte in allen drei Achsrichtungen, beispielsweise mit einem 3-D-Taster oder einem Kantentaster, ermittelt. Diese Werte werden dann nur einmal in ein festes CNC-Programm eingegeben. Somit ist der Spannvorrichtung ein eindeutiger Referenz- oder Nullpunkt zugewiesen, der jederzeit, auch nach einem Aus- und Wiedereinschalten der Werkzeugmaschine, durch Aufrufen des erwähnten CNC-Programms angefahren werden kann. Ein Vermessen jedes einzelnen Werkstückes zur Nullpunktbestimmung zu Beginn eines BearbeitungsVorgangs entfällt somit.
10

^ Rechtwinklige Werkstücke werden an der ersten festen Spannbacke angelegt und an die Anschlagleiste angeschlagen. Danach kann das Werkstück mit der zweiten Spannbacke festgestellt werden.
Wird an einem Werkstück ein anderer Nullpunkt als der nach der oben beschrieben Vorgehensweise ermittelte Nullpunkt benötigt, so kann der Nullpunkt mit Hilfe der Nullpunktverschiebung der CNC-Werkzeugmaschine nach Bedarf verschoben werden. Dazu werden die Verschiebungswerte aller drei Koordinatenrichtungen in ein entsprechendes CNC-Programm eingegeben, das den Nullpunkt um die 0 eingegebenen Verschiebungswerte verschiebt.

Auf die gleiche Weise kann jeder beliebige Punkt auf einem Werkstück mit der Nullpunktverschiebung bestimmt werden.

Um die CNC-Steuerung der Werkzeugmaschine möglichst einfach programmieren zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Anschlagflächen der ersten Spannbacke sowie der Anschlagleiste rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

Zusätzlich kann der Spannvorrichtung eine vorzugsweise blockförmige 0 Einspannhilfe zugeordnet sein, die in ihrer Gebrauchsstellung an den Anschlagflächen der ersten Spannbacke sowie der Anschlagleiste zumindest im Bereich ihrer Schnittlinie anliegt und eine prismatische Positioniernut hat, die durch zwei Nutflächen der Einspannhilfe begrenzt ist, die spiegelsymmetrisch zu einer 5 Mittellinie angeordnet sind, welche rechtwinklig zur Anschlagfläche

der ersten Spannbacke oder der Anschlagleiste orientiert ist. Die Einspannhilfe wird insbesondere zum sicheren Einspannen von zylindrischen Werkstücken mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet.
5

Vorteilhaft ist es, wenn die Nutflächen einen Winkel von 12 0° zueinander einschließen. Dadurch wird unter anderem der Spannbereich gegenüber handelsüblichen Prismenbacken vergrößert, die üblicherweise einen Winkel von 90° aufweisen.

Die Einspannhilfe wird an der ersten festen Spannbacke angelegt und an die Anschlagleiste angeschlagen. Dabei ist es möglich, die Einspannhilfe mit der prismatischen Positioniernut sowohl in Richtung der zweiten Spannbacke als auch in Richtung des Werkzeugs auszurichten. Dadurchkönnenbeispielsweise zylindrische Werkstücke sowohl zur Bearbeitung der Planflächen als auch zur Bearbeitung der Rundseiten in der Spannvorrichtung gespannt werden.

Als Besonderheit gegenüber herkömmlichen Prismenbacken kann mit 0 der Einspannhilfe der Nullpunkt jedes Werkstückes ohne aus zumessen automatisch von der Werkzeugmaschine angefahren werden, wobei als Nullpunkt bei zylindrischen Werkstücken der Kreismittelpunkt der Planfläche definiert ist.

5 Die Koordinate des Nullpunkts des zylindrischen Werkstückes in der horizontalen Achsrichtung, die parallel zur Anschlagfläche der festen Spannbacke orientiert ist, ist durch die Geometrie der Einspannhilfe vorgegeben und ändert sich auch bei unterschiedlichen Werkstücken nicht. Der Nullpunkt in der eben erwähnten 0 Richtung ergibt sich durch eine Verschiebung des Nullpunktes der Spannvorrichtung, d.h. durch den Abstand zwischen der Schnittlinie der Nutflächen der Einspannhilfe und der an der Einspannhilfe anliegenden Anschlagfläche der Anschlagleiste andererseits.
Das Maß dieser Verschiebung ist die kürzeste Strecke, parallel 5 zur Anschlagfläche der festen Spannbacke, von einem Punkt auf

der Schnittlinie der Nutflächen der Einspannhilfe zur (gedachten) Verlängerung der Anschlagfläche der Anschlagleiste und stellt somit eine Konstante dar.

Der Nullpunkt des Werkstückes in der vertikalen Achsrichtung, die quer zur Anschlagfläche der festen Spannbacke orientiert ist, ist abhängig vom Durchmesser des Werkstückes. Dieses Maß kann jedoch mit Hilfe der Winkelfunktion einfach bestimmt werden. Schließen die Nutflächen einen Winkel von 120° zueinander ein, so gilt folgende Formel:

Y=a+(0,5*D)/cos30°

wobei Y die Nullpunkt verschiebung in der eben genannten Achsrichtung, D der Durchmesser des Werkstückes und a die kürzeste Strecke, parallel zur Anschlagfläche der Anschlagleiste, von einem Endpunkt der Schnittlinie der Nutflächen der Einspannhilfe zur Anschlagfläche der festen Spannbacke ist, die durch die Geometrie der Einspannhilfe vorgegeben und somit in der Formel eine Konstante ist.
Die Formel kann in einem weiteren CNC-Programm abgespeichert 0 werden, so daß zum Anfahren des Nullpunktes eines zylindrischen Werkstückes lediglich dieses Programm aufgerufen und der Durchmesser des Werkstückes als Parameter eingegeben werden muß. Es ist auch möglich, eine Tabelle zu erstellen, auf der die Nullpunktverschiebungen in Abhängigkeit vom Durchmesser des 5 Werkstückes abgelesen werden können und der abgelesene Wert direkt als Nullpunktverschiebung in die CNC-Werkzeugmaschine eingegeben werden kann.

0 Zweckmäßig ist es zudem, wenn die Anschlagleiste an der ersten Spannbacke lösbar gehalten ist. Dies ist vorteilhaft für größere Werkstücke, die seitlich über die Schraubstockbacken hinausragen. Auch in diesem Fall kann der Werkstücknullpunkt einfach ermittelt werden. Dazu wird mit einem Tiefenmaß oder einem Stahlmaßstab, 5 von der äußeren Werkstückkante auf die feste Schraubstockbacke

gemessen und das so ermittelte Maß als Nullpunktverschiebung in die CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine eingegeben.

Mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird der Arbeits- und Zeitaufwand bei der Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere in der Einzelteile- und Kleinserienfertigung, erheblich reduziert. Das bisher nötige Vermessen des Werkstückes bei jedem Einspannen entfällt, da der Werkstücknullpunkt durch die besondere Spannvorrichtung vorgegeben ist und über ein festes CNC-Programm angefahren werden kann.

•Ebenfalls wird die Umrüstzeit vom Spannen von rechtwinkligen Werkstücken zum Spannen von zylindrischen Werkstücken oder umgekehrt erheblich verkürzt, da nicht die komplette Spannbacke ausgetauscht werden muß, sondern zum Spannen von zylindrischen Werkstücken nur eine zusätzliche Einspannhilfe angeschlagen werden muß und auch mit dieser Einspannhilfe ein aufwendiges Vermessen des Werkstückes entfällt.

In den Figuren sind schematisch eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung bzw. Spannbacke mit Anschlagleiste sowie eine erfindungsgemäße Einspannhilfe dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung

5 mit rechtwinkligem Werkstück,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Spannvorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung

0 mit angeschlagener Einspannhilfe und zylindrischen

Werkstück, und

Fig. 4 eine Seitenansicht der Spannvorrichtung gemäß Fig. 3. Eine Spannvorrichtung 1 hat eine Anschlagleiste 2, deren

Anschlagfläche 3 rechtwinklig zur Anschlagfläche 5 einer festen Spannbacke 4 orientiert ist. In der Schnittlinie 6 der durch diese Anschlagflächen 3, 5 gebildeten Ebenen ist ein Referenz- oder Nullpunkt 7 angeordnet. Ein rechtwinkliges Werkstück 8 ist an der festen Spannbacke 4 angelegt und an die Anschlagleiste 2 angeschlagen. Da der Referenz- oder Nullpunkt 7 in einem entsprechenden Programm der CNC-Werkzeugmaschine fest programmiert ist, kann dieser ohne weitere Vermessungen durch Aufrufen des Programms von der CNC-Werkzeugmaschine angefahren werden. Über die Nullpunktverschiebung kann dann jeder beliebige Punkt des

_fc Werkstückes 8 in allen drei Ebenen angesteuert werden.

In Figur 3 und 4 ist zusätzlich eine Einspannhilfe 9 an die Anschlagflächen 3,5 der ersten Spannbacke 4 und der Anschlagleiste 2 angelegt, wobei hier die prismatische Positioniernut 10 in Richtung der zweiten Spannbacke ausgerichtet ist. Die Nutflächen 11 der Einspannhilfe 9 schließen einen Winkel von 120° zueinander ein. An die Einspannhilfe 9 ist ein zylindrisches Werkstück 12 angelegt. Zur Bestimmung des Nullpunktes 13 des zylindrischen 0 Werkstückes 12 muß nur der Durchmesser D des Werkstückes 12 als Parameter in ein Programm der CNC-Werkzeugmaschine eingegeben werden. Dieses Programm errechnet dann die Nullpunktverschiebung

k vom Nullpunkt der Spannvorrichtung 7 zum Nullpunkt 13 des zylindrischen Werkstückes 12.

/Ansprüche

Claims

Ansprüche

1. CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine mit einer Spannvorrichtung, die zum Einspannen eines Werkstückes zwei in ihrem Abstand zueinander verstellbare Spannbacken hat, von denen zumindest eine erste feste Spannbacke eine rechtwinklig zur Stelloder Schieberichtung einer zweiten Spannbacke angeordnete Anschlagfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung {1) eine Anschlagleiste (2) hat, deren Anschlagfläche (3) quer zur Anschlagfläche (5) der ersten k Spannbacke {4) orientiert ist, daß ein Referenz- oder

Nullpunkt (7) der CNC-Steuerung in der Schnittlinie (6) der durch diese Anschlagflächen (3,5) gebildeten Ebenen angeordnet ist und daß diese Anschlagflächen (3,5) zwei Koordinatenebenen der CNC-Steuerung festlegen,

2. CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen (3,5) der ersten Spannbacke (4) sowie der Anschlagleiste (2) rechtwinklig 0 zueinander angeordnet sind,

3. CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagleiste (2) an der

ersten Spannbacke (4) lösbar gehalten ist, 25

4. CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannbacke (4) auf dem Maschinentisch einer Spannvorrichtung (1) befestigt ist, welche als Maschinenschraubstock ausgebildet ist,

5. CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannvorrichtung (1) eine vorzugsweise blockförmige Einspannhilfe (9) zugeordnet ist, die in ihrer Gebrauchsstellung an den Anschlagflächen (3,5) der ersten Spannbacke (4) sowie der Anschlagleiste

(2) zumindest im Bereich ihrer Schnittlinie (6) anliegt, daß die Einspannhilfe (9) eine prismatische Positioniernut

(10) hat und daß die Positioniernut (10) durch zwei Nutflächen (11) der Einspannhilfe (9) begrenzt ist, die spiegelsymmetrisch zu einer Mittellinie angeordnet sind, welche rechtwinklig zur Anschlagfläche (3,5) der ersten Spannbacke (4) oder der Anschlagleiste (2) orientiert ist,

6. CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutflächen (11) einen

k Winkel von 12 0° zueinander einschließen.

7. Spannbacke für einen Maschinenschraubstock, die gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.

8. Maschinenschraubstock, der eine feste Spannbacke gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hat.

Henrich Bör>es-

Patent- und Rechtsanwalt