DE9409412U1 - Spannzange für Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. P. EICHLER

Joachim Osyqus, Neuenhofer Str. 65, 42349 Wuppertal Spannzange für Werkzeugmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannzange für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Fräsmaschinen, mit einem mehrfach längsgeschlitzten Zangenkörper, der zangenfrontseitig einen Spannkegel hat, bei dessen radialer Beaufschlagung die durch die LängsscKlitze des Zangenkörpers ausgebildeten Körperteile zur Verstellung des Spannquerschnitts radialverstellbar sind.

Spannzangen mit den vorgenannten Merkmalen sind allgemein bekannt. Sie werden als Druckspannzangen für das Spannen von Stangen mit rundem oder kantigem Querschnitt eingesetzt. Die von Spannzangen gehaltenen Werkstücke können von der Werkzeugmaschine spanabhebend bearbeitet werden. Beispielsweise werden in das Ende einer sechskantig profilierten Stange Längsausnehmungen eingefräst, um Bits für Schraubendreherwerkzeuge herzustellen. Die spanabhebende Bearbeitung des Werkstücks ist mit vergleichsweise hohen Belastungen des Werkstücks und der Spannzange verbunden. Infolgedessen ist der Zangenkörper im Bereich zwischen den werkstückseitigen, zur Bildung der Spannstelle dienenden Flächen der Spannbacken und dem Spannkegel ver-

gleichsweise massiv ausgebildet. Die Spanndrücke sind infolge entsprechend hoher radialer Spannkräfte sehr groß, wie auch die spezifischen Flächenbelastungen der Spannflächen. Damit kann jedoch bei häufigem Werkstückwechsel ein vergleichsweise hoher Verschleiß'der Spannflächen einhergehen, so daß der Zangenkörper ausgewechselt werden muß, obwohl er im übrigen noch voll funktionsfähig wäre. Das gilt insbesondere für kleinere Durchmesser, bei denen das Werkstück wegen der Spreizung der Körperteile vergleichsweise großes Spiel hat und zwischen den Körperteilen zumindest begrenzt verdrehbar ist, so daß die Erfassung eines mehrkantigen Werkstücks auch Fläche auf Kante erfolgen kann. Darüber hinaus müssen mit der Spannzange auch unterschiedliche Durchmesser bearbeitet werden können. Ein Zangenkörper einer Spannzange ist daher lediglich für einen eng begrenzten Durchmesserbereich des zu bearbeitenden Werkstücks geeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannzange mit den eingangs genannten Merkmalen so zu verbessern, daß sie verschleißfrei und damit dauerhaft gut spannt, wobei zugleich auch Werkstücke mit Durchmessern unterschiedlicher Größe gespannt werden können, ohne jeweils den gesamten Zangenkörper auswechseln zu müssen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, die Körperteile eine radial innerhalb ihres Spannkegels vorhandene Ausnehmung begrenzen, in der mehrere, den Spannquerschnitt bildende Spannbacken zumindest teilweise angeordnet und jeweils mit einem Körperteil lösbar verbunden sind, wobei die von den einander benachbarten Backenflächen gebildeten Backenschlitze mit den Längsschlitzen des Zangenkörpers fluchten.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß der Zangenkörper der Spannzange entscheidend umkonstruiert wird. Es sind vom Zangenkörper separate Spannbacken vorhanden, die lösbar mit einem Körperteil des Zangenkörpers verbunden sind. Infolgedessen können verschlissene Spannbacken ausgetauscht werden und es ist auch möglich, unterschiedliche Spannquerschnitte bildende Spannbacken einzusetzen. Die Anordnung der Spannbacken innerhalb des Spannkegels gewährleistet, daß die erforderlichen

Spannkräfte ohne erhebliche axiale Komponente radial auf das Werkstück übertragen werden können. Die Befestigung der Spannbacken am Zangenkörper kann so erfolgen, daß eine starre Verbindung hergestellt wird, die allen auftretenden Spannkräften gerecht wird. Von besonderer Bedeutung für die Herstellung des Spannbereichs der Spannzange ist es, daß die Spannbacken einzeln hergestellt werden können. Insbesondere können ihre Spannflächen den jeweils gegebenen Anforderungen entsprechend genau bearbeitet oder formbearbeitet werden.

Die Spannzange wird vorteilhafterweise so ausgebildet, daß die Spannbacken radiale, zangenfrontseitig vor den Körperteilen angeordnete Flanschabschnitte haben, mit denen sie an den Stirnflächen der Körperteile lösbar befestigt sind. Infolgedessen kann die Befestigung der Spannbacken von der Frontseite der Spannzange aus gelöst werden, ohne daß es einer weitergehenden Demontage der Spannzange bedarf. Das Auswechseln , der Spannbacken ist dementsprechend unproblematisch.

Die Spannzange kann aber auch dadurch vorteilhaft ausgebildet werden, daß die Spannbacken mit radialen, im Bereich des Spannkegels versenkt angeordneten Befestigungsmitteln an den Körperteilen befestigt sind. Es erfolgt eine Befestigung der Spannbacken in deren unter dem Spannkegel gelegenen Bereich hinein, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Spannstelle mehr oder weniger zangenfrontseitig außerhalb des radialen Bereichs des Spannkegels angeordnet ist.

Von besonderem Vorteil ist es, die Spannzange so auszubilden, daß die werkstückseitigen Flächen der Spannbacken eine Spannstelle in ihrem zangenfrontseitigen Bereich aufweisen. Infolgedessen kann das Werkstück so dicht wie möglich an der Bearbeitungsstelle durch das spanabhebende Werkzeug eingespannt werden. Das ist von besonderer Bedeutung für dünnwandige oder aus anderen Gründen sehr einspannsensible Werkstücke. Durch diese Ausgestaltung der Spannzange wird eine zangenrückseitige Spannung des Werkstücks vermieden. Eine solche zangenrückseitige Einspannung tritt bei den bekannten Spannzangen dadurch auf, daß sich die Körperteile des Zangenkörpers um einen zangenrückseitig weiter entfernt von den Spannflächen gelegenen

Drehpunkt bewegen, so daß zuerst die zangenrückseitigen Bereiche der Spannflächen spannen, bevor die zangenfrontseitigen Spannflächen infolge weiterer und stärkerer Beaufschlagung des Spannkegels ebenfalls zur Anlage gelangen. Stets bleibt jedoch die Tendenz bestimmend, das Werkstück zangenrückseitig stärker zu spannen, als zangenfrontseitig, was das Bearbeitungsergebnis beeinträchtigt, insbesondere bei den erwähnten dünnen oder aus sonstigen Gründen einspannsensiblen Werkstücken. In diesem Sinne ist es von Vorteil, wenn die Spannstelle am zangenfrontseitigen Ende der Spannbacken angeordnet ist.

Spannzangen werden mit einem zangenfrontseitigen Vorbau versehen, insbesondere wenn die spanabhebende Bearbeitung in der Nähe der Spannzange und mit einem Werkzeug durchgeführt werden soll, das einen vergleichsweise großen Durchmesser hat und dessen Drehachse winklig, insbesondere rechtwinklig zur Längsachse der Spannzange angeordnet ist. In diesem Fall wird die Spannzange so gestaltet, daß die Spannstelle im wesentlichen im Bereich eines zangenfrontseitigen Vorbaus der Spannbacken angeordnet ist.

Es kann erforderlich sein, daß mit dem Vorbau vergleichsweise große Spannkräfte aufgebracht werden müssen. In diesem Fall kann die Spannzange zweckmäßigerweise so ausgestaltet werden, daß der Winkel &agr; zwischen der Zangenlängsachse und einer Verbindungslinie des freien Vorbauendes mit dem größten Spannkegelradius mindestens 50 Winkelgrad groß ist. Der Vorbau ragt dann noch vergleichsweise weit in Werkstückrichtung vor, gewährleistet andererseits aber eine hinreichende Kompaktheit und damit Spannstabilität.

Die Spannzange kann dadurch weitergebildet werden, daß die werkstückseitigen Flächen der Spannbacken zangenfrontseitig und/oder zangenrückseitig mit Werkstückeinsteckschrägen versehen sind. Diese Einsteckschrägen erleichtern das Einbringen des Werkstücks in den Spannbereich, ohne die Spannbacken vergleichsweise weit auseinandernehmen zu müssen. Das ist insbesondere für die automatisierte bzw. mechanisierte Beschickung der Spannzange mit einem Werkstück von Bedeutung, insbesondere falls negative Spreizung gegeben ist.

Für die Beschickung der Spannzange mit einem Werkstuck von der Zangenrückseite aus ist es von Bedeutung, wenn die Spannzange so ausgebildet ist, daß die werkstückseitigen Flächen der Spannbacken der Spannstelle bis zur Zangenrückseite trompetenartig stufenlos ausgebildet sind. Von der Zangenrückseite der Spannbacken bis zu ihrer Einspannstelle ergibt sich ein stufenloser, der problemlosen Bestückung dienender Spannbackenbereich.

Wenn die Spannzange so ausgebildet ist, daß die werkstückseitigen Flächen der Spannbacken profilgeschliffen, -erodiert oder -gefräst sind und/oder daß die Spannbacken aus vom Werkstoff des Zangenkörpers abweichendem Werkstoff bestehen, läßt sich die Schaffung von Spannbacken aller möglicher Eigenschaften der die Spannstelle bildenden werkstückseitigen Flächen der Spannbacken, z.B. unterschiedlicher Härte, erreichen und mit besonders vorteilhaften Formen dieser Flächen, insbesondere zur problemlosen Einführung der Werkstücke zwischen die Spannbacken kombinieren. Mit dem Profilschleifen oder allen anderen geeigneten Bearbeitungsverfahren kann jede gewünschte Form hergestellt werden, was insbesondere für bestimmte Anordnungen der Spannstelle im Längenbereich der Spannbacken von Bedeutung ist. Es können aber auch die erforderlichen Spannquerschnitte sehr präzise hergestellt werden, um das Werkstück genau zu spannen. In Verbindung mit dem Profilschleifen oder auch unabhängig davon ist wichtig, daß die Spannbacken aus einem Werkstoff bestehen können, der von dem Werkstoff des Zangenkörpers abweicht. Es kann beispielsweise die Verschleißfestigkeit der Spannbacken durch entsprechende Werkstoffwahl gesteigert werden. Es ist auch möglich, die Spannbacken selbst in einfacher Weise zu härten oder bestehende Werkstoffeigenschaften in anderer Weise auszunutzen.

Von Bedeutung ist des weiteren, wenn die Spannbacken eine negative Spreizung aufweisen. Negative Spreizung bedeutet, daß die Spannbacken beim Einstecken des Werkstücks entgegen einer Rückfederkraft des Zangenkörpers aufgedrückt werden müssen. Das ist von Bedeutung, wenn Werkstücke einwandfrei und lagegerecht flächengleich gespannt werden sollen, wie Sechskant- oder Vierkant-Werkstücke, insbesondere solche kleinen Querschnitts.

Wenn die Backenschlitze der Spannbacken schmaler sind, als die Längsschlitze des Zangenkörpers, wird gewährleistet, daß bei der Bearbeitung des Werkstücks entstehende Späne mit wesentlich verringerter Wahrscheinlichkeit in den Spannbereich eindringen können. Außerdem eignet sich eine solche Spannzange hervorragend für die von der Zangenrückseite erfolgende Zuführung des Werkstücks mit Druckluft; denn die schmalen Schlitze der Spannbacken bewirken eine geringe Leckage. Die Luftdosierung kann wirksam gesteuert werden. Die engeren Längsschlitze der Spannbacken gewährleisten, daß sich die breiteren Längsschlitze des Zangenkörpers nicht vorher schließen und damit die Funktion der Spannzange gestört wird.

Eine weitere wesentliche Ausbildung der Spannzange kann dadurch erfolgen, die Spannbacken zangenrückseitig von dem Zangenkörper und/oder von einem daran lösbar befestigten Stützteil radial innen abgestützt sind. Die radial innen erfolgende Abstützung ist insbesondere in Zusammenwirken mit solchen Ausgestaltungen der Spannzange von Bedeutung, bei denen die Spannstelle zangenfrontseitig angeordnet ist. Die Abstützung trägt zu einer Stabilisierung der Stellung der Spannbacken beim Spannen bei und verhindert insbesondere, daß die Spannbacken zangenrückseitig verstärkt spannen können und damit die zangenfrontseitige Spannstelle entlasten. Von besonderem Vorteil ist die radial innen erfolgende Abstützung der Spannbacken im zangenrückseitigen Bereich, wenn die Befestigung der Spannbacken am Zangenkörper zangenfrontseitig erfolgt. Eine derartige Befestigung ist besondere sensibel gegen spannstellen- bzw. spannkraftverlagernde Beeinflussung der Spannbacken.

Die Spannzange kann so ausgebildet werden, daß der Zangenkörper in einem den Spannkegel mit einer Kegelfläche abstützenden Gehäuse angeordnet und direkt oder über das die Spannbacken radial abstützende Stützteil mit einem Zugrohr verbunden ist. Da das Gehäuse zangenfrontseitig keinen Deckel aufweist, braucht es sich nur bis in den Bereich des Spannkegels zu erstrecken, so daß sich die Spannbacken bzw. ihr Vorbau relativ weit in der Richtung des zu bearbeitenden Werkstücks zum Werkzeug hin erstrecken können. Das Zugrohr überlappt sich mit

dem Zangenkörper lediglich in dessen innerhalb der Spannzange gelegenen Endbereich. Im übrigen sind die Befestigungsstellen der Spannbacken am Zangenkörper bei zangenfrontseitiger Befestigung ohne weiteres und bei Befestigung im Spannkegelbereich nach einfachem Verschieben des Zangenkörpers durch das Zugrohr zugänglich.

Die Spannzange kann aber auch derart ausgebildet werden, daß ein Spannzangengehäuse eine mit dem Spannkegel zusammenwirkende Druckhülse hat und zangenfrontseitig von einem am Gehäuse lösbar befestigten Widerlagerdeckel des Zangenkörpers verschlossen ist, und daß die Befestigung des Deckels am Gehäuse bajonettartig ausgebildet ist. Dabei ist die Befestigung des Deckels am Gehäuse von besonderer Bedeutung. Es werden Befestigungsschrauben für den Deckel vermieden. Das kommt der frontseitigen Stabilität der Spannzange und deren stabiler Spannwirkung zu Gute.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig.l einen Querschnitt durch einen Zangenkörper einer Spannzange mit eingesetzten separaten Spannbacken,

Fig.2 eine der Fig.l ähnliche Darstellung in verkleinertem Maßstab und bei variierter Befestigung der Einspannbacken am Zangenkörper,

Fig.3 eine Ansicht des Zangenkörpers der Fig.2 in Richtung A,

Fig.4 eine vergrößerte Darstellung des frontseitigen Endes der Spannbacken in abgeänderter Ausführung,

Fig.5 eine Darstellung des Details D der Fig.3 bei einer Mündungsausbildung der Spannbacken gemäß Fig.4,

Fig. 6 eine der Fig.l entsprechende Darstellung eines Zangenkörpers in einem frontseitigen Ende einer Spannzange mit Druckhülse, und

Fig.7 eine der Fig.6 entsprechende Darstellung einer Spannzange mit Zugrohr.

Der in den Figuren dargestellte Zangenkörper 11 ist im wesentlichen hülsenförmig und hat eine Längsachse 27. Ein zangen-

rückseitiger ungeschlitzter Ringabscnniit 39 ist mit einem Innengewinde 40 versehen. Vom Ringabschnitt 39 bis zu einem zangenfrontseitigen Spannkegel 12 ist der Zangenkörper 11 längsgeschlitzt. Es sind gemäß Fig.1,3 drei Längsschlitze 13 vorhanden, die eine Schlitzbreite 41 haben. Es können auch zwei, vier, fünf oder mehrere Schlitze sein. Im Bereich zwischen dem Spannkegel 12 und dem Ringabschnitt 39 ist die Wandstärke des Zangenkörpers 11 vergleichsweise gering und die Längsschlitze 13 haben dort die dargestellte Schlitzweite 42, um das Auslenken des Spannkegels 12 nach innen bzw. zurück nach außen zu erleichtern. Infolge der Längsschlitze 13 ist der Zangenkörper 11 in mehrere, hier drei Körperteile 14 unterteilt.

Der Spannkegel 12 dient der im wesentlichen radial erfol-, genden Verformung des zangenfrontseitigen Endes des Zangenkörpers 11 zum Einspannen eines Werkstücks 43 mit Spannbacken 16. Radial innerhalb des Spannkegels 12 ist eine im wesentlichen kreiszylindrische Ausnehmung angeordnet, in die mehrere Spannbacken 16 eingreifen.

Es sind drei Spannbacken 16 vorhanden, die gemäß Fig. 3 kreissektorförmige Querschnitte aufweisen. Es können auch mehrere Spannbacken vorhanden sein. Die Spannbacken 16 haben gemäß Fig. 5 einander benachbarte Backenflächen 17, welche Backenschlitze 18 bilden. Diese Backenschlitze 18 fluchten mit den Längsschlitzen 13 des Zangenkörpers 11. Ihre Schlitzweite 44 ist erheblich geringer, als die Schlitzweite 41 der Längsschlitze 13. Infolgedessen ergibt sich ein gewisser zangenfrontseitiger Abschluß durch die Spannbacken 16, wenn diese gemäß Fig.3 bis 5 ein Werkstück 43 eingespannt halten, so daß die Schlitzweite 44 so klein wie möglich ist, oder wenn eine negative Spreizung der Spannbacken 16 vorhanden ist, die Backenflächen 17 also näher aneinander angeordnet sind, als in Fig. 5 dargestellt wurde bzw. sogar aneinander liegen. Der zangenfrontseitige Abschluß der Spannzange 10 durch die Spannbacken 16 verhindert ein Eindringen von Spanabfall bzw. von Schmutz in den Spannbereich der Spannzange und ist günstig für ein Beschicken der Spannzange 10 mit einem Werkstück 43 von der Zangenrückseite 30 der Spannbacken 16 aus.

Die drei Spannbacken 16, die den" drei Körperteilen 14 entsprechend angeordnet sind, müssen am Zangenkörper 11 befestigt werden. Hierzu besitzen sie jeweils radiale Flanschabschnitte 20, die radial vor die vertikalen Stirnflächen 21 der Körperteile 14 ragen. In den Flanschabschnitten 20 sind Durchsteckbohrungen 45 angeordnet, durch welche Befestigungsschrauben 46 gesteckt und in Gewindebohrungen 47 der Körperteile 14 geschraubt sind. Die Schraubenköpfe der Befestigungsschrauben 46 sind in Ausnehmungen 48 der Flanschabschnitte 20 versenkt angeordnet. Bei dieser lösbaren Befestigung der Spannbacken 16 an dem Zangenkörper 14 ist eine Montage und eine Demontage von der Zangenfrontseite her möglich, ohne daß dazu irgendeine Manipulation an der Spannzange 10 erforderlich wäre, vgl. z.B. Fig.6. Der hier vorhandene Deckel 37 ist radial außerhalb der Flanschabschnitte 20 angeordnet.

Die Spannbacken 16 können mit den zugehörigen Körperteilen 14 auch durch Befestigungsmittel 22 lösbar befestigt werden, die an den Spannkegeln 12 angreifen. Hierzu besitzen die Spannkegel 12 Versenkbohrungen 49, in denen die Köpfe der dargestellten Befestigungsschrauben angeordnet sind, deren Schaft durch eine Durchsteckbohrung 50 des Spannkegels 12 in eine Gewindebohrung 51 der zugehörigen Spannbacke 16 eingeschraubt ist. Die Spannbacke 16 wird demgemäß mit ihrem zangenrückseitigen Ende 52 nach außen gegen das Körperteil 14 bzw. gegen die Spannkegelinnenwand gezogen. Es ergibt sich eine radial starke Befestigung, zu deren Lösen der Zangenkörper 11 allerdings in Richtung der Zangenlängsachse 27 verschoben werden muß, was bei der Ausführungsform der Fig.6 die vorherige Entfernung des Deckels 37 erfordert, während bei der Ausführungsform der Fig.7 eine solche axiale Längsverschiebung unproblematisch ist.

Die Spannbacken 16 ragen zangenfrontseitig aus der innerhalb des Spannkegels 12 anggebrachten Ausnehmung 15 heraus und besitzen einen Vorbau 26. Der Vorbau 2 6 erleichtert die Bearbeitung des Werkstücks 43 nahe der Spannzange 10, wie sich aus Fig.4 ergibt. Es wird eine Einspannung des Werkstücks 43 nahe der Bearbeitungsstelle und damit eine sichere Halterung des Werkstücks erreicht. Hier ist der Flugkreis 53 eines Fräsers mit einem vergleichsweise großen Radius 54 dargestellt, der ein

vergleichsweise durchmesserschwaches Werkstück 43 bearbeiten soll, z.B. längsschlitzen soll. Ohne Vorbau 26 käme man mit dem Fräser nicht in die gewünschte Bearbeitungsposition.

Der Vorbau 26 kann den Erfordernissen entsprechend ausgebildet werden. Fig.4 zeigt einen Vorbau 26 mit Radius 55, durch den eine extrem flache Anstellung des Werkzeugs am Werkstück 4 3 erreicht werden kann. Die anderen Figuren zeigen einen im wesentlichen kegelförmigen Vorbau 26 mit einer geraden Kegelmantellinie vom zangenfrontseitigen Ende 25 der Spannbacken 16 bis in die Nähe der Flanschabschnitte 20. Hierdurch wird seine Herstellung vereinfacht und die Stabilität des Vorbaus 26 verbessert, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn das Werkstück 43 abweichend von der Darstellung in Fig.4 so nahe wie möglich dem freien Vorbauende 26" bzw. dem Ende 25 der Spannbacken 16 gespannt werden soll.

Zum Spannen des Werkstücks 43 sind die Spannbacken 16 werkstückseitig mit Flächen 23 versehen, die eine Spannstelle 24 für das Werkstück 43 bilden. Hierzu ist der von allen drei Spannbacken 16 gebildete Querschnitt zumindest im Bereich der Spannstelle 24 dem zu spannenden Querschnitt angepaßt. Die Fig.4,5 zeigen ein im Querschnitt sechskantiges Werkstück 43 und jede Spannbacke 16 ist werkstückseitig entsprechend sechskantig profiliert. Sie kann auch Rundmaterial, Vierkant-, Dreikant- oder sonstigem Mehrkantmaterial oder anderen Profilen entsprechend profiliert sein. Die Spannstelle 24 erstreckt sich allerdings nicht über die gesamte Länge der Spannbacken 16. Zum einen sind Einlaufschrägen 29 vorgesehen. Fig.l zeigt an der Zangenrückseite 30 eine kurze trompetenartige Ausbildung werkstückseitiger Flächen 23 der Spannbacken 16, so daß sich die Spannstelle 24 aus dem Bereich der Befestigungsmittel 22 bis zum freien Vorbauende 2 6 erstrecken kann. Gemäß Fig.2 erstreckt sich die Werkstückeinsteckschräge 29 jedoch von der Zangenrückseite 30 bis in den Bereich der Flanschabschnitte 20. Die Spannstelle 24 ist damit im zangenfrontseitigen Bereich angeordnet. Die lange trompetenartige stufenlose Ausbildung der werkstückseitigen Flächen 23 bzw. der Werkstückeinsteckschrägen 29 gestattet es, die Spannstelle 24 soweit wie möglich zangenfrontseitig am Ende 25 der Spannbacken 16 bzw. am freien Vor-

bauende 26' anzuordnen. Infolgedessen wird das Werkstück 43 auch nur dort eingeklemmt, also in der Nähe seiner Bearbeitungsstelle. Ein Spannen des Werkzeugs 43 dicht an seiner Bearbeitungsstelle ist insbesondere dann wichtig, wenn das Werkstück 43 infolge der Bearbeitung vergleichsweise leicht seine Lage im Bearbeitungsbereich verändern kann. Das ist z.B. bei kleinen Teilen leichter möglich, als bei durchmesserstarken, in sich stabilen Teilen.

Die Werkstückeinsteckschrägen 2 9 dienen aber nicht nur zur Bestimmung der Spannstelle 24 im Längenbereich der werkstückseitigen Flächen 23 der Spannbacken 16, sondern sie ermöglichen auch ein problemloses Einführen von Werkstücken 43 in den Bereich der Spannstelle 24. Hierbei wird in Fig.4 ein freies Vorbauende 26' dargestellt, dessen Ausgestaltung von dem der Fig.2 abweicht, in dem auch zangenfrontseitig Werkstückeinsteckschrägen 29 an den Spannbacken 16 bzw. an deren Vorbau 26 dargestellt sind.

In Fig.2 ist ein Zangenkörper 11 mit Spannbacken 16 dargestellt, die jeweils lediglich mit einer einzigen Schraube 46 am Körperteil 14 befestigt sind. Andererseits ist die Spannstelle 24 zangenfrontseitig angeordnet, so daß beim Spannen Ausweichbewegungen der Spannbacken 16 im Bereich der Zangenrückseite 30 in Richtung auf die Zangenlängsachse 27 befürchtet werden müssen. Infolgedessen würde sich die Spannstelle 24 zur Zangenrückseite 30 hin verlagern bzw. die Einspannung eines Werkstücks würde sich von seiner Bearbeitungsstelle weg verlagern. Um das zu verhindern, ist jede Spannbacke 26 mit einem Ringbundabschnitt 56 versehen, der konzentrisch zur Zangenlängsachse 27 angeordnet ist. Jeder Ringbundabschnitt 56 ist radial vom Zangenkörper 11 abgestützt, wozu dieser einen Ringbund 11' besitzt, der die Ringbundabschnitte 56 der Spannbacken 16 untergreift. Infolgedessen ist eine nach innen gerichtete radiale Bewegung der Spannbacken 16 im Bereich der Zangenrückseite 30 nicht möglich. Der Ringbund 11' hat einen genügend großen freien Innendurchmesser, um Werkstücke 4 3 zwischen die Spannbacken 16 zu transportieren.

Bei den in Fig.2 und Fig.7, obere Hälfte, dargestellten Zangenkörpern 11 ist der Ringbund 11' mit dem Zangenkörper 11 einstückig ausgebildet. Das ist jedoch nicht notwendigerweise so. Es ist durchaus möglich, ein am Zangenkörper 11 lösbar befestigtes Stützteil 31 einzusetzen, wie es in Fig.7, untere Hälfte, dargestellt wurde. Das Stützteil 31 ist Bestandteil einer Einsatzhülse 57, die mit einem Außengewindeabschnitt 58 versehen ist und damit in das Innengewinde 40 des Ringabschnitts 39 eingeschraubt wurde. Die Einschraubtiefe wird durch eine Anschlagschulter 59 der Einsatzhülse 57 bestimmt, so daß das Stützteil 31 die gewünschte Stellung genau einnimmt.

Das in Fig.6 dargestellte frontseitige Ende der Spannzange 10 zeigt in verkleinerter Darstellung den in Fig.l abgebildeten Zangenkörper 11, ergänzt durch eine Druckhülse 36, die frontseitig eine Kegelfläche 60 hat, welche mit dem Spannkegel 12 zusammenwirkt. Die Druckhülse 56 ist innerhalb eines Spannzangengehäuses 35 in den Richtungen des Doppelpfeils 61 beweglich und kann damit die Körperteile 14 bzw. die daran befestigten Spannbacken 16 in Richtung auf die Zangenlängsachse 27 zusammendrücken bzw. sich von einander entfernen lassen, wenn die Spannbacken 16 eine positive Spreizung haben, wenn also ihre werkstückseitigen Flächen 23 weiter voneinander entfernt sind, als es dem Querschnitt des Werkstücks 43 entspricht. Bei negativer Spreizung der Spannbacken 16 kann die Druckhülse 36 die Spannbacken 16 stärker auf das Werkstück 43 drücken, als es aufgrund der Eigenfederung des Zangenkörpers 11 möglich ist.

Die Frontseite des Gehäuses 35 ist von einem Deckel 37 verschlossen, der entweder gemäß Fig.6 oben mit Befestigungsschrauben 62 am Spannzangengehäuse 35 befestigt ist, oder dessen Befestigung 38 bajonettartig ausgebildet ist. Der mit einem Bajonettverschluß angebrachte Deckel 37 hat im Vergleich zu einem verschraubten Deckel mehrere Vorteile. Zum einen ist er grundsätzlich schneller lösbar, weil nicht in umständlicher Weise mehrere Befestigungsschrauben 62 gelöst werden müssen. Zum anderen hat ein Bajonettverschluß aber auch funktionsmäßige Vorteile. Beim Festziehen der Schrauben besteht die Gefahr, daß sie in den Dehnungsbereich gelangen und daher die erforderlichen Haltekräfte nicht mehr aufbringen können, beispielsweise

wenn die Druckhülse 36 mit überdruck gefahren wird, um fester Spannen zu können. Ein Bajonettverschluß ist demgegenüber stets hinreichend stabil. Er vermag also den Zangenkörper 11 mit seinem Innenumfang 37 stets zuverlässig abzustützen und sein freier Innendurchmesser ist so groß, daß die Anordnung der Spannbacken 16 bei freier Zugänglichkeit ihrer Befestigungsschrauben 4 6 gewährleistet ist.

Fig.7 zeigt eine Spannzange 10, deren Zangenkörper 11 von einem Zugrohr 34 beaufschlagt wird. Der Pfeil 62 bezeichnet die Richtung, in der das Zugrohr 34 verstellt werden muß, damit die Spannbacken 16 ein Werkstück einklemmen. Hierzu greift das Zugrohr mit seinem spannzangenseitigen Ende 34 ' an dem Ringabschnitt 39 des Zangenkörpers 11 an, in dessen Innengewinde 40 es eingeschraubt ist. Wird eine Einsatzhülse 57 verwendet, so wird das Ende 34' des Zugrohr 34 in die Einsatzhülse 57 eingeschraubt. In beiden Fällen bewirkt ein Ziehen des Zugrohrs 52, daß sich der Spannkegel 12 an einer Kegelfläche 32 des ortsfesten Gehäuses 33 abstützt, so daß die Spannbacken 16 radial einwärts bewegt oder druckbeaufschlagt werden.

In Fig.7 wird erläutert, daß der Vorbau 26 in bestimmter Weise dimensioniert werden kann, um die Spannstelle 24 so dicht wie möglich an der Bearbeitungsstelle des Werkstücks zu positionieren und zugleich die Stabilität der Spannbacken 16 bzw. ihres Vorbaus 26 möglichst groß zu gestalten. Es ist dann erforderlich, daß der kegelige Vorbau 26 mit seinem Vorbauende 26' bzw. das zangenfrontseitige Ende 25 der Spannbacken 16 in bestimmter räumlicher Relation zum Spannkegel 12 bzw. zu dessen größtem Spannkegelradius 12' angeordnet ist. Die entsprechende Verbindungslinie 28 bezeichnet einen Winkel &agr; mit der Zangenlängsachse 27, der eine bestimmte Größe nicht unterschreiten sollte, weil der Vorbau 26 sonst zu spitz wird. Es hat sich erwiesen, daß eine Mindestgröße des Winkels &agr; von 50 Winkelgrad nicht unterschritten werden sollte.

Die vorbeschriebenen Ausführungsformen ermöglichen den Aufbau eines Bausystems. Es können mit den beschriebenen Spannzangen wahlweise zwei Basistypen aufgebaut werden, nämlich gemäß Fig.6 ein Druckspannsystem und gemäß Fig.7 ein Zugspannsy-

stem. In beide Basistypen können jeweils dieselben Spannbacken eingesetzt werden. Einmal solche für Standardanwendungen, wie sie in den Fig.l und 6 dargestellt wurden, also mit im wesentlichen bis auf etwaige Werkstückeinsteckschrägen 29 einander parallelen Flächen 23 zum Einspannen von Werkstücken. Zum anderen Ausführungen von Spannbacken 16, die dann gemäß den Fig.2,4 und 7 darauf abgestimmt sind, daß das Werkstück möglichst zangenfrontseitig gespannt wird. Alle Spannbackentypen und die davon abgeleiteten jeweiligen Einzelausführungen, z.B. mit oder ohne Vorbau oder mit oder ohne Werkstückeinsteckschrägen, oder mit positiver oder negativer Spreizung, können wahlweise eingesetzt und ausgewechselt werden. Es ist nicht erforderlich, den gesamten Zangenkörper 11 auszuwechseln. Dementsprechend ergeben sich erhebliche Kosteneinsparungen.

Claims (14)

*...· 12.06.1995 Ansprüche:

1. Spannzange (10) für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Fräsmaschinen, mit einem mehrfach längsgeschlitzten Zangenkörper (11) , der zangenfrontseitig einen Spannkegel (12) hat, bei dessen radialer Beaufschlagung die durch die Längsschlitze (13) des Zangenkörpers (11) ausgebildeten Körperteile (14) zur Verstellung des Spannquerschnitts radialverstellbar sind und die Körperteile (14) eine radial innerhalb ihres Spannkegels (12) vorhandene Ausnehmung (15) begrenzen, in der mehrere, den Spannquerschnitt bildende Spannbacken (16) zumindest teilweise angeordnet und jeweils mit einem Körperteil (14) axial lösbar verbunden sind, wobei die von den einander benachbarten Backenflächen (17) gebildeten Backenschlitze (18) mit den Längsschlitzen (13) des Zangenkörpers (11) fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) radiale, zangenfrontseitig vor den Körperteilen (14) angeordnete Flanschabschnitte (20) haben, mit denen sie an den Stirnflächen (21) der Körperteile (14) lösbar befestigt sind, und daß die Spannbacken einen Vorbau (2 6) haben.

2. Spannzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) mit radialen, im Bereich des Spannkegels (12) versenkt angeordneten Befestigungsmitteln (22) an den Körperteilen (14) befestigt sind.

3. Spannzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die werkstückseitigen Flächen (23) der Spannbacken (16) eine Spannstelle (24) in ihrem zangenfrontseitigen Bereich aufweisen.

4. Spannzange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Spannstelle (24) am zangenfrontseitigen Ende (25) der Spannbacken (16) angeordnet ist.

5. Spannzange nach einem¹*oder* mehrerer? »de'r Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstelle (24) im wesentlichen im Bereich eines zangenfrontseitigen Vorbaus (26) der Spannbacken (16) angeordnet ist.

6. Spannzange nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

der Winkel (&agr;) zwischen der Zangenlängsachse (27) und einer Verbindungslinie (28) des freien Vorbauendes (26') mit dem größten Spannkegelradius (12') mindestens 50 Winkelgrad groß ist.

7. Spannzange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die werkstückseitigen Flächen

(23) der Spannbacken (16) zangenfrontseitig und/oder zangenrückseitig mit Werkstückeinsteckschrägen (29) versehen sind.

8. Spannzange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die werkstückseitigen Flächen

(23) der Spannbacken (16) der Spannstelle (24) bis zur Zangenrückseite (30) trompetenartig stufenlos ausgebildet sind.

9. Spannzange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die werkstückseitigen Flächen_>

(23) der Spannbacken (16) profilgeschliffen, -erodiert oder -gefräst sind und/oder daß die Spannbacken (16) aus vom Werkstoff des Zangenkörpers (11) abweichendem Werkstoff bestehen.

10. Spannzange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) eine negative Spreizung aufweisen.

11. Spannzange nach e'inefn ocfSr *mehr&r&si»*der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die Backenschlitze (18) der Spannbacken (16) schmaler sind, als die Längsschlitze

(13) des Zangenkörpers.

12. Spannzange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (16) zangenrückseitig von dem Zangenkörper (11) und/oder von einem daran lösbar befestigten Stützteil (31) radial innen abgestützt sind.

13. Spannzange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zangenkörper (11) in einem den Spannkegel (12) mit einer Kegel fläche (32) abstützenden Gehäuse (33) angeordnet und direkt oder über das die Spannbacken (16) radial abstützende Stützteil (31) mit einem Zugrohr (34) verbunden ist.

14. Spannzange nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannzangengehäuse (35) eine mit dem Spannkegel (12) zusammenwirkende Druckhülse (36) hat und zangenfrontseitig von einem am Gehäuse

(35) lösbar befestigten Widerlagerdeckel (37) des Zangenkörpers (11) verschlossen ist, und daß die Befestigung (38) des Deckels (37) am Gehäuse (35) bajonettartig ausgebildet ist.