SE501705C2 - Skyddsanordning för chuck med integrerad kona eller maskinspindel - Google Patents

Description

501 705 Chuckarna vid dessa kända anordningar har vanligen varit utformade med ett koniskt skaft med en i änden anordnad spänndel, den egentliga spännchucken, i vilken verktygen eller arbetsstyckena spänns fast. Det koniska skaftet, monteringskonan, på chucken fästs i bearbetningsmaskinens roterande spindel genom att skjutas in i en invändigt konisk urtagning i spindeln.

Spänndelen för verktygen kan vara av mekanisk konstruktion med ett antal metallelement som gemensamt kan skruvas in i riktning mot centrum, eller eventuellt ut, och som därvid spänner fast verktyget eller arbetsstycket i chucken.

Dessa kända spännanordningar ger normalt en acceptabel precision vid bearbetning, men i vissa fall kan man vilja ha en bättre precision vid bearbetningen. Detta har möjliggjorts genom att man på senare år utvecklat chuckar med en hydraulisk spänndel av den nämnda typen med en invändig och/eller en utvändig tunn vägg eller hylsa och en innanför den tunna väggen anordnad ringformad spalt som är fylld med ett plastiskt eller hydrauliskt tryckmedium, som vid trycksättning bringar den tunna väggen att expandera radiellt inåt (och/eller utåt) och att därvid centrera och spänna fast verktyget eller arbetsstycket i chucken. Rätt utformade sådana hydrauliska spänndelar eller -chuckar ger en mycket god rundgång på det fastspända verktyget eller arbetsstycket. En god rundgång möjliggör ett rationellare utnyttjande av maskiner och verktyg, t ex en högre matningshastighet, och en högre presicion och bättre kvalitet på de bearbetade ytorna. Även vid chuckar med hydrauliskt spänndon kan emellertid den beskrivna metoden att förena det koniska skaftet på chucken med den koniska urtagningen i maskinspindeln ge upphov till en bristande s k "rundgång" på det i chucken fastspända verktyget. På grund av att spänndonet med nödvändighet är monterat i änden på chuckkonan, och att denna kona måste ha viss längd för att kunna fästas stadigt i maskinspindeln kan vidare avståndet från det inspända verktyget till maskinspindelns lagringar inbland bli relativt stort, och detta försämrar bearbetningsprecisionen och frestar onödigt på maskinspindelns lagringar och kan åstadkomma förslitning av dessa lager. 501 705 Man har sökt lösa det sistnämnda problemet genom att med hjälp av skruv- ellr bultförband fästa spänndelen direkt i maskinspindeln, men även vid sådana anordningar finns felkällor kvar i förbandet eller i skarven mellan spänndelen och spindeln. Skruvförbandet mellan spänndelen och maskinspindeln kräver också relativt stort utrymme, och spänndelen kan bli onödigt stor och tung.

Till grund för uppfinningen har därför legat problemet att åstadkomma en utformning av en i en bearbetningsmaskin monterbar roterande chuck, som ger en utomordentligt hög precision vad avser chuckens rundgång i monterat tillstånd och en hög precision och kvalitet på den tillverkade produkten, där chuckens spänndel är förlagd relativt nära maskinspindelns lagringar, där spänndelen kunnat göras liten och lätt, och där man utnyttjar den ovan nämnda hydrauliska spänndelen, som ger en utmärkt centrering och samtidigt stark fastpänning av verktygen i chucken.

Uppfinningen bygger på grundtanken att man utformar monteringsorganen för chucken, speciellt chuckkonan eller själva maskinspindeln, som en integrerad del av själva chucken. Detta skulle kanske kunna åstadkommas genom att spännbussningen och konan eller maskinspindeln redan från början tillverkas som en homogen, samman- hängande enhet, men en på så sätt i ett stycke utformad anordning skulle bli mycket komplicerad och dyr att tillverka.

I stället utformar man enligt uppfinningen spänndelen som en separat enhet, och denna separat tillverkade spänndel svetsas eller löds vid lämpligt tillfälle i tillverkningskedjan samman med monteringskonan eller maskin- spindeln. Spänndelen behöver därvid inte nödvändigtvis utformas med särskilt hög precision, utan den önskade höga precisionen i rundgång mm skapas efter det att spänndelen svetsats eller lötts ihop med konan eller maskinspindeln genom att såväl chuckens monteringshål som konan eller spindeln slutbearbetas efter sammanfogningen, så att spänndelen och konan eller spindeln blir ytterligt noggrant koncentriska. Eftersom chucken och dennas monteringsdel efter hopfogningen utgör en sammanhängande enhet kan den slutliga bearbetningen av konan eller av lagerlägen på spindeln och av inspänningshålet för verktyg i spänndelen ske med mycket stor precision vad avser rundgång på chuckens verktygsfäste och därmed även på det inspända bearbetningsverktyget. 501 705 Det år viktigt att sammansvetsningen eller -lödningen av spänn- delen och konan eller maskinspindeln sker på sådant sätt, att tidigare utförda värmebehandlingar inte förstörs, eller så att inte hydraulmediet eller någon del av del av spänndelen skadas. Fogningsmetoden skall tillåta att olika material används i konan eller spindeln och spänndelen. Svetsningen eller lödningen måste sålunda ske med ett minimum av värme. Hopfog- ningen kan utföras med vissa moderna svetsmetoder, t ex elektronstråle- svetsning eller lasersvetsning, som kan genomföras utan tillförsel av speciellt stora värmemängder till spindeln och chucken.

Ett problem är att det vid bearbetning uppkommer spån och materialstoff som lätt kan tränga in i håligheter som kan förekomma på ytan till maskinspindeln med verktygschucken. Ett sådant hål är det hål i spännbussningen, genom vilket bussningen trycksätts resp. tryckavlastas.

Om detta häl fylls med spånor och materialstoff kan detta försvåra åtkomligheten av trycksättningsnippeln eller -skruven, och det kan också medföra att den noggranna balanseringen av chucken äventyras.

Andra hål på ytan av chucken kan vara finbalanseringshål som borras upp för att åstadkomma den ytterligt noggranna balansering som önskas vid en chuck av den här aktuella typen, och även i detta fall kan finbalan- seringen omintetgöras av spån och material som ansamlas i finbalanserings- hålen.

För att råda bot för denna olägenhet föreslås enligt uppfinningen att chucken förses med en radiellt omslutande skyddsring, vilken kan vridas mellan åtminstone två fixerade lägen, och vilken i åtminstone ett av lägena frilägger trycksättningshålet i chucken, så att detta blir åtkomligt utifrân, medan den i det eller de andra lägena täcker trycksättningshålet och hindrar spån och stoff att samlas sig i hålet.

Lämpligen utformas finbalanseringshålen på samma periferiella linje som trycksättningshålet, så att även dessa finbalanseringshål täcks av skyddsringen.

Uppfinningen skall nu beskrivas mer i detalj under hänvisning till bifogade ritningar, där figur 1 visar en verktygschuck enligt uppfinningen med integrerad kona ansluten i en maskinspindel, och sedd delvis i ett axiellt snitt. Figur 2 visar ett tvärsnitt efter linjen ll-ll i figur 1 av anordningen i ett läge där trycksättning kan ske, och figur 3 visar 501 705 anordningen på samma sätt men med trycksättningshålet täckt av en skyddsring.

Den i figur 1 visade anordingen enligt uppfinningen är avsedd att kunna monteras i en maskinspindel 1. Det är möjligt att svetsa eller löda fast chucken direkt mot änden på maskinspindeln, men som ett alternativt exempel visas i figur 1 att maskinspindeln 1 är utformad med ett axiellt koniskt hål 2, i vilket ett koniskt skaft 3, en monteringskona, till chucken kan skjutas in och fixeras.

Det koniska skaftet 5 är integrerat med en spänndel 8 av typen hydraulisk spännbussning. Denna spännbussning, som till sin grund- läggande typ är känd i och för sig, består av ett hus g med en kraftig yttre husdel 10 och en inre husdel, som bildar en relativt tunn hylsa eller vägg 11. l ett utrymme mellan husdelarna 10 och 11 är en ringformad kammare 12 utbildad, vilken innehåller ett hydrauliskt, speciellt ett plastiskt tryckmedium 13. Den ringformade kammaren 12 kommunicerar hydrauliskt genom en kanal 12a med en radiell tryckkammare 14 innehållande samma typ av tryckmedium som i den ringformade kammaren 12. Mynningen på tryckkammaren 14 är gängad invändigt och upptar en tryckskruv 15, som vid inskruvning påverkar tryckmediet 13, varvid detta bringar den tunna innerväggen 11 att expandera radiellt inåt, varvid väggen 11 både centrerar och spänner fast ett verktygsskaft 16 eller något arbetsstycke. l stället för trycksättning av tryckmediet 13 med hjälp av en skruv 15 kan skruven ersättas med en trycksättningsnippel, varvid trycksättningen sker med hjälp av en mobil eller stationär tryckpump.

För att skydda chucken mot inträngning av spånor och materialstoff är den runt sin perifer försedd med en skyddsring _1_7 som är inklämd i ett spår 18 i spännbussningens periferi. Skyddsringen kan lämpligen vara tillverkad av något elastiskt material såsom gummi, syntetgummi eller plast. lnvändigt är skyddsringen utformad med två spärrspår 19, som sträcker sig radiellt utåt ett litet stycke i ringens material, och som vardera har en mot närmast intilliggande spår vänd anloppsyta 20. Spännbussningen är utformad med en motsvarande spärrtapp 21, som av en fjäder 22 pressas radiellt utåt. Skyddsringen 11 är vid ett speciellt ställe i förhållande till spärrspåren 19 försedd med ett genomgående hål 23 för att möjliggöra en införing t ex av en insexnyckel 24 i insexspåret i trycksättningsskruven 15. 501 705 Spärrspåren 19 är för ändamålet upptagna i sådana lägen att hålet 23 friläggs i skyddsringens ena ändläge, vilket visas i figur 2, medan hålet täcks av skyddsringen i dennas andra ändläge, vilket visas i figur 3. Det är uppenbart att spårrhålen 19 alternativt kan anordnas i lägen lämpade för vänsterrotation eller för högerrotation, eller bådadera.

För finbalansering av verktygschucken 8 förses denna på lämpliga ställen med finbalanseringshål 25, och lämpligen anordnas dessa inuti chuckens spår 18 för skyddsringen Q, så att även dessa finbalanseringshål 24 täcks av skyddsringen.

Spännbussningen 8 bör tillverkas som en separat del, vilken därefter svetsas eller löds ihop mot en plan ände på monteringskonan 5 eller t o m direkt mot änden på maskinspindeln 1.

Tillverkningen av anordningen enligt uppfinningen kan gå till på följande sätt: En monteringskona 5 eller en maskinspindel 1 tillverkas separat utan större krav på precision, och en spännbussning 8 tillverkas separat, likaledes utan några större krav på precision. Konan 5 eller spindeln 1 och spännbussningen 8 kan vara av olika material, och endera delen eller båda delarna kan vara härdade eller värmebehandlade på annat sätt. Spännbuss- ningen 8 svetsas fast mot änden på konan 5 eller maskinspindeln 1 med hjälp av någon svets- eller lödmetod som ger så liten mängd värme som möjligt, t ex genom elektronstrålesvetsning eller lasersvetsning, i synnerhet så liten mängd värme, att inte härdningen eller värmebehandlingen av konan 5 eller spindeln 1 eller spännbussningen 8 påverkas menligt, eller hydraulmediet 13 i spännbussningen skadas. Efter det att delarna 5 eller 1 och 8 svetsats eller lötts ihop till en integrerad enhet slutbearbetas enheten genom att konan 5, eller maskinspindelns 1 lagerlägen, svarvas och slipas, och inspänningshåletkför verktygsskaft 16 i spänndelen 8 formas med mycket stor precision vad avser rundgång på chuckens verktygsfäste och därmed även på det inspånda bearbetningsverktyget. Därefter finbalanseras anordningen genom att finbalanseringshål 25 borras in vid spåret 18 i chucken. Slutligen spänns skyddsringen _1_7 på i det visade läget i spåret 18 och så att det ena spärrspåret 19 kommer att inrymma änden på spärrtappen 21. 5Û1 705 Chucken 8 med sin integrerade kona 5 eller den integrerade maskin- spindeln 1 kan nu monteras i verktygsmasklnen.

Monteringen av verktygen (eller arbetsstyckena) 16 sker genom att ett verktyg skjuts in med sitt skaft i inspänningshålet i spännbussningen 8, varefter tryckskruven 15 skruvas in, vilket leder till att tryckmediet 13 i tryckmediekammaren 12 trycksätts, och de tunna innerväggarna 11 expanderas radiellt inåt, varvid verktyget 16 i ett första skede centreras och i nästa skede av åtdragningen spänns fast säkert i centrerat läge i spännbussningen; Innan bearbetning påbörjas vrids skyddsringen Q så att den kommer att täcka hålet för trycksättningsskruven 15.

Hänvi§ning§§iffror 1 maskinspindel 2 koniskt hål (i 1) 5 koniskt chuckskaft 8 spånnbussning _9_ chuckhus 10 yttre husdel 1 1 tunn vägg, hylsa 12 ringformad kammare 12a trycksättningskanal 13 hydraulmedium 14 tryckkammare 1 5 tryckskruv 1 6 verktygsskaft Q skyddsring 18 spår (för _11) 19 spärrspår (i 11) 20 anloppsyta (till 19) 21 spärrtapp 22 fjäder 23 hål 24 insex-nyckel 25 finbalanseringshäl

Claims (6)

501 705 Patentkrav

1. Anordning för fastspänning av verktyg (16) eller arbetsstycken i roterande bearbetningsmaskiner av allehanda olika slag, och bestående av en chuck (8), med en integrerad monteringskona (5) eller en integrerad maskinspindel (1), och där chucken (8) utgörs av en hydraulisk spännbussning av den i och för sig kända typ som är utformad med en tunn innerhylsa eller innervägg (11), en solid ytterhylsa (10) och ett mellan hylsorna (10, 11) inneslutet plastiskt eller hydrauliskt tryckmedium (13), och där den tunna innerhylsan (11) är utformad för att vid trycksättning av det hydrauliska tryckmediet (13) både centrera och spänna fast det roterande verktyget (16) eller arbetsstycket, och där chucken (8) och dennas monteringskona (5) eller maskinspindeln (1) är utformade som en integrerad enhet, företrädesvis sammanfogade genom ett svets- eller lödningsförband, kännetecknad av att spännbussningen vid sin periferi har ett hål för att bereda tillgång till någon typ av organ (15) för trycksättning av det hydrauliska tryckmediet (13) i spännbussningen, och av att den runt sin periferi har en i förhållande till spännbussningen (8) vridbar skyddsring 11, som i ett visst vridnings-läge täcker hålet för trycksättningsorganen (15)ochi en annatläge fifläggerdessa'UycksätUfingsorgan(15).

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att skyddsringen (1_Z) invändigt är utformad med åtminstone två stycken delvis genom dess material gående spärrspår (19), vilka samverkar med en i spännbussningen radiellt utåt fjäderbelastad spärrtapp (21) för fixering av skyddsringen i åtminstone två olika lägen, ett läge för friläggning av trycksättningsorganen (15) och ett annat läge där trycksättningsorganen (15) täcks av ringen (Jl).

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att skyddsringen (J_7_) är åtminstone något elastisk och är inklämd i ett runtom gående spår (18) i spännbussningens periferi.

4. Anordning enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknad av att spännbussningen vid sin periferi är försedd med ett eller flera finbalanserings-hål (25) som är inborrade i dess gods, och vilket eller vilka är anordnade på sådana ställen att de täcks av skyddsringen (11). 501 705

5. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att såväl inspänningshålet för verktyget (16) eller arbetsstycket i den hydrauliska spännbussningschucken (8) som chuckens monteringskona (5) eller maskinspindeln (1) blivit slutbearbetade efter en integrerande sammansvetsning eller -lödning. så att chucken (8) och denna kona (5) eller maskinspindeln (1) erhållit noggrann precision i rundgång.

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att spännbussningen (8) denna kona (5) eller maskinspindeln (1) är sammanfogade medelst en svets- eller lödmetod som ger optimalt liten värme, speciellt genom elektronsträle-svetsning eller lasersvetsning eller -lödning.