Verfahren zum Einspannen verformungsempfindlicher Werkstücke und Spannfutter zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung ist gebildet durch ein Verfahren zum Einspannen verformungsempfindlicher Werkstücke, insbesondere dünnwandiger Ringe, bei dem das einzuspannende Werkstück zwischen den Spannbacken eines in seinem Futterkörper unterhalb der Spannbacken einen Polblock mit mindestens einem Magneten aufweisenden Spannfutter platziert, durch das Schliessen der Spannbacken zentriert und durch den Magneten in dieser zentrierten Lage fixiert wird. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Spannfutter zur Durchführung des Verfahrens.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt und beispielsweise in der DE 299 04 532 U1 beschrieben, verformungsempfindliche Werkstücke für die spanabhebende Bearbeitung mittels einer Vorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken zu halten, in der Magnete genutzt werden. Damit sind allerdings die Nachteile verbunden, dass bei Werkstücken mit einer geringen Auflagefläche zu geringe Haltekräfte gegeben sind, wobei diese Probleme prinzipiell durch deren Gestaltung bei dünnwandigen Ringen auftreten, wie diese als Lageringe mit einem Durchmesser im Bereich von ca. 250 bis 5000 mm benötigt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass die

Werkstücke durch die bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte verschoben werden; weiterhin erfolgt durch die Magnete keine zentrische Spannung, so dass vor Aufnahme der Bearbeitung ein großer Zeitaufwand erforderlich ist, um die Werkstücke korrekt auszurichten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein Spannfutter bereitzustellen, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.

Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird durch das eingangs genannte Verfahren gelöst, das die Tatsache ausnutzt, dass ohne weiteren Aufwand durch das Spannfutter ein zentrisches Spannen erreicht wird, so dass vor der Bearbeitungsaufnahme des Werkstückes auf einfache Weise dessen korrekte Ausrichtung sichergestellt ist. Weiterhin ergibt sich durch die Verwendung des Spannfutters auch, dass bei der Bearbeitung auftretende Kräfte das Werkstück nicht verschieben können, da dieses formschlüssig durch die Spannbacken des Spannfutters fixiert ist. Zu beachten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass das Spannfutter entgegen seiner üblichen gewohnten Bestimmung nicht zwingend zum Spannen des verformungsempfindlichen Werkstückes genutzt wird, dass eine derartige unterstützende Nutzung selbstverständlich aber möglich ist, indem bei dem der Zentrierung dienenden Schliessen der Spannbacken eine Spannkraft erzeugt wird.

Weiterhin bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist es, wenn nach dem Schliessen der Spannbacken der als Elektromagnet ausgeführte Magnet

eingeschaltet wird, so dass das Zentrieren des Werkstückes durch die Spannbacken ohne störende Interaktion mit einem Permanentmagneten erfolgen kann.

Im Rahmen der Erfindung besteht weiterhin die Möglichkeit, dass in Abhängigkeit der Drehzahl zur zumindest teilweisen Kompensation des fliehkraftinduzierten Spannkraftverlustes der Spannbacken die Feldstärke des Elektromagneten erhöht wird, um so die Lage des Werkstückes verlässlich zu sichern. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dass in Abhängigkeit der Drehzahl zur zumindest teilweisen Kompensation des fliehkraftinduzierten Spannkraftverlustes der Spannbacken die Spannkraft selber erhöht wird.

Anders als bei der Vorrichtung gemäß der DE 299 04532 U1 ist eine Bearbeitung des Werkstückes in Folge der Verwendung des Spannfutters nur an zwei Seiten möglich, da die dritte Seite durch die Spannbacken blockiert ist. Daher ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass nach Bearbeitung der beiden freien Seiten des Werkstücks die Spannbacken von diesem entfernt und dessen Fixierung allein durch den Elektromagneten bewirkt wird, um so die Nachteile zu vermeiden, die sich aus der Präsenz der Spannbacken ergeben.

Um dabei einem Verschieben des Werkstückes entgegenzuwirken ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, das nach dem Entfernen der Spannbacken die Feldstärke des Elektromagneten erhöht wird.

Der die Vorrichtung betreffende Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Spannfutter, das manuell oder kraftbetätigt ausgestaltet sein kann und das dadurch gekennzeichnet ist, dass dieses mehrere radial an einem

Futterkörper geführte Spannbacken aufweist, und dass im Futterkörper unterhalb der Spannbacken ein Polblock mit mindestens einem Elektromagneten angeordnet ist. Die Integration des Polblockes mit einem Elektromagneten innerhalb eines in seinem grundsätzlichen Aufbau aus dem Stand der Technik bekannten Spannfutters bietet die Möglichkeit, dass eben dieser der grundsätzliche Aufbau dieses Spannfutters beibehalten werden kann und insbesondere die Verstellbarkeit der Spannbacken durch den unterhalb angeordneten Polblock nicht beeinträchtigt wird.

Ganz besonders bevorzugt ist es weiterhin, wenn zwischen den Spannbacken in Magnetbereichen eine Elektrospulenanordnung des

Elektromagneten bzw. Elektrospulenanordnungen mehrerer Elektromagnete angeordnet sind, derart dass benachbarte Magnetbereiche eine unterschiedliche magnetische Polung aufweisen. Durch diese Anordnung lässt sich eine große Feldstärke mit einem geringen konstruktiven Aufwand erzielen. Weiterhin ist es günstig, wenn 6 Spannbacken und 6

Magnetbereiche vorgesehen sind, da dies einen angemessenen Kompromiss zwischen apparativen Aufwand und in Umfangsrichtung gleichmäßiger Krafteinwirkung auf die verformungsempfindlichen Werkstücke ergibt.

Vorteilhaft ist es außerdem, wenn jeder Magnetbereich (5) durch mittiges Teilen Bereiche unterschiedlicher Polung aufweist, da es so auch möglich ist, eine beliebige, auch ungeradzahlige Anzahl von Spannbacken zu verwenden.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Spannfutters in einer schematischen Darstellung mit einem eingespannten Lagerring.

In der Figur 1 ist von einem Spannfutter 1 , das zur Realisierung der Erfindung in manueller oder kraftbetätigter Ausführungsform vorliegen kann, die zur Erläuterung der Erfindung ausreichende schematische Vorderansicht dargestellt, da der grundsätzliche Aufbau des Spannfutters 1 zur Betätigung der Spannbacken 2 für die Erfindung unverändert aus dem Stand der Technik übernommen werden kann. Die Figur 1 zeigt einen Futterkörper 3, in dem mehrere, nämlich 6 Spannbacken 2 radial geführt sind, wobei im

Futterkörper 3 unterhalb der Spannbacken 2 ein Polblock 7 mit mindestens einem Elektromagneten 4 angeordnet ist, wobei gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel wiederum 6 Elektromagnete 4 vorhanden sind, die zwischen dem Verstellbereich der Spannbacken 2 platziert sind. Gemäß einen nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann auch jeder Magnetbereich 5 durch mittiges Teilen Bereiche unterschiedlicher Polung aufweisen, wobei benachbarte Bereiche benachbarte Magnetbereiche unverändert ihre unterschiedliche Polung beibehalten. Durch diese Elektromagneten 4 werden Magnetbereiche 5 definiert, wobei benachbarte Magnetbereiche 5 eine unterschiedliche magnetische Polung aufweisen. Mit einem derartigen Spannfutter 1 ist es möglich, verformungsempfindliche Werkstücke 6, insbesondere dünnwandige Ringe wie Lagerringe, zwischen den Spannbacken 2 zu platzieren und dieses Werkstück 6 durch das Schließen der Spannbacken 2 zu zentrieren. Nach der Zentrierung des Werkstückes 6 wird dieses durch die Wirkung des Magneten, insbesondere durch das Einschalten des Elektromagneten 4 gehalten, wobei diese Haltekraft selbstverständlich durch die Spannbacken 2 unterstützt werden kann, die jedoch zur Vermeidung einer Deformation der verformungsempfindlichen

Werkstücke 6 nicht die überwiegende Last des Spannens tragen sollten. Bei dem erfindungsgemäßen Spannfutter 1 besteht außerdem die Möglichkeit, dass zur Kompensation des fliehkraftinduzierten Spannkraftverlustes der Spannbacken 2 die Feldstärke des Elektromagneten 4 erhöht und/oder die Spannkraft der Spannbacken 2 selber erhöht wird. Um nach der Bearbeitung der beiden freien Seiten des Werkstückes 6 auch die Seite bearbeiten zu können, die durch das Anliegen der Spannbacken 2 blockiert ist, ist weiterhin vorgesehen, dass diese Spannbacken 2 geöffnet, zurückgezogen oder auf andere Weise von der zu bearbeitenden Seite entfernt und gegebenenfalls die Feldstärke des Elektromagneten 4 erhöht wird, der dann alleinig für die Einspannung des Werkstückes 6 verantwortlich ist.