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3.2
Statische Spannkraft
Bei Kraftspannfuttern wird die axiale Zugrohrbewegung durch schräglie-
gende Innenflächen in einen radialen Backenhub umgewandelt. Durch
diese schrägliegenden Innenflächen wird mittels einer Übersetzung die
Zugkraft in eine wesentlich höhere Spannkraft umgewandelt. Diese ergibt
die notwendige Haltekraft für das Werkstück während der mechanischen
Bearbeitung.
Die max. Spannkraft (FS max) und die max. Betätigungskraft (Ft max)
sind in den technischen Daten sowie auf der Vorderseite jedes
Spannfutters angegeben. Die statische Spannkraft (Fso) kann einfach
durch Multiplikation der Betätigungskraft (Ft) und des Faktors "K"
berechnet werden. Diesen Wert entnehmen Sie bitte den technischen
Daten des Spannfutters im Prospekt oder von der Vorderseite des
Spannfutters.
K =
Somit ist jeweils ein bestimmter Wert Ft einem bestimmten Wert Fso
zugehörig gemäß der Formel:
Beispiel: Für ein Spannfutter Typ APD 215 3-Backen wird Fso für Ft=30
kN wie folgt festgelegt:
Fsmax
112 kN
K = –––––––– = –––––––––––– =
Ftmax
42 kN
Der Faktor "K" wurde durch Versuche mit neuen, gereinigten und mit
Original-AUTOBLOK-K 67-Fett geschmierten Spannfuttern gemessen.
WICHTIG: Schmieren Sie das Futter immer ausreichend mit
Original-AUTOBLOK-Fett Typ K 67.
Zur Überprüfung der statischen Spannkräfte verwenden Sie bitte einen
geeigneten SMW-AUTOBLOK Spannkraftmesser.
3.3
Dynamische Spannkraft und Fliehkraft.
Kraftspannfutter werden auf modernen Werkzeugmaschinen bei hohen
Drehzahlen verwendet. Alle radial eingebauten Teile wie z. B.
Grundbacken, Nutensteine und Aufsatzbacken unterliegen einer
Fliehkraft, die die Spannkraft bei Außenspannung reduziert.
(Bei Innenspannung wird die Spannkraft erhöht). Daher entsteht bei jeder
Drehzahl eine bestimmte dynamische Spannkraft (Fsd), die wie folgt
berechnet wird:
Fsd = Fso - Fct
hierbei:
Fsd [kN] = Theorische dynamishe Spannkraft
Fso [kN] = Statische Spannkraft
Fct [kN] = Theorische Fliehkraft
Die theoretische Fliehkraft wird wie folgt berechnet:
hierbei:
M [Kg] = Masse der Grund- und Aufsatzbacken
Nutensteine und Schrauben
R [m]
= Schwarpunktradius auf "M"
[rad/sec] = Winkelgeschwindigkeit
Um die Berechnungen durchführen zu können ist es notwendig, das
Massenmoment M · R wie folgt festzulegen:
M · R = (m
hierbei:
m
[Kg] = Masse der Grundbacken Nutensteine und Schrauben
1
r
[m]
= Schwarpunktradius auf "m
1
m
[Kg] = Masse der Aufsatzbacken
2
r
[m]
= Schwarpunktradius auf "m
2
Z
= Anzahl der Spannbacken (2 - 3 oder 4).
Die Werte für m
· r
sind untenstehend angegeben:
1
1
FUTTER
APLD-APLM
APRD
Ø
APC
APD-APM
APRC
170
0.027
0.027
0.035
215
0.059
0.059
0.072
260
0.105
0.10
0.13
315
0.19
0.18
0.24
400
0.47
0.44
0.54
Die Werte für m
· r
sind die Masse und der Schwerpunktradius der
2
2
Aufsatzbacken und können vom Anwender leicht berechnet werden (für
harte
Standard-Aufsatzbacken
Schwerpunktradius im Prospekt angegeben).
34
ANWEISUNGEN UND SICHERHEITSNORMEN
Fsmax
Fso
––––––-- = –––––
Ftmax
Ft
Fso= Ft . K
2,67 ; Fso= 30 . 2,67 = 80 KN
Fct = M · R ·
2
· r
+ m
· r
) · Z
1
1
2
2
"
1
"
2
TYPEN
NTM
NTLM
NTC
NTLC
NTD
NTLD
-0.029
-
-0.029
-0.050
-
-0.050
-0.115
0.055
-0.12
-0.06
-0.17
-0.07
-0.18
-0.08
-0.40
0.21
-0.43
-0.24
ist
das
Gewicht
Berechnungsbeispiel für ein Spannfutter Typ APD 215 3-Backen mit
weichen Standard-Aufsatzbacken in der max. Außenposition, jedoch
nicht über den Außendurchmesser des Futters überstehend, bei 4000
U/min:
daher ist die theoretische Fliehkraft:
Fct = (0,059 + 0,043) · 3 · 419
Durch Versuche wurde festgestellt, daß aufgrund der konstruktiven
Bauweise des Spannfutters die effektive Fliehkraft des Spannfutters ca.
70 % der theoretischen Fliehkraft beträgt. Daher ergibt sich folgender Wert::
Beispiel: Weiterführend ergibt sich die tatsächliche Fliehkraft:
und die tatsächliche dynamische Spannkraft
dieser Wert kann im Spannkraft-/Fliehkraftdiagramm des Spannfutters Typ
APD 215 3-Backen abgelesen werden.
WICHTIG: Mit Standardbacken darf die max. Drehzahl NIEMALS
überschritten werden.
WICHTIG: Bei Verwendung von Sonderbacken, die schwerer als die
Standardbacken sind oder die in einer radial weiter außenliegenden
Position verwendet werden ist es notwendig, die Werte Fca und Fsa zu
berechnen und dementsprechend die max. Drehzahl zu reduzieren.
WICHTIG: Zur Feststellung der tatsächlichen dynamischen Spannkraft
empfehlen wir die Verwendung des dynamische Spannkraftmessers Typ
DGM 270.
3.4
Übertragbares Drehmoment
Um die Bedeutung der effektiven Drehmo=
mentübertragung zu erklären, starten wir von der
effektiven dynamischen Spannkraft wie sie in Punkt
3.3 beschrieben wurde.
Die Spannkraft wirkt radial auf das Werkstück. Die
Reibkraft (Fra) ist das Produkt aus der
Backenspannkraft und dem Reibfaktor "f"
zwischen Spannbacke und Werkstück an der
Spannstelle.
Untenstehend sind die durchschnittlichen Reibfaktoren "f" für verschiede-
ne Spannbacken und Werkstückoberflächengüten angegeben.
Tafel 4 - Reibfaktor "f"
Spannbedingungen
Ausgedrhte weiche Aufsatzbacken
Ptlasterstolnverzhnte harte Backen
Harte Greifbacken
Backen mit Gripper-Eins
Die Drehmomentübertragung wird durch Multiplikation der Reibkraft mit
dem Hebel b (Werkstückradius) (s. Zeichnung 4) festgelegt.
Zur Bearbeitung rotierender Werkstücke ist es notwendig, die effektive
dynamische Drehmomentübertragung (Tda) zu berücksichtigen. Diese
ergibt sich durch Multiplikation der Reibkraft (Fra) und dem
Werkstückradius (b).
NTRD
hierbei :
NTRC
-
-0.021
Beispiel: Spannen mit einem Spannfutter Typ APD 215 3-Backen bei
-
-0.038
4000 U/min. Spannen zur Fertigbearbeitung mit weichen Aufsatzbacken
auf einem bearbeiteten Teil (f = 0,1) bei einem Spanndurchmesser von
-0.09
160 mm (b = 0,08 m).
-0.12
-0.33
Nach Berechnung des übertragbaren Drehmomentes ist es notwendig,
die Schnittkräfte (Tz) zu berechnen. Diese ergeben sich aus den
Schnittdaten und den verwendeten Werkzeugen. Beachten Sie hierbei,
daß das max. übertragbare Drehmoment min. 2,5x höher sein sollte als
und
der
die bei der Bearbeitung entstehenden Schnittkräfte (Tda).
. r
Fct = M · R ·
2
= (m
+ m
· r
1
1
2
m
· r
= 0,059 Kg · m (siche tabelle oben)
1
1
m
· r
= 0,72 · 0,060 = 0,043 Kg · m
2
2
3,14
= –––– · n
= –––––– · 4000 = 419 rad/sec
30
30
= 53700 N ≅ 54 kN
2
Fca ≅ Fct · 0,7
Fsa = Fso - Fca
Fca ≅ Fct · 0,7 ≅ 54 · 0,7 = 38 kN
Fsa = Fso - Fca = 112-38 = 74 kN
Fra = Fsa . f
Rohteil
0,15
0,20
0,40
ä
tzen
0,60
Tda = Fra · b
Tda [N·m] = effektive dynamische Drehmomentübertragung
Fra [N]
= effektive Drehkraft
b
[m]
= Spannradius
Fra = Fsa · f = 74 · 0,1 = 7,4 kN = 7400 N
Tda = Fra · b = 7400 · 0,08 = 592 Nm.
Tda ≥ 2,5 . Tz
) · z ·
2
2
Bild 4
BearbietetesTeil
0,1
0,12
0,25
-
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