DE10032810C2 - Verfahren zur Erzeugung von Rohrabgängen, vorzugsweise für die Herstellung von Fittings aus metallischen Rohrabschnitten und hierfür geeignete Vorrichtung - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung von Rohrabgängen, vorzugsweise für die Herstellung von Fittings aus metallischen Rohrabschnitten und hierfür geeignete VorrichtungInfo
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Description
Für unterschiedliche Einsatzzwecke ist es erforderlich, an zylindrischen Rohren Rohr
abgänge bzw. -ansätze zu erzeugen. Beispielsweise ist dies bei der Herstellung t-förmiger
Fittings der Fall. Eine Möglichkeit zur Herstellung solcher t-förmiger Fittings besteht
darin, in die Mantelfläche des Rohrstücks einen v-förmigen Schnitt einzubringen und
hieran ein entsprechend geformtes rohrförmiges Ansatzstück durch Schweißen oder
Hartlöten anzusetzen. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass die durch
Hartlöten oder Schweißen zu erzeugende Verbindungsnaht aufgrund der V-Form relativ
schwierig in einer hinreichend guten Qualität herzustellen ist. Daher sind bereits unter
schiedliche Verfahren bekannt geworden, Rohrabgänge durch das Aushalsen einer in die
Mantelfläche eingebrachten Bohrung herzustellen. Das Aushalsen erfolgt dabei entweder
mittels eines in besonderer Weise profilierten bohrer- bzw. dornähnlichen Werkzeugs
oder mittels in spezieller Weise unterhalb des Randes der Bohrung aufspreizbarer Werk
zeuge.
Bei der erstgenannten Gruppe von Werkzeugen wird das Werkzeug unter Ausführung
einer Rotationsbewegung in die Bohrung eingebracht und bördelt dabei oder beim
Wiederherausbewegen aufgrund seiner speziellen Profilierung den Rand der Bohrung auf,
indem es Material nach außen zieht. Ein Beispiel für ein in dieser Weise gestaltetes
Werkzeug ist durch die DE 32 38 978 A1 gegeben. In der Schrift wird ein spezieller Dorn
beschrieben, welcher an seinem Ende ein flaches Formgebungsteil besitzt. Mittels des
schnell drehenden Werkzeugs wird in dem mit dem Rohrabgang zu versehenden Rohr
stück ein Rundloch erzeugt, dessen Rand dann durch die an dem Formgebungsteil
ausgebildeten Bearbeitungskanten unter Bildung eines Kragens aufgebördelt wird.
Eine andere Lösung ist durch die DE 31 02 105 A1 bekannt geworden. Hier erfolgt das
sogenannte Ausziehen des Materials zur Schaffung eines etwa zylinderförmigen Rohr
abgangs dadurch, dass das verwendete Werkzeug aufgrund seiner speziellen
konstruktiven Gestaltung zum Ausbördeln aufspreizbar bzw. in seinem Durchmesser
veränderbar ist. An dem bohrerähnlichen Werkzeug sind dazu in der Schrift als
Formglieder bezeichnete und als Bördeleinrichtung wirkende Stifte oder Finger ausfahrbar
bzw. ausklappbar. Diese werden nach dem Durchbohren einer Rohrwand oder
einer planen Platte aus dem zunächst als Bohrer fungierenden Werkzeug herausgeschoben
und ziehen aufgrund der Rotation des Werkzeugs beim Zurückziehen aus der Bohrung
das Material in annähernd zylinderförmigen Querschnitt aus der mit der Bohrung ver
sehenen Wand oder Platte heraus.
Die beschriebenen Lösungen sind insbesondere bei der Bearbeitung weicher Materialien
wie Kupfer relativ problemlos anzuwenden. Bei harten Materialien wie Stahl unterliegen
die Werkzeuge jedoch einer sehr starken Beanspruchung. Dadurch ergibt sich bei der
Bearbeitung von Stahl eine relativ geringe Standzeit für die aufgrund ihrer komplizierten
Profilierung bzw. Konstruktion ohnehin recht teuren Werkzeuge. Bei den in der Art einer
Zange aufspreizbaren oder mit ausfahr- oder ausklappbaren Bolzen ausgestatteten
Werkzeugen ergeben sich zusätzliche, konstruktiv bedingte Probleme bei der Erzeugung
von Aushalsungen kleinen Querschnitts. Rohrabgänge mit Durchmessern von 11 mm
oder weniger lassen sich mit derartigen Werkzeugen zumindest bei Stahlrohren in der
Regel nicht herstellen.
Auch die EP 0 752 289 A2 beschreibt ein spezielles Aushalsungswerkzeug. Das in der Schrift
vorgeschlagene Werkzeug weist zumindest zwei an seinem Umfang ausfahrbare Rollen
auf, welche gegen den Rand der Bohrung gedrückt, diesen beim Zurückziehung des
Werkzeugs unter Ausbildung eines Kragens aufbördeln. Bei der Schilderung des Standes
der Technik wird in der letztgenannten Schrift auch eine Lösung als bekannt angesehen,
bei welcher ein zylinderförmiges, sich schnell drehendes Werkzeug in der auszuhalsenden
Bohrung eine Pendelbewegung ausführt. Beim Schwingen gegen den Rand der Bohrung
übt das Werkzeug jeweils einen gewissen Druck gegen den Rand aus und zieht dabei
während des Zurückziehens aus der Bohrung Material aus dieser heraus. Nachteilig ist es
hierbei, dass mit der geschilderten Vorgehensweise ausschließlich kegelförmige Rohr
abgänge erzeugt werden können, bei denen sich außerdem am Fußpunkt des so
entstehenden Kegels eine gewisse Materialschwächung einstellen kann. Durch die
Pendelbewegung wird das getriebene Werkzeug ebenfalls verhältnismäßig stark
beansprucht.
Aus der US 656,425 ist es bekannt, einen vorgeformten, sich konisch nach Außen
verjüngenden Abgang mittels eines rotierenden und um die Rotationsachse
verschwenkbaren Werkzeugs in eine zylindrische Form zu überführen. Die Schrift lässt
offen, auf welche Weise der zunächst konisch verlaufende Abgang zuvor erzeugt wurde.
Zum Erhalt der zylindrischen Form für den Rohrabgang werden dessen zunächst an ihren
Enden aufeinander zulaufenden Wandungen mittels des dornartigen an seiner Spitze
konisch ausgebildeten Werkzeugs quasi auseinander gedrückt. Die hierbei entstehende
Gleitreibung zwischen dem angetriebenen Werkzeug und dem Werkstück führt, ebenso
wie bei den zuvor erläuterten Verfahren, zu einer starken Beanspruchung des Werkzeugs,
in deren Folge sich außerdem ein unerwünschter Materialübergang vom Werkzeug zum
Werkstück vollzieht. Durch das sich an den Innenflächen des Rohrabgangs ablagernde
Abriebsmaterial des Werkzeugs entstehen an den entsprechenden Stellen auch bei der
Verwendung rostfreien Materials für das Rohr in nachteiliger Weise Ansatzpunkte für
eine Rostbildung.
Eine gänzlich andere Möglichkeit besteht darin, in den Rohrabschnitt eine Kugel einzu
bringen und in dem dann verschlossenem Rohr einen Überdruck aufzubauen, durch den
sich die Kugel unter Bildung eines auskragenden Loches durch die Rohrwand drückt.
Auch dieses Verfahren ist aber vorzugsweise nur für weiche Materialien geeignet. Zudem
lässt sich das Verfahren nur durchführen, wenn der Durchmesser der verwendeten Kugel
dem des bearbeiteten Rohrabschnitts entspricht. Damit ist die Erzeugung durchgangs
reduzierter Rohrabgänge nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, welches es unter Ver
meidung der Nachteile der zuvor dargestellten Lösungen ermöglicht, insbesondere auch
bei Stahlrohren kleinen Durchmessers (Durchmesser 11 mm und weniger) wahlweise
kegelförmige oder zylinderförmige Rohrabgänge zu erzeugen. Dabei soll das Erzeugen
zylinderförmiger Rohrabgänge mit einem dem Rohrdurchmesser entsprechenden oder
sogar mit einem geringeren Durchmesser möglich sein. Die Aufgabe besteht weiterhin
darin, eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung
zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Haupt
anspruchs gelöst. Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung wird
durch den Patentanspruch 12 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiter
bildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
Entsprechend dem vorgeschlagenen kaltverformenden Verfahren wird bei einem zur
Herstellung eines Fittings dienenden Rohrabschnitt zunächst ein als Rund- oder Langloch
ausgebildeter Durchbruch in dessen Mantelfläche eingebracht. Anschließend wird dieser
Durchbruch mittels eines Werkzeugs ausgehalst, welches als ein rotationssymmetrischer,
sich an seinem Ende konisch verjüngender Dorn mit glatter Oberfläche ausgebildet und
drehbar gelagert ist. Das Aushalsen geschieht, indem das Werkzeug in einem sich
mehrfach wiederholenden Zyklus zunächst berührungslos in den Durchbruch
hineingeführt, anschließend gegen den Rand des Durchbruchs, den Rand berührend und
sich mit dem Ende unter den Rand bewegend, verfahren und dann allmählich aus dem
Durchbruch herausbewegt wird. Während dieses Vorgangs rotiert das Werkstück um die
Mittelsenkrechte des zuvor eingebrachten Durchbruchs. Das Werkzeug wird hingegen
nicht aktiv getrieben, rollt aber bei der Berührung des Durchbruchrandes an diesem ab, so
dass sich das Material ohne nennenswerte Gleitreibung in einer Fließbewegung unter
Ausbildung der Wandungen für den zu erzeugenden Rohrabgang nach außen bewegt.
Beim berührungslosen Hineinfahren und beim Herausfahren des an den Rand des Durch
bruchs bewegten Werkzeugs weist dessen Längsachse in erfindungswesentlicher Weise
einen leicht gegen die Mittelachse des Durchbruchs geneigten Werkzeugeinstellwinkel
auf.
Im Hinblick auf die beim Aushalsen des Durchbruchs auftretenden Fließbewegungen des
Materials bzw. auf die dabei zu verdrängende Materialmenge ist es vorteilhaft, den
Durchbruch als ein Langloch auszubilden, dessen längere Achse mit der Längsachse des
mit dem Rohrabgang zu versehenden Rohrabschnitts zusammenfällt oder in einem nur
geringfügigen Winkel gegen diese Längsachse geneigt ist. Um eine ebene Abschlusskante
an dem zu erzeugenden Abgang zu erhalten, muss nämlich in den in der Werkstückachse
liegenden Randbereichen weniger Material nach außen gedrückt werden, so dass dann im
Grunde überflüssiges Material bereits entfernt werden kann, indem der Durchbruch als
ein Langloch entsprechender Achslage ausgebildet wird. Aufgrund der Rotation des
Werkstücks treten aber auch in geringfügigem Maße der Drehrichtung entgegengerichtete
Fließbewegungen des Materials auf. Ein im Hinblick auf eine annähernd gleichmäßige
Höhe des sich am Rand des Durchbruchs durch das Aushalsen bildenden Kragens erhält
man daher, wenn die längere Achse des zuvor erzeugten Langlochs geringfügig gegen die
Längsachse des Werkstücks geneigt wird. In Abhängigkeit des Materials des bearbeiteten
Rohrabschnitts sowie seiner Materialstärke erfolgt das Aushalsen jeweils unter Ver
wendung des gleichen Werkzeugs in drei bis acht der zuvor erläuterten Zyklen.
Das Verfahrensregime kann auch vorteilhaft so gestaltet sein, dass das Aushalsen in
mehreren Stufen mit jeweils mehreren Zyklen erfolgt, wobei die
Vorschubgeschwindigkeit beim Herausbewegen des Werkzeugs aus dem Durchbruch von
einer zur nächsten Stufe beibehalten oder verringert wird. Auch wiederum abhängig von
Material und Stärke des zu bearbeitenden Werkstücks bleibt der Werkzeugeinstellwinkel
bei einer solchen mehrstufigen Durchführung des Verfahrens jeweils unverändert oder
wird von einer Verfahrensstufe zur nächsten geringfügig vergrößert. Der Werkzeug
winkel, mit welchem sich das Werkzeug an seinem Ende verjüngt, bleibt vorzugsweise
jeweils gleich.
Entsprechend einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Aushalsen in
zwei Stufen. In der zweiten Stufe wird dabei entsprechend einer möglichen Ausgestaltung
des Verfahrens das Aushalsen so ausgeführt, dass das Herausbewegen des Werkzeugs aus
dem Durchbruch unter gleichzeitig weiterem Vorschub gegen dessen Rand erfolgt.
Insbesondere bei kleinen Durchmessern der zu erzeugenden Rohrabgänge wird das
Werkzeug beim Aushalsen vorteilhafterweise auf einer kartesischen Bahn geführt. Es
wird dabei zunächst berührungslos im leicht gegen die Mittelsenkrechte des Durchbruchs
geneigten Werkzeugeinstellwinkel in den Durchbruch hinein und dann im rechten Winkel
dazu gegen dessen Rand bewegt. Wiederum abhängig von Material und Abmessungen
des Werkstücks sowie vom für den Ansatz angestrebten Durchmesser bzw. seiner Form
kann das Werkzeug bei seiner Bewegung gegen den Rand des Durchbruchs, aber auch in
einem spitzen Winkel gegen die Bewegungsgerade beim Einführen in den Durchbruch,
geführt werden. Das Verfahren ist vorteilhaft weitergebildet, wenn sich dem Aushalsen
ein Planfräsen zum Entgraten und Glätten des erzeugten Rohrabgangs anschließt.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist als eine Maschine in
Form eines Karussells mit wenigstens vier Arbeitsstationen ausgebildet. Eine der Arbeits
stationen dient der Bestückung mit Rohlingen in Form von Rohrabschnitten bzw. der
Entnahme von fertig bearbeiteten Werkstücken. Eine nächste Arbeitsstation ist zur Er
zeugung des Rund- bzw. Langlochs in der Mantelfläche eines zu bearbeitenden
Rohrabschnitts vorgesehen. Mindestens eine Arbeitsstation dient zur Aushalsung des
zuvor in das Werkstück durch Bohren bzw. Fräsen eingebrachten Rund- oder Langlochs.
Schließlich erfolgt an einer weiteren Arbeitsstation ein Planfräsen der Abschlusskante
einer erzeugten Aushalsung bevor das Werkstück schließlich zur Entnahme an die erste
und gleichzeitig letzte Arbeitsstation zurückgeführt wird. Zur Aufnahme des Werkstücks
ist mindestens eine Werkstückaufnahme vorgesehen. Die Werkstückaufnahme ist so
gestaltet, dass darin das rohrförmige Werkstück während der gesamten Bearbeitung
eingespannt und beim Aushalsen in eine Rotationsbewegung um die Mittelsenkrechte des
zuvor erzeugten Durchbruchs versetzt werden kann. An der oder den Aushalsstationen
kommt ein Werkzeug zum Einsatz, welches als ein rotationssymmetrischer, sich an
seinem Ende konisch verjüngender Dorn mit glatter Oberfläche ausgebildet ist. Das
Werkzeug, welches in einem leicht geneigten Winkel in den Durchbruch hineingeführt
wird, ist mittels dafür an den Arbeitsstationen zur Aushalsung vorgesehener
Vorschubeinrichtungen mit einer vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit sowohl axial als
auch radial zu der am Werkstück auszuhalsenden Kontur bewegbar. Der Vorschub wird
vorzugsweise durch Servo- oder Asynchronmotore bewerkstelligt. Zwar verfügt die
Maschine vorzugsweise über eine der Zahl der Arbeitsstationen entsprechende Anzahl
von Werkstückaufnahmen, jedoch bleibt in jedem Fall das Werkstück aus Gründen der
angestrebten Genauigkeit für die zu erzeugende Kontur während der gesamten mit dem
Bohren eines Rundlochs oder dem Langlochfräsen beginnenden sowie mit dem
Planfräsenden endenden Bearbeitung in der gleichen Werkzeugaufnahme eingespannt.
Aufgrund des karussellartigen Aufbaus der Maschine wird diese Werkzeugaufnahme
jeweils nach dem Abschluss eines Verfahrensschrittes bzw. einer Verfahrensstufe durch
Drehen des Karussells von einer Arbeitsstation zur nächsten bewegt.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest zwei Arbeits
stationen zum Aushalsen auf. Der Werkzeugwinkel des Dorns, mit dem sich dieser an
seinem Ende verjüngt, beträgt vorzugsweise 6° bis 10°. Der Werkzeugeinstellwinkel,
welcher die Neigung des Werkzeugs gegenüber der Mittelsenkrechten des Durchbruchs
festlegt, ist vorteilhafterweise in geringen Grenzen variabel und etwa doppelt so groß wie
der Werkzeugwinkel.
Die genauen Werte für den Werkzeugwinkel, den Werkzeugeinstellwinkel und den
Vorschub des Werkzeugs hängen, wie bereits betont vom Material, der Materialstärke
sowie der Größe und der Form des zu erzeugenden Rohrabgangs ab. Sie können für
unterschiedliche Konstellationen empirisch ermittelt und für den Fertigungsprozess in
Tabellenform vorgegeben werden. Das Interessante der Lösung besteht darin, dass das
Aushalsen unter Verwendung eines sehr einfachen und daher kostengünstig herzustel
lenden Werkzeugs möglich ist. Zudem hält sich die Beanspruchung des Werkzeugs selbst
bei der Bearbeitung von Stahl in Grenzen, so dass sich eine hohe Standzeit ergibt. Dies
ergibt sich unter anderem dadurch, dass sich die Umfangsgeschwindigkeit des zwar selbst
nicht getriebenen, aber drehbar gelagerten Werkzeugs der jeweiligen
Umfangsgeschwindigkeit der Aushalskontur anpasst, und dadurch eine geringe, nur durch
Schlupf verursachte Gleitreibung besteht. Die im Zuge der Kaltverformung notwendigen
Fließbewegungen des Materials werden im Wesentlichen durch entsprechende Vorgaben
für die Winkel und den Vorschub erreicht.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 Eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 Das zum Aushalsen verwendete Werkzeug und dessen Bewegung beim Aushalsen.
Durch die Fig. 1 und 2 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel für eine zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung in einer Gesamtdarstellung
wiedergegeben. Die in dem Beispiel gezeigte Vorrichtung ist als eine Maschine in Form
eines Karussells mit fünf Arbeitsstationen 6, 7, 8, 8', 9 ausgebildet. An der ersten Arbeits
station 6 erfolgt die Beschickung mit den zu bearbeitenden Rohlingen und später die
Entnahme des verfahrensgemäß mit einem Rohrabgang versehenen t-förmigen Fittings.
Sehr wesentlich ist es, dass das Werkstück 1 während der gesamten Bearbeitung in einer
Werkstückaufnahme 10 eingespannt ist und mit dieser, jeweils nach Beendigung einer
Verfahrensstufe, von einer Arbeitsstation zur nächsten bewegt wird. An der sich der
Beschickungsstation anschließenden Arbeitsstation 7 wird zunächst ein Rund- oder
Langloch in die Mantelfläche des rohrförmigen Werkstücks 1 eingebracht. Dabei befindet
sich das Werkstück 1 in Ruhe und wird durch die Werkstückaufnahme 10 lediglich
gehalten. Das zur Erzeugung des Durchbruchs 2 dienende Werkzeug, ein Bohrer oder
Fräser, wird hingegen angetrieben. Nach dem Einbringen des Durchbruchs 2 schließt sich
an der nächsten Arbeitsstation 8 die erste Stufe des Aushalsens, das Voraushalsen, an. Bei
diesem Verfahrensschritt wird das Werkstück 1 mittels der entsprechend gestalteten
Werkstückaufnahme 10 in Rotation um die Mittelsenkrechte 3 des zuvor erzeugten
Durchbruchs 2 versetzt. Durch zwei an der Arbeitsstation 8 vorgesehene
Vorschubeinrichtungen 11, 12 wird das in der Fig. 1 nicht dargestellte Werkzeug (siehe
hierzu Fig. 2), welches als ein rotationssymmetrischer, sich an seinem Ende verjüngender
Dorn 4 mit glatter Oberfläche ausgebildet ist, auf der entsprechend dem
erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehenen Bahn geführt. Dabei wird das Werkzeug 4
zunächst in einem leichten Winkel gegen die Mittelsenkrechte 3 des Durchbruchs 2
geneigt, in den Durchbruch 2 hineingeführt und dann gegen den Rand des Durchbruchs 2
verfahren, so dass das Werkzeug 4 den Rand des Durchbruchs berührt und sich das
Werkzeugende unter den Rand bewegt. Bei weiterhin rotierendem Werkstück 1 wird das
Werkzeug 4 schließlich mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit allmählich aus dem
Durchbruch 2 herausbewegt. Dieser Vorgang wird pro Aushalsstation 8, 8' drei bis acht
Mal wiederholt.
Die Lage des Werkzeugs 4 und die von ihm während eines Bearbeitungszyklus durch
laufene Bahn sind in der Fig. 2 verdeutlicht. Wie ersichtlich, wird das Werkzeug 4,
dessen Längsachse 5 gegenüber der Mittelsenkrechten 3 des Durchbruchs 2 den Werkzeugwinkel
b aufweist, nach dem Einführen in den Durchbruch 2 durch die
Vorschubeinrichtung 12 gemäß der Darstellung in Fig. 2 nach links gegen den Rand des
Durchbruchs 2 geführt, wobei sich das verjüngende Endes des Werkzeugs im Innern des
Rohrabschnitts unter den Rand des Durchbruchs bewegt. Die Bewegungsrichtung des
Werkzeugs 4 gegen den Rand des Durchbruchs 2 ist dabei so, dass nach dem Auftreffen
des Werkzeugs 4 auf den Rand des Durchbruchs 2 die Spitze des Werkzeugs 4 im
Hohlraum des Rohrstücks zu Anfang teilweise durch den Werkstückmantel, nach dem
Erreichen der kreisförmigen Kontur gänzlich durch die Mantelfläche verdeckt wird.
Anschließend wird das Werkzeug 4 mittels der anderen Vorschubeinrichtung 11 parallel
zu der Geraden, auf der es sich beim Einführen in den Durchbruch 2 bewegt, wieder aus
diesem herausbewegt, wobei es das Material mit nach außen zieht. Das Werkzeug 4 ist
rotationssymmetrisch und besitzt gemäß dem Beispiel einen zylindrischen Spannzapfen.
Wie in der Fig. 2 zu erkennen, ist die Mantelfläche des Werkzeugs im Beispiel zudem im
vorderen sich verjüngenden Bereich leicht gekrümmt. Der jeweils günstigste Verlauf
dieser Freiform - es kann sich auch um einen Kegelstumpf handeln - hängt wieder vom
Material und geometrischen Größen des Werkstücks bzw. des zu fertigenden Fittings ab.
An der ersten, dem Aushalsen dienenden Arbeitsstation 8 erfährt das Werkzeug 4 beim
Herausfahren aus dem Durchbruch 2 keinen gegen den Rand des Durchbruchs 2 gerich
teten Vorschub mehr. Je nach der Materialbeschaffenheit, der Wandungsstärke des zu
bearbeitenden Rohrabschnitts sowie der Form und der Größe des zu erzeugenden Rohr
abgangs kann hingegen vom Werkzeug 4 an der zweiten Aushalsstation 8', während
seines Herausfahrens aus dem Durchbruch 2, gleichzeitig noch eine gegen den Rand des
Durchbruchs 2 gerichtete Vorschubbewegung ausgeführt werden. Auf diese Weise ist es
zum Beispiel auch möglich, einen sich nach außen erweiternden Rohrabgang zu erzeugen.
Die Geometrie des Werkzeugs 4, also insbesondere der Werkzeugwinkel β, mit welchem
sich der Dorn 4 an seinem Ende verjüngt, ist üblicherweise an den Aushalsstationen 8, 8'
gleich. Hingegen kann der Werkzeugeinstellwinkel α, also der Winkel in welchem die
Längsachse 5 des Werkzeugs gegen die Mittelsenkrechte 3 des Durchbruchs 2 geneigt ist,
von der ersten zur zweiten Stufe etwas vergrößert werden.
Für die Herstellung von Fittings aus Stahl der Sorte 1,4571 werden bei einer
Wandungsstärke von 1,5 mm und einem Rohrdurchmesser von 15 mm zum Erhalt eines
zylinderförmigen Rohrabgangs mit einem dem Rohrdurchmesser entsprechendem
Durchmesser beispielsweise folgende Werte vorgegeben:
Zyklen: 8
Werkzeugwinkel: 8°
Werkzeugeinstellwinkel: 13°
Vorschub: 0,5 mm in axial, 5 mm radial der auszuhalsenden Kontur
Drehzahl des rotierenden Werkstücks: 120 min-1
Werkzeugwinkel: 8°
Werkzeugeinstellwinkel: 13°
Vorschub: 0,5 mm in axial, 5 mm radial der auszuhalsenden Kontur
Drehzahl des rotierenden Werkstücks: 120 min-1
Zyklen: 3
Werkzeugwinkel: 8°
Werkzeugeinstellwinkel: 13°
Vorschub: 0,5 mm in axial, 5 mm radial der auszuhalsenden Kontur
Drehzahl des rotierenden Werkstücks: 120 min-1
Werkzeugwinkel: 8°
Werkzeugeinstellwinkel: 13°
Vorschub: 0,5 mm in axial, 5 mm radial der auszuhalsenden Kontur
Drehzahl des rotierenden Werkstücks: 120 min-1
An beiden Aushalsstationen 8, 8' erfährt das Werkzeug 4 nach diesem Beispiel während
des Herausbewegens aus dem Durchbruch 2 keinen weiteren Vorschub in radialer
Richtung. Die Vorschübe bleiben an beiden Stationen unverändert. Hingegen weist das
Werkzeug 4 der zweiten Aushalsstation 8' gegenüber dem beim Voraushalsen
verwendeten einen größeren Durchmesser auf. Ansonsten dient die Aufteilung des
Aushalsens auf zwei Verfahrensstufen außerdem der Realisierung eines für den Durchlauf
einer Vielzahl nacheinander zu bearbeitender Werkstücke günstigen Taktregimes.
1
Werkstück
2
Durchbruch, Rund- oder Langloch
3
Mittelsenkrechte
4
Werkzeug, Dorn
5
Längsachse
6
Arbeitsstation
7
Arbeitsstation
8
,
8
' Arbeitsstation
9
Arbeitsstation
10
Werkstückaufnahme
11
,
11
' Vorschubeinrichtung
12
,
12
' Vorschubeinrichtung
Claims (15)
1. Verfahren zur Erzeugung von Rohrabgängen, vorzugsweise für die Herstellung von
Fittings aus metallischen, insbesondere aus Stahl bestehenden Rohrabschnitten, bei
dem in die Mantelfläche eines Rohrabschnitts ein als Rund- oder Langloch aus
gebildeter Durchbruch eingebracht wird, welcher anschließend mittels eines
rotationssymmetrischen, sich an seinem Ende konisch verjüngenden sowie drehbar
gelagerten Werkzeugs ausgehalst wird, indem das Werkzeug in einem sich mehrfach
wiederholenden Zyklus bei um die Mittelsenkrechte des Durchbruchs rotierendem
Werkstück zunächst berührungslos mit einem leicht gegen die Mittelsenkrechte des
Durchbruchs geneigten Werkzeugeinstellwinkel in den Durchbruch hineingeführt,
anschließend unter Beibehaltung des gewählten Werkzeugeinstellwinkels gegen den
Rand des Durchbruchs, den Rand berührend und sich mit dem Ende unter den Rand
bewegend, verfahren und dann allmählich bei immer noch gleichem
Werkzeugeinstellwinkel mit einem vorgegebenen Vorschub wieder aus dem
Durchbruch herausbewegt wird, wobei das nicht selbst getriebene Werkzeug bei der
Berührung an dem Rand des Durchbruchs abrollt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auszuhalsende Durch
bruch als ein Langloch ausgebildet wird, dessen längere Achse mit der Längsachse
des mit dem Rohrabgang zu versehenden Rohrabschnitts zusammenfällt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auszuhalsende Durch
bruch als ein Langloch ausgebildet wird, dessen längere Achse in einem leichten
Winkel gegen die Längsachse des mit dem Rohrabgang zu versehenden Rohr
abschnitts geneigt ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
Aushalsen des Durchbruchs in Abhängigkeit des Materials und der Materialstärke des
mit dem Rohrabgang zu versehenden Rohrabschnitts jeweils unter Verwendung des
gleichen Werkzeugs in 3 bis 8 Zyklen erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Aushalsen in mehreren Stufen mit jeweils mehreren Zyklen erfolgt, wobei die
Vorschubgeschwindigkeit beim Herausbewegen des Werkzeugs aus dem Durchbruch
von einer zur nächsten Stufe beibehalten oder verringert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das stufenweise Aushalsen
unter Verwendung hinsichtlich ihrer geometrischen Abmessungen gleicher Werk
zeuge erfolgt, wobei insbesondere der Werkzeugwinkel, mit welchem sich das
Werkzeug an seinem Ende verjüngt, von einer Stufe zur nächsten unverändert bleibt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeug
einstellwinkel, in welchem das Werkzeug gegen die Mittelsenkrechte des
Durchbruchs geneigt ist, von einer Stufe zur nächsten unverändert bleibt.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeug
einstellwinkel, in welchem das Werkzeug gegen die Mittelsenkrechte des
Durchbruchs geneigt ist, von einer Stufe zur nächsten geringfügig vergrößert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Aushalsen zweistufig erfolgt, wobei in der zweiten Stufe das Herausbewegen des
Werkzeugs aus dem Durchbruch unter gleichzeitig weiterem Vorschub gegen den
Rand des Durchbruchs erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
Werkzeug während des Aushalsens auf einer kartesischen Bahn geführt wird, nämlich
zunächst berührungslos mit einem leicht gegen die Mittelsenkrechte des Durchbruchs
geneigten Werkzeugeinstellwinkel in den Durchbruch hinein und dann im rechten
Winkel dazu gegen den Rand des Durchbruchs.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich
dem Aushalsen ein Planfräsen zum Entgraten und Glätten der Kante des erzeugten
Rohrabgangs anschließt.
12. Vorrichtung zur Erzeugung von Rohrabgängen, vorzugsweise für die Herstellung von
Fittings aus metallischen, insbesondere aus Stahl bestehenden Rohrabschnitten,
welche als eine Maschine in Form eines Karussells mit wenigstens vier
Arbeitsstationen (6, 7, 8, 8', 9) ausgebildet ist, von denen eine (6) der Beschickung
und Entnahme mit bzw. von Werkstücken (1), eine (7) der Einbringung eines Rund-
oder Langlochs (2) in die Mantelfläche als Rohrabschnitt ausgebildeter
Werkstücke (1), mindestens eine (8, 8') der Aushalsung eines in ein Werkstück (1)
eingebrachten Rund- oder Langlochs (2) sowie eine (9) dem Planfräsen der
Abschlusskante einer erzeugten Aushalsung dient, wobei zur Aufnahme rohrförmiger
Werkstücke (1) mindestens eine Werkstückaufnahme (10) vorgesehen ist, mittels
welcher ein Werkstück (1) für die gesamte Dauer der Bearbeitung einspannbar und an
den zur Aushalsung dienenden Arbeitsstationen (8, 8') in eine Rotationsbewegung um
die Mittelsenkrechte (3) des zuvor erzeugten Durchbruchs (2) versetzbar ist und
wobei das Aushalsen des in das Werkstück (1) eingebrachten Durchbruchs (2) mit
einem Werkzeug (4) erfolgt, welches als ein rotationssymmetrischer, sich an seinem
Ende konisch verjüngender Dorn mit glatter Oberfläche ausgebildet ist, dessen Längs
achse (5) in einem Werkzeugeinstellwinkel (α) leicht gegen die Mittelsenkrechte (3)
des Durchbruchs (2) geneigt ist und der mittels dafür an den entsprechenden Arbeits
stationen (8, 8') vorgesehener Vorschubeinrichtungen (11, 11', 12, 12') mit einer
vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit sowohl axial als auch radial zu der am Werk
stück (1) auszuhalsenden Kontur bewegbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine zwei dem
Aushalsen des Durchbruchs (2) dienende Arbeitsstationen (8; 8') aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der
Werkzeugwinkel (β), in welchem sich der zum Aushalsen verwendete Dorn an
seinem Ende verjüngt, 6° bis 10° beträgt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der
Werkzeugeinstellwinkel (α) variierbar, aber vorzugsweise etwa doppelt so groß wie
der Werkzeugwinkel (β) ist.
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