DE102012112188A1

DE102012112188A1 - Bearbeitungsmaschine und Verfahren zur Endenbearbeitung eines Rohrs

Info

Publication number: DE102012112188A1
Application number: DE201210112188
Authority: DE
Inventors: Thomas Froböse; Udo Rauffmann
Original assignee: Sandvik Materials Technology Deutschland GmbH
Current assignee: Alleima GmbH
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine sowie ein Verfahren zum Planen einer Strinfläche eines Rohrs. Die bekannten Verfahren zum Bearbeiten der Stirnflächen eines Rohrs erweisen sich deshalb als nachteilig, da sie nur mit großem Aufwand die erforderliche Oberflächenqualität bereitstellen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsmaschine und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, die Stirnfläche eines fertiges Rohr mit verbesserter Qualität zu bearbeiten. Dazu wird erfindungsgemäß eine Bearbeitungsmaschine zum Planen einer Stirnfläche eines Rohrs vorgeschlagen mit einer Spanneinrichtung für das zu bearbeitendes Rohr, einem Werkzeughalter mit einem Planwerkzeug, wobei der Werkzeughalter motorisch angetrieben um eine Drehachse drehbar ist, wobei die Spanneinrichtung und der Werkzeughalter in einer Richtung parallel zur Drehachse des Werkzeughalters motorisch angetrieben aufeinander zu bewegbar sind, und wobei die Bearbeitungsmaschine eine Kühleinrichtung aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie während des Betriebs der Vorrichtung das zu bearbeitende Rohr und/oder das Planwerkzeug mit Hilfe von flüssigem und/oder festem Kohlendioxid kühlt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine sowie ein Verfahren zum Planen einer Strinfläche eines Rohrs.
Bei der Herstellung von Rohren, insbesondere durch Walzen oder Ziehen, müssen die fertigen Rohre zu irgendeinem Zeitpunkt abgelängt werden. Dieses Ablängen von Rohren wird allgemein als Abstechen bezeichnet. Beim Abstechen eines Rohres wird dieses in zwei Rohrabschnitte geteilt.
Für viele Anwendungen ist es erforderlich, dass die Stirnflächen eines jeden fertig abgelängten Rohrabschnitts eine hohe Oberflächenqualität und Planität aufweisen. Besondere Anforderungen an die Oberflächeneigenschaft, insbesondere Planität, der Stirnflächen eines Rohres, sind an solche Rohrabschnitte zu stellen, die später durch Orbitalschweißen miteinander verbunden werden sollen.
Es ist daher bekannt, dass Rohre nach dem fertigen Walzen oder Ziehen, d. h. der Reduzierung ihres Innen- und/oder Außendurchmessers auf das erforderliche Nennmaß, außerhalb der Walzanlage zunächst in einer ersten Maschine abgestochen werden und dann ihre Stirn- bzw. Endflächen nachbearbeitet werden.
Die bekannten Verfahren erweisen sich deshalb als nachteilig, da sie nur mit großem Aufwand die erforderliche Oberflächenqualität der Stirnflächen bereitstellen.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsmaschine und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, die Stirnfläche eines fertiges Rohr mit verbesserter Qualität zu bearbeiten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bearbeitungsmaschine zum Planen einer Stirnfläche eines Rohrs mit einer Spanneinrichtung für das zu bearbeitendes Rohr, einem Werkzeughalter mit einem Planwerkzeug, wobei der Werkzeughalter motorisch angetrieben um eine Drehachse drehbar ist, wobei die Spanneinrichtung und der Werkzeughalter in einer Richtung parallel zur Drehachse des Werkzeughalters motorisch angetrieben aufeinander zu bewegbar sind, und wobei die Bearbeitungsmaschine eine Kühleinrichtung aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie während des Betriebs der Vorrichtung das zu bearbeitende Rohr und/oder das Planwerkzeug mit Hilfe von flüssigem und/oder festem Kohlendioxid kühlt.
Erstaunlich ist, dass die Kühlung des Eingriffsbereichs zwischen Werkzeug und Werkstück, d. h. dem Rohr, mit flüssigem oder festen Kohlendioxid (CO₂) auch eine Schmierung bewirkt, welche zu einer optimierten Oberflächenqualität der so bearbeiteten Stirnfläche des Rohrs führt. Daher ist es in einer Ausführungsform nicht erforderlich, außer dem CO₂ ein zusätzliches Schmiermittel zuzuführen.
Die Kühleinrichtung weist in einer Ausführungsform mindestens eine Düse für das Kohlendioxid auf, wobei die Düse so angeordnet ist, dass im Betrieb der Vorrichtung das Kohlendioxid aus der Düse entweder auf das Rohr oder auf as Planwerkzeug ausströmt, vorzugsweise jedoch sowohl auf das Rohr als auch auf das Planwerkzeug ausströmt Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Düse so angeordnet ist, dass das Kohlendioxid aus der Düse auf das Rohr in der Umgebung des Eingriffs zwischen Rohr und Planwerkzeug ausströmt.
Um den flüssigen oder festen Stickstoff bereitzustellen, weist die Kühleinrichtung zweckmäßigerweise zudem ein Reservoir für flüssiges Kohlendioxid auf, welches über eine Leitung mit der Düse verbunden ist.
Um das Kohlendioxid gezielt aus der Düse auszutragen, weist die Kühleinrichtung in einer Ausführungsform eine Einrichtung zum Erzeugen von Druckluft auf, welche über eine Leitung ebenfalls mit der Düse verbunden ist.
Soll die Kühlung in einer Ausführungsform statt mit flüssigem Kohlendioxid mit festem Kohlendioxid erfolgen, so ist es zweckmäßig, wenn die Düse so ausgestaltet ist, dass im Betrieb der Bearbeitungsmaschine in der Düse aus dem flüssigen Kohlendioxid festes Kohlendioxid in Form von Trockeneisschnee erzeugt wird.
Diese Form der Kühlung weist mit festem Kohlendioxid den Vorteil auf, dass das Anstrahlen des Werkstücks oder des Werkzeugs mit Trockeneisschnee eine effektivere Kühlung bereitstellt als das Anströmen mit flüssigem Stickstoff. Eine Isolierung zwischen dem zu kühlenden Rohr und dem flüssigen Kohlendioxid durch gasförmiges Kohlendioxid (Leidenfrost-Effekt) wird vermieden.
Zum Erzeugen von festem Stickstoff bzw. Trockeneis ist es zweckmäßig, wenn die Kühleinrichtung mindestens eine Düse für das Kohlendioxid aufweist, wobei die Düse eine Expansionskammer umfasst, die so eingerichtet ist dass sich flüssiges Kohlendioxid in der Expansionskammer derart entspannen kann, dass Trockeneis erzeugt wird.
Weist die Kühleinrichtung zudem in einer Ausführungsform eine Einrichtung zum Erzeugen von Druckluft auf, welche über eine Leitung mit der Düse verbunden ist, so ist es zweckmäßig, wenn das Ende der Leitung in der Düse so angeordnet ist, dass das in der Expansionskammer erzeugtes Trockeneis mit Hilfe von Druckluft aus der Düse austragbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Bearbeitungsmaschine einen Anschlag für die Stirnfläche des zu bearbeitenden Rohrs auf. Auf diese Weise kann eine genaue Positionierung des in die Spanneinrichtung eingeführten Rohrs bzw. dessen Stirnfläche bereitgestellt werden. Der Anschlag für die Stirnfläche bildet dann vorzugsweise eine Referenz für das Zustellen des Planwerkzeugs auf das Werkstück, d. h. die Stirnfläche des zu bearbeitenden Rohrs, hin.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Anschlag motorisch angetrieben in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Werkzeughalters aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar, wobei der Anschlag in der ersten Position so angeordnet ist, dass er in Eingriff mit der Stirnfläche des zu bearbeitenden Rohrs bringbar ist, und der Anschlag in der zweiten Position so angeordnet ist, dass er die Stirnfläche des zu bearbeitenden Rohrs freigibt.
Auf diese Weise kann die Stirnfläche mit dem Planwerkzeug abgefräst werden, ohne dass der Anschlag dabei ein Abfahren der Stirnfläche mit dem Werkzeug verhindern oder einschränken würde.
Es versteht sich, dass die Drehachse des Werkzeughalters im Betrieb der Maschine vorzugsweise mit der Symmetrieachse des zu bearbeitenden Rohrs zusammenfällt. Dazu ist dann insbesondere die Spanneinrichtung so eingerichtet, dass sie das zu bearbeitende Rohr so spannt, dass dessen Symmetrieachse mit der Drehachse des Werkzeughalters zusammenfällt.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung von Richtungen parallel bzw. senkrecht zur Drehachse die Rede ist, so versteht es sich, dass dies gleichbedeutend ist mit Richtungen senkrecht bzw. parallel zur Symmetrieachse des zu bearbeitenden Rohrs. Es versteht sich weiterhin, dass wenn im Sinne der vorliegenden Anmeldung von Richtungen senkrecht bzw. parallel zur Drehachse die Rede ist, Abweichungen von der Parallelen bzw. Senkrechten im Rahmen der für die Bearbeitung des Rohrs erforderlichen Toleranzen möglich sind.
Um die Funktionalität der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine sowie ihrer optionalen Merkmale besser verstehen zu können, wird diese anhand des mit der Bearbeitungsmaschine ausführbaren erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
Die oben genannte Aufgabe wird nämlich auch durch ein Verfahren zum Planen einer Stirnfläche eines Rohrs gelöst mit den Schritten, Einspannen des Rohrs mit einer Spanneinrichtung, Drehen eines Planwerkzeugs um eine mit einer Symmetrieachse des zu bearbeitenden Rohrs zusammenfallende Drehachse, Bewegen des Rohrabschnitts und des Planwerkzeugs relativ zueinander in einer Richtung parallel zur Drehachse aufeinander zu, Ineingriffbringen des Planwerkzeugs mit einer Stirnfläche des Rohrs und Planen der Stirnfläche des Rohrs, dadurch gekennzeichnet, dass während des Eingriff zwischen dem Planwerkzeug und der Stirnfläche des Rohrs das zu bearbeitende Rohr und/oder das Planwerkzeug mit flüssigem und/oder festem Kohlendioxid gekühlt wird.
In einer Ausführungsform ist die Spanneinrichtung motorisch angetrieben in einer Richtung parallel zur Drehachse bewegbar, so dass eine relative Zustellbewegung des zu bearbeitenden Rohrs und des Planwerkzeugs in axialer Richtung, d. h. parallel zur Drehachse des Werkzeughalters, ausgeführt werden kann, ohne dass der Werkzeughalter selbst in axialer Richtung einen Vortrieb aufweisen müsste.
Zusätzlich oder alternativ zu einem motorischen Antrieb der Spanneinrichtung in einer Richtung parallel zur Drehachse kann auch der Werkzeughalter mit dem Planwerkzeug einen Antrieb für eine lineare Bewegung in einer Richtung parallel zur Drehachse aufweisen.
Wenn also im Sinne der vorliegenden Anmeldung von einem Zustellen des Planwerkzeugs in einer Richtung parallel zur Drehachse auf die Stirnfläche des Rohrs hin die Rede ist, so kann dieses Zustellen bewirkt werden entweder durch motorischen Antrieb des Werkzeughalters parallel zur Drehachse oder Bewegen des zu bearbeitenden Rohrs parallel zur Drehachse.
Zum Planen der Stirnfläche des Rohrs wird das Planwerkzeug um die Drehachse gedreht und gleichzeitig in einer Richtung parallel zur Drehachse auf die Stirnfläche des Rohrs zugestellt. Dabei kommt das Planwerkzeug mit der Stirnfläche in Eingriff und die Stirnfläche des Rohrs wird geplant.
Zusätzlich zum Planen der Stirnfläche kann das an dem Werkzeughalter aufgenommene Planwerkzeug zum Fasen der Stirnfläche dienen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Planwerkzeug eine Schneidplatte bzw. ein Schneideinsatz, vorzugsweise eine Wendeschneiplatte, zur spanenden Bearbeitung mit einer definierten Scheidkante.
In einer Ausführungsform weist das Planwerkzeug dazu eine obere und eine untere Fläche und sich zwischen der oberen und der unteren Fläche erstreckenden Seitenflächen auf. Dabei dient die untere Fläche als Anlagefläche und ist im eingebauten Zustand mit einer korrespondierenden Fläche des Werkzeughalters in Eingriff. Zwei gegenüberliegende Kanten zwischen jeweils einer Seitenfläche und der oberen Fläche bilden die Schneidkanten eines solchen Schneidwerkzeugs. Das Werkzeug wird so auf dem Werkzeughalter aufgenommen, dass beim Eingriff des Planwerkzeugs mit dem Werkstück die obere Fläche die Spanfläche des Werkzeugs bildet. In einer Ausführungsform ist die obere Fläche bzw. die Spanfläche konkav gekrümmt.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Bearbeitungsmaschine zudem eine Steuerung auf, wobei die Steuerung so eingerichtet ist, dass sie den Betrieb der Bearbeitungsmaschine so steuert, dass diese die folgenden Schritte ausführt: Drehen des Werkzeughalters um die Drehachse, Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem Werkzeughalter und der Spanneinrichtung in einer Richtung parallel zur Drehachse zum Planen einer Stirnfläche des Rohrs. Zusammengefasst ist die Steuerung damit so eingerichtet, dass sie im Betrieb die Bearbeitungsmaschine so steuert, dass sie das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
In einer Variante weist die Bearbeitungsmaschine zum Planen einer Stirnfläche eines Rohrs eine erste Spanneinrichtung für das zu bearbeitende Rohr, eine zweite Spanneinrichtung für das zu bearbeitende Rohr, einen ersten Werkzeughalter mit einem Abstechwerkzeug und einen zweiten Werkzeughalter mit einem Planwerkzeug auf, wobei der erste und der zweite Werkzeughalter motorisch angetrieben um eine Drehachse drehbar sind, wobei zumindest die erste oder die zweite Spanneinrichtung in einer Richtung parallel zur Drehachse des ersten und zweiten Werkzeughalters motorisch angetrieben bewegbar ist, wobei der erste und der zweite Werkzeughalter motorisch angetrieben in einer Richtung senkrecht zur Drehachse zustellbar sind und wobei der erste und der zweite Werkzeughalter so eingerichtet sind, dass die in den Werkzeughaltern aufgenommenen Werkzeuge zwischen der ersten und der zweiten Spanneinrichtung mit dem zu bearbeitenden Rohr in Eingriff bringbar sind.
Eine derart ausgestaltete Bearbeitungsmaschine ermöglicht es, nicht nur die Stirnfläche eines Rohrs zu planen sondern das Rohr mit der gleichen Maschine auch abzustechen, wobei diese in einer Ausführungsform in eine Walzanlage oder eine Ziehanlage integrierbar ist.
Um die Funktionalität einer solchen Ausgestaltung der Erfindung besser verstehen zu können, wird diese anhand einer mit der Bearbeitungsmaschine ausführbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Dabei weist das Verfahren zusätzlich die Schritte auf: Einspannen eines ersten Rohrabschnitts eines Rohrs mit einer ersten Spanneinrichtung, Einspannen eines zweiten Rohrabschnitts des Rohrs mit einer zweiten Spanneinrichtung, Drehen eines Abstechwerkzeugs um eine mit einer Symmetrieachse des zu bearbeitenden Rohrs zusammenfallende Drehachse, Zustellen des Abstechwerkzeugs zwischen der ersten und der zweiten Spanneinrichtung in einer zur Symmetrieachse senkrechten Richtung auf das Rohr hin, Ineingriffbringen des Abstechwerkzeugs mit dem Rohr und Abstechen des Rohrs, sodass ein erster und ein zweiter Rohrabschnitt gebildet werden, Auseinanderbewegen des ersten und des zweiten Rohrabschnitts des abgestochenen Rohrs, Drehen des Planwerkzeugs um die Drehachse, Bewegen des ersten Rohrabschnitts und des Planwerkzeugs relativ zueinander in einer Richtung parallel zur Drehachse aufeinander zu, Ineingriffbringen des Planwerkzeugs mit einer Stirnfläche des ersten Rohrabschnitts und Planen der Stirnfläche des ersten Rohrabschnitts, Bewegen des zweiten Rohrabschnitts und des Planwerkzeugs relativ zueinander in einer Richtung parallel zur Drehachse aufeinander zu, und Ineingriffbringen des Planwerkzeugs mit einer Stirnfläche des zweiten Rohrabschnitts und Planen der Stirnfläche des zweiten Rohrabschnitts.
Dabei ist es für die vorliegende Erfindung unerheblich, ob zunächst ein Planen der Stirnfläche des ersten Rohrabschnitts oder ein Planen der Stirnfläche des zweiten Rohrabschnitts erfolgt oder gar beide Stirnflächen des ersten und des zweiten Rohrabschnitts gleichzeitig geplant werden.
Im Betrieb der Bearbeitungsmaschine wird das an dem ersten Werkzeughalter aufgenommene Abstechwerkzeug um die Drehachse herum gedreht und gleichzeitig in einer zu der Drehachse senkrechten Richtung, d. h. in radialer Richtung, auf das abzustechende Rohr hin zugestellt. Dabei kommt das Abstechwerkzeug mit dem Rohr in Eingriff und das Rohr wird abgestochen, d. h. umfänglich durchtrennt. Durch das Durchtrennen des Rohrs entstehen zwei voneinander unabhängige Rohrabschnitte, von denen ein erster in der ersten Spanneinrichtung und ein zweiter in der zweiten Spanneinrichtung eingespannt ist.
Nach dem Abstechen werden die beiden Rohrabschnitte durch Verändern des Abstands zwischen den beiden Spanneinrichtungen auseinandergezogen, sodass zwischen ihren Stirnflächen genügend Platz entsteht, um das Planwerkzeug einzuführen.
Zum Planen der Stirnflächen der beiden Rohrabschnitte wird das Planwerkzeug um die Drehachse gedreht und gleichzeitig in einer Richtung parallel zur Drehachse auf die Stirnfläche wahlweise entweder des ersten oder des zweiten Rohrabschnitts oder aber gleichzeitig auf die Stirnflächen des ersten und des zweiten Rohrabschnitts zugestellt. Dabei kommt das Planwerkzeug mit den Stirnflächen in Eingriff und die Stirnflächen der Rohrabschnitte werden geplant.
Ein Abstechwerkzeug im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist beispielsweise eine Schneidplatte bzw. ein Schneideinsatz zur spanenden Bearbeitung mit einer definierten Scheidkante. Insbesondere ist als Abstechwerkzeug ein Drehmeißel geeignet.
Insbesondere das oben beschrieben Planwerkzeug mit zwei Schneidkanten ermöglicht es, mit ein und demselben im zweiten Werkzeughalter aufgenommenen Planwerkzeug die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden Rohrabschnitte des abgestochenen Rohrs zu bearbeiten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren deutlich.
1 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine ohne ein darin aufgenommenes Rohr.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht der Bearbeitungsmaschine aus 1 mit einem darin aufgenommenen Rohr.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht der Bearbeitungsmaschine aus 1 und 2 mit ausgefahrenem Anschlag.
4 zeigt eine schematische Schnittansicht der Bearbeitungsmaschine aus 1 bis 3 mit dem Planwerkzeug in Eingriff mit dem Rohr.
5 zeigt eine schematische Schnittansicht der Bearbeitungsmaschine aus 1 bis 4 mit zurückgefahrenem Werkzeug.
6 zeigte eine schematische Schnittansicht der Bearbeitungsmaschine aus 1 bis 4 beim Ausfahren des bearbeiteten Rohrs.
7 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Planwerkzeugs.
In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische Elemente.
1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine 1 in einer schematischen seitlichen Schnittansicht. Deutlich sind die einzelnen Komponenten der Maschine 1 zu erkennen. Die Bearbeitungsmaschine weist einen Spannzylinder 2 als Spanneinrichtung für das zu bearbeitende Rohr (in 1 nicht dargestellt) auf. Dabei greift der Spannzylinder 2 das Rohr an seinem Außenumfang und übt eine Kraft im Wesentlichen in radialer Richtung des Rohrs auf. Darüber hinaus ist die Maschine mit einem Werkzeughalter 3 versehen, in welchem ein Planwerkzeug 4 aufgenommen ist. Der Werkzeughalter 3 ist mit Hilfe eines motorischen Antriebs 5 um eine Drehachse 6 herum drehbar angetrieben, so dass das Planwerkzeug 4 eine Drehbewegung um die Drehachse 6 ausführt, wobei der Radius, auf dem sich das Planwerkzeug 4 bewegt in etwa dem Radius des zu bearbeitenden und in dem Spannzylinder 2 aufgenommenen Rohrs entspricht.
Die Maschine ist dabei so eingerichtet, dass das zu bearbeitende und in dem Spannzylinder 2 aufzunehmende Rohr so angeordnet ist, dass seine Symmetrieachse im Wesentlichen mit der Drehachse 6 des Werkzeughalters 3 zusammenfällt.
Damit eine Arbeitsebene der Maschine klar definiert ist, verfügt diese weiterhin über einen Anschlag 7, der motorisch angetrieben, in diesem Fall mit einem Linearantrieb 8, in einer Richtung 9, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 6 aus dem Zustellpfad des Werkzeughalters 3 heraus bewegbar ist.
Der Werkzeughalter 3 ist über einen Linearantrieb 10 darüber hinaus in eine Richtung im Wesentlichen parallel zur Drehachse 6 bewegbar, so dass das Planwerkzeug 4 auf das zu bearbeitende Rohr hin zustellbar und wieder zurückfahrbar ist.
Entscheidend für die erfindungsgemäße Verbesserung einer solchen Bearbeitungsmaschine zum Planen einer Stirnfläche eines Rohrs ist die an der Maschine vorgesehene Düse 11 als Bestandteil einer Kühleinrichtung zum Kühlen des zu bearbeitenden Werkstücks, d. h. des Rohrs, während dem Eingriff zwischen dem Planwerkzeug 4 und dem Rohr 14.
Zu diesem Zweck ist die Düse 11 über Leitungen 12 sowohl mit einem Reservoir für flüssiges Kohlendioxid als auch mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Druckluft verbunden. Dabei ist die Düse 11 so ausgestaltet, dass sich das flüssige Kohlendioxid aus dem Reservoir in einer Expansionskammer der Düse 11 entspannen kann und auf diese Weise Trockeneis-Partikel, hier auch als Trockeneisschnee bezeichnet, erzeugt werden. Dieser Trockeneisschnee gelangt anschließend in den von der Druckluft erzeugten Luftstrom und wird mit hoher Geschwindigkeit auf die zu kühlenden Oberflächen des zu bearbeitenden Rohrs und des Planwerkzeugs 4 gestrahlt. Aufgrund seines festen Aggregatzustands bildet der Trockeneisschnee keine isolierende Gasschicht zwischen dem Schnee und den zu kühlenden Oberflächen aus, so dass eine effektive Kühlung der Oberflächen bewirkt wird.
2 bis 6 zeigen nun die Vorrichtung beim Abdrehen bzw. Planen der Stirnfläche 13 eines bereits abgestochenen, d. h. abgelängten Rohrs 14. Das Rohr wird in 2 in den Spannzylinder 2 der Bearbeitungsmaschine 1 eingefahren und kommt am Anschlag 7 zu liegen. Zu diesem Zeitpunkt des Bearbeitungsvorgangs ist der Anschlag 7 mit Hilfe seines motorischen Antriebs 8 so weit radial in die Maschine 1 eingefahren, dass er sich zumindest abschnittsweise entlang der Stirnfläche 13 des Rohrs 14 erstreckt.
Im nächsten Schritt wird der Spannzylinder 2 zugefahren, so dass das Rohr 14 im Spannzylinder 2 für den Bearbeitungsvorgang eingespannt ist. 3 zeigt nun, wie nachfolgend der Anschlag 7 von dem motorischen Antrieb 8 aus dem Bereich der Stirnfläche 13 des Rohrs 14 herausgefahren wird. Nun beginnt wie in 4 schematisch gezeigt der eigentliche Vorgang des Planens bzw. Planfräsens der Stirnfläche 13 des Rohrs 14. Dazu wird der Werkzeughalter bzw. präziser das daran aufgenommene Planwerkzeug 4 durch den Motor 5 angetrieben um die Drehachse 6 herum gedreht und gleichzeitig mit Hilfe des Linearantriebs 10 in Richtung auf die Stirnfläche 13 des Rohrs 14 hin zugestellt, so dass das Planwerkzeug 4 die Stirnfläche 13 in Umfangsrichtung des Rohrs 14 abfräst.
Gleichzeitig wird über die Düse 11 Trockeneisschnee in den Bereich des Eingriffs zwischen Werkzeug 4 und Werkstück 14 eingeblasen.
Ist das eigentliche Abfräsen der Stirnfläche 13 beendet, so wird wie in 15 gezeigt das Werkzeug 4 mit dem Werkzeughalter 3 zurückgefahren und nachfolgend wie in 6 angedeutet und nach dem Öffnen des Spannzylinders 2 das fertig abgefräste bzw. geplante Rohr 14 ausgefahren.
In 7 ist eine Ausführungsform des in dem Werkzeughalter 3 aufgenommenen Planwerkzeugs 4 dargestellt. Bei dem Planwerkzeug 4 handelt es sich um einen Wendeschneideinsatz mit zwei Schneidkanten 27, 28. Dieser Wendeschneideinsatz kann ggf. zur spanenden Bearbeitung der Rohrenden zweier Rohrabschnitte verwendet werden. Im Betrieb ist der Schneideinsatz 4 derart auf dem Werkzeughalter aufgenommen, dass die erste Schneidkante 27 das Rohrende eines zuvor abgestochenen Rohrabschnitts bearbeiten kann. Zur Aufnahme des Schneideinsatzes 4 an dem Werkzeughalter 3 weist das Werkzeug 4 ein zentrales Befestigungsloch 29 auf. Der Schneideinsatz 4 verfügt ferner über eine untere Fläche bzw. Bodenfläche 30, die als Anlagefläche auf dem Werkzeughalter 3 dient und Seitenflächen 31, 32 welche die untere Fläche 30 mit einer oberen Fläche 33 verbinden. Die obere Fläche 33 ist in der dargestellten Ausführungsform konkav ausgestaltet. Der Schneideinsatz 4 ist so an dem Werkzeughalter 3 aufnehmbar, dass beim Bearbeiten der Rohrenden die obere Fläche 33 als Spanfläche dient, auf der die Späne ablaufen.
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.
Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisen” nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „eine” oder „ein” schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungsmaschine, Maschine
2: Spannzylinder
3: Werkzeughalter
4: Planwerkzeug
5: Antrieb
6: Drehachse
7: Anschlag
8, 10: Linearantrieb
9: Richtung
11: Düse
12: Leitung
13: Stirnfläche Rohrs 14
14: Rohr
25, 26: Stirnfläche des Schneideinsatzes 4
27, 28: Schneidkante
29: Befestigungsloch
30: Bodenfläche
31, 32: Seitenfläche
33: Spanfläche

Claims

Bearbeitungsmaschine (1) zum Planen einer Stirnfläche (13, 25, 26) eines Rohrs (14) mit einer Spanneinrichtung (2) für das zu bearbeitendes Rohr, einem Werkzeughalter (3) mit einem Planwerkzeug (4), wobei der Werkzeughalter (3) motorisch angetrieben um eine Drehachse (6) drehbar ist und wobei die Spanneinrichtung (2) und der Werkzeughalter in einer Richtung (9) parallel zur Drehachse (6) des Werkzeughalters motorisch angetrieben aufeinander zu bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine (1) eine Kühleinrichtung aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie während des Betriebs der Vorrichtung das zu bearbeitende Rohr (14) und/oder das Planwerkzeug (4) mit Hilfe von flüssigem und/oder festem Kohlendioxid kühlt.
Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mindestens eine Düse (11) für das flüssige oder feste Kohlendioxid aufweist, wobei die Düse (11) so angeordnet ist, dass im Betrieb der Vorrichtung das Kohlendioxid aus der Düse (11) auf das Rohr, vorzugsweise in der Umgebung des Eingriffs zwischen Rohr (14) und Planwerkzeug (4), ausströmt.
Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mindestens eine Düse (11) für das Kohlendioxid aufweist, wobei die Düse (11) so angeordnet ist, dass im Betrieb der Vorrichtung das Kohlendioxid aus der Düse (11) auf das Planwerkzeug (4), vorzugsweise in der Umgebung des Eingriffs zwischen Rohr (14) und Planwerkzeug (4), ausströmt.
Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mindestens eine Düse (11) für das Kohlendioxid aufweist, wobei die Düse (11) so angeordnet ist, dass im Betrieb der Vorrichtung das Kohlendioxid aus der Düse (11) auf das Planwerkzeug (4) und auf das Rohr (14), vorzugsweise in der Umgebung des Eingriffs zwischen Rohr (14) und Planwerkzeug (4), ausströmt.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung ein Reservoir für flüssiges Kohlendioxid aufweist, welches über eine Leitung (12) mit der Düse (11) verbunden ist.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mindestens eine Düse (11) für das Kohlendioxid aufweist, wobei die Düse (11) eine Expansionskammer aufweist, die so eingerichtet ist, dass sich flüssiges Kohlendioxid in der Expansionskammer derart entspannen kann, dass Trockeneis erzeugt wird.
Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen von Druckluft aufweist, welche über eine Leitung (12) mit der Düse (11) verbunden ist, wobei das Ende der Leitung (12) in der Düse (11) so angeordnet ist, dass das in der Expansionskammer erzeugte Trockeneis mit Hilfe von Druckluft aus der Düse (11) austragbar ist.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mindestens eine Düse (11) für das Kohlendioxid aufweist, wobei die Düse (11) so ausgestaltet ist, dass im Betrieb der Vorrichtung in der Düse (11) aus flüssigem Kohlendioxid festes Kohlendioxid in Form von Trockeneisschnee erzeugt wird.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Anschlag (7) für eine Stirnfläche (13, 25, 26) des zu bearbeitenden Rohrs aufweist.
Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (7) motorisch angetrieben in einer Richtung (9) im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse (6) des Werkzeughalters aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist, wobei der Anschlag (7) in der ersten Position so angeordnet ist, dass er in Eingriff mit der Stirnfläche (13, 25, 26) des zu bearbeitenden Rohrs bringbar ist und der Anschlag (7) in der zweiten Position so angeordnet ist, dass er die Stirnfläche (13, 25, 26) des zu bearbeitenden Rohrs freigibt.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine (1) eine erste Spanneinrichtung für das zu bearbeitende Rohr, eine zweite Spanneinrichtung für das zu bearbeitende Rohr, einen ersten Werkzeughalter (3) mit einem Abstechwerkzeug und einen zweiten Werkzeughalter (3) mit einem Planwerkzeug (4) aufweist, wobei der erste und der zweite Werkzeughalter (3) motorisch angetrieben um eine Drehachse (6) drehbar sind, wobei zumindest die erste oder die zweite Spanneinrichtung in einer Richtung (9) parallel zur Drehachse (6) des ersten und zweiten Werkzeughalters motorisch angetrieben bewegbar ist, wobei der erste (3) und der zweite Werkzeughalter motorisch angetrieben in einer Richtung (9) senkrecht zur Drehachse (6) zustellbar sind und wobei der erste und der zweite Werkzeughalter (3) so eingerichtet sind, dass die in den Werkzeughaltern aufgenommenen Werkzeuge zwischen der ersten und der zweiten Spanneinrichtung mit dem zu bearbeitenden Rohr (14) in Eingriff bringbar sind.
Verfahren zum Planen einer Stirnfläche (13, 25, 26) eines Rohrs mit den Schritten Einspannen des Rohrs mit einer Spanneinrichtung, Drehen eines Planwerkzeugs (4) um eine mit einer Symmetrieachse des zu bearbeitenden Rohrs zusammenfallende Drehachse (6), Bewegen des Rohrabschnitts und des Planwerkzeugs (4) relativ zueinander in einer Richtung (9) parallel zur Drehachse (6) aufeinander zu, Ineingriffbringen des Planwerkzeugs (4) mit einer Stirnfläche (13, 25, 26) des Rohrs und Planen der Stirnfläche (13, 25, 26) des Rohrs (14), dadurch gekennzeichnet, dass während des Eingriff zwischen dem Planwerkzeug (4) und der Stirnfläche (13, 25, 26) des Rohrs das zu bearbeitende Rohr (14) und/oder das Planwerkzeug (4) mit flüssigem und/oder festem Kohlendioxid gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zu bearbeitende Rohr (14) und/oder das Planwerkzeug (4) mit Hilfe von Trockeneisschnee gekühlt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockeneisschnee durch Expansion von flüssigem Kohlendioxid in einer Expansionskammer in der Nähe der Rohrs (14) erzeugt wird.