EP3801944B1

EP3801944B1 - Erzeugung eines abgangs an einem hohlkörper

Info

Publication number: EP3801944B1
Application number: EP19736973.9A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Keil
Original assignee: Atg Automations Technik Groeditz & Co Kg GmbH
Current assignee: Atg Automations Technik Groeditz & Co Kg GmbH
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2021-10-27
Anticipated expiration: 2039-05-29
Also published as: DE102018112845A1; EP3801944A1; WO2019228597A1

Description

Die Erfindung betrifft eine technische Lösung zur Erzeugung von Abgängen an vorzugsweise rohrförmigen Hohlkörpern.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, wobei unter Einsatz dieses Verfahrens an einem Hohlkörper ein entsprechender Abgang oder, durch mehrfache Ausführung des Verfahrens gegebenenfalls auch mehrere Abgänge erzeugt werden können. Insbesondere dient das Verfahren der Erzeugung von Rohrabgängen an vorzugsweise metallischen Rohren beziehungsweise Rohrabschnitten, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Vielmehr eignet sich das Verfahren zum Erzeugen von Abgängen an beliebigen Hohlkörpern, wie unter anderem an Hohlprofilen oder an Ventilgehäusen.
Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des wesentlichen, nach dem Verfahren vorgesehenen Verfahrensschrittes, nämlich auf eine Vorrichtung zum Aushalsen eines zur Erzeugung eines Rohrabgangs in einen entsprechenden Hohlkörper eingebrachten Durchbruchs. Im Hinblick auf den bevorzugten Einsatzzweck der Erfindung beziehen sich die nachfolgenden Darstellungen und auch das später dazu gegebene Ausführungsbeispiel insbesondere auf das Erzeugen eines Abgangs (Rohrabgangs) an einem Rohr. Jedoch sei nochmals ausdrücklich betont, dass die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Vielmehr liegt der nachfolgend dargestellten Lösung ein weitgefasstes Verständnis des Begriffes des Hohlkörpers zugrunde, von dem geschlossene Hohlkörper ebenso umfasst sind wie offene. Geschlossene Hohlkörper können zum Beispiel auch Druckkessel oder Tanks sein, zu den offenen Hohlkörpern gehören nach diesem Verständnis zum Beispiel Rohre und Rohrbögen.
Zu unterschiedlichsten Zwecken ist es erforderlich, an Hohlkörpern, wie insbesondere an Rohren Abgänge zu erzeugen. Mit einem entsprechenden Rohrabgang versehene Rohre werden beispielsweise als T-Stücke beziehungsweise Fittings verwendet, um Abzweige oder Verzweigungen in Rohrleitungssystemen zu realisieren. Hierbei werden die offenen Enden der T-Stücke, so auch der an dem ursprünglichen Rohr erzeugte Rohrabgang, zumeist mit den Enden von Rohrleitungen verschweißt. Ferner ist es gebräuchlich und auch mit der nachfolgend vorgestellten Lösung möglich, Kreuzstücke herzustellen, bei denen Abgänge an einem Hohlkörper, insbesondere an einem Rohr, einander gegenüberliegend erzeugt werden, wobei die Achsen dieser Abgänge auch in einem Winkel zueinander geneigt sein können.
Eine bekannte Möglichkeit zur Erzeugung eines Rohrabgangs an einem Rohr besteht darin, in das betreffende Rohr einen V-förmigen Schnitt einzubringen und hieran ein entsprechend geformtes, rohrförmiges Ansatzstück durch Schweißen oder Hartlöten anzusetzen. Jedoch ist es in Anbetracht der V-Form des zuvor eingebrachten Schnittes verhältnismäßig schwierig, durch Schweißen oder Hartlöten eine Verbindungsnaht mit der im Allgemeinen geforderten hohen Qualität herzustellen.
Eine andere Art der Herstellung eines Rohrabgangs bedient sich einer Innenhochdruckverformung. Hierbei wird im Inneren gezielt an entsprechender Stelle eines Rohrabschnitts mittels eines eingebrachten Fluids ein hoher Druck erzeugt, durch dessen Wirken Teile des Wandungsmaterials des Rohres nach außen gedrückt werden. Die Möglichkeit einer Verwendung der Innenhochdruckverformung zur Erzeugung eines Rohrabgangs oder eines Stutzens an einem Rohrabschnitt wird beispielsweise in der DE 20 109 322 U1 erwähnt.
Allerdings ist die erforderliche Abdichtung des bearbeiteten Rohrabschnitts bei der Erzeugung des notwendigen hohen Drucks in einem zuvor in den Rohrabschnitt eingebrachten Fluid vergleichsweise aufwendig. Zudem können in dem Rohrabschnitt verbleibende Rückstände des zur Verformung verwendeten Fluids für einige Anwendungsfälle, so beispielsweise im Zusammenhang mit dem Einsatz eines entsprechenden Rohrabschnitts in Trinkwassersystemen, problematisch sein. Auch wird diese Art der Erzeugung von Rohrabgängen bei Rohrabschnitten mit großen Durchmessern und mit zunehmender Materialstärke der Rohrwandung immer aufwendiger.
Aus der DE 32 38 978 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem unter Einsatz eines speziell geformten, rotierenden Dorns Material im Randbereich eines in einen Rohrabschnitt eingebrachten Durchbruchs unter Bildung eines Kragens aufgebördelt wird. Jedoch sind der Anwendbarkeit dieses Verfahrens in Bezug auf die Materialstärke der Wandung bearbeiteter Rohrabschnitte sowie auf den Durchmesser des jeweils zu erzeugenden Rohrabgangs sicherlich ebenfalls Grenzen gesetzt.
Durch die EP 1 166 909 B1 ist ein Verfahren bekannt geworden, bei welchem ein Rohrabgang in einem Rohrabschnitt dadurch erzeugt wird, dass in den betreffenden Rohrabschnitt zunächst ein Durchbruch in Form eines Rund- oder Langlochs eingebracht und dieser Durchbruch entlang seines Randes ausgehalst wird. Für den Verfahrensschritt des Aushalsens wird der bearbeitete Rohrabschnitt in Rotation versetzt und in einem mehrfach durchlaufenen Zyklus jeweils ein drehbar gelagertes, stabförmiges Werkzeug mit einem gegen die Mittelsenkrechte des Durchbruchs geneigten Werkzeugeinstellwinkel mit seinem axialen freien Ende unter den Rand des Durchbruchs bewegt, unter Ausübung einer Druckkraft gegen den Rand des Durchbruchs verfahren und schließlich das währenddessen, aufgrund der Rotation des Rohrabschnitts, an dem Rand des Durchbruchs abrollende Werkzeug allmählich wieder aus dem Durchbruch herausbewegt. Im Ergebnis dessen, dass der zuvor geschilderte Zyklus, wie ausgeführt, mehrfach durchlaufen wird, erfolgt entlang des Randes des Durchbruchs ein nach außen gerichteter Materialtransport, durch welchen schließlich der Rohrabgang entsteht.
Bei der Umsetzung des in der letztgenannten Druckschrift beschriebenen Verfahrens mittels einer Maschine in Form eines Karussells, durch das ein zu bearbeitender Rohrabschnitt zunächst an eine Arbeitsstation zur Einbringung des Durchbruchs und danach aufeinanderfolgend zu mehreren Aushalsstationen bewegt wird, hat es sich gezeigt, dass hierfür relativ lange Taktzeiten erforderlich sind. Dies hängt damit zusammen, dass zum Verfahren des Werkstücks zwischen den einzelnen Aushalsstationen das zuvor mit hoher Geschwindigkeit rotierende Werkstück (der Rohrabschnitt) zunächst abgebremst werden muss.
Ferner ist das Verfahren zur Erzeugung von Rohrabgängen an Rohrabschnitten mit einem großen Durchmesser, aber vor allem an langen Rohrabschnitten, im Hinblick auf das Erfordernis des Rotierens des Werkstücks beim Aushalsen kaum noch praktikabel oder sogar gar nicht mehr beherrschbar. Dies gilt im besonderen Maße dann, wenn ein Rohrabgang an einem entsprechenden Rohrabschnitt außermittig erzeugt werden soll und damit bei der Rotation des Werkstücks starke Unwuchten auftreten.
In der gattungsgemäßen US 3,151,657 werden eine Maschine und im Zusammenhang mit dieser ein Verfahren zur Erzeugung von Abgängen an Blechrohren zur Herstellung von T-Fittings beschrieben. Gemäß der in der Schrift beschriebenen, insbesondere zur Erzeugung von Abgängen an dünnwandigen, nämlich aus Blech bestehenden Rohren vorgesehenen Lösung wird das zur Erzeugung eines Abgangs bearbeitete Rohr selbst nicht in Rotation versetzt. Vielmehr wird in eine zuvor in dem eingespannten Rohr erzeugte Bohrung ein drehbarer Dorn eingeführt, welcher dann, aufgrund einer rotativen Bewegung eines ihn haltenden Werkzeughalters, an dem Rand der in dem Rohr erzeugten Bohrung entlang und dabei gleichzeitig wieder aus der Bohrung heraus bewegt wird. Letzteres geschieht mit Hilfe eines vertikal und horizontal beweglichen Arbeitstisches, mittels welchem das an dem Tisch festgelegte Rohr gegen den Rand der zuvor in diesem erzeugten Bohrung verfahren wird. Auch diese Lösung ist eher zur Bearbeitung kurzer Rohrabschnitte mit einem auch hinsichtlich des daran erzeugten Abgangs nicht zu großen Durchmesser vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine alternative Lösung für das Erzeugen von Abgängen an Hohlkörpern, wie Rohren, bereitzustellen. Ein dazu geeignetes Verfahren soll dabei unter Vermeidung der zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik auch für die Erzeugung von Abgängen an Hohlkörpern mit großen Querschnitten, aber insbesondere auch an langgestreckten Hohlkörpern, deren Länge um ein Vielfaches größer ist als ihr Durchmesser, einsetzbar ein. Ferner ist eine Vorrichtung anzugeben, welche im Rahmen der Durchführung eines entsprechenden Verfahrens das Aushalsen eines in einen Hohlkörper eingebrachten Durchbruchs ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Vorrichtung für das bei der Durchführung des Verfahrens erfolgende Aushalsen eines in einen bearbeiteten Hohlköper eingebrachten Durchbruchs wird durch den ersten Sachanspruch charakterisiert. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
Wie aus der eingangs genannten EP 1 166 909 B1 bereits bekannt, erfolgt das Erzeugen eines von gegebenenfalls mehreren Abgängen an einem Hohlkörper, wie dem Abschnitt eines Rohres, gemäß dem zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagenen Verfahren ebenfalls im Wesentlichen in zwei Verfahrensschritten. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt zunächst in die Mantelfläche eines jeweiligen bearbeiteten Werkstücks (Rohr oder sonstiger Hohlkörper) ein Durchbruch eingebracht, welcher eine rundliche Innenkontur aufweist. In einem zweiten Verfahrensschritt wird dann dieser erzeugte Durchbruch ausgehalst, indem mittels eines an den Durchbruchsrand abrollenden drehsymmetrischen Werkzeugs entlang des Durchbruchsrandes ein nach außen gerichteter Materialtransport bewirkt wird. Das Aushalsen erfolgt hierbei in einem einmal oder mehrfach durchlaufenen Zyklus.
Beim Durchlaufen dieses Zyklus wird zunächst ein axiales Ende des vorgenannten, drehbar gelagerten Werkzeugs mit einem gegen die Mittelsenkrechte des Durchbruchs geneigten Werkzeugeinstellwinkel seiner Längsachse in einer Vorschubbewegung über den erzeugten Durchbruch in den Hohlkörper eingeführt. Danach wird das Werkzeug unter Ausübung einer Druckkraft gegen den Durchbruchsrand verfahren. Schließlich wird das Werkzeug bei weiterhin auf den Durchbruchsrand ausgeübter Druckkraft sowie während des Ablaufs einer gleichzeitig zwischen dem bearbeiteten Hohlkörper und dem Werkzeug, genauer gesagt einer Werkzeugaufnahme, durch einen Rotationsantrieb bewirkten Relativbewegung allmählich wieder aus dem Durchbruch herausbewegt.
Die rotatorische Relativbewegung zwischen dem bearbeiteten Werkstück (Hohlkörper) und der Werkzeugaufnahme mit dem selbst nicht angetriebenen Werkzeug kann bereits im Zusammenhang mit der Vorschubbewegung zum Einführen des Werkzeugs in den zuvor in dem bearbeiteten Hohlkörper erzeugten Durchbruch oder auch erst später gestartet werden. Jedenfalls erfolgt aber das allmähliche Herausbewegen des unter Ausübung einer Druckkraft gegen den Durchbruchsrand verfahrenen Werkzeugs aus dem Durchbruch begleitet von einer solchen Rotationsbewegung, wodurch das Abrollen des drehbar in dem Werkzeughalter gelagerten Werkzeugs an dem Durchbruchsrand bewirkt wird. Während eines sich in der zuvor beschriebenen Weise vollziehenden Zyklus (Einführen des Werkzeugs in den Durchbruch, Verfahren des Werkzeugs gegen den Durchbruchsrand und Herausbewegen des Werkzeugs aus dem Durchbruch) bleibt der Werkzeugeinstellwinkel des Werkzeugs vorzugsweise unverändert, jedoch kann dieser auch während des Herausbewegens des Werkzeugs aus dem Hohlkörper beziehungsweise aus dem in diesen eingebrachten Durchbruch im Sinne einer Bahnkurvensteuerung verändert werden.
Bei dem im ersten Verfahrensschritt in einen zur Erzeugung eines Abgangs bearbeiteten Hohlkörper eingebrachten Durchbruch handelt es sich, wie bereits ausgeführt, um einen Durchbruch mit einer rundlichen Innenkontur. Dies meint, dass die Innenkontur des Durchbruchs, bezogen auf seinen Umfang, eine geschlossene glatte Kurve beschreibt und keine Unstetigkeiten, wie insbesondere scharf abknickende Ecken oder dergleichen aufweist. Insbesondere kann es sich bei dem Durchbruch insoweit um ein Rundloch, um ein Langloch mit zwei abschnittsweise geraden und parallelverlaufenden Rändern, wie dies hinsichtlich seiner Form aus der gedachten Verschiebung eines Kreises entlang einer Geraden resultiert, um einen ovalen Durchbruch oder um einen Durchbruch in Form einer - gegebenenfalls, wie zum Beispiel bei Ventilgehäusen, auch asymmetrischen - Ellipse handeln. Ähnliches wie für den Durchbruch gilt im Grunde auch für die Form der Querschnittsfläche eines anschließend durch Aushalsen des entsprechenden Durchbruchs an dem Hohlkörper erzeugten Abgangs, wobei die Querschnittsfläche, jedenfalls insbesondere bei Rohabgängen, vorzugsweise im Wesentlichen kreisrund ist, aber jedenfalls nicht unbedingt der Form des zuvor erzeugten Durchbruchs entsprechen muss.
Ein Durchbruch mit der zuvor beschriebenen Form kann, im Falle eines Rundlochs, durch das Einbringen einer Bohrung oder andernfalls durch Fräsen in der Mantelfläche des jeweils bearbeiteten Hohlkörpers erzeugt werden. Insbesondere bei Aushalsungen zur Erzeugung von Rohrabgängen, bei denen der auszuhalsende Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Rohres, an welchem der Abgang erzeugt wird, kann es ausreichen, wenn der Durchbruch nur ein Rundloch ist und durch Bohren erzeugt wird. Die Geometrie des Durchbruchs wird in jedem Falle so gewählt, dass sie für den jeweiligen Aushalsvorgang optimal ist und die Kontur des erzeugten Abganges am Ende des Aushalsens bereits weitestgehend plan ist.
Mit welcher Form der gemäß dem ersten Verfahrensschritt erzeugte Durchbruch ausgebildet wird, hängt von mehreren Faktoren ab, wie insbesondere vom Material des bearbeiteten Werkstücks und von dessen Wandstärke sowie bei rohrförmigen Hohlkörpern vom Durchmesserverhältnis zwischen dem Innendurchmesser des Hohlkörpers und dem Durchmesser des zu erzeugenden Abgangs und in den übrigen Fällen auch von der Form des Hohlkörpers als solches. Welche Form jeweils tatsächlich für den zu erzeugenden Durchbruch gewählt wird, kann unter Umständen im Zusammenhang mit der Umsetzung des Verfahrens für einen jeweiligen Einsatzfall unter Berücksichtigung aller Randbedingungen durch geometrische Berechnungen und Umformsimulationen theoretisch und möglicherweise anschließend auch erst durch Versuche zu ermitteln sein.
Die beim Durchlaufen des dem Aushalsen dienenden Zyklus, während des Herausbewegens des an dem Durchbruchsrand abrollenden Werkzeugs aus dem Durchbruch erfolgende Relativbewegung zwischen dem bearbeiteten Rohrstück und dem Werkzeug (Rotationsbewegung) wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, dass das selbst nicht angetriebene Werkzeug mittels einer rotierenden Werkzeugaufnahme an dem Durchbruchsrand entlang bewegt wird. Das heißt, abweichend von einer vergleichbaren, eingangs beschriebenen Lösung des Standes der Technik rotiert beim Aushalsen des Durchbruchs nicht das bearbeitete Werkstück (der Hohlkörper), sondern es wird das Werkzeug mittels einer rotierenden, einen Werkzeughalter mit dem Werkstück aufnehmenden Werkzeugaufnahme an dem Durchbruchsrand entlang bewegt. Aufgrund dessen, dass das Werkzeug, wie bereits ausgeführt, selbst nicht angetrieben wird, aber drehbar - und zwar in einem Werkzeughalter - gelagert ist, rollt das Werkzeug bei seiner Bewegung entlang des Durchbruchsrandes an diesem ab. Infolge dessen, dass das Werkzeug während seines Abrollens am Durchbruchsrand bei gleichzeitig weiterhin auf den Durchbruchsrand ausgeübter Druckkraft in einer Rückhubbewegung allmählich aus dem Durchbruch herausbewegt wird, erfolgt entlang des Durchbruchsrandes ein bezüglich des bearbeiteten Werkstücks nach außen gerichteter Materialtransport.
Im Hinblick darauf, dass die rotatorische Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem jeweils bearbeiteten Hohlkörper erfindungsgemäß erreicht wird, indem das Werkzeug mittels einer rotierenden Werkzeugaufnahme bewegt wird, wäre es eigentlich erforderlich, einen Antrieb, mittels welchem das Werkzeug gleichzeitig unter Ausübung einer Druckkraft in bezüglich des Durchbruchs radialer Richtung gegen den Durchbruchsrand bewegt wird, ebenfalls in der rotierenden Werkzeugaufnahme anzuordnen. Jedoch ist dies aus mechanischer Sicht und im Hinblick darauf, dass ein entsprechender mitrotierender Antrieb auch mit Energie (zum Beispiel) Strom versorgt werden müsste, vergleichsweise aufwendig. Drehdurchführungen wären erforderlich, über die sowohl die Energie für den mitrotierenden Antrieb als auch Daten zur jeweiligen Lage des Werkzeughalters und somit des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück und dem Rand des darin eingebrachten Durchbruchs übertragen werden müssten. Zudem müsste mit dem Starten der entsprechenden Drehbewegung der Werkzeugaufnahme auch die Masse des mitrotierenden Antriebs mitbeschleunigt und beim Beenden der Drehbewegung gegen die durch sie bewirkte Trägheitskraft abgebremst werden.
Um die zuvor dargestellten Nachteile zu vermeiden, ist das zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagene Verfahren erfindungsgemäß weiterhin so gestaltet, dass die Bewegung des Werkzeugs gegen den Durchbruchsrand durch eine innerhalb der Werkzeugaufnahme erfolgende Umlenkung einer mittels eines Antriebs erzeugten, ursprünglich parallel zur Mittelsenkrechten des Durchbruchs gerichteten linearen Bewegung bewirkt wird. Wie im Zusammenhang mit der Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aushalsen noch erkennbar werden wird, ist es hierdurch möglich, den letztgenannten Antrieb außerhalb der Werkzeugaufnahme anzuordnen und gegenüber der durch die Werkzeugaufnahme ausgeführten Rotationsbewegung zu entkoppeln.
Für den Verfahrensschritt des Aushalsens kann ein Werkzeug verwendet werden, dessen vorzugsweise kreisförmiger Querschnitt sich an seinem freien, über den bereits erzeugten Durchbruch in den Hohlkörper eingeführten axialen Ende stetig verjüngt oder erweitert, wobei die Variante eines sich an seinem axialen Ende verjüngenden Werkzeugs die vermeintlich praxisrelevantere ist. Letztlich hängt aber auch die Wahl des Werkzeugs in Bezug auf dessen konkrete Form von Faktoren wie den schon zur Form des Durchbruchs genannten ab.
Das Aushalsen erfolgt, wie bereits ausgeführt, in einem einmalig oder mehrfach ausgeführten Zyklus. Wie oft dieser zuvor bereits beschriebene Zyklus dabei durchlaufen werden muss, hängt letztlich auch wiederum insbesondere vom Material des bearbeiteten Hohlkörpers und von dessen Materialstärke, aber auch von dem Durchmesser des zu erzeugenden Rohrabgangs ab. Insbesondere die Art des Materials bestimmt dabei das Fließverhalten des Materials und hat somit Einfluss darauf, wie oft der Zyklus für das Aushalsen zum Erreichen des gewünschten, nach außen gerichteten Materialtransports und damit für das eigentliche Erzeugen des Rohrabgangs durchlaufen werden muss. Das Verfahren ermöglicht es auch, im Falle einer Durchführung des Aushalsvorgangs in mehreren Zyklen, bei den einzelnen Zyklen die Drehrichtung umzukehren, um auf diese Weise eine gezielte Veränderung des Materialflusses zu erreichen.
Unter Berücksichtigung der vorgenannten und gegebenenfalls von weiteren Randbedingungen werden insoweit die Prozessparameter für den Vorgang des Aushalsens - durch Berechnen, Umformsimulationen oder gegebenenfalls auch als Ergebnis von Versuchen - festgelegt. Entsprechend einer möglichen Verfahrensgestaltung kann es dabei vorgesehen sein, dass die während des Herausbewegens des Werkzeugs aus dem Hohlkörper auf den Durchbruchsrand ausgeübte Druckkraft stetig erhöht wird. Hierzu wird das Werkzeug während des Herausbewegens aus dem Werkstück in einer fortdauernden, radial gerichteten Vorschubbewegung weiter gegen den Durchbruchsrand verfahren.
In Weiterbildung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Prozessparameter während des Aushalsens bei aufeinanderfolgenden Zyklen variiert werden. Das Aushalsen erfolgt insoweit in mehreren Stufen, wobei jede dieser Stufen einen Zyklus oder mehrere Zyklen umfassen kann. So können zum Beispiel beim Übergang von einer zur nächsten der Aushalsstufen die von dem Werkzeug beim Abrollen entlang des Durchbruchsrandes auf den Durchbruchsrand ausgeübte Druckkraft und/oder die Geschwindigkeit des Rückhubs, also die Geschwindigkeit mit welcher das Werkzeug wieder aus dem Durchbruch herausbewegt wird, verändert werden. Auch kann der Werkzeugwinkel, wie schon angedeutet, während des Herausbewegens des Werkzeugs aus dem bearbeiteten Hohlkörper verändert werden (Bahnkurvensteuerung).
Im Hinblick auf die angesprochene, mögliche Variation von Prozessparametern kann es außerdem vorgesehen sein, dass die einzelnen Stufen eines mehrere Stufen umfassenden Aushalsvorgangs an unterschiedlichen Arbeitsstationen einer mehrere Arbeitsstationen aufweisenden Maschine ausgeführt werden. Letzteres ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es vorgesehen ist, unter Berücksichtigung der Randbedingungen, wie beispielsweise der Fließfähigkeit des Materials des bearbeiteten Werkstücks, bei einem in mehreren Stufen ablaufenden Aushalsvorgang für das Werkzeug unterschiedliche Werkzeugeinstellwinkel einzustellen und/oder - im Falle der Verwendung sich an ihrem freien Ende konisch verjüngender oder stetig erweiternder Werkzeuge - Werkzeuge mit unterschiedlichen Werkzeugwinkeln einzusetzen.
In Weiterbildung des Verfahrens kann es ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass sich an den Verfahrensschritt des Aushalsens noch ein weiterer Verfahrensschritt anschließt, bei dem die Kante an dem freien Ende des entstehenden Abgangs entgratet und geglättet wird. Entsprechendes erfolgt vorzugsweise durch Planfräsen.
Eine die Aufgabe lösende Vorrichtung zum Aushalsen eines in einen Hohlkörper eingebrachten Durchbruchs mit rundlicher Innenkontur weist mehrere Antriebe, eine Werkstückhalterung zur Festlegung des zu bearbeitenden Werkstücks (zum Beispiel Rohrstück), eine Werkzeugaufnahme mit einem von dieser aufgenommenen Werkzeughalter und ein in dem Werkzeughalter drehbar gelagertes drehsymmetrisches Werkzeug auf. Das vorzugsweise stabförmige oder in Form eines Rundkeils oder Dorns ausgebildete Werkzeug ragt hierbei mit seinem freien axialen Ende aus der Werkzeugaufnahme heraus.
Erfindungsgemäß ist die Werkzeugaufnahme am Ende einer durch einen Rotationsantrieb getriebenen Hohlwelle ausgebildet. Die Hohlwelle mit der an ihrem Ende ausgebildeten Werkzeugaufnahme und der vorgenannte Rotationsantrieb sind hierbei gemeinsam mittels eines ersten axial wirkenden Antriebs in einer Vorschubbewegung in Richtung der Werkstückhalterung und des an dieser festgelegten Werkstücks (Hohlkörper, zum Beispiel Rohrstück) und in einer Rückhubbewegung von der Werkstückhalterung mit dem von dieser gehaltenen Hohlkörper weg, axial bewegbar. Bei dem vorgenannten, ersten axial wirkenden Antrieb muss es sich nicht um einen unmittelbar selbst axiale Bewegungen erzeugenden Motor, wie einen Linearmotor, handeln. Vielmehr kann es sich bei diesem (im Weiteren vereinfachend auch als erster Axialantrieb bezeichneten) axial wirkenden Antrieb auch um einen Drehbewegungen erzeugenden Motor handeln, dessen erzeugte Drehbewegungen mittels eines zugehörigen, unmittelbar mit dem Motor gekoppelten (und als solches dem Antrieb zugerechneten) Getriebes in axiale Vorschub- beziehungsweise Rückhubbewegungen umgesetzt werden. Auch der Einsatz von lagegeregelten Hydraulikzylindern ist hierbei möglich.
Der in der Werkzeugaufnahme angeordnete Werkzeughalter ist erfindungsgemäß auf einem von der Werkzeugaufnahme aufgenommenen Lagerschlitten montiert. Der Werkzeughalter ist auf diesem Lagerschlitten derart montiert, dass die Längsachse des in ihm drehbar gelagerten, wie bereits mehrfach ausgeführt, aber selbst nicht unmittelbar angetriebenen Werkzeugs gegen die Längs- und Rotationsachse der Hohlwelle geneigt ist.
Ein weiteres erfindungswesentliches Merkmal der zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagenen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass innerhalb der Hohlwelle mit der an ihrem Ende ausgebildeten Werkzeugaufnahme eine mittels eines zweiten axial wirkenden Antriebs bewegte Schub- und Zugstange geführt ist. Der vorgenannte zweite axial wirkende Antrieb und die von ihm betätigte Schub- und Zugstange werden, bei mittels des ersten Axialantriebs bewirkten Vorschub- oder Rückhubbewegungen, gemeinsam mit der Hohlwelle und dem diese antreibenden Rotationsantrieb in axialer Richtung parallel zur Mittelsenkrechten des in ein zu bearbeitendes Werkstück (Rohr oder sonstiger Hohlkörper) eingebrachten Durchbruchs bewegt. Bei dem zweiten axial wirkenden Antrieb (im Weiteren zweiter Axialantrieb) handelt es sich vorzugsweise um einen Linearantrieb (elektromotorischer Linearzylinder). Die mittels dieses zweiten Axialantriebs bewirkten axialen Bewegungen der vorgenannten, in der Hohlwelle geführten Schub- und Zugstange werden durch ein am Ende dieser Stange innerhalb der Werkzeugaufnahme angeordnetes Gelenkgetriebe, das heißt durch mehrere über Hebel miteinander verbundene Gelenke, in orthogonal zu der Rotationsachse der Hohlwelle gerichtete Axialbewegungen des den Werkzeughalter mit dem Werkzeug tragenden Lagerschlittens umgesetzt.
Der zweite Axialantrieb ist gegenüber den durch den Rotationsantrieb erzeugten Rotationsbewegungen entkoppelt. Hingegen ist die in der Hohlwelle geführte und mittels des zweiten Axialantriebs bewegte Schub- und Zugstange in Bezug auf Rotationsbewegungen mit der Hohlwelle gekoppelt. Ihre Führung innerhalb der Hohlwelle erfolgt mittels mindestens eines Axialgleitlagers, so dass andererseits die axialen, von der Schub- und Zugstange ausgeführten Bewegungen gegenüber der Hohlwelle entkoppelt erfolgen. Leitungen zur Energieversorgung des Rotationsantriebs und des zweiten Axialantriebs können diesen Antrieben einfach über eine Energieschleppkette zugeführt werden, statt über sonst erforderliche aufwendige Drehdurchführungen.
Bezüglich des Werkzeugs sei an dieser Stelle nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch dieses unterschiedliche Formen aufweisen kann, wobei die jeweils zum Einsatz gelangende Form wiederum, insbesondere vom Material und der Materialstärke des Hohlkörpers, dem Durchmesser des zu erzeugenden Abgangs, aber auch von Prozessparametern bei der Umsetzung des Verfahrens, wie etwa Drehgeschwindigkeit der rotierenden Werkzeugaufnahme oder Geschwindigkeit der Rückhubbewegung abhängt und dabei zudem durch die Wechselwirkungen zwischen Eigenschaften des Werkstücks (Hohlkörper) einerseits und Prozessparametern andererseits beeinflusst sein kann. In jedem Falle ist das Werkzeug drehsymmetrisch und dabei vorzugsweise stabförmig oder in der Form eines Rundkeils oder Dorns ausgebildet. Im Hinblick auf eine vorzugsweise stabförmige Ausbildung kann sich dabei der Querschnitt des Werkezeugs an dessen freien, während des Aushalsvorgangs unter den Rand des Durchbruchs verfahrenen Ende stetig erweitern, vorzugsweise aber insbesondere konisch verjüngen. Auch eine ballige Ausbildung des freien Endes mit einem ansonsten weitgehend gleichbleibendem Querschnitt ist denkbar.
Vorzugsweise ist die in der zuvor beschriebenen Weise ausgebildete Vorrichtung als Aushalsstation Teil einer mehrere Arbeitsstationen umfassenden Maschine ausgebildet. Eine solche Maschine weist dabei eine erste Arbeitsstationen zur Einbringung des Durchbruchs in ein zu bearbeitendes Werkstück sowie eine oder mehrere Aushalsstationen auf.
Nachfolgend sollen anhand von Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung gegeben und nochmals einige Aspekte der Erfindung erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen im Einzelnen:

Fig. 1:: wesentliche Elemente einer möglichen Ausbildungsform der Vorrichtung für das Aushalsen,
Fig. 2:: das in der Vorrichtung gemäß der Fig. 1 verwendete Werkzeug in einer beim Aushalsvorgang relativ zu einem bearbeiteten Werkstück (Hohlkörper) eingenommenen Lage,
Fig. 3:: eine mögliche Ausbildungsform der Vorrichtung für das Aushalsen in einer Gesamtdarstellung,
Fig. 4:: eine Maschine mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Aushalsstation.

Die Fig. 1 zeigt die wesentlichen Elemente einer möglichen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung. Nicht gezeigt sind in dieser Darstellung die die aktiv bewegten Elemente der Vorrichtung treibenden Antriebe - siehe hierzu Fig. 3. Abgesehen von diesen Antrieben, einem Rotationsantrieb 15 und zwei axial wirkenden Antrieben, deren jeweiliges Einwirken auf die angetriebenen Komponenten der Vorrichtung nachfolgend erläutert wird, besteht die Vorrichtung im Wesentlichen aus der Hohlwelle 5 mit der an ihren Ende angekoppelten Werkzeugaufnahme 4, aus dem von der Werkzeugaufnahme 4 aufgenommenen Lagerschlitten 3 mit dem darauf montierten Werkzeughalter 2, in welchem das drehsymmetrische, nämlich stabförmige beziehungsweise keilförmige Werkzeug 1 drehbar gelagert ist, sowie aus der in der Hohlwelle 5 in Gleitlagern 8, 8' geführten, in axialer Richtung beweglichen Schub- und Zugstange 6 und dem die axialen Bewegungen der Schub- und Zugstange 6 in radial gerichtete Bewegungen des Lagerschlittens 3 umsetzenden Gelenkgetriebe 7. Letzteres ist durch mehrere, über Gelenke miteinander verbundene Hebel ausgebildet und einerseits an die Schub- und Zugstange 6 sowie andererseits an den Lagerschlitten 3 mit dem Werkzeughalter 2 schwenkbar angekoppelt.
Die Hohlwelle 5 wird durch den Rotationsantrieb 15 getrieben. Sie und folglich auch die an ihrem Ende angeordnete, als Drehfutter ausbildete Werkzeugaufnahme 4 vollführen während des Aushalsvorganges Drehbewegungen um die (strich-punktiert gezeichnete) Längs- und Rotationsachse 9 der Vorrichtung aus, welche parallel zu der Mittelsenkrechten 13 des, in einen hier nicht gezeigten bearbeiteten Hohlkörper 10 (siehe Fig. 2) eingebrachten Durchbruchs 11 ausgerichtet ist.
Zur Bearbeitung des hier - wie gesagt - nicht gezeigten (siehe hierzu Fig. 2), mittels einer feststehenden, ebenfalls nicht gezeigten Werkstückhalterung festgelegten Hohlkörpers 10 (Werkstück) wird die Hohlwelle 5 in der durch den entsprechenden Pfeil angegebenen Richtung in einer axialen Vorschubbewegung auf die Werkstückhalterung und damit auf den zu bearbeitenden Hohlkörper 10 zubewegt. Hierdurch wird das drehbar in dem Werkzeughalter 2 gelagerte, selbst nicht angetriebene Werkzeug 1 über den in den Hohlkörper 10 (Werkstück) bereits eingebrachten Durchbruch 11 (siehe Fig. 2) mit seinem freien axialen Ende in den Hohlkörper 10 (zum Beispiel ein Rohr) hineinbewegt. Danach wird der Werkzeughalter 2 auf dem Lagerschlitten 3 in radialer Richtung gegen den Rand (Durchbruchsrand 12) des in den zu bearbeitenden Hohlkörper 10 eingebrachten Durchbruchs 11 (siehe wiederum Fig. 2) verfahren. Die geschieht durch eine mittels eines Axialantriebs 16 (siehe Fig. 3), nämlich eines elektromotorischen Linearzylinders, bewirkte Bewegung der in der Hohlwelle 5 geführten Schub- und Zugstange 6 entlang der Längs- und Rotationsachse 9 und in Richtung des die Vorschubrichtung kennzeichnenden Pfeils. Diese axiale Bewegung der Schub- und Zugstange 6 wird durch das an ihrem Ende angekoppelte Gelenkgetriebe 7, das an seinem anderen Ende mit dem Lagerschlitten 3 verbunden ist, in eine radial in Richtung des Durchbruchsrandes 12 (siehe Pfeil) gerichtete Bewegung umgesetzt. Das radiale Ende des stabförmigen Werkzeugs 1 gelangt hierbei im Innern des bearbeiteten Hohlkörpers 10 in eine Position unterhalb des Durchbruchsrandes 12.
Soweit die Werkzeugaufnahme 4 nicht bereits eine Rotationsbewegung ausführt, wird sie jetzt über die mittels des Rotationsantriebs 15 (siehe Fig. 3) getriebene Hohlwelle 5 in eine Drehbewegung versetzt. Gleichzeitig werden alle in der Fig. 1 gezeigten Komponenten der Vorrichtung in einer Rückhubbewegung (ebenfalls durch einen Pfeil gekennzeichnet) von dem bearbeiteten Hohlkörper 10 wegbewegt, wobei sich das aus der Werkzeugaufnahme 4 herausragende axiale freie Ende des stabförmigen Werkzeugs 1 allmählich aus dem Durchbruch 11 in dem Hohlkörper 10, weiterhin an dessen Durchbruchsrand 12 abrollend, herausbewegt. Hierdurch wird das Material entlang des Umfangs des Durchbruchsrandes 12 in einer Art Fließbewegung, bezogen auf den Hohlkörper 10 (zum Beispiel Rohr), nach außen transportiert, so dass der gewünschte Abgang an dem Hohlkörper 10 (gemäß Fig. 2 an einem Rohr) entsteht.
Wie bereits mehrfach ausgeführt, erfolgen die zuletzt beschriebenen Teilschritte, nämlich gegebenenfalls bereits das Einführen des freien axialen Endes des Werkzeugs 1 in den in das bearbeitete Werkstück (Hohlkörper 10) zuvor eingebrachten Durchbruch 11, aber jedenfalls das Verfahren des Werkzeugs 1 gegen den Durchbruchsrand 12 und das allmähliche Herausbewegen des Werkzeugs 1 aus dem Durchbruch 11 bei gleichzeitiger Rotationsbewegung der Werkzeugaufnahme 4, in sich mehrfach wiederholenden Zyklen.
Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass dabei, nämlich während eines gesamten Zyklus des Aushalsens, die Längsachse 14 des stabförmigen Werkzeugs 1 gegen die Mittelsenkrechte 13 des in den Hohlkörper 10 (hier ein Rohr) eingebrachten Durchbruchs 11 in einem Werkzeugeinstellwinkel α geneigt. Zudem verjüngt sich das Werkzeug 1 im Bereich seines beim Aushalsen an dem Durchbruchsrand 12 entlangrollenden axialen Endes mit einem festgelegten Werkzeugwinkel β. Der bearbeitete Hohlkörper 10 (Rohr) ist an oder in einer in den Zeichnungen nicht dargestellten, vorzugsweise als Spanneinrichtung ausgebildeten Werkstückhalterung 17 festgelegt.
Die Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für das Aushalsen in einer Gesamtansicht. Die hier in der Gesamtansicht gezeigte Ausbildungsform umfasst die im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläuterten Elemente, welche hier allerdings nur teilweise zu sehen sind. In der Gesamtansicht sind jedoch insbesondere die in der Fig. 1 nicht gezeigten Antriebe 15, 16 und die räumliche Anordnung dieser Antriebe 15, 16 sowie weitere, die Vorrichtung gemäß der Fig. 1 komplettierende Elemente und Konstruktionsteile dargestellt. In Bezug auf die in der Fig. 1 erläuterten Elemente sind in dieser Darstellung insbesondere das Werkzeug 1, der das Werkzeug 1 drehbar lagernde Werkzeughalter 2 sowie die den Werkzeughalter 2 mit dem Werkzeug 1 aufnehmende Werkzeugaufnahme 4 zu erkennen. Wie zur Fig. 1 erläutert, wird die über die hier nicht zu erkennende (durch Gehäuseteile verdeckte) Hohlwelle 5 auf die Werkzeugaufnahme 4 vermittelte Drehbewegung durch den Rotationsantrieb 15 erzeugt.
Die von dem Rotationsantrieb 15 erzeugte Antriebskraft wird über ein Getriebe 22 und Mittel 23 zur Kraftübertragung auf die - hier, wie bereits gesagt, nicht gezeigte - Hohlwelle 5 übertragen. Der Rotationsantrieb 15 ist gemeinsam mit einem axial wirkenden Antrieb 16 (Linearantrieb) auf einem von einem Maschinenbett 20 getragenen Schlitten 21 für die Vorschubbewegung der Werkzeugaufnahme 4 mit dem Werkzeug 1 in Richtung eines zu bearbeitenden Hohlkörpers 10 (siehe Fig. 2) angeordnet. Bei dem Antrieb 16 handelt es sich um den Antrieb, dessen Antriebskraft über die hier nicht gezeigte, durch die Hohlwelle 5 geführte Schub- und Zugstange 6 auf das hier ebenfalls nicht zu sehende Gelenkgetriebe 7 (siehe Fig. 1) übertragen wird, welches die ursprünglich in der Längsrichtung des Schlittens 21 wirkende Antriebskraft des Antriebs 16 in eine orthogonal dazu, das heißt radial gerichtete, über das Werkzeug 1 auf den Durchbruchsrand 12 eines bearbeiteten Hohlkörpers 10 (siehe Fig. 2) gerichtete Kraft umwandelt. Der Schlitten 21 für die Vorschub- beziehungsweise die Rückhubbewegung wird beispielsweise über einen Spindelantrieb durch einen weiteren linear wirkenden, hier nicht gezeigten Antrieb bewegt.
Die Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausbildungsform einer Maschine zur Erzeugung von Abgängen an Hohlkörpern 10, welche neben der, eine Arbeitsstation 18 ausbildenden Vorrichtung für das Aushalsen eine weitere Arbeitsstation 19 umfasst, an welcher vorlaufend zu dem Aushalsvorgang der dazu erforderliche Durchbruch 11 in den Hohlkörper 10 eingebracht wird. In der gezeigten Darstellung befindet sich ein zu bearbeitender, von einer Werkstückhalterung 17 (Spannvorrichtung) gehaltener Hohlkörper 10, vorzugsweise ein Rohr, an welchem ein Rohrabgang zu erzeugen ist, an der Arbeitsstation 19 zur Erzeugung des Durchbruchs 11. Der Durchbruch 11 wird hier in einem Fräsvorgang in den entsprechenden Hohlkörper 10, beispielsweise ein Rohr, eingebracht. Bei der beispielhaft gezeigten Ausbildungsform der Maschine wird dann, nach dem Einbringen des Durchbruchs 11, die Werkstückhalterung 17 (Spannvorrichtung) mit dem daran festgelegten Hohlkörper 10 beziehungsweise Werkstück (hier ein Rohr) mittels einer Schwenkvorrichtung 24 in einer Schwenkbewegung entlang der gestrichelt dargestellten Bahn zur Arbeitsstation 18 (Aushalsstation) bewegt.
Abgesehen von der in der Fig. 4 gezeigten Ausbildungsform mit einer Schwenkvorrichtung 24 besteht eine andere Möglichkeit der Ausbildung einer mehrere Arbeitsstationen 18, 19 zur Erzeugung eines Abgangs umfassenden Maschine darin, die Arbeitsstation 19 für das Einbringen des Durchbruchs und eine oder mehrere Arbeitsstationen 18 für das Aushalsen nebeneinander, gewissermaßen in Reihe anzuordnen. Der bearbeitete Hohlkörper 10 beziehungsweise das Werkstück wird hierbei zusammen mit der Werkstückhalterung 17, also unter Verbleib in der Werkstückhalterung 17, in einer axialen Bewegung zwischen den einzelnen Arbeitsstationen 18, 19 verfahren.
Durch die neue Technologie werden die bestehenden Nachteile des in der eingangs genannten Druckschrift EP 1 166 909 B1 beschriebenen Aushalsverfahrens eliminiert. Jedoch bleiben die Vorteile in vollem Umfang erhalten. Erreicht wird das im Falle einer Ausführung des Verfahrens mittels einer mehrere Arbeitsstationen 18, 19 umfassenden Maschine durch folgende Maßnahmen und Merkmale:

Der Hohlkörper 10, also das jeweils zu bearbeitende Werkstück ist an einer Werkstückhalterung 17 festgelegt. Während des Durchlaufens eines Zyklus oder mehrerer Zyklen einer, an einer als Aushalsstation ausgebildeten Arbeitsstation ausgeführten Aushalsstufe von gegebenenfalls mehreren Aushalsstufen wird der bearbeitete Hohlkörper 10 (zum Beispiel ein Rohr) nicht bewegt. Eine Bewegung des Hohlkörpers 10 (Werkstücks) erfolgt nur durch Bewegen der Werkstückhalterung 17 mit dem weiterhin daran festgelegten Hohlkörper 10 von einer Arbeitsstation 19, 18 zur nächsten und damit von einem Arbeitsschritt zum nächsten.
Der Rotationsantrieb 15 ist auf dem Schlitten 21 für die Vorschubbewegung des Werkzeugs 1 in Richtung des zu bearbeitenden Hohlkörpers 10 montiert und verfährt mit. Die Energiezuführung für die von dem Schlitten 21 für die Vorschubbewegung mitbewegten Antriebe (Rotationsantrieb 15 und zweiter Axialantrieb 16 beziehungsweise Linearantrieb für die Schub- und Zugstange 6) erfolgt über eine Energieschleppkette.
Der Lagerschlitten 3 mit der Linearführung zum Verfahren des Werkzeugs 1 gegen den Durchbruchsrand 12 des in den zu bearbeitenden Hohlkörper 10 eingebrachten Durchbruchs 11 rotiert mit der Werkzeugaufnahme 4. Die Verstellung dieses Lagerschlittens 3 erfolgt aber nicht mittels eines Servoantriebs und einer Gewindespindel, sondern mittels eins mechanischen Systems mit einer durch die Hohlwelle 5 geführten Schub- und Zugstange 6 und daran angekoppelten, diese Stange mit dem Lagerschlitten 3 verbindenden Gelenkgetriebe 7, wobei dieses System eine zunächst in Vorschubrichtung erzeugte lineare Bewegung in eine dazu orthogonal verlaufende lineare Bewegung umformt (Umformung einer axialen Bewegung in eine radiale). Der Antrieb 16 für die axiale Bewegung der Schub- und Zugstange 6 (Linearantrieb) befindet sich fest montiert auf dem Schlitten 21 der Vorschubeinheit. Die Entkopplung des nichtrotierenden Antriebs 16 (Linearantriebs) für die Schub- und Zugstange 6 erfolgt durch ein einfaches Axiallager, welches die Linearbewegung übertragen kann.
Bei einer Anlage, die zur weiteren Reduzierung der Taktzeit mit drei Aushalsstationen ausgestattet ist, ist es anders als bisher ( EP 1 166 909 B1 ) nicht mehr erforderlich, vor dem Drehen des Karusselltisches nach der Durchführung einer Aushalsstufe die Spindel abzubremsen, auf Drehwinkel-Null zu positionieren und auszukuppeln sowie nach dem Drehen des Tisches die nächste Spindel einzukuppeln und auf Walzdrehzahl (Rotationsdrehzahl der Werkzeugaufnahme 4) zu beschleunigen. Durch das Entfallen dieser Hilfszeiten, reduziert sich die Gesamttaktzeit weiter.

Bezugszeichen

1: Werkzeug
2: Werkzeughalter
3: Lagerschlitten
4: Werkzeugaufnahme
5: Hohlwelle
6: Schub- und Zugstange
7: Gelenkgetriebe
8, 8': Gleitlager
9: Längs- und Rotationsachse
10: Hohlkörper (Werkstück, z. B. Rohr)
11: Durchbruch
12: Durchbruchsrand
13: Mittelsenkrechte
14: Längsachse Werkzeug
15: Rotationsantrieb
16: axial wirkender Antrieb
17: Werkstückhalterung
18: Arbeitsstation (Aushalsen)
19: Arbeitsstation
20: Maschinenbett
21: Schlitten (Linearführung Vorschub/Rückhub)
22: Getriebe
23: Mittel zur Kraftübertragung
24: Schwenkvorrichtung

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines oder mehrerer Abgänge an einem Hohlkörper (10), mit den zur Erzeugung eines solchen Abgangs nacheinander ausgeführten Verfahrensschritten
a) Einbringen eines Durchbruchs (11) mit rundlicher Innenkontur in die Mantelfläche des zu bearbeiteten Hohlkörpers (10),

b) Aushalsen des erzeugten Durchbruchs (11) durch einen mittels eines an dem Durchbruchsrand (12) abrollenden drehsymmetrischen Werkzeugs (1) entlang des Durchbruchsrandes (12) bewirkten, nach außen gerichteten Materialtransport, indem in einem einmal oder mehrfach durchlaufenen Zyklus zunächst ein axiales Ende des drehbar gelagerten Werkzeugs (1) in einer Vorschubbewegung über den Durchbruch (11) in den Hohlkörper (10) eingeführt, danach das Werkzeug (1) unter Ausübung einer Druckkraft gegen den Durchbruchsrand (12) verfahren und schließlich das Werkzeug (1), bei weiterhin auf den Durchbruchsrand ausgeübter Druckkraft sowie bei einer gleichzeitig zwischen dem Hohlkörper (10) und dem Werkzeug (1) durch einen Rotationsantrieb (15) bewirkten Relativbewegung, wieder aus dem Durchbruch (11) herausbewegt wird, wobei das selbst nicht angetriebene Werkzeug (1) zur Ausführung der rotatorischen Relativbewegung mittels einer rotierenden Werkzeugaufnahme (4) am dem Durchbruchsrand entlang bewegt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bewegung des Werkzeugs (1) gegen den Durchbruchsrand durch eine innerhalb der Werkzeugaufnahme (4) erfolgende Umlenkung einer mittels eines Antriebs (16) erzeugten, ursprünglich parallel zur Mittelsenkrechten (13) des Durchbruchs (11) gerichteten linearen Bewegung bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das Aushalsen ein Werkzeug (1) verwendet wird, dessen Querschnitt sich an seinem in den Hohlkörper (10) eingeführten axialen Ende sich mit einem Werkzeugwinkel (ß) stetig verjüngt oder erweitert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Herausbewegens des Werkzeugs (1) aus dem Hohlkörper (10) die auf den Durchbruchsrand ausgeübte Druckkraft verändert wird, wobei das Werkzeug (1) weiter gegen den Durchbruchsrand (12) verfahren wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushalsen des Durchbruchs (11) in mehreren Stufen erfolgt, wobei von einer zur nächsten dieser Aushalsstufen die von dem Werkzeug (1) beim Abrollen entlang des Durchbruchsrandes auf den Durchbruchsrand ausgeübte Druckkraft und/oder die Geschwindigkeit des Rückhubs, mit welchem das Werkzeug (1) bei weiterhin auf den Durchbruchsrand ausgeübter Druckkraft aus dem Durchbruch (11) herausbewegt wird, verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Stufen des Aushalsvorgangs an unterschiedlichen Arbeitsstationen (18) einer mehrere Arbeitsstationen (18, 19) aufweisenden Maschine ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei Verwendung eines drehsymmetrischen Werkzeugs (1), dessen Querschnitt sich an dem in den Hohlkörper (10) eingeführten axialen Ende mit einem Werkzeugwinkel (β) stetig verjüngt oder erweitert, dadurch gekennzeichnet, dass von einer zur nächsten Aushalsstufe durch einen zwischen den Stufen erfolgenden Werkzeugtausch der Werkzeugwinkel (β) des Werkzeugs (1) verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich dem Verfahrensschritt des Aushalsens ein weiterer Verfahrensschritt anschließt, bei dem die Kante des freien Endes des durch das Aushalsen erzeugten Rohrabgangs durch Planfräsen entgratet und geglättet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Erzeugung eines Rohrabgangs an einem den Hohlkörper (10) ausbildenden Rohr ausgeführt wird.
Vorrichtung zum Aushalsen eines in einen Hohlkörper (10) eingebrachten Durchbruchs (11) mit rundlicher Innenkontur, aufweisend mehrere Antriebe, eine Werkstückhalterung (17) zur Festlegung des zu bearbeitenden Hohlkörpers (10), eine Werkzeugaufnahme (4) mit einem von dieser aufgenommenen Werkzeughalter (2) und ein in dem Werkzeughalter (2) drehbar gelagertes drehsymmetrisches Werkzeug (1), welches mit einem freien axialen Ende aus der Werkzeugaufnahme (4) herausragt, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Werkzeugaufnahme (4) am Ende einer durch einen Rotationsantrieb (15) getriebenen Hohlwelle (5) ausgebildet ist, wobei sie mittels eines ersten axial wirkenden Antriebs gemeinsam mit der Hohlwelle (5) und dem Rotationsantrieb (15) in Richtung der Werkstückhalterung (17) und von dieser weg bewegbar ist und

- dass der Werkzeughalter (2) auf einem Lagerschlitten (3) in der Werkzeugaufnahme (4) montiert ist, wobei die Längsachse (14) des von ihm gehalten, selbst nicht unmittelbar angetriebenen Werkzeugs (1) gegen die Längs- und Rotationsachse (9) der Hohlwelle (5) geneigt ist und

- dass innerhalb der Hohlwelle (5) eine mittels eines zweiten axial wirkenden Antriebs (16) bewegte Schub- und Zugstange (6) geführt ist, deren axiale Bewegungen durch ein an ihrem Ende innerhalb der Werkzeugaufnahme (4) angeordnetes Gelenkgetriebe (7) in orthogonal zur Längs- und Rotationsachse (9) der Hohlwelle (5) gerichtete Axialbewegungen des den Werkzeughalter (2) mit dem Werkzeug (1) tragenden Lagerschlittens (3) umgesetzt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) stabförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des stabförmigen Werkzeugs (1) an seinem freien Ende stetig verjüngt oder erweitert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schub- und Zugstange (6) in der Hohlwelle (5) durch mindestens ein Gleitlager (8; 8') geführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Leitungen zur Energieversorgung des Rotationsantriebs (15) und des zweiten axial wirkenden Antriebs (16) für das Bewegen der Schub- und Zugstande (6) eine Schleppkette vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Arbeitsstation (18) Teil einer mehrere Arbeitsstationen (18, 19) aufweisenden Maschine ist.