CH633735A5

CH633735A5 - Verfahren und maschine zum innendrehschaelen von rohren.

Info

Publication number: CH633735A5
Application number: CH1167578A
Authority: CH
Inventors: Alfons Goeke; Heinz Hartkopf; Eberhard Tueckmantel; Wilhelm Schweer
Original assignee: Kieserling & Albrecht
Priority date: 1978-01-02
Filing date: 1978-11-14
Publication date: 1982-12-31
Also published as: IT7831097A0; SE7813449L; CA1103501A; DE2800078B2; ES476507A1; GB2011287A; JPS5497890A; NL7812651A; IT1101212B; ATA887178A; US4223578A; HU178604B; JPS6156043B2; BE871464A; RO77286A; DE2800078C3; DD140719A1; AT358357B; FR2413161B1; DE2800078A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 4.

Beim Tiefbohren werden bevorzugt Bohrköpfe eingesetzt, die von der Bohrstange in das Werkstück hineingedrückt werden. Dadurch ergeben sich andere Kräfte und Schwingungsverhältnisse. Es ist vom Tiefbohren her jedoch auch bekannt, gezogene Schälköpfe zur Innenbearbeitung von Rohren zu benutzen. Zur Führung dieser Aufbohr- oder Innenschälköpfe sind Stützelemente vorgesehen, die sich an der unbearbeiteten Rohrinnenfläche anstützen. Die unbearbeitete Rohrinnenfläche ist jedoch wegen ihrer Unebenheiten nicht geeignet, den Bohrkopf hinreichend zu stabilisieren. Die in der Schnittebene auftretenden Schwingungen können nicht ausreichend gedämpft werden.

Ein gezogener Innenschälkopf für Rohre ist auch aus dem DE-GM 7 622 259 bekannt. Über die Einspannung von Schälkopfstange und Rohr ist dort keine Offenbarung zu entnehmen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die insbesondere bei langen und dünnen Rohren auftretenden Schwingungsprobleme durch eine besondere Spannung des Werkstückes in Abstimmung mit dem Zerspanungsvorgang zu lösen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine radiale Einspannung des Werkstücks und die Abspanung in der gleichen Querebene des Rohres erfolgen. Dadurch wird erreicht, dass die durch den Schälvorgang hervorgerufenen Schwingungen direkt von den Spannmitteln und somit vom Maschinengestell absorbiert werden können, da Zerspanung und Einspannung über die Länge des Rohres auf engstem Raum in einer Querebene des Rohres zusam-mengefasst sind.

Besondere Probleme ergeben sich in der Ein- und Auslaufphase, weil dann das zwischen den Spannmitteln rotierende Werkzeug diese beschädigen oder selbst Schaden nehmen könnte. Diese Schwierigkeiten können jedoch nur auftreten, wenn die Schälkopfstange rotiert und nicht das Werkstück. Für eine Lösung mit rotierender Schälkopfstange ist die Ausgestaltung der Erfindung gemäss Anspruch 2 vorgesehen. Der Anschnitt erfolgt unmittelbar hinter der zweiten Ebene der Spannmittel, so dass bei Beginn der Schälkopfrotation das bereits über die Schälkopfstange gezogene Rohr, das in beiden Ebenen eingespannt ist, eine Beschädigung der Spannmittel vermeidet.

Zur besseren Stabilisierung des Rohres ist die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 vorgesehen. Damit ist gewährleistet, dass das Rohr während der gesamten Bearbeitung an mindestens zwei Stellen in unmittelbarer Nachbarschaft der Zerspanungsstelle eingespannt ist, so dass ein durch das Durchlängen verursachte Kippen bei der vorgesehenen Verwendung von Spannrollen vermieden wird.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Maschine nach Anspruch 4 vorgesehen. Durch die Massnahme des kennzeichnenden Teils von Anspruch 4 ist gewährleistet,

dass die vom Zerspanvorgang herrührenden Schwingungen direkt in das Maschinengestell eingeleitet werden können. Zur Erreichung einer seitlichen Abstützung sind die Spannelemente bevorzugt profiliert. Auch sind in erster Linie Spannrollen vorgesehen.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäss Anspruch 6 sieht vor, dass der Schälkopf rotiert und das Rohr selbst nur axial vorbewegt wird. Dadurch wird das Rohr als das am leichtesten schwingbare Element stabilisiert. Die Profilierung der Rollen stellt sicher, dass eine Einspannung in einer Ebene auch seitlich eine ausreichende Führung für das Rohr darstellt.

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Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 gewährleistet eine insbesondere Biegeschwingungen hemmende Einspannung des Rohres und ermöglicht in Verbindung mit dem Merkmal von Anspruch 7 eine zweifache Einspannung des Rohres auch in der Ein- und Auslaufphase. Der Schälvorgang, d.h. die Drehbewegung des Schälkopfes, beginnt, sobald das Rohr mit eingeführter Schälkopfstange die Spannebenen der ersten zwei Rollenpaare durchquert hat. Der Rohranfang ragt dann um einige mm aus dem mittleren Spannrollenpaar heraus. Schon bei Rotationsbeginn ist deshalb eine Beschädigung der Spannrollen durch den Schälkopf ausgeschlossen. Durch die Verschiebemöglichkeit nach Anspruch 7 ist es weiterhin möglich, den Schälvorgang so zu beenden, dass der Innenschälkopf einlaufseitig zum mittleren Spannrollenpaar angeordnet ist, so dass das Rohr fertig bearbeitet ist, bevor es die zweite, das ist die mittlere Spannebene, verlässt. Damit wird erreicht, dass das Rohr während der gesamten Bearbeitungsdauer an mindestens zwei Stellen in unmittelbarer Nähe der Zerspanungsstelle eingespannt wird. Bevorzugt ist für die Verschiebung nach Anspruch 7 die Ausgestaltung gemäss Anspruch 8 vorgesehen. Um die Schälkopfstange in der Auslaufphase und insbesondere nach erfolgter Bearbeitung besser abstützen zu können, kann das Merkmal von Anspruch 9 vorgesehen sein.

Die Erfindung wird im einzelnen an Hand des in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf die schematisch dargestellte Innenschälmaschine,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, mit dem Schälwerkzeug in Bearbeitungsstellung,

Fig. 3 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 mit dem Schälwerkzeug in der Anlaufphase,

Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 mit dem Schälwerkzeug in der Auslaufphase.

Fig. 1 zeigt eine Schälmaschine mit einer gezogenen Schälkopfstange 1, die an ihrem einen Ende mit einer lösbaren Kupplung 2 mit einem Motor 3 verbunden wird. Der Motor steht auf einem Sockel 4 und ist mit einer an seinem Fuss befestigten Platte 5 gegenüber dem Sockel 4 und somit relativ zu den Spannrollen 10 bis 15 in Richtung des Pfeiles 6, d.h. der Drehachse 26 verschiebbar. An dem dem Motor gegenüberliegenden Ende der Schälkopfstange ist der Schälkopf 7 angeordnet. Der Schälkopf 7 trägt ein oder mehrere Schälmesser 8, die gleichmässig auf seinem Umfang verteilt sind. Mit 9 ist eine Spann- und Transportrolleneinheit bezeichnet. Diese umfasst drei Paar einander am Rohr gegenüberliegender Transportrollen 10,11; 12,13; 14,15, die über ein Getriebe 16 zentral von einem Motor 17 angetrieben werden. Getriebe und Transportrollen sind über Gelenkwellen 18,19, 20 miteinander verbunden. Die Profilrollen sind an ihrem Umfang dem Rohrquerschnitt entsprechend profiliert. Ihre Drehachsen 22,23,24 sind rechtwinklig zur Längsachse 26 des Rohres 25 angeordnet. Beidseits der

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Spann- und Transportrolleneinheit 9 sind Transportrollen 30 bis 33 vorgesehen, die das Rohr vor und nach der Bearbeitung führen. Zwischen dem ersten 14,15 und dem zweiten Rollenpaar 12,13 sind zwei Spannprismen 27,28 als Teile eines Spannstockes angeordnet, die in der Auslaufphase eine drehbar auf der Schälkopfstange 1 gelagerte Hülse 29 einspannen (Fig. 4), um so ein Schlagen des Schälkopfes 7 zu vermeiden. Alternativ oder ergänzend können unmittelbar vor dem einlaufseitigen Spannrollenpaar 14,15 auch zum Bohrstangentransport bestimmte Rollen 34, 35 vorgesehen sein, die im Falle der Abstützung der Hülse 29 nicht drehangetrieben werden.

In nicht dargestellter, bekannter Weise wird ein Rohr auf eine Bohrstange aufgefädelt. Das Rohr wird mit dem Werkzeug quer zu seiner Längserstreckung auf die Transportrollen 32, 33 abgelegt. Das Rohrende, aus dem der Schälkopf herausragt, wird zwischen das erste 14,15 und das zweite Spann- und Transportrollenpaar 12,13 gelegt. Der Bohrkopf ragt so weit aus dem Rohr 25 heraus, dass er - in Durchlaufrichtung des Werkstücks gesehen - kurz hinter dem zweiten Spann- und Transportrollenpaar zu liegen kommt. Die Bohrstange 1 wird mit ihrem freien Ende vermittels der Kupplung 2 an den Motor 3 angeschlossen. Rohr und Schälkopf sind jetzt in der in Fig. 3 gezeigten Stellung. Der Motor 3 für die Bohrstange 1 wird eingeschaltet. Durch die Einschaltung des Motors 17 erhält jetzt das Rohr seinen Vorschub. Damit beginnt der Schälvorgang. Unmittelbar nach dem Anschnitt wird der Motor 3 mitsamt Schälkopf und Schälkopfstange so weit auf dem Sockel 4 in Richtung des Pfeiles 6 (in Fig. 3 nach rechts) verschoben, bis der Schälkopf genau in der Spannebene der mittleren Spann-und Transportrollen 12,13 zu liegen kommt. Abspannung und radiale Einspannung erfolgen jetzt in der gleichen Querebene des Rohres 25. In dieser Stellung des Bohrkopfes und der Spannrollen wird das Rohr über den wesentlichen Abschnitt seiner Länge an seiner Innenoberfläche geschält. Gegen Ende der Bearbeitung wird die Einheit aus Schälkopf 7, Schälkopfstange 1 und Motor 3 erneut entgegen der Vorschubrichtung in Richtung des Pfeiles 6 (s. Fig. 4) nach rechts verschoben. Der Schälkopf 7 gelangt dabei geringfügig aus der Ebene der Spann- und Transportrollen 12,13 in Richtung auf die einlaufseitigen Rollen 14,15 zu. Der Vorschub durch die Transportrollen läuft gleichmässig weiter. Sobald das hintere Ende des Rohres die Transportrollen 14,15 verlassen hat und ausreichend weit auf die Spann- und Transportrollen 12,13 zu bewegt ist, fahren die Spannrollen 34/35 und die Spannprismen 27,28 zusammen und spannen die Schälkopfstange an der Buchse 29 ein. Das Rohr verlässt die Spann- und Transportrolleneinheit und wird in beliebiger Weise von den Rollen 30, 31 weiter transportiert. Die Schälkopfstange 1 wird abgekuppelt und auf nicht gezeigte, beliebige Weise in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht. Ein neues Rohr wird aufgefädelt und, wie zuvor beschrieben, auf die Rollen 32, 33 und zwischen die Spann- und Transportrollen gelegt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung bedarf keiner Umstellung für unterschiedliche Rohrlängen.

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2 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zur Innendrehschäl-Bearbeitung von langen Rohren, bei dem das Rohr mindestens an einem Längsabschnitt radial von aussen eingespannt wird und seine Innenoberfläche auf schraubenlinienförmiger Bahn abgespant wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Einspan-nung (12,13) des Werkstücks (25) und die Abspanung in der gleichen Querebene des Rohres erfolgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (25) im Bereich der Zerspanungsebene mindestens 2fach (12,13; 14,15) radial eingespannt ist, und dass in der Ein- und Auslaufphase der Drehschälbearbeitung die Ebene der Zerspanung je einmal geringfügig entgegen der Vorschubrichtung verschoben wird, wobei die Zerspanung hinter den beiden Einspannungen (12,13; 14,15) eingeleitet wird, dann über fast die gesamte Länge des Rohres durch die erste Verschiebung in der Ebene einer Einspannung (12,13) erfolgt und schliesslich durch die zweite Verschiebung kurz vor Abschluss der Bearbeitung vor der vorangehenden Einspannung (14,15) beendet wird, jeweils in Vorschubrichtung des Werkstücks gesehen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (25) in unmittelbarer Nähe der Zerspanung (8) dreifach (10,11; 12,13; 14,15) eingespannt ist, dass die Zerspanung in der Querebene des Rohres stattfindet, die der mittleren Einspannung (12,13) entspricht, und dass der Anschnitt unmittelbar hinter dieser Querebene stattfindet, während der Abschluss der Zerspanung vor dieser Ebene erfolgt, jeweils in Vorschubrichtung des Werkstücks gesehen.

4. Innenschäl-Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, mit einer gezogenen Schälkopfstange und mit Spannmitteln zum radialen Einspannen des Werkstücks, wobei die Schälkopfstange an einem Ende einen Schälkopf aufweist und an ihrem anderen Ende eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel für das Rohr (25) mindestens zwei an diesem einander gegenüberliegend angeordnete Spannelemente (12,13) sind, und dass die Schälkopfstange (1) so lang ist, dass der Schälkopf (7) innerhalb der Spannelemente (12,13) zu liegen kommt.

5. Innenschäl-Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Spannmittel für das Werkstück in unmittelbarer Nähe des Schälkopfes (7) drei Paar Profilrollen (10 bis 15) angeordnet sind, wobei der Schälkopf etwa in der Spannebene des mittleren Rollenpaares (12,13) angeordnet ist.

6. Innenschäl-Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilrollen (10 bis 15) an ihrem Umfang dem Rohrquerschnitt entsprechend profiliert sind, dass ihre Drehachsen (22 bis 24) rechtwinklig zur Längsachse (26) des Rohres (25) angeordnet sind, und dass das eingespannte Ende der Schälkopfstange (1) mit einem Motor (3) gekuppelt ist.

7. Innenschäl-Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schälkopf und die Spannrollen (10 bis 15) relativ zueinander verschiebbar sind.

8. Innenschäl-Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (3) auf einem Sockel (4) verschiebbar gelagert ist.

9. Innenschäl-Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar neben den einlaufseitigen Spannmitteln (14,15) für das Rohr Spannmittel (27,28; 34, 35) für die Schälkopfstange (1) vorgesehen sind, und dass auf der Schälkopfstange in der Nähe des Schälkopfes (7)

eine drehbare Buchse (29) angeordnet ist, die von den Spannmitteln für die Schälkopfstange bei Abschluss der Bearbeitung eingespannt wird.