DE20000092U1 - Vorrichtung zum Anfasen von Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen zwei Rohrenden bedürfen diese in vielen Fällen einer, dem Schweißnahtquerschnitt entsprechenden Anfasung, durch deren Maßgenauigkeit in Umfangsrichtung die Schweißnahtqualität maßgeblich beeinflusst wird. Maßabweichungen des einzelnen Rohrendes gegenüber einer Sollform wie zum Beispiel Unrundheiten, Wanddickenabweichungen in peripherer Richtung usw. machen jedoch im Allgemeinen besondere Maßnahmen bei der Führung eines Zerspanungswerkzeugs erforderlich, um trotz dieser Abweichungen eine solche Anfasung im Ergebnis erreichen zu können, die für eine qualitativ hochwertige Schweißverbindung gefordert wird.

So ist beispielsweise aus der EP 0 934 787 A2 eine Vorrichtung zum Anfasen von Rohrenden bekannt, bei welcher sich das, in einer Spanneinrichtung eingespannte Rohrende in einer waagerechten, zu einer Planscheibe koaxialen Anordnung befindet, wobei auf der Planscheibe ein oder mehrere Zerspanungswerkzeuge radial zustellbar angeordnet sind. Aus der Position radialer Spannbacken der Spanneinrichtung ist der Istaußendurchmesser des Rohrendes ermittelbar, wobei zur Ermittlung des Istinnendurchmessers eine Tastvorrichtung an der Planscheibe angebracht ist, die insbesondere eine Vermessung des Verlaufs des Innendurchmessers in peripherer Richtung ermöglicht. Sowohl die Spanneinrichtung als auch eine, die Planscheibe lagernde Zerspanungseinrichtung befinden sich auf einem gemeinsamen Hubtisch, wobei die Zerspanungseinrichtung in Achsrichtung der Planscheibe relativ zu der Spanneinrichtung verschiebbar angeordnet ist. Ein radialer Vorschub des Anfaswerk-

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zeugs erfolgt über innerhalb einer hohl ausgebildeten, die Planscheibe tragenden Hauptspindel angeordnete Zwischenglieder. Grundsätzlich wird bei dieser bekannten Vorrichtung von einem zweistufigen Bearbeitungsvorgang, nämlich einem Schruppbearbeitungsvorgang mit hoher Zerspanungsleistung und einem Schlichtbearbeitungsvorgang mit geringer Zerspanungsleistung jedoch relativ höherer Oberflächenqualität ausgegangen, wobei unter Mitwirkung einer Steuereinheit das Anfaswerkzeug relativ zu dem Werkstück radial nach Maßgabe der zu erstellenden Fasengeometrie zustellbar ist.

Diese bekannte Vorrichtung ist auf eine Anwendung bei rotationssymetrischen rohrartigen Werkstücken beschränkt, so dass Vorschubbewegungen des Faswerkzeugs lediglich in Richtung der gemeinsamen Achse von Hauptspindel und Werkstück und radial bezüglich dieser Achse gegeben sind. Eine Bearbeitung von unrunden, z.B. ovalen oder in sonstiger allgemeinerer Weise gestalteten Profilformen ist nicht ohne weiteres möglich.

Zur Bereitstellung des radialen Vorschubs des Anfaswerkzeugs relativ zu der Planscheibe sind vergleichsweise kompliziert gestaltete, durch die hohle Hauptspindel hindurchgeführte mechanische Übertragungsmittel erforderlich, wodurch letztendlich die Drehzahl bei der zerspanenden Bearbeitung und damit die Schnittgeschwindigkeit begrenzt werden.

Infolge der zueinander fluchtenden Achsen von Werkstück und Hauptspindel ergibt sich bei radialem Vorschub des Anfaswerkzeugs eine ungünstige Spanformung, die durch Bildung langer Späne gekennzeichnet ist, die im Verhältnis zu ihrem eigentlichen Spanvolumen einen großen Spanraumbedarf beanspruchen. Derartige Späne sind nicht nur für den Bedienenden eine potentielle Unfallquelle sondern können in Verbindung mit einer Automatisierung der Fertigung auch Störungen an Späneentsorgungsanlagen auslösen.

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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art dahingehend auszugestalten, dass sich bei hoher Zerspanungsleistung sowie Bearbeitungsgenauigkeit ein im Verhältnis zum Stand der Technik einfacherer konstruktiver Aufbau sowie eine günstigere Spanformung ergibt. Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, eine solche Vorrichtung dahingehend auszugestalten, dass auch eine Bearbeitung beliebiger, nicht rotationssymetrischer Werkstücke, insbesondere Rohrwerkstücke möglich ist. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, dass die Achsen des zu bearbeitenden Werkstücks einerseits und diejenige eines Werkzeugträgers andererseits in Abweichung von dem eingangs dargelegten Stand der Technik nicht fluchtend sondern vielmehr versetzt zueinander verlaufen. Erfindungswesentlich ist ferner, dass der Radius der Umlaufbahn des eingesetzten Zerspanungswerkzeugs entweder kleiner oder größer als der radiale Bereich des Werkstücks angelegt sind, der zerspanend mit Hinblick auf eine Anfasung bearbeitet werden soll. Unter Wahrung dieses mechanischen Grundprinzips sind zahlreiche konstruktive Ausgestaltungen möglich, und zwar sowohl unter Zugrundelegung eines um seine Achse drehbaren als auch eines feststehenden Werkstücks. Allen Varianten gemeinsam ist, dass sich aufgrund unterschiedlicher Radien von Werkstück einerseits und der Umlaufbahn des Zerspanungswerkzeugs andererseits stets lediglich ein intermittierender Eingriff zwischen Werkzeug und Werkstück ergibt, welches zur Ausbildung vergleichsweise kurzer Späne sowie einer raschen Abfuhr der infolge des Zerspanungsprozesses entwickelten Wärme führt, von der angenommen wird, dass sie zum größten Teil mit den Spänen entfernt wird. Letzteres wiederum ermöglicht die Bereitstellung hoher Zerspanungsleistungen, ohne einen übermäßigen Werkzeugverschleiß befürchten zu müssen. Voraussetzung für die Bearbeitung ist lediglich, dass das zu behandelnde Rohr bzw. das mit diesem vergleichbare Werkstück hinsichtlich seiner Achse in eine horizontale und parallele Ausrichtung zu der Achse des Werkzeugträgers überführt wird. Nach Maßgabe der eingesetzten Zerspa-

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nungswerkzeuge beziehungsweise der eingestellten Zerspanungsgeschwindigkeit können hierbei wahlweise Schrupp- und/oder Schlichtbearbeitungsvorgänge durchgeführt werden. Der Werkzeugträger kann hierbei dahingehend angelegt sein, dass die Umlaufbahn des/der Zerspanungswerkzeuge, die sich in dessen peripheren Bereich befinden, kleiner als der zu bearbeitende Durchmesser des Rohres angelegt ist. Dies bedeutet, dass nach Maßgabe der absoluten Größenverhältnisse der Werkzeugträger entlang der Außenseite oder der Innenseite des Rohres geführt werden kann, und zwar in Abhängigkeit von der zu erstellenden Anfasungsgeometrie. Insbesondere dann, wenn der Werkzeugträger dahingehend bemessen ist, dass der Radius der Umlaufbahn der Zerspanungserkzeuge größer ausfällt als der Radius des zu behandelnden Bereichs des Rohres, ergeben sich Eingriffsverhältnisse zwischen Werkzeug und Werkstück, die denjenigen entsprechen, die von der bekannten Wirbeltechnik beim zerspanenden Herstellen von Gewinden bekannt sind, wobei in diesem Fall von einem um seine Achse drehbar gelagerten Werkstück ausgegangen wird. Letzteres wiederum bedeutet, dass zumindest teilweise von Antriebs- und Konstruktionsprinzipien einer bekannten Technik Gebrauch gemacht werden kann. Insgesamt steht in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Konzept zur Verfügung, welches bei beliebig vorgebbaren Genauigkeitsanforderungen, einer günstigen Spanformung und hohen Zerspanungsgeschwindigkeiten mit einem vergleichsweise unkomplizierten konstruktiven Aufbau einen optimalen Anfasungsprozess bei rohrförmigen Werkstücken ermöglicht, bei welchem Unrundheiten, d.h. Abweichungen des Radius gegenüber einer Bezugsachse ebenso berücksichtigt werden können wie allgemein von der Kreisform abweichende, zum Beispiel ovale Querschnittsformen.

Die Merkmale des Anspruchs 2 sind auf die weitere konstruktive Ausgestaltung einer solchen Vorrichtung gerichtet, deren Werkzeugträger dahingehend angelegt ist, dass sich eine Umlaufbahn des Zerspanungswerkzeugs ergibt, die kleiner als der Radius des zu behandelnden Werkstücks bemessen ist. Der um seine Achse antreibbare Werkzeugträger steht hierbei über entsprechende Zwischenglieder mit Bahnmotoren in Verbindung, die eine dreidimensionale

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Zustellbewegung nach Maßgabe von drei, vorzugsweise senkrecht zueinander orientierten Bahnachsen ermöglichen. Bei der konstruktiven Auswahl der den einzelnen Achsen zugeordneten mechanischen Stellglieder nebst Antriebsmotoren kann insoweit auf an sich bekannte Konzepte aus der CNC-Technik zurückgegriffen werden, über welche faktisch beliebig genaue Zustellbewegungen erreichbar sind. Dies bedeutet, dass der Werkzeugträger faktisch nach Maßgabe beliebig vorgebbarer Querschnittsformen des zu behandelnden Werkstücks zustellbar ist und dass beliebige Anfasungsgeometrien herstellbar sind.

&iacgr;&ogr; Die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 sind auf alternative Ausgestaltungen des Konzepts gemäß Anspruch 1 gerichtet, nämlich insoweit, als die erfindungsgemäße Einspann- und Ausrichteinrichtung über die ihr zugeordnete Tasteinrichtung zur Erfassung des Außen- oder des Innenradius des rohrartigen Werkstücks eingerichtet ist. Grundsätzlich ist auch vorstellbar, eine Tasteinrichtung des gleichen mechanischen Grundkonzepts vorzusehen, über welche sowohl der Verlauf des Innen- als auch des Außenradius erfasst wird, wobei mit den auf diese Weise gewonnen Daten, die in einem Speicher der Steuerungseinrichtung zwischengespeichtert werden, die Zustellbewegung des Werkzeugträgers gesteuert wird. Die Tasteinrichtung kann gleichzeitig zur Ermittlung des theoretischen Mittelpunkts des Außen- und/oder des Innenprofils des Rohres benutzt werden, wobei die Werte des Außen- sowie des Innenradius gegenüber diesem theoretischen Mittelpunkt gespeichert und den Zustellbewegungen des Werkzeugs zugrunde gelegt werden.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 ist demzufolge die Tasteinrichtung der Ausrichteinrichtung zur wahlweisen Erfassung des Verlaufs des Innenradius oder des Außenradius bestimmt und eingerichtet. Dies eröffnet faktisch beliebige Wahlmöglichkeiten zur Gestaltung des stirnseitigen Endes des zu bearbeitenden Werkstücks, insbesondere in Verbindung mit einer dementsprechenden Anordnung und Gestaltung der im peripheren Bereich des Werkzeugträgers angeordneten Zerspanungswerkzeuge, die vorzugsweise als an sich bekannte Wendeschneidplatten ausgebildet sind.

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Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 6 kann die Funktion eines bespielsweise als Wendeschneidplatte ausgebildeten Zerspanungswerkzeugs in an sich bekannter Weise durch dessen Position auf dem Werkzeugträger definiert werden. Auch kann auf diese Weise zur Bereitstellung nahezu beliebiger Gestaltungen der Stirnseiten eines Rohres beigetragen werden.

Die Merkmale des Anspruchs 7 sind auf eine solche Ausgestaltung gerichtet, bei welcher der Werkzeugträger, in dessen pehpheren Bereich die Zerspanungswerkzeuge platziert sind, derart ausgestaltet ist, dass der Radius der Umlaufbahn der Werkzeuge größer ist als der Radius des zu behandelnden Werkstücks. Aus räumlichen Gründen, nämlich zur optimalen Ausnutzung eines vorhandenen Bauvolumens wird ein solcher Werkzeugträger mit der Maßgabe ausgestaltet, dass er das zu behandelnde Werkstück, nämlich dessen einen Endbereich während des Zerspanungsverfahrens umgibt, wobei unterschiedliche Zustellbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück vorstellbar sind. Zunächst einmal besteht die Möglichkeit, den Werkzeugträger dreidimensional unter Verwendung numerisch steuerbarer Bahnmotoren und nach Maßgabe der vorab festgestellten Geometrie des Werkstücks zuzustellen, und zwar bei feststehendem Werkstück. Auch bei dieser Ausführungsform ergeben sich aus geometrischen Gründen solche Eingriffsverhältnisse zwischen Werkzeug und Werkstück, die durch die Bildung eines kurzen Spans und einen intermittierenden Eingriff charakterisierbar sind. Es ist jedoch auch ein Rundvorschub des Werkstücks um seine Achse möglich, so dass für den Werkzeugträger lediglich zwei Zustellbewegungen ausreichend sind, nämlich eine in Achsrichtung desselben und eine zu dieser Achsrichtung senkrechte Bewegung. Im Ergebnis führt auch dieses Konzept zu vorteilhaften Wirkungen, die denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen entsprechen.

Im Verhältnis zu dem Eingangs dargelegten Stand der Technik entfällt somit ein mechanisch komplizierter Nachstellmechanismus für das Zerpanungswerkzeug, der die verfügbare Zerspanungsleistung mindert. Im Ergebnis steht somit

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ein von seinem mechanisch konstruktiven Prinzip her einfaches System zur Verfügung, welches hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten bei beliebig vorgebbarer Genauigkeit ermöglicht.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen schematisch wiedergegebene Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Einspann- und Ausrichteinrichtung für das Werkstück in teilweisem &iacgr;&ogr; Vertikalschnitt;

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Zerspanungseinrichtung;

Fig. 3. eine Prinzipdarstellung des mit der Einrichtung gemäß Fig. 2 zusammenwirkenden Werkzeugträgers;

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines alternativ ausgebildeten Werkzeugträgers;

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Einspann- und Ausspanneinrichtung sowie einer Zerspanungseinrichtung, die beide auf einem gemeinsamen, zeichnerisch nicht wiedergegebenen Grundrahmen angeordnet sind. Es wird im Folgenden zunächst auf die zeichnerische Darstellung gemäß Fig. 1 Bezug genommen, welche die erwähnte Ausrichteinrichtung zeigt.

Ein Werkstück, hier ein mit der Bezugsziffer 1 bezeichnetes, im Querschnitt kreisförmiges Rohr ist an der Stelle 2 in einer zeichnerisch nicht näher dargestellten Klemmeinrichtung auf genommen und darüber hinaus an einer von der Stelle 2 entfernt gelegenen Stelle in einer Aufnahme 3 aufgelagert, wobei diese Aufnahme 3 mittels einer Hubspindel 4 in Richtung der Pfeile 5 senkrecht zur Achse 7 des Werkstücks höhenverstellbar ausgestaltet ist. Die Hubspindel 4

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steht in zeichnerisch ebenfalls nicht näher dargestellter Weise mit einem Hubspindelmotor 6 in Wirkverbindung. Das Gesamtsystem, bestehend aus der an der Stelle 2 befindlichen Klemmeinrichtung sowie der Hubspindel 4 ist dahingehend angelegt, dass durch entsprechende Ansteuerung des Hubspindelmotors 6 in jedem Fall eine Ausrichtung des Rohres 1 dahingehend möglich ist, dass sich dessen Achse waagerecht erstreckt. Mit 7 ist die Achse der Einspannung des Rohres bezeichnet, die sich waagerecht erstrecken soll.

Zu diesem Zweck ist eine elektronische Wasserwaage 8 vorgesehen, die an &iacgr;&ogr; dem einen Ende einer Führungsstange 9 angebracht ist, die ihrerseits an einem, sich horizontal erstreckenden, mit dem Maschinenrahmen in Verbindung stehenden Träger 10 vertikal, d.h. in Richtung auf das Rohr 1 hin bzw. in Richtung der Pfeile 11 geradlinig verschiebbar aufgenommen ist. Die Führungsstange 9 erstreckt sich in einer, die Achse 7 beinhaltenden Vertikalebene.

Die elektronische Wasserwaage 8 wird mittels einer Feder 12, die einerseits an der Führungsstange 9 und andererseits an dem Träger 10 abgestützt ist, elastisch gegen die Oberfläche des Rohres 1 gedrückt.

Die elektronische Wasserwaage 8 steht mit einer übergeordneten Steuerung in Wirkverbindung, die mit dem Hubspindelmotor 6 einen Regelkreis bildet, der dahingehend angelegt ist, dass eine Nachführung der Höhenposition der Aufnahme 3 mittels des Hubspindelmotors 6 nach Maßgabe der festgestellten Abweichung der Lage der Achse 7 von einer Horizontalebene erfolgt. Es wird hierbei davon ausgegangen, dass die äußere Oberfläche des Rohres 1, insbesondere eine sich in dessen Längsrichtung erstreckende Mantellinie parallel zu der Achse 7 verläuft, so dass über eine Abtastung einer solchen Mantellinie die räumliche Abweichung auch der Achse 7 gegenüber einer Horizontalebene erfassbar ist. Die Aufnahme 3 kann eine einfache, beispielsweise U-förmige Aufnähme sein, es kann sich jedoch auch um eine Anordnung von zwei oder mehr frei drehbare Rollen handeln, deren Achsen jeweils parallel zu der Achse 7 verlaufen.

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Die an der Stelle 2 befindliche Klemmeinrichtung kann ebenfalls grundsätzlich beliebig ausgebildet sein und es kann hier jedes System eingesetzt werden, welches zu einer örtlichen Fixierung des Rohres 1 geeignet ist. Die Klemmung sollte lediglich derart beschaffen sein, dass eine horizontale Ausrichtung des Rohres 1 nicht behindert wird.

Mit 13 ist ein ringartiger, sich koaxial zu der Achse der an der Stelle 2 befindlichen Klemmeinrichtung erstreckender Messträger bezeichnet, der über ein &iacgr;&ogr; Lager 14 an dem Maschinengrundrahmen drehbar gelagert ist. Der Messträger 13 steht an seiner äußeren Peripherie mit einem Zahnkranz 15 in fester Verbindung, der über ein Zahnrad 16 durch einen, ebenfalls an dem Maschinengrundrahmen angeordneten Motor 17 antreibbar ist.

Auf der, dem Maschinengrundrahmen abgekehrten Seite des Messträgers 13 befindet sich eine Tasteinrichtung 18, aus deren, dem Rohr 1 zugekehrten Ende ein stabförmiger Tastkopf 19 herausragt, der in Richtung der Pfeile 20, somit senkrecht zu der Achse 7 in einer Längsmittelebene des Rohres 1 verschiebbar gelagert ist. Der Tastkopf 19 ist zur Anlage an dem Außenumfang des Rohres 1 bestimmt und wird beispielsweise unter Federkraft in Anlage an dieser Oberfläche gehalten.

Die Tasteinrichtung 18 ist dahingehend eingerichtet, dass jeder Verschiebung des Tastkopfes 19 in Richtung der Pfeile 20 ein vorzugsweise elektrisches Messsignal zugeordnet ist, welches - bezogen auf einen Referenzwert die jeweilige Lage des Messkopfes 19 in Richtung der Pfeile 20 beschreibt.

Durch Drehung des Messträgers 13 um die Achse 7 erfährt der Tastkopf 19 während einer Umdrehung somit Auslenkungen, die die Unrundheit des Rohres 1 bezüglich seiner Achse beschreiben. Dadurch, dass jedem, über den Motor 17 eingeleiteten Drehwinkel jeweils die Auslenkung des Tastkopfes 19 gegenübergestellt wird, ist somit ein Datensatz erzeugbar, der das Außenprofil des

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Rohres 1 beschreibt. Sowohl der Motor 17 als auch die Tasteinrichtung 18 stehen mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung, die u.a. einen Speicher aufweist, der der Speicherung solcher Daten dient, die das Außenprofil des Rohres 1 beschreiben, und zwar bezüglieh einer theoretischen Rotationsachse. Diese kann ermittelt werden, indem ein theoretischer Mittelpunkt des Außenprofils anhand mehrerer, über den Umfang verteilter Messpunkte des Außenumfangs ermittelt wird, wobei anschließend der Verlauf des Außendurchmessers gegenüber diesem theoretischen Mittelpunkt ermittelt und gespeichert wird.

Die Zerspanungseinrichtung besteht aus einem Maschinengehäuse 21, aus dessen einer Seite die zur Einspannung eines Zerspanungswerkzeugs bestimmte Spindel 22 herausragt, deren Achse 23 sich horizontal erstreckt. Die Spindel steht über ein zwischengeordnetes Getriebe mit einem Zerspanungsmotor 24 in Verbindung und es ist die komplette Funktionseinheit, bestehend aus Spindel 22, Zerspanungsmotor 24 und zwischengeordnetem Getriebe mittels eines Motors 25 gegenüber dem Maschinengehäuse 21 in vertikaler Richtung, somit in Richtung einer Y-Achse zustellbar. Die Y-Achse erstreckt sich senkrecht zu der Achse 23. Der Motor 25 ist an dem Maschinengehäuse 21 angebracht und es kann die Bewegungsübertragung auf die eingangs genannte Funktionseinheit grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise über eine Kugelrollspindel oder dergleichen.

Das Maschinengehäuse 21 ist seinerseits auf einem Schlitten 26 aufgelagert und relativ zu diesem Schlitten senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2, d.h. in Richtung einer X-Achse verschiebbar. Auf die Darstellung eines dieser Verschiebebewegung zugeordneten Antriebsmotors ist aus Gründen der zeichnerisch Übersichtlichkeit verzichtet worden. Die Richtung der X-Achse verläuft horizontal bzw. senkrecht zur der, durch die Achse 23 der Spindel 22 und die Y-Achse definierten Ebene.

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Der Schlitten 26 ist seinerseits mittels eines Motors 27 in horizontaler Richtung entlang einer Führung 28 bzw. einer Z-Achse, die sich senkrecht zu der genannten X-Achse erstreckt, zustellbar. Auch hierbei kann die Bewegungsübertragung der Drehbewegung des Motors 27 auf den Schlitten 26 über einen Spindeltrieb erfolgen. Man erkennt aus obigen Ausführungen, dass die Spindel 22 nach Maßgabe von drei, zueinander senkrechten Achsen, nämlich den Achsen X, Y- und Z räumlich zustellbar ist. Jeder dieser Achsen ist ein numerisch steuerbarer Motor 25, 27 zugeordnet, so dass nach Maßgabe des Verschiebebereichs der genannten Achsen eine exakte räumliche Zustellung der Spindel &iacgr;&ogr; 22 möglich ist. Sämtliche Motoren dieser Achsen stehen mit der eingangs genannten Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung und sind über diese nach Maßgabe der mittels der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung, insbesondere der dortigen Tasteinrichtung ermittelten Rahmendaten des zu bearbeitenden Rohres 1 steuerbar.

Zur Darstellung eines Zerspanungswerkzeugs und dessen Zusammenwirken mit dem zu bearbeitenden Rohr wird im Folgenden auf die zeichnerische Darstellung gemäß Fig. 3 Bezug genommen:

Mit 29 ist ein Werkzeugträger bezeichnet, dessen eines Ende 30 zum Einspannen in der Spindel 22 bestimmt ist und dessen diesem Ende gegenüberliegendes Ende mit diversen Zerspanungswerkzeugen 31, 32 bestückt ist. Die Zerspanungswerkzeuge sind vorzugsweise als an sich bekannte Wendeschneidplatten ausgebildet, durch deren Einspannung und Geometrie die ihnen im Rahmen des Zerspanungsprozesses zugeordnete Zerspanungsaufgabe festgelegt ist. So ist das Zerspanungswerkzeug 32 lediglich zur Bearbeitung der Stirnseite 33 des Rohres 1 bestimmt, wohingegen das Zerspanungswerkzeug 31 zur Durchführung des Anfasvorgangs bestimmt und angeordnet ist.

Erfindungswesentlich ist nunmehr, dass der, um die Achse 23 der Spindel 22 rotierende Werkzeugträger 29 nach Maßgabe des vorab ermittelten Außendurchmessers des Rohres 1 mit Hinblick auf die Herstellung einer Anfasung mit

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definierten Abmessungen durch dementsprechende Ansteuerung der den Achsen X, Y und Z jeweils zugeordneten Motoren entlang der Peripherie des Endbereichs des Rohres 1 geführt wird, wobei mit dem gezeigten Werkzeugträger in einem Arbeitsvorgang die Stirnseite 33 bearbeitet wird und eine Anfasung erstellt wird. Die Zustellung des Werkzeugs erfolgt unter Zugrundelegung des theoretischen Mittelpunkts des Werkstückprofils bzw. dessen theoretischer Achse 7, gegenüber der der Verlauf des Radius ermittelt und gespeichert worden ist.

&iacgr;&ogr; Bei diesem Arbeitsverfahren sind hohe Arbeitsgeschwindigkeiten realisierbar, wobei in einem einheitlichen Arbeitsvorgang in Abhängigkeit von der Bearbeitungsgeschwindigkeit die jeweils gewünschte Oberflächenqualität entsprechend einem Schrupp- oder einem Schlichtbearbeitungsvorgang bereitgestellt werden kann.

Es handelt sich in Abweichung von dem eingangs dargelegten Stand der Technik um einen intermittierenden Werkzeugeingriff, der zu einem kurzen Span führt, der eine störungsfreie Entsorgung ermöglicht, so dass die Eignung des erfindungsgemäßen Konzepts insbesondere für eine automatisierte Späneentsorgung gegeben ist.

Es ergibt sich darüber hinaus ein wesentlich einfacherer konstruktiver Aufbau, der insbesondere keine mechanisch komplizierten Zustellbewegungen des Bearbeitungswerkzeugs erforderlich macht, wobei im Rahmen der Vorschubmotoren auf an sich bewährte numerisch steuerbare Antriebe zurückgegriffen werden kann, mit denen praktisch beliebige Genauigkeitsanforderungen beim Vorschub entlang der einzelnen Bahnachsen erreichbar sind.

Anhand der Fig. 4 ist das Funktionsschema einer alternativ ausgebildeten Vorrichtung dargestellt, die, da ein intermittierender Werkzeugeingriff mit dem Werkstück gegeben ist, vergleichbare Vorzüge wie die anhand der vorstehend beschriebenen Zeichnungsfiguren 1 bis 3 beschriebene Ausführungsform bie-

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tet. Diese Technik ist vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich bei dünnen Rohren mit Vorteil einsetzbar.

Zu diesem Zweck ist das Rohr 1 um seine in gleicher Weise wie bei der Einspannvorrichtung gemäß Fig. 1 dargelegten Weise hinsichtlich des Verlaufs seines Außendurchmessers bezüglich eines theoretischen Mittelpunkts vermessen wurden, wobei ein dementsprechender Datensatz gespeichert ist. In Abweichung von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jedoch nunmehr das Rohr 1 um die Achse 7, die durch die Einspannung festgelegt ist, in definierter Weise drehbar. Mit 35 ist demgegenüber die Achse des Werkzeugträgers 34 bezeichnet, die demgegenüber der Achse 7 beispielsweise in einer Vertikalebene versetzt verläuft. Der Werkzeugträger 34 ist im Übrigen zumindest in Richtung dieser seiner Achse 35 bzw. der Z-Achse in Richtung auf das Werkstück 1 hin zustellbar. Er kann darüber hinaus in den beiden übrigen, zu der Z-Achse jeweils senkrechten X- und Y-Achsen dahingehend zustellbar angeordnet sein, so dass jedenfalls die Einstellung einer definierten Lage der Achsen 7, 35 relativ zueinander möglich ist.

Der Werkzeugträger 34 ist auf seiner, dem Rohr 1 zugekehrten Seite mit Zerpanungswerkzeugen 31, 32 ausgerüstet, die wiederum nach Art von an sich bekannten Wendeschneidplatten ausgestaltet sind. Wie die Zeichnungsfig. 4 erkennen läßt, sind die Größenverhältnisse des Werkzeugträgers 34 relativ zu dem Werkstück und damit der Umlaufbahnen der Werkzeuge dahingehend angelegt, dass die Zerspanungswerkzeuge 31, 32 das zu bearbeitende Rohr auf einem bezüglich der Achse 7 exzentrischen Kreis außenseitig umlaufen und während ihrer Umlaufbahn lediglich an deren oberen Bereich 36 mit dem Rohr 1 in Eingriff gelangen. Das Zerspanungswerkzeug 31 ist mit der Maßgabe an dem Werkzeugträger 34 angebracht, dass über dieses der Anfasvorgang durchgeführt wird, während das Zerspanungswerkzeug 32 lediglich einer Bearbeitung der Stirnseite 33 dient.

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Zur Durchführung der Bearbeitung können das Rohr 1 und der Werkzeugträger 34 gleichläufig mit unterschiedlichen Drehzahlen, jedoch auch gegenläufig um die Achsen 7, 35 rotieren. Die Geometrie der stirnseitigen Anfasung kann durch Verschiebung der Achse 35 relativ zu der Achse 7 ggf. in Verbindung mit einer Anpassung der der Anordnung der Zerspanungswerkzeuge auf dem Werkzeugträger 34 herbeigeführt werden. In jedem Fall führt auch diese Ausgestaltung der Vorrichtung zu einer günstigen Spanbildung in der Form vergleichsweise kurzer Späne. Darüber hinaus kann die Bearbeitung mit praktisch beliebigen Genauigkeitsanforderungen bei hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.

Die Bearbeitung erfolgt auch in diesem Fall nach Maßgabe des vorab in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ermittelten Radiusverlaufs gegenüber einem theoretischen Mittelpunkt bzw. eine theoretische Achse.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Anfasen von Rohren und vergleichbaren Werkstücken, bestehend zumindest aus einer Einspann- und Ausrichteinrichtung für das Werkstück, einer Zerspanungseinrichung und einer Steuerungseinrichtung, wobei die Ausrichteinrichtung zum horizontalen Ausrichten des Werkstücks sowie relativ zu einer Bezugsachse zum Erfassen des Verlaufs von Radienwerten in peripherer Richtung des Werkstücks bestimmt und ausgebildet ist, wobei die Steuerungseinrichtung zum Zustellen des Zerspanungswerkzeugs (31, 32) nach Maßgabe des ermittelten Radienverlaufs relativ zu der genannten Bezugsachse eingerichtet ist, wobei die Zerspanungseinrichtung nach Maßgabe von Steuersignalen der Steuerungseinrichtung sowie der zur erstellenden Anfasungsgeometrie relativ zu dem Werkstück zustellbar ist und wobei das Zerspanungswerkzeug (31, 32) auf einem rotierenden Werkzeugträger (29, 34) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (31, 32) an der Peripherie des rotierenden Werkzeugträgers (29, 34) fest angeordnet ist, dessen Achse (23, 35) versetzt zur Achse (7) des Werkstücks verläuft, wobei der Radius der Umlaufbahn des Zerspanungswerkzeugs (31, 32) größer oder kleiner bemessen ist als der Radius des Werkstücks an dessen zerspanend zu bearbeitenden Bereich.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (29), dessen Radius der Umlaufbahn des Zerspanungswerkzeugs (31, 32) kleiner als der Radius des Werkstücks bemessen ist, nach Maßgabe der Lage des Werkstücks sowie des Verlaufs dessen Radienwerten in peripherer Richtung sowie der zu erstellenden Anfasungsgeometrie in drei zueinander senkrechten Richtungen (X, Y, Z) unter Mitwirkung von drei numerisch steuerbaren Bahnmotoren zustellbar ist, die mit der Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung des Werkstücks mit einer Tasteinrichtung (18) zur Erfassung des Außenradius des Werkstücks ausgerüstet ist und dass der Werkzeugträger (29) mittels der Zerspanungseinrichtung zum außenseitigen Umfahren des Profils des Werkstücks eingerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruchs 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung für das Werkstück mit einer Tasteinrichtung zur Erfassung des Innenradius des Werkstücks ausgerüstet ist und dass der Werkzeugträger (29) mittels der Zerspanungseinrichtung zum innenseitigen Verfahren entlang des Profils des Werkstücks eingerichtet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung für das Werkstück mit einer Tasteinrichtung zur wahlweisen Erfassung von Innen- oder Außenradienwerten des Werkstücks ausgerüstet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Werkzeugträger (29, 34) mit hinsichtlich ihrer Schneidkante unterschiedlich platzierten Zerspanungswerkzeugen (31, 32) ausgerüstet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (34), dessen Radius der Umlaufbahn des Zerspanungswerkzeugs (31, 32) größer als der Radius des Werkstücks bemessen ist, nach Maßgabe der Lage des Werkstücks sowie des Verlaufs dessen Radienwerten in peripherer Richtung sowie der zu erstellenden Anfasungsgeometrie in drei zueinander senkrechten Richtungen (X, Y, Z) zustellbar ist, und zwar unter Mitwirkung von drei numerisch steuerbaren Bahnmotoren, die mit der Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung stehen und dass das Werkstück um seine Achse (7) während der zerspanenden Bearbeitung gleich- oder gegenläufig zur Umdrehungsrichtung des Werkzeugträgers rotierbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung zur drehbaren Aufnahme des Werkstücks zwecks Bereitstellung eines Rundvorschubs eingerichtet ist.