DE10134176A1 - Verfahren zum hochpräzisen Bearbeiten der Außenfläche eines dünnwandigen Rohres sowie Bearbeitungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum hochpräzisen Bearbeiten der Außenfläche eines im Verhältnis zum Außendurchmesser langen, dünnwandigen, zylindrischen Rohres (10), vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wird eine besondere hohe Präzision dadurch erreicht,dass das Rohr (10) ausschließlich am einen Ende eingespannt wird und dass vom anderen Ende des Rohres (10) her ein Außenbearbeitungswerkzeug (26) in axialer Richtung am Rohr (10) entlang bewegt wird, wobei das Rohr (10) und das Außenbearbeitungswerkzeug (26) relativ zueinander um die Rohrachse rotieren und das Rohr (10) am Außenbearbeitungswerkzeug (26) geführt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallbearbeitung. Sie betrifft ein Verfahren zum hochpräzisen Bearbeiten der Aussenfläche eines im Verhältnis zum Aussendurchmesser langen, dünnwandigen, zylindrischen Rohres sowie eine Bearbeitungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens.

STAND DER TECHNIK

Im Bereich der bilderzeugenden, mit Tonern bzw. Laser arbeitenden Büromaschi­ nen wie z. B. Faxgeräten, Druckern, Kopierern oder entsprechenden Multifunkti­ onsgeräten werden seit längerem zur Bilderzeugung (z. B. als Bildtrommeln) dünnwandige Metallrohre, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumle­ gierung, eingesetzt, deren Aussenfläche mit optischer Qualität hochpräzise (hoch­ glänzend) bearbeitet worden ist. Die Rohre haben bei Längen von ca. 200 mm bis über 400 mm eine Wandstärke von 1 mm oder weniger (z. B. 0,7 mm) und - je nach Einsatzbereich - unterschiedliche Aussendurchmesser von einigen wenigen mm bis zu einigen cm.

Da die Oberflächengüte und Präzision der bearbeiteten Rohre direkten Einfluss auf die optische Qualität der in den Geräten erzeugten Bilder hat, werden hohe Anforderungen an die Bearbeitung gestellt. Insbesondere müssen der Summen­ rundlauf der Rohre, die Rundheit und die Rauhigkeit der Aussenoberfläche gewis­ sen Mindestanforderungen genügen. Bei bekannten Präzisionsrohren beträgt typi­ scherweise der Summenrundlauf 0,04 mm, die Rundheit 0,02 mm, die Rauhigkeit R_max/Ra (maximale Rauhtiefe/Mittenrauhwert) etwa 0,2 µm/0,02 µm.

In der Vergangenheit sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur hoch­ präzisen Aussenbearbeitung dieser Rohre vorgeschlagen worden:

So offenbart die US-A-5,170,683 ein Bearbeitungsverfahren, bei dem das Rohr um eine horizontale Achse rotierend auf einer Drehbank mittels eines PCD(PolyCrystalline Diamond)-Schneidwerkzeuges und unter Einsatz einer spe­ ziellen Schneidflüssigkeit abgedreht wird. Das Verfahren umfasst dabei eine Grobbearbeitung und eine nachfolgende Feinbearbeitung. Die verwendeten Rohre aus einer Aluminiumlegierung haben bei einer Länge von 273 mm einen ver­ gleichsweise grossen Aussendurchmesser von 60 mm. Einzelheiten zum Ein­ spannen des Rohres in der Drehbank werden nicht angegeben.

In der US-A-5,367,769 wird vorgeschlagen, das zu bearbeitende Rohr auf einen durchgehenden, an den Enden mit Lagerzapfen versehenen Dorn aufzuziehen und auf dem Dorn zu verspannen. Der Dorn mit dem aufgespannten Rohr wird dann beidseitig in eine Drehbank eingespannt und die Aussenfläche des Rohres abgedreht. Eine relativ zur abgedrehten Aussenfläche zentrierte Drehachse wird schliesslich durch kreisförmige Scheiben festgelegt, die in die Enden des Rohres eingesetzt werden.

Eine andere Art des Einspannens bei einer Aussenbearbeitung in einer horizon­ talen Drehbank ist in den Druckschriften US-A-5,749,274 und US-A-5,887,498 offenbart. Das unbearbeitete Rohr wird zunächst an wenigstens einem Ende mit einer präzisen Ausdrehung versehen, die dann zum Einspannen in die Drehbank herangezogen wird. Das andere Ende kann ebenfalls eine solche Ausdrehung aufweisen oder mit einem Lagerzapfen versehen werden. Das so vorbereitete Rohr wird dann an beiden Enden in die Drehbank eingespannt und mittels eines das Rohr rotierend umschliessenden Aussenbearbeitungswerkzeugs abgedreht, dass einander gegenüberliegend jeweils eine Schneide für die Grob- und Feinbe­ arbeitung aufweist.

Es hat sich nun herausgestellt; dass das präzise Abdrehen derartiger Rohre auf einer Drehbank mit horizontaler Maschinenachse bei beidseitigem Einspannen des Rohres nur zu brauchbaren Ergebnissen führt, wenn der Aussendurchmesser der Rohre im Vergleich zur Länge relativ gross ist. Bei schlanken Rohren dage­ gen, die bei einer Länge von z. B. 300 mm einen Aussendurchmesser von nur 10-­ 20 mm haben, verschlechtert sich die Qualität dagegen zunehmend, was unter anderem auf eine Durchbiegung des Rohres während der Bearbeitung zurückzu­ führen ist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hoch­ präzisen Aussenbearbeitung von dünnwandigen Rohren anzugeben, welche ohne grossen zusätzlichen Aufwand eine verbesserte optische Qualität und Präzision der Aussenfläche des Rohres ermöglicht und sich insbesondere für schlanke Rohre mit kleinem Verhältnis von Aussendurchmesser zu Länge einsetzen lässt.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, das Rohr bei der Bearbeitung im we­ sentlichen nur auf einer Seite einzuspannen und die Aussenbearbeitung mit einem Aussenbearbeitungswerkzeug vorzunehmen, an bzw. in welchem das Rohr mit dem freien Ende geführt wird. Hierdurch werden Durchbiegungen des Rohres während der Bearbeitung sicher vermieden, weil beim Rohr zu jedem Zeitpunkt der Bearbeitung die am Werkzeug auftretenden Kräfte durch die Führung aufge­ fangen werden.

Eine erste bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist da­ durch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Bearbeitung das andere Ende des Rohres mittels eines in das Rohrende eingeführten Zentrierdorns zentriert wird, und dass der Zentrierdorn nach der Bearbeitung eines ersten Teilabschnittes des Rohres aus dem Rohrende herausgezogen wird. Hierdurch wird sicher ausge­ schlossen, dass zu Beginn der Bearbeitung durch den erstmaligen Eingriff des Werkzeuges eine Fehljustierung auftreten kann.

Es hat sich dabei für die Bearbeitungsergebnisse als besonders günstig heraus­ gestellt, wenn das Rohr während der Aussenbearbeitung um die Rohrachse ro­ tiert, während das Aussenbearbeitungswerkzeug ausschliesslich in axialer Rich­ tung bewegt wird, wenn die Rohrachse während der Aussenbearbeitung vertikal orientiert ist, und wenn das Aussenbearbeitungswerkzeug die Aussenbearbeitung von oben vornimmt.

Eine andere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens, die zu besonders guten Ergebnissen, zeichnet sich dadurch aus, dass zum Einspan­ nen des Rohres am einen Ende ein im Durchmesser elastisch erweiterbarer Spanndorn verwendet wird, welcher das Rohr nur auf einem Teil, vorzugsweise etwa 1/3, der Rohrlänge spannt, und dass der Spanndorn nach dem Einführen in das Rohr zum Spannen durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium im Aussendurchmesser elastisch erweitert wird.

Eine erste bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung bzw. Bearbeitungsmaschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenbearbeitungs­ werkzeug eine Aussenreibahle ist, welche mit einem hohlzylindrischen Kopf das Rohr zur Aussenbearbeitung konzentrisch umschliesst, und dass die dritten Mittel mehrere Führungsleisten umfassen, welche parallel zueinander und zur Maschi­ nenachse am inneren Umfang des Kopfes verteilt angeordnet sind.

Ein zweite bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Bearbeitungsma­ schine zeichnet sich dadurch aus, dass das Aussenbearbeitungswerkzeug seitlich an einem Schlitten montiert ist, welcher an der Bearbeitungsmaschine in vertikaler Richtung verschiebbar gelagert ist, und dass vierte Mittel vorgesehen sind, welche das vom Aussenbearbeitungswerkzeug erzeugte Kippmoment kompensieren. Hierdurch kann die Präzision der Bearbeitung weiter gesteigert werden.

Für die Ausrichtung des Rohres zu Beginn der Bearbeitung ist es vorteilhaft, wenn an der Bearbeitungsmaschine ein relativ zum eingespannten Rohr in Richtung der Maschinenachse verschiebbarer Zentrierdorn angeordnet ist, welcher durch fünfte Mittel mit einem freien Ende in das andere Ende des eingespannten Rohres ein­ schiebbar ist.

Besonders gut ist die Ausrichtung, wenn der Zentrierdorn mittels eines Lagers koaxial zur Maschinenachse geführt ist, wenn das Aussenbearbeitungswerkzeug über einen Pendelhalter an der Bearbeitungsmaschine befestigt ist, und wenn im Pendelhalter sechste Mittel vorgesehen sind, mittels derer der Zentrierdorn die Zentrierung auf die Maschinenachse an den beweglichen Teil des Pendelhalters weitergibt.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam­ menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein beispielhaftes Rohr, wie es zur Bear­ beitung nach dem erfindungsgemässen Verfahren vorgesehen ist;

Fig. 2 in der Seitenansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Bearbeitungsmaschine nach der Erfindung;

Fig. 3 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines mittels Druck betätigbaren Spanndor­ nes für das erfindungsgemässe Verfahren;

Fig. 4 in der Seitenansicht ein Aussenbearbeitungswerkzeug in Form einer Aussenreibahle, wie sie vorzugsweise beim Verfahren nach der Erfindung Anwendung findet; und

Fig. 5a-c verschiedene Phasen bei der Aussenbearbeitung eines Rohres in der Bearbeitungsmaschine nach Fig. 2.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Das mit den erfindungsgemässen Verfahren zu bearbeitende Rohr hat vorzugs­ weise die in Fig. 1 wiedergegebene Gestalt. Das hohlzylindrische Rohr 10 mit der Rohrachse 55 besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, z. B. der Le­ gierung 6060 T6, und ist nahtlos kammergepresst. Die Länge L des Rohres liegt üblicherweise im Bereich zwischen 200 mm und 420 mm, die Wandstärke W zwi­ schen 0,5 mm und 1 mm. Der Aussendurchmesser D ist grösser als 10 mm. Ein typischer Aussendurchmesser ist D = 18 mm. In das Rohr 10, das an den beiden Enden durch präzise bearbeitete Stirnflächen begrenzt ist, sind an den beiden En­ den präzise Ausdrehungen 11 und 12 eingebracht, relativ zu denen die Aussen­ fläche 13 des Rohres 10 mit hoher Präzision bearbeitet werden soll. Wichtig ist dabei einerseits eine geringe Rauhigkeit von R_max ≦ 0,5 µm (typ. 0,02 µm), die dem Rohr 10 nach der Bearbeitung ein hochglänzendes Aussehen verleiht, sowie der Rundlauf relativ zu der durch die Ausdrehungen 11, 12 definierten Rohrachse 55, der kleiner 0,015 mm sein soll. Die Bearbeitung der Aussenfläche 13 wird da­ bei in einem einzigen Bearbeitungsschritt vorgenommen, der als Glanzschälver­ fahren bezeichnet werden kann.

Die Bearbeitung der Aussenfläche 13 des Rohres 10 erfolgt vorzugsweise in einer Bearbeitungsmaschine 14, wie sie beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist. Die Bear­ beitungsmaschine 14 hat ein hochstabiles Maschinengestell, das einen massiven Maschinenfuss 15, eine darauf befestigte erste Tragsäule 16 und zwei parallel im Abstand übereinander angeordnete Platten 17, 18 umfasst, die durch eine zweite Tragsäule 19 verbunden sind. Die Platten 17, 18 mit der zweiten Tragsäule 19 werden von der ersten Tragsäule 16 getragen. Zwischen den Platten 17, 18 ver­ laufen in vertikaler Richtung mehrere parallele zylindrische Führungen 20, 21, an denen ein Schlitten 22 (mittels einer nicht gezeigten Vortriebseinrichtung) in verti­ kaler Richtung verfahrbar befestigt ist. An der Vorderseite des Schlittens 22 ist eine Halterung 23 befestigt, die mit einer ersten Aufnahme 24 zum Einsetzen von unterschiedlichen Bearbeitungswerkzeugen ausgestattet ist. Die Halterung 23 mit der ersten Aufnahme 24 legt eine im wesentlichen vertikale Maschinenachse 56 fest. Koaxial zur Maschinenachse 56 ist unterhalb der Halterung 23 an der Vor­ derseite der ersten Tragsäule 16 eine Spindel 35 befestigt, die eine von einem Antriebsmotor 37 direkt angetriebene zweite Aufnahme 36 aufweist.

Zur Bearbeitung wird nun das Rohr 10 zwischen den beiden Aufnahmen 24 und 36 stehend eingespannt. Das Einspannen erfolgt einseitig am unteren Ende des Rohres 10 mittels eines Spanndornes 38, wie er in Fig. 3 wiedergegeben ist. Der Spanndorn 38 hat am unteren Ende ein Anschlussteil 39, mit dem er in an sich bekannter Weise in die zweite Aufnahme 36 an der Spindel 35 eingesetzt und dort lösbar befestigt werden kann. Oberhalb des Anschlussteils 39 erstreckt sich der eigentliche Dorn, der zwischen einem (unteren) Absatz 40 und einem (oberen) Kopfteil 42 einen im Durchmesser verringerten Mittelteil 41 aufweist. Von dem An­ schlussteil 39 her verläuft im Inneren des Dorns ein Kanal 43 bis in den Mittelteil 41 und ist dort über mehrere Auslässe 44, 45 mit dem Aussenraum verbunden. Der Mittelteil 41 ist aussen von einem eng anliegenden, elastisch dehnbaren Mantel 46 umgeben, der im Bereich seiner Enden den Mittelteil dichtend um­ schliesst. Der Aussendurchmesser des Mantels 46, der etwa gleich dem Aussen­ durchmesser des Kopfteils 42 ist, ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des zu bearbeitenden Rohres 10 (in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet), so dass das Rohr 10 ohne weiteres (mit etwa 1/3 seiner Länge L) über den Spanndorn 38 ge­ schoben werden kann. Der Aussendurchmesser des Absatzes 40 ist demgegen­ über mit enger Toleranz an den Innendurchmesser der Ausdrehungen 11 bzw. 12 am Rohr 10 angepasst. Das Rohr 10 kann so mit dem einen Ende präzise auf dem Spanndorn 38 zentriert werden, indem es mit einer der Ausdrehungen 11, 12 über den Absatz 40 geschoben wird.

Zum Fixieren des Rohres 10 auf dem Spanndorn 38 während der Bearbeitung wird der Kanal 43 vom Anschlussteil 39 her mittels eines Druckmediums, z. B. Druckluft, mit Druck beaufschlagt. Das Druckmedium tritt durch die Auslässe 44, 45 aus und dehnt zumindest in diesem Bereich den elastischen Mantel 46, der seinerseits das Rohr 10 auf dem Dorn festklemmt. Diese Art des Aufspannens und Fixierens bietet verschiedene Vorteile: Zum einen kann die gesamte Aussenfläche 13 des Rohres 10 in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet werden, ohne dass das Rohr 10 umgespannt werden muss. Zum anderen kann sich das Rohr 10 mit dem freien Ende besser auf das in die Aufnahme 24 eingesetzte Bearbeitungs­ werkzeug einstellen, was - wie weiter unten noch deutlich wird - zu wesentlich verbesserten Bearbeitungsergebnissen führt. Schliesslich kann das pneumatische (oder hydraulische) Einspannen leicht automatisiert und mit Vorteil bei einer Seri­ enfertigung mit hohen Stückzahlen und kurzen Taktzeiten eingesetzt werden.

Das eigentliche Bearbeitungswerkzeug ist ein Aussenbearbeitungswerkzeug 26, vorzugsweise in Form einer Aussenreibahle, wie sie beispielhaft in Fig. 4 darge­ stellt ist. Die Aussenreibahle 26 umfasst einen zylindrischen Schaft 47 und einen zylindrischen Kopf 52. Durch die Aussenreibahle 26 verläuft koaxial eine Bohrung 48. Im Kopf 52 ist am Umfang der Bohrung eine Schneidplatte 49, vorzugsweise aus einem polykristallinem Diamant (PKD), mittels einer Spannpratze 50 befestigt. Zur Aussenbearbeitung wird die Aussenreibahle 26 mit der Bohrung 48 von oben, d. h. vom freien Ende her über das Rohr 10 geschoben, wobei das Rohr 10 relativ zur Aussenreibahle 26 rotiert. Im Bereich des Kopfes 52 wird das Rohr 10 dabei in der Bohrung 48 mittels mehrerer, über den Umfang verteilt angeordneter Füh­ rungsleisten 51 geführt, wobei die Lage der Schneidplatte 49 und der Führungslei­ sten 51 präzise auf den Aussendurchmesser des Rohres 10 abgestimmt sind.

Die Aussenreibahle 26 ist mit ihrem Schaft 47 nicht direkt in die erste Aufnahme 24 an der Bearbeitungsmaschine 14 eingesetzt. Vielmehr ist zwischen der Aufnahme 24 und der Aussenreibahle 26 ein Pendelhalter 25 angeordnet, mit dem Fehlwin­ kel und/oder achsenparallele Verschiebungen ausgeglichen werden können. Die Aussenreibahle 26 ist daher mit dem Schaft 47 in eine Aufnahme 25a des Pendel­ halters 25 eingesetzt (Fig. 2). Sobald die Aussenreibahle 26 einen ersten Teilab­ schnitt des Rohres 10 bearbeitet hat, richten sich Rohr 10 und Aussenreibahle 26 aufgrund der Führung im Kopf 52 präzise aufeinander aus, was zu einer hohen Qualität der bearbeiteten Aussenfläche 13 des Rohres führt.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass es für die präzise Bearbeitung des ersten Teilab­ schnitts notwendig ist, das frei Ende des Rohres 10 (und auch das im Pendelhalter 25 sitzende Aussenbearbeitungswerkzeug 26) in dieser Phase der Bearbeitung separat zu zentrieren. Hierzu ist gemäss Fig. 2 an der Bearbeitungsmaschine 14 ein separater Zentrierdorn 27 vorgesehen, der - wenn sich das Aussenbearbei­ tungswerkzeug 26 in der oberen Ausgangsposition befindet (Fig. 2) - mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Betätigungszylinders 30 in der Maschi­ nenachse 56 durch die Halterung 23, den Pendelhalter 25 und die Aussenreibahle 26 hindurch mit einem präzise angepassten Aufnahmekopf 28 in die Ausdrehung am freien Ende des Rohres 10 eingeschoben werden kann. Der Aufnahmekopf 28 ist dabei am Ende des Zentrierdorns 27 vorzugsweise (z. B. mittels eines Nadella­ gers) drehbar gelagert. Der Zentrierdorn 27 ist ausserhalb der Halterung 23 in ei­ nem Lager 29 gelagert. Innerhalb der Halterung 23 ist ein weiteres Lager 53 vor­ gesehen (Fig. 5). In diesen Lagern ist der Zentrierdorn 27 genau auf die Maschi­ nenachse 56 einjustiert. Wird der Zentrierdorn 27 nun durch den Pendelhalter 25 und die Aussenreibahle 26 hindurch mit dem Aufnahmekopf in das Rohr 10 einge­ schoben, wird diese Justierung an das Rohr 10 und - über eine Führung 54 im beweglichen Teil des Pendelhalters 25 (Fig. 5) - an die Aussenreibahle 26 weiter­ gegeben. Damit sind die Aussenreibahle 26 und das Rohr für die Bearbeitung ei­ nes ersten Teilabschnittes aufeinander einjustiert. Ist dieser erste Teilabschnitt bearbeitet, kann der Zentrierdorn 27 nach oben zurückgezogen werden, weil dann die Einjustierung von der Führung im Kopf 52 der Aussenreibahle 26 übernommen wird.

Damit ergeben sich in der Anfangsphase der Aussenbearbeitung die in den Fig. 5a, b und c dargestellten Schritte: Bei hochgefahrenem Aussenbearbeitungs­ werkzeug 26 wird zunächst der Zentrierdorn 27 mit dem Aufnahmekopf in das freie Ende des Rohres eingeschoben (Fig. 5a). Der Spanndorn 38 mit dem aufge­ spannten Rohr 10 wird in der Spindel 35 dann in Drehung versetzt (mehrere 1000 U/min) und das Aussenbearbeitungswerkzeug 26 wird zur Bearbeitung eines er­ sten Teilabschnitts über das Rohrende gefahren (Fig. 5b). Haben sich dann nach der Bearbeitung des ersten Teilabschnitts Rohr 10 und Aussenbearbeitungswerk­ zeug 26 ausreichend aufeinander einjustiert, kann der Zentrierdorn 27 aus dem Rohr 10 heraus nach oben gezogen werden (Fig. 5c). Die Bearbeitung wird dann durch Verfahren des Aussenbearbeitungswerkzeuges 26 über die gesamte Länge L des Rohres 10 fortgesetzt. Ist die Bearbeitung bis zum fest eingespannten Ende des Rohres 10 durchgeführt, kann das Aussenbearbeitungswerkzeug 26 drehend oder stehend zurückgezogen werden.

Mit einer Aussenbearbeitung, wie sie oben beschrieben worden ist, können dünn­ wandige Rohre mit hochpräziser Aussenfläche hergestellt werden, die typischer­ weise einen Rundlauf von 0,008 mm, einen Summenrundlauf von 0,01 mm und eine Rauhigkeit R_max/Ra von 0,2 µm/0,02 µm aufweisen. Dabei hat es sich als be­ sonders günstig herausgestellt, dass die Bearbeitung in vertikaler Lage durchge­ führt wird, dass das Rohr 10 gedreht wird, während das Aussenbearbeitungswerk­ zeug 26 feststeht, dass der Antrieb der Spindel 35 für das Rohr 10 nicht über Riemen, sondern direkt erfolgt, dass eine Vollstrahl- oder Minimalmengenschmie­ rung bei der Bearbeitung eingesetzt wird, und dass Kippmomente, die durch das Eigengewicht des Aussenwerkzeuges 26 und Pendelhalters 25 bei der seitlichen Befestigung am Schlitten 22 der Bearbeitungsmaschine 14 entstehen, wirksam kompensiert werden. Bei der Bearbeitungsmaschine 14 gemäss Fig. 2 geschieht diese Kompensation durch eine an der Halterung 23 angreifende, nach oben ge­ richtete Gegenkraft, die durch ein Gewicht 34 erzeugt wird, welches mittels eines über Umlenkrollen 32, 33 geführten Seiles 31 an der Halterung 23 befestigt ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Rohr

11

,

12

Ausdrehung

13

Aussenfläche

14

Bearbeitungsmaschine

15

Maschinenfuss

16

,

19

Tragsäule

17

,

18

Platte

20

,

21

Führung

22

Schlitten

23

Halterung

24

,

25

a Aufnahme

25

Pendelhalter

26

Aussenbearbeitungswerkzeug (Aussenreibahle)

27

Zentrierdorn

28

Aufnahmekopf

29

Lager

30

Betätigungszylinder

31

Seil

32

,

33

Umlenkrolle

34

Gewicht

35

Spindel

36

Aufnahme

37

Antriebsmotor

38

Spanndorn

39

Anschlussteil

40

Absatz

41

Mittelteil

42

Kopfteil

43

Kanal

44

,

45

Auslass

46

Mantel

47

Schaft

48

Bohrung

49

Schneidplatte

50

Spannpratze

51

Führungsleiste

52

Kopf

53

Lager

54

Führung

55

Rohrachse

56

Maschinenachse
D Aussendurchmesser (Rohr)
L Länge (Rohr)
W Wandstärke (Rohr)

Claims (19)

1. Verfahren zum hochpräzisen Bearbeiten der Aussenfläche (13) eines im Verhältnis zum Aussendurchmesser (D) langen, dünnwandigen, zylindrischen Rohres (10), vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, da­ durch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) ausschliesslich am einen Ende einge­ spannt wird, und dass vom anderen Ende des Rohres (10) her ein Aussenbear­ beitungswerkzeug (26) in axialer Richtung am Rohr (10) entlang bewegt wird, wo­ bei das Rohr (10) und das Aussenbearbeitungswerkzeug (26) relativ zueinander um die Rohrachse (55) rotieren und das Rohr (10) am Aussenbearbeitungswerk­ zeug (26) geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Bearbeitung das andere Ende des Rohres (10) mittels eines in das Rohrende eingeführten Zentrierdorns (27) zentriert wird, und dass der Zentrierdorn nach der Bearbeitung eines ersten Teilabschnittes des Rohres (10) aus dem Rohrende her­ ausgezogen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (10) während der Aussenbearbeitung um die Rohrachse (55) ro­ tiert, während das Aussenbearbeitungswerkzeug (26) ausschliesslich in axialer Richtung bewegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrachse (55) während der Aussenbearbeitung vertikal orientiert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussen­ bearbeitungswerkzeug (26) die Aussenbearbeitung von oben vornimmt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspannen des Rohres (10) am einen Ende ein im Durchmesser ela­ stisch erweiterbarer Spanndorn (38) verwendet wird, welcher das Rohr (10) nur auf einem Teil, vorzugsweise etwa 1/3, der Rohrlänge (L) spannt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spann­ dorn (38) nach dem Einführen in das Rohr (10) zum Spannen durch Beaufschla­ gung mit einem Druckmedium im Aussendurchmesser elastisch erweitert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Aussenbearbeitungswerkzeug (26) eine Aussenreibahle verwendet wird, welche mit einem holzylindrischen Kopf (52) das Rohr (10) zur Aussenbearbeitung konzentrisch umschliesst und führt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussen­ bearbeitung unter Anwendung einer Vollstrahl- oder Minimalmengenschmierung durchgeführt wird.

10. Bearbeitungsmaschine (14) zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend
erste Mittel (38, . . ., 45) zum Einspannen des Rohres (10) an seinem einen Ende, wobei die Rohrachse (55) des eingespannten Rohres (10) mit einer Ma­ schinenachse (56) der Bearbeitungsmaschine (14) zusammenfällt,
ein Aussenbearbeitungswerkzeug (26) zur Bearbeitung der Aussenfläche (13) des Rohres (10), welches an der Bearbeitungsmaschine (14) in Richtung der Maschinenachse (56) verschiebbar angeordnet ist, und
zweite Mittel (37), durch welche das Rohr (10) und das Aussenbearbei­ tungswerkzeug (26) relativ zueinander in Rotation um die Maschinenachse ver­ setzbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenbearbeitungswerkzeug (26) dritte Mittel (51, 52) zur Führung des Rohres (10) aufweist.

11. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenbearbeitungswerkzeug (26) eine Aussenreibahle ist, welche mit einem hohlzylindrischen Kopf (52) das Rohr (10) zur Aussenbearbeitung konzen­ trisch umschliesst, und dass die dritten Mittel mehrere Führungsleisten (51) um­ fassen, welche parallel zueinander und zur Maschinenachse (56) am inneren Umfang des Kopfes (52) verteilt angeordnet sind.

12. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenachse (56) vertikal ausgerichtet ist, und dass das Aussenbearbeitungswerkzeug (26) oberhalb der ersten Mittel (38, . . ., 45) ange­ ordnet ist.

13. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel (38, . . ., 45) um die Maschinenachse (56) drehbar gelagert sind, und dass die zweiten Mittel einen Antriebsmotor (37) um­ fassen, welcher die ersten Mittei (38, . . ., 45) in Drehung versetzt.

14. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel einen Spanndorn (38) umfassen, dessen Aussendurchmesser durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium elastisch erweiterbar ist.

15. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spanndorn (38) das Rohr (10) nur auf einem Teil, vorzugsweise etwa 1/3, der Rohrlänge (L) spannt.

16. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenbearbeitungswerkzeug (26) seitlich an einem Schlitten (22) montiert ist, welcher an der Bearbeitungsmaschine (14) in vertikaler Richtung verschiebbar gelagert ist, und dass vierte Mittel (31, . . ., 34) vorgesehen sind, welche das vom Aussenbearbeitungswerkzeug (26) erzeugte Kippmoment kompensieren.

17. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bearbeitungsmaschine (14) ein relativ zum einge­ spannten Rohr (10) in Richtung der Maschinenachse (56) verschiebbarer Zen­ trierdorn (27) angeordnet ist, welcher durch fünfte Mittel (30) mit einem freien Ende in das andere Ende des eingespannten Rohres (10) einschiebbar ist.

18. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende des Zentrierdornes (27) ein um die Maschinenachse (56) drehbar gelagerter Aufnahmekopf (28) angeordnet ist, mit welchem der Zentrier­ dorn (27) in das andere Ende des eingespannten Rohres (10) eingeschoben wird.

19. Bearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierdorn (27) mittels eines Lagers (53) koaxial zur Maschinenachse (56) geführt ist, dass das Aussenbearbeitungswerkzeug (26) über einen Pendelhalter (25) an der Bearbeitungsmaschine (14) befestigt ist, und dass im Pendelhalter (25) sechste Mittel (54) vorgesehen sind, mittels derer der Zentrierdorn (27) die Zentrierung auf die Maschinenachse (56) an den bewegli­ chen Teil (25a) des Pendelhalters (25) weitergibt.