Forschungsprojekte

Neuartige Maschinenstruktur für die Innengewindeherstellung an Großrohren mit einem rotierenden Mehrfach-Werkzeugträger und innovativer Methode zur Werkstückzentrierung

Fördermittelgeber: BMWi, INNO-KOM-Ost

Laufzeit: 04/2015 ‒ 03/2017

Fördermittelgeber / Projektträger

Ausgangssituation - Für sehr lange Rohre mit großem Durchmesser wird das Gewinde üblicherweise mit rotierendem Werkzeug und ruhendem Rohr gefertigt. Die Herstellung eines Rohrgewindes umfasst, neben der eigentlichen Gewindeherstellung, die Bearbeitung der Rohrstirnseite, das Fasen sowie die Realisierung der Dichtkontur. Insbesondere die Innengewindeherstellung ist jedoch nicht zufriedenstellend gelöst, da Werkzeugwechsel oft ein Anhalten des Werkzeugträgers bedingen und die Produktivität reduzieren. Zudem kann es durch unzureichende Vorspannung und durch die bei der Bearbeitung wirkenden Kräfte und Momente zu einer temporären Minimierung der statischen und dynamischen Steife kommen, was sich negativ auf die hohe Fertigungsgenauigkeit auswirkt.

 

Zielstellung - Ziel des Projektes war die Entwicklung eines neuartigen Bearbeitungsmoduls für eine spanende Werkzeugmaschine zur Herstellung von Innengewinden an Großrohren, deren adressierte Rohrgrößen durch einen Durchmesserbereich von 320 bis 816 Millimeter und einer Länge von bis zu 18 Meter gekennzeichnet sind.

 

Zu diesem Zweck sollte das zu entwickelnde Bearbeitungsmodul als rotierender Werkzeugträger fungieren und bis zu vier Werkzeuge aufnehmen, von denen das jeweils benötigte bei voller Bearbeitungsgeschwindigkeit automatisiert gewechselt beziehungsweise in Eingriff gebracht und numerisch gesteuert zugestellt werden kann (umlaufende radiale CNC-Achse). Sämtliche Haupt- und Hilfsbewegungen der spanenden Bearbeitung sollen allein vom Werkzeug ausgeführt werden, während das Werkstück, also das Rohr, in der Werkstückaufnahme ruht.

 

Kundennutzen - Im Ergebnis wurde ein Werkzeugträgermodul mit einfacher, linear geführter, umlaufender Radialachse entwickelt und experimentelle Untersuchungen hinsichtlich der Lasteinleitungsverhältnisse, der statischen Steife und dem, für die Rohrinnenbearbeitung charakteristischen, Umschlagen der Kraftrichtung in der Radialachse durchgeführt. Die genannten Versuche lieferten wertvolle Erkenntnisse, auf deren Basis eine präzisere Modellbildung des Prozesses möglich und somit die Anschlussfähigkeit, insbesondere in Entwicklungen bei zukünftigen Anwendern, gewährleistet ist.

 

Die schwerpunktmäßige Zielgruppe für die wirtschaftliche Verwertung der Ergebnisse ist die Industriebranche der Großrohrhersteller. Mit der im Vorhaben entwickelten Technologie und der daraus resultierenden neuartigen Maschinenstruktur soll die Außen- und Innenbearbeitung von Rohrenden mittlerer bis großer Durchmesser (von 320 mm bis zu 816 mm) bei Rohrlängen von bis zu 18 m innerhalb einer Bearbeitungsmaschine ermöglicht werden.


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