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Walzwerk
Die Erfindung bezieht sich auf Walzwerke zum Walzen von Kreisscheiben mit abgeschrägter Kontur, wie sie bei der Herstellung von Fahrzeugrädern verwendet werden.
Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einer Ausgestaltung eines Walzwerkes zum Kaltformen von Scheiben mit ungleichmässiger Dicke aus Rohlingen mit praktisch gleichmässiger Dicke mit zwei Formwalzenpaaren nach Patent Nr. 228603.
Gemäss dem Stammpatent hat bei dem Walzwerk von jedem Walzenpaar mindestens eine Walze in der Nähe ihres einen Endes verhältnismässig konstante Durchmesser aufweisende Abschnitte zum Auswalzen der Rohlinge sowie in Richtung auf ihr anderes Ende hin allmählich abnehmende Durchmesser aufweisende Abschnitte, die einen gewissen Scheibenabschnitt, der infolge des Walzvorganges die Tendenz hat, sich aufzuwölben, im Sinne einer Behinderung dieser Verformung abstützt, während andere Scheibenabschnitte durch Walzen reduziert werden.
Die Erfindung geht nun von einer Konstruktion des Walzwerkes nach dem Stammpatent aus, beider lediglich zwei Abschnitte an mindestens einer Walze ausgebildet sind, u. zw. in der Nähe des einen Walzenendes ein erster, verhältnismässig konstanten Durchmesser aufweisender, durch Walzdruck verformender Abschnitt und in der Nähe des andern Walzenendes ein zweiter, in Richtung auf das andere Walzenende hin allmählich abnehmenden Durchmesser aufweisender Stützabschnitt.
Das nach der Erfindung weiter ausgestaltete Walzwerk nach dem Stammpatent ist nun dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, im Durchmesser abnehmend ausgebildete Abschnitt in bezug auf den ersten, durch Walzdruck verformenden Abschnitt frei drehbar ist, um ein Schleifen des mit dem zweiten Abschnitt in Berührung stehenden Teiles des Rohlings zu vermeiden, und dass der zweite Abschnitt, dessen grösster Durchmesser kleiner als der Durchmesser des ersten Abschnittes ist, sich in axialer Richtung vom ersten Abschnitt weg so weit erstreckt, dass er beim Walzen des Rohlings über den Aussenrand des noch ungewalzten Teiles des Rohlings hinausragt, so dass er diesen noch ungewalzten Teil des Rohlings radial ausserhalb jener Stelle, an welcher der erste Abschnitt den Walzdruck ausübt, abstützt.
Durch diese Ausbildung wird es ermöglicht, dass sich der als Abstützung des Randteiles der Scheibe wirksame Abschnitt der Walze unabhängig vom benachbarten, den Walzdruck ausübenden Abschnitt auf der Walzenachse frei drehen kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Abstützungsabschnitt und der Walzabschnitt der Walze mit verschieden grossen Umfangsgeschwindigkeiten laufen können, so dass ein Schleifen der Walzen an den Oberflächen der Scheiben vermieden wird.
Die Anordnung eines freilaufenden zweiten Abschnittes an einem ersten Abschnitt einer Arbeitswalze ist in anderem Zusammenhang bei einem Ausgleichswalzwerk für nahtlose Rohre vorgeschlagen worden, in welchem aber das Werkstück und die Walzen zueinander parallele Drehachsen haben und bei dem der' freilaufende Abschnitt einen grösseren Durchmesser als der erste Walzenabschnitt hat, diesem nachgeordnet ist und unter Ausübung eines Walzdruckes auf das warme Rohr mit einem Dorn zusammenwirkt, der das Rohr abstützt.
Beim erfindungsgemässen Walzwerk haben die freilaufenden Abschnitte einen kleineren Durchmesser als die ersten Walzenabschnitte, sie sind diesen ersten Walzenabschnitten vorgeordnet und dienen zum
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Abstützen der noch ungewalzten Abschnitte von zwei gemeinsam durch Kaltwalzen zu verformenden
Scheiben, deren Drehachse rechtwinkelig zu den Walzenachsen liegt.
Hiebei soll durch den Freilauf der
Walzenabschnitte ein schleiffreies Abrollen dieser Walzenabschnitte auf den beiden Scheiben unter An- passung dieser Abrollbewegung an die infolge der radialen Verschiebung der Walzen auf den Scheiben i veränderliche Umfangsgeschwindigkeit in der Berührungszone der Scheiben mit den freilaufenden Wal- zenabschnitten ermöglicht werden, um einen einwandfreien Eintritt der ungewalzten Scheibenteile zwi- schen den Arbeitswalzen zu erzielen.
Jede Walze des erfindungsgemässen Walzwerkes hat in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen durchgehenden inneren Nabenteil, der an einem axialen Ende einen die Walze gegen axiale Kräfte abstützenden Bund aufweist, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Walze an zwei getrennten-Ringkörpern ausgebildet sind und der den ersten Abschnitt aufweisende Ringkörper mit einer ringförmigen Ausnehmung für den Eingriff des Bundes des Nabenteiles versehen ist.
Die Erfindung wird nun zum besseren Verständnis an Hand der ZeichnunganeinemAusführungsbeispiel genauer beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Teil des erfindungsgemässen Walzwerkes, teilweise im Schnitt und
Fig. 2 eine in grösserem Massstab gehaltene Ansicht eines Teiles von Fig. 1 aus der die Kontur und der
Aufbau der Walzen ersichtlich sind.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Walzwerkes zum Walzen von abgeschrägten Scheiben dargestellt, das ein von Grundplatten 14 getragenes und an diesen befestigtes Gerüst 11 aufweist, in dessen Stirnwänden Durchtrittsöffnungen 15 für Walzen vorgesehen sind, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.
Das erfindungsgemässe Walzwerk vermag gleichzeitig zwei kreisförmige Metallscheiben D (Fig. 2) auszuwalzen, die Rücken an Rücken auf einer lotrechten Werkstückauflage bzw. Spindelanordnung ruhen, die ihrerseits in Gerüstmitte auf der lotrechten Mittellinie des Walzwerkes angeordnet ist.
Die Werkstückauflage bzw. Spindelanordnung weist einen lotrechten Schaft 21 auf, an dessen oberem
Ende ein Flansch 22 befestigt ist, auf dem die Scheiben ruhen, wobei die Mittelöffnungen der Scheiben von einer zentralen Nabe des Flansches 22 aufgenommen werden.
Der Schaft 21 wird von einer Führungshülse 23 aufgenommen und ist mit dieser verkeilt, so dass sich beide Teile als eine Einheit drehen können. Das untere Ende der drehbar in einer am Gerüst 11 befestigten
Büchse 26 gelagerten Führungshülse 23 ist nach unten über die Büchse hinaus verlängert und über eine
Kupplung 27 und ein Getriebe mit einer geeigneten, nicht dargestellten, die Führungshülse und damit die Scheibe D drehenden Kraftquelle verbunden.
Oberhalb und koaxial zur Werkstückauflage ist eine Vorrichtung 32 zum Niederhalten der Werkstücke vorgesehen, die einen in lotrechter Richtung in einer Schelle 34 gleitenden Stössel 33 aufweist, der an seinem oberen Ende mit einer vom Kolben eines doppelt wirkenden Zylinders 36 nach unten ragenden
Kolbenstange 35 verbunden ist. Der Zylinder 36 ist oben am Gerüst 11 befestigt. Der Stössel 33 trägt drehbar einen Dom 37 zum Niederhalten der Werkstücke, an dessen unterem Ende ein napfförmiger Schuh
40 befestigt ist, der die auf der Auflage 20 ruhenden Scheiben erfasst. Der Dorn 37 ist zusammen mit dem
Stössel 33 in lotrechter Richtung bewegbar und wird mit Hilfe des Zylinders 36 angehoben und abgesenkt.
Wenn auf der Werkstückauflage zwei Scheibenrohlinge aufgelegt worden sind und der Schuh 40 diese
Scheiben erfasst hat, können die Scheiben schnell auf die richtige Walzengeschwindigkeit beschleunigt werden. Anderseits können die Scheiben nach Beendigung des Walzvorganges mit Hilfe der Pressvorrich- tung 32 schnellwieder abgebremstwerden. Der Zylinder 36 klemmt die Scheiben zwischen der Werkstück- auflage und dem Pressschuh 40 mit einem solchen Druck ein, dass eine schnelle Beschleunigung oder
Abbremsung der Scheiben möglich wird.
Das Walzen der Scheiben erfolgt mit Hilfe von an gegenüberliegenden Seiten des Gerüstes 11 symmetrisch angeordneten, durch die Öffnungen 15 in das Innere des Gerüstes hineinragenden Walzeneinheiten, von denen in Fig. 1 die Einheit 45b dargestellt ist.
Die Einheit 45b weist zwei übereinander in der gleichen lotrechten Ebene angeordnete Walzenköpfe 46b und 47b auf, in denen Walzenspindeln 48b und 49b eingesetzt sind. Diese Spindeln sind in geeigneten Lagern in den Walzenköpfen gelagert und tragen an ihren inneren Enden Walzen 61b bzw. 62b. Die Werkstückauflage und die Pressvorrichtung 32 befinden sich in der lotrechten Ebene der Köpfe 46b und 47b.
Die Walzen 61b und 62b arbeiten in der Weise zusammen, dass sie die Ober-bzw. Unterseite des Scheibenpaares erfassen und hiebei den beiden Scheiben eine vorbestimmte Abschrägung erteilen. Die Walzenköpfe 46b und 47b sind um einen am Walzenlagerbock 55b befestigten Drehzapfen 54b gegeneinander und voneinander verschwenkbar und weisen vom Drehzapfen 54b getragene Befestigungsansätze 56b auf. Auf diese Weise können die Walzenköpfe gegenüber der Achse des Drehzapfens 54b verlagert werden, wodurch die Walzen 61b und 62b aufeinander zu bzw. voneinander fort bewegt werden, um den Scheiben
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eine gewünschte Kontur zu verleihen. Die Spindeln 48b, 49b reichen durch die Aussenseiten der Walzen- köpfe hindurch und werden von einem Motor angetrieben.
Die Walzen 61b, 62b werden mit gleicher Ge- schwindigkeit angetrieben und halten die Scheiben während des Walzprozesses in Umdrehung.
Die beiden Walzeneinheiten 45a und 45b sind in Richtung auf die Werkstückauflage und von dieser i fort bewegbar gelagert und es sind Einrichtungen zur Sicherstellung einer gleichzeitigen, gleichartigen
Bewegung der beiden Einheiten vorgesehen.
Die Walzeneinheiten 45a und 45b sind von einem inneren Begrenzungspunkt in der Nähe der Werk- stückauflage bis zu'einem ausserhalb des Scheibenumfanges liegenden äusseren Begrenzungspunkt in Ma- schinenlängsrichtung hin-und herbewegbar. Auf diese Weise üben die Walzen längs eines spiraligen We- ges von allmählich zunehmendem Radius einen Walzdruck auf die Scheiben aus, die selbstverständlich auf Grund des Berührungsdruckes mit den angetriebenen Walzen zusammen mit diesen umlaufen. Schon vor Beginn des Walzprozesses findet eine Beschleunigung der Scheiben durch die Werkstückauflage statt, so dass die Scheiben bereits die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen angenommen haben, bevor sie mit diesen in Berührung kommen.
Nach Beendigung des Walzvorganges werden die Scheiben zwecks Erleich- terung der anschliessenden Handhabung und Abnahme aus dem Walzwerk schnell abgebremst.
Die Bewegung der Walzenköpfe jeder Einheit aufeinander zu bzw. voneinander fort wird durch eine in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung gesteuert. Die Köpfe 46b und 47b tragen Steuerkurvenrollen bzw. -fühler
81b, 82b, deren Achsen rechtwinkelig zu den Achsen der Walzenschäfte angeordnet sind und die auf keilförmigen Steuerkurven 83b und 84b ablaufen. Diese Steuerkurven haben die zur Festlegung der auf- einander zu bzw. voneinander fort gerichteten Bewegung der Walzenschäfte während der Auswärtsbewegung der Walzeneinheit erforderliche Neigung und legen hiedurch die auszuwalzende Kontur der Scheiben fest.
Diese Steuerkurven können sich nur in lotrechter Richtung bewegen und sind gegen Quer- oder Längsver- lagerung durch geeignete lotrechte Führungen am Gerüst 11 gesichert. Die mit Hilfe von Zylindern 92b,
93b bewegten Keile 90b, 91b berühren die Steuerkurven, die auf diese Weise zwischen Stellungen hin- und herbewegbar sind, in denen die Walzen offen bzw. geschlossen sind. Mit den Keilen 90b, 91b in
Berührung bringbare Keile 96b, 97b legen den Betrag der Auswalzung bzw. die Stärke der Scheiben nach dem Walzen fest. Der untere Keil 97b ist ortsfest angeordnet, während der obere Keil 96b durch einen
Zylinder 100 gesteuert wird.
Die Walzen 61b, 62b sind zwecks besserer Verdeutlichung ihrer Kontur und ihres Aufbaues in Fig. 2 in grösserem Massstab dargestellt. Die Walzen 61b und 62b sind praktisch in gleicher Weise wie die Walzen des gegenüberliegenden Paares aufgebaut und es unterscheidet sich in jedem Walzenpaar die eine Walze von der andern nur durch die Kontur des Arbeitsringes, wie dies nachstehend noch genauer beschrieben wird. Jede Walze weist eine drehfest auf einer durchgehenden Nabe 112 des zugehörigen Walzenschaf- tes befestigte kreisförmige Arbeitswalze auf. Da die Arbeitswalzen 110 und 111 auf den Scheiben D radial nach aussen verschoben werden, erzeugen sie gegensinnig wirksame Reaktionskräfte, zu deren Aufnahme an den inneren Enden der Naben 112 Bundringe 112'ausgebildet sind.
Die radialen Flächen dieser Bundringe wirken mit entsprechenden Gegenflächen zusammen, die durch zylindrische Ausnehmungen an den inneren Enden der Bohrungen der Arbeitswalzen gebildet sind.
Die Arbeitswalze 110 der Walzenanordnung 61b unterscheidet sich von der Arbeitswalze 111 der Walzen- anordnung 62b dadurch, dass ihre Umfangsoberfläche einen ausgenommenen Teil 113 aufweist. Abgese- hen hievon sind die Arbeitswalzen 110 und 111 aber identisch. Die Arbeitswalze jeder Walzenanordnung läuft demgemäss zusammen mit ihrem Walzenschaft um und arbeitet mit der Arbeitswalze der gegen- überliegenden Walzenanordnung in der Weise zusammen, dass die beiden Walzen die Flachseiten der beiden auf der Werkstückauflage befindlichen Scheiben einem Walzdruck unterwerfen, der ausreicht, um den Querschnitt bzw. die Dicke der Scheiben zu verringern.
Die Arbeitswalzen haben an den Stellen, an denen der bzw. Reduzierdruck am grössten sein soll, abgerundete Zonen 116 mit grösserem Durchmesser. Anschliessend an die den aktiven Walzenabschnitt bildende Zone 116 ist die Walzenkontur zur Erleichterung des Eintrittes der Scheibenräder bogenförmig ausgenommen.
Jede Walze weist darüber hinaus einen frei laufenden Kreisring 118 auf, der frei drehbar auf dem Walzenschaft 112 gelagert ist und an dessen Stirnseite ein scheibenförmiger Zwischenring 120 anliegt.
Auf der Walzennabe ist eine zylindrische Büchse 122 befestigt, auf der sich der Ring 118 frei dreht. Der Ring 118 ist in axialer Richtung durch einen mit dem Zwischenring 120 zusammenwirkenden Unterlagsring 124 gesichert, der seinerseits an einem auf der Walzennabe vorgesehenen Spannring 126 befestigt ist.
Die frei laufenden Ringe 118 bilden Umfangszonen 128, die keinen Walzdruck auf die Scheiben aus- üben, sondern als Anlage und Widerlagerzonen für diese dienen und ihre ungewalzten Abschnitte fest ge-
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geneinander halten und dadurch verhindern, dass die Scheiben an ihren Aussenrändern ausgebaucht werden bzw. sich werfen. Die Widerlagerzonen 128 haben an der Stelle 129 ihren grössten Durchmesser, so dass sich der Walzenspalt, wie dargestellt, von dort aus nach aussen erweitert. Dies bedeutet, dass an der
Stelle 129 die Scheiben am stärksten aufliegen. Der durch die Arbeitswalzen 110 und 111 auf die Scheiben 5 ausgeübte Walzdruck bewirkt ein Ausbuchten der radial äusseren ungewalzten Abschnitte der Scheiben.
Dies ist unerwünscht, weil sich die beiden Scheiben hiebei häufig in gleicher Richtung ausbuchten, so dass sich ihre Aussenränder einrollen und aneinander verriegeln, was zur Folge haben kann, dass die eine
Scheibe an ihrem Aussenumfang mehr reduziert wird als die andere. Ein weiterer Nachteil des Auswölbens besteht darin, dass hiedurch eine zusätzliche Reibung entsteht und eine grössere Kraft erforderlich zist, ism ) die ausgewölbten Abschnitte wieder auszurichten.
Die Widerlagerzonen der frei laufenden Ringe 118 dienen nicht nur zur Verhinderung des Einrollens, sondern sie bewirken auch, dass die der Walzwirkung der Arbeitswalzen 110 und 111 innewohnenden radialen
Kompressionskräfte so auf die Scheiben wirken, dass die zwischen den frei laufenden Ringen gelegenen
Teile durch Längung reduziert werden. Mit andern Worten fliesst das durch die Arbeitswalzen verlagerte i bzw. weggedrückte Metall nach aussen und die Scheiben werden, da sie nicht ausgewölbt werden können bzw. sich nicht werfen können, umfangsmässig gestreckt.
Dies hat eine radiale Längung der Scheiben vor der tatsächlichen Anwendung des Walzdruckes auf sie zur Folge, wodurch die Dicke der noch ungewalzten
Scheibenabschnitte verringert wird.
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spalt ganz allmählich stattfinden, wodurch eine glatte und sanfte Walzwirkung ausgeübt wird, die nicht erzielt werden könnte, wenn die Scheiben unabgestützt wären und sich während des Walzens bis zum möglichsten Höchstmass wellen oder ausbuchten könnten.
Da diese Verhältnisse während des ganzen Walzvorganges aufrechterhalten werden, während die Dik- ke der Rohlinge fortschreitend durch die tatsächliche Walzwirkung der Arbeitswalzen verringert wird, wird auch die Dicke des Metalles ausserhalb des tatsächlich ausgewalzten Bereiches fortschreitendentsprechend . verringert. Die auf diese Weise durch Längung oder Streckung reduzierten ungewalzten Aussenabschnitte der Scheiben werden selbstverständlich anschliessend durch die Arbeitswalzen ausgewalzt, wenn diese sich nach aussen bewegen. Auf diese Weise erreichen die Walzen bei der Endreduktion der Scheiben durch den richtigen Angriff und demgemäss durch das richtige Kaliber optimale Wirksamkeit.
Die Scheiben werden von den Walzen durch die Druckberührung zwischen den Arbeitswalzen und den
Scheiben in Umlauf versetzt, jedoch ist die Lineargeschwindigkeit des von den Arbeitswalzen erfassten
Abschnittes der Scheiben infolge des Radiusunterschiedes wesentlich geringer als die Lineargeschwindigkeit der mit den frei laufenden Ringen oder Widerlagerzonen in Berührung kommenden Abschnitte der Scheiben. Aus diesem Grund wurden die Widerlagerringe 118 als frei laufende Ringe ausgebildet, so dass sie von den Abschnitten der Scheiben, die sie erfassen, frei und mit gleicher Geschwindigkeit wie diese gedreht werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Walzwerk zum Kaltformen von Scheiben mit ungleichmässiger Dicke aus Rohlingen mit praktisch gleichmässiger Dicke, mit zwei Formwalzenpaaren nach Patent Nr. 228603, bei dem von jedem Walzenpaar mindestens eine Walze in der Nähe ihres einen Endes einen ersten verhältnismässig konstanten Durchmesser aufweisenden Abschnitt zum Auswalzen der Rohlinge sowie in der Nähe ihres andern Endes einen zweiten in Richtung auf das andere Ende hin allmählich abnehmenden Durchmesser aufweisenden Abschnitt hat, der einen gewissen Scheibenabschnitt, der infolge des Walzvorganges die Tendenz hat, sich aufzuwölben, im Sinne einer Behinderung dieser Verformung abstützt, während andere Scheibenabschnitte durch Walzen reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, im Durchmesser abnehmend ausgebildete Abschnitt (128)
in bezug auf den ersten, durch Walzdruck verformenden Abschnitt (116) frei drehbar ist, um ein Schleifen des mit dem zweiten Abschnitt in Berührung stehenden Teiles des Rohlings (D) zu vermeiden, und dass der zweite Abschnitt (128), dessen grösster Durchmesser kleiner als der Durchmesser des ersten Abschnittes (116) ist, sich in axialer Richtung vom ersten Abschnitt weg soweit erstreckt, dass er beim Walzen des Rohlings (D) über den Aussenrand des noch ungewalzten Teiles des Rohlings hinausragt, so dass er diesen noch ungewalzten Teil des Rohlings (D) radial ausserhalb jener Stelle, an welcher, der erste Abschnitt den Walzdruck ausübt, abstützt.