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Verfahren und Walzwerk zum absatzweisen Schrägwalzen von nahtlosen Rohren und Vollkörpern.
Bei den bekannten Verfahren zum Ausstrecken von nahtlosen Rohren mittels schräg zueinander gestellter Walzen wurde der auszustreckende Block von den Walzen in einer ständig fortlaufenden Schraubenlinie bewegt und so gewissermassen durch die Walzen hindurchgeschraubt.
Die Ganghöhe der Schraubenlinie, welche auf dem Block von den Walzen erzeugt wurde, be- stimmte das Mass, um welches der Block bei einer Umdrehung desselben von den Walzen vorgeschoben wird. Der Walzweg, welcher zur Streckung des Blockes zur Verfügung stand, war also gleich der Länge der ganzen auf dem Block erzeugten Schraubenlinie. Zeichnet sich ein Schrägwalzwerk einerseits durch Einfachheit hinsichtlich der Einrichtung und des Betrieben aus. so sind andererseits Nachteile der bisherigen Schrägwalzen bekannt, die hauptsächlich darin he- stehen. dass das Material des Werkstückes derart aufgelockert wird, dass beispielsweise ein starker Hohlblock nicht ohne weiteres zu einem brauchbaren Rohr umgewandelt werden kann.
Das neue Verfahren benutzt Schrägwalzen zur Umwandlung von Hohlblöcken in nahtlose
Rohre und besieht im wesentlichen darin, dass die Walzen den Block absatzweise bearbeiten.
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Teil des Werkstückes, welcher zwischen die Walzen hineinreicht, ausgestreckt. wobei das Werkstück zurückbewegt bezw. zurückgeschraubt wird. Ist dieser Absatz des Werkstückes ausgestreckt.
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derart, dass bei ihrer Drehung die Walzenmäntel allmählich tiefer und tiefer in das Werkstück eindringen und dieses mit einer konisch verlaufenden Verjüngung versehen, da das Werkstück beim Drehen durch die Schrägwalzen ja auch in achsialer Richtung verschoben wird.
Auf der Zeichnung ist das neue Verfahren in den Fig. 1-5 im Gegensatz zu dem bekannten
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nach Fig. 2 haben stumpfe keil- oder meisselförmige Arbeitsflächen,.jedoch kommt es nicht gerade auf das Vorhandensein der in Fig. 2 angedeuteten Schneide an, es kann vielmehr auch eine ballige Arbeitsfläche vorhanden, die Kante der Fig. 2 also abgerundet sein. Bei der Bearbeitung bewegt sich das Werkstück nach Fig. 1 in der Richtung des Pfeiles I. Die Bearbeitung erfolgt nach einer Schraubenlinie, jedoch wandert die ganze Berührungsfläche bezw. die Erzeugende des Konus el auf einer Schraubenfläche weiter, deren Windungen sämtlich einander parallel liegen.
Bei Fig. 2 bewegt sich das Werkstück in Richtung des Pfeiles I und es nähern sich die wirkenden Kanten oder Flächen der Werkzeuge w, einander während der Arbeit, was in beliebiger Weise herbeigeführt werden kann. Die Werkzeuge nähern sich, während das Werkstück sich in der Richtung des Pfeiles I bewegt, bis sie den Durchmesser m2 erreicht haben. Nimmt man also an, dass das Werkstück sich nicht bewegt, sondern still steht, so müssen die Werkzeuge zum den Konus ei herum in einer sich verjüngenden Schraubenlinie rollen. Um die Werkzeugbewegung und die Entstehung des fertigen Werkstückes deutsch zu zeigen, sind die in beiden Fällen entstehenden Schraubenflächen bezw. -Linien in Fig. 3 und 4 herausgezeichnet.
Dabei zeigt sich bei Fig. 3 eine über die ganze Länge des Werkstückes fortlaufende Schraubenfläche. während bei Fig. 4 eine grosse Anzahl von einzelnen Schraubenlinien vorhanden ist, die einzeln der Länge des Verjüngungskonus entsprechen und sämtlich trichterförmig ineinanderstecken.
Die unmittelbare Wirkung dieser Vorgänge ist für die Fig. l und 3 bekannt, indem durch die Verdrehung des Materiales infolge der verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten an den Enden des Konus zwischen Werkzeugen und Werkstück eine Auflockerung des letzteren erfolgt, die es zwar ermöglicht, einen vollen Block in einen Hohlkörper überzuführen, wobei aber da & Gefüge des Materiales so verschlechtert wird, dass sich gebrauchsfertige Rohre in dieser Weise
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Bei dem neuen Verfahren ist die Wirkung eine wesentlich andere. Die Auflockerung erfolgt hier nicht. Wie Fig. 5 zeigt, liegt das Werkzeug M hier nicht mit einer Fläche, sondern mit zwei Flächen wl, W2 am Werkstück an. Wenn nur die eine Fläche, beispielsweise u' wirken würde, so müssten die verdrehenden Einflüsse sich auch hier wie bei den alten Walzen geltend machen, da aber die zweite umgekehrt gerichtete Fläche ebenfalls in das Material eindrückt, so treten hier die entgegengesetzten verdrehenden Wirkungen auf, so dass sich die bezüglichen Wirkungen beider Flächen w1 und w2 gegenseitig aufheben.
Infolgedessen wird es möglich, ohne die sonst bei Schrägwalzen unvermeidliche Verschlechterung des Materiales zu arbeiten, d. h. unmittelbar Rohre auszustrecken. Überdies wird durch das absatzweise Walzen eine grosse Querschnitts verminderung in einem Durchgange ermöglicht.
Die Fig. 6--8 zeigen in Seitenansicht, Stirnansicht und Grundriss ein zur Ausführung des neuen Verfahrens geeignetes Walzwerk in schematischer Darstellung, Fig. 9 und 10 zeigen ssegen- über der Fig. 6 veränderte Stellungen der Walzen.
Die zeichnerischen Darstellungen geben in allen Fällen nur Beispiele in benutzbarer Form und Anordnung der Walzen, wie aber schon weiter oben angedeutet, können sehr verschiedenartige Ausführungen zur Anwendung kommen.
Die Wa1zen w sind in der bekannten Weise derart schräg gelagert, dass ihre Achsen a, b und al, 6'windschief zueinander liegen. Die Erzeugende der Mantelfläche besteht aus einer gebrochenen Linie, so dass jede Walze einen Doppelkonus bildet, bestehend aus den Flächen 1. 01 und 1) ; 2. Die Walzen sind als festgelagert gedacht, infolgedessen verlaufen deren Mantelflächen, wie Fig. 7 erkennen lässt, exzentrisch zu ihren Achsen. Sie bewegen sich von der niedrigsten Stelle bei c allmählich bis zur höchsten Stelle bei d. Stehen sich die Stellen c gegenüber, so kann der auszustreckende Hohlblock e, der auf einem Dorn f ruht, zwischen die Walzen eingeschoben
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ausgestreckt.
Die Fig. 9 und 10 zeigen Zwischenstellungen während einer Walzendrehung, bei Fig. 9 stehen sich die Halbmesser -. B der Fig. 7 gegenüber. Fig. 9 zeigt, dass schon ein Teil bei el von den Walzen bearbeitet ist, welcher konische Gestalt angenommen hat und dass vor den Walzen an der Kante cl durch das Eindrücken der Kante w3 eine Materialwelle bei ss gebildet wird. Diese wird nun bei der weiteren Drehung der Walzen weiter nach dem fertigen Rohr e hin Betrieben. Fig. 10 zeigt die Stellung der Walzen, in welcher sich die Halbmesser 0-0, d. h. die Teile d gegenüberstehen. Die Fig. 10 zeigt, dass die Kante w3 den Fertigdurchmesser des Teiles e2 erreicht hat und dass ein Konus e1 entstanden ist.
An den eigentlich ausstreckenden Teil jeder Walze lässt sich natürlich, wie das beim Pilgern an sieh bekannt ist, noch ein Teil anfügen, der nun zur Glättung des Werkstückes bestimmt wird.
Hiezu genügt ein Stück einer zylindrischen Fläche, welches so ausgedehnt ist, dass durch die Drehung zwischen ihm und dem Werkstück das letztere zu einem völlig zylindrischen Rohr wird.
Die Fig. 11 bis 13 zeigen in Aufriss und Stirnansicht ein Schiagwalzwerk zur Ausführung des neuen Verfahrens, wobei die Walzen reine Rotationskörper bilden. Im Anfang des Streckvorganges nehmen die Walzen die Stellung der Fig. 11 ein, während des Ausstreckens nähern sie sich, indem sie sich in radialer Richtung auf das Werkstück zu bewegen und wirken dabei streckend in der gleichen Weise wie für Fig. 6 beschrieben. Bei der grössten Näherung, d. h. wenn die Kante w3 den Fertigdurchmesser des Teiles e2 erreicht hat, haben die Walzen die Stellung nach Fig. 13 eingenommen.
Die Annäherung der Walzen an die Achse des Werkstückes kann natürlich auch in anderer Weise erfolgen, beispielsweise indem dieselben, wie in Fig. 14 gezeigt, sich auf parallelen Linien in Richtung der Pfeile P verschieben, wobei die Bewegungslinien parallel zu Tangenten an dem Umfangskreise des Werkstückes verlaufen.
Statt rotierender Walzen sind auch Walzen benutzbar, welche Kehrdrehungen ausführen, wobei diese wiederum entweder mit zu ihren Achsen exzentrisch geformten Mantelflächen versehen oder Rotationskörper bilden können, die sich dann, wie in den Fig. 12-14 gezeigt, auf das Werkstück zu bewegen können. Dabei ist es nicht notwendig, dass volle Walzenkörper benutzt werden, sondern es können die an sich bekannten sektorförmigen Walzenausschnitte Anwendung finden.
Vergrössert man dabei den Durchmesser mehr und mehr, so ergibt sich als Grenzfall ein Walzwerk, welches aus zwei geraden Platten besteht und diese Platten kann man entsprechend der exzentrischen Walzen form nach Fig. 7 oder der Rotationskörper nach Fig. 12 entweder keil-
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ähnlich zu gestalten.
Die Wirkungsweise der verschiedenen benutzbaren Walzwerke ist mit bezug auf die Ausstreckung des Werkstückes in allen Fällen im wesentlichen die gleiche. Es wird daher genügen. das in Fig. 6-10 gezeigte Walzwerk näher zu berücksichtigen. Beim Übergang aus der Anfangs-
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der Summe der bei dem Ausstrecken der einzelnen Abschnitte m sich ergebenden Einzelwalzwege ist. Die Länge n des Konus e1 hängt, wie sich aus dem vorstehenden ergibt, von dem Durchmesser der Walzen, dem Durchmesser des Werkstückes und von dem Winkel, um den die Walzen zur Achse schräg stehen, ab.
Die Ausstreckung des Teiles M ist die Folge der schraubenförmig um das Werkstück über die Länge n hin sich bewegenden Walzen, so dass sich ein sehr lang ge- streckter Konus i1 ergeben wird, wenn die Walzenhalbmesser im Verhältnis zum Halbmesser des Werkstückes entsprechend gross gewählt werden. Der Querschnitt des Hohlblockes e wird dabei allmählich und nahezu gleichmässig über den sich bildenden Konus in den des fertigen Rohres e nmgewandelt, wobei sich dann an das eigentliche Ausstrecken durch entsprechende Formgebung des betreffenden Walzenteiles ein Glättvorgang anschliessen kann.
Der Vorschub des Werkstückes hat in irgend einer beliebigen Weise zu erfolgen und man kann das Werkstück derart steuern, dass seine Bewegung ohne Stoss und ohne Auftreten nennenwerter Massenkräfte erfolgt. Es ist dies ein Vorzug gegenüber den andersartigen Pilgerschrittwalzverfahren, da bei diesen regelmässig durch die Werkstückbewegung erhebliche Massenkräfte erzeugt werden und vielfach heftige Stösse auftreten.
Das neue Verfahren ist selbstverständlich nicht an die oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Walzen gebunden, es sind vielmehr auch andere Walzen, insbesondere viele für das sogenannte Schrägwalzen bekannt gewordenen Walzwerke benutzbar. Es kommt lediglich darauf an, dass die Walzen in Schraubenlinien am Werkstück angreifen, wobei die Lagerung der'Walzenachsen je nach der Art der in Anwendung gebrachten Walzen sehr ver- schieden sein kann.
Fig. 15 und 16 zeigen z. B. ein Walzwerk, bei dem die Walzen w und die Walzenachsen uM parallel liegen. Diese Walzen werden hinsichtlich ihrer wirkenden Teile entweder wie oben auseinandergesetzt ausgebildet oder sie werden verschiebbar angeordnet, derart, dass sie sich beim Walzen dem Werkstück nähern können. Wird das Werkstück e, wie Fig. 16 zeigt, durch diese Walzen hindurchgeführt, so dass es zu der durch die Walzenachse zu legenden Ebene schräg geführt wird, so ergibt sich ebenfalls ein Angriff der Walzen nach einer Schraubenlinie.
Eine weitere Abänderung ergibt sich dadurch, dass verschieden grosse Walzen auf das Werkstück zur Einwirkung gebracht werden. Beim gewöhnlichen Schrägwalzen hat man bekanntlich drei und vier zueinander entsprechend versetzte Walzen um das Werkstück herum angeordnet, um bei starkem Pressen während des Walzens das Ovaldrücken des Werkstückes auf dem Dorn zu vermeiden. Durch die Anordnung von mehr als zwei Walzen um das Werkstück herum wird man im Durchmesser der Walzen natürlich beschränkt, indem sich nur solche Durchmesser benutzen lassen, dass die Walzen sich nicht gegenseitig berühren.
Nun ist es für das absatzweise Schrägwalzen gerade erwünscht, Walzen von möglichst grossem Durchmesser wirken zu lassen, da vom Durchmesser und mithin vom Umfange der wirkenden Walzen die Länge des Walzweges
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letztere sich als von den Walzen auf das Arbeitsstück ausgeübter Druck äussert, so wird mit der Durchmeaservergrösserung der Walzen, die die Verlängerung des Walzweges gestattet, die Gefahr, dass das Werkstück unrund gewalzt wird, in gleichem Masse abnehmen.
Es sollen nun drei Walzen benutzt werden, von denen die eine im Verhältnis zu den anderen kleinen Durchmesser erhält. Je kleiner diese dritte Walze gewählt wird, um so grösser können die beiden anderen Walzen werden. Bei der Benutzung solcher Walzen lässt sich ein ausserordentlich einfaches Walzwerk anwenden. Die beiden grossen Walzen können konzentrisch und fest gelagert sein. Die Entstehung des Übergangskonus zwischen dem auszustreckenden Hohlblock und dem fertigen Rohrkörper wird dabei herbeigeführt durch eine Verschiebung der dritten kleinen Walze, mdem diese sich während des Ausstreckens, d. h. während der Bildung des Übergangskonus den grossen Walzen nähert.
Natürlich lassen sich auch die grossen Walzen exzentrisch anordnen oder mit spiralig verlaufenden Mantelflächen versehen und es ist auch möglich, eine oder beide grossen Walzen bei konzentrischer Ausbildung während des Walzens einander zu nähern, wobei dann noch die dritte kleine Walze ebenfalls auf die Werkstückachse zu beweglich anzuordnen ist oder umgekehrt bei Festlagerung der kleinen Walze die grossen Walzen ausser einer Gegeneinander-
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immer nur um Relativbewegungen zwischen den einzelnen Walzen und dem Werkstück handelt, so dass zur Herbeiführung der gewünschten Relativbewegungen auch Querbewegungen des Werkatücktragera angewendet werden können.
Fig. 17 zeigt in Stirnansicht ein Walzwerk mit drei Walzen. Es sind zwei grosse Walzen w und eine dritte kleine Walze v vorhanden. Zwischen den Walzen befindet sich das Werkstück e auf dem Dorn f. Die grossen Walzen sind fest gelagert und haben konzentrische Gestalt, wie auch in Fig, 11-14 gezeichnet. Zur Ausstreckung des Werkstückes ist die kleine Walze v einfach in der Richtung des Pfeiles x zu verschieben. Die schräggelagerten Walzen strecken dabei das Werkstück aus, indem sie einen Konus zwischen dem Block und dem fertigen Werkstück entstehen lassen. Diese Endstellung ist in Fig. 17 punktiert eingezeichnet. Die Fig. 18 und 19 zeigen in Seitenansichten unter Fortlassung der einen Walze w die Bildung des Ubergangskonus e1 zwischen den Teilen e und e2, und zwar zeigt Fig. 18 die Anfangsstellung, Fig. 19 hingegen die Endstellung.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass bei entsprechender Kleinhaltung der Walze v die Walzen w sehr grossen Durchmesser erhalten können, wobei die Gefahr des Ovalwalzens des Werkstückes nicht auftritt, da das letztere stets an drei Stellen gefasst wird. Zwischen den Angriffspunkten der einzelnen Walzen wird zwar ein gewisses Abheben des Werkstückes vom Dorn eintreten, dieses ist aber ganz zweckmässig, da es eine Sicherheit gegen das Festwalzen des Werkstückes auf dem Dorn bildet.
Die Länge des Walzweges ist bei solcher Anordnung der Walzen von dem Durchmesser derselben unabhängig, da die Walzen 1 ( : für ein einmaliges Vorgehen des Werkstückes beliebig viele Umdrehungen ausführen können, denn es ist das Mass des Walzenangriffes lediglich abhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher die Walze v den Walzen it, genähert wird. Lässt man nach Fig. 17 die Walze v sehr langsam aufsteigen, so wird der Übergangskonus e1 zwischen den Teilen e3 und e2 entsprechend schlank ausfallen, wobei auch der Druck, den der Dorn auszuhalten hat, verhältnismässig klein wird.
Fig. 20 und 21 zeigen die Ausführung des abgeänderten Verfahrens mit Hilfe von Walzen,
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verlaufenden Mänteln, wie sie in den Fig. 20 und 21 angegeben sind, auszurüsten. Fig. 20 zeigt in der Stirnansicht die Anfangsstellung. Das Werkstück e liegt an den Teilen c der Walzenmäntel und an der Walze v an. Letztere kann hier fest gelagert werden. Drehen sich die Walzen in der Pfeilrichtung, so wird das Werkstück allmählich niedergewalzt, bis es an dem Teil d der Walzen le anliegt. Das Werkstück e mit dem Dorn f führt während der Erzeugung eines Übergangskonus eine Bewegung in Richtung des Pfeiles y aus, während bei den Walzen der Fig. 17-19 das Werkstück sich in der Richtung des Pfeiles x bewegte.
Um diese Bewegung zuzulassen. muli natürlich ein entsprechend ausgebildeter Werkstückträger zur Anwendung kommen.
Im vorstehenden ist immer angegeben, dass das Werkstück aus den Schrägwalzen herausgeschraubt. wird, indem die Walzen am Block angreifen, worauf ihre Mantelflächen sich bis zum Durchmesser des fertigen Werkstückes nähern. Das Verfahren lässt sich aber auch so ausführen, dass das Werkstück in umgekehrter Richtung sich bewegt, dass also die Walzen ähnlich wie bei dem altbekannten Schrägwalzverfahren das Werkstück in sich hineinschrauben.
Dieses Verfahren entspricht dem alten Schrägwalzen in der Art der Werkstückbewegung gegenüber den Walzen, unterscheidet sich von demselben jedoch durch absatzweises Arbeiten, indem nicht der Verjüngungskonus, welcher den auszustreckenden Hohlblock mit dem zu einem Rohr bereits ausgestreckten Teil verbindet, in einem Arbeitsgang über die Länge des ganzen Werkstückes hinweg erzeugt wird, sondern indem dieser Konus absatzweise gewissermassen weiter verschoben wird.
Das Verfahren gestattet die Benutzung bestehender Schrägwalzwerke, wobei nur eine einfache Abänderung bezüglich der Walzen und des Werkstückträgers erforderlich ist. Dieser Werkstückträger ist in der bei Pilgerwalzwerken an sich bekannten Art auszuführen, indem der Dornträger auf einem Schlitten gelagert wird, welcher langsam ständig oder absatzweise weiter bewegt wird, und zwar für jeden walzenangriff um denjenigen Bruchteil der Länge des Werkstückes,
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das letztere wieder in die Anfangsstellung zurückbewegt, so dass die Walzen erneut angreifen können, und zwar webender inzwischen erfolgten Weiterwanderung des Schlittens an einer neuen Stelle des Werkstückes.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die absatzweise Vor-und Zurück- bewegung des Werkstückes durch irgend eine geeignete Vorrichtung genau, etwa durch zwanghäufigen Antrieb zu steuern.
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gegebenen Arten bis zum Durchmesser des Blockes e. Dabei wird das Werkstück in Richtung des Pfeiles I in die Walzen hineingezogen, wobei eine Feder z gespannt wird. Diese Endstellung ist in Fig. 23 gezeichnet, wo der neu erzeugte Konus in ausgezogenen Linien angegeben ist. Sobald das Werkstück e von den Walzen frei ist, springt es unter der Wirkung der Feder z zurück bis gegen ein auf dem Schlitten fest angebrachtes Anschlagstück il odeur dergl.
Auf dem Schlitten führt das Werkstück stets abwechselnd nach beiden Richtungen gleich grosse Bewegungen aus, da aber für die Bewegung in Richtung des Pfeiles I noch die jedesmalige Schlittenbewegung hinzukommt, so ist die wirkliche Werkstückbewegung eine pilgerschrittförmige.
Wenn sich die Walzen, wie in Fig. 22 angedeutet, absatzweise von Punkt 2 zu Punkt 4 begeben u. s. f., so muss sich zwischen je zwei dieser Anfangspunkte eine Rille bezw. wellenförmige Erhöhung bilden, so dass das fertige Rohr keinen glatten Mantel aufweist und dass eine Nachbearbeitung erforderlich sein würde.
Letztere lässt sich aber leicht vermeiden, indem man den Walzen an den Stellen ihres Umfanges, an welchen sie mit dem Anfang des Konus in Berührung kommen, nicht die in der Zeichnung angedeutete Schneide w3 zwischen den Flächen w1 und w2 gibt, sondern indem man die Walzen dort so abplattet, dass sie zunächst ein Plätten des Rohres
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zwischen dem unbearbeiteten dicken und dem bearbeiteten dünnen Werkstückteil liegenden Verjüngungskegel erstrecken, wobei das Werkstück nach jedem längs dieser Spiralen stattgefundenen Abwälzen von den Walzen freigegeben und zwecks Bearbeitung neuer Teile vorgeschoben wird, welcher Arbeitsvorgang unter pilgerschrittweiser Bewegung des Werkstückes wiederholt wird. wobei eine Querschnittsverminderung des Werkstückes ohne Gratbildung und ohne Auflockerung des Materiales erzielt wird.