DE1652559A1

DE1652559A1 - Vorrichtung zum Verformen von Metallen

Info

Publication number: DE1652559A1
Application number: DE19681652559
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl-Ing Bollig
Original assignee: Schloemann AG
Current assignee: Schloemann AG
Priority date: 1967-12-27
Filing date: 1968-01-02
Publication date: 1971-08-05
Also published as: GB1248740A; FR1597076A; FR1594386A; DE1627624B2; DE1811461A1; DE1752928A1; US3557593A; DE1627624A1; GB1250915A

Description

Schloemann Aktiengesellschaft, 4 Düsseldorf, Steinstr. Vorrichtung zum Verformen von Metallen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verformen von Metallen und ähnlichen bildsamen Werkstoffen, wobei das zu verfonaar.de Material mittels Walzen zugleich vorgeschoben und verformt wird.

Bekennte Vorrichtungen dieser Art sind Walzwerke, bei denen bekanntlich mehrere Walzenpaare hintereinander angeordnet werden müssen, um die gewünschte Gesamtvetforaung zu erzielen. Um den konstruktiven Aufwand bei einem üblichen Walzwerk, die Platzinanspruchnahme sowie auch den durch die thermische Inanspruchnahme bedingten Walzenverschlelss erheblich zu begrenzen, ist es bei einer nicht aun Stande der Technik zahlenden

worden/

Auaführungsform auch schon vorgeschlagen, exzentrisch angetriebene walzen, die mit lose umlaufenden Walzringen versehen varen, su verwenden, wodurch erheblich grosser· Stichabnahmen ermöglicht wurden. Vor ollem ist es danach möglich, zwei Walzenpaare «it zueinander senkrechten Walzenachsen zu verwenden, die in räumlicher odor seitlicher Aufeinanderfolge in zueinander jeweils senkrechter Richtung auf das zu verformende Material einwirken. Die thexmisohe Beanspruchung der Werkzeugoberfliehen-

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zouen wird dabei stark heruntergesetzt, weil stet· eine andere Walsringaussenflache nit dem Walzgut in Berührung koant. Jedoch wird diese Bedingung nur im. statistischen Mittel erfüllt, weil die Malzen frei umlaufen, so dass es bei aufeinanderfolgenden VeKforaungoschrltten auch vorkoanaen kann, dass ein und die gleiche Stelle Mehrfach mit dem Walzgut in Berührung kommt, wodurch die Haltbarkeit umso nachteiliger beeinflusst wird, je anhaltender der Kontakt zwischen Walzringoberfläche und den su verfoxmenden Material ist. Auch benötigt »an hierbei noch eine Vorschubeinrichtung für das zu verforaende Material, durch die. es einen schrittweisen Vorschub erfährt, der alt den einseinen Verforaungsschritten synchron verlaufen miss, um den Durchgang unverforatec. Materials zu vermeiden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgab· zu Grunde, eine Vorrichtung der einleitendebeschriebenen Art; dahingehend zu verbessern, dass in nur eines Stich ein· für derartige Walzwerke ungewöhnlich grosse Querschnittsabnahae erzielt wird, ohua dacs es hierbei einer die Rückstellkraft des zu verforaenden Materials aufnehseoden Vorrichtung bedarf, wobei gleichzeitig eine gröastnogliehe Haltbarkeit in der arbeitsflächennahen zone des Walsri&j·· bestehen soll· Di·· wird erfindungsgenäss in wesentlichen dadurch erreicht, dass die Vorrichtung aus zv»i angetriebenen Exzentersystemen besteht, von denen das «ine Exzenter sy ste» von aus sen la seiner Drehbewegung um «einen Exaentermittelpunkt gesteuert wird und seinerseits das «weite to«entersy«te» in itl&tr Drehbewegung ast eeinen Bxzenterwittelpunkt steuert _f ait der Maftgabe, dass sich an dsm von

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-flrring gebil-äeten A^'ssenumfang des letztgenannten Exzenein resultierender Geschwindigkeitsvektor in der Vorachabrichtung des zu verformenden Materials ergibt. Die e:$sentri3»;h angetriebenen Wailzringe ermöglichen dabei ungewöhnlich 6ca:-:ke Querschnlttsabn&hmen, während andererseits mit S.LcLarhcir. vormieden wird, class ein und der gleiche Sektor d.ss ^alzringes bei aufeinanderfolgenden Verfonnungsschrl tten m:Lt dem au ver formenden Material in Berührung konrat. Darüber hinaus gewährleistet der in Vorschubrichtung des zu verformenden Materials resultierende Geschwindigkeitsvektor am Halzringausrsnumfang einen zwangsweisen Vorschub, so dass es wenigstens kolrar zusätzlichen Vorrichtungen zur Aufnahme der Rückstaukräfte aehr bedarf. Je nach Grosse des genannten, resultierenden G^schwind^gkeitsvektors kann man auch von das zu verformende Material fördernden Hilfsvorrichtungen überhaupt absehen, wobei av.gleich gewährleistet wird, dass der Vorschub nur in dem Ävisrcaß stattfindet, dsS für die Verformung zulässig ist.

Zx.. «iincr besonders kompakten sowie konstruktiv vorteilhaften Ausführuncsform kommt, man, wenn beide Exzentersysteme von der gleiche» Exzenterwelle angetrieben sind und vonei&nder abdeichende Exzentermittelpunkte besitzen.

Damit nicht nur eine wirksame Entlastung von den durch den Rückstau bei der Verformung bedingten Kräften, sondern darüber hinaus auch ein tatsächlichem Einziehen gewährleistet 1st, wird die Steuerung für das von aussen zu eteuerende Exzentercyatost co gehandhabt, dass der resultierende Geschwindigkeit«-

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vektor am Walzringaussen-Uinfang grosser als die Geschwindigkeit ist, mit der das zu verformende Material im Bereich der Umfonnungszone auf Grund des Verformungsrückstaues sarückflieest. Damit ergibt sich für das zu verformende Material

in Walzrichtung/
in jedam Falle eine/ positive Geschwindigkeit. Um darüber hinaus auch eine von Vorschubkräften freie Förderung des zu verfor-Eienden Materials überflüssig ,wird die genannte Steuerung so eingestellt, dass der bei jedem Verformungsschritt entstehende Walzbogen des au verformenden Materials dom Walsring bis su dessen Abheben folgt. Die Exzentrizität des Walzringes führt dann baim nächsten Verformungsschritt dazu, dass das zu verformende Gut infolge des Angriffes des Walzringes am zum grosser en Materialquerschnitt hin gelegenen Eckpunkt des Walzbogans einen Vorschub erfährt.

Die mit der neuen Verformungsvorrichtung erreichbaren, überdurchschnittlich grossen Stichabnahmen ermöglichen die hierfür besonders zweckmäsdge Anordnung zweier Walzenpaare, die sowohl zueinander als auch zur Vorschubrichtung des zu verformenden Matsriclc senkrechte Achsen besitzen. Die beiden Werkzeug** paare können dabei in unterschiedlicher Weise zum Angriff

data/

auf/zu verfonaende Material gebracht werden_; also sowohl gleich-

/qenanntCji_Fall/ zeitig al3 auch in zeitlicher Aufeinanderfolge und im letzt"-/ in de? gleichen, senkrecht zur Verformungsrichtung verlaufenden

Ebene... \ : · ' - - Unter dem

Gesichtspunkt einer kompakten Bauweise und der Vermeidung von Doppelungen und anderen Walsfehlern 1st.besonders zweckmäs.ig, wenn die b«dd1·η Walzgnagy«npaar· in der gleichen,

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senkrecht zur Verformungsrichtung verlaufenden Ebene liegen. Weiterhin könnten die Walzringe auch profiliert sein, so z.B. bei in zeitlicher oder räumlicher Aufeinanderfolge angreifenden

W&iäsRpaaran einen Spiesekantkaliber-Profil besitzen, das es

gaststtefc, scharfe Ecken beim Waisen zu verseiden.

Die Erfindung sai weiterhin anhand der sich auf Ausführungsboispiels beziehenden Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen:

rUj-,1 ßiö Anordnung dar beiden Exzentersystsane ia schasuitischer Dsrsteilung,

Fig. 2 eina GeschwiRdigkeitsschesia bei einer Einstellung der Steuerung des von aussen zu steuernden Exsantersysteas,

Fig. 3 ein Wegeschaubild entsprechend Fig.2,

Fig. 4 ein Geschwindigkeitsschema für eine geänderte Ein-* stellung der Steuerung,

Fig. 5 ein Hegeschaubild entsprechend Fig. 4,

Fig. 6 ein konstruktives AuefUhrungsbeispiel dar Vorrichtung in einem Längsschnitt,

Fig. 7 eins Draufsicht in Vorschubrichtung auf ein aus zwei Paaren der «rfindungsgemässen Vorrichtung bestehendes Walzgarüst, und

Fig. 3 eina teilweise geschnittene Seitenansicht entsprechend Fig. 7.

Uie Fig. 1 scheaiatiech zeigt, werden von der Exaentarwelle

1 mit der ΑοΚεβ 0 die beiden Exzenter 2 und 3 angetrieben, von denen das Exzenter 2 dem von ansäen zu steuernden Exzentereystoi

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angehört; wohingegen das Exzenter 3 zu dem den Walzring 4 tragenden Exzentersystem zählt. Das von aussen zu steuernde Exaentereysteia besitzt den Exzentermittelpunkt D, während das den Heizring tragende Exzentersystem den Exzenterraittelpunkt C aufweist. Zur Steuerung des von aussen zu steuernden Exzentersystssss sählt ein sit ihm fest verbundener Hebel 5, der end' seifcig an einer am nicht dargasieLlten Gerüstrahmen gelagerten Schwinge 6 angalenkt ist· Das den Walzring tragende Exzentersystem ist mit einer konzentrisch zu ihm verlaufenden sowie mit kleinerem Durchmesser ausgeführten Aussenversahnuag 7 fest verbunden, während das von aussen su steuernde Exsentereystern mit einer mit der Ausssnverzahnung des Walzringes kämmenden Xnnanversahnung 8 ausgeführt ist. Die Innenversahnung ist schematisch an einem alt dem Hebel 5 verbundenen, ringförmigen Bogen 9 vorgesehen. Abweichend von dieser Ausführungsform kann man zur Steuerung des von aussen zu steuernden Exsentersystems auch ein angetriebenes Sahnrad oder dergl. verwenden.

Dio i.n der Zeichnung dargestellten« miteinander kämmenden Zahn** räder werden also von der gMchen Exzenterwelle 1 mit unter* echiedlicher Exzentrizität angetrieben« Dadareh werden auch die Exzentenolttelpunkte C and D -mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben. Die Geschwindigkeit des Exzentermittelpunkte» D ist vektoriell mit VU bezeichnet. Sie wird zwangsweise auf den Zahneingriffspunkt B übertragen und führt eoait dazu, dass wenigstens im Punkt B die gleiche Geschwindigkeit wie im Punkt D besteht. Voraussetzung let hierzu, dass das von

aueaen zu steumde Eueatereyatem mit de» aus des Bebel S und der Schwinge € bestehendem Lenker parallel In Richtung der

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dargestellten Geschwindigkeitsvektoren verschoben wird. Während eines hinreichend groasen Drehwinkels der angetriebenen Exzenterwolle 1 wird der Hebel 5 dabei lediglich parallel verschoben,

während er bei einer vollen Umdrehung der Exzenterwelle wenigctans annähernd parallel bewegt wird. Zu dem am Walzrlngi-.uscsivjaifang im Punkt A wirksamen Geschwindigkeitsvektor V kozsafc man, wann man a ie Verlängerung der durch die Punkte 0,3,C μόΊ B gehenden Linie mit der Verbindungslinie der Cesehwindigkeitsvektoran der Punkte C und B, die mit V^ und Vj₅ bezeichnet sind, zum Schnitt bringt. Man gewinnt dann dia gewünschte Geschwindigkeitskoraponente am Walzringausaen-

man/
diiruhmesser, indem/auf der VerlMngerung des Strahles O-D-C-B isa Punkt & die Senkrechte errichtet, die durch ihren Schnittpunkt alt der ..Verbindungslinie der Geschwindigkeitsvektoren V- und V_n den Geschwindigkeitβvektor V- festlegt. Öer Momentaadrehpol M des Halsringes 4 liegt dabei_# wie besonders übersichtlich Fig. 2 zeigt, ausserhalb des Abschnittes *0~A.

Das ist Fig. 3 wiedergegebene ^fegeschaubild zeigt mit dicken Sirichöii clen Walsring, die Exzenter, die Verzahnungein, den Hobel und dotason Schwinge in einer beliebigen Lage während das Kalsproxcsses. Dünn gezeichnet sind dies« Elesmnte nach einer Drehung der Exzenterwelle und damit einer Verectfiebung das Exse&teanittelpuBktes C nach C*.

Der Mittelpunkt D dee von dem Lenker gesteuerten Exzenters liegt Auf der Verbindungslinie von 0 nach C. Die Bebelachs« E-_D steht senkrecht zu O-D. Die Schwingenaohse E-F steht aßgenlhert

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senkrecht zu E-Dt

Da der Abstand der beiden Exzentermittelpunkte C-D gleichseitig der Ächaenabstand dar beiden Verzahnungen ist, liegt dar Sahiieingriffspunkt B auf der Verlängerung von O-D-C. B ist hierbei gleichzeitig ein Punkt der Verzahnung am Hebel und der Verzahnung am Walzring. A kennzeichnet den bereits erörterten Punkt auf des Walzring in Verlängerung von O-C-B.

Die Verschiebung dee Punktos A während des Walsvorganges ergibt sich bei der Drehung der Exzenterwelle um O mit der Verschiebung des Exzenteraittelpunktes von C nach C*. Dabei droht sich nämlich D nach D' gleichfalle um O, während sich Ξ nach E¹ verschiebt. Der Znneingriffspunkt verschiebt sich von B nach H, während sich die von der Ausgangslage des Zahn-Qingriffpunktes B an den Verzahnungen festgelegten Punkte nech B*_H baw. B' verschieben.

D :. - ■■■'

Da der Punkt A auf der Geraden C-B liegt . und C und B feste Punkte das den Walzring tragenden Exzenternystems sind, muss A'auf der Geraden C⁸B* ^ liegen. Damit ist dlo gesuchte Verdrehung dos Punktes A während der Drehung der Exzenterwelle mit der Verlagerung x^u C nach C* gefunden. DIo Verschlebwmf des Walsrlngos in dor Auflagefläche ist also verbaltnismässig kloin· Doch kann man, wie Fig. 5 zeigt, durch eine Verlegung des Schviagtdagers F die Verschiebung des Auflafopunktos A bei gleicher Drohung dax Ex3t*aterwelle um O beeinflussen. Zu

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diesem 3weck wurde F nach X verlagert. Damit steht die Schwinge EX nicht aehr annähernd senkrecht xu ED, was bewirkt, dass bei einar Drehung der Exzenterwelle BdLt der Verschiebung von C nach C' der Hebel ED nicht nur eine annähernd parallel au seiner Achse verlaufende Bewegung ausführt, sondern sich auch noch um einen kleinen Betrag um D dreht. Dies führt dann zu einer größsoren Verschiebung des Punktes B auf der Verzahnung, des vom Hebel gesteuerten Kxzentersysteas von B nach B' und damit über den Verzahnungseingriff auch eine grussere Bewegung des Punktes B auf der Verzahnung des den Walzring tragenden Exzentersysteas von B nach B'„, was wiederum eine Vergrösserung der Verschiebung des auf der Geraden CB liegenden

Punktes A nach A* zur Folge hat. Man kann also durch Verlagerung

die Verschiebung/

deo Anlenkpunktes der Schwinge/cTes Auflagepunfctes A bei glei- , ehern Drehwinkel der Exzenterwelle vergrössern.

Im letztgenannten Msgeschaübild entspricht das Geschwindigkeitsscheaa nach Flg. 4. Durch dia Verlagerung von F nach X und die daait bewirkte Abweichung der Schwinge aus ihrer zur

Bebelachse sankrechten Lage wird die V_Q bezeichnete Geschwindigkeit des Punktes D nur noch gleich der stonentanen Geschwindlgkeitakoraponente von V_B i_n Richtung ν_β. Da jedoch die Richtung von Vg bekannt 1st WßA eine Koaponente von' V_£ in Richtung und Cröese zdt V₀ übereinstimmt, ist auch V_£ bekannt. Wie *u sehen ist, ist die zweit· Geschwindlgkeitskoaponenlie von V₈ gleich V₂₀ eine zwantane Drehgeschwindigkeit des Bebeis um D, worauf sieh die swaentane Drehgeschwindigkeit des Bebeis uzt D

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auf dem Radius der «it 1ha verbundenen Verzahnung su V-. ergibt.' Die Geschwindigkeit des Punktes B ergibt sich jetst also aus zwei Komponenten, wovon die eine die Momentangeschwindlgkeit V_ und die andere die Momentane Drehgeschwindigkeit Vg- um D ist. Da somit wieder awei Geschwindigkeiten des Walsringes bekannt sind, nämlich die seines Mittelpunktes C gleich V_Q und die der mit iha verbundenen Aussenverxahnung bei B gleich V + V₈^r ist auch die gesuchte Geschwindigkeit V_A bekannt, da sie in der im Zusammenhang alt Fig.I beschriebenen Meise ermittelt werden kann.

Man hat mithin die Möglichkeit, durch die Veränderung der Steuerung des su steuernden Sxsentersystems den Walzring in seinem Bewegungsablauf so su beeinflussen, dass die Momentangeschwindigkeit in der Auf lageflache auf dem Walsgut geändert und den Fli«aavorgängen bei der «formung angepasst werden kann. Das in den Figuren 6 bis 8 dargestellte Konetruktionsbsiepiel zeigt eine über ein Zahnrad 10, Kardanwellen 11 oder dargl. angetriebene Exzenterwelle 1, die «wischen ihren Lagern 12 und' 13 scheibenförmig ausgeführt ist. Aa Aussenumfaag der Scheibe befindet sich die Lagerbüchse 14 für den Heizring 4 bzw. für dessen Aussenverxahnuag 7· Weiterhin befindet sich, in einer alt der Exzentrizität de· von aussen angetriebenen Exaentersysteaes in den Scheibenförmigen Wellecabschnitt eingearbeiteten Ringnut 15 eine weiter· Lagerbüchse If für das

augehörig« Bxzentersystem , welches dl· Innenverzahnung a besitzt, Di··« Innenverzahnung ist mit dem Riagbogen 9 verbunden, an dem der sum Lenker zählende Bebel 5 befestigt ist. Sum

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seitlichen Abschluss der beiden Sxzentsrsystei&e dienen die Dichtscheiben 17 und 18. Die Lager 12 und 13 sind alt den Dichtungen 19 gegen die Dichtschelbo 18 sowie gegen einen Deckel 20 abgedichtet.

vor allem Fig. 7 zeigt, bereitet die Anordnung von zwei Walzenpasren in einer senkrecht zur Vorschubrichtung verlauf endan Ebene konstruktiv keine Schwierigkeiten. Im Gerüst" rahmen 21 sind die Lagerh&lterungec 22 befestigt, äussardea trägt der Gerüstrahmen 21 Anstellgetriebe 23 für die Anstellung mit Hilfe eines Anstallrades 24· Der Antrieb der einseinen Exzenterwallen 1 erfolgt aittels der schon beschriebenen Kardanwellen 11 odor des Zahnrades 10 über in der Zeichnung nicht n&her bezeichnete Kegelradgetriebe.

Das beschriebene, konstruktive Aueführungsbeispiel ermöglicht cina Stichabnahiso von 230 sen Vierkant auf 80 na Vierkant. Dabei bstr&gt die Einsugsgeschwindigkeit maximal 0,0665 m/sec. und dia Ausstossgeschvindigkeit maxi»fl 0,55 a/sec. Es wird eine Streckung roa 8,3 »u 1 erreicht. Pro Hob besteht «in Vorschub von 20 am.

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Di· lüuenterwell* läuft alt einer Drehtahl von 200 O/Min, «a» aas Antriebsaoemnt je Halse betragt 4 at, der lialtdruok 25O t und die Oesaatantrlebsleistttng 850 KW.

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In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles ermöglicht die erfindungsgemässe Vorrichtung die Lösung zahlreicher weiterer Verformungeauf gaben, bei denen neben überdurchschnittlichen grceeen Stichabnahaen die weiteren, eingehend beschriebenen Vorteile erzielt werden.

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Claims

Patentansprüche

Ι») Vorrichtung stua Verformen von Metallen und ähnlichen

Werkstoffen, wobei das zu verfornende Material

Walzen zugleich vorgeschoben und verformt wird, dadurah gzkannaeieknet., dass sie aus zwei angetriebenen Ssasntersystemen basteht, von denen das eine Exzentersysfcsia von ausaen in seiner Drehbewegung um seinen Exzenterisittelponkt gesteuert wird und seinerseits das zweite Sxsentersystea in seiner Drehbewegung um seinen Exzentermittelpunkt steuert/ alt der Masagabe, dass sich an dem. •son sine» Walzring gebildeten Aussenunfang das letztgenannten :?>xsenter8ystenes ein resultierender Geschwindigkeits-'7ektor in der Vorschubrichtung des zu verformenden ISaterialß ergibt.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurah g0k*nnneiohnet, bei da Exzentersysteoe von der gleichen Exzenter-

r angetrieben sind und voneinander abweichende

äxzanteralttelpttnkte besitzen.

3·) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurah g9k**m- stiahnat, dass das von auseen su steuernd« Exzentersystea derart za steueren ist, dass die resultierende Gesohwlallgkeittvtiktor -; «a Aussenmfang grusser als die Geschwindigkeit ist, alt der das zu verforaende Material isi

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Bereich der Uaforaungszone auf Grund des Verforsnragsrückstaues zurückfliegst«

4.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurah f«kernt- eaiohnatj dass das von aussen zu steuVnde Bxzentezsystem derart au steuern ist, dass der bei jedea Verforsrangsschritt entstehende Wälzbogen des su verforaenden Materials den Wälzring bis zu dessen Abheben folgt.

5.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gckenn- M*iohn0t» dass zwei fta£aasflpaare vorgesehen sind, die sowohl zueinander als auch zur Vorechubrichtuag des su foraenden. Materials senkrechte Achsen besltsea.

6*) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch dass die beiden Walsenachsenpaare in der gleichen» senkrecht zur Vorforaungsrichtung verkaufenden Ibene liegen.

7.) Vorrichtung naoh den Aasprüoben 1 bis 6, d*du9*k aeiahnetj dass die Steuerung des von aessea sm steuernden SxsentersyateBs sdttels eines alt ihsi fest verbundenen Hebale erfolgt, der endseitig as einer am OaJtUcie gelagerten Schwinge angeleakt ist·

··) Vorrichtong naoh Anspruch 7, dadurch §k*ima*l*}mmt₉ dass da« Schwingenlager am Gerüstrahmen zur StMMnBg d«e

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resultierenden Geschwindigkeitvektors am Walxring-Auesenurafang des den Halsring tragenden Exzentersystemes veränderbar ist.

9.J Verrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, daduroh gekenn- ssioknst, dass der Walzring mit einer konzentrisch zu ihm verlaufenden sowie mit kleineren Durchmesser ausgeführten ivussenverzahnung verbunden ist, während das von aussen gesteuerte Exzentersystem »it einer alt der Aussenverzahnung des Walsringes krausenden Innenverzahnung ausgeführt ist.

10.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 9„ daduroh gektnn- setahnett dass die die beiden Exzentersysteae antreibende Exzenterwelle zwischen ihren Lagern ~ scheibenförmig ausgeführt und an ihren Aussenumfang mit einer Lagerbuchse für das den tfalzring tragende Exzentersystem versehen ist sowie eine zweite Lagerbüchse aufweist, die in einer mit der Exzentrizität des von aussen zu steuernden Exzentersysteas ausgeführten, in den scheibenförmigen Wellenabschnitt eingearbeiteten Ringnut für das letztgenannte Exzentersystem angeordnet ist.

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