DE1910549B2 - Kontinuierlich arbeitende Keilquerwalzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Keilquerwalzvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten Keilquerwalzvorrichtungen dieser Art (US-PS 1 37 009) sind die Achsen der beiden Walzen parallel zueinander angeordnet. Das Walzgut wird von den schmalen Anfangsbereichen der Verformungswi.ilste erfaßt, in Drehung versetzt und durch die breiter werdenden Bereiche der Verformungswülste gleichmäßig fortschreitend umgeformt. Dabei wird der vom Umformen betroffene Abschnitt des Walzgutes in Axialrichtung erstreckt. Gleichzeitig erhält das Walzgut wegen der schraubenförmigen Anordnung der Verformungswülste eine ununterbrochene axiale Vorschubbewegung und wandert in Richtung der Walzgutachse zwischen den Walzen hindurch. Nach jeder vollen Walzenumdrehung ist ein Werkstück fertiggestellt und kann gegebenenfalls durch geeignete Mittel abgetrennt werden.

Solche Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Verformungswülste an der Eingriffsstelle mit dem Walzgut praktisch der Steigung der maßgebenden Schraubenlinie entsprechend schräg zur Achse des Walzgutes verlaufen. Dies erschwert es, für eine vorgegebene Werkstückform die erforderlichen Querschnitte der Verformungswülste zu bestimmen. Außerdem ist eine exakte Führung des Walzgutes in seiner Durchlaufrichtung nicht gewährleistet, weil die von der Auslegung der Verformungswülste abhängige Strekkung des Walzgutes nicht immer vollständig in dessen Durchlaufrichtung erfolgt Vielmehr kann durch entsprechende Werkstoffverdrängung auch eine Streckkomponente entgegen dieser Richtung entstehen, was dann dazu führt, daß die axiale Bewegung des noch unbearbeiteten Walzgutteiles ungleichmäßig oder gar zeitweise umgekehrt wird. Daraus ergeben sich Unsicherheiten in der Beherrschung des U mformVorganges, die die Walzgenauigkeit erheblich einschränken. Starke Quaiitätsschwankungen bei unmittelbar nacheinander gewalzten Werkstücken sind die Folge.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei derartigen Keilquerwalzvorrichtungen zur Erhöhung der Walzgenauigkeit die Eingriffsverhältnisse zwischen Walzen und Walzgut so zu verbessern, daß das Walzgut mit dauernd gleichbleibender, von der Werkstoffverdrängung beim Umformen unabhängiger, in ihrem Ausmaß klar vorausbestimmbarer Geschwindigkeit zwischen die Walzen einläuft und die Streckung beim Umformen sich nur in der Richtung vom noch unbearbeiteten Walzgutteil weg, d. h. also zur Auslaufseite hin auswirken kann.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch den gemäß der Erfindung vorgesehenen Vorschubwulst wird das zwischen die Walzen eintretende Walzgut sofort an der Einlaufseite erfaßt und mit gleichbleibender Durchlaufgeschwindigkeit, die durch die Steigung des schraubenlinienförmigen Vorschubwulstes bestimmt ist, sicher geführt entlang der Walzgutachse kontinuierlich weitergeschoben. Dabei kann es nur nach der Auslaufseite hin frei gestreckt werden. Wegen der gekreuzten Walzenachsen ist die in das Walzgut eindringende, schiebende Kante des Vorschubwulstes an der Eingriffsstelle mit dem Walzgut immer genau senkrecht zur Durchlaufrichtung ausgerichtet, was die bestmögliche Vorschubwirkung gewährleistet.

Zwar ist es bekannt, beim Durchlaufwalzen u. a. schraubenlinienförmige Verformungswülste mit über deren Länge praktisch gleichbleibendem Querschnitt vorzusehen und die Walzenachsen entsprechend zu kreuzen (US-PS 20 60 087), damit das Walzgut sich beim Umformen zwischen den Walzen hindurchschraubt. Dabei übernehmen aber die Verformungswülste selbst die Vorschubfunktion, was praktisch dem Stand der Technik entspricht, von dem die Erfindung ausgeht.

An den Walzwerkzeugen von bekannten Keilquerwalzvorrichtungen sind im allgemeinen auch Kalibrierabschnitte als Endbereiche zum Glätten sowie Schneid-

kanten zum Abtrennen der gewalzten Werkstücke vorgesehen (DE-PS 36 494, AT-PS 2 53 446), und bei Querwalzeinrichtungen mit gekreuzten Walzenachsen sind die Walzen oftmals als Rotationshyperboloide ausgebildet (DE-PS 42 849), die gegenüber zylindrischen Walzen eine bessere Führung des Walzgutes im Walzspalt ermöglichen. Solche Maßnahmen sind als zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsformen näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Ansicht der Walzen der neuen Keilquerwalzvorrichtung in Arbeitsstellung;

Fig.2 eine andere Ansicht dieser Walzen in Arbeitsstellung,

F i g. 3 eine Draufsicht auf ein Werkstück, das man mit der neuen Keilquerwalzvorrichtung erhalten kann;

Fig.4 die Abwicklung der periphären Oberfläche einer der Walzen;

F i g. 5 eine Draufsicht auf dieselbe Walze;

F i g. 6 eine Stirnansicht der Walze in F i g. 5;

F i g. 7 ein anderes Werkstück, das man mit der neuen Keilquerwalzvorrichtung erhalten kann; und

F i g. 8 eine Draufsicht auf eine Walze in abgewandelter Ausführungsform.

Das mit der neuen Keilquerwalzvorrichtung zu formende Material ist axialsymmetrisches Stangenmaterial, und das Fertigprodukt ist gleichfalls axialsymmetrisch. Nachfolgend wird das axialsymmetrische Stangenmaterial als »Walzgut« und das axialsymmetrische Fertigprodukt als »Werkstück« bezeichnet.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besteht aus zwei Walzen 1, 1' identischer Form und Größe, auf deren Umfangsflächen jeweils ein schraubenlinienförmiger Vorschubwulst 3, 3' und ein schraubenförmig angeordneter Verformungswulst 4,4' vorgesehen sind, die zwischen sich eine Nut 5,5' bilden. Diese Walzen 1,1' sind so gelagert, daß ihre Achsen, d. h. die Mittellinien der drehbaren Wellen 2, 2', in zueinander parallelen Ebenen liegen und, wie F i g. 2 zeigt, innerhalb dieser Ebenen in Bezug aufeinander so schräg gestellt sind, daß sich ihre Projektionen auf eine zur kürzesten Verbindungslinie zwischen den Wellen 2,2' rechtwinklige Ebene auf der Vorschublinie PP' schneiden, längs der das Walzgut Sin Richtung der in Fig. 1 gezeichneten Pfeile zwischen die Walzen 1, Γ eingeführt und vorgeschoben wü'd. Die Mittellinien der Wellen 2, 2' schließen dabei jeweils denselben Winkel mit der Vorschublinie PP' ein, der bei der Herstellung der Walzen 1, Γ als Steigungswinkel θ des Vorschubwulstes 3, 3' und auch als Steigungswinkel θ der idealen Führungslinie oder Fußlinie BF des Verformungswulstes 4,4' (F i g. 4) gewählt wird.

Die nachfolgende Beschreibung der Eigenschaften der beiden Walzen 1, 1' kann auf eine dieser Walzen beschränkt werden, nachdem beide identisch und deshalb mit denselben Eigenschaften ausgestattet sind.

Für die Massenfertigung des in Fig.3 ausgezogen gezeichneten, axialsymmetrischen Werkstücks D sind auf der Umfangsfläche der Walze 1 der Vorschubwulst 3 und der Verformungswulst 4 vorgesehen, wie dies insbesondere in den Fig.4 bis 6 dargestellt ist. Der Vorschubwulst 3 ist schraubenförmig und weist einen Steigungswinkel θ auf, der durch den gewünschten Walzgutvorschub bestimmt ist. Der Verformungswulst 4 ist ebenfalls schraubenförmig angeordnet. Seine Fußlinie BF hat denselben Steigungswinkel θ wie der

Vorschubwulst 3 und verläuft parallel zum Vorschubwulst 3 auf der Umfangsfläche der Walze 1.

Der Anfangsbereich 31 des Vorschubwulstes 3 (linkes Ende in Fig.4) ist spitz und keilförmig zulaufend gestaltet und seine Höhe nimmt in Richtung entgegen der Walzendrehnchtung (d. h. in F i g. 4 nach rechts hin) längs der Linie A C bis zu einem bestimmten Betrag zu. Mit diesem Anfangsbereich 31 wird dis Walzgut 5 zuerst von der Walze 1 ergriffen. Der mittlere Bereich 32 des Vorschubwulstes 3 hat längs der Linie CJ eine gleichbleibende Höhe, die der maximalen Höhe des Anfangsbereiches 31 entspricht Wenn notwendig wird der Endbereich 321 des Vorschubwulstes 3 (rechtes Ende in Fig.4) höher ausgebildet, damit sich ein Schneidteil mit einer Schneidkante /Gergibt

Der Anfangsbereich 41 des Verformungswulstes 4 (linkes Ende in Fig.4) ist ebenfalls keilförmig spitz ausgebildet und steigt längs der Linie BB' bis auf eine vorbestimmte Höhe an. Sein Anfangspunkt B liegt knapp hinter dem Anfangspunkt A des Anfangsbereichs 31 des Vorschubwulstes 3 in Richtung entgegen der Walzendrehnchtung (in Fig.4 nach rechts hin). Im Anfangsbereich 41 wird das Walzgut 5 vom Verformungswulst 4 ergriffen. Der anschließende Verformungsbereich 42 hat eine flache Oberfläche 421 von einer Höhe, die der maximalen Höhe des Anfangsbereichs 41 entspricht und verbreitert sich mit zunehmender Länge unter einem Keilwinkel β mit dem Scheitelpunkt B'. Der Verformungsbereich 42 weist ferner eine Schrägfläche 422 auf, die längs der Linie B¹J von der Oberfläche 421 zur Walzenoberfläche hin abfällt und diese entlang einer Linie BH schneidet, die mit der Fußlinie ßFdenselben Keilwinkel β einschließt.

Dem Verformungsbereich 42 kann noch ein Endbereich 43 (rechts in F i g. 4) angefügt sein. Der Endbereich 43 besteht aus einer flachen Oberfläche 431 von konstanter Breite, deren Höhe gleich der Höhe der Oberfläche 421 des Verformungsbereiches 42 ist, sowie einer die Schrägfläche 422 fortsetzenden, längs der Linie IK zur Walzenoberfläche hin abfallenden Schrägfläche 432, deren Schnittlinie HE mit der Walzenoberfläche parallel zur Fußlinie BFverläuft.

Die einander zugewandten Flächen des Vorschubwulstes 3 (vom Anfangsbereich 31 zum Endbereich 321 hin) und des Verformungswulstes 4 (vom Anfangsbereich 41 zum Endbereich 43 hin) sind parallel zueinander und praktisch rechtwinklig zur Walzenoberfläche ausgebildet und durch die Nut 5 voneinander getrennt.

Der Walzvorgang läuft folgendermaßen ab:

Die beiden in der beschriebenen Weise gestalteten und angeordneten Walzen 1, Γ werden durch herkömmliche Antriebsmittel in gleicher Richtung (vgl. die Pfeile N in den F i g. 1 und 2) und mit gleicher Geschwindigkeit gedreht. Das zu verformende axialsymmetrische Walzgut S wird entlang der Vorschublinie PP' zwischen die Walzen 1, Γ gebracht. Die Anfangsbereiche 31 der Vorschubwülste 3, 3' treffen gleichzeitig mit ihren Anfangspunkten A auf das Walzgut Sauf und beginnen, das Walzgut S rechtwinklig zu ihren Schraubenlinien längs der Vorschublinie PP' in Achsenrichtung des Walzgutes 5, d. h. in Richtung der Pfeile nach Fig. 1, zu bewegen. Das Walzgut Serhält dabei eine Drehbewegung in einer zur Walzendrehnchtung entgegengesetzten Richtung. Im weiteren Verlauf wird das Walzgut 5 auch von den Anfangsbereichen 41 der Verformungswülste 4, 4' erfaßt, die sich wie die Anfangsbereiche 31 der Vorschubwülste 3, 3' in das Walzgut S eindrücken.

Nach weiterer Drehung greifen die nachfolgenden Bereiche 32 der Vorschubwülste 3, 3' in die von den Anfangsbereichen 31 geformte Ringnut am Walzgut S ein und schieben dieses sicher geführt und ohne weitere Verformung der Ringnut gleichmäßig in Axialrichtung vorwärts, während die Verformungswülste 4, 4' das Walzgut 5 kontinuierlich umformen.

Dabei wird das unter ständiger Drehung axial vorwärtsbewegte Walzgut 5 durch die nunmehr wirksam werdenden Verformungsbereiche 42 der Verformungswülste 4, 4' unter Durchmesserverringerung gestreckt und verlängert sich in Richtung der Vorschublinie PP', d. h. rechtwinklig zur Fußlinie ßFder Verformungswülste 4,4'. Nachdem das Walzgut S nicht entgegen seiner Vorschubbewegung ausweichen kann, wirkt sich diese Verlängerung so aus, daß nur der vor der Fußlinie BF der Verformungswülste 4, 4' liegende Bereich des Walzgutes S eine zusätzliche Verschiebung in Richtung der Vorschubbewegung erfährt, ohne die gleichmäßige Vorschubbewegung des noch unverformten Walzgutbereiches zu beeinflussen.

Sobald der gestreckte Walzgutteil die Verformungsbereiche 42 durchlaufen hat und zwischen die Endbereiche 43 der Verformungswülste 4, 4' gelangt, wird er nicht mehr in Axialrichtung verlängert, sondern nur noch einer Oberflächenglättung ausgesetzt, weil die Linie JK des Endbereiches 43 und die Fußlinie BF jeweils, parallel zueinander verlaufen. Die Verbindung zwischen dem fertigbearbeiteten Walzgutteil und dem folgenden Abschnitt des Walzgutes 5 wird durch die Schneidkanten IG der Endbereiche 321 der Vorschubwülste 3,3' abgeschnitten, so daß das fertige Werkstück D(ausgezogene Linien in F i g. 3) erhalten wird.

Gerade vor dem Abschneiden des Werkstückes D tritt der folgende und bisher unbearbeitete Teil des Walzgutes S in die Anfangsbereiche 31 der Vorschubwülste 3,3' ein. Mit jeder vollen Umdrehung der Walzen 1, Γ wird so ein Werkstück D fertiggestellt und vom Walzgut S abgetrennt, während dieses der Steigung der Fußlinie BFentsprechend kontinuierlich die Vorschublinie Pf"entlang axial zwischen den Walzen 1, Γ hindurch weilergeschoben wird.

Beim bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Schneidbereich am Ende des Vorschubwulstes 3, 3' vorgesehen. Dieser Schneidbereich kann aber auch weggelassen sein. Man erhält dann Werkstücke D, D', D", die zusammenhängend geformt werden, wie dies mit Hilfe der gestrichelten Linien in Fig.3 dargestellt ist.

Es ist ferner möglich, den Endbereich 43 durch einen weiteren Verformungswulst zu ersetzen.

Wenn ein kompliziertes Werkstück hergestellt werden soll, werden die Walzen 1, Γ so gestaltet, daß in Walzenumfangsrichtung mehr als zwei Verformungswülste getrennt voneinander parallel zum Vorschubwulst 3, 3' vorhanden sind, oder daß ein Verformungswulst von einem Teil eines anderen Verformungswulstes überlappt wird, oder daß in Walzenachsenrichtung nebeneinander mehrere Verformungswülste einander überlappend und parallel zum Vorschubwulst 3, 3' vorgesehen sind.

Wenn ein Werkstück DC(Fi g. 7) hergestellt werden soll, das einen gekrümmten mittleren eingeschnürten Teil aufweist, so erhalten die Oberflächen 421 und 431 der Verformungswülste 4, 4' keine flache, sondern eine quer zur Fußlinie SFkonvex gekrümmte Form, die über die Länge der Verformungswülste 4, 4' unverändert bleibt.

Wenn Nuten oder Vorsprünge auf den formenden Oberflächen 421 und 431 vorgesehen werden, ist es möglich, ein Werkstück mit Erhebungen und Vertiefungen herzustellen, welche die entsprechende Gegenform zu diesen Nuten bzw. Vorsprüngen haben.

Ist ein herzustellendes Werkstück verhältnismäßig lang, so wird eine Walze gemäß Fig.8 verwendet, deren Umfangsfläche als Rotationshyperboloid IC ausgebildet ist, auf dem dann der Vorschubwulst und der Verformungswulst vorgesehen sind. Dadurch läßt sich die Walzengenauigkeit noch merklich verbessern.

Ebenso können auch Walzen verwendet werden, die einen kegelstumpfartige Grundform haben.

Die Schrägfläche 422 des Verformungswulstes 4, 4' kann geriffelt sein, damit ein sicheres Erfassen des Walzgutes S gewährleistet und der Walzvorgang stabilisiert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitende Keilquerwalzvorrichtung zum Herstellen von axialsymmetrischen Werkstücken im axialen Durchlaufverfahren, mit zwei in Form und Größe gleichen und in gleicher Drehrschtung umlaufenden Walzen, die jeweils wenigstens einen schraubenförmig auf ihrer Umfangsfläehe angeordneten, V-förmigen Verformungswulst aufweisen, dessen Breite in einer zur Drehrichtung der Walzen entgegengesetzten Richtung zunimmt, deren Drehachsen in parallelen Ebenen liegen und die gleichzeitig an diametral gegenüberliegenden Bereichen auf ein stangenförmiges Walzgut einwirken, daß sie während des Verformens entlang einer mit dessen Achse zusammenfallenden Vorschublinie weiterbewegen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Walzen (1,1') in Durchlauf richtung des Walzgutes (S) gesehen axial vor dem Verformungswulst (4, 4') einen schraubenlinienförmigen Vorschubwulst (3, 3') aufweist, dessen Höhe mit Ausnahme seines Anfangsbereiches (31), dessen Anfangspunkt (A) in Umfangsrichtung vor dem Anfangspunkt (B) des Verformungswulstes (4, 4') liegt, konstant ist und dessen Steigungswinkel gleich dem Steigungswinkel (Θ) der Fußlinie (BF) des Verformungswulstes (4, 4') ist, und daß die Drehachsen der beiden Walzen (1, V) so geneigt sind, daß die Projektionen dieser Drehachsen auf eine Ebene, die senkrecht zur kürzesten Verbindungslinie zwischen den Drehachsen liegt, sich in einem Punkt schneiden, der auf die Vorschublinie (PP') für das Walzgut (S) fällt, und dabei mit der Vorschublinie (PP') jeweils einen Winkel bilden, der gleich dem Steigungswinkel (Θ) der Fußlinie (BF) des Verformungswulstes (4,4') ist.

2. Querwalzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich (321) des Vorschubwulstes (3, 3') jeder Walze (1, Γ) eine Schneidkante (IG) aufweist.

3. Querwalzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verformungswulst (4,4') zugekehrte Flanke des Vorschubwulstes (3, 3') mit der Mantelfläche der betreffenden Walze (1, Γ) einen Winkel von etwa 90° bildet.

4. Querwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungswulst (4, 4') einen Endbereich (43) aufweist, in dem sich sein Querschnitt nicht ändert.

5. Querwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Walzen (1, V) jeweils in Form eines Rotationshyperboloids (IQ ausgebildet sind.