DE19708473A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen, spanlosen Abtrennen einzelner Ringe von rohrförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen, spanlosen Abtrennen einzelner Ringe von rohrförmigen Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine gattungsbildende Vorrichtung ist aus der DE-OS 16 02 950 insbesondere Fig. 10 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind zwei oder drei Schneidwalzen mit gewindeförmigen Schneiden um das zu bearbeitende Werkstück angeordnet. Diese Schneidwalzen sind gleichsinnig angetrieben und werden auf die Werkstückoberfläche gepreßt. Das rohrförmige Werkstück dreht sich gegensinnig zu den Schneidwalzen und wird dabei axial vorgeschoben. Die Drehstellung der zwei bzw. drei Schneidwalzen untereinander ist so ausgerichtet, daß der Schneidkontakt zum zerteilenden Werkstück in einer exakt gemeinsamen Schneidebene stattfindet. Der Durchmesser der Schneidwalzen nimmt vom Anfang zum Ende hin zu und bildet dabei einen sich verengenden Kanal. Zur Innenabstützung ist ein Dorn im zu zerteilenden Werkstück angeordnet, um den von den Schneidwalzen ausgeübten Druck aufnehmen zu können. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß eine vollständige Durchtrennung nicht möglich ist und der eingeschnittene Ring mittels einer separaten Vorrichtung abgeschlagen werden muß. Außerdem werden bei dieser Anordnung die Schneiden der Schneidwalzen schnell verschleißen, da insbesondere Wälzlagerstahl einen besonders hohen Verformungswiderstand aufweist und keine Maßnahmen zur Verringerung des Verformungswiderstandes angegeben werden. Weiterhin muß der abgeschlagene Ring an der Trennstelle mechanisch bearbeitet werden, was die Taktzeit entsprechend verringert.

Ein anderes Verfahren zum kontinuierlichen, spanlosen Abtrennen einzelner Ringe von rohrförmigen Werkstücken ist der DE-PS 65 74 15 zu entnehmen. Bei diesem Verfahren sind zwei einander gegenüberliegende Schrägwalzen, die schraubenlinienförmig verlaufende Schneidgänge aufweisen, in einem Walzwerk angeordnet. In den Zwischenräumen zwischen den beiden Schrägwalzen sind oben und unten je eine Führung in Form eines Lineals angeordnet. Auch bei dieser Anordnung ist eine Innenabstützung des Werkstückes mittels eines sich drehenden mitlaufenden Dornes vorgesehen. Dies bedeutet, daß das Werkstück nicht vollständig durchtrennt werden kann und nach dem Herausziehen der Dornstange ein Abschlagen der einzelnen Ringe erfolgen muß. Da die Trennstelle eine entsprechende Bruchform aufweist, muß die jeweilige Stirnseite mechanisch bearbeitet werden. Bei diesem Verfahren sind ebenfalls keine Maßnahmen zur Verringerung des Verformungswiderstandes angegeben.

In der WO 95/29777 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen spanlosen Abtrennen einzelner Ringe von rohrförmigen Werkstücken, bei dem drei Schneidwalzen um das Werkstück herum angeordnet sind, offenbart. Die Schneidwalzen sind gleichsinnig angetrieben und werden auf die Oberfläche gegen das sich drehende rohrförmige Werkstück gepreßt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird auf eine Innenabstützung des zu zerteilenden Werkstückes verzichtet, so daß ein vollständiges Durchtrennen möglich ist. Zur Verringerung des Umformwiderstandes wird vor dem Abtrennprozeß das rohrförmige Werkstück auf eine wesentlich den Umformwiderstand des eingesetzten Werkstoffes erniedrigende Temperatur erwärmt, wobei im Sinne einer Abstützung an der äußeren Oberfläche eine höhere Temperatur als an der inneren Oberfläche des rohrförmigen Werkstückes erzeugt wird. Bei diesem bekannten Verfahren darf das rohrförmige Werkstück keinen zu geringen Außendurchmesser aufweisen, da sich ansonsten die drei Schneidwalzen berühren würden. Aus Festigkeits- und Stabilitätsgründen dürfen die Schneidwalzen wiederum im Durchmesser nicht zu klein gewählt werden, so daß von dieser Seite her Verfahrensgrenzen gesetzt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend vom bekannten Stand der Technik eine Vorrichtung zum kontinuierlichen, spanlosen Abtrennen einzelner Ringe von rohrförmigen Werkstücken anzugeben, mit der bei hoher Taktleistung vorzugsweise Ringe aus Wälzlagerstahl mit hoher Genauigkeit und einem Durchmesser < 35 mm herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen.

Vergleichbar wie bei der in der DE-OS 16 02 950 offenbarten Vorrichtung werden erfindungsgemäß ebenfalls nur zwei Schneidwalzen verwendet, die aber nicht einander gegenüberliegen, sondern einen unterschiedlichen Umfangsabstand aufweisen. Im Bereich des größeren Umfangsabstandes wird ein Stütz- und Führungselement so angeordnet, daß die Längsachse dieses Stütz- und Führungselementes mit den beiden Achsen der beiden Schneidwalzen im Querschnitt gesehen ein gleichschenkliges Dreieck bilden. Zur Verringerung des Umformwiderstandes ist einlaufseitig vor der Schneidwalzenanordnung in bekannter Weise eine Erwärmungseinrichtung mit Temperaturregelung angeordnet.

Das Stütz- und Führungselement ist vorzugsweise als feststehende Stützleiste ausgebildet, so daß das Werkstück von den beiden Schneidwalzen aus der Mittellage nicht weggedrückt werden kann. Das Stütz- und Führungselement kann aber auch als gleichsinnig mit den Schneidwalzen lose mitdrehende Stützwalze ausgebildet sein. Der an den Berührungslinien zwischen den Außenflächen der Schneidwalzen, der Stützwalze und des rohrförmigen Werkstückes zu überwindende Reibungswiderstand, der der Axialbewegung des rohrförmigen Werkstückes entgegenwirkt, läßt sich vermindern, wenn die Stützwalze an der zylindrischen Außenumfangsfläche profiliert ist. Günstig wirken sich ein- oder mehrgängige Rillen aus, die die gleiche Wendelrichtung wie die Schneiden der Schneidwalzen haben. Besonders günstig sind die Verhältnisse dann, wenn die Steigung der Rillen der Stützwalze um bis zu 20% größer ist als die der Schneiden der Schneidwalzen. Durch die elastischen Eindrückungen der Außenmantelfläche des rohrförmigen Werkstückes in diese gewindeartigen Rillen entsteht eine axiale Kraftkomponente, die den Axialvorschub des rohrförmigen Werkstückes fördert. Diese Rillen verkürzen die zylindrische Mantellinie der Stützwalze um weniger als 25% und hinterlassen wegen der unterschiedlichen Steigung zu den Schneiden keine Markierungen an der Außenoberfläche der abgetrennten Ringe. Die Kräfteverhältnisse sind dann besonders günstig, wenn das Stütz- und Führungselement im Scheitelpunkt der Anlage angeordnet ist und die beiden unterhalb der Mittelachse liegenden Schneidwalzen in bezug auf die Mittelachse der Anlage einen Winkel α von mindestens 5 Grad aufweisen.

Die Verwendung eines feststehenden Stützlineals als Stütz- und Führungselement ist dann von Vorteil, wenn der Durchmesser der abgetrennten Ringe kleiner als 30% des Durchmessers der Schneidwalzen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die zum Zerteilen von rohrförmigen Werkstücken mit einem Durchmesser < 35 mm verwendeten Schneidwalzen auch für das Zerteilen von Werkstücken mit geringerem Durchmesser eingesetzt werden können. Das verringert zum einen die Herstellung separater Schneidwalzensätze sowie das aufwendige Auswechseln aller drei Schneidwalzen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nur der Ein- und Ausbau einer Schneidwalze erforderlich, damit das Stütz- und Führungselement an ihre Stelle angeordnet werden kann. Speziell für die Herstellung von Wälzlagerringen ist die vorgeschlagene Anordnung sehr vorteilhaft, da mit nur einer Vorrichtung und bei Auswechseln nur einer Schneidwalze sowohl der im Durchmesser größere Außenring als auch der zu einem Ringpärchen gehörende im Durchmesser kleinere Innenring mit hoher Taktleistung hergestellt werden können.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine halbperspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung

Fig. 2 ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß Fig. 1

Fig. 3 wie Fig. 1, jedoch mit einer Stützleiste als Stütz- und Führungselement

Fig. 4 ein Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß Fig. 3.

In Fig. 1 ist die Trennvorrichtung erfindungsgemäß mit nur zwei Schneidwalzen 3 und 4 dargestellt, die an ihren Außenflächen in einer Achsrichtung stetig radial zunehmende, wendelförmige Schneiden 8 aufweisen. Diese Schneidwalzen 3 und 4 werden radial auf das zu trennende Werkstück, hier beispielsweise ein Rohr 1, gepreßt und drehen sich synchron und gleichsinnig, wobei die Schneiden 8 zunehmend in das Rohr 1 eindringen, bis zum Ende der Schneidwalzen ein Ring 2 vollkommen vom Rohr 1 abgetrennt ist. Das Rohr 1 wird vor dem Eintritt zwischen die Schneidwalzen 3, 4 in einer Induktionsspule 7 erwärmt, um den Umformwiderstand des zu zerteilenden Werkstückes zu verringern. Erfindungsgemäß ist im Scheitelpunkt der Trennvorrichtung statt einer weiteren Schneidwalze ein Stütz- und Führungselement angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist es als Stützwalze 5 ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, mit im Durchmesser relativ großen Schneidwalzen 3, 4 Werkstücke mit geringem Durchmesser abzutrennen, da durch das angeordnete Stütz- und Führungselement ein Herausspringen des Werkstückes aus der Walzlinie verhindert wird.

In Fig. 2 sind eine Schneidwalze 3, das abzutrennende Rohr 1 und die Stützwalze 5 in eine Ebene geklappt, um den Trennvorgang deutlich darzustellen. Da die Schneidwalzen 3, 4 und die Stützwalze 5 genau achsparallel sind, wird das abzutrennende Rohr 1 von den in den Kontaktzonen der Schneiden 8 an den von diesen erzeugten Flanken der Rillen 11 im Rohr 1 entstehenden Axialkräfte axial durch die Trennvorrichtung gezogen. Der an den Berührungslinien zwischen den Außenflächen der Schneidwalzen 3, 4, der Stützwalze 5 und des Rohres 1 zu überwindende Reibungswiderstand, der der Axialbewegung des Rohres 1 entgegenwirkt, läßt sich vermindern, wenn die Stützwalze 5 an der zylindrischen Außenumfangsfläche profiliert ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind Rillen 9 vorgesehen, die die gleiche Wendelrichtung haben wie die Schneiden 8. Vorzugsweise ist die Steigung der Rillen 9 um bis zu 20% größer als die der Schneiden 8. Durch die elastischen Eindrückungen der Rohraußenmantelfläche in diese gewindeartigen Rillen 9 entsteht eine axiale Kraftkomponente, die den Axialvorschub des Rohres 1 fördert. Diese Rillen 9 verkürzen die zylindrische Mantellinie 10 der Stützwalze 5 um weniger als 25% und hinterlassen, wegen der unterschiedlichen Steigung zu den Schneiden 8, keine Markierungen an der Außenfläche der abgetrennten Ringe 2.

Sollen Rohre 1 in Ringe 2 zerteilt werden, deren Durchmesser kleiner als 30% des Durchmessers der Schneidwalzen 3, 4 beträgt, dann ist die Trennvorrichtung wie in Fig. 3 dargestellt, aufgebaut. Die Abstützung des tief zwischen den Schneidwalzen 3, 4 liegenden Rohres 1 ist eine gerade Stützleiste 6, an der das Rohr 1 vorbeigezogen wird.

In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch diese Anordnung abgebildet. Aus dem Kräfteparallelogramm ist zu erkennen, daß die notwendige Stützkraft F6 umso kleiner wird, je kleiner der Winkel α ist. Der Winkel α ist ein Maß, wie weit der Rohrmittelpunkt über der Verbindungsgeraden der beiden Trennwalzen 3, 4 liegt. Der Winkel α darf eine Mindestgröße nicht unterschreiten, da sonst die Gefahr besteht, daß das Rohr 1 instabil rotiert und durch die engste Stelle zwischen den Schneidwalzen 3, 4 auf die andere Seite schnappt. Mit der richtigen Wahl des Winkels α läßt sich die Stützkraft F6 verändern und damit ein optimaler Zustand zwischen stabilem Trennvorgang, der Stützkraft und damit dem axialen Reibungswiderstand an der Berührungslinie des Rohres 1 und der Stützleiste 6 festlegen. Gegen schnellen Verschleiß wird die Stützleiste 6 aus hochwertigen Werkstoffen, wie z. B. Hartmetall, hergestellt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen, spanlosen Abtrennen einzelner Ringe von rohrförmigen Werkstücken mit zwei um das zu bearbeitende rohrförmige Werkstück angeordneten gleichsinnig angetriebenen und achsparallel zur Werkstückachse liegenden Schneidwalzen mit gewindeförmigen Schneiden, die im Längsschnitt gesehen mit im wesentlichen radial verlaufenden Flanken versehen sind und deren Breite vom Einlauf zum Auslauf hin kontinuierlich zunimmt und der Konturengrund zwischen den Schneiden der Schneidwalzen im wesentlichen parallel zur Walzachse ist und jede Schneidwalze vom Anfang zum Ende eine kontinuierliche Zunahme des Durchmessers aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt liegende Umfangsabstand zwischen den beiden Schneidwalzen (3, 4) verschieden ist und im Bereich des größeren Umfangsabstandes ein Stütz- und Führungselement (5, 6) um das zu zerteilende Werkstück (1) herum so angeordnet ist, daß die Längsachse dieses Führungselementes (5, 6) mit den beiden Achsen der beiden Schneidwalzen (3, 4) im Querschnitt gesehen ein gleichschenkliges Dreieck bildet und einlaufseitig vor der Trennvorrichtung eine Erwärmungseinrichtung (7) mit Temperaturregelung angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stütz- und Führungselement als feststehende Stützleiste (6) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stütz- und Führungselement als gleichsinnig mit den Schneidwalzen (3, 4) lose mitdrehende Stützwalze (5) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangsfläche der Stützwalze (5) profiliert (9) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung ein- oder mehrgängige Rillen (9) aufweist, die die gleiche Wendelrichtung haben wie die Schneiden (8) der Schneidwalzen (3, 4).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Rillen (9) um bis zu 20% größer ist als die der Schneiden (8).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stütz- und Führungselement (5, 6) im Scheitelpunkt der Trennvorrichtung angeordnet ist und die beiden unterhalb der Mittelachse liegenden Schneidwalzen (3, 4) in bezug auf die Mittelachse der Trennvorrichtung einen Winkel α von mindestens 5 Grad aufweisen.