DE19709997C1 - Anordnung und Verfahren zur Wandstärkenreduzierung von rohrförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur spanlosen Re­ duzierung der Wandstärke von rohrförmigen Werkstücken mit einem als Hämmerwerk einer Rundknetmaschine oder Rundschmiedemaschine ausgebildeten Umformwerkzeug, mit einem in eine Arbeitsposition innerhalb des Umformwerk­ zeugs einführbaren Dorn und mit einem das Werkstück entlang einem Vorschubbett über den Dorn verschiebbaren Vorschubmechanismus, wobei das Hämmerwerk und das Werk­ stück um die Werkstückachse relativ zueinander drehbar sind.

Es ist an sich bekannt (z. B. US-PS 2,247,863), Rohre in der Wandstärke durch Rundschmieden oder Rundkneten ab­ zustrecken. Dazu werden die Rohre einseitig in das Häm­ merwerk einer Rundknetmaschine eingeführt, in ihrer Wandstärke über einem Dorn reduziert und hinter dem Hämmerwerk abgezogen.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, womit auch lange Rohre vollständig in einem Arbeitsgang in ihrer Wandstärke reduziert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Ansprüchen 1 und 13 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschla­ gen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprü­ chen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrun­ de, daß ein rohrförmiger Rohling über einen kurzen Dorn unter Reduzierung seiner Wandstärke rundgeknetet wird, indem er im Durchlaufverfahren dem Hämmerwerk einer Rundknetmaschine oder Rundschmiedemaschine zugeführt und im Zuge des Umformvorgangs auf dessen Rückseite aus diesem herausgezogen und einem Ausgangsförderer überge­ ben wird. Der rohrförmige Rohling wird zu diesem Zweck außerhalb des Verschiebewegs auf eine den Dorn tragende Dornstange aufgeschoben und mit der Dornstange in den Verschiebeweg eingebracht, vorzugsweise in diesen ein­ geschwenkt. Anschließend wird der Dorn über die Dorn­ stange bei festgehaltenem Werkstück in eine Arbeitspo­ sition innerhalb des Hämmerwerks plaziert. Sodann wird das Werkstück auf seinem Verschiebeweg entlang der Dornstange über den Dorn hinweg in einer ersten Phase hindurchgeschoben und in einer zweiten Phase hindurch­ gezogen. Um eine Gratbildung zu vermeiden, wird das Werkstück beim Durchlaufen durch das Hämmerwerk relativ zu diesem um seine Achse gedreht, wobei die Drehbewe­ gung des Werkstücks über je eine in Vorschubrichtung vor oder hinter dem Hämmerwerk angeordnete Werkstück­ bremse in seiner Drehbewegung gebremst wird. Grundsätz­ lich sind zwei Betriebsarten möglich: Das Hämmerwerk dreht sich unter gebremster Drehmitnahme des Werkstücks oder das Werkstück wird bei nicht gedrehtem Hämmerwerk ungebremst angetrieben. Falls erforderlich, kann das Werkstück vor dem Umformvorgang auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt werden. Um ein Haften oder Ver­ schweißen des Werkstücks mit dem Hämmerwerk zu vermei­ den, kann zwischen Werkstück und Hämmerwerkzeug und/ oder zwischen Werkstück und Dorn ein Trennmittel, vor­ zugsweise aus Graphit, eingebracht werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird folgende Merkmalskombination vorgeschlagen:

• - Der kurze Dorn ist am freien Ende einer entlang dem Vorschubbett zwischen zwei Endstellungen verschiebba­ ren Dornstange angeordnet, die in ihrer einen End­ stellung zumindest mit ihrem den Dorn tragenden Ende aus dem Vorschubbett in eine Ladeposition herausbe­ wegbar und bis zu ihrer anderen Endstellung relativ zum Werkstück in die Arbeitsposition des Dorns ver­ schiebbar ist;
• - der Vorschubmechanismus weist einen in Verschiebe­ richtung vor dem Hämmerwerk angeordneten, das Werk­ stück in Verschieberichtung mitnehmenden Vorschub­ schlitten und einen hinter dem Hämmerwerk angeordne­ ten, das Werkstück erfassenden Abzugsschlitten auf.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Dornstange an ihrem dem Dorn abgewandten Ende an einer in Vorschubrichtung zwischen den beiden End­ stellungen verschiebbaren Verschiebeeinrichtung um eine zur Verschieberichtung senkrechte Achse zwischen der Ladestellung und einer parallel zum Vorschubbett ausge­ richteten Verschiebestellung verschwenkbar ist, wobei die Dornstange in der Ladestellung mit einer Werkstück­ führung eines Einschiebemechanismus für die zu bearbei­ tenden Werkstücke ausfluchtbar ist. Zweckmäßig weist der Vorschubschlitten einen die Dornstange umfassenden, gegen das rückwärtige Ende des Werkstücks anschlagen­ den Rohransatz auf, der eine das rückwärtige Ende des Werkstücks umfassende, mit ei­ ner inneren Anschlagschulter versehene Aufnahme aufwei­ sen kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß vor dem Hämmerwerk eine reibend gegen das Werkstück einwirkende Werkstückbremse angeordnet ist, die dafür sorgt, daß sich das rohrförmige Werk­ stück langsamer als das Hämmerwerk dreht. Weiter ist auf dem Abzugsschlitten eine das Werkstück kraftschlüs­ sig erfassende, vorzugsweise mit dem Werkstück um die Werkstückachse verdrehbare Spanneinrichtung angeordnet, wobei zusätzlich auf der Abzugsseite ein gegen das Werk­ stück oder gegen die vorzugsweise als Spannzange ausge­ bildete Spanneinrichtung reibend einwirkender, die Drehbewegung abbremsender Bremsmechanismus angeordnet ist.

In Vorschubrichtung vor dem Hämmerwerk und vorzugsweise hinter der Werkstückbremse kann eine vorzugsweise in­ duktive Heizeinrichtung für das Werkstück und/oder eine Auftragsvorrichtung für ein temperaturbeständiges, vor­ zugsweise aus Graphit bestehendes Trenn- und/oder Schmiermittel angeordnet werden.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen können bei relativ geringem Platzbedarf lange Rohre in ihrer Wandstärke reduziert werden, und zwar ohne den Nachteil, daß die Abziehkräfte zu hoch werden und daß das Einführen der Rohre Probleme bereitet. Die in der Nähe des Hämmer­ werks angeordnete Werkstückbremse sorgt auch dafür, daß ein Ausknicken des Rohrs unter einer zu hohen Druckbe­ lastung vermieden wird. Durch Abziehen des in seiner Wandstärke reduzierten Rohrs auf der Rückseite des Häm­ merwerks wird erreicht, daß auch relativ lange Rohre im Durchlauf durch das Hämmerwerk abgestreckt werden kön­ nen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1a bis g ein Schema einer Umformmaschine zur Bear­ beitung langer rohrförmiger Werkstücke in ver­ schiedenen Arbeitsstellungen;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der vorschubseiti­ gen Werkstückbremse nach Fig. 1a bis g;

Fig. 3a einen Längsschnitt durch die abzugseitige Spannzange mit Werkstückbremse nach Fig. 1a bis g;

Fig. 3b einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B der Fig. 3a.

Die in Fig. 1a bis g in einer schematischen Draufsicht gezeigte Anordnung besteht im wesentlichen aus einer Rundknetmaschine 10 mit einem um seine Achse 12 drehba­ ren Hämmerwerk 14, je einem vor und hinter der Rund­ knetmaschine 10 angeordneten Vorschubbett 16,18, einem auf dem vorderen Vorschubbett 16 in Vorschubrichtung 20 verschiebbaren Vorschubschlitten 22, einem auf dem hin­ teren Vorschubbett 18 in Vorschubrichtung 24 verschieb­ baren Abzugsschlitten 26, einer an ihrem einen Ende 28 um eine zur Vorschubrichtung 20 senkrechte vertikale Achse 30 an einer Verschiebeeinrichtung 32 mittels ei­ nes Schwenkmechanismus 34 begrenzt verschwenkbaren, an ihrem freien Ende einem kurzen Dorn 36 tragenden Dorn­ stange 38 sowie einer Ladeeinrichtung 40 zum Aufschie­ ben eines langen rohrförmigen Werkstücks 42 auf die Dornstange 38. In Vorschubrichtung 20 vor dem Hämmer­ werk 14 befinden sich zusätzlich eine Werkstückbremse 44, eine induktive Heizeinrichtung 46 und eine nicht dargestellte Auftragsvorrichtung für ein vorzugsweise aus Graphit bestehendes Trennmittel.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, besteht die Werkstück­ bremse 44 aus einem starr am Vorschubbett 16 angeordne­ ten Support 76, an welchem zwei mit einander zugewand­ ten Bremsbacken 78 bestückte, mit Hilfe je eines hy­ draulischen Bremszylinders 80 in Richtung der Doppel­ pfeile 82 nach entgegengesetzten Richtungen verschieb­ bare Führungsschlitten 84 angeordnet sind. In der in Fig. 2 gezeigten Offenstellung kann das rohrförmige Werkstück 42 von der offenen Seite her in den Backen­ zwischenraum eingeführt werden. Die dachförmigen Brems­ flächen 86 der Bremsbacken 78 sorgen dafür, daß das Werkstück 42 in der Vorschubachse 68 zentriert wird. Die Bremsbacken werden so gegen die Werkstückoberfläche angedrückt, daß das Werkstück 42 unter der Einwirkung des drehenden Hämmerwerks 14 gebremst mitgedreht wird.

Der Vorschubschlitten 22 weist eine stirnseitige zylin­ drische Aufnahme 48 mit einer internen Schulter 50 für den Anschlag gegen das rückwärtige stirnseitige Ende eines auf dem Vorschubbett 16 befindlichen Werkstücks 42 auf.

Der Abzugsschlitten 26 weist an seinem dem Hämmerwerk 14 zugewandten Ende eine Spannzange 52 mit integrierter Werkstückbremse 54 auf. Wie aus Fig. 3a und b zu erse­ hen ist, besteht die Spannzange 52 aus einem mit dem Abzugsschlitten 26 verbundenen, zylindrischen Gehäuse­ teil 56, einem relativ zum Gehäuseteil in Richtung des Doppelpfeils 58 verschiebbaren Spannkolben 60 und einem Spanneinsatz 62, der unter der Einwirkung des stirnsei­ tigen Innenkonus 64 des Spannkolbens 60 reibschlüssig gegen das zentral durch die Spannzange 52 hindurchgrei­ fende Werkstück 42 anpreßbar ist. Wie in Fig. 3b durch den Pfeil 66 angedeutet ist, ist der Spanneinsatz 62 zusammen mit dem Werkstück 42 um die Vorschubachse 68 des Werkstücks drehbar. Zum Abbremsen dieser Drehbewe­ gung dient die zusätzlich in der Spannzange angeordnete Werkstückbremse 54, die zwei Bremskörper 70 und die Bremskörper in Richtung des Pfeils 72 zum Spanneinsatz 62 hin verschiebbare Bremseinsätze 74 umfaßt.

Die Funktion der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:
Zum Laden des Werkstücks 42 wird die Dornstange 38 bei zurückgeschobener Verschiebeeinrichtung 32 in die um die Achse 30 schräg gegenüber dem Vorschubbett 16 nach außen geschwenkte Ladestellung gebracht, in der das dornseitige Ende der Dornstange 38 in die Ladeeinrich­ tung 40 eingreift (Fig. 1a). In dieser Stellung wird das rohrförmige Werkstück 42 in Richtung des Pfeils 88 über den Dorn 36 hinweg auf die Dornstange 38 aufge­ schoben (Fig. 1b). Im weiteren Verfahrensablauf wird die Dornstange 38 mit dem aufgesteckten Werkstück 42 mit Hilfe des Schwenkmechanismus 34 in Richtung des Pfeils 90 verschwenkt (Fig. 1c) und mit dem Vorschub­ bett 16 ausgefluchtet. In der ausgefluchteten Stellung greift die Dornstange 38 durch den Vorschubschlitten 22 und die stirnseitig an diesem angeordnete Aufnahme 48 achszentral hindurch. Sodann wird der Vorschubschlitten 22 in Vorschubrichtung 20 auf dem Vorschubbett 16 ver­ schoben, bis die Aufnahme 48 das rückwärtige Ende des Werkstücks 42 umfaßt und mit ihrem Anschlag 50 gegen dieses anschlägt (Fig. 1d). In dieser Lage wird das stirnseitige Ende des Werkstücks 42 durch die Werkstück­ bremse 44 zunächst unverschiebbar festgehalten bis der Vorschubschlitten 22 beim Anschlagen gegen das Werk­ stück zum Stillstand kommt. In einem weiteren Verfah­ rensschritt wird die Dornstange 38 über die Verschiebe­ einrichtung 32 in Richtung des Pfeils 92 bei festgehal­ tenem Werkstück 42 so weit verschoben, daß der Dorn 36 durch den axialen Zwischenraum des Hämmerwerks 14 hin­ durchgreift (Fig. 1e). Beim weiteren Vorschub des Vor­ schubschlittens 22 in Richtung des Pfeils 20 gelangt das an der Werkstückbremse 44 reibend vorbeigeführte Werkstück 42 zunächst durch die Heizeinrichtung 46 hin­ durch in das Hämmerwerk 14 und wird dort im Durchlauf­ verfahren über dem stillstehenden Dorn 36 unter Quer­ schnittsreduzierung abgeschmiedet. Um eine Gratbildung zu vermeiden, wird das Werkstück 42 durch das drehende Hämmerwerk 14 unter der Einwirkung der Werkstückbremse 44 gebremst mitgedreht. Auf der Austrittsseite der Rundknetmaschine 10 wird das Werkstück 42 zunächst durch die offene Spannzange 52 des Abzugsschlittens 26 hindurchgeführt, bis der Vorschubschlitten 22 zu seiner Endposition gelangt (Fig. 1f). Sodann wird die Spann­ zange 52 durch Betätigen des Spannkolbens 60 kraft­ schlüssig am Werkstück 42 eingespannt und der Abzugs­ schlitten in Richtung des Pfeils 24 in Bewegung ge­ setzt. Dabei wird ein rückwärtiger Abschnitt des Werk­ stücks 42 durch das Hämmerwerk 14 unter Wandstärkenre­ duzierung hindurchgezogen, bis es vollständig aus der Rundknetmaschine 10 herausgezogen ist (Fig. 1g). In ei­ nem letzten Verfahrensschritt wird das Werkstück 42 an seinem über den Abzugsschlitten 26 überstehenden Ende von einem Ausgangsförderer 94 erfaßt und bei geöffneter Spannzange 52 vom abzugseitigen Vorschubbett 18 wegge­ fördert. Um den nächsten Ladevorgang vorzubereiten, werden der Vorschubschlitten 22 in Richtung des Pfeils 20' und die Verschiebeeinrichtung 32 in Richtung des Pfeils 92' in ihre Ausgangspositionen zurückverschoben (Fig. 1g) und die Dornstange 38 in ihre in Fig. 1a ge­ zeigte Ladeposition ausgeschwenkt.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin­ dung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Her­ stellung rohrförmiger Werkstücke, wobei ein rohrförmi­ ger Rohling 42 über einen kurzen Dorn 36 unter Reduzie­ rung seiner Wandstärke abgestreckt wird. Um auch lange rohrförmige Werkstücke bearbeiten zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Rohling im Durch­ laufverfahren dem Hämmerwerk 14 einer Rundknetmaschine 10 oder Rundschmiedemaschine zugeführt und im Zuge des Reduziervorgangs auf dessen Rückseite aus diesem her­ ausgezogen und einem Ausgangsförderer 94 übergeben wird.

Claims (17)

1. Anordnung zur spanlosen Reduzierung der Wandstärke von rohrförmigen Werkstücken (42) mit einem als Hämmerwerk (14) einer Rundknetmaschine (10) oder Rundschmiedemaschine ausgebildeten Umformwerkzeug, mit einem in eine Arbeitsposition innerhalb des Hämmerwerks (14) einführbaren kurzen Dorn (36) und mit einem das Werkstück entlang einem Vorschubbett (16) über den Dorn (36) verschiebbaren Vorschubme­ chanismus (22,26), wobei das Hämmerwerk (14) und das Werkstück (42) um die Werkstückachse relativ zueinander drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (36) am freien Ende einer entlang dem Vorschubbett (16,18) zwischen zwei Endstellungen verschiebbaren Dornstange (38) angeordnet ist, die in ihrer einen Endstellung zumindest mit ihrem den Dorn (36) tragenden Ende aus dem Vorschubbett (16) in eine Ladeposition herausbewegbar und bis zu ih­ rer anderen Endstellung relativ zum Werkstück (42) in die Arbeitsposition des Dorns (36) verschiebbar ist, und daß der Vorschubmechanismus einen in Vor­ schubrichtung (20) vor dem Hämmerwerk (14) angeord­ neten, das Werkstück in Vorschubrichtung (20) mit­ nehmenden Vorschubschlitten (22) und einen hinter dem Hämmerwerk (14) angeordneten, das Werkstück (42) erfassenden Abzugsschlitten (26) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dornstange (38) an ihrem dem Dorn (36) ab­ gewandten Ende (28) an einer in Verschieberichtung zwischen den beiden Endstellungen verschiebbaren Verschiebeeinrichtung (32) um eine zur Verschiebe­ richtung (93) senkrechte Achse (30) zwischen der Ladestellung und einer parallel zum Vorschubbett (16) ausgerichteten Verschiebestellung verschwenk­ bar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dornstange (38) in der Ladestel­ lung mit einer Werkstückführung einer Ladeeinrich­ tung (40) für die zu bearbeitenden Werkstücke (42) ausfluchtbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubschlitten (22) ei­ nen die Dornstange (38) umfassenden, gegen das rückwärtige Ende des Werkstücks (42) anschlagenden Ansatz aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz eine das rückwärtige Ende des Werk­ stücks (42) umfassende, mit einer inneren Anschlag­ schulter (50) versehene Aufnahme (48) aufweist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorschubbett (16) vor dem Hämmerwerk (14) eine reibend und vorzugsweise zen­ trierend gegen die Werkstückoberfläche einwirkende Werkstückbremse (44) angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Abzugsschlitten (26) ei­ ne das Werkstück (42) kraftschlüssig erfassende, vorzugsweise mit dem Werkstück (42) um die Werk­ stückachse verdrehbare Spanneinrichtung (52) ange­ ordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ei­ nen abzugseitig gegen das Werkstück (42) oder gegen die vorzugsweise als Spannzange (52) ausgebildete Spanneinrichtung reibend einwirkenden, die Drehbe­ wegung abbremsenden Bremsmechanismus (54).

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn­ zeichnet durch einen in Vorschubrichtung hinter dem Abzugsschlitten (26) angeordneten, vorzugsweise als Treibrollenpaar ausgebildeten Ausgangsförderer (94).

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in Vorschubrichtung vor dem Hämmerwerk (14) und vorzugsweise hinter der Werk­ stückbremse (44) eine Heizeinrichtung (46) für das Werkstück (42) angeordnet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (46) als Induktionsheizung ausgebildet ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge­ kennzeichnet durch eine vor dem Hämmerwerk (14) an­ geordnete Auftragsvorrichtung für ein temperaturbe­ ständiges, vorzugsweise aus Graphit bestehendes Trenn- und/oder Schmiermittel.

13. Verfahren zur Herstellung rohrförmiger Werkstücke, bei welchem ein rohrförmiger Rohling (42) über ei­ nen kurzen Dorn (36) unter Reduzierung seiner Wand­ stärke abgesteckt wird, wobei der Rohling (42) im Durchlaufverfahren dem Hämmerwerk (14) einer Rund­ knetmaschine (10) oder Rundschmiedemaschine zuge­ führt und im Zuge des Umformvorgangs auf dessen Rückseite aus diesem herausgezogen und einem Aus­ gangsförderer (94) übergeben wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der rohrförmige Rohling (42) außer­ halb des Verschiebewegs auf eine den Dorn (36) tra­ gende Dornstange (38) aufgeschoben und mit der Dornstange (38) in den Verschiebeweg eingebracht wird, daß anschließend der Dorn (36) mit Hilfe der Dornstange (38) bei festgehaltenem Rohling (42) in eine Arbeitsposition innerhalb des Hämmerwerks (14) plaziert wird und daß sodann der Rohling (42) auf seinem Verschiebeweg entlang der Dornstange (38) über den Dorn (36) hinweg durch das Hämmerwerk (14) zunächst hindurchgeschoben und anschließend hin­ durchgezogen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (42) mit der Dornstange (38) in den Verschiebeweg eingeschwenkt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rohling (42) beim Durchlaufen des Hämmerwerks (14) relativ zu diesem um seine Achse gedreht wird, wobei die Drehbewegung des Rohlings (42) über je eine in Vorschubrichtung vor und hin­ ter dem Hämmerwerk (14) angeordnete Werkstückbremse (44, 54) in seiner Drehbewegung gebremst wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Umformmaschine mit radial oszillierenden Werkzeugen ohne Drehung der Werkzeu­ ge das Werkstück einlaufseitig und auslaufseitig aktiv in Drehung um seine Achse versetzt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen Rohling (42) und Hämmerwerk (14) und/oder zwischen Rohling (42) und Dorn (36) ein Trennmittel, vorzugsweise aus Gra­ phit, eingebracht wird.