DE210010C - Verfahren zum absatzweisen Auswalzen von Hohlkörpern - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 7a. GRUPPE

OTTO BRIEDE in BENRATH b. DÜSSELDORF.

Verfahren zum absatzweisen Auswalzen von Hohlkörpern.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Juli 1906 ab.

Zum Ausstrecken von Hohlblöcken zu Hohlkörpern geringeren Durchmessers sind im wesentlichen zwei Verfahrensarten bekannt, nämlich das Schrägwalzen und das Pilgern. Beim Schrägwalzen wird in der Hauptsache das Werkstück in einem Arbeitsgang zwischen schräggestellten rotierenden Walzen hindurchgeschraubt. Das' Verfahren ist ebenso wie die zur Ausführung desselben dienende Vorrichtung verhältnismäßig einfach, dasselbe ist aber mit dem schwerwiegenden Mangel behaftet, daß das Material des Werkstückes beim Ausstrecken stark gelockert wird, aus welchem Grunde dieses Verfahren bekanntlich zumeist nicht zur Herstellung fertiger Rohre, sondern zur Erzeugung von Zwischenprodukten benutzt wird, die noch eine Nacharbeit erfahren. Beim Pilgern findet eine absatzweise Bearbeitung statt, indem das Werkstück durch rotierende oder hin und her schwingende Kaliberwalzen Stück für Stück ausgestreckt wird, wobei sich die Walzen in der.Ebene der Werkstückachse bewegen. Mittels dieses Verfahrens lassen sich unmittelbar fertige Rohre herstellen.

Die hier auftretende absatzweise Bearbeitung bedingt aber ein ständiges schnelles Hin- und Herbewegen des Werkstückes, so daß insbesondere bei schweren Stücken erhebliche Massenwirkungen auftreten. Die Walzvorrichtung muß - infolgedessen schwer werden und es ergibt sich ein erheblicher Kraftverbrauch. Umständlich ist bei diesem Walzen auch, daß das Werkstück, um Graterzeugung zu vermeiden, nach jedem Walzenangriff um seine Achse gedreht werden muß.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, welches die Vorteile der beiden genannten älteren Verfahren vereinigt und deren Nachteile möglichst, vermeidet. Das Verfahren benutzt Schrägwalzen, läßt diese aber absatzweise, also pilgerschrittartig auf das Werkstück einwirken. Das Ausstrecken nach dem neuen Verfahren erfolgt in der Weise, daß die Arbeitskanten der schräggestellten Walzen unter Eindrückung in das Material über den Verjüngungskegel zwischen dem dickeren und dem dünneren Teil des Werkstückes in einer Schraubenlinie hinwegwandern, wobei die Arbeitskanten dem Werkstück entsprechend der Form des Verjüngungskegels sich allmählich nähern und die entstehende Material welle am Kegel entlangschieben. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig, so daß die Arbeitswege der Walzen lauter kurze kegelförmige ineinandersteckende Schraubenlinien bilden. .Das Werkstück muß bei dem Verfahren eine pilgerschrittartige Bewegung erhalten. Findet beim Ausstrecken eine gewisse Längsbewegung des Werkstückes in der einen Richtung statt, so muß sich dasselbe für den erneuten Walzenangriff um das gleiche Stück und ferner um ein Stück zurückbewegen, welch letzteres für die durch den nächsten Walzenangriff auszustreckende Materialmenge bestimmend ist.

Eine Art absatzweisen Schrägwalzens ist bereits in Vorschlag gebracht. Hierbei sollten Walzen bzw. prismatische. Streckkörper Verwendung finden, die Kehrdrehungen bzw. hin und her gehende Bewegungen auszuführen hatten. Bei diesem Vorschlag handelte es sich aber

nicht um ein pilgerschrittartiges Arbeiten; die Walzen usw. erfaßten das Werkstück auf der ganzen Länge des Verjüngungskegels, und indem die Walzen das Werkstück beim erneuten Angriff an der Stelle wieder erfassen; an der sie es bei der vorhergehenden Bearbeitung 'verlassen hatten, entstand ein Walzwerk in der Form einer sich über die ganze Länge des Werkstückes erstreckenden zusammenhängenden Schraubenlinie. Dieses ältere Verfahren war also auch mit dem Hauptnachteil des gewöhnlichen Schrägwalzens, nämlich der Auflockerung des Materiales, behaftet. Bei dem gewöhnlichen Schrägwalzen sind bekanntlich infolge der Durchmesserunterschiede die Umfangsgeschwindigkeiten an den beiden Enden des trichterförmigen Walzenmantels verschieden, und die Geschwindigkeiten stehen in umgekehrtem Verhältnis zu den ebenfalls verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Enden des Verjüngungskegels am Werkstück. Daraus erklärt sich die verdrehende Wirkung der gewöhnlichen Schrägwalzen auf das Werkstück mit der Auflockerung des Materiales.

Diese Auflockerung Vermeidet das neue Verfahren, da nicht der Verjüngungskegel auf seiner ganzen Länge gleichzeitig erfaßt wird. Wie erwähnt, drücken die Kanten der Walzen eine Rille in den, Verjüngungskegel ein und das geschieht so, daß die Walzen mit zwei ■ entgegengesetzt gerichteten schrägen Flächen in das Material eindrücken, also zweiseitig an demselben anliegen und reiben. Die Angriffsoder Berührungslinie zwischen Walze und Werkstück ist dabei an sich nur klein, da aber der Angriff jeder Walze doppelseitig mit entgegengesetzt gerichteten Trichterflächen erfolgt, so heben sich auch die an beiden Flächen auftretenden Verdrehungswirkungen gegenseitig auf.

Um das wiederholte Einschieben des Blockes ; zwischen die Schrägwalzen zu ermöglichen, müssen diese in anderer Weise als bei den bekannten Schrägwalzwerken ausgebildet sein.

Die wirkenden Walzenkanten müssen sich periodisch so weit voneinander entfernen, daß der Block zwischen sie eingeschoben werden kann, worauf sie sich unter Drehung einander wieder nähern und dabei die Ausstreckung vornehmen. In diesem Falle sind als reine Rotationskörper ausgebildete, in beweglichen Lagern ruhende Walzen benutzbar. Es sind aber auch fest gelagerte Schrägwalzen benutzbar, welche dann so auszuführen sind, daß sie an ihrem Umfang eine oder mehrere Aussparungen erhalten von solchen Abmessungen, daß beim Gegenüberstehen zweier Aussparungen der Block zwischen die Walzen eingeführt werden kann. Die Mantelflächen der Walzen bzw. die Arbeitskanten verlaufen in dem Falle zu ihren Achsen exzentrisch, so daß bei ihrer Drehung die Arbeitskanten allmählich tiefer und tiefer in das Werkstück eindringen und dasselbe infolge der Schrägstellung der Walzen in achsialer Richtung verschieben.

Auf der Zeichnung ist ein zur Ausführung des Verfahrens geeignetes Walzwerk schematisch dargestellt. Die Zeichnung gibt nur ein Beispiel einer benutzbaren Form und Anordnung der Walzen, wie aber schon oben angedeutet, können sehr verschiedenartige Walzen zur Anwendung kommen.

Fig. ι zeigt eine Seitenansicht,

Fig. 2 eine Stirnansicht und

Fig. 3 einen Grundriß.

Die Fig. 4 und 5 zeigen gegenüber der Fig. 1 geänderte Stellungen der Walzen.

Die Walzen w sind in der bekannten Weise derart schräg gelagert, daß ihre Achsen a b und a¹ b¹ windschief zueinander liegen. Die Erzeugende der Mantelflächen besteht aus einer gebrochenen Linie, so daß jede Walze einen Doppelkonus bildet, bestehend aus den Flächen w¹ und w².

Die Walzen sind als fest gelagert gedacht; infolgedessen verlaufen deren Mantelflächen, wie Fig. 2 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 c gegenüber, so kann der auszustreckende Hohlblock e, der auf einem Dorn / ruht, zwischen die Walzen eingeschoben werden. Bei der Drehung der Walzen in Richtung der eingezeichneten Pfeile verengt sich der zwischen ihnen freigelassene Raum, in dem sich das Werkstück befindet, und es dringen daher die Walzenmäntel allmählich in das Werkstück ein, wobei die Kante w³ ■ eine Schraubenlinie erzeugt, weil die Walzen schräg stehen und somit das Werkstück in Richtung des Pfeiles R verschieben. Infolge der Exzentrizität der Mäntel bzw. der Kante w³ verläuft die in dem Werkstück erzeugte Schraubenlinie trichterförmig, d. h. es wird das von den Walzen erfaßte Stück konisch ausgestreckt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen Zwischenstellungen während einer Walzendrehung; bei Fig. 4 stehen sich die Halbmesser O B der Fig. 2 gegenüber. Die Figur zeigt, daß schon ein Teil bei e^s von den Walzen bearbeitet ist, welcher konische Gestalt angenommen hat, und daß vor den Walzen an der Kante w¹ (s. Fig. 1) durch das Eindrücken der Kante w³ eine Materialwelle bei e¹ gebildet wird. Diese wird nun bei der weiteren Drehung der Walzen weiter nach dem fertigen Rohr e² hin getrieben.

Fig. 5 zeigt die Stellung der Walzen, in welcher sich die Halbmesser O C, d. h. die Teile d gegenüberstehen. Die Fig. 5 zeigt, daß die Kante w³ den Fertigdurchmesser des

Teiles e² erreicht hat, und daß ein Konus e^s entstanden ist.

An den eigentlich ausstreckenden Teil jeder Walze läßt sich natürlich, wie das-beim PiI-gern an sich bekannt ist, noch ein Teil anfügen, der nun zur Glättung des Werkstückes bestimmt wird. Hierzu genügt ein Stück einer zylindrischen Fläche, welches so ausgedehnt ist, daß durch die Drehung ,zwischen

ίο ihm und dem Werkstück das letztere zu einem völlig zylindrischen Rohr wird.

Die Fig. 6 und η zeigen in Aufriß und Stirnansicht ein Schrägwalzwerk zur Ausführung des neuen Verfahrens, wobei die Walzen reine Rotationskörper bilden. Im Anfang des Streckvorganges .nehmen die Walzen die Stellung der Fig. 6 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. 1 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. 8 einge-

nommen. ■ · ■

Die Annäherung der Walzen an die Achse des Werkstückes kann natürlich auch in anderer Weise erfolgen, beispielsweise indem dieselben, wie in Fig. 9 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 sein oder Rotationskörper bilden'können, die sich dann, wie in den Fig. 7 bis 9 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 Walzenform nach Fig. 2 und der Rotationskörperform nach Fig. 7 entweder keilförmig mit Bezug auf ihre Bewegungsrichtung oder eben ausführen. In letzterem Falle müssen die Platten außer der Hin- und Herbewegung entsprechend ihrer Längsrichtung dann auch eine Bewegung in ihrer Querrichtung ausführen, damit, sie sich dem Werkstück nähern und sich nach dem Walzen wieder von demselben entfernen. Im Querschnitt sind die Platten dachförmig oder 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. 1 bis 5 gezeigte Walzwerk näher zu berücksichtigen.

Beim Übergang aus der Anfangs- in die Endstellung, d. h. von der Stellung nach Fig. 1 in die Stellung nach Fig. 5 haben die Walzen das Werkstück «-um die Länge des Konus e³ von rechts nach links geschoben. In Fig. 5 ist dieser Weg des Werkstückes mit n bezeich- ■ net. Nachdem nun die Walzen wieder in die Stellung der Fig. 1 und 2 zurückgekehrt sind, erfolgt der Vorschub des Werkstückes, und zwar wird dasselbe nicht nur um die Größe n wieder nach rechts bewegt, sondern zu dieser Größe n kommt nun noch ein Teil m hinzu (Fig. 5), welcher gleich der Länge des Teiles des Blockes ist, der beim nächsten Walzenangriff ausgestreckt werden soll. Die Bewegung nach rechts, also in der Ausstreckrichtung, ist regelmäßig größer als die nach links, d. h. das Werkstück führt eine pilgerschrittartige Bewegung aus.

Der jeweils in der Ausstreckung begriffene Teil des Werkstückes wird nach rechts hin verschoben, er gleitet also von dem das Werkstück tragenden Dorn f ab. Er braucht somit nicht, wie es bei bekannten Schrägwalzwerken notwendig ist, so lang zu sein wie das fertige Werkstück, sondern es genügt ein kurzer Dorn, der sich nur so weit zwischen die Walzen zu erstrecken braucht, daß der Hohlblock beim Angriff durch diese die erforderliche innere Stütze erfährt. Der Dorn kann also kurz sein, und er wird außerdem sehr günstig angegriffen, da er beständig um das Stück m + n zwischen den Walzen hin und her wandert. Es kommt dabei ein verhältnismäßig langer und stets sich erneuernder Teil des Domes zwischen die Walzen. Diese Wirkung tritt wenigstens dann ein, wenn, wie in der Zeichnung angedeutet, der Dorn f mit einem Bund f¹ 0. dgl. das Werkstück hält und der Vorschub auch mit Hilfe des Domes erfolgt. Naturgemäß ist es auch durchführbar, den Dorn fest zu lagern, um das Werkstück durch irgendwelche geeignete Mittel allmählich vom Dorn herunterzuschieben.

Während, wie oben angeführt, bei den bekannten Schrägwalzwerken der Walzweg gleich der von den Walzen über das Werkstück hin beschriebenen Schraubenlinie ist, kann der Walzweg hier erheblich verlängert werden. Die Größe des Walzweges für jede Walzendrehung bzw. für jedes einzelne Ausstrecken ist unmittelbar abhängig von dem Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Werkstückes und dem der Walzen oder der Länge der wirkenden Walzenfläche. Wählt man nun den Vorschub, also die Größe m größer oder kleiner, so wird, entsprechend der Walzweg für das ge-

samte Arbeitsstück kleiner oder größer werden, da der Gesamtwalzweg gleich der Summe der. bei dem Ausstrecken, der einzelnen Abschnitte m sich ergebenden Einzelwalzwege ist. Die beim gewöhnlichen Schrägwalzen stets auftretende erhebliche Auflockerung des Materiales, die zur Zerstörung, des Werkstückes führen kann, läßt sich bei dem vorliegenden Verfahren vermeiden. Sobald man Walzen

ίο anwendet, die, wie in Fig. ι gezeigt, schneidenförmig mit einer Kante w^z in das Material eindringen, die also aus einem Poppelkonus ' bestehen, ergibt sich zu beiden Seiten der Kante w³ ein Verdrehungsbestreben, da die Halbmesser von Walzen und Werkstück an den verschiedenen Punkten der Berührungslinie mit dem Werkstück ebenso wie die des Werkstückes verschiedene sind. Es treten also auch hier zwar die bekannten verdrehenden Wirkungen auf, da aber die Wirkung, der Fläche w¹ der der Fläche w² gegenübersteht, so bleiben dieselben ohne Einfluß auf das Werkstück, es wird sich vielmehr ein für das Werkstück unschädliches teilweises Gleiten zwisehen den Mantelflächen der Walzen und des Werkstückes herausstellen.

Die Länge η des Konus e³ 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 η hin sich bewegenden Walzen, so daß sich ein sehr langgestreckter Konus e³ ergeben wird, wenn die Walzenhalbmesser im Verhältnis zum Halbmesser des Werkstückes entsprechend groß gewählt werden. Der Querschnitt des Hohlblockes e wird dabei allmählieh und nahezu gleichmäßig über den sich bildenden Konus in den des fertigen Rohres e umgewandelt, wobei sich dann an das eigentliche Ausstrecken durch entsprechende Formgebung des betreffenden Walzenteiles ein Glätt-Vorgang anschließen kann.

Der Vorschub des Werkstückes hat in irgendeiner beliebigen Weise zu erfolgen, und man kann das Werkstück derart steuern, daß seine

Bewegung ohne Stoß und ohne daß nennenswerte Massenkräfte auftreten, erfolgt. Es ist das ein Vorzug gegenüber den andersartigen Pilgerschrittwalzverfahren, da bei diesen regelmäßig durch die Werstückbewegung 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 gebrächten Walzen sehr verschieden sein kann.

Fig. 10 und 11 zeigen z. B. ein Walzwerk, bei dem die Walzen w und die Walzenachsen w^l 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. 11 zeigt, durch diese Wälzen hindurchgeführt, so daß es zu der durch die Walzenachsen zu legenden Ebene schräg geführt wird, so ergibt sich ebenfalls ein Angriff der Walzen nach einer Schraubenlinie. .

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verfahren zum ■ absatzweisen Auswalzen von Hohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß Walzen, deren Achsen windschief zueinander oder zum Werkstück stehen, mit ihren Arbeitskanten in pilgerschrittartiger Wiederholung schraubenförmig zusammenhängende Rillen nacheinander in den Übergangskegel zwischen großem und kleinem Durchmesser des Werkstückes eindrücken, indem die Arbeitskanten dem Werkstück allmählich genähert und nach dem Streckvorgang wieder von demselben entfernt werden, um das Werkstück erneut zwischen die Walzen schieben zu können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.