DE2163637A1 - Verfahren und Einrichtung zum Keilquerwalzen von Rotationsteilen - Google Patents

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 8O. MAUERKIRCHERSTR. 45

Dr. Berg Dipl.-Ing. Slnpf, 8 München 80, MauerkircherstraBe 45 · Ihr Schreiben

Unser Zeiche« 21 976

Datum

21. Dez. 197t

Anwaltsakte 21 976

Vyzkumny ustav tvärecich strojü a technologie tvarenl, Brno/ CSSR

Verfahren und Einrichtung zum Keilquerwalzen von Rotationsteilen ■

Die Erfindung betrifft das Keilquerwalzen von Rotationsteilen. Ihr Gegenstand ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Prozesses, welche das Anwendungsgebiet desselben unter Berücksichtigung bekannter Vorrichtungen dieser Art weitgehend verbreitern.

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Beim Keilquerwalzen unter Anwendung "bekannter Verfahren und Walzmasehinen können in der Einrichtung exner "bestimmten Baugröße nur Werkstücke in einem verhältnismäßig engen Maßbereich hergestellt werden. Diese Begrenzung geht aus den allgemeinen Prinzipien der Keilquerwalzteohnologie hervor (wie z.B. Keilwinkel, Länge des Werkstücks, zulässiger Verformungsgrad des v/erkstoffs, d.h. die Größe der Reduzierung Uoä.)_o Werkstücke, die diese Begrenzungen übersteigen, müssen mit größeren Werkzeugen oder Maschinen "bearbeitet werden, deren Leistung bzw. geometrische Größen es gestatten.

Die oben angeführten Nachteile werden in gewissem Maß durch das Verfahren zum Keilquerwalzen von Rotationsteilen zwischen zusammenarbeitenden Paaren oder Gruppen von Walzen gemäß der Erfindung beseitigt, deren Wesen darin besteht, daß das Walzverfahren zwischen zwei oder mehreren Gruppen von Walzen durchgeführt wird, von welchen jede Gruppe einen '-Ceil der Materialverlagerungsarbeit an dem Werkstück nacheinanderfolgend durchführt.

Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei Gruppen von Walzenpaaren, -trios usw. enthält, die mit voneinander unabhängigen Drehantrieben verbunden sind. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist wenigstens

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eine Sektion einer der Werkzeugwalzen mit einem Trennmesser versehen, und in den arbeitsmäßig vereinigten Sektionen der übrigen Werkzeugwalzen sind Ausnehmungen für den Durchgang des Trennmessers sowie auch anliegende Stützflächen zum Stützen des gewalzten Materials während seiner Trennung vorgesehene Die. "benachbarten Sektionen der Werkzeugwalzen sind an ihren anliegenden Stirnflächen mit einer axialen Ausnehmung und einem entsprechenden Vorsprung versehen. Erfindungsgemäß sind auf den Tragwellen Sektionen undrehbar gelagert, und zu ihren beiden Seiten sind weitere Sektionen der Werkzeugwalzen drehbar gelagert, wobei beide drehbar gelagerten Sektionen jeder.der Werkzeugwalzen durch ihre äußeren Stirnflächen mit den Planschen der auf beiden Enden der Tragwellen aufgeschobenen Hohlwellen undrehbar verbunden sind.

Das Verfahren nach der Erfindung und die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ermöglichen es, Bestandteile komplizierter !Formen und von beträchtlicher Länge bei einer großen Reduktion des Durchmessers des Ausgangsmaterials zu walzen. Die Anordnung der einzelnen Sätze der arbeitsmäßig zugeordneten "erkzeugwalzen nebeneinander auf gemeinsamen Tragwellen mit der Möglichkeit ihrer Wechselschaltung gestattet es, lange Walzstücke fortschreitend in verschiedenen Abschnitten ihrer Länge zu walzen, ohne die Walzen umstellen, wiederholt ausrichten oder andersartig manipulieren zu müssen.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele, die in der "beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt sind, näher erläutert und beschrieben,. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt I-I durch zwei Werkzeugwalzen des Walzentrios gemäß Fig.»- 2.

Figo 2 die Seitenansicht des V/alzentrios mit eingelegtem Material teilweise im Schnitte

^w Pig. 3 eine Sektion der Werkzeugwalze in abgewickelter Form.

Fig. 4 eine Sektion einer weiteren Arbeitswalze, die mit der Sektion aus Figo 3 funktionell zusammenwirkt und mit Trennmitteln versehen ist.

Fig. 5a, b, c ein Beispiel des fortschreitenden Walzens eines Teils mit Bezeichnung der' einzelnen Phasen des Walzprozesses,

^ Fig. 6 ein Beispiel eines anderen ausgewalzten

Teils nach Abtrennung von der Ausgangsstange„

Fig. 7 ein Beispiel eines symmetrischen Doppelwalzstücks, und

Fig. 8a, b ein anderes Beispiel eines Walzstücks mit dem Einsatz der aus drei Sektionen zusammengesetzten Werkzeugwalzen.

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Die Grundbestandteile der Walzvorrichtung nach der Erfindung sind getrennte vierkzeugwalzen 1,2, 3 (Fig. 2), von welchen jede aus zwei Sektionen a, b besteht (Fig. 1). Die Werkzeugwalzen 1a, 1b, 2a,. 2b, 3a, 3b tragen das Arbeitsprofil unmittelbar auf ihrer eigenen Oberfläche. Sie können jedoch auch abnehmbare Walzwerkzeuge tragen, die in Segmentform gefertigt und am Außenumfang der Walzen, z.B. durch Schrauben mit T-Kopf, festgespannt werden können. Unter "Werkzeugwalze" werden hier beide mögliche "Varianten von deren Ausführung verstanden. Die einzelnen Sektionen a, b einer jeden der Werkzeugwalzen 1,2, 3 sind mit Zentralbohrungen versehen, mit welchen sie auf die Tragwellen 4 aufgeschoben werden. Die Sektionen a der Werkzeugwalzen 1, 2, 3 sind mit einer konzentrischen Stirnausnehmung und die Sektionen b mit einem entsprechenden kreisförmigen Stirnvorsprung versehen, mit welchem sie in die Ausnehmung der Sektionen a ragen. Die Wellen 4 sind auf einem zur Achse des gewalzten Materials 5 konzentrischen Kreis angeordnet, wobei zwei von ihnen in Richtung der Pfeile radial verstellbar sind(siehe Fig. 2).

Die Sektionen b der v/erkzeugwalzen 1,2, 3 sind auf den Wellen 4 undrehbar gelagert, die durch weitere, nicht dargestellte Glieder von einem Elektromotor antreibbar sind. Die undrehbare Verbindung der Sektionen b der Werkzeugwalzen mit den Wellen 4 ist in der Zeichnung durch die Federn 6

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dargestellt (Pig. 1). Dagegen sind die Sektionen a der Werkzeugwalzen 1,2, 3 auf den Wellen 4 frei drehbar gelagert. Neben den Sektionen a der v/erkzeugwalzen 1,2, 3 sind weiter auf den Wellen 4 drehbar die Hohlwellen 7 gelagert, deren Plansche an die äußeren Stirnflächen der Sektionen a der Werkzeugwalzen angeschraubt sind. Die Tragwellen 4 bzw. die Hohlwellen 7 sind in Gleitlagern .8 des Ständers der Walzvorrichtung gelagert» An den Lagern der Wellen 4, 7 der Werkzeugwalze 3 sind die Elemente 9 zur radialen Verstellung der Wellenlager 8 teilweise dargestellt.

Das Arbeitsprofil 10 der Werkzeuge mit anlaufendem Umformungskeil ist nach Fig. 2 unmittelbar auf der Walzoberfläche der dargestellten Sektionen b der Werkzeugwalzen 1, 2, 3 ausgebildet. An derselben Sektion der Werkzeugwalze 1 ist ferner das Trennmesser 11 befestigt. In die Pührungshülse 12 des Ständers der Walzvorrichtung ist die Ausgangsstange 5 eingeschoben. Auf der abgewickelten Sektion der Werkzeugwalze nach Pig. 3 sind Ausnehmungen 13 für die Trennmesser 11 eingezeichnet, die an der arbeitsmäßig zugehörigen Sektion, deren abgewickelte Porm Pig. 4 darstellt, eingespannt sind. Auf der Sektion mit den Ausnehmungen 13 sind ebenfalls Stützflächen 14 ersichtlich, die zum Stützen des Materials 5 an Stellen, die je 120 von der Stelle der Eindringung des Trennmessers 11 in .das Material entfernt sind. Die Bahnen der Stützflächen und des Trennmessers

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sowie dessen Durchgang durch die Ausnehmung in der gegenüberliegenden Sektion sind in Pig» 2 mit Pfeilen bezeichnet.

Die "beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Das erwärmte Material 5 wird durch die Hülse 12 zwischen die Sektionen a, b der Werkzeugwalzen 1, 2, 3 bis an einen nicht dargestellten Anschlag eingeschoben. Durch die Hohlwellen 7 "wird zuerst eine Rotationsbewegung der Sektionen 1a, 2a, 3a erzeugt, während die Wellen 4 und daher auch die Sektionen b der Werkzeugwalzen stillstehen. Imlauf der Arbeitsumdrehung der Sektionen a der Werkzeugwalzen wird ein Teil des künftigen Walzstücks ausgewalzt; der Umriß dieses .Teils ist in Fig. 5b durch dicke Linien ausgeführt. Da in diesem Fall keine der Sektionen a der Werkzeugwalzen mit dem Trennmesser versehen ist, kommt es in dieser Phase nicht zum Abtrennen des ausgewalzten Materialteils von der Ausgangsstange. Nach Abstellen der Sektionen a werden die Wellen 4 in Drehbewegung gesetzt und mit ihnen auch die Sektionen b der Werkzeugwalzen, -die im Laufe ihrer Arbeitsumdrehung den übriggebliebenen Teil des Walzstücks, der in Fig. 5c mit dicken Linien gezeichnet ist, auswalzen. Mit dem am Umfang der Sektion 1b befestigten Messer wird das Walzstück 15 in der Schlußphase der Arbeitsumdrehung der Sektionen 1b, 2b, 3b vom Hest der Ausgangsstange 5 abgetrennt. Mit gleichem Vorgang wird auch der Bestandteil 16 nach Fig. 6 ausgewalzt. Die Sektionen a sowie die Sektionen

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Id der Werkzeugwalzen 1, 2, 5 werden nach Beendigung ihrer Arbeitsumdrehung in ihrer Ausgangslage arretiert, in der es möglich ist, das »'alzstück aus dem Arbeitsraum der V/alzvorrichtung herauszuschieben, z.B„ durch den restlichen Teil der Stange 5, von der das Walzprodukt mit dem Messer 11 abgetrennt wurde, und welche durch eine nicht dargestellte Vorrichtung in der Zwischenzeit zwischen den einzelnen Arbeitszyklen um die technologische Länge in den Arbeitsraum zum Zweck der Auswalzung eines weiteren Walzstücks vorgeschoben wird. Der beschriebene Walzzyklus wird in dieser Weise kontinuierlich wiederholt und kann völlig automatisiert werden.

Fig. 7 zeigt den Arbeitsraum einer gleichen Vorrichtung nach Auswalzen des symmetrisch vereinigten Doppelwalzstücks 17» 17'. In diesem Fall ist die Arbeitsfolge der einzelnen Sätze der Sektionen a, b der vie rk zeugwalz en umgekehrt. Zuerst führen die Sektionen 1b, 2b, 3b der Werkzeugwalzen die Arbeitsumdrehung aus, und in ihrer Endphase trennt das Messer 11 das gewalzte Halbprodukt vom Rest der Stange 5 ab, worauf diese Sektionen abgestellt und die Sektionen a der Werkzeugwalzen 1, 2, 3 in Drehung versetzt werden, die den linken Teil des Doppelwalzstücks auswalzen und das Messer "11 ' das Doppelwalzstück in zwei gleiche Bestandteile 17, 17' zerteilt. Danach folgt das Ausschieben beider Walzstücke und das Vorschieben der Ausgangsstange 5 wie beim vorherigen Beispiel»

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Die Arbeitsfolge kann auch gleich sein wie. beim Beispiel gemäß Fig. 5.

Aus technologischen Gründen kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, mit einer aus drei Sektionen, d.i. je aus zwei Sektionen a und einer zwischen diese eingesetzten Sektion b bestehenden Walzenanordnung zu arbeiten (siehe Fig.8). Bei dieser Vorrichtung sind die einzelnen Sektionen auf den Wel len 4 grundsätzlich gleichartig gelagert, wie im Fall der Vorrichtung nach Fig. 1; d.h. es sind beide Randsektionen a einzelner Walzen 1, 2, 3 frei drehbar und die mittlere Sektion b undrehbar aufgesetzt. An die äußeren Stirnflächen beider Randsektionen a der »'erkzeugwalzen sind dann die Bansche der Hohlwellen 7 angeschraubt, wobei die Wellen 4 hohl sein können für den Durchgang von Torsionsstangen, welche die beiden Hohlwellen 7 zu beiden Enden einer jeden Welle 4 zur Sicherstellung der synchronen Drehung beider Randsektionen a verbinden können (nicht dargestellt). Der eigentliche Walzprozeß zerfällt wiederum in zwei Phasen; in der ersten führen die mittleren, arbeitsmäßig vereinigten Sektionen 1b, 2b, 5b die Arbeitsumdrehung aus, welche einen Teil des gewalzten Profils auswalzen (Fig. 8a - dicke linien). In der zweiten Phase bei der Ruhelage der Sektionen b arbeiten beide Randsätze der-Sektionen 1a, 2a, 3a, welche die Form des v/alzstiicks in seinen Randabschnitten vollenden und mit den Messern 11 dasselbe einerseits vom übriggebliebenen Material· und andererseits vom Rest der Ausgangsstange 5 abtrennen.

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Claims (5)

1. Patentansprüche :

   Μ·) Verfahren zum Keilquerwalzen von .Rotationsteilen zwischen zusammenarbeitenden Paaren oder Gruppen von Walzen, deren Werkzeuge in der ^alzrichtung keilförmig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzverfahren zwischen zwei oder mehreren G-ruppen von Walzen durchgeführt wird, von welchen jede Gruppe einen '^eil'der Materialverlagerungsarbeit an dem Werkstück nacheinanderfolgend durchführt.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit Werkzeugwalzen, deren Tragwellen auf einem gemeinsamen gedachten Kreis angeordnet sind, durch dessen Mitte die Längsachse der gewalzten Stange hindurchgeht, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei Gruppen von tfalzenpaaren, -trios usw. enthält, die mit voneinander unabhängigen Drehantrieben verbunden sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Sektion einer der Werkzeugwalzen (1,2,3) mit einem Trennmesser (11) versehen ist, und daß ,in den arbeitsmäßig vereinigten Sektionen der übrigen Werkzeugwalzen Ausnehmungen (13) für den Durchgang des Trennmessers (11) sowie auch anliegende Stützflächen (14) zum Stützen des gewalzten Materials bei seiner Trennung ausgebildet sind.

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4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die "benachbarten Sektionen (a,b) der Werkzeugwalzen (1,2,3) an ihren anliegenden Stirnflächen mit einer axialen Ausnehmung und einem entsprechenden Vorsprung versehen sind»
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Tragwellen (4) die Sektionen (b) undrehbar gelagert und zu ihren "beiden Seiten die Sektionen Ca) der Werkzeugwalzen (1,2,3) drehbar gelagert sind, wobei "beide drehbar gelagerten Sektionen (a) jeder der Werkzeugwalzen durch ihre äußeren Stirnflächen mit den Planschen der auf den "beiden Enden der Tragwellen (4) aufgeschobenen Hohlwellen (7) undrehbar verbunden sind₀

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