DE2453070A1

DE2453070A1 - Schneideinrichtungen fuer eine walzmaschine

Info

Publication number: DE2453070A1
Application number: DE19742453070
Authority: DE
Inventors: Nobutaka Maeda; Hidehiko Tsukamoto
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1973-11-06
Filing date: 1974-11-06
Publication date: 1975-05-07
Also published as: FR2249722B1; JPS5075953A; GB1483114A; IT1025450B; FR2249722A1; DD116767A5; AU7438174A; JPS5230257B2; US3942348A

Description

PATENTANWALTSBÜRO

BERLIN — MÜNCHEN

PATENTANWÄLTE

Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha SKSS ?E 5-1, Marunouchi 2-chome, Ohiyoda-ku dipl-ing. h.-j. presting (bln) ¹ Tokyo. Japan ι berlin 33, herbertstr. 22

Mü-32

Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unser Zeichen Berlin, den

Mjr/faa 6. 11. 1974 49-1139

"Schaeideinrichtungen für eine Walzmaschine"

Die Erfindung bezieht sich auf für Walzmaschinen (cross rolling machine) bestimmte Schneideinrichtungen, die jeweils eine Formgebungsfläche und eine Fertigbearbeitungsfläche aufweisen, wobei die Formgebungsfläche eine zunehmend geringere Breite und zu ihren Enden hin größere Höhe aufweist.

Eine derartige Maschine zum Walzen und Formen eines abgestuften Schaftes ist in konventioneller Weise, wie in den Fig. 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen dargestellt,konstruiert. Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Formstabmaterial W, ein Paar von an zwei parallel zueinander verlaufenden Wellen angebrachten und mit Hilfe eines bevorzugten Antriebsmittels in gleicher Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit in Drehung versetzten Rollen 01, 01', keilförmige, an den Umfangsflachen der Rollen 01, 01" angeordnete Walzkaliber 01a, 01^fa, sowie an den äußeren Umfangsflachen der Walzen 01, 01' an beiden Seiten~der'keilförmigen Walzformteile 01, 01» angebrachte Schneidwerkzeuge Dlb> 01'b. Ein erhitztes Stabmaterial W wird zwischen die Walzen 01, 01' gebracht werden, die mit gleicher Geschwindigkeit, in der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Pfeilrichtung, rotieren. Das Material W wird zwischen "den Walzkalibern 01a, Öl¹a zusammengedrückt und gewalzt und zu einer gewünschten

509819/0359

BORO MÖNCHEN:	TELEX:	TELEGRAMM:	TELEFON:	BANKKONTO:	POSTSCHECKKONTO:
β MÖNCHEN 22	1-85644	INVENTION	BERLIN	BERLINER BANK AS.	W. MEISSNER, BLN-W
ST. ANNASTR. 11	INVEN d	BERLIN	030/B85 60 37	BERLIN 31	12282-109
TEL.: 089/223544			030/886 23 82	3695716000

Eorm verformt, dann von den Schneideinriehtuiigeii Olb, Ol'b abgeschnitten und schließlich als fertiges Werkstück entnommen. Das übrige Stabmaterial kann mit Hilfe nicht dargestellter mechanischer Einrichtungen zwischen die Walzen 01, Öl¹ eingeführt und dem nachfolgenden WaIa- und Pormgebimgszyklus unterworfen werden« In gleicher Weise, wie oben beschrieben, wird ein Stabmaterial zwischen den Walzkalibern Ola, Öl¹a einem Druck- und Walzvorgang unterworfen und dann von den Schneideinrichtungen Olb, Ol^fb abgeschnitten» wobei es in gleicher Weise zu einem Produkt geformt ist. Diese Vorgänge können zraa Walzen und Verformen kontinuierlich wiederholt werden. Die oben beschriebenen Scnneideinrichtraigen Olb, Ol'b sowie Olo und 01*@ (Setoeideinrichtraig Ol'e ist nicht dargestellt) sind so ausgebildet, wie in einer Abwicklung gemäß Mg, 3 und einem Querschnitt dee Endteils gemäß Pig. dargestellt ist, wobei die SchneideinEichtungen 01⁸b, 01'c im wesentlichen identisch sind mit den Einrichtungen Olb, 01c und daher nicht dargestellt sind_e Es ist somit vorgesehen, daß ein Werkstück 02 und ein tongstabmat©rial 04 von den Schneideinrichtungen 0Ib₅ 01⁵b abgeschnitten werden und das Werkstück 02 und daa verbleibende Teil 03 am vorderen Ende des Materials von den Sctoeideinrichtun'geia 01c _$ 01¹C gemäß Pig. 5 abgeschnitten werden. Ia diesem falle kann die Ausbildung einer Zentrierbohrung am vorderen Ende 05 durch Yorverformung eines Endes 05 eines Langstabma-terials 04 zu einer konischen Gestalt gesiäB Pig» 5 vermieden werden, wobei das Endteil mit @iaem fb®rseJb.uSt©il vergehen ist. Mir diesen Zweck weisen die Endteils der Sctoeideinrlchtimgen Olb, Ol'b gemäß Eig_e 4 «pL@r®Ghnittlieh raa einea ¥imk©l β geneigte Flächen aufo Yorsugeweise kann der Ifin&el/^ 15 bis

In der ia fig«, 4

sind JeäöQjb, so 'b©s ©Mafien, j, äai ei@ in ©in Stabaaterial derart

509819/0359

2A5307Q

einschneiden, daß, wenn das Material langsam abgeschnitten wird, die schrägliegenden Formflächen der Schneideinrichtungen dazu neigen, sich absatzweise so tief zu erstrecken, um das Mittelteil des Materials zu erreichen, um die Formgebungskraft F stets zunehmend auf das Stabmaterial wirken zu lassen. Dies führt dazu, daß, wie in Fig. 6 dargestellt, das Werkstück eine fehlerhafte Stelle 07 im Schaftteil des Werkstückes 02 oder eine fehlerhafte Stelle 08 innerhalb des abgesetzten Abschnitts des Werkstücks aufweist. Bisher wird dieser Mangel dadurch kompensiert, daß das Werkstück an seinem Durchmesser ein wenig größer ausgebildet wird, als gewünscht. Ein solcher Ausgleich bringt jedoch teilweise ein schlechtes Ergebnis. Im Falle der Schneideinrichtung 01c wird ebenso verfahren«.

Zur Beseitigung des geschilderten lachteils bei den konventionellen Schneideinrichtungen wird für die Walzmaschine eine neuartige Schneideinrichtung vorgeschlagen, deren Konstruktion sich dadurch auszeichnet, daß sie eine Formgebungs- und eine Fertigbearbeitungsflache aufweist, wobei die Formgebungsfläche eine zunehmend kleinere Breite aufweisen kann, während ihre Hohe in Richtung auf das Ende der Formgebungsfläche größer ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dar Erfindung sowie aus beigefügter Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 und 2 Ansichten einer Kreuzwalzenmaschine; FLg. 3 bis 11 Darstellungen der Konstruktion und Funktion

konventioneller Schneideinrichtungen, wobei Fig. 3 eine Abwicklung einer konventionellen Schneideinrichtung darstellt;

Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3; Fig. 5 und 6 Darstellungen der Trennung von fertig bearbeiteten

Werkstücken;
Flg. 7 eine weitere Abwicklung einer konventionellen S chneidvorri ehtung;

509819/035 9 ~⁴~

Pig. 8 bis 10 Querschnitte nach den linien YIII-VIII, IX-IX und X-X in Pig. 7;

Pig. 11 (I) bis (III) vergrößerte Seilansichten der Pig. 8 Ms 10;

Pig. 12 Ms 17 eine Ausführungaform der erfindungsgemäßen Sohneideinrichtung;

Pig. 13 einen Schnitt nach Linie XIII-XIII in Pig. 12; Pig. 14 einen Schnitt nach Mnie XII-XII in Pig. 12; Pig. 15 einen Schnitt nach Linie XI-XI in Pig. 12;

Pig. 16 eine Teilansicht der Pig. 15 in vergrößerter Darstellung und

Pig. 17 eine Darxstellung der Abtrennung des fertig bearbeiteten Werkstücks«

In der Abwicklung gemäß Pig. 7 sind die Walze 1, die Enden 2 der an der äußeren ümfangsflache der Walze 1 angeordneten keilförmigen Walzkaliber, die Schneideinrichtungen 3 an der äußeren peripheren Pläche der Walze 1 an der Außenseite eines der Walzkaliberenden 2 und die Schneideinrichtungen 3¹ an der anderen peripheren Pläche der Waise 1 an der Außenseite des anderen Walzkaliberendes 2"dargestellt_β Die Schneideinrichtungen 3 dienen dazu, das Werkstück 02 vom Stabmaterial 04 abzuschneiden, während die Schneideinrichtungen 3* das Werkstück 02 vom verbleibenden Seil 03 am vorderen Ende des Stabmaterials abschneiden. Die Schneideinrichtungen 3 weisen jeweils eine Pormgebungsfläche 3a und eine Pertigbearbeitungsfläche 3b auf, die über eine Scheitellinie 7 miteinander verbunden sind. Die Schneideinrichtungen 3^f weisen jeweils eine Pormgebungsflache 3'a und eine mit dieser über eine Scheitellinie 8 verbundene Pertigbearbeitungsfläche 3'b auf. Die oben erwähnten Scheitellinien 7» 8 sind in mäßig abfallenden Kurven zu den keilförmigen Walzkaliberenden 2 hin nahe an die Enden der Schneideinrichtungen 3» 3' geneigt» Das heißt, die Pormgebungsflachen 3a, 3'a können zu den Enden der Schneideinrichtungen 3, 3^S hin eine zunehmend kleinere Breite aufweisen. Die Pertigbearbei-

5098 19/0359

tungsflachen 3b, 3'b sind mit einer zunehmend größeren Breite ausgebildet. Die Formgebungsflächen 3a, 3'a können auch eine zunehmend größeren Höhe an den Enden der Schneideinrichtungen 3 aufweisen. Wie in den vergrößerten Ansichten der Fig. 11 (I), (II und (III) dargestellt, kann die Formgebungsfläche 3a eine zunehmend kleinere Breite aufweisen, wie jeweils durch die Kantenabschnitte a_o-b_o, a,-b, und a₂-b₂ am Ende der Schneideinrichtungen. Die Höhe der Schneideinrichtungen ist zunehmend größer ausgebildet, wie jeweils durch h_Q, h, und h« nahe des Endes der Schneideinrichtungen gezeigt. Die oben beschriebene Formgebungsfläche 3a schneidet tief in den Mittelteil des Materials ein, während es das Stabmaterial während des Walzens und des Formgebungsvorgangs formt, um so das Schneiden und Trennen des Materials 04 und des Werkstücks 02 herbeizuführen. Die Formgebung wird somit dadurch erreicht, daß die Schneideinrichtung im wesentlichen mit dem Material in Berührung gebracht wird und einen leil des abzunehmenden Materials wegnimmt.

Die Fertigbearbeitungsfläche 3b kann, wie in Fig. 11 (I), (II) und (Hl) dargestellt, andererseits zunehmendgrößere Breiten zum Ende der Schneideinrichtungen 3 aufweisen, wie durch b_Q, I)₁-C₀ und bg-^ dargestellt. Die Fertigbearbeitungsflache 3b kann nicht dazu dienen, während des Walzens und des Formens des Materials Materialvolumen zu transferieren. Die Formgebungsfläche 3a ist in der Weise bearbeitet, daß sie die von ihr bearbeitete Fläche leicht berührt. Die Winkel/³ 1 bzw./^ zwischen den geneigten Flächen der Formgebungsfläche 3a und der Fertigbearbeitungsfläche 3b können normalerweise 15°bis betragen. Im Versuch haben sich für fi 1 ein Winkel von 25° bzw, für/³ 2 ein Winkel von 45° als besonders geeignet erwiesen. In ähnlicher Weise können die Neigungswinkel der Formgebungsfläche 3*a bzw. der Fertigbearbeitungsfläche 3'b ausgebildet werden. Obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, können bei den anderen Walzen der Walzmaschine Schneideinrichtungen der gleichen Bauart, wie oben beschrieben, vorgesehen werden.

509819/0359 » 6 -

Die Schneideinriohtungsn mit herkömmlicher Ausgastaltang und von einer Konstruktion, wie sie oben beschrieben ist, sind derart angeordnet, daß das Werkstück 02 und das Stabmaterial 04 mit Hilfe eines Wal^enpaares au einer abgestuften Welle mit Flanschteilen gewalat und geformt und schließlich separat abgeschnitten werden können· Die Formgebungsfläehen 3a der Schneideinrichtungen 3 schneiden langsam in das Material ein. Das Werkstück 02 und das Stabmaterial 04 werden an der Foragebungsfläehe 3a separat abgeschnitten. In diesem EaIl ragt das Material nach außen, um mit der Formkraft F_Q der Formgebungsfläehe 3a gemäß Fig, 9 im Gleichgewicht zu sein, und zwar in einem umfang«, der dem Schneidvolumen der tief in das Material eingreifenden Poragebungsfläche 3a entspricht. Andererseits bewirkt die Eertigbearbeitungafläche 3b eine Fertigstellung nur in der Formgebungsfläehe 3a, ohne das Volumen des Materials zu transferieren, während die von der Fertigbearbeitungsfläche 3b erzeugte Formkraft gegen das Stabmaterial wirkte folglich ist die Formkraft F_n im Vergleich au herkösjmlichen Schneideinrichtungen derart reduziert, daß das Werkstück an seiner Oberfläche ohne Fehler, wie dies bisher der Fall war, hergestellt werden kann.

Die obige Beschreibung gilt sowohl für die Formgebungsfläche 3*a als auch für die Fertigbearbeitungsflache 3'b.

Auf diese Weise ist eine anzahl von abgestuften Schaftwerkstücken mit Hilfe der beschriebenen Schneideinrichtungen hergestellt worden® lach fortgesetzter Herstellung der Werkstücke hat sich an den Schneideinrichtimgen der Mangel geneigt, daß die Formgebungsfläche der Schneideinrichtuagen (a2»b2, insbesondere a2 in Fig_e 11 (III) ) sich graduell atau^tist und daß die !Drenxrang des Werkstücks vom Material nicht sufriedensteilend erreioht wlrcL

Dieser Nachteil kaan erfin&TOigegemäB dadurch beseitigt werden, daß di© Formgebimgsfläcfe.© äer Schn@ideinrielitung©B. entlang der

■ - 7 -

509819/0359

Länge der Kanten während des Pertigbearbeitungsvorgangs anwachsen kann, und zwar "beginnend vom Ende der Kanten, wo an der SOrmgebungsflache ein Winkel von 10° bis 15° vorgesehen ist. Dadurch wird in axialer Richtung eine Druckkraft hervorgerufen. Mit Hilfe der so erhaltenen Schneideinrichtungen kann das Material und das Werkstück sicher separat abgeschnitten werden, selbst wenn die Schneideinrichtuhgensich abnützen und nicht zufriedenstellend in den Mittelteil des Materials einschneiden können.

Eine Ausführungsform der· Erfindung wird nun an Hand der Pig. 12 bis 17 näher erläutert.

Gemäß Pig. 12 weist der Erfindungsgegenstand eine Walze 10 auf, keilförmige, an der Außenfläche der Walze 10 angebrachte Kaliber 20, an der Walze 10 außenseitig am Ende der Kaliber angebrachte Schneideinrichtungen 30 sowie an der Außenfläche der Walze außenseitig angebrachte Schneideinrichtungen 30^f·

Die Schneideinrichtungen, wie in Mg. 17 dargestellt, dienen dsizu, das Werkstück 40 vom Stangenmaterial 50 abzuschneiden. Die Schneideinrichtungen 30^f schneiden das Werkstück 40 vom verbleibenden Seil 60 am Ende des Materials ab.

Die Schneideinrichtungen 30 werden von der lormgebungsfläche 30a und der Pertigbearbeitungsflache 30b gebildet, die durch eine Scheitellinie 70 miteinander verbunden sind. Die Schneideinrichtungen 30 * werden von der Formgebungsflache 30^f a und der Fertigbearbeitungsflache 30^fb gebildet, die durch die Scheitellinie 80 miteinander verbunden sind. Diese Scheitellinien 70, 80 bilden mit den keilförmigen Kalibern zu den Enden der Schneideinrichtungen 30, 30^f hin schwach geneigte Kurven. Die Scheitellinien 70, 80 sind in einer bestimmten Form (5 bis 10° im Winkel der Walzkaliber) ausgebildet, indem sie zunächst abgeflacht und danach im wesentlichen geradlinig zur Außenseite der keilförmigen Kaliber 20 hin ausgebildet sind, an einem Punkt 10°-15°

- 8 509819/0359

kleiner als die Endteile der Schneideinrichtung (siehe Fig. 12 - 15).

Die Breite der Formgebungsflachen 30a, 30·a ist schrittweise kleiner ausgebildet, beginnend an den Enden der Schneideinrichtungen 30, 30" bis zu einem Punkt 20° geringer im Winkel der Endteile der Schneideinrichtung 30, 30",und die Breite der Fertigungsbearbeitungsflachen 30b, 30'b ist schrittweise größer ausgebildet, wahrend die Formgebungsflächen 30a, 30b schrittweise höher ausgebildet sind.

Der Querschnitt entlang der linie 0-0 setzt sich zur Linie P-P fort etwa 10° geringer im Winkel von den Enden, wo die Fertigbearbeitung vorgenommen wird. Normalerweise ist die Höhe der Schneideinrichtung so bemessen, daß in den oben erwähnten Punkten das Werkstück 40 vom Material 50 und das Werkstück von den verbleibenden Enden 60 abgeschnitten wird.

Die Formgebungsflächen 30a, 30^fa nehmen stark zu an einem Punkt gerade nach der linie P-P etwa 10° geringer im Winkel von den Enden der Schneideinrichtungen, wie in den Fig. 15 und 16 dargestellt» Die Fertigbearbeitungsflächen 30b, 30'b weisen ebenfalls vergrößerte Breiten auf. Aus diesem Grunde sind die Formgebungsflächen 30a, 30'a einer von Grund auf axialen Kraft Fl ausgesetzt, die nicht auf die Form bis zur P-P Linie wirkt.

Durch die Wirkung dieser axialen Kraft wird das Werkstück 40 sicher von dem Stangenmaterial 50 und das Werkstück 40 von dem verbleibenden.Ende 60 abgeschnitten. Die Winkel O₁, θ₂ gemäß Fig. 12 in den Formgebungsflächen 30a, 30*a können vorzugsweise kleiner sein als 10° (5°bis 10°). Größere Winkel sind ebenfalls zur Abtrennung vom Material 50 oder dem verbleibenden !eil 60 möglich. Dabei können das Werkstück 40 und das Material 50 unstabil und eine präzise Fertigbearbeitung schwierig sein. Die erfindungsgemäßen Schneidein-

- 9 · 509819/0359

richtungen können somit den Mangel herkömmlicher Schneideinrichtungen beseitigen, wobei eine sichere Abtrennung des Werkstücks vom Stangenmaterial und des Werkstücks von den verbleibenden Endteilen,nicht erreicht werden kann infolge der Abnutzung an den Formgebungsflächen der Schneideinrichtungen bei kontinuierlicher !Formgebung. Unerwünschte Effekte, wie etwa Fehler an den Endteilen des Werkstückes, können vermieden werden, die den Walz- und den Formgebungsvorgang ungünstig beeinflussen können durch radikales Anwachsen der Formgebungsfläehe und der Axialkraft bei einem Winkel von 10° in den Endteilen der Schneideinrichtungen·

Die auf diese Weise hergestellten Schneideinrichtungen sind in der Lage, bei Verwendung in einem KreuzwaiZBnverfahren ein gewünschtes praktisches Ergebnis zu erbringen, und geeignet für eine präzise und umfangreiche Produktion·

Bei den erfindungsgemäßen Schneideinrichtungen würde die Stelle des Anwachsens der Breite der Formgebungsflächen in Abhängigkeit vom axialen Durchmesser des Werkstücks variieren, jedoch kann eine solche Stelle vorzugsweise bei einem Winkel von höchstens 15° von den Endteilen der Schneideinrichtungen bemessen werden.

Die Erfindung ist nicht nur auf Walz- und Formgebungsverfahren begrenzt, wie in obiger Beschreibung erwähnt und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, sie ist auch bei Schneideinrichtungen für die Walzmaschine anwendbar, wobei sie auf ebenen Flächen befestigt sein können, was ebenfalls im Rahmen der Erfindung liegt·

Patentansprüche - 10 -

509819/0359

Claims

Patentansprüche

ί 1· Schneidwerkzeuge für @Ine Walzmaschine^ die jeweils eine Pormgebungsfläch® und ein® Pertigbearbeitungsfläche aufweist, wobei die Fomsgebungsfläche eine zunehmend geringere Breite und su ihren Enden hin größere Höhe aufweist, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die .Breite der formgebungeflache (30a, JO^?a) am den Enden der Schneidwerkzeuge (30? 30^s) von @iner bevorzugtem Stelle aue in einem Winkel, der im wesentlichen kleiner ist als 15° s> Ton den Enden der Scliaeidwerkzsiaga a@e3ii weiter vergrößert ist.

2β Schneidwerkzeug© nach Ansprach I₈ dadurch gekennzeichnet, daß die Breit© der" formgebungeflache (5Oa₉ 30^sa) you einer Stelle in einem Winkel -won 10 bis 15® su den Enden, der" Sehneideinriclrtangen (30, 30⁸) Ma nöek weiter -vergrößert ist.

3· Schneidwerkzeuge nach den. Ansprüchen 1 imd Z₉ dadurch gekennzeichnet, daß d@r in die Eormgebragsflache (30a, 30'a) der Schneideinrichtungen (30, 30') eingearbeitete Winkel

(θ-,, B₀) 5 bis 10° beträgt.

1 j

■ / iU i. f. E. Ässner

509819/0359