DE2457504A1

DE2457504A1 - Fliessdrueckverfahren und -maschine

Info

Publication number: DE2457504A1
Application number: DE19742457504
Authority: DE
Inventors: Richard Ing Grad Baumgartner; Gerhard Mueller
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1974-12-05
Filing date: 1974-12-05
Publication date: 1976-06-16
Also published as: DE2457504B2; DE2457504C3

Description

Fließdrückverfahren und -maschine Die Erfindung bezieht sich auf das Fließdrücken von Rohren mit zylindrischer Innenwand, bei dem es bekannt ist, eInen hohlzylindrischen Rohling mit konstanter Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit gegen einen Drückrollensatz laufen zu lassen, wo er unter Verringerung seiner Wandstärke zu einem langgestreckten Rohr ausgewalzt wird. Die Vorteile des Fließdrückens liegen vor allem in der Möglichkeit, hochfeste Werkstoffe, insbesondere vergütete Stähle oder Aluminium-Legierungen, auch nach dem Vergüten zu dünnwandigen Rohren zu verformen. Dabei kommt es jedoch zu MeBabweichungen im Rohr-Innendurchmesser, und zwar einerseits bedingt durch unvermeidbare örtliche Härteschwankungen im Werkstoff und andererseits aufgrund einer während des Fließdrückvorgangs veränderten Wandstärkenverringerung, also etwa bei der Herstellung von Rohren mit konischer Außenwand aus hohlzylindrischen Rohlingen mit Hilfe eines die radiale Drückrollenzustellung steuernden Beitlineals.
Um die durch Härteschwankxngen bedingten Maßungenauigkei ten zu verringern, ist es bekannt, die Rohlinge in möglichst kurzen Stücken herzustellen, ggf. einzeln zu vergüten und nach Härtegraden zu klassifizieren. Je nach Härtegrad wird dann beim Fließdrücken eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl für den Rohling gewählt. Nachteilig an dieser Maßnahme ist der große Arbeitsaufwand, der zu einer erheblichen Steigerung der Fertigungskosten führt, und daß die jaßabweichungen nur in begrenztem Maße verringert werden, da sich die örtlichen Härteunterschiede innerhalb der einzelnen Rohlinge weiterhin störend auf die Maßgenauigkeit des Rohrinnendurchmess ers auswirken.
Aufgabe der Erfindung ist es, bekannte Fließdrückverfahren und -maschinen derart zu verbessern, daß sich mit geringem Aufwand hochgradig maßhaltige Rohre herstellen lassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet mit einer Regelung der Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Drehzahl des Rohlings während des Fließduückvorgangs mit dem Drehmoment oder der Vorschubkraft als Regelgröße. Hierdurch werden nicht nur von außen vorgegebene Änderungen in der Querschnittverringerung des Rohlings selbsttätig derart ausgeglichen, daß das in der Zeiteinheit verformte Werkstückvolumen und somit die ormänderuiigsgeschwin<iigkeit bei gleichbleibender Werkstückhärte auf einen vorgegebenen kronstantwert eingeregelt wird, sondern darüber hinaus wird der Vorschub je Umdrehung auch an die örtliche Werkstoffhärte derart angepaßt, daß die Formänderungsgeschwindigkeit mit zunehmender Werkstoffhärte auf einen entsprechend niedrigeren Wert eingeregelt wird. Das Ergebnis ist ein von äußeren Störeinflüssen unabhängiger gleichbleibender Durchformungsgrad und eine hohe Maßhaltigkeit der gefertigten Rohre bei geringen Herstellungskosten Zur Darchfuhrung des Verfahrens sind an einer üblichen Bließdrückmaschine nur wenige, baulich einfache Änderungen erforderlich. Falls etwa die Fließdrückmaschine einen druckmittelbetätigten Vorschubzylinder als Vorschubeinrichtung aufweist, arbeitet die Regelung zweckmäßigerweise mit der Vorschubkraft als Regelgröße und die Ist-Sollwertabweichung wird in besonders einfacher Weise durch eine den Strömungsmitteldruck in Vorschubzylinder mit einem einstellbaren Bezugsdruck vergleichende Druckdose ermittelt.
Das Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeit zur Drehzahl läßt sich entweder durch eine Drehzahländerung beeinflussen, was sich für FlieMdrückmaschinen empfiehlt, die ein stufenlos verstellbares Getriebe zwischen Antriebsmotor und Spindel sowie eine Vorschubeinrichtung aufweisen, welche mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit arbeitet, oder zusätzlich oder wahlweise durch Linderung der Vorschubgeschwindigkeit, was in besonders einfacher Weise bei einem drucmittelbetätigten Vorschubzylinder durch ein Regelventil zur Regulierung des Druckmittelzustroms ein Vorschubzylinder in Abhängigkeit von den Ist-Sollwertabweichungen möglich ist.
Die Vorteile der Erfindung hinsichtlich der selbsttätigen 15mpasswng an sich während des Fließdrückvorgans ändernde Querschnittsverringerungen zeigen sich besonders ausgeprägt bei der Herstellung von Rohren mit einer nicht-zylindrischen, rotationssymmetrischen - etwa kegelstumpfförmigen - Außenfläche, die mit Hilfe einer Schablone zur Steuerung der radialen Drückrollenzustellung während des Fließdrückvorganges gefertigt werden.
Die Erfindung wird nunmehr anhand zweier Ausftili.rungsbei spiele näher erlutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Fließdrückmaschine; und Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einen geänderten Regelkreis.
Die Fließdrückmaschine enthält in iiblicher Weise eine Spindel 10, an der ein Fließdrückdorn 16 festgespannt ist, welcher den Rohling 18 trägt. Angetrieben wird die Spindel 10 über eine Zwiscl mielle 26 und ein stufenlos verstellbares Getriebe 22 von einem Antriebsmotor 24.
Zum Vorschub der Spindel 10 in Achsrichtung dient ein Vorschubzylinder 12, der über eine Fumpeinheit 14 und ein Regelventil 36 zur Regulierung des dem Vorschubzylinder 12 zugefüNrt en Hydraulikzustroms mit Druckmittel versorgt wird. Beim Antrieb der Spindel 10 in Dreh- und Vorschubrichtung läuft der Rohling 18 gegen einen Satz von Drückrollen 20, von denen lediglich eine gezeigt ist, und wird unter Verringerung seines Außendurchmessers zu einem langgestrecken Rohr umgeformt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Silo. 1 bleibt die Einstellung des Regelventils 36 und somit die Vorschubgeschw3indigkeit während des Fließdrückvorgangs unverändert und die Vorschubkraft wird durch Regulierung der Spindeldrehzahl auf einen vorgegebenen Wert eingeregelt. Zu diesem Zweck ist der Vorschubzylinder 12 druckseitig an eine Differenzdruckdose 32 angeschlossen, die den Vorschubzylinderdruck mit einem vorgegebenen Bezugs druck vergleicht.
Das Ergebnis dieses Istwert-Sollwertvergleichs wird einem Steuerverstärker 34 zugeführt, welcher über einen Stellmotor 28, dessen Stellung mit Hilfe des Signelgebers 30 überwacht wird, auf das stufenlos verstellbare Getriebe 22 einwirkt. Weicht der Druck im Vorschubzylinder 12 von dem je nach Material und Form des Rohlings an der Druckdose 32 vorgewählten Dezufflsdruck ab, wird der Stellmotor 28 vom Steuerverstärker 34 bete;tigt, bis diese Abweichung verschwindet, und zwar wird der Stellmotor 28 in Richtung einer Dreljzahlerhöhung der Spindel 10 betrieben, wenn der Vorschubzylinderdruck den vorgegebenen Bezugsdruck über steigt, und umgekehrt. Auf diese Weise wird das Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeit zur Drehzahl der Spindel 10 selbsttätig an Schwankungen der örtlichen Werkstoffhärte und der Wandstärkenverringerung des Rohlings 18 angepaßt und eine hochgenaue Maßhaltigkeit des Rohrinnendurchmessers ersielt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bei dem entsprechende Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, ist die Regelgröße wiederum der Vorschubzylinderdruck, dessen Abweichung von einem vorgegebenen Sollwert in Form eines Bezugsdrucks in der Differenzdruckdose 32 festgestellt und dem Steuerverstärker 34 übermittelt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel bleibt jedoch die Drehzahl der Spindel 10 unverändert, so daß hier auf ein stufenloses Getriebe zwischen Antriebsmotor 24 und Zwischen-Welle 26 verzichtet werden kann, und statt dessen wird die Vorschubgeschwindigkeit der Spindel 10 mit Hilfe des den Mengenzustrom zum Vorschubzylinder 12 steuernden Regelventils 36 verändert, welches vom Steuerverstärker 34 her in Abhängigkeit von den Istwert-Sollwertabweichungen während des Fließdrüclnrorgangs derart betätigt wird, daß die Vorschubgeschwindigkeit verringert wird, wenn der Druck im Vorschubzylinder 12 den vorgegebenen Bezugsdruck überschreitet, und umgekehrt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ferner eine Schablone in Form eines Lineals 40 an einem Auflager 42 parallel zur Vorschubrichtung beweglich gelagert, wobei die Verschiebung des Lineals 40 durch einen Mitnehmer 44 erfolgt, der bewe gungsschlüssig mit dem zwischen Fließdrückdorn 16 und Drückrollen 20 austretenden Rohr gekoppelt ist. Das Lineal 40 steuert über eine Tastrolle 38 die radiale Zustellung sich der Drückrollen 20. Es lassen somit Rohre mit zylindrischer Innenwand und rotationssymmetrischer, jedoch nicht-zylindrischer Außenwand fertigen, deren Profil mit der Kontur der Schablone 40 übereinstimmt. Dabei ändert sich jedoch auch die Wandstärkenverringerung des Rohlings 18 während des Pließdrückvorgangs, was bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit und konstanter Drehzahl der Spindel 10 Schwankungen' in der Formänderungsgeschwindigkeit und dem Innendurchmesser des entstehenden Rohres zur Folge hätte. Außer den örtlichen Härtesdhwankungen werden auch diese, durch sich ändernde Wandstärkenverringerung bedingte Störeinflüsse durch die Regelung gemäß Fig. 1 oder 2 ausgeglichen.
Die Erfindung ist aber ebenso dann verwendbar, wenn Werkstücke im Gleichlauf hergestellt werden, also ein Rohling festgeklemmt und durch die Drückrollen auf den Dorn ãbgelängt wird.
- Patentansprüche -

Claims

patentansprüche . Verfahren zum Fließdrücken von Rohren mit zylindrischer Innenwand, bei dem ein auf einen Dorn aufgespannter Rohling in Drehrichtung angetrieben und zugleich in Vorschubrichtung an einen radial zustellbaren Drückrollensatz angedrückt wird, dadurch g e k e n n z e i- c hn e t , daß während des Fließdrückvorgangs das Drehmoment oder die auf den Rohling ausgeübte Vorschubkraft durch Änderung des Verhältnisses derVorschubgeschwindigkeit zur Drehzahl des Rohlings auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt werden.
2. Fließdxückmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anaspruch 1, mit einer umlaufenden Spindel zum Antrieb des Rohlings und einer Vorschubeinrichtung zum Andrücken des Rohlings an einen Drückrollensatz, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Meß- und Reglerstufe (32, 34), die die Abweichung des Spindeldrehmoments oder der Vorschubkraft von einem vorgegebenen Sollwert ermittelt, und eine in Abhängigkeit von dem Stellsignal der Regierstufe (34) betätigte Stelleinrichtung (22, 28, 30; 363) zur Änderung des Verhältnisses der Vorschubgeschwindigkeit zur Spindeldrehzahl.
3. Fließdriickmaschine nach Anspruch 2, bei der die Vorschubeinrichtung ein druckmittelbetätigter Vorschubzylinder ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Reglerstufe (32, 34) eine den Strömungsmitteldruck im Vorschubzylinder (12)mit einem einstellbaren Bezugsdruck vergleichende Druckdose 2)enthält.
4. Fließdrückmaschine nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (12) mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit arbeitet und die Stelleinrichtung (22, 28, 30) ein entsprechend dem Stellsignal umgeschaltetes Getriebe 22) zum Antrieb der Spindel (10) aufweist.
5. Fließdrückmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (22) stufenlos verstellbar ist.
6. Fließdrückmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel(10) mit konstanter Drehzahl angetrieben und die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Stellsignal regilliert wird.
7. Fließdrückmaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein vom Regler (34) betätigtes Regelventil (36 ) zur Regulierung des dem Vorschubzylinder (12) zugeführten Hydraulikmengenstroms.
8. Fließdrückmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch eine Schablone (40) zur Steuerung der radialen Drückrollenzustellung während des Fließdrückvorganges.