DE2457504C3

DE2457504C3 - Fließdrückverfahren und -maschine

Info

Publication number: DE2457504C3
Application number: DE19742457504
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8012 Ottobrunn Müller
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: 1983-04-21
Also published as: DE2457504A1; DE2457504B2

Description

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 Stahle oder Aluminium-Legierungen, auch nach dem Vergüten zu dünnwandigen Rohren zu verformen. Dabei kommt es jedoch zu Maßabweichungen im Rohr-Innendurchmesser, und zwar eincr- ;; seits bedingt durch unvermeidbare örtliche Härteschwankungen im Werkstoff und andererseits aufgrund einer während des Fließdrückvorgangs veränderten Wandstärken verringerung, also etwa bei der Herstellung von Rohren mit konischer Außenwand aus hohlzylindrischen Rohlingen mit Hilfe eines die radiale Drückrollenzusteliung steuernden Leitlineals.

Um die durch Härteschwankungen bedingten Maßungenauigkeiten zu verringern, ist es bekannt, die Rohlinge in möglichst kurzen Stücken herzustellen, ggf. einzein 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 Maßabweichungen nur in begrenztem Maße verringert werden, da sich die örtlichen Härteunterschiede innerhalb der einzelnen Rohlinge weiterhin störend auf die Maßgenauigkeit des Rohrinnendurchmessers 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 Fließdrückvorgangs mit dem Drehmoment oder der Vorschubkraft als Regelgröße. Hierdurch werden nicht nur von außen vor-

gegebene Änderungen in der Querschnittverringerung des Rohlings selbsttätig derart ausgeglichen, daß das in der Zeiteinheit verformte Werkstückvolumen und somit die Formänderungsgeschwindigkeit bei gleichbleibender Werkstückhärte auf einen vorgegebenen Konstantwert eingeregelt wird, sondern darüber hinaus wird der Vorschub je Umdrehung auch an die örtliche Werkstoffhärte derart angepaßt, daß die Formänderungsgeschwirdigkeit 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 Durchführung des Verfahrens sind an einer üblichen Fließdrückmaschine 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 im Vorschubzylinder mit einem einstellbaren Bezugsdruck vergleichende Druckdose ermittelt.

Das Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeit zur Drehzahl läßt sich entweder durch eine Drehzahländerung beeinflussen, was sich für Fließdrückmaschinen empfiehlt, die ein stufenlos verstellbares Getriebe zwischen Antriebsmotor und Spindel sowie eine Vorschubeinrichtung aufweisen, welche mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit arbeitet, oder zusatzlich oder wahlweise durch Änderung der Vorschubgeschwindigkeit, was in besonders einfacher Weise bei einem druckmittelbetätigten Vorschubzylinder durch ein Regelventil zur Re-

gulierung des Druckmittelzustroms zum Vorschubzylinder in Abhängigkeit von den Ist-Sollwertabweichungen möglich ist

Die Vorteile der Erfindung hinsichtlich der selbsttätigen Anpassung ar, sich während des Fließdrückvorgangs ändernde Querschnittsverringerungen zeigen sich besonders ausgeprägt bei der Herstellung von Rohren mit einer nichtzylindrischen, roxationssymmetnschen — etwa kegelstumpfförmigen — Außenfläche, die mit Hilfe einer Schablone zur Steuerung der radialen Druckrollenzustellung während des Fließdräckvor_sanges gefertigt werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläuerL Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Fließdrückmaschine und

Fig.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem geänderten Regelkreis.

Die Fließdrückmaschine enthält in üblicher Weise eine Spindel 10, an der ein Fließdriickdom 16, festgespannt ist, welcher den Rohling 18 trägt. Angetrieben wird die Spindel 10 über eine Zwischenweüe 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 Pumpeinheit 14 und ein Regelventil 36 zur Regulierung des dem Vorschubzylinder 12 zugeführten 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 ledigleich eine gezeigt ist. und wird unter Verringerung seines Außendurchmessers zu einem langgestreckten Rohr umgeformt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 bleibt die Einstellung des Regelventils 36 und somit die Vorschubgeschwindigkeit 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 Bezugsdruck vergleicht. Das Ergebnis dieses Istwert-Sollwertvergleichs wird einem Steuerverstärker 34 zugeführt, welcher über einen Stellmotor 28, dessen Stellung mit Hilfe des Signalgebers 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 Bezugsdruck ab, wird der Stellmotor 28 vom Steuerverstärker 34 betätigt, bis diese Abweichung verschwindet, und zwar wird der Stellmotor 28 in Richtung einer Drehzahlerhöhung der Spindel 10 betrieben, wenn der Vorschubzylinderdruck den vorgegebenen Bezugsdruck übersteigt und umgekehrt. Auf diese Weise wird das Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeit zur Drehzahl der Spindel 10 selbsttätig an Schwankungen der örtlichen Werkstoffhärte und der Wandstärken verringerung des Rohlings 18 angepaßt und eine hochgenaue Maßhaltigkeit des Rohrinnendurchmessers erzielt

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 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 Fließdruckvorgangs 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 bewegungsschlüssig mit dem zwischen FließdriJckdorn 16 und Drückrollen 20 austretenden Rohr gekoppelt ist. Das Lineal 40 steuert über eine Tastrolle 38 die radiale Zustellung der Drückrollen 20. Es lassen sich somit Rohre mit zylindrischer Innenwand und rotationssymmetrischer, jedoch nichtzyündrischer Außenwand fertigen, deren Profil mit der Kontur der Schablone 40 übereinstimmt. Dabei ändert sich jedoch auch die Wandstärkenverringerung des Rohlings 18 während des Fließdrückvorgangs, was bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit und konstanter Drehzahl der Spindel 10 Schwankungen in der Formänderungsgeschwindigkeit und dem Innendurchmesser des entste· henden Rohres zur Folge hätte. Außer den örtlichen Härteschwankungen werden auch diese, durch sich ändernde Wandstärkenverringerung bedingten Störeinflüsse durch die Regelung gemäß F i g. 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 abgelängt wird.

hierzii 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Fließdrücken von Rohren mit zylindrischer Innenwand aus Rohlingen mit Härteschwankungen über deren Länge und/oder einer während des Fließdrückens sich ändernden Wanddickenverringerung, bei dem der auf einen Dorn aufgespannte Rohling in Diehrichtung angetrieben und zugleich in Vorschubrichtung an einen radial zustellbaren Drückrollensatz angedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Fließdrückvorgangs das Drehmoment oder die auf den Rohling ausgeübte Vorschubkraft durch Änderung des Verhältnisses der Vorschubgeschwindigkeit zur Drehzahl des Rohlings auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt werden.

2. Flieödriickmaschine rar Durchführung des Veriahrens nach Anspruch 1, mit einer umlaufenden Spindel zum Antrieb des Rohlings und einer Vorschubeinrichtung zum Andrücken des Rohlings an einen Drückrollensatz, gekennzeichnet 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 Reglerstufe (34) betätigte Stelleinrichtung (22, 28. 30; 36') zur Änderung des Verhältnisses der Vorschubgeschwindigkeit zur Spindeldrehzahl.

3. Fließdrückmaschine nach Anspruch 2 zur Regelung der Vorschubkraft, 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 (32) enthält.

4. Fließdrückmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (12) mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit arbeitet und die Stelleinrichtung (22, 28,30) ein entsprechend dem Stellsignal umschaltuares, stufenloses Getriebe (22) zum Antrieb der Spindel (10) aufweist.

5. Fließdrückmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (10) mit konstanter Drehzahl läuft und die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Stellsignal regulierbar ist.

6. Fließdrückmaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein vom Regler (34) betätigtes Regelventil (36') zur Regulierung des dem Vorschubzylinder(12)zugeführten Hydraulikmengenstroms.

7. Fließdrückmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Schablone (40) zur Steuerung der radialen Drückrollenzustellung während des Fließdrückvorganges.