DE2821888B1

DE2821888B1 - Vorrichtung zum Kalibrieren von Metallbloecken

Info

Publication number: DE2821888B1
Application number: DE2821888A
Authority: DE
Inventors: Theodor Zacharias
Original assignee: Kocks Talmik & Co GmbH
Current assignee: Kocks Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1978-05-19
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1979-10-31
Also published as: GB2021021A; GB2021021B; US4255956A; DE2821888C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Metallblöcken, insbesondere von Vormaterial zum Herstellen nahtloser Rohre, bei welcher zum Führen des Blockes Führungselemente im Bereich der mittleren Umfangsabschnitte seiner Mantelflächen und zum Kalibrieren des Blockes anstellbare Kalibrierwalzen im Bereich der Blockeckkanten vorgesehen sind.

Bei der Herstellung nahtloser Rohre mit dem sogenannten Stoßbankverfahren verwendet man Vierkantblöcke, weil diese im Gegensatz zu Rundmaterial relativ einfach und wirtschaftlich durch Walzen oder Stranggießen herstellbar sind. Das Stoßbankverfahren beginnt bekanntlich mit der Erzeugung eines hülsenförmigen Lochstückes mit rundem Querschnitt, welches in einer Lochpresse hergestellt wird. Zu diesem Zweck nimmt man beispielsweise ein Stranggußstück mit quadratischem Querschnitt von vorherbestimmter Länge und bringt dieses Ausgangsmaterial in eine zylinderförmige Matrize der Lochpresse, deren Lochdorn beim Eindrücken in die Matrize das einseitig mit einem Boden versehene Lochstück herstellt.

Die Qualität dieses Lochstückes, insbesondere die

genaue zentrische Lage des eingepreßten Loches /.u den Mantelflächen ist für dieses Rohrherstellungsvert'ahren

ι von entscheidender Bedeutung. Weicht der Lochdorn zu den Mantelflächen hin beim Einpressen aus, so entsteht eine ungleichmäßige Wanddicke, die auch bei den nachfolgenden Bearbeitungsschritten nicht mehr völlig beseitigt werden kann, so daß Rohre mit

ίο ungleichmäßigen Wanddicken entstehen.

Neben einer exakten Führung des Lochdorns der Lochpresse relativ zur Matrize, ist es zur Erzeugung eines guten Lochstückes besonders wesentlich, daß der Block genau zentrisch in die Lochpressenmatrize i) eingesetzt wird. Da der Block einen quadratischen Querschnitt, der Innenraum der Lochpressenmatrize aber eine kreisrunde Querschnittsform besitzt, liegt der Block unmittelbar nach dem Einsetzen zunächst nur mit seinen Eckkanten an der Matrizenwandung an. Infolgedessen bestimmen auch die Eckkanten die Lage des Blockes in der Matrize. Um ein einwandfreies Lochstück und damit Rohre möglichst gleichmäßiger Wanddicke zu erhalten, ist es deshalb wesentlich, daß die Eckkanten des Blockes vor dem Einsetzen in die Lochpressenmatrize möglichst genau kalibriert werden, was bedeutet, daß vor allem die Diagonalen zwischen den einander gegenüberliegenden Eckkanten gleich lang sind, damit der Lochdorn auch wirklich im Flächenzentrum des Blockes aufsetzt und konzentrisch

jo zur Blocklängsmittelachse eindringt.

Nun ist zu beachten, daß der Innenraum der Lochpressenmatrize leicht konisch ausgebildet ist, damit das Lochstück nach dem Pressen ohne Schwierigkeiten entnommen werden kann. Der dem Lochdorn abgekehrte Matrizenboden besitzt dabei eine kleinere Querschnittsfläche als der offene, dem Lochdorn zugekehrte Abschnitt der Matrize. Man muß deshalb die Blockeckkanten mit einer solchen Neigung zur Blocklängsmittelachse versehen, daß sie der konischen Form der Lochpressenmatrize entsprechen. Auch diese Neigung der Blockeckkanten muß bei Kalibrieren erzeugt werden.

Bei einer bekannten Vorrichtung zum Kalibrieren von Metallblöcken der eingangs beschriebenen Art (DE-OS 24 24 587) wird der Block von einem Anschlag in der Kalibriervorrichtung fixiert und die Kalibrierwalzen über seine Eckkanten gezogen, wobei sie mit Hilfe von geneigten Abrollbahnen in Abhängigkeit vom Längsweg quer von der Blocklängsmittelachse weg

so bewegt werden, um die Konizität zu erreichen. Die Neigung der Abrollbahnen und damit die der Blockeckkanten ist verstellbar. Diese bekannte Vorrichtung besitzt nur zwei Kalibrierwalzen, von denen jede zwei Blockeckkanten bearbeitet. Die beiden Walzenachsen sind parallel zueinander angeordnet, so daß die Anstellbewegung nicht radial zur Blocklängsmittelachse, sondern nur etwa tangential zu dieser erfolgt. Außer dem vorerwähnten Anschlag wird der Block von linealartigen Führungselementen gehalten, welche dafür sorgen sollen, daß sich der Block nicht um seine Längsmittelachse dreht oder seitlich ausweicht.

Diese bekannte Bauart hat den Nachteil, daß an den Führungselementen gleitende Reibung auftritt, was zwangsläufig einen entsprechenden Verschleiß der

Ί5 Führungselemente verursacht und dann der Block ungenau geführt wird. Da beim Herstellen des Blockes die Blockeckkanten relativ unregelmäßig verlaufen, wirken auf die Führungselemente beim Kalibrieren

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immer wieder ungleichmäßige Kräfte ein, die bei nicht exakter Führung den Block drehen, kippen oder verschieben, so daß exakt kalibrierte Blockeckkanten nicht zu erzielen sind. Außerdem können die linealartigen Führungselemente den Block nur in Abhängigkeit von einigen wenigen Anlagepunkten zentrieren und damit eine Durchschnittsposition für alle Querschnittsebenen des Blockes erreichen, so daß einzelne Querschnittsebenen bei ungeraden und/oder gedrallten Blöcken von den Führungselementen so gehalten werden, daß der Lochdorn bei ihnen nicht durch ihr Flächenzentrum, sondern seitlich versetzt eindringt. Bei krummen oder verdrallten Blöcken treten zudem Schwierigkeiten beim Einsetzen in die bekannte Kalibriervorrichtung auf. Das knapp bemessene Spiel der langgestreckten Führungselemente reicht dann nicht aus und ein großzügiges bemessenes Spiel der Führungselemente verschlechtert deren Führungsqualität. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß der Block nur an einem Endabschnitt über die Eckkanten angespitzt werden kann. Ein solches Anspitzen des Blockes wird deshalb durchgeführt, weil sonst bereits am Ende des Preßvorganges, erst recht aber am Ende des nachfolgenden Stoßens mit der Stoßbank, die Endabschnitte des Lochstückes bzw. der Rohrluppe stark ausgezackt sind, so daß ein verhältnismäßig langer Abschnitt in unwirtschaftlicher Weise abgeschnitten und verschrottet werden muß. Dies kann durch Anspitzen des Blockes über die Eckkanten vor dem Einsetzen in die Lochpresse weitgehend beseitigt werden, was bei der bekannten Bauart jedoch nur an einem Endabschnitt möglich ist. Im Bereich des Lochstückbodens erfolgt dort das Anspitzen des Blockes nicht, obwohl es auch in diesem Bereich zur Materialeinsparung ratsam wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die vorstehend behandelten Nachteile nicht anhaften, sondern die eine einwandfreie Kalibrierung der Blockeckkanten ermöglicht und die außerdem für eine Vielzahl von verschiedenen Blockquerschnitten und Neigungen sowie Formen der Blockeckkanten brauchbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungselemente aus nicht angetriebenen, jedoch radial zur Blocklängsmittelachse hin bzw. von dieser weg anstellbaren Rollen bestehen, und ein Arbeitszylinder zum Längsfördern des Blockes angeordnet ist, und daß für jede Blockeckkante eine gesonderte, in Förderrichtung ortsfeste Kalibrierwalze vorgesehen ist, weiche in gleicher Querschnittsebene wie die führenden Rollen sich befinden, und daß die Kalibrierwalzen jeweils mit einer Einrichtung zur Grobanstellung sowie einer Einrichtung zur Feinanstellung ausgerüstet sind, deren Anstellbewegungen sternförmig auf die Blocklängsmittelachse zu bzw. von dieser weg gerichtet sind.

Hierdurch wird zunächst erreicht, daß zwischen den Blöcken und Führungselementen im wesentlichen nur rollende Reibung stattfindet und kein nennenswerter Verschleiß auftritt. Außerdem ist dadurch, daß die führenden Rollen und die Kalibrierwalzen in der gleichen Querschnittsebene angeordnet sind, sichergestellt, daß stets das jeweilige Querschnittsflächenzentrum auch mittig zwischen den Kalibrierwalzen geführt wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entstehen ferner beim Kalibrieren auch keine Schwierigkeiten mit gekrümmten und/oder verdrallten Blöcken, da die Führung nur in der Ebene der Kalibrierwalzen erfolgt, dort aber exakt den Block zentriert. Rollen und Kalibrierwalzen sind in Förderrichtung ortsfest, während der Block mit Hilfe des Arbeitszylinders in Längsrichtung zwischen ihnen hindurchgeführt wird. Da für jede Blockeckkante eine gesonderte Kalibrierwalze vorgesehen ist, erfolgt die Anstellung sternförmig auf die Blocklängsmittelachse zu, also genau radial, so daß günstigere Umformungsverhältnisse gegeben sind. Die Unterteilung der Anstelleinrichtung in eine solche für die Grobanstellung und in eine zweite für die Feinanstellung bei den Kalibrierwalzen hat den Vorteil, daß einerseits sehr unterschiedliche Blockquerschnitte verarbeitet werden können und ein entsprechend großer Hub möglich ist und daß andererseits eine sehr exakte Einstellung der Kalibrierwalzen vorgenommen werden kann und man so in der Lage ist, selbst geringe Abweichungen auszugleichen. Dabei besteht auch die Möglichkeit, die Blockeckkanten in Längsrichtung nicht nur geradlinig geneigt zu kalibrieren, sondern nach jeder beliebig geformten Kurve. Dies hat den Vorteil, daß die Blockeckkanten dann nur an ganz bestimmten Punkten an der Matrizenwandung anHegen, was das Einsetzen der Blöcke in die Lochpressenmatrize erleichtert. Außerdem läßt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Zipfelbildung an beiden Endabschnitten unterdrücken, so daß weniger Abfallstücke anfallen. Mit Hilfe der gesonderten Grobanstellung ist es nämlich in vorteilhafter Weise möglich, den Block an beiden Endabschnitten anzuspitzen durch entsprechend schnelles Zusammenfahren der Kalibrierwalzen, was mit der Feinanstellung in der erforderlichen kurzen Zeit nicht möglich wäre. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Einrichtung aufgrund des großen Hubes der Grobanstellung ohne Werkzeugwechsel auf beliebige Blockabmessungen eingestellt werden.

Zweckmäßig ist es, wenn die Kalibrierwalzendurchmesser wesentlich, vorzugsweise um 30 bis 60 Prozent kleiner als die Rollendurchmesser bemessen sind. Kleine Kalibrierwalzendurchmesser haben den Vorteil, kleinere Walzkräfte zu erzeugen, wodurch auch die auf die Blöcke einwirkenden Kräfte geringer werden, die versuchen, gegen die führenden Rollen zu arbeiten. Die Führung selbst wird somit entlastet Da außerdem der Durchmesser der führenden Rollen relativ groß bemessen wird, üben diese entsprechend größere Kräfte aus und bewirken so eine zufriedenstellende Führung, weil die durch geometrische und werkstoffbedingte Unregelmäßigkeiten des Blockes entstehenden Schwankungen der Kalibrierwalzenkräfte einen vergleichsweise geringen Störeinfluß ausüben.

Ferner ist es vorteilhaft die Arbeitsflächen der Kalibrierwalzen entsprechend dem gewünschten Kantenradius zu profilieren. Auf diese Weise sind die verschiedensten Eckkantenformen herstellbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kalibrierwalzen und die führenden Rollen gemeinsam in einem leicht auswechselbaren Gehäuse gelagert welches im oder am Vorrichtungsständer angeordnet ist Dies ermöglicht einen sehr schnellen Wechsel von Kalibrierwalzen und/oder führenden Rollen, wenn dies bei Beschädigungen oder natürlichem Verschleiß notwendig sein sollte.

Das erfindungsgemäße Merkmal, wonach die Kalibrierwalzen jeweils beim Durchlauf der beiden Endabschnitte des Blockes kurzzeitig um ein großen Maß radial zur Blocklängsmittelachse hin anstellbar sind und das damit das Anspitzen des Blockes über seine

Eckkanten an beiden Endabschnitten ermöglicht, kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Rechners durchgeführt werden. Mit Hilfe eines solchen Rechners kann man auch die Form der Blockeckkanten nach jeder beliebigen Kurve festlegen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die Vorrichtung in der Seitenansicht,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der F i g. 1,

F i g. 3 die Vorrichtung gemäß F i g. 1 in der auslaufseitigen Seitenansicht,

F i g. 4 einen Ausschnitt von F i g. 3 in vergrößertem Maßstab, teilweise im Schnitt.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Fundament bezeichnet, auf dem die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 ruht. Die Vorrichtung 2 besitzt einen Vorrichtungsständer 3, in bzw. an dem die Teile angeordnet sind, welche die Kalibrierung des mit 4 bezeichneten Blockes bzw. seiner Eckkanten und dessen Führung vornehmen.

Der Block 4 wird von einer Halterung 5 getragen, die mit Hilfe von Spindeln 6 den Blockabmessungen angepaßt werden kann. Die Halterung 5 bildet eine Grobführung, die mit so viel Spiel eingestellt ist, daß auch leicht gebogene und/oder verdrallte Blöcke 4 noch aufgenommen werden können. Auf der dem Vorrichtungsständer 3 abgekehrten Seite der Halterung 5 greift ein Arbeitszylinder 7, vorzugsweise ein Hydraulikzylinder, mit seinem Kolbenstangenkopf 8 am Block 4 an, derart, daß er diesen durch den Vorrichtungsständer 3 hindurch (in F i g. 1 nach rechts) verschieben kann, wobei sich der Arbeitszylinder 7 an einer Traverse 9 abstützt, die über das Fundament 1 und Zuganker 10 mit dem Vorrichtungsständer 3 verbunden ist.

In Fig.2 ist erkennbar, wie der Block 4 aus Pfeilrichtung χ auf einen Auflagetisch 5a aufgelegt und mit Hilfe eines weiteren, vorzugsweise hydraulischen Zylinders 11, in die Halterung 5 von der Seite her eingeschoben wird. Ein Hebel 12 ist dazu über eine Welle 13 mit einem zweiten, dahinterliegenden, nicht sichtbaren Hebel gleicher Art gekuppelt, die beide darüber hinaus noch durch eine Schubplatte 14 verbunden sind, an welche die Kolbenstange des Zylinders 11 angreift. Ist die Schubplatte 14 in die strichpunktiert dargestellte Position geschoben und damit auch der Block 4, dann wird erst der Arbeitszylinder 7 mit Druckmittel beaufschlagt und der Block 4 in F i g. 1 von links nach rechts durch den Vorrichtungsständer 3 geschoben und dabei kalibriert.

In F i g. 3 ist die Anordnung der mit 15 bezeichneten führenden Rollen und der mit 16 bezeichneten Kalibrierwalzen zu erkennen. Rollen 15 und Kalibrierwalzen 16 sind in einem leicht auswechselbaren Gehäuse 17 gelagert, welches aus dem Vorrichtungsständer 3 zusammen mit den Rollen 15 und den Kalibrierwalzen 16 sowie deren Lagerungen schnell herausgenommen werden kann. Sowohl die Rollen 15 als auch die Kalibrierwalzen 16 besitzen jeweils eine Grobanstellung 18, wogegen nur die Kalibnerwalzen 16 zusätzlich noch mit einer Feinanstellung 19 versehen sind. Zum Antrieb der Grobanstellung 18 dienen Motoren 20, welche insbesondere in F i g. 1 zu erkennen sind. Um die Blocklängsmittelachse zentrisch ausrichten zu können, ruht das auswechselbare Gehäuse 17 auf Beilagen 21, die entsprechend der Größe des jeweiligen Gehäuses 17 ausgewechselt werden können.

Aus Fig.4 ist die Ausbildung der Grob- und Feinanstellung 18 bzw. 19 der führenden Rollen 15 und der Kalibrierwalzen 16 erkennbar, sowie deren Lagerung. Aus Gründen wirtschaftlicher Fertigung sind die Lagerungen der Rollen 15 und Kalibrierwalzen 16

^r> sowie Anstellungen 18, 19 aus jeweils gleichen Teilen hergestellt, nur fehlt bei den führenden Rollen 15 die Feinanstellung 19.

Die führenden Rollen 15 und die Kalibrierwalzen 16 sind in Einbaustücken 22 gelagert, welche in dem

ίο auswechselbaren Gehäuse 17 radial verschieblich geführt sind. Die Anstellbewegung erfolgt mittels jeweils einer Anstellspindel 23, die lösbar mit dem zugeordneten Einbaustück 22 mittels einer Kupplung 22a verbunden ist. Diese lösbare Kupplung 22a wird benötigt für den Fall, daß das auswechselbare Gehäuse 17 zusammen mit den Einbaustücken 22 und den führenden Rollen 15 bzw. den Kalibrierwalzen 16 aus dem Vorrichtungsständer 3 herausgenommen werden sollen.

Die Anstellspindel 23 ist durch die Kupplung 22a drehfest mit den Einbaustücken 22 gekuppelt. Sie besitzt in ihrem mittleren Längenabschnitt ein Außengewinde 24, welches in ein Innengewinde einer Anstellbüchse 25 eingreift. Die Anstellbüchse 25 ist in ihrem, dem Einbaustück 22 abgekehrten äußeren Teil mit paßfederartigen Vorsprüngen 26 versehen, die in entsprechende Nuten 27 eines Schneckenrades 28 axial gleitend jedoch drehfest geführt sind. Das Schneckenrad 28 ist mit Hilfe von Wälzlagern 29 und Sicherungsringen 30 ortsfest

jo jedoch drehbar in dem mit 31 bezeichneten Gehäuseaufsatz des Vorrichtungsständers 3 gelagert. Angetrieben von einer Schneckenwelle 32, welche von den in F i g. 1 sichtbaren Motoren 20 angetrieben ist, läßt sich das Schneckenrad 28 drehen und mit diesem die Anstellbüchse 25. Das Gewinde 24 verursacht dann ein axiales Verschieben der Anstellspindel 23 und damit der führenden Rollen 15 bzw. der Kalibrierwalzen 16. Die vorstehend beschriebenen Teile gehören zur Grobanstellung 18 und sind sowohl bei den führenden Rollen 15 als auch bei den Kalibrierwalzen 16 in gleicher Weise vorhanden.

Die Feinanstellung 19 erfolgt mit Hilfe einer Zahnstange 33, die mittels einer bekannten, nicht gesondert dargestellten Vorrichtung axial verschiebbar ist. Die Verschiebung der Zahnstange 33 bewirkt aufgrund einer Verzahnung 34 eine Drehbewegung einer Büchse 35, die mit Hilfe von Wälzlagern 36 drehbar, jedoch axial festliegend im Vorrichtungsständer 3 gelagert ist. Die Büchse 35 besitzt ein

so Innengewinde 37, welches eine entgegengesetzte Steigung aufweist als das Innengewinde 24 der Anstellbüchse 25. Infolgedessen ist einerseits beim Drehen der Anstellbüchse 25 mit Hilfe des Schneckenrades 28 eine axiale Grobanstellung durchführbar, andererseits bei stillstehendem Schneckenrad 28 und damit sich nicht drehender Anstellbüchse 25 doch eine Axialbewegung der Anstellbüchse 25 und damit der Anstellspindel 23 durchführbar, wenn die Büchse 35 mit Hilfe der Zahnstange 33 gedreht wird.

Da diese Feinanstellung 19 bei den führenden Rollen 15 nicht erforderlich ist, wurde dort an Stelle der Büchse 35 eine fest im Vorrichtungsständer 3 eingesetzte Mutter 38 verwendet. Die außerdem vorgesehenen Spannzylinder 39 werden so mit Druckmittel beaufschlagt, daß sie das in den Anstellungen 18 und 19 vorhandene Axialspiel beseitigen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kalibrieren von Metallblökken, insbesondere von Vormaterial zum Herstellen nahtloser Rohre, bei welcher zum Führen des Blockes Führungselemente im Bereich der mittleren Umfangsabschnitte seiner Mantelflächen und zum Kalibrieren des Blockes anstellbare Kalibrierwalzen im Bereich der Blockeckkanten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente aus nicht angetriebenen, jedoch radial zur Blocklängsmittelachse hin bzw. von dieser weg anstellbaren Rollen (15) bestehen, und ein Arbeitszylinder (7) zum Längsfördern des Blockes (4) angeordnet ist, und daß für jede Blockeckkante eine gesonderte, in Förderrichtung ortsfeste Kalibrierwalze (16) vorgesehen ist, welche in gleicher Querschnittsebene wie die führenden Rollen (15) sich befinden, und daß die Kalibrierwalzen (16) jeweils mit einer Einrichtung zur Grobanstellung (18) sowie einer Einrichtung zur Feinanstellung (19) ausgerüstet sind, deren Anstellbewegungen sternförmig auf die Blocklängsmittelachse zu bzw. von dieser weg gerichtet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierwalzendurchmesser wesentlich, vorzugsweise um 30 bis 60 Prozent, kleiner als die Rollendurchmesser bemessen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen der Kalibrierwalzen (16) entsprechend dem gewünschten Kantenradius profiliert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierwalzen (16) und die führenden Rollen (15) gemeinsam in einem leicht auswechselbaren Gehäuse (17) gelagert sind, welches im oder am Vorrichtungsständer (3) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierwalzen (16) jeweils beim Durchlauf der beiden Endabschnitte des Blockes (4) kurzzeitig um ein großes Maß radial zur Blocklängsmittelachse hin anstellbar sind.