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Verfahren und Vorrichtung zum Richten von lang-
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gestreckte'., gezogenem Rundmaterial Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Richten von langgestrecktem, gezogenem Rundmaterial durch Vorbewegen in Längsrichtung
und gleichzeitiges Drehen um die Längsachse und dabei kurzzeitiges Ablenken von
der Geraden in einem Richtbogen unter Überschreiten der Fließgrenze.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Richten von langgestrecktem,
gezogenem Rundmaterial mittels hintereinander angeordneter Richtdüsen und mit Antriebsscheiben
zur Durchführung des Veddhrens.
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Den vorstehend beschriebenen bekannten Maßnahmen liegen folgende Erscheinungen
zugrunde.
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In einer Ziehmaschine kaltgezogenes Rundmaterial weist nach den Ziehen
innere Spannungen auf, die beispielsweise bei Reduktionen über 1,5 % meistens im
Rand Zugspannungen und im Kern Druckspannungen sind. Bei der Weiterverarbeitung
des Materials werden diese Spannungen ZUD Teil abgebaut, wobei die Geradheit des
Materials beeinträchtigt wird. Es ist deshalb ein nachgeschalteter Richtvorgang
nötig. Dieser Richtvorgang wird vielfach mit einen Poliervorgang kombiniert.
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Allen Richtvorgängen ist gemeinsam, daß das Material dabei unter Überschreiten
der Fließgrenze verformt wird.
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Da bei dieser Verformung die inneren Spannungen zun Teil abgebaut
werden, wird der Querschnitt des Rundnaterials etwas größer und die Länge des Rundmaterials
etwas kürzer.
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Dies ist eine unerwünschte Erscheinung. Man benüht sich deshalb, den
Richtvorgang so vorsichtig wie möglich durchzuführen, un unnötige Formänderungen
beim Richten zu vermeiden.
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Bekannt ist eine Zweiwalzenrichtmaschine mit einer hyperbolischen
und einer zylindrischen oder parabolischen Walze.
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Mit dieser Maschine wird zugleich ein Poliervorgang bewirkt. Mit dieser
Maschine gerichtete und polierte Stäbe zeigen eine gute Toleranzhaltigkeit auch
jeweils bis zum Ende hin. Bei Rohren, die nur für geringere örtliche Kräfte
geeignet
sind, können mehrere Zweiwalzenrichtmaschinen hintereinandergeschaltet werden, wobei
jede Maschine nur mit einem verhältnisnäßig geringen Druck auf das Werkstück einwirkt.
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Der Nachteil dieser Maschinen besteht darin, daß der Richt- und Poliereffekt
nicht getrennt vor sich gehen und daher gemeinsam nur schwer zu beherrschen sind
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schwierig einzustellen sind.
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Die bekannten Maßnahmen gemäß dem eingangs beschriebenen Verfahren
und der eingangs beschriebenen Vorrichtung arbeiten mit mindestens drei hintereinander
angeordneten Richtdüsen, durch die das Material unter Drehen um die Längsachse hindurchläuft
und von denen die mittlere seitlich versetzt ist und so das Ablenken von der Geraden
in einem Richtbogen unter Überschreiten der Fließgrenze bewirkt. Die Richtdüsen
sind drehbar gelagert und abwechselnd so geneigt, daß ihre Öffnungen mit dem durchlaufenden
Material fluchten, so daß beim Durchlauf möglichst wenig Reibung entsteht. Bei dieser
bekannten Maßnahme hat sich herausgestellt, daß bei einem ausreichenden Richten
ein starker Abbau der inneren Spannungen erfolgt, wodurch eine nicht mehr zulässige
Querschnittsvergrößerung entsteht. Auch werden Anfang und Ende eines zu richtenden
Stabes durch die ein Richtdreieck bildenden Düsen nicht erfaßt, und man erhält krumme
Enden, die als Abfall zu werden sind. Auch weisen diese nicht gerichteten Enden
eine gewisse Konizität auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das anfangs beschriebene
Richten durch kurzzeitiges Ablenken von der Geraden in einem Richtbogen unter Überschreiten
der Fließgrenze so durchzuführen, daß ein möglichst geringer Abbau der inneren Spannungen
gegeben ist und daß bei Stäben auch die Enden vom Richtvorgang erfaßt werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch
gekennzeichnet, daß während des Ablenkens die Oberfläche des Materials in Längsrichtung
wirkenden Reibungskräften unterworfen wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird ausgegangen von der bekannten Vorrichtung mit hintereinander angeordneten
Richtdüsen und mit Antriebsscheiben, durch die das Material sowohl vorwärtsbewegt
als auch um seine Achse gedreht wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet
durch im Richtbogen in dichter Folge hintereinander angeordnete, drehbar gelagerte
Richtdüsen mit einer Ausrichtung in Längsrichtung, Dadurch daß erfindungsgezäß die
Richtdüsen nicht geneigt sind, um mit den durchlaufenden Material zu fluchten, sondern
in Längsrichtung ausgerichtet sind, entstehen während des Ablenkens des Materials
von der Geraden in einem Richtbogen unter Überschreiten der Fließgrenze die in Längsrichtung
wirkenden Reibungskräfte. Dadurch daß die drehbar gelagerten Richtdüsen in dichter
Folge
im Richtbogen hintereinander angeordnet sind, werden auch
die Enden des zu richtenden Stabes vorn Richtvorgang erfaßt.
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Es hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Anwendung der
Reibungskräfte im Zusammenwirken mit dem Ablenken von der Geraden in einem Richtbogen
die inneren Spannungen in geringerem Maße abbaut, als es bei der vorbeschriebenen
bekannten Maßnahme der Fall ist. Man erhält somit nicht nur über die gesamte Länge
gerade Stäbe, sondern die Querschnittsänderung bein Richten ist so gering, daß man
von einer vollständigen Maßhaltigkeit sprechen kann. Zudem ist noch folgender Vorteil
gegeben. Die Antriebsscheiben, durch die das Material vorwärtsbewegt und zugleich
um seine Längsachse gedreht wird, können in an sich bekannter Weise zugleich als
Polierscheiben ausgebildet sein. Es ergibt sich somit in an sich bekannter Weise
auch beim erfindungsgemäßen Richten und Polieren eine getrennte Einstellung, die
sicher beherrscht werden kann im Gegensatz zu dem weiter oben genannten bekannten
Verfahren mit den hyperbolischen Walzen.
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Die Größenordnung der Reibungskräfte ergibt sich im Mittel daraus,
daß die aufzuwendende Leistung für diese Reibungskräfte etwa ebenso groß sein soll
wie die aufzuwendende Leistung für das kurzzeitige Ablenken von der Geraden im Richtbogen
unter Überschreiten der Fließgrenze.
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Die Gesamtleistung muß also etwa doppelt so groß sein.
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Für Stabdurchmesser zwischen etwa 6 und 22 mm muß die Maschine für
etwa 70 kW ausgelegt sein, wovon 35 kW auf die
Reibungskräfte entfallen.
Für diese größere Leistung erhält man aber Stäbe, die einschließlich der Enden vollständig
gerade gerichtet sind.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens
wirken die Reibungskräfte über die Länge des Richtbogens verteilt ein. Auch wirken
sie zweckmäßig in dichter Folge ein. Durch diese Maßnahmen wird eine große Gleichmäßigkeit
beim Richten erzielt.
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Eine vorteilhafte weitere Ausbildung besteht darin, daß ein Hauptrichtbogen
von kürzeren Richtbögen überlagert ist. Zweckmäßig ist dabei, daß auch in den kürzeren
Richtbögen jeweils die Fließgrenze des Materials überschritten wird. Durch diese
Maßnahmen ist es nöglich, die Beanspruchungen durch die Richtkräfte und durch die
Reibungskräfte fein aufeinander abzustinen.
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Eine weitere Ausbildung des erfindungsge'.#n Verfahrens besteht darin,
daß die Oberfläche des Materials auch Reibungskräften unterworfen wird, die um den
Umfang herum wirken. Hierdurch können Formänderungen im Sinne einer Unrundheit des
Materials ausgeglichen werden.
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Zweckmäßig sind die verschiedenen Reibungskräfte unabhängig voneinander
wählbar oder einstellbar.
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Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf Einzelheiten der weiter
oben bereits allgemein beschriebenen erfindungsgemäßen
Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die im Richtbogen in dichter Folge angeordneten, drehbar gelagerten
Richtdüsen mit einer Ausrichtung in Längsrichtung erstrecken sich in ihrer Summe
über den ganzen Richtbogen bzw. über den ganzen Hauptrichtbogen.
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Der Hauptrichtbogen bei der erfindungsgenäßen Vorrichtung ist zweckmäßig
länger als bei der eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung mit drei Richtdüsen.
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Die Länge des Richtbogens hängt an und für sich ab vom Durchmesser
des zu richtenden Materials. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist beispielsweise
bei einem Materialdurchmesser von 22 mm die Länge des Hauptrichtbogens etwa 600
mm bei etwa 6 mm Durchbiegung. Bei 6 mm Materialdurchmesser ist die Länge des Hauptrichtbogens
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung etwa 300 mm bei ebenfalls etwa 6 mm Durchbiegung.
Bei der obengenannten bekannten Vorrichtung ist bei einem Materialdurchmesser von
22 im Durchmesser die Richtbogenlänge etwa 300 mm. Man ersieht aus diesen Unterschieden,
daß die Ablenkung von der Geraden beim Richten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einem etwas schlankeren Bogen erfolgt als bei der bekannten Vorrichtung. Bei
der erfindungsgenäßen Vorrichtung kommt dabei die Wirkung der Reibungskräfte hinzu,
wodurch der Richtvorgang insgesamt eine sehr gute Geradreit über die gesamte Stablänge
ergibt, wobei jedoch der Abbau der inneren Spannungen geringer ist, so daß eine
gute Toleranzhaltigkeit gegeben
ist, die auch durch Einstellinaßnahnen
beherrschabar ist. Über den Hauptrichtbogen von etwa 600 mm verteilt können etwa
13 Richtdüsen angeordnet sein. Die Zahl der Richtdüsen ist bei der erfindungsgenäßen
Vorrichtung also wesentlich größer als bei der obengenannten bekannten Vorrichtung
nit drei Richtdüsen. Man hat auch bei der bekannten Vorrichtung schon mehr als drei
Richtdüsen angewendet. Wegen der Schrägneigung der Düsen bei der bekannten Vorrichtung
waren stets nennenswerte Zwischenräume zwischen den Düsen erforderlich. Bei der
erfindungsgenäßen Vorrichtung mit den in Längsrichtung ausgerichteten Richtdüsen
können die Richtdüsen dicht nebeneinander sitzen, und sie erfassen wegen ihrer Gesamterstreckung
über den ganzen Richtbogen auch die Enden der zu richtenden Stäbe.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsart der erfindungsgemaßen Vorrichtung
ist die Anordnung der Richtdüsen in Hauptrichtbogen mit abwechselnd seitlicher Versetzung.
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Dabei kann die seitliche Versetzung der Richtdüsen einstellbar sein
zur Einstellung der in Längsrichtung wirkenden Reibungskräfte und gegebenenfalls
zur Erzeugung von überlagerten kürzeren Richtbögen. Die lichte Weite der Richtdüsen
kann nennenswert größer sein als der Materialdurchmesser. Hierdurch ist es möglich,
die Reibungskräfte einerseits und den Hauptrichtbogen und die kürzeren Richtbögen
andererseits weitgehend unabhangig voneinander einzustellen.
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Eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist Bremsinittel
für die drehbar gelagerten Richtdüsen auf, wodurch die Reibungskräfte erzeugt werden
können, die um den Umfang des zu richtenden Materials herum wirken. Zweckmäßig sind
diese Bremsmittel einstellbar.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, daß bei dünnerem zu richtende'. Material der Hauptrichtbogen verkürzt
einstellbar ist durch Einstellung einer oder mehrerer Richtdüsen an einem oder beiden
Enden des Hauptrichtbogens nur auf Führen des Materials ohne Ausübung eines Richtdrucks.
Auf diese Weise kann die erfindungsge'.äße Vorrichtung an verschiedene Material
durchmesser angepaßt werden, und man kann jeweils die optimalen Verhältnisse einstellen.
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Eine vorteilhafte weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur gemeinsamen Einstellung aller Richtdüsen.
Dabei kann eine der Einstelleinrichtung zugeordnete Lehre vorgesehen sein, die gemäß
demB##verlauf des zu richtenden Materials geformt ist. Die Lehre braucht nur einmal
für die richtige Form eingerichtet zu sein, und man kann durch Benutzung der Lehre
ohne großen Aufwand jedes Mal die Einstellung für ein änßerst genaues Richten zur
Verfügung haben Dabei braucht die Lehre kein Lineal zu sein, sondern kann mit Wzggebern
zur Herstellung einer
räumlichen Durchbiegung ausgebildet sein.
Auch kann die der Einstelleinrichtung zugeordnete Lehre mit Mitteln zur Anstellung
des Richtdruckes nach experimentell festgelegte'. Druckverlauf ausgerüstet sein.
Auch kann die Lehre selbst verstellbar sein.
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Eine vorteilhafte weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheiben verstellbar sind, so daß die
Vorschubspirale für das zu richtende Material einstellbar ist. Die Antriebsscheiben
können in an sich bekannter Weise paarweise vor und hinter der Richtstrecke vorgesehen
sein. In ebenfalls bekannter Weise können sie dabei auch als Polierscheiben wirken.
Bezüglich des Werkstückes ergibt sich eine Vorschubspirale, die je nach Einstellung
der Scheiben eine stärkere Rotationsbewegung des Werkstücks bei kleinerer Längstewegung
oder eine stärkere Längsbewegung bei kleinerer Rotationsbewegung beinhaltet.
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Die unabhängige Einstellbarkeit der verschiedenen Funktionen beim
Richten und Polieren neben der erzielten Präzision ist ein großer Vorteil gegenüber
der oben beschriebenen bekannten Maschine mit den hyperbolischen Walzen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf diese Beispiele bzw. auf die Zeichnung.
Sie beinhaltet aber zugleich eine weitere allgemeine Beschreibung der Erfindung.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 schematisch in Vorderansicht das
im Hauptrichtbogen durchlaufende Material mit Darstellung der erfindungsgemäß angeordneten
Richtdüsen und mit Darstellung der vor- und nachgeschalteten Antriebs- und Polierscheiber,
Fig. 2 in größerem Maßstabe einen Schnitt gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 1, bei der das Material außer dem langen Hauptrichtbogen
einen kürzeren Richtbogen durchläuft, Fig. 4 in noch größerem Maßstabe einen Schnitt
durch eine drehbar gelagerte Richtdüse, Fig. 5 einen Schnitt durch eine drehbar
gelagerte Richtdüse mit einem einstellbaren Bremsmittel und Fig. 6 schematisch eine
Darstellung von der Einstellung der Vorschubspirale.
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Das durchlaufende Material 1 wird durch die Antriebs-und Polierscheiben
2 und 3 gemäß der Vorschubspirale 4 rotierend vorbewegt. Die Scheiben 2 bzw. 3 sind
mit ihren Achsen in bekannter Weise um einen Winkel 5 etwas geneigt. Die nach unten
versetzten Richtdüsen 7 bewirken das Ablenker des Materials 1 im Hauptrichtbogen
entsprechend der Krafteinwirkunz der Pfeile 8. Die Richtdüsen
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bewirken keine Durchbiegung, tragen aber zur in Längsrichtung wirkenden Reibung
bei.
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Gemäß Fig. 3 ist im Hauptrichtbogen auch noch ein kürzerer Richtbogenübtagert,
der durch die Krafteinwirkung gemäß dem Pfeil 9 und über die Richtdüse 10 erzeugt
wird. Zweckmäßig wird eine Anzahl kürzerer Richtbögen eingestellt.
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Fig. 4 zeigt, wie die Richtdüse 11 mittels Rollenlager 12 in einer
äußeren Halterung 13 befestigt ist.
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Diese Halterung 13 kann quer zur Längsrichtung verstellt werden nach
Maßgabe der gewünschten Richtkraft und/oder Reibungskraft in Längsrichtung.
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Gemäß Fig. 5 kann die Umdrehung der Richtdüse 11 gebremst werden durch
die Bremsmittel 14, die mittels der Schraube 15, 16 einstellbar sind. Hierdurch
kann man auch Reibungskräfte erzeugen, die um den Umfang des zu richtenden Materials
herum wirken.
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Fig. 6 zeigt im Diagramm die Einstellbarkeit der Vorschubspirale.
Die Antriebsscheibe 2 hat infolge der Schrägstellung 5 (siehe Fig. 1) einen vom
Rande etwas entfernt liegenden Arbeitskreis 17. Je nachdem in welcher Höhe das Material
1' oder 1" durchläuft (Winkel
18' oder 18" bzw. Höhe 19' oder 19", siehe auch Fig. 2), ergibt sich eine andere
Vorschubspirale 4' bzw. 4".