DE3005372A1

DE3005372A1 - Werkzeugkalibrierung fuer kaltpilgerwalzwerke

Info

Publication number: DE3005372A1
Application number: DE19803005372
Authority: DE
Inventors: Edgar Dr.-Ing. 4050 Mönchengladbach Dietrich; Ing.(grad.) Horst 4156 Willich Stinnertz
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1980-02-11
Filing date: 1980-02-11
Publication date: 1981-08-20
Also published as: JPS56128606A; FR2475427A1; JPS5919767B2; DE3005372C2; FR2475427B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugkalibrierung gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1, bekannt durch die DD-PS 128 088. Bei der bekannten Werkzeugkalibrierung stehen die charakteristischen Merkmale der Werkzeuge darin, daß ein im wesentlichen mit einer konkaven Kontur versehener Pilgerdorn einlaufseitig mit einer kurzen konvexen Zone versehen ist. Vor dieser konvexen Zone des Pilgerdornes soll die Abwicklung des Kalibergrundes der Pilgerwalze eine konkave Zone aufweisen, um die freie Durchmesserreduktion luppenseitig, d.h. einlaufseitig, bereits vor der konvexen Zone des Pilgerdornes zu beenden. Der konvexe Dornteil dient dabei lediglich zur Minimierung des Bereiches der Hohlverformung, wobei je nach Luppentoleranzlage dort schon eine teilweise Reduzierung der Wandstärke beginnen kann, die aber im wesentlichen im konkaven Bereich erfolgt.

Moderne Kaltpilgerwalzwerke mit Drehmomenten und Massenausgleich und mit Ringkalibern lassen immer höhere Reduktionen von Rohrdurchmesser und Rohrwand zu. Die Vorschübe und Leistungen konnten wesentlich erhöht und der Rückhub auch für eine nenneswerte plastische Verformung nutzbar gemacht werden. Insbesondere bei großen Durchmesserreduktionen und immer dann, wenn verfahrensbedingt auch der Rlickhub zur Verformung mitverwendet wird, wie es durch Drehen und/ oder Vorschieben ganz oder teilweise im Auslauftotpunkt geschieht, stellen die beim Walzen auftretenden Längskräfte bei der dem Stand der Technik entsprechenden Kalibrierung der Werkzeuge eine Grenze weiterer Leistungssteigerungen dar.

Aufgabe der Erfindung ist es, für diese bezüglich der auftretenden Längskräfte problematischen Verfahrensfälle eine Werkzeugkalibrierung zu finden, bei der die Längskräfte nennenswert reduziert werden, ohne daß andere wichtige Verfahrensparameter in Frage gestellt sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 niedergelegten Maßnahmen.

Auf Weiterentwicklungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen sei verwiesen.

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Durch die Erfindung wird erreicht, daß sich die zu leistende Verformungsarbelt besser auf die gesamte Werkzeuglänge verteilt, wodurch Walzdruckspitzen und damit Spitzen in den Horizontal komponenten abgebaut werden. Somit wird das bei der Kalibrierung nach dem Stand der Technik gegebene zeitliche Aufeinanderfallen der die Längskrä'fte hervorrufenden Einflüsse zeitlich so entzerrt, daß die verbleibenden Längskräfte ohne Verletzung anderer technologischer Erfordernisse wesentlich reduziert werden. Erläuterungen hierzu werden im Zuge der Beschreibung der Figuren 6, 7 und 8 gegeben, während die übrigen Figuren schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen. Im übrigen zeigt

Fig. 1 eine Werkzeugkalibrierung Fig. 2 eine weitere Werkzeugkalibrierung Fig. 3 eine weitere Werkzeugkalibrierung Fig. 4 eine Ringkaliberwalze Fig. 5 einen Ausschnitt aus einem Ringkaliberwalzenpaar Fig. 6 eine Werkzeugkalibrierung gemäß dem Stand der Technik Fig. 7 Walzdruckkomponenten beim Schalten im Einlauftotpunkt Fig. 8 Walzdruckkomponenten beim Schalten im Auslauftotpunkt.

In Fig. 1 ist ausschnittsweise ein Walzdorn 1 dargestellt, der eine Längskontur 3 auf seiner Arbeitslänge aufweist, die im vorderen, dem größten Durchmesser des Walzdornes 1 zugeordneten Bereich eine komplexe Kontur 7, im hinteren, dem kleinsten Durchmesser des Walzdornes 1 zugeordneten Bereich eine konkave Kontur 6 aufweist. Die konvexe Kontur 7 geht im Wendepunkt 8 in die konkave Kontur 6 über. Der Wendepunkt 8 liegt dabei in der Mitte der Arbeitslänge des Domes 1.

Die Abwicklung 4 des Kalibergrundes der zugeordneten Ringkaliberwalzen folgt einer nichtlinearen an die Längskontur des Walzdornes 1 angepaßten Funktion. Es ist ein Rohr 5 sowie dessen Verformung angedeutet. Eine strichpunktierte Linie 9 gibt die Achse des Walzdornes 1 wieder.

Zum Vergleich mit dem Stand der Technik ist durch eine weitere strichpunktierte Linie 10 die Längskontur eines parabolischen Domes und durch eine gestrichelte Linie 11 die Abwicklung des Kalibergrundes eines entsprechenden Ringkalibers eingezeichnet,

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Fig. 2 zeigt eine Werkzeugkalibrierung gemäß der Erfindung in einem Koordinatensystem, nämlich den Durchmesser der Längskontur des Domes D über seine Arbeitslänge L.

In Fig. 3 ist, um die Steilheit der in Fig. 2 dargestellten Kurven zu verändern, die in Fig. 2 dargestellte Kurve einer zur Rohrachse geneigten Geraden 12 überlagert, woraus sich eine Werkzeugkaiibriemng geringerer Steigung ergibt. Würde man die in Fig. 2 dargestellten Kurven mit einer anders geneigten Geraden 13 überlagern, so würde sich die Steigung erhöhen.

Fig. 4 zeigt eine Ringkaliberwalze 2, die während des Arbeitsprozesses einen Drehwinkel von über 340^# ausführt mit einem Einlauftotpunkt ET und einem Auslauftotpunkt AT. Das Arbeitskaliber 14 setzt sich dabei aus einem vom Einlauftotpunkt bis zum Wendepunkt 8 reichenden in der Abwicklung konvexen und einem vom Wendepunkt 8 bis zum Auslauftotpunkt AT reichenden konkaven Abschnitt 16 zusammen. Innerhalb des konkaven Abschnittes 16 liegt ein Glättkaliberabschnitt 17. Mit 18 ist der Ein!aufkaliberabschnitt bezeichnet.

Fig. 5 zeigt ein Ringkaliberwalzenpaar 2,2' und die zugeordneten Ritzel 23,23' sowie die größte Kaliberöffnung 19 wie auch die kleinste Kaliberöffnung 20. Mit 21 ist die Fließscheibenlage angedeutet. Die Fließscheibenlage kreuzt den Ritzel teil kreis 22. In dieser Darstellung besteht kein wesentlicher Unterschied zwischen einer erfindungsgemäßen und einer dem Stand der Technik angehörenden Ausführung.

Im folgenden werden nun die Walzbedingungen behandelt. Fig.6 zeigt im Prinzip eine Werkzeugkalibrierung zum Kaltwalzen von Kupferrohren gemäß dem Stand der Technik, die sinngemäß auch auf andere Rohrwerkstoffe übertragen werden kann, über der Gesamtkaiiberlänge C, die aufgeteilt ist in die Reduzierlänge A und die Glättlänge B, 1st die Abwicklung 22 des Kalibergrundes des Außenwerkzeuges, die Fließscheibenlage 21, die Längskontur 24 des Walzdornes 1, die Rohrachse 9, die Abwicklung des Ritzelteilkreises 22 sowie die vertikale WaIzkraftkomponente 26 aufgetragen. Die Darstellung läßt klar erkennen, daß der Bereich der maximalen Walzkraft der größten Kalibersteilheit und dem größten Unterschied von Fließscheibenanlage 21 zum Ritzelteilkreis 22 recht konzentriert am Kaliberanfang liegt.

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Dies entspricht üblichen Walzbedingungen, insbesondere aber den Walzbedingungen bei einer teil weisen plastischen Umformung auf den Rückhub.

Daß die horizontale Komponente PH der Walzkraft PW dann größer ist, wenn im Auslauftotpunkt geschaltet wird, zeigen die Figuren 7 und 8, die auch deutlich machen, daß die vertikale Komponente PV nicht in gleichem Maße steigt. Dies ergibt sich aus der Verbreiterung der Walzzone Id. In Fig. 8 liegt also ein plastischer Verformungsanteil über eine größere gedrückte Länge vor, die eine Veränderung des Antriebswinkels der Walzkraft gegenüber der Walzrichtung bringt, und dadurch die größere horizontale Walzkraft PH auslöst. Hierdurch klingt an, daß insbesondere bei plastischer Verformung auf dem Rückhub die dem Stand der Technik entsprechenden Kalibrierungen ungünstige Längskraftverhältnisse ergeben und 1n besonders vorteil hafterweise durch die erfindungsgemäße Kalibrierung ersetzt werden können.

Ein Rückblick auf Fig. 4 zeigt schematisch den Einfluß der Lage der Fließscheibe 21 gegenüber dem Ritzel teil kreis 22. Am Kaliberanfang, also im Bereich der größten horizontalen Walzkräfte, 1st die Kaliberöffnung 19 gegenüber dem Ritzelteilkreis 22 relativ groß, so daß auch die Fließscheibe 21 hier auf einem kleineren Kreis gegenüber Walzenmitte als das Ritzel 23 liegt. Das bedeutet, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Ritzels 23, die der Gerüstgeschwindigkeit entspricht, größer ist als die natürliche Rohrgeschwindigkeit, so daß aufgrund dieser Differenzgeschwindigkeit auf dem Rückhub erhebliche Längskräfte im Bereich der großen Kaliberöffnung 19 auftreten. Man kann allerdings, wie aus Fig. 4 ersichtlich, den Ritzelteilkreis 22 nicht beliebig verkleinern, weil sonst die Verhältnisse für den Fertigrohrbereich, dem kleinsten Durchmesser 10 des Kalibers sich unangemessen verschlechtert.

Somit bringt die Erfindung, dargestellt in den vorangegangenen Figuren, einen erheblichen Vorteil, wobei im Einzelfall und in Abhängigkeit vom Werkstoff zu entscheiden ist, ob die Grundfunktion nach Fig. 2 ausreicht. Bei dieser ist die gezeigte Längskontur 3 aus einer Arcuscotangens-Funktion und einer dieser überlagerten horizontalen Geraden entstanden. Bei der Kalibrierung nach Fig. 3 dagegen ergibt sich die Längskontur 3 aus einer Arcuscotangens-Funktion und einer überlagerten geneigten Geraden 12, wodurch insbesondere ein vorteilhafter Obergang vom Ein!aufkaliber in das Arbeitskaliber und vom Arbeltskaliber in den Glätteil erreicht wird.

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Claims

Mannesmann Aktiengesellschaft Mannesmannufer 2 Düsseldorf 1

Werkzeugkalibrierung für Kaltpilgerwalzwerke

Patentansprüche

(1.,J Werkzeugkalibrierung für Kaltpilgerwalzwerke, bei welcher der Kurvenverlauf der Abwicklung des Kalibergrundes der Ringkaliberwalzen und die Längskontur des Walzdornes in Bezug auf die Dornachse einlaufsei tig eine konvexe Kontur aufweisen, die in eine konkave Kontur übergeht, dadurch gekennzeichnet,

daß der Wendepunkt (8) der abgewickelten Walzenkontur (4) und der Dornkontur (3), nämlich der Obergang von der konvexen zur konkaven Kontur, in der Mitte der Arbeltslänge des Domes (1) liegt.
2. Werkzeugkalibrierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskontur des Walzdornes einer Arcuscotangens-Funktion folgt.

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3. Werkzeugkalibrierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Längskontur des Walzdornes einer Arcuscotangens-Funktion folgt, der eine zur Dornachse geneigte Gerade (12 oder 13) überlagert 1st, die die Dornachse am auslaufseitigen Ende der Arbeitslänge des Domes schneidet.
4. Werkzeugkalibrierung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kurvenverlauf der Abwicklung des Kalibergrundes im wesentlichen einer Kurve folgt, die sich aus einer Addition der überlagerten Arcuscotangens-Funktion des Konturverlaufes des Innenwerkzeuges für die Innendurchmessserreduktion und einer Parabel funktion für die Außendurchmesserreduktion ergibt.
5. Werkzeugkalibrierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das Glättkaliber in die gewählten Kurvenfunktionen der Kaliber einbezogen ist.

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