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Verfahren zum Herstellen von Ringen und Scheiben
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Ringen und
Scheiben aus Stangen oder dgl., insbesondere von Ringen aus Rohr, wobei zunächst
in das Rohr bis auf einen Verbindungssteg eine ringförmig umlaufende Kerbnut eingearbeitet
und anschließend der'Ring abgetrennt wird.
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Ein Verfahren dieser Art ist durch die EP-A 0 013 5332 belcannt. Ein
weiches Rohr wird im wesentlichen hierbei durch Walzen mit einer schmalen Trennfuge
versehen, die bis zur Bohrungsfläche des Rohres eingeformt wird. Dabei fließt ein
Restanteil des Materials als radial über die Bohrungsfläche gerichtete, ringförmige
Erhebung nach innen. Diese Erhebung wird bei dem bekannten Verfahren in einem zweiten
Schritt durch einen Drehstahl abgetragen, wodurch der Ring völlig vom Rohr getrennt
wird und entnommen werden kann.
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Ein besonderer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß durch
die Drehbearbeitung beim endg<iltigen Trennen des Ringes vom Rohr Späne abfallen
und dadurch Materialverluste entstehen. Weiterhin ist der maschinelle Auf-
wand
sehr hoch, da nach der Herstellung des Rohres eine weitere komplizierte çlalz/Drehmaschine
mit zwei Arbeitsfunktionen, nämlich das Einwalzen der Trennfuge und das endgültige
Trennen durch die Drehbearbeitung benötigt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Ringen
zu schaffen, bei dem ein kleinerer maschineller Aufwand benötigt wird und bei dem
keine Materialverluste durch Abfallspäne anfallen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch folgende Schritte: a) Einformen von
in entsprechenden Abständen über die gesamte Länge des Rohres verteilten Kerbnuten,
b) Härten des gesamten Rohres durch Abschrecken aus der Walzglut, c) Trennen der
Ringe durch Absprengen an den Stellen der Kerbnuten.
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Nach einem weiteren Merkmal wird das Einformen der Kerbnuten während
des Warmwalzens vorgenommen. Das Einformen der Kerbnuten im warmen Zustand des Rohres
kann bei wesentlich geringerem Walzdruck erfolgen als bei einem kalten Rohr, so
daß es leicht möglich ist, mehrere Kerbnuten gleichzeitig einzuformen. Dabei hängt
es sehr von der Art des verwendeten Warmwalzverfahrens ab, ob mehrere Kerbnuten
schrittweise oder ggf. stetig durch beispielsweise ein schneckenartiges Nutwalzwerkzeug
eingeformt werden. Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist
jedoch, daß während des Walzens des Rohres in das für diesen Vorgang erhitzte Material
gleichzeitig die Kerbnutzen
spanlos eingeformt werden. nie Tiefe
und Form der Kerbnut kann abhängig von der Wandstärke des l:ohresx den Materialeigenschaften
und den Erfordernissen für eine problemlose endgültige Trennung der Ringe vom Rohr
den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden. Jedoch ist es nicht erforderlich,
die Kerbnut im Verhältnis zur Wandstärke des Rohres so tief einzuformen, daß über
die Bohrungsfläche hinweg eine nach innen gerichtete ringförmige Erhebung entsteht.
Beim erfindungsgemäßen Elnformen-der Kerbnut bleiben die Bohrungs- und die Mantelfläche
ohne Vorsprünge.
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Sicht nur der weiter oben genannte Vorteil des geringeren Walzdruckes
beim Einformen der Kerbnuten in das erhitzte Rohr kommt bei diesem Verfahren vorteilhaft
zur Geltung. Auch das Ziel, eine ringförmige Erhebung in der Bohrung des Rohres
zu vermeiden, ist bei einem erhitzten Material leichter möglich. Durch eine spezielle
Profilierung der Scheiben oder Walzen zur Herstellung der Yerbnllten kann erreicht
werden, daß der verbleibende ringförmige, die Ringe verbindende Steg gestreckt wird.
Das Strecken des Materials wirkt hierbei der Bildung einer ringförmigen Erhebung
entgegen.
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Bei einzelnen Warmwalzverfahren, bei denen ein Dorn verwendet wird,
unterbleibt auch beim Einformen sehr tiefer Kerbnuten automatisch die Bildung einer
ringförmigen Erhebun in der Bohrung des Rohres. Die Reseitigung durch einen zerspanenden
Arbeitsa ist deshalb vorteilhafterweise nicht mehr erforderlich. Somit fallen auch
keine Abfallspäne an.
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Beim nächsten Verfahrensschritt wird das gesamte Rohr gehärtet. Dies
kann vorteilhafterweise durch Abschrekken aus der Walzglut direkt an oder in der
Warmwalzan-
lage erfolgen, wobei es wiederum vom verwendeten Walzverfahren
abhängt, ob die gesamte Länge des Rohres gleichzeitig, schrittweise oder stetig
fortlaufend abgeschreckt wird. Das Ergebnis dieses Verfahrensschrittes ist jedoch
ein vollstindig gehärtetes mit Kerbnuten versehenes Rohr.
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Bei vielen Anwendungsfällen werden die Rohre in eigenen Betrieben
hergestellt, wogegen die weitere Verarbeitung zu Ringen in anderen Betrieben erfolgt.
Dazwischen ist oftmals ein langer Versandweg erforderlich. Das Rohr als Rohmaterial
hat sich als Versandgut wegen seiner kompakten, raumsparenden Form dabei als günstig
erwiesen. Durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte kann ein großer Anteil
des Arbeitsaufwandes bei der Ringherstellung in den Rohrwalzvorgang und damit zum
Hersteller des Rohres verlagert werden. Vorteilhafterweise sind dafür in den meisten
Fällen nur wenige zusätzliche Werkzeuge und keine weiteren Maschinen erforderlich,
wobei die kompakte versandgünstige Form des Rohres erhalten bleibt.
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In einem weiteren Verfahrensschritt, der auch dort durchgeführt werden
kann, wo aus dem Rohr Endproedukte hergestellt werden, werden die Ringe vom Rohr
getrennt. Da das Rohr gehärtet ist, sind auch die ringförmigen Verbindungsstege
zwischen den Ringen im Bereich der Kerbnuten hart. Das begünstigt ein problemloses
Trennen der Ringe voneinander bzw. vom Rohr.
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Durch radiales Absprengen, d. h. durch Einwirken einer impulsartigen
Kraft auf den Mantel eines Ringes, während der Rest des Rohres, d. h. die noch zusammenhängende
Ringreihe gegen eine Auflage abgestützt wird, reißt der Verbindungssteg und der
jetzt einzelne Ring kann entnommen werden. Alternativ kann auch durch
leichtes
ovales, elastisches Deformieren des abzusprengenden Ringes gegenüber dem nächsten
Ring bzw. gegenüber dem restlichen Rohr ein weißen des Verh indunqs.c;t-cl#es erreicllt
werden. Danach können die Ringe der weiteren Verarbeitung zugeführt werden. Das
hier beschriebene Trennen der Ringe erfordert, wenn überhaupt, keine aufwendige,
maschinelle Einrichtung und ist mit einfachsten Mitteln kostengünstig durchzuführen.
In einigen Fällen ist es sogar vorteilhaft, das endgültige Trennen vom Rohr in aen
nächsten Arbeitsgang für den Ring einzubeziehen. Damit vereinfachen sich weiterhin
die Zuführ- und Positioniereinrichtungen für die weiterverarbeitende Maschine, weil
direkt vom Rohr zugeführt werden kann, und das Abtrennen davon beispielsweise durch
einen einfachen hydraulischen Zylinder erfolqcn kann. Vorteilhafterweise fä--llt
auch bei diesem Verfahrensschritt keinerlei Abfall an, wodurch mit lem erfindungsgemaßen
Verfahren ein weiterer Schritt zur besseren und vollständigeren Nutzung des Rohmaterials
geschaffen wurde.
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Bei einer Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Einformen
der Kerbnuten nach dem Härten vorgenommen. Hier wird das warmgewalzte Rohr in der
NZarmwalzanlage abgeschreckt, wodurch es vollständig gehärtet ist. Die Kerbnuten
werden erst nach dem Abschrecken in das Rohr eingearbeitet und im Verhältnis zur
Wandstärke nur mit geringer Tiefe ausgeführt. Dieser Vorgang kann beispielsweise
durch ein scharfkantiges, ringförmiges Anritzen mit einem entsprechend harten Werkzeug
erfolgen. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit einer relativ dünnen Schleifscheibe
eine Kerbnut geringer Tiefe einzuarbeiten. Diese Bearbeitung kann auch in der Walzanlage
durchgeführt werden, wodurch vorteil-
hafterweise die sehr aufwendige
drehende, maschinelle Bearbeitung des gesamten schweren Rohres zum Hersteller desselben
verlagert werden kann, wo die maschinellen Einrichtungen auch zur Handhabung des
Rohres durch die Walzanlage schon vorhanden sind. Das endgültige Trennen der Ringe
vom Rohr kann, wie schon weiter oben beschrieben, beim Betrieb für die Weiterbearbeitung
der Ringe erfolgen. Da der Verbindungssteg, insbesondere nach dem Einarbeiten der
Kerbnuten durch Anritzen in Verhältnis zur Wandstärke des Rohres relativ stark ausfällt,
muß für das Absprengen eine entsprechend größere Kraft aufgebracht werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfingung wird das Rohr lediglich
im Bereich der Kerbnuten von der Innen- und/ oder von der Außenseite des Rohres
aus abgeschreckt.Um für eine spezielle Weiterverarbeitung weiche, einzelne Ringe
vorzusehen, werden nur die Versindunasstege zwischen den Ringen abgeschreckt und
damit gewertet. Die Ringe selbst bleiben dabei weich und können z. B. nach dem endgültigen
Trennen beim Anwender auch einer Drehbearbeitung zugeführt werden. Das Abschrecken
der Stege kann, wie weiter oben beschrieben, in der Walzanlage erfolgen, wobei das
Abschreckrnedium in vorbestimmten, der Ringbreite entsprechenden Abständen und nur
in der Breite des#Verbindungssteges auf diesen einwirken muß.
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Das endgültige Trennen der Ringe voneinander kann dann beim Anwender
in der gleichen, oben beschriebenen Art erfolgen.
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Zeine weitere Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht cLn
abwechselndes Einarbe-iten einer Kerbnut von der Außen- und/oder Innenseite des
Rohres aus und Trennen des Ringes durch Absprengen an der Stelle der Kerbnut vor.
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Dadurch ist es ebenfalls möglich, ohne wesentliche Zerspanarbeit Ringe
aus einem gehärteten Rohr herzustellen.
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Dieser Vorgang kann auch beim Betrieb für die -Weiterverarbeitung
der Ringe durchgeführt werden. Es müssen jedoch maschinelle Einrichtungen für die
Handhabung und Drehung des Rohres vorgesehen werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Verfahrensschritte beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 die Ringherste#llung aus Rohr durch Einformen von
Kerbnuten in das erhitzte Rohr beim Warmwalzen und Fig. 2 die Ringherstellung aus
Rohr durch Einarbeiten von Kerbnuten in ein gehärtetes Rohr.
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Die in den Figuren la bis lc dargestellten Verfahrensschritte zeigen
schematisch die Herstellung von Ringen 1 aus Rohr 2, wobei der besseren Übersicht
wegen alle unwesentlichen maschinellen Einrichtungen weggelassen sind.
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Bei den in Fig. la und lh dargestellten Verfahrensschritten ist beispielsweise
angenommen, daß ein Warmwalzverfahren vorausgeht, bei dem das Rohr 2 sich dreht
und axial stetig aus dem Bereich der Walzen herausbewegt wird. Dabei glüht das Rohr
2 noch und wird in diesem Zustand der in Fig. la dargestellten Bearbeitungsstation
zum Einformen von Kerbnuten 3 zugeführt. Sie be-
steht im wesentlichen
aus einer Walze 4 mit gewindeförmig umlaufendem Trennprofil 5 und wird mit Druck
radial gegen das glühende Rohr 2 gepreßt. Dadurch prägt sich das Trennprofil 5 in
das Rohr 2 ein und hinterläßt umlaufende, in sich geschlossene Kerbnuten 3. Das
Maß, um das das Trennprofil 5 radial über den Mantel der Walze 4 übersteht, bestimmt
die Tiefe der Kerbnuten 3 im Rohr 2, die Steigung des gewindeförmigen Trennprofiles
5 den Abstand der Kerbnuten 3 und damit die spätere Breite der Ringe 1. Es ist auch
möglich, zwei oder mehr am romfanq des Rohres 2 verteilte Walzen 4 mit entsprechendem
Trennprofil 5 vorzuselletl oder-dell Betrag' der einzuformenden Gesamttiefe der
Kerbnuten 3 auf nehrere Walzen 4 aufzuteilen. Die beschriebene Bearbeitungsstation
ist unmittelbar hinter den Walzen angeordnet, die zur Herstellung des Rohres 2 dienen.
Es ist jedoch in manchen Fällen auch möglich, das Trennprofil 5 direkt auf diesen
Walzen vorzusehen oder die beiden Walzsysteme räumlich und antriebsseitig miteinander
zu verbinden. Selbstverständlich kann der beschriebene Verfahrensschritt zum Einformen
von Kerbnuten 3 auch anderen Warmwalzverfahren zugeordnet werden. Je nach Art des
Verfahrens muß jedoch das Einformen in den Bewegungsablauf des Rohres 2 bzw.
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in die Steuerung der Warmwalzanlage einbezogen werden.
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Unmittelbar nach dem Einformen der Kerbnuten 3 wird das noch glühende
Rohr 2 in einem weiteren Verfahrensschritt abgeschreckt. Dies ist in Fig. Ib schematisch
dargestellt.
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Das gesamte Rohr 2 wird dadurch gehärtet. Jedoch ist es auch möglich,
nur in den Kerbnuten 3 abzuschrecken, wodurch eine Härtung jeweils nur im Bereich
der die Ringe 1 miteinander verbindenden Stege erfolgt. Das jetzt noch kompakte
Rohr 2 kann gelagert, versandt oder unmittelbar dem nächsten Verfahrensschritt unterzogen
werden.
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In vielen Fällen erfolgt das in Fig. lc dargestellte endgültige Trennen
der Ringe 1 vom Rohr 2 in einem Betrieb, wo auch die einzelnen Ringe 1 weiterverarbeitet
werden. Die dargestellte Bearbeitungsstation kann auch in einer die Ringe 1 weiterverarbeitenden
Maschine integriert sein. Das auf seiner gesamten Länge mit Kerbnuten 3 versehene
Rohr 2 wird auf einer festen Unterlage 6, z.
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B. gegen einen Anschlag 7 geschoben, wodurch der erste Ring 1 außerhalb
der Unterlage 6 zu liegen kommt. Über einen Stempel 8 wirkt eine impulsartige Kraft
F radial auf die Mantelfläche des ersten Ringes 1. Dadurch reißt der harte Verbindungssteg
im Bereich der Kerbnut 3, so daß der erste Ring 1 vom Rohr 2 endgültig getrennt
wird, entnommen oder einer weiteren Bearbeitungsstation zugeführt werden kann. Da
der Trennvorgang impulsartig abläuft, ist der benötigte Zeitaufwand sehr gering.
Eine weitere Möglichkeit für das endgültige Trennen besteht darin, den ersten noch
mit dem Rohr verbundenen Ring 1 direkt in das Spannfutter einer diesen Ring 1 weiterverarbeitenden
Maschine zu schieben, das Spannfutter so zu steuern, daß zunächst ein ovales, elastisches
Verformen des Ringes 1 gegenüber dem Rohr 2 bzw. dem nächsten Ring 1 des Rohres
2 erfolgt. Dadurch reißt ebenfalls der harte Verbindungssteg, worauf mit einem normalen,
gleichmäßigen Spannen weitergearbeitet wird.
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In Fig. 2a bis 2c sind die Verfahrensschritte dargestellt, die über
die Einarbeitung von Kerbnuten 3 in ein hartes Rohr 2 zur Herstellung von Ringen
1 führen. Die Figuren zeigen ebenfalls schematisch nur das Wesentliche. Fig. la
zeigt das Abschrecken des noch glühenden Rohres 2 unmittelbar nach dem Warmwalzen
in der Warmwalzanlage. Im An-
schluß daran wird das Rohr 2, wie
in Fig, 2b dargestellt ist, durch Anritzen mit ringförmigen Kerbnuten 3 versehen.
Dazu sind scharfkantige Werkzeuge 9 in einem der Ringbreite entsprechenden Abstand
an einem Werkzeughalter 10 befestigt. Dieser bewegt sich zum Beispiel mit der axialen
Vorschubgeschwindigkeit der Warmwalzanlage mit dem Rohr 2 und wird in einem Schnellgang
nach Einarbeiten der Kerbnuten 3 in eine Position zurückbewegt, um die nächste Gruppe
von Kerbnuten 3 einzuarSeiten.
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Die bisher beschriebenen Verfahrensschritte sind in die Warmwalzanlage
integriert.
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Der folgende in Fig. 2c dargestellte Verfahrensschritt zum endgültigen
Trennen der Ringe 1 voneinander läuft in der gleichen für Figur lc beschriebenen
Arbeitsweise . ab. Wegen des verbleibenden stjrk<'nn Verbindungssteges sind jedoch
für das Trennen größere radiale Kräfte F nötig.
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Die beschriebenen, in eine Warmwalzanlage zu integrierenden Verfahrens
schritte wurden anhand eines sich stetig axial bewegenden-Rohres 1 beschrieben.
Selbstverständlich können sie nahezu jeder Art einer Warmwalzanlage zugeordnet werden,
wenn der maschinelle Ablauf der zusätzlichen Verfahrens funktionen der jeweiligen
Steuerung der Warmwalzanlage angepaßt wird.
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L e e r s e i t e