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Walzwerk zum Egalisieren und Umformen von Drehkörpern mittels zweier
in gleichem Sinne sich drehender, parallel liegender Formwalzen. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein Walzwerk zum Umformen von Drehkörpern mittels zwei
in gleichem Sinne sich .drehender Formwalzen. Es "soll damit entweder der Genauigkeitsgrad
derartiger Körper erhöht, oder deren Form durch Einwalzen von Rillen, Gewinden und
sonstigen Gebilden umgestaltet werden.
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Das bekannte Gewinderollverfahren mittels eines gegeneinander bewegten
geraden oder gekrümmten Backenpaares ist zum Egalisieren nicht geeignet. Die Herstellung
der dazu erforderlichen langen Walzbahnen ist wegen des Verziehens beim Härten ausgeschlossen.
Bei umlaufenden Walzwerkzeugen ist dieser Übelstand allerdings behoben, doch lassen
die bestehenden Anordnungen nicht -zu, . daß sich der Walzvorgang ohne jedwede Hilfsvorrichtung
auf die Benutzung eines alleinigen Walzenpaares beschränkt: Auch sind die Grundbedingungen
für die selbsttätige Erzeugung einer einwandfreien Ware in keinem Fall erfüllt.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist nun ein Walzwerk geschaffen, das
das Werkstück vollständig selbsttätig und beliebig lange, je nach der Größe der
vorzunehmenden Querschnittsänderung dem Formvorgang unterwirft, dadurch, daß der
Arbeitsgang vermöge der verschiedenen Umfangsgeschwindigkeit von zwei in gleichem
Sinne sich drehenden Formwalzen eingeleitet und vollzogen wird. Das Durchrollen
erfolgt mit äußerster Schonung sowohl der Werkzeuge als auch des Werkstückgefüges,
weil der auf jedes einzelne Werkstück ausgeübte Walzdruck von Null bis zu seinem
größtem Werte stetig wächst und dann wieder auf Null herabsinkt. Anderseits wird
durch das sanfte Anschwellen und Fallen des Walzdrucks eine den höchsten Anforderungen
entsprechende Genauigkeit des Erzeugnisses gewährleistet. Durch entsprechende Ausbildung
des Formnutenverlaufs hat man es außerdem in- der Hand, die Rollbewegung des Werkstückes
in jeder beliebigen Richtung zu den Walzenachsen fortschreiten zu lassen.
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Mit der senkrecht zu den Walzenachsen gerichteten Durchtriebskraft
können nur solche Formveränderungen vorgenommen werden, die im Bereich des senkrecht
von den Walzen ausgehenden Druckes liegen, wie das beim Einwalzen von Gewinden,
Rillen - und bei sonstiger, die Mantelfläche betreffender Bearbeitung im allgemeinen
der Fall ist. Das Egalisieren von Kugeln oder die Stirnflächenbearbeitung gestreckter
Drehkörper bedarf aber der gleichzeitigen Einwirkung mehrerer Reibungsdrücke von
verschiedener Richtung.
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Um diese zu erzeugen, müssen die Formprofile in einer von der rechtwinkligen
Bahn um die Walzachsen abweichenden Kurve verlaufen. Letztere läßt sich je nach
der Art der vorzunehmenden Umformung so ausbilden, daß das Werkstück entweder nach
einer Längsrichtung der Walzen, oder beliebig oft hin und her gehend durchgerollt
wird.
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Während sich dabei die Drehachse gestreckter Drehkörper nur parallel
verschiebt, drehen
sich kugelförmige Werkstücke vermöge des von
den Seitendrücken der Formprofile gebildeten zweiten Drehmomentes im doppelten Sinne,
so daß bei langsamen Durchgang mit genügender Ablenkung sämtliche Punkte der Oberfläche
einem gleichmäßigen Walzdruck unterworfen werden.
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In der als Hauptzeichnung aufzufassenden Fig. z sind die beiden in
gleichem Sinne sich drehenden. Formwalzen a und b so gelagert, daß ihr Achsenabstand
je nach der Stärke des durchzuwalzendenWerkstücks c eingestellt werden kann. Der
Antrieb erfolgt durch Zahnräder oder sonstige geeignete Mittel 7weckmä.ßig in der
Weise, daß die mit der größeren Umfangsgeschwindigkeit ausgestattete Walze b an
der den Spalt bildenden Seite nach unten treibt. Das Werkstück wird dann allein
durch sein Eigengewicht in den Walzenspalt hirneingezwängt, und vermöge der allniählichen
Verjüngung des Spaltes sofort zum Rollen gebracht. Die gleichzeitig einsetzende
Reibungs-'wirkung treibt das Werkstück infolge der verschiedenen Umfangsgeschwindigkeit
der Walzen zwischen diese hindurch, wobei es die in die Walzen eingearbeitete .
Form annimmt. Die Durchtriebsschnelligkeit ist von dem Unterschied zwischen der
Umfangsgeschwindigkeit der beiden Formwalzen abhängig, sie läßt sich durch entsprechende
Wahl der Antriebsverhältnisse und der Walzenstärken beliebig ausbilden.
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Fig.2 bis 5 stellen einige Ausfüh:ungsbeispiele von der Verschiedenartigkeit
der Ausbildung des Formnutenverlaufs dar. Selbstverständlich können unter Umständen,
je nach der Art der Umformung, anders verlaufende Nuten, wie sie in den Beispielen
angeführt sind, noch vorteilhafter wirken. In allen Fällen müssen die sich ergänzenden
Formprofile an der engsten Längslinie des Walzenspaltes während der fortgesetzten
Drehung des Walzenpaares immer genau einander entsprechen.
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Zum besseren Verständnis der vielen Ausbildungsmöglichkeiten sei bemerkt,
daß durch die' vorliegende Erfindung ein Walzverfahren verbessert wird, das mit
gestreckten gegeneinander bewegten Backen ausgeübt ,N-ird, wie sie in der Regel
zum Anrollen von Gewinde im Gebrauch sind. Ihre Walzflächen sind dabei als abgewickelte
Mantelflächen des Walzenpaares zu betrachten, .dessen verschiedene Umfangsgeschwindigkeit
vor der Hand unberücksichtigt bleiben kann.
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Auf einer solchen Walzmaschine mit gestreckten Backen lassen sich
nämlich nicht nur Gewinde aufwalzen, sondern auch Formveränderungen wie mit dem
der Anmeldung zugrunde liegenden Verfah~en vornehmen, sofern man die Walzbacken
beliebig lang herstellen könnte. Die in den Fig. 6 bis 9 veranschaulichten Beispiele
sind so gewählt, daß die umzuformenden Gegenstände mit denjenigen der runden Walzenpaare
der Fig. 2 bis 5 übereinstimmen. Es soll nun gezeigt werden, wie @ der" Verlauf
der Nuten in diesen gestreckten Backen für verschieden gestaltete Drehkörper gehalten
werden muß, und wie die von der Rollrichtung abweichende zwangläufige Bewegung der
letzteren' auf das Umformen einwirkt. -Es stellt Fig. 6 ein Backenpaar .dar, -das
den Drehkörper mit Riffeln versieht, die in rechtwinkliger Bahn um seine Mittelachse
stehen. Die Formrillen der Backen verlaufen parallel rriit der Schubrichtung, weshalb
sich an der Höhenlage des Werkstücks während des Durchganges nichts ändert.
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In Fig. 7 ist veranschaulicht, wie ein zylindrisches Werkstück an
beiden Enden zugespitzt wird. Um abwechselnd auf jede der beiden Stirnflächen achsial
einwirkende Drücke zu erzeugen, welche die Formveränderung unterstützen, läßt man
die Nutkurven so verlaufen, daß das darin befindliche Werkstück möglichst oft auf-
und abwärts gegen die Rollbahn verschoben wird.
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Fig. 8 zeigt den Arbeitsgang beim Egalisieren eines kugelförmigen
Körpers, der in geneigt zur Schubrichtung stehenden Nuten durchgerollt wird. Würden
letztere parallel mit den Backenkanten verlaufen, wie in Fig:6, so bliebe die Polachse
unverändert, und die Polpunkte würden vom Walzdruck überhaupt nicht getroffen. Es
ist indessen unbedingt erforderlich, daß jeder Punkt der Körperoberfläche dem vollen
Walzdruck zugekehrt wird, wenn eine wirkliche Kugelform entstehen soll. Infolge
des durch die Schrägstellung der Nuten eintretenden zweiten Drehmomentes wird. die
Polachse fortwährend abgelenkt und das Werkstück in doppeltem Sinne gedreht. Die
Rollbahn muß natürlich lang genug sein, wenn sich die Ablenkung, auf den ganzen
Umfang des Werkstückes erstrecken soll. Sie wird dadurch begünstigt, daß man den
Walzdruck schwach einsetzen, nach der M_tte des Arbeitsganges hin allmählich wachsen
und dann ebenso wieder abnehmen läßt. Zu diesem Zweck werden die ebenen Backen so
gehärtet, daß sie sich in ihrer Längsrichtung der Arbeitsmitte zu etwas wölben.
Es ist unter solchen Voraussetzungen nicht einmal zweckmäßig, daß das Nutenprofil
mit der Kugelform übereinstimmt, sondern es wird vorteilhafter, der geringeren Reibungen
bei etwa vorhandenen Ungleichheiten der Werkstücke wegen, etwas elliptisch ausgebildet.
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Fiä. 9 stellt ein Walzbackenpaar für rechtsgängiges Gewinde dar. Allgemein
müssen die Wffeln derart darin eingearbeitet sein, (laß
sie in de:
Eingangs- sowie Austrittsstellung der Backen um einen halben Gewindegang versetzt
sind, also dort genau ineinander passen, wenn man die Backen zusammenschiebt. Der
anzuwalzende Schaft würde sonst eine Strecke zwischen den Backen gleiten, was deren
Haltbarkeit sehr beeinträchtigt. Auch ist es besonders wichtig, daß das Werkstück
vollständig rechtwinklig eingeführt wird, damit sich die Backenriffeln von Anfang
der Rollbewegung an der Gewindesteigung entsprechend eindrücken. Im übrigen werden
beide Backen ganz gleich ausgeführt, so daß sich die Riffeln bei Gegenüberstellung
der Backen in gleichen Abständen kreuzen, wie man sie auch in der Maschine umwechseln
mag. Demzufolge findet ein Heben oder Senken des Bolzens während des Durchrollens
nicht statt.
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In ähnlicher Weise, wie bei den vorstehend angeführten Beispielen,
- «rickeln sich die einzelnen Arbeitsvorgänge auch bei dem von der Erfindung ausgeübten
Verfahren ab. Man hat nur den Nutenverlauf der gestreckten Walzbacken auf die Mantelflächen
des Walzenpaares zu übertragen.
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Die gestreckten gegeneinander bewegten Walzbacken liefern nur dann
ein brauchbares Erzeugnis . und sind nur dann haltbar, wenn der Walzdruck nach der
Mitte des Arbeitsvorganges hin gleichmäßig wächst und nachdem ebenso wieder abnimmt.
Die Backen werden deshalb in ihrer Längsrichtung etwas gewölbt ausgeführt. Da ihre
Länge aber wegen des Verziehens beim Härten sehr beschränkt ist, 'und da das Werkstück
immer mit der halben Schubgeschwindigkeit durch-. rollt, werden die Gewinderiffeln
- nicht am ganzen Umfang, sondern nur an dessen-dem vollen Druck ausgesetzt gewesenen
Teil scharf ausgeprägt.
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung können die IN'alzwerkzeuge
mit weit stärkerer Wölbung arbeiten, ohne daß der erwähnte Übelstand eintritt, weil
die Durchgangsgeschwindigkeit des Werkstücks nicht von der Drehgeschwindigkeit.
der Walzen abhängig ist. Die Schnelligkeit des Durchtriebes. richtet sich . vielmehr
einzig und allein nach dem Größenunterschied zwischen den beiden Umfangsgeschwindigkeiten
der Walzen, der beliebig gehalten «erden kann. Daraus folgt offenbar weiter, daß
sich das Leistungsvermögen des Walzwerks nach der Erfindung viel günstiger stellt,
als das der gegeneinander bewegten gestrcckten Backen. Dazu kommt noch, daß .. die
Werkstückzuführung bei ersterem in jedem Zeitpunkt erfolgen kann, während sie- sonst
' e:nseitig@ und gerade im Augenblick des Hub-Wechsels stattfinden muß.
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- Es ist auch versucht worden,- den mit Gewinde zu versehenden Teil
des Schaftes während des Durchrollens zu verjüngen, indem die hervorquillenden Riffeln
mit einem der Rollbewegung eine bestimmte Wegstrecke nachsetzenden Messer immer
wieder abgeschnitten wurden, bis das. erst gegen Ende sich voll auszuwalzende Gewinde
nicht stärker ausfiel, als der Durchmesser des Schaftes. Das Vorhaben scheiterte
indessen an dem schnellen Durchrollen des- Werkstücks und der verhältnismäßig kurzen
Wegstrecke für die Span-: abnahme, abgesehen von dem Umstand, daß die Späne aus
dem engen langgestreckten Backenspalt nicht entfernt werden konnten.
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Dagegen liegen bei dem Walzwerk gemäß der Erfindung die Verhältnisse
derart günstig, daß der erwähnten gleichzeitigen Spanabnahme nichts im Wege 'steht.
Infolge der beliebig einzurichtenden Durchgang#geschwindigkeit des Werkstücks ist
Angriffsdauer für den Abdrehmeißel in reichlichem Maße geboten, und ein Festsetzen
der Späne wegen der - doppeltrichterförmigen Gestalt des von den Walzenumfängen
gebildeten Spaltes ausgeschlossen.