DE3401595C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Formen zylindrischer Produkte aus Metall nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 24 und 26.

Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung nahtloser Rohre wird das Rohrwalzen durchgeführt, nachdem ein Materialblock gelocht wurde. Beim Walzen wird dann der eingestochene Materialblock auf einem Walzgerüst reduziert und zu einem Rohr mit einem bestimmten Durchmesser gelängt, wobei das Walzwerk einige oder alle der folgenden Walzgerüste umfaßt: ein Streckwalzengerüst, ein Stopfwalzengerüst, ein Dornwalzengerüst, ein Glättwalzengerüst, ein Kalibrierwalzengerüst, ein Reduzierwalzengerüst und andere Einheiten. Aufgrund des niedrigen Bearbeitungswirkungsgrades der einzelnen Einheiten sind bei einem üblichen Walzwerk bis mehr als zehn Gerüste erforderlich, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, was mit hohen Kapitalkosten und einem hohen Platzbedarf verbunden ist.

Wenn Knüppel auf einer Walzenstraße, bestehend aus Vorwalzgerüsten, Zwischenwalzgerüsten und Endwalzgerüsten, wovon bis zu mehr als zehn Walzgerüsten vorhanden sind, gewalzt werden, ergeben sich ähnliche Probleme wie beim Walzen von Rohren.

Rohre und Knüppel können ebenfalls durch plastische Arbeitsverfahren, wie z. B. die Extrusion, das Ziehen und das Warmformen hergestellt werden, jedoch sind diese Herstellungsverfahren völlig ausgereift, so daß eine weitere Wirkungsgradverbesserung nicht mehr möglich ist.

Auf der anderen Seite haben gewöhnliche Walzstraßen für Rohre und Knüppel einen sehr unterschiedlichen Aufbau. Wenn die wesentlichen Konstruktionsmerkmale gleich wären, könnte eine entscheidende Verminderung der Kosten durch die Verwendung gleicher oder austauschbarer Teile, der Vereinfachung der Auslegung der Walzstraße und der Verminderung der Verschiedenheit der Walzwerke erreicht werden. Es würde ebenfalls möglich, Rohre und Blöcke auf der gleichen Walzstraße zu reduzieren, zu längen und vorzuformen.

US-PS 34 11 334 beschreibt ringförmige Walzen, die nebeneinander in zur Walzmittellinie geneigte Ebenen angeordnet sind, um einen radial nach innen und axial gerichteten Gleichgewichtsdruck an diametral gegenüberliegenden Stellen auf ein Werkstück auszuüben.

DE-PS 1 51 861 offenbart mehrere Ringwalzen, die tandemförmig hintereinander angeordnet sind, wobei die durch Kreisbögen gebildeten Öffnungsdurchmesser der einzelnen Ringwalzen in Vorschubrichtung eines Werkstückes abnehmen und die Ringwalzen exzentrisch zur Walzmittellinie angeordnet sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Formen langer zylindrischer Produkte aus Metall zu schaffen, mit der eine Verminderung, ein Längen und ein Vorformen der Materialien mit hohem Wirkungsgrad möglich ist.

Mit der Erfindung soll in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zum Formen langer zylindrischer Produkte aus Metall geschaffen werden, wobei die Formvorrichtung einfach, kompakt und kostengünstig ist.

Weiter soll mit der Erfindung in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zum Formen langer zylindrischer Produkte aus Metall geschaffen werden, mit der Rohre und Knüppel geformt werden.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1, 24 und 26 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein langes zylindrisches Produkt aus Metall durch ein Rundloch in einem ringförmigen Werkzeug geführt, wobei die Arbeitsfläche des Werkzeugs und die Oberfläche des zylindrischen Produkts radial gepreßt werden und das Werkzeug oder das zylindrische Produkt sich relativ zueinander in Richtung der Achse des zylindrischen Produkts bewegen. Die Achse des Werkzeugs oder des zylindrischen Produkts drehen sich exzentrisch um die Walzmittellinie so, daß entweder ein oder beide Teile, d. h. das Werkzeug und das zylindrische Produkt, gedreht werden. Das radiale Pressen mittels der Arbeitsfläche des Werkzeugs vermindert den Durchmesser des zylindrischen Produkts und längt es in Axialrichtung. Der Rotationskontakt mit der Arbeitsfläche des Werkzeuges bringt den Querschnitt des zylindrischen Produkts in eine runde Form. Beim Fortschreiten des zylindrischen Produkts in bezug auf das ringförmige Werkzeug und bei der Bewegung der Arbeitsfläche des Werkzeugs über die Umfangsfläche des zylindrischen Produkts findet eine schraubenlinienförmige Bearbeitung rings um die Zylinderfläche statt.

Ein Materialblock wird bei Verwendung eines Dornwalzenwerkes oder einer Presse gelocht. Dann wird der eingestochene Block oder eine Rohrluppe mittels eines durchgehenden Dorns und eines ringförmigen, die Rohrluppe umgebenden Werkzeugs gewalzt.

Eine Vorrichtung umfaßt einen drehbar an einem Gehäuse angebrachten Werkzeughalter. Der Werkzeughalter ist mit einer exzentrischen Öffnung versehen, in die das ringförmige Werkzeug drehbar eingepaßt ist. Vor und hinter dem ringförmigen Werkzeug ist ein Paar zylindrischer Produktlagereinrichtungen am Gehäuse befestigt. Jedes der zylindrischen Produktlager hat ein Rundloch. Die Formvorrichtung ist ebenfalls mit einer Einrichtung versehen, um den Werkzeughalter zu drehen und umfaßt weiter eine Einrichtung, um das zylindrische Produkt in das Rundloch des ringförmigen Werkzeugs zu drücken.

Das gemäß der Erfindung verwendete ringförmige Werkzeug weist eine Arbeitsfläche auf der Innenseite auf. Dementsprechend kann erfindungsgemäß die Werkzeuglebensdauer durch Vermindern der einwirkenden Belastung durch Verlängern des Umfangs, gesteigert werden. Das ringförmige Werkzeug ist so einfach und ausreichend fest, daß die Auslegung eines Walzwerks möglich ist, das geringen Raumbedarf aufweist, dabei jedoch eine ausreichende Kapazität besitzt, um eine starke Verminderung zu schaffen. Verglichen mit gewöhnlichen Planetenquerwalzgerüsten, mit denen Rohre oder Knüppel durch Drehen rings um ihre Umfangsflächen gewalzt werden, gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Gewichtsreduzierung des drehenden Abschnitts bis unter 1/5. Aufgrund des einfachen runden Aufbaus kann die Umdrehung des Formwerkzeugs mehr als um ein Zehnfaches vergrößert werden, wodurch sich eine bemerkenswerte Steigerung des Arbeitswirkungsgrades ergibt.

Es kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der ein ringförmiges Werkzeug über die Oberfläche des Werkstücks gedreht wird, die Scherverformung und die Wahrscheinlichkeit von Oberflächenfehlern auf ein Minimum vermindert werden.

Weiter kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine größere Querschnittsverminderung als beispielsweise mit einem bekannten Stopfenwalzwerk erreicht werden. Die obere Reduktionsgrenze, die von allen bekannten Walzwerken erreicht werden kann, ist durch den Zwischenraum zwischen den Walzen begrenzt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der das Walzen auf der inneren Arbeitsfläche des ringförmigen Werkzeugs durchgeführt wird, kann kein zu großes Werkstück in die Walzen eingebracht und die obere Grenze der Verminderung entscheidend gesteigert werden.

Verglichen mit den gewöhnlichen, aufwendigen, riesigen und teuren Querwalzwerken, bei denen Rohre hergestellt werden, in dem das Werkstück gedreht wird, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach, kompakt und billig. Das gewöhnliche Planetenquerwalzen und die Querwalzgerüste bewirken eine hohe Scherverformung beim Werkstück.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Rohrformvorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Knüppelformvorrichtung,

Fig. 4 einen Längsschnitt einer Formvorrichtung mit einem ringförmigen Werkzeug, das gekippt angeordnet ist,

Fig. 5 einen Längsschnitt einer Formvorrichtung mit einem ringförmigen Werkzeug, das eine gewindeähnliche Rippe aufweist,

Fig. 6 und 7 Längsschnitte von Beispielen ringförmiger Werkzeuge mit einer gewindeähnlichen Rippe,

Fig. 8 die Formvorrichtung von Fig. 4, wobei das ringförmige Werkzeug um einen festen Winkel gekippt ist,

Fig. 9 einen Längsschnitt einer anderen Formvorrichtung mit einem gekippten ringförmigen Werkzeug,

Fig. 10 eine Skizze zur Darstellung des Prinzips, bei dem der Außendurchmesser eines zylindrischen Produkts durch Änderung der Phasendifferenz zwischen zwei exzentrisch sich drehenden ringförmigen Werkzeugen gesteuert wird,

Fig. 11 einen Querschnitt einer Vorrichtung mit einer Einrichtung zur Einstellung der Exzentrizität eines ringförmigen Werkzeugs,

Fig. 12 eine Skizze zur Darstellung des Prinzips, zur Einstellung der Exzentrizität eines ringförmigen Werkzeugs bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 11,

Fig. 13 einen Längsschnitt eines anderen Walzengerüsts mit einer Einrichtung zum Drücken und Drehen eines Dorns,

Fig. 14 eine Skizze zur Darstellung einer Walzstraße unter Verwendung der Vorrichtung.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Rohrformvorrichtung bzw. ein Rohrwalzengerüst zur Ausbildung eines Rohres.

Bei der Vorrichtung ist in der Mitte eines Gehäuses 11 eine Getriebekammer 12 vorgesehen, vor und hinter der (linken und rechten Seite in Fig. 1) eine Lageröffnung 13 angeordnet ist.

In die Getriebekammer 12 ist ein Zahnrad 17 eingesetzt, wobei ein Rand 18 drehbar in die Lageröffnung 13 eingepaßt ist. Ein drehbar am Gehäuse 11 gelagertes Ritzel 21 kämmt mit dem Zahnrad 17. Das Ritzel 21 ist an einer Ausgangswelle 24 eines Motors 23, der mit einem Untersetzungsgetriebe ausgerüstet ist, angebracht. Das Zahnrad 17 ist mit einer Öffnung 19 versehen, die zum Umfang des Zahnrades exzentrisch ist. In diese exzentrische Öffnung ist drehbar ein ringförmiges Werkzeug oder eine exzentrische Ringwalze 26 eingesetzt. Die exzentrische Ringwalze 26 weist ein Rundloch 27 auf, das von der Eintrittsseite (linke Seite in Fig. 1) zur Austrittsseite konvergiert und in der Nähe des Austritts sich ein wenig erweitert.

An dem Gehäuse 11 sind auf beiden Seiten der Getriebekammer 12 Hülsen 31 und 32 angeordnet. In den Hülsen 31 bzw. 32 sind Lagerringwalzen 35 und 39 drehbar eingepaßt. Die Lagerringwalzen 35 und 39 haben Rundlöcher 36 und 40, die ähnlich wie das Rundloch in der exzentrischen Ringwalze 26 geformt sind.

In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform liegen die Mittelpunkte des Zahnrades 17 und der Rundlöcher 36 und 40 in den Lagerringwalzen 35 und 39 auf der Walzmittellinie H. Die Abmessung und Anordnung des Rundlochs 27 in der exzentrischen Ringwalze 26 und der Rundlöcher 36 und 40 in den Lagerringwalzen müssen so sein, daß das Rohr 1 mittels der Lochoberflächen 37 und 41 in den Lagerringwalzen 35 und 39 gelagert wird, wobei die Arbeitsfläche 28 der exzentrischen Ringwalze 26 gegen das Rohr 1 gepreßt wird, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Im folgenden soll das Verfahren zur Formung eines Rohres unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung beschrieben werden.

Wenn das Zahnrad 17 mittels des Motors 23 gedreht wird, dreht sich die Innenfläche der Öffnung 19 des Zahnrades 17 exzentrisch, da ihr Mittelpunkt exzentrisch zum Mittelpunkt K des Zahnrades 17 liegt, wodurch die mittels der Innenfläche gelagerte exzentrische Ringwalze 26 und das darin vorgesehene Rundloch 27 exzentrisch gedreht werden. Zu diesem Zeitpunkt vollführt der Mittelpunkt L des Rundlochs 27 eine Kreisbewegung um den Mittelpunkt K des Gehäuses 11 und des Zahnrades 17, mit einem Radius LK.

Durch die Verwendung eines Stempels 47 wird das Rohr 1, durch das ein Dorn 45 verläuft, in das Rundloch 27 der exzentrischen Ringwalze 26 gedrückt.

Das Rohr 1 wird mittels des Dorns 45 und des Stempels 47 gedrückt. Das Rohr wird zwischen dem Dorn 45 und der exzentrischen Ringwalze 26 und den Lagerringwalzen 35 und 39 gehalten und mittels der zwischen ihm und dem Dorn 45 entwickelten Reibung vorwärtsbewegt. Der Stempel 47 wird mittels einer hydraulischen Betätigungseinrichtung, einer Ritzel/Zahnstangenkombination oder einer ähnlichen nicht gezeigten Einrichtung vorwärts und rückwärts bewegt. Die Stoßgeschwindigkeit wird entsprechend der Rohrgröße, dem Zug oder Reduktionsverhältnis und anderen Faktoren ausgewählt. Das hintere Ende des Rohres 1 kann direkt anstelle des Vorschubs durch den Dorn 45 gedrückt werden.

Wenn sich die exzentrische Ringwalze 26 beim Vorwärtsstoßen des Rohres 1 dreht, wird der mittels des Rundloches 27 in der exzentrischen Ringwalze gepreßte und plastisch verformte Teil über den Umfang des Rohres 1 fortbewegt, wodurch die gesamte Rohrwanddicke vermindert wird. Weiter wird die Dicke der gepreßten Rohrwand mittels der exzentrischen Ringwalze 26 durch die Wirkung der Lagerringwalzen 35 und 39 vermindert. Der dabei plastisch verformte Teil dreht sich in der gleichen Richtung in einem winkligen Abstand von im wesentlichen 180° von dem mittels der exzentrischen Ringwalze 26 plastisch verformte Abschnitt, wodurch die Rohrwanddicke über den gesamten Umfang des Rohres vermindert wird. Wenn diese Bearbeitung beim Vorwärtsbewegen des Rohres 1 durchgeführt wird, wird die Dicke spiralförmig vermindert. Die Wanddickenänderung kann jedoch innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten werden, in dem ein paralleler Abschnitt in der Arbeitsfläche der Ringwalzen 36 und 39 vorgesehen wird, und in dem die Drehgeschwindigkeit der exzentrischen Ringwalze 26 ausreichend größer als die Fortschreitgeschwindigkeit des Rohres 1 gemacht wird. Es ist wünschenswert des exzentrische Ringwalze mit einem minimalen Reibwiderstand zu lagern, wohingegen die Lagerringwalzen 35, 39 einen ausreichen hohen Reibwiderstand aufweisen sollen, um eine Drehung des Rohres beim Walzen zu verhindern. Die Drehung des zu walzenden Rohres kann mittels des Dorns, des Stempels, der vor und hinter der exzentrischen Ringwalze befindlichen Ringwalzen und anderer Teile oder Einrichtungen gesteuert werden, die mit dem Rohr in direkter oder indirekter Berührung stehen.

Im folgenden soll ein Beispiel einer Rohrherstellung gemäß der Erfindung beschrieben werden.

Es wird mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung unter den in Tabelle 1 aufgeführten Bedingungen eine Rohrluppe gewalzt, die einen Außendurchmesser von 78 mm und eine Wanddicke von 24 mm aufweist, wobei man ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 42 mm und einer Wanddicke von 5 mm am Austrittsende erhält. Das sich ergebende Verhältnis zwischen den Querschnittsflächen an der Eintritts- und Austrittsseite ist 7, was bei weitem größer als das maximale Verhältnis von 4 ist, das man mit einer gewöhnlichen 8-Gerüstdornwalzenstraße erhält.

Beschreibung
Zustand
Rohrluppenmaterial
plastisch
Rohrluppenaußendurchmesser (mm)	78
Rohrluppenwanddicke (mm)	24
Rohrluppenquerschnittsfläche (mm²)	4072
Endaußendurchmesser (mm)	42
Endwanddicke (mm)	5,0
Endquerschnittsfläche (mm²)	581
Querschnittsflächenverhältnis zwischen Eintritts- und Austrittsseite	7,0
Durchmesser des Loches 36 (mm)	80
Durchmesser des Loches 27 (mm)	80
Durchmesser des Loches 40 (mm)	44
Durchmesser des Dorns (mm)	28
Exzentrizität (mm)	10
Umdrehung des Zahnrades (UpM)	60
Rohrluppenzuführgeschwindigkeit (mm/s)	1,0

Wie man aus der obigen Beschreibung sieht, ist die Vorrichtung sowohl für das Formen von Blöcken als auch von Rohren anwendbar.

Fig. 3 zeigt eine Block- oder Knüppelformvorrichtung, auf der Blöcke mit dem beschriebenen Verfahren gewalzt werden. Ähnlich wie die für das Walzen von Rohren verwendete Vorrichtung umfaßt diese Vorrichtung ein Gehäuse, ein Zahnrad, eine exzentrische Drehwalze und Lagerringwalzen und andere Teile, die die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 aufweisen. Auf eine einzelne Beschreibung dieser Teile wird daher verzichtet.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung umfaßt zwei Paare gekerbter Walzen 51 und 54, die an der Eintritts- und Austrittsseite des Gehäuses 11 angrenzend angeordnet sind. Die gekerbten Walzen 51 und 54 sind mit halbkreisförmigen Profilen 52 bzw. 55 versehen.

Durch das Drehen walzen die gekerbten Walzen 51 und 54 einen Knüppel 5 und verleihen ihm gleichzeitig eine Fortschreitkraft. Indem man die Umfangsgeschwindigkeit der auf der Austrittsseite angeordneten Walzen 54 um einen bestimmten Betrag größer als die der auf der Eintrittsseite angeordneten Walzen macht, wird eine Spannung auf den Knüppel 5 aufgebracht, wodurch die Knüppeldurchmesserverminderung der exzentrischen Ringwalze 26 verstärkt wird.

Zum Aufbringen einer Druckkraft auf das hintere Ende des Knüppels kann, ähnlich wie in Fig. 1, bei der Vorrichtung in Fig. 3 ein Stempel 47 vorgesehen sein. Im folgenden wird beispielsweise die Herstellung eines Knüppels beschrieben. Beim Walzen auf der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung unter den in Tabelle 2 aufgeführten Bedingungen wird ein Knüppel mit einem Durchmesser von 80 mm in einen Knüppel mit einem Durchmesser von 40 mm am Austrittsende gewalzt. Das sich ergebende Längungsverhältnis (oder das Querschnittsverhältnis) erreicht den ausreichend hohen Betrag von 4.

Beschreibung
Zustand
Knüppelmaterial
plastisch
Knüppeldurchmesser (mm)	80
Knüppelquerschnittsfläche (mm²)	5027
Enddurchmesser (mm)	40
Endquerschnittsfläche (mm²)	1257
Längungs-(Querschnitts-)Verhältnis	4,0
Längerer Durchmesser des Knüppels bei C₁ (mm)	80
Kürzerer Durchmesser des Knüppels bei C₁ (mm)	70
Durchmesser des Loches 36 (mm)	80
Durchmesser des Loches 27 (mm)	80
Durchmesser des Loches 40 (mm)	44
Durchmesser des Knüppels bei C₂ (mm)	40
Exzentrizität (mm)	10
Umdrehung des Zahnrades (UpM)	60
Knüppelzuführgeschwindigkeit (mm/s)	1,0

In den zwei oben beschriebenen Ausführungsformen ist eine exzentrische Ringwalze drehbar innerhalb eines Zahnrades gelagert. Die Scherspannung kann durch Einstellen der Relativgeschwindigkeiten daher so vermindert werden, daß der Schlupf zwischen der Arbeitsfläche der exzentrischen Ringwalze und der Oberfläche des zylindrischen Produkts in Drehrichtung im wesentlichen minimal wird, wodurch bewirkt wird, daß die exzentrische Ringwalze sich über die Oberfläche des zylindrischen Produkts dreht.

Im folgenden sollen zusätzlich zu der allgemeinen obigen Beschreibung der zwei Grundausführungsformen verschiedene Abänderungen einzelner Bestandteile beschrieben werden.

Die exzentrische Ringwalze kann mittels eines ringförmigen Halters anstelle des Zahnrades gelagert werden. Der ringförmige Halter hat eine exzentrische Öffnung, in der die exzentrische Ringwalze drehbar eingepaßt ist. Der ringförmige Halter wird mittels eines darüberverlaufenden Riemens oder einer Kette (im letzteren Fall sind Zähne auf der Außenfläche des ringförmigen Halters vorgesehen) gedreht, wobei seine Mittelachse mit der Walzmittellinie zusammenfällt.

Man kann sogar mit einer stationären zentrischen Ringwalze die gleiche Wirkung erzielen, indem man dem zylindrischen Produkt mittels eines Halters eine der obigen Bewegung ähnliche Bewegung verleiht.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird das zylindrische Produkt, auf das die Arbeitsfläche der exzentrischen Ringwalze eine Formkraft aufbringt, mittels der Lagerringwalzen gelagert. Statt dessen kann jedoch das zylindrische Produkt mittels eines Paares Walzen gelagert werden, die ein halbkreisförmiges Profil aufweisen und auf beiden Seiten der exzentrischen Ringwalze angeordnet sind, oder es kann mittels mehreren exzentrischen Ringwalzen gelagert werden, die aneinander angrenzend angeordnet sind. Im letzteren Fall kann eine noch größere Verminderung erzielt werden, und zur Erzielung einer derartig größeren Verminderung ist es vorteilhaft, daß die Löcher der aneinander angrenzenden exzentrischen Ringwalzen exzentrisch mit einer Phasendifferenz von 180° und mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotieren. Die Vorrichtungsgröße kann weiter vermindert werden, wenn man zwei oder mehrere exzentrische Ringwalzen in einem Zahnrad anordnet oder indem man das Zahnrad 17 mit den angrenzenden Hülsen 31 und 32 kuppelt.

Bei der Durchführung des Walzverfahrens muß zum Drücken des zylindrischen Produkts in seiner Längsrichtung eine Druckkraft aufgebracht werden. Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird diese Druckkraft mittels Drücken des hinteren Endes des zylindrischen Produkts oder, im Fall von Rohren, durch Drücken des durchgehenden Dorns erzeugt. Es ist ebenfalls möglich, eine Druck- oder Zugkraft auf das zylindrische Produkt mittels an der Eintritts- und Austrittsseite der exzentrischen Ringwalze vorgesehenen gekerbten Walzen aufzubringen. Das Aufbringen einer Zug- oder Druckkraft auf das zylindrische Produkt steigert die Arbeitsgeschwindigkeit. Dabei wird, wenn man die Zuführgeschwindigkeit konstant hält, ein gleichförmiges Formen des zylindrischen Produkts gewährleistet.

Im folgenden werden Ausführungsformen zur Steigerung des Bearbeitungsgrades beschrieben.

In Fig. 4 ist eine exzentrische Ringwalze 64 dargestellt, die einen konvexen Umfang 65 aufweist, der auf einer konkaven Innenfläche eines Zahnrads 61 gelagert ist, und wobei die Ringwalzen 73 und 76 jeweils einen konvexen Umfang 74 und 77 aufweisen, der mittels konkaven Flächen 68 und 71 der Hülsen 67 bzw. 70 so gelagert ist, daß eine Neigung von einer Ebene senkrecht zur Walzmittellinie H hergestellt werden kann.

Die Ringwalzen werden so gekippt, daß:

• 1. die Mittelpunkte R₁, R₂ und R₃ der kleinsten Durchmesser der Löcher in der Lagerringwalze 73, der exzentrischen Ringwalze 64 und der Lagerringwalze 76 (im folgenden allgemein als Ringwalzen bezeichnet) in Richtung des Austritts von den Mittelpunkten S₁, S₂ und S₃ der konkaven, die Ringwalzen lagernden Flächen versetzt sind; und
• 2. die Schnittpunkte E₁, E₂ und E₃, an denen die Vektoren F₁, F₂ und F₃ der Walzreaktionskräfte die Walzmittellinie H schneiden, in Richtung des Eintritts von den Mittelpunkten S₁, S₂ bzw. S₃ der konkaven, die Ringwalzen lagernden Flächen versetzt sind.

Fig. 4 zeigt das Werkstück 1, das vom dem Stempel 47 und von den genuteten Walzenpaaren 51 und 52 vorwärts zur Austrittsseite, in der Figur nach rechts bewegt wird. Die Walzreaktionskräfte, die durch die Vektoren F₁, F₂ und F₃ angegeben sind, bewirken, daß die Ringwalzen 73, 64 und 76 in eine solche Richtung gekippt werden, daß der Punkt, an dem sie das Werkstück berühren, sich in der Zeichnung nach rechts bewegt. In der dargestellten Ausführungsform, führt die in der Mitte angeordnete Ringwalze 64, die bezogen auf die Mitte des Zahnrades 61 exzentrisch angeordnet ist, eine exzentrische Bewegung aus, wenn sich das Zahnrad 61 dreht. Dadurch wird die Berührungsfläche in dem Durchgang der Ringwalze entlang des Umfangs des Werkstücks 1 bewegt. Wenn das Werkstück von links nach rechts fortschreitet, verringert der Schlupf an der sphärischen Fläche 65 den Schlupf zwischen dem Werkstück 1 und der Ringwalze 64, wodurch die Fortbewegung des Werkstücks 1 erleichtert wird. Das gleiche Phänomen tritt an den Stützringwalzen 73 und 76 zu beiden Seiten der exzentrischen Ringwalze 66 auf. Ohne daß sie selbst eine exzentrische Bewegung ausführen, erzeugen die Stützringwalzen die gleiche Wirkung wie eine exzentrische Bewegung, weil sie mit dem Werkstück 1 in Berührung stehen, das durch die exzentrische Ringwalze 64 an einem Punkt, der um 180° von dem Berührungspunkt der benachbarten Ringwalze entfernt ist.

In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform wird das Werkstück 1 ohne Drehung von links nach rechts bewegt. Die drei Ringwalzen 73, 64 und 76 wirken schraubenförmig auf das Werkstück 1, wodurch dieses nach rechts bewegt wird. In einem Querschnitt, wie in Fig. 4 sind die benachbarten Ringwalzen in entgegengesetzten Richtungen gekippt. Jedoch sind die darin ausgebildeten Arbeitsflächen in der gleichen Richtung angeschrägt, so daß eine Schraubenform auf die Oberfläche des Werkstücks 1 gezogen wird. Der Zusammenhang zwischen dieser Kipplage und der Drehrichtung ist der gleiche wie der, der später mit Bezug auf die Fig. 8 beschrieben wird.

Wenn das Walzen mit einer derartigen Vorrichtung durchgeführt wird, wird die zur Austrittsseite in die Richtung, in der die Ringwalze das Werkstück berührt, gerichtete Kraft am größten. Wenn sich das Zahnrad dreht, bewegt sich die Berührungsfläche der Ringwalzen über den Umfang des Werkstücks in Richtung des Austritts, wodurch eine gleichförmige Vorwärtsbewegung des Werkstücks bewirkt wird. Das Kippen der Ringwalzen ermöglicht eine starke Verminderung der Wandstärkendicke durch Vermindern des Abstandes zwischen den Ringwalzen und dem Dorn.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, in der das Rohr mittels Ringwalzen geformt wird, die Unregelmäßigkeiten auf der Arbeitsfläche ihrer Rundlöcher aufweisen.

Die Unregelmäßigkeiten 79 und 81 bzw. Rippen sind längs des Umfangs der Arbeitsfläche der Rundlöcher in einer exzentrischen Ringwalze 78 und auf der Eintrittsseite der Lagerringwalze 80 vorgesehen. Die Unregelmäßigkeiten 79 und 81 können absatzweise rings um den Umfang, wie in Fig. 6 gezeigt, oder als schraubenförmige Rippen, wie in Fig. 7 gezeigt, ausgebildet sein.

Wenn die Unregelmäßigkeiten 79 und 81 in die Oberfläche des Rohres 1 eingreifen, wird mit den Ringwalzen 78 und 80 dieser Art eine wirksame Bearbeitung erreicht. Insbesondere, wenn die Unregelmäßigkeit 81 in der Arbeitsfläche der exzentrischen Ringwalze als spiralförmiges Innengewinde, wie in Fig. 7 dargestellt, ausgebildet ist, wird wirksam eine Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erreicht, da sich die Ringwalze und das zylindrische Produkt relativ so zueinander bewegen, daß die Unregelmäßigkeit sich in Richtung des unbearbeiteten Teils des Werkstücks bewegt. Bei der Relativbewegung der Ringwalze 78 und des zylindrischen Werkstücks dreht sich die Ringwalze 78 im Uhrzeigersinn (gesehen vom Austrittsende oder der rechten Seite der Figur), wenn das eingeschnittene Gewinde rechtsläufig ist, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, und das zylindrische Produkt bewegt sich von links nach rechts ohne Drehung.

Tabelle 3 zeigt drei Beispiele, bei denen ein Rohr durch Verwendung von drei Arten exzentrischer Ringwalzen mit unterschiedlich geformten Rundlöchern ausgebildet wird. Beispiel 1 verwendet Ringwalzen mit kreisförmigen Rundlöchern, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Rundlöcher D₁, D₂ und D₃ der in Beispiel 2 verwendeten exzentrischen Ringwalzen sind mit absatzweise angeordneten Vorsprüngen 79 (s. Fig. 6) versehen. Die durch die Rundlöcher ausgebildeten Arbeitsflächen der exzentrischen Ringwalzen von Fig. 3 haben schraubenförmige Rippen 79, wie in Fig. 7 gezeigt. Die anderen Bedingungen der Rundlöcher der Ringwalzen, mit Ausnahme ihrer Querschnittsform, sind in allen Beispielen gleich. Das Werkstück wird durch Drücken des Dorns 45 mit einer Geschwindigkeit von 10 mm/s vorwärtsbewegt. In Tabelle 3 sind die Rundlöcher der Ringwalzen von der Eintrittsseite der Formvorrichtung mit den Ziffern 1, 2 und 3 numeriert. In den Beispielen 1, 2 und 3 verläßt das gewalzte Werkstück die Austrittsseite mit einer Geschwindigkeit von 4,9 und 13 mm/s. Die Geschwindigkeiten in den Beispielen 2 und 3 sind mehr als zweimal und dreimal höher als in Beispiel 1, wodurch die Wirksamkeit der Vorrichtung nachgewiesen wird.

Tabelle 3

Das zylindrische Produkt kann mit dem Verfahren kraftschlüssig nach vorne bewegt werden. Fig. 8 zeigt eine Ringwalze 64, die in bezug auf eine Ebene senkrecht zur Walzmittellinie H in einer Zone G, wo das zylindrische Produkt die Ringwalze berührt, um einen Winkel ϕ gekippt ist. Wenn unter diesen Bedingungen das Zahnrad 61 in die mittels des Pfeils P angezeigte Richtung gedreht wird oder mit anderen Worten im Gegenuhrzeigersinn gesehen von der Eintrittsseite, bewirkt die Ringwalze 64, daß das zylindrische Produkt in Richtung des Pfeils Q in der Kontaktzone G mit einem Fortschreitwinkel ϕ fortschreitet. Die Ringwalze kann beispielsweise durch Ändern der Dicke der Distanzstücke 82a und 82b in der Richtung (Y-Achse) die senkrecht zur Richtung (X-Achse) in der das Rundloch der Ringwalze versetzt ist, gekippt werden. Der Winkel ϕ kann eingestellt werden, indem man die Neigung in der Dicke der Distanzstücke 82a und 82b ändert. Fig. 9 zeigt Ringwalzen 85, 85a und 85b, die unter festen Winkeln an einem Zahnrad 83 und Hülsen 84a und 84b befestigt sind. Wenn zwei oder mehr exzentrische Ringwalzen verbunden und zusammen mittels einer Kupplungsstange 86, wie in Fig. 9 gezeigt, angetrieben werden, erhält man das beste Ergebnis, wenn das n-te ringförmige Werkzeug von der Eintrittsseite mittels eines Werkzeughalters unter einem Winkel ϕ_n gelagert ist, wobei der Winkel ϕ_n durch folgende Gleichung in bezug auf eine Ebene senkrecht zur Walzmittellinie H an einen Punkt, wo das ringförmige Werkzeug das zylindrische Produkt berührt, ausgedrückt werden kann.

A_n-1 und A_n sind die Querschnittsflächen des Werkstücks vor und nach der Bearbeitung durch das n-te ringförmige Werkzeug von der Eintrittsseite. A₀ ist die Querschnittsfläche der Eingangsrohrluppe, A₂ und die folgenden Werte sind allmählich abnehmende Werte, die durch die Auslegung der Rundlöcher der Ringwalzen bestimmt werden. ϕ₀ ist der Quotient aus der Division des Betrages l₀, d. h. die mittels jeder Drehung des Ringwalzenhalters bewirkte Zuführung des Werkstücks durch die Umfangslänge m₀ des Werkstücks (ϕ₀ = l₀/m₀). Die auf der linken Seite der obigen Gleichung dargestellte untere Grenze bedeutet, daß die n-te Ringwalze eine Fortschreitgeschwindigkeit höher als die der (n-1)-ten Ringwalze bewirkt, oder daß das Walzen gleichförmig durchgeführt wird, ohne daß irgendein Aufenthalt zwischen zwei Ringwalzen auftritt. Wenn der erste Koeffizient der oberen Grenze, die auf der rechten Seite der obigen Gleichung steht, 1 überschreitet, wird zwischen der (n-1)-ten und der n-ten Ringwalze eine Spannung erzeugt. Wenn der gleiche Koeffizient 2 überschreitet, wird die Formwirkung so stark, daß die Wahrscheinlichkeit von Oberflächenfehlern steigt. Die obere Grenze kann jedoch weiter durch technische Verbesserungen heraufgesetzt werden.

Ringwalzen, die im wesentlichen keine Formgebung bewirken, wie z. B. die hinterste, können etwas von dem mittels der obigen Gleichung definierten Bereich abweichen.

Entsprechend dem Formverfahren werden die Abmessungen des zylindrischen Produkts in erster Linie durch den Durchmesser der Rundlöcher in den Ringwalzen und den Betrag der Exzentrizität, mit dem die Rundlöcher rotieren, bestimmt. Bei dem oben beschriebenen Verfahren sind mehrere exzentrische Ringwalzen einander angrenzend angeordnet und angetrieben, so daß die Rundlöcher benachbarter Walzen sich mit einer Phasendifferenz und der gleichen Winkelgeschwindigkeit exzentrisch drehen. Durch Ändern der Phasendifferenz kann ein anderer Formdurchmesser des zylindrischen Produkts eingestellt werden. Die Wanddicke kann durch Vermindern des Dorndurchmessers bestimmt werden. Fig. 10 zeigt das Prinzip des gerade beschriebenen Vorgangs.

In Fig. 10 hat das Rundloch D₁ seinen Mittelpunkt am Punkt L, der um eine Strecke r von der Walzmittellinie H entfernt ist. Das Rundloch D₂ hat seinen Mittelpunkt bei L′. Die zwei Rundlöcher drehen sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit und mit einer gegebenen Phasendifferenz von R. Wenn die Radien der Rundlöcher D₁ und D₂ e₁ und e₂ betragen wird der Durchmesser D eines in ein Formloch D_p, das mittels der zwei Rundlöcher ausgebildet wird, einbeschriebenen Kreises ausgedrückt als

D = e₁ + e₂ - 2r sin R/2.

Der Außendurchmesser des geformten zylindrischen Produkts wird etwas größer als der Durchmesser D des einbeschriebenen Kreises und kleiner als der Durchmesser der Ringwalzenrundlöcher.

Fig. 11 und 12 zeigen eine Vorrichtung und ein Prinzip zur Einstellung der Exzentrizität der exzentrischen Ringwalze.

Wie in Fig. 11 dargestellt ist das Zahnrad 87 mit einer exzentrischen Öffnung 88 versehen, in der ein Zylinder 91 drehbar eingepaßt ist. Der Zylinder 91 weist ebenfalls eine exzentrische Öffnung 92 auf, in der eine exzentrische Ringwalze 26 drehbar eingepaßt ist.

In Fig. 12 beträgt die Länge der Strecke , die die Wellenmitte K des Zahnrades 87 mit dem Mittelpunkt N der Öffnung 88 verbindet, r₁. Der zwischen der Verlängerung der Strecke und einer Linie, die Y und -Y verbindet, um die Axialsymmetrie ausgebildet wird, eingeschlossener Winkel beträgt R₁. Die Länge der Strecke , die die Mittelpunkte der inneren und äußeren Kreise verbindet, die den Zylinder 91 begrenzen, beträgt r₂. Der zwischen der Verlängerung der Strecke oder einer Linie, um den der Zylinder 91 axialsymmetrisch rotiert, und der Y und -Y verbindenden Linie eingeschlossene Winkel beträgt R₂. Der Mittelpunkt L des Rundlochs in der exzentrischen Ringwalze 26 wird dann mittels der zwei in bezug zur Mitte K der Welle des Zahnrades 87 exzentrischen Öffnungen 88 und 92 um den Betrag r exzentrisch gemacht, wobei r durch die Gleichung ausgedrückt wird:

Wie man aus dieser Gleichung sieht, kann der Betrag der Exzentrizität durch Verändern des Wertes (R₂-R₁) eingestellt werden.

Wenn R₁ gleich R₂ ist oder wenn das Zahnrad 87 und der eingeschriebene Zylinder 91 in gleicher Richtung exzentrisch sind, ergibt die obige Gleichung den größten Wert r₁+r₂. Wenn R₂-R₁ gleich 180° sind oder wenn das Zahnrad 87 und der eingeschriebene Zylinder 91 in entgegengesetzten Richtungen exzentrisch sind, ergibt die obige Gleichung den kleinsten Wert |r₁-r₂|. Durch annäherndes Auswählen des Werts von R₂-R₁ kann ein mittlerer Wert zwischen dem maximalen und minimalen Wert erhalten werden. Diese Auswahl wird mittels Einsetzen eines Splints 95 in eines von mehreren Keilnuten erreicht, die jeweils aus zwei halbkreisförmigen Nuten 89 und 93 bestehen, die längs der Wand der Zahnradöffnung 88 und des Umfangs des Zylinders 91 eingefräst sind. Dies bietet einen weiten Auswahlbereich für die Exzentrizität r einer exzentrischen Ringwalze.

Beim Formen eines Rohres wird die Wanddicke t durch folgende Gleichung ausgedrückt:

t = R_r - r - R_M - m + C,

wobei R_r der Radius des Rundloches in der exzentrischen Ringwalze, r die Exzentrizität des gleichen Rundloches, R_M der Radius des Dorns, m die Exzentrizität des Dorns und C eine der Festigkeit des Dorns und der Formvorrichtung entsprechende Konstante ist. Man sieht, daß die Wanddicke t durch Einstellen der Exzentrizität m des Dorns verändert werden kann, sogar wenn der Durchmesser und die Exzentrizität des Rundloches in der exzentrischen Ringwalze und der Dorndurchmesser festliegen. Die Dornexzentrizität m kann durch Verschieben der Dornachse von der Walzmittellinie weg durch Verwendung des Dornlagers eingestellt werden.

Wenn sich die exzentrische Ringwalze während des Rohrformens dreht, neigt das Rohr dazu, sich in der gleichen Richtung zu drehen und entwickelt auf diese Weise einen Knick. Der Knick im Rohr ist natürlich vom Standpunkt der späteren Verwendung und des Aussehens nicht erwünscht. Weiter können Oberflächenfehler auftreten. Insbesondere bewirken starke Knicke spiralförmige Unregelmäßigkeiten oder Linien, die zu schweren Oberflächenfehlern oder zu einer ungleichförmigen Verformung führen.

In der folgenden Ausführungsform wird der Knick vermindert, indem man den Dorn in einer entgegengesetzten Richtung zur Richtung bewegt, in die sich die exzentrische Ringwalze relativ zum zu bildenden Rohr bewegt. Weiter wird die Knick- oder Drehgeschwindigkeit des zu bildenden Rohres durch Einstellen der Drehgeschwindigkeit des Dorns aufgrund von Signalen gesteuert, die den letzten Zuständen entsprechen.

Der Dorn wird mittels eines sich drehenden Druckstempels 100 gedreht, wie in Fig. 13 dargestellt. Am Ende des Dorns 104 ist ein Vorsprung 105 vorgesehen. In das vordere Ende der Stange 101 des drehbaren Druckstempels 100 ist eine Nut 102 eingefräst, die mit dem Vorsprung 105 in Eingriff tritt. Die Stange 101 wird drehbar mittels eines nicht dargestellten Schraubenmechanismus nach vorne gedrückt. Der Dorn 104 wird beispielsweise mittels ringförmiger Lager 107 gelagert, die auf beiden Seiten des Gehäuses 11 vorgesehen sind.

Die exzentrische Drehung der Lagerringwalzen, deren Mittelpunkte von der Walzmittellinie versetzt sind, wie in den Fig. 1, 3, 4 und 13 dargestellt, kann durch Verbinden ihrer Halter mit dem Zahnrad mittels der Kupplungsstange 86, wie in Fig. 9 dargestellt, erreicht werden. Durch Steigern der Anzahl der exzentrischen Ringwalzen kann auf einfache Weise eine hohe Querschnittsverminderung erreicht werden.

Mit der Vorrichtung kann die Oberfläche des zylindrischen Produkts entweder gleichförmig oder mit gewindeähnlichen Vorsprüngen endbearbeitet werden, indem man ein geeignetes Profil im Rundloch der Ringwalze, eine geeignete Rotationsgeschwindigkeit des Zahnrades und eine geeignete Zuführgeschwindigkeit des Werkstücks auswählt.

Im folgenden soll ein Beispiel einer Walzstraße mit der Vorrichtung zum Formen eines Rohres oder einer Ringwalzenstraße beschrieben werden.

Die in Fig. 14 dargestellte Walzstraße umfaßt einen Wiedererwärmungsofen 111 zum Erwärmen eines Metallblocks auf eine für eine Warmbearbeitung geeignete Temperatur, ein Preßwalzengerüst 112 zum Ändern der Querschnittsform des erwärmten Blocks von einem quadratischen zu einem rohrförmigen oder kreisförmigen Querschnitt und ein Ringwalzengerüst 113, das die Querschnittsfläche der erhaltenen Rohrluppe weiter vermindert. Dem Ringwalzengerüst 113 schließt sich weiter eine Rohrtemperaturkontrolleinrichtung 114 und ein Spannungsminderer 115 an.

Der Wiedererwärmungsofen 111, der vorzugsweise in der Lage sein sollte, quadratische Metallblöcke gleichförmig zu erwärmen, kann als Hubbalkenofen, Wanderrostofen, Drehherdofen oder als anderer Ofen ausgebildet sein. Eine Schervorrichtung, ein Entzunderer und/oder eine Wiegevorrichtung können je nach Wunsch zwischen dem Wiedererwärmungsofen 111 und dem Preßwalzengerüst 112 vorgesehen sein.

Das Preßwalzengerüst 112 hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der des bekannten Stopfenwalzwerks. Wenn ein Stopfen oder ein Dorn verwendet wird, dient das Walzengerüst als Stopfenwalze, mit der ein Lochen durchgeführt werden kann, wie dies in den US-PS 40 52 874, 41 90 887, 40 06 618 usw. beschrieben ist. Wenn das Walzengerüst ohne Stopfen oder Dorn verwendet wird, formt das Preßwalzengerüst einen quadratischen Block zu einem runden Vollstück.

Das Preßwalzengerüst der oben beschriebenen Art wird bevorzugt, da das Walzengerüst die Verwendung quadratischer Knüppel gestattet, wodurch der erste Walzenschritt entfallen und quadratische Gußblöcke runde Gußblöcke in der Qualität, der Ausbeute und der Auswechselbarkeit mit anderen Produkten übertreffen.

Bevorzugt wird, daß die Temperaturregelvorrichtung 114 nicht nur die Funktion hat, das Werkstück auf eine für die nachfolgende Bearbeitung auf dem folgenden Spannungsminderer 115 erforderliche Temperatur zu erwärmen, sondern ebenfalls eine Abkühlung vor dem Erwärmen auf eine Temperatur unterhalb des Umwandlungspunktes Ar₁ oder des M_f- Punktes zu bewirken, um die Zähigkeit des fertigen Werkstücks zu steigern. Der Spannungs- oder Dehnungsminderer 115 ist von der Bauweise, die in gewöhnlichen Rohr- oder Knüppelwalzstraßen verwendet wird. Der Spannungsminderer 115 vermindert stark den Außendurchmesser des Vollstücks oder die Wanddicke der Rohrluppe mittels der zwischen den Gerüsten erzeugten Spannung. Der Spannungsminderer 115 umfaßt weiter ein Maßwalzengerüst.

Tabelle 4 vergleicht die geschätzten Abmessungsänderungen bei der Herstellung nahtloser Rohre auf einer gewöhnlichen Walzstraße und einer erfindungsgemäßen Walzstraße.

Die gewöhnliche Walzstraße umfaßt sieben Stufen, von denen fünf Stufen das Walzen durchführen und einen Außendurchmesser von 114,3 mm nach dem Dehnungsminderer liefern. Die erfindungsgemäße Walzenstraße umfaßt fünf Stufen, von denen drei das Walzen durchführen, wodurch aus dem gleichen Material ein Rohr oder ein Knüppel mit einem Außendurchmesser von 76,3 mm erzeugt wird. Die Minderungsrate des Außendurchmessers (Außendurchmesserdifferenz zwischen den Eintritts- und Austrittsenden/ Außendurchmesser am Eintrittsende × 100%) am Dehnungsminderer beträgt 46%.

Wie oben beschrieben gestattet die Verwendung der Ringwalzenstraße eine Verminderung der Anzahl der Walzgerüste in einer Walzenstraße, wobei man eine starke Querschnittsminderung sowohl bei der Herstellung von Rohren als auch bei der Herstellung von Knüppeln auf der gleichen Vorrichtung erzielt. Der Unterschied zwischen den Rohrwalzen und den Knüppelwalzen liegt nur darin, daß kein Dorn in dem Preßwalzgerüst 112 und dem Ringwalzengerüst 113 für die Knüppel verwendet wird.

Vorzugsweise soll die Walzenstraße so ausgelegt werden, daß eine Wahl zwischen den folgenden drei Kombinationen, wie in Fig. 14 dargestellt, ermöglicht wird:

• a) Wiedererwärmungsofen 111 mit Preßwalzengerüst 112 und Ringwalzengerüst 113;
• b) Kombination gemäß a) mit Dehnungsminderer 115; und
• c) Kombination von a) mit Temperaturregler 114 und Dehnungsminderer 115.

Tabelle 4

Hierdurch wird der Bereich der Herstellungsmöglichkeiten erweitert, wobei einige Schritte je nach Erfordernis weggelassen werden können. Die Kombination a) ist für die Herstellung von Produkten mit relativ großen Querschnitten geeignet, die Kombination b) ist für die Herstellung von Produkten mit relativ kleinen Querschnitten geeignet, wobei lediglich eine geeignete Anpassung an die Abmessungen und Qualitätsanforderungen erforderlich ist und die Kombination c) ist für die Herstellung von Produkten mit relativ kleinen Querschnitten geeignet, wobei eine hohe Anpassung an die Abmessungen und Qualitätsspezifikationen erforderlich ist. Dieses allgemeine Konzept gilt sowohl für Rohre als auch für Knüppel.

Claims (29)

1. Vorrichtung zum Formen eines zylindrischen Werkstücks aus Metall mit

• - einem Gehäuse (11),
• - mindestens einem an dem Gehäuse angeordneten Werkzeughalter (17, 61, 83, 87) mit einer Bohrung (19),
• - einem drehbar in der Bohrung (19) des Werkzeughalters (17, 61, 83, 87) angeordneten ringförmigen Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85) mit einem Rundloch (27),
• - einem sich an das ringförmige Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85) anschließenden Lager (107), das so an dem Gehäuse (11) angeordnet ist, daß das Werkstück im wesentlichen parallel zur Walzmittellinie gehalten wird,
• - einer Einrichtung zum Drehen des zylindrischen Werkstücks (1, 5) relativ zum ringförmigen Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85) und
• - einer Einrichtung zum Vorwärtsbewegen des zylindrischen Werkstücks (1, 5) relativ zum ringförmigen Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Werkzeughalter (17, 61, 83, 87) koaxial zur Walzmittellinie am Gehäuse (11) drehbar angeordnet ist,
• - die Bohrung (19) in dem Werkzeughalter (17, 61, 83, 87) exzentrisch angeordnet ist, so daß die Mitte des Rundlochs (27) des in der Bohrung (19) angeordneten ringförmigen Werkzeugs gegenüber der Walzmittellinie in radialer Richtung versetzt ist, und daß
• - eine Dreheinrichtung den Werkzeughalter (17, 61, 83, 87) um seine Achse dreht, wodurch das ringförmige Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85) derart exzentrisch um das Werkstück bewegt wird, daß die Mitte des Rundlochs (27) um die Walzmittellinie umläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ringförmige Werkzeuge längs der Walzmittellinie angeordnet sind, wobei die Achsen der Rundlöcher der angrenzenden Werkzeuge gegeneinander versetzt sind und die Bohrungen gegenüber der Walzmittellinie exzentrisch angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz, mit der die Achsen der Rundlöcher der angrenzenden ringförmigen Werkzeuge mittels der exzentrisch angeordneten Bohrungen in den zugehörigen Werkzeughaltern gegeneinander versetzt sind, entsprechend der für das fertige zylindrische Werkstück (1, 5) erforderlichen Querschnittsabmessung gesteuert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz 180° beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des Rundlochs (27) des ringförmigen Werkzeugs (78, 80) sich in Richtung des Umfangs erstreckende Rippen (79, 81) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (81) spriralförmig ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (79) in Richtung des Umfangs unterbrochen angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Werkzeug (64, 85) mittels eines Werkzeughalters (61, 83) so gelagert wird, daß es in einer Ebene senkrecht zur Walzmittellinie kippbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Werkzeug (64, 85) mittels des Werkzeughalters (61, 83) so gelagert ist, daß das ringförmige Werkzeug (64, 85) das zylindrische Werkstück (1) in einer Zone (G) berührt, die in bezug auf eine Ebene senkrecht zur Walzmittellinie um einen Winkel (ϕ) gekippt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Werkzeug (85) mittels des Werkzeughalters (83) gelagert wird und in bezug zu einer zur Walzmittellinie senkrechten Ebene um einen Winkel ϕ_n gekippt ist, der bestimmt ist durch die Gleichung wobei A_n-1 und A_n die Querschnittsflächen des zylindrischen Werkstücks vor und nach der Bearbeitung auf dem von der Eintrittsseite n-ten ringförmigen Werkzeug (85) sind, A₀ die Querschnittsfläche des Materialblocks, A₂ und die folgenden Werte durch die Rundlochauslegung bestimmt werden und ϕ₀ der Quotient der Division der Strecke l₀, über die der Materialblock durch jede Umdrehung des Ringwalzenhalters befördert wird, durch die Umfangslänge m₀ des Materialblocks (ϕ₀ = l₀/m₀) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Eintritts- und/oder der Austrittsseite des ringförmigen Werkzeugs (26, 35, 39) ein Paar Walzen (51, 54) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Walzenpaare vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Werkstück hohl ist und von einem darin eingesetzten Dorn (45, 104) getragen wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (45) und/oder das zylindrische Werkstück (1) exzentrisch zur Walzmittellinie gehalten wird und vorzugsweise um diese exzentrisch herumbewegt wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Werkstück durch Aufbringen einer Druckkraft auf das zylindrische Werkstück (1) und/oder den Dorn (45) von der Eintrittsseite vorwärtsbewegt wird.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Werkstück (1) durch Aufbringen einer Zugkraft auf das zylindrische Werkstück und/oder den Dorn (45) von der Austrittsseite vorwärtsbewegt wird.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Werkstück (1) durch Aufbringen einer Druckkraft von der Eintrittsseite und einer Zugkraft von der Austrittsseite auf das zylindrische Werkstück (1) und/ oder den Dorn (45) vorwärtsbewegt wird.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Dorns (45) begrenzt ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (45) entgegen der exzentrischen Drehrichtung des ringförmigen Werkzeugs gedreht wird.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Formen mittels des ringförmigen Werkzeugs und des Dorns (45) gleichzeitig mit den Walzen mittels einer Gruppe von Walzen (51, 54), die mit einer Öffnung versehen sind, die an der Eintritts- und der Austrittsseite des ringförmigen Werkzeugs und des Dorns (45) angeordnet ist, durchgeführt wird.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang des Werkzeughalters (17) Zähne vorgesehen sind, und die Einrichtung zum Drehen des Werkzeughalters ein mit den Zähnen in Eingriff stehendes Ritzel (21) und einen mit dem Ritzel (21) verbundenen Motor (23) umfaßt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der exzentrischen Öffnung des Werkzeughalters (61) konkav und die Oberfläche des äußeren Umfangs des ringförmigen Werkzeugs (64) konvex ausgebildet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch

• - eine Zwischenhülse (91) mit einer zur äußeren Umfangsfläche exzentrischen Öffnung (92), wobei der Umfang der Zwischenhülse (91) drehbar in die exzentrische Öffnung (88) des Werkzeughalters (87), das ringförmige Werkzeug (26) drehbar in die exzentrische Öffnung (92) der Zwischenhülse (91) eingepaßt ist, und mehrere Nuten (93) im Abstand in der Umfangsfläche der exzentrischen Öffnung (92) im Werkzeughalter (87) und in die äußere Umfangsfläche der Zwischenhülse (91) eingefräst sind, und
• - durch einen in eine Nut eingesetzten Splint (95), wobei die Nut aus einem Paar der in den Werkzeughalter (87) und die Zwischenhülse (91) eingefrästen Nuten (93) besteht, wodurch eine relative Drehung zwischen dem Werkzeughalter (87) und der Zwischenhülse (91) verhindert wird.

24. Vorrichtung zum Formen eines zylindrischen Werkstücks aus Metall mit

• - einem Gehäuse (11),
• - mindestens einem an dem Gehäuse angeordneten Werkzeughalter (61, 83) mit einer Bohrung,
• - einem drehbar in der Bohrung des Werkzeughalters (61, 83) angeordneten ringförmigen Werkzeug (64, 85) mit einem Rundloch, wobei das ringförmige Werkzeug (64, 85) mittels des Werkzeughalters (61, 83) so gelagert wird, daß es in einer Ebene senkrecht zur Walzmittellinie kippbar ist,
• - einem sich an das ringförmige Werkzeug (64, 85) anschließenden Lager, das so an dem Gehäuse (11) angeordnet ist, daß das Werkstück im wesentlichen koaxial zur Walzmittellinie gehalten wird,
• - einer Einrichtung zum Drehen des zylindrischen Werkstücks (1) relativ zum ringförmigen Werkzeug (64, 85) und
• - einer Einrichtung zum Vorwärtsbewegen des zylindrischen Werkstücks (1) relativ zum ringförmigen Werkzeug (64, 85),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - das ringförmige Werkzeug (64, 85) mittels des Werkzeughalters (61, 83) so gelagert ist, daß das ringförmige Werkzeug (64, 85) das zylindrische Werkstück (1) in einer Zone (G) berührt, die in bezug auf eine Ebene senkrecht zur Walzmittellinie um einen Winkel (ϕ) gekippt ist,
• - eine Dreheinrichtung vorgesehen ist, die das ringförmige Werkzeug (64, 85) relativ zum Werkstück dreht, wobei das ringförmige Werkzeug, (64, 85) bewirkt, daß das zylindrische Werkstück in axialer Richtung entsprechend dem Fortschreitwinkel (ϕ) fortschreitet.

25. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ϕ_n durch die folgende Gleichung bestimmt ist wobei A_n-1 und A_n die Querschnittsflächen des zylindrischen Werkstücks vor und nach der Bearbeitung auf dem von der Eintrittsseite n-ten ringförmigen Werkzeug (85) sind, A₀ die Querschnittsfläche des Materialblocks, A₂ und die folgenden Werte durch die Rundlochauslegung bestimmt werden und ϕ₀ der Quotient der Division der Strecke l₀, über die der Materialblock durch jede Umdrehung des Ringwalzenhalters befördert wird, durch die Umfangslänge m₀ des Materialblocks (ϕ₀ = l₀/m₀) ist.

26. Vorrichtung zum Formen eines zylindrischen Werkstücks aus Metall mit

• - einem Gehäuse (11),
• - mindestens einem an dem Gehäuse angeordneten Werkzeughalter (17, 61, 83, 87) mit einer Bohrung (19),
• - einem drehbar in der Bohrung (19) des Werkzeughalters (17, 61, 83, 87) angeordneten ringförmigen Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85) mit einem Rundloch (27),
• - einer Einrichtung zum Halten des zylindrischen Werkstücks koaxial zur Walzmittellinie und zum Vorwärtsbewegen des zylindrischen Werkstücks relativ zum ringförmigen Werkzeug,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Werkzeughalter (17, 61, 83, 87) am Gehäuse (11) drehbar angeordnet ist,
• - eine Dreheinrichtung den Werkzeughalter (17, 61, 83, 87) um seine Achse dreht, wodurch das ringförmige Werkzeug (26, 64, 78, 80, 85) das Werkstück querwalzt, und
• - die Einrichtung zum Halten und Vorwärtsbewegen des zylindrischen Werkstücks gebildet wird von mindestens einem Paar gekerbter Walzen (51, 54), die auf der Eintritts- und/oder Austrittsseite des Gehäuses (11) angeordnet sind, wodurch das Werkstück längsgewalzt wird.