DE3926605A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von uebergangsradien an walzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Übergangsradien an Arbeitsflächenrandkanten von Walzen, die zu mehreren gemeinsam eine Kaliberöffnung bilden, bei dem nach dem Fertigstellen der Arbeitsflächen die Übergangsradien durch spanabhebende Bearbeitung an den im Walzgerüst betriebsbereit eingebauten, angetriebenen Walzen hergestellt werden.

Bei aus der Praxis bekannten Verfahren dieser Art erhalten die Walzen nach dem Fertigstellen ihrer Arbeitsflächen die Übergangsradien durch Bearbeiten mittels Handwerkzeugen, wie zum Beispiel Feilen, Schabern oder Handschleifmaschinen. In einigen Fällen werden auch Drehmeißel verwendet. Gemeinsam ist diesen Verfahren, daß die Werkzeuge im Bereich der Walzenkanten von Hand bewegt werden, so daß die Maß- und Formgenauigkeit der dabei entstehenden Übergangsradien von der Erfahrung und Geschicklichkeit der Bedienungsperson abhängig ist. Doch selbst bei großer Geschicklichkeit ist es so nicht möglich, die Übergangsradien wirklich maß- und formgenau sowie untereinander gleich herzustellen. Bei Abweichungen von der vorgesehenen Form kann es dann zu Markierungen auf dem Walzgut kommen, so daß dieses minderwertig oder unbrauchbar wird. Ferner ist dieses bekannte Verfahren zeitaufwendig, weil die Bedienungsperson vorsichtig vorgehen muß und bei der Bearbeitung nur wenig Material pro Zeiteinheit abnehmen kann. Dabei muß jeder Übergangsradius an jeder Randkante einer jeden Walze gesondert bearbeitet werden, was entsprechend lange dauert. Darüberhinaus ist das Herstellen der Übergangsradien von Hand an den sich drehenden Walzen nicht ungefährlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit dem bzw. der maß- und formgenaue Übergangsradien an den Arbeitsflächenrandkanten von Walzen schnell und gefahrlos hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle Übergangsradien an allen Walzen des Kalibers gleichzeitig und mit nur einem vorgeformten Werkzeug im Bereich der Kaliberöffnung hergestellt werden. Mit einem solchen vorgeformten Werkzeug entsteht die gewünschte Form der Übergangsradien weitgehend automatisch, so daß man bei weitem nicht mehr so auf die Geschicklichkeit der Bedienungsperson angewiesen ist, wie bei den bekannten Verfahren. Außerdem werden die Übergangsradien viel genauer hergestellt, weil das vorgeformte Werkzeug nur die eine gewünschte Form schneidet. Da alle Übergangsradien gleichzeitig hergestellt werden und nicht nacheinander angefertigt werden müssen, ist die Gesamtbearbeitungszeit deutlich kürzer als bei dem bekannten Verfahren. Weil anstelle eines Handwerkzeuges ein Maschinenwerkzeug benutzt wird, ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wesentlich ungefährlicher, denn die Bedienungsperson braucht nicht mehr in den Bereich der sich drehenden Walzen und des Werkzeuges hineinzugreifen. Anstelle eines vorgeformten Werkzeuges kann auch ein vorher eingestelltes Werkzeug verwendet werden, daß bei mehreren Kalibern mit verschieden großen Kaliberöffnungen und Übergangsradien benutzt werden kann.

Besonders empfehlenswert ist es, die Übergangsradien bei derselben Walzgerüstaufspannung auf derselben Bearbeitungsmaschine wie beim Fertigstellen der Arbeitsflächen herzustellen. Auf diese Weise vermeidet man Ungenauigkeiten, die durch das Herausnehmen des Walzgerüstes und das erneute Einspannen desselben, z. B. auf einer anderen Bearbeitungsmaschine, mit hoher Wahrscheinlichkeit entstehen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Aufnahmemitteln zum Halten, Ausrichten und Festspannen eines Walzgerüstes nebst darin eingebauter Walzen, mit einem Antrieb für die Walzen und mit einer relativ zum Walzgerüst verstellbaren Werkzeugspindel, welche stirnseitig mit einem Werkzeugträger ausgerüstet ist. Erfindungsgemäß kennzeichnet sich diese Vorrichtung dadurch, daß der Werkzeugträger koaxial zur Kalibermittelachse des Walzgerüstes einstellbar ist und im Bereich aller Walzenspalte je eine Schneidplatte mit einer den gewünschten Übergangsradien an diesem Walzenspalt entsprechenden Schneidkontur besitzt, wobei alle Schneidplatten mit ihren Schneidkanten in einer gemeinsamen Querschnittsebene und mit gleichem radialen Abstand von der Kalibermittelachse angeordnet sind. Der Schneidvorgang erfolgt also im Bereich der Kaliberöffnung und die Form der Übergangsradien wird durch die Schneidkonturen der Schneidplatten bestimmt. Die Anordnung der Schneidkanten in einer gemeinsamen Querschnittsebene mit gleichem radialen Abstand von der Kalibermittelachse gewährleistet eine konzentrische Anordnung aller Übergangsradien rund um die Kalibermittelachse. Da dies auch für die zuvor angefertigten Arbeitsflächen der Walzen gilt, entstehen die Übergangsradien an den richtigen Stellen und man erzielt einen einwandfreien Übergang zwischen den Arbeitsflächenrändern und dem Beginn der Übergangsradien.

Vorteilhaft ist es, wenn am Ende der Fertigstellung der Übergangsradien die Querschnittsebene der Schneidkanten aller Schneidplatten in der Walzenachsenebene des Walzgerüstes liegt. Unmittelbar vor der Herstellung der Übergangsradien befindet sich die Querschnittsebene der Schneidkanten aller Schneidplatten vor der Walzenachsenebene des Walzgerüstes, weil der Werkzeugträger zu diesem Zeitpunkt zwar schon koaxial zur Kalibermittelachse ausgerichtet ist, er und mit ihm die Schneidplatten aber erst danach in axialer Richtung zur Kaliberöffnung hin bewegt werden. Die Herstellung der Übergangsradien beginnt mit dem axialen Einfahren des Werkzeugträgers und seiner Schneidplatten in die Kaliberöffnung in Richtung der Kalibermittelachse. Dies ist die Vorschubbewegung der Schneidplatten, bei der die Übergangsradien geschnitten werden. Befindet sich nach einiger Zeit die Querschnittsebene der Schneidkanten aller Schneidplatten in der Walzenachsenebene, dann sind die Übergangsradien fertig. Jede weitere axiale Bewegung der Schneidplatten entfernt sie von den Walzen. Der Schneidvorgang endet infolgedessen automatisch, was den Vorteil hat, daß nicht mehr Werkstoff von den Walzen abgetragen werden kann, als zum Entstehen der gewünschten Übergangsradien notwendig ist, so daß man auch in dieser Hinsicht nicht mehr von der Aufmerksamkeit der Bedienungsperson abhängig ist.

Demgegenüber ist es jedoch grundsätzlich auch möglich, daß die Querschnittsebene der Schneidkanten aller Schneidplatten vor der Walzenachsenebene des Walzgerüstes liegt, wenn die Übergangsradien fertiggestellt sind. Dies erfordert aber eine genaue Festlegung und ein genaues Einhalten des Abstandes der Schneidkantenquerschnittsebene von der Walzenachsenebene am Ende des Herstellvorganges, wozu wieder eine große Aufmerksamkeit der Bedienungsperson notwendig ist. Außerdem ist die Schneidkontur der Schneidplatten dann deutlich anders auszubilden als bei der bevorzugten Ausführungsform, weil bei einer Schneidebene, die vor der Walzenachsenebene liegt, der Walzenspalt eine andere Breite hat und die Übergangsradien in dieser Schnittebene eine andere Position zur Kalibermittelachse haben. Die sich daraus ergebende andere Schneidkontur und andere radiale Einstellung der Schneidplatten muß gesondert ermittelt und auf das Werkzeug übertragen werden. Die Ermittlung dieser Schneidkontur ist umständlicher und aufwendiger. Deshalb empfiehlt sich die letztgenannte Ausführungsform allenfalls dann, wenn die Kaliberöffnung relativ klein ist und man den größeren Platz im Bereich einer weiter vorn angeordneten Schnittebene benötigt, z. B. für eine ausreichend stabile Ausbildung des Werkzeuges.

Zweckmäßig ist es, den Werkzeugträger und seine Schneidplatten in Umfangsrichtung zur Kalibermittelachse zu arretieren und die radial sich erstreckenden Schneidplattenmitten auf die Walzenspaltmitten auszurichten. Auf diese Weise werden die einander benachbarten Übergangsradien an einem Walzenspalt gleichmäßig ausgebildet und ein symmetrisches Kaliber erzielt, bei dem alle Übergangsradien gleich groß sind und die gewünschte Form, Anordnung und Abmessung besitzen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schneidplatten am Werkzeugträger in radialer Richtung einzeln, stufenlos und auch um sehr kleine Maße verstellbar und dann arretierbar sind. Hierdurch ist es möglich, die Schneidkanten verschlissener Schneidplatten nachzuarbeiten und sie erneut einzusetzen, nachdem sie korrekt eingestellt sind, so daß das gesamte Werkzeug wieder die benötigte Form, insbesondere im Bereich der Schneidkanten aufweist. Außerdem können bei dieser Ausführungsform die Schneidplatten ausgewechselt werden. Dann kann ein Werkzeugträger für mehrere verschiedene Kaliber mit anderen Übergangsradien und mit anderer Kaliberöffnung benutzt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bestehen die Schneidkonturen der Schneidplatten aus den gewünschten Übergangsradien und aus Auslaufradien, die knickfrei ineinander übergehen. Die Schneidkanten enden also nicht dort, wo auch die Übergangsradien enden und die Arbeitsflächen der Walzen beginnen, sondern dort schließt sich ein Auslaufradius an, damit beim Schneiden kein unerwünschter Ansatz im Bereich der Grenze zwischen Arbeitsfläche und Übergangsradius an der Walze entsteht.

In den Patentzeichnungen ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles veranschaulicht. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Übergangsradien in schematischer Darstellung in der Seitenansicht;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Werkzeugträgers in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 die Kaliberöffnung im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt ein Walzgerüst (1) in vereinfachter Darstellung, wie es zum Walzen von Rohren verwendet wird. Das Walzgerüst (1) besitzt drei sternförmig angeordnete Walzen (2), von denen in Fig. 1 nur die obere ganz zu erkennen ist. Die obere Walze (2) ist dabei im Schnitt dargestellt und ihre Achse erstreckt sich senkrecht zur Papierebene. Die beiden anderen Walzen (2) befinden sich in der unteren Hälfte des Walzgerüstes (1). Ihre Achsen erstrecken sich geneigt zur Papierebene, was sich daraus ergibt, daß alle drei Walzen (2), in Durchlaufrichtung des Walzgutes betrachtet, um jeweils 120 Grad versetzt zueinander angeordnet sind. Sie bilden gemeinsam eine Kaliberöffnung (3) in der Walzenachsenebene, auf der auch die Schnittlinie II-II liegt. Durch die Mitte der Kaliberöffnung (3) erstreckt sich die Kalibermittelachse (4).

Das Walzgerüst (1) wird gehalten von einer Kaliberbearbeitungsmaschine (5), die mit Hilfe eines in Fig. 1 nicht erkennbaren Antriebes auch in der Lage ist, alle Walzen (2) anzutreiben, die in betriebsbereitem Zustand in dem Walzgerüst (1) eingebaut sind. In Fig. 1 auch nicht erkennbare Anschlagflächen sowohl am Walzgerüst (1) als auch an der Kaliberbearbeitungsmaschine (5) sorgen dafür, daß das Walzgerüst (1) in einer genau vorherbestimmten Position ausgerichtet und festgespannt ist.

Darüberhinaus besitzt die Kaliberbearbeitungsmaschine (5) einen Support (6), in dem eine Werkzeugspindel gelagert ist, deren Achse mit (7) bezeichnet wird. Um verschiedene Arbeiten an den Walzen (2) durchführen zu können und um die Walzen (2) unterschiedlicher Walzgerüste (1) zu bearbeiten, ist der Support (6) und mit ihm die Werkzeugspindelachse (7) sowohl in der Höhe als auch in den horizontalen Richtungen verstellbar. Hierdurch ist es möglich, die Kalibermittelachse (4) und die Werkzeugspindelachse (7) koaxial zueinander auszurichten, was in Fig. 1 dargestellt ist. Demgegenüber kann auch das Walzgerüst (1) relativ zu einer ortsfesten Werkzeugspindel verstellbar sein, um denselben Effekt zu erzielen.

An der dem Walzgerüst (1) zugekehrten Stirnseite der Werkzeugspindel ist diese mit einem Werkzeugträger (8) versehen. Der Werkzeugträger (8) wird von der Werkzeugspindel und diese im Support (6) gehalten. Alle diese Teile sind in Umfangsrichtung um die Kalibermittelachse (4) bzw. die Werkzeugspindelachse (7) drehfest im Support (6) arretiert. Die in Fig. 1 gezeichnete Position des Werkzeugträgers (8) ist die vor Beginn der Walzenbearbeitung.

In Fig. 2 ist die Kaliberöffnung (3) in vergrößertem Maßstab und im Querschnitt dargestellt. Von den insgesamt drei Walzen (2) ist jeweils nur ein Abschnitt gezeichnet, was auch für drei Walzenspalte (9) zwischen den Walzen (2) gilt. Das in Fig. 2 dargestellte, aus den Walzen (2) gebildete Kaliber besitzt keine kreisrunde Kaliberöffnung (3), denn alle Walzen (2) weisen eine Arbeitsfläche (10) auf, die nach einem Kaliberradius (R) gekrümmt ist, der größer als der Abstand der Arbeitsfläche (10) von der Kalibermittelachse (4) bemessen ist. Dies muß jedoch nicht sein, ist aber bei dem hier dargestellten Beispiel der Fall. Deutlich ist erkennbar, daß demgegenüber der Werkzeugträger (8) kreisrund ausgebildet ist. Er trägt an seiner vorderen Stirnfläche jeweils um 120 Grad versetzt insgesamt drei Schneidplatten (11), deren Schneidkanten (12) eine besondere Schneidkontur besitzen. Die Schneidkontur der Schneidplatten (11) ist durch die Schneidplattenmitte (13) in zwei symmetrische Hälften unterteilt, wobei die Schneidplattenmitten (13) auch die Mitten der Walzenspalte (9) sind. Auf jeder Seite jeder Schneidplattenmitte (13) besteht die Schneidkontur der Schneidplatten (11) aus dem gewünschten Übergangsradius (R₁) in der gewünschten Größe und aus einem Auslaufradius (R₂), der erheblich kleiner als der Kaliberradius (R) ist und dessen Krümmungsrichtung entgegengesetzt zur Krümmungsrichtung des zugehörenden Übergangsradius (R₁) verläuft. Beide Radien (R₁ und R₂) gehen knickfrei ineinander über, weil sie an der mit (14) bezeichneten Übergangsstelle eine gemeinsame Tangente besitzen.

Alle Schneidplatten (11) sind in radialer Richtung verstellbar und können in jeder Position innerhalb des Verstellbereiches zuverlässig arretiert werden. Fig. 3 zeigt den vorderen Teil des Werkzeugträgers (8) in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab. Dort ist vereinfachend nur eine Schneidplatte (11) mit ihrer Schneidkante (12) dargestellt, die von einem Schneidplattenhalter (15) und einer Spannpratze (20) gehalten wird. Schrauben (16) arretieren den Schneidplattenhalter (15) an der Stirnfläche des Werkzeugträgers (8). Löst man die Schrauben (16), läßt sich der Schneidplattenhalter (15) in einer radialen Führung zur Werkzeugspindelachse (7) verschieben und mit ihm die Schneidplatte (11), weil die Schrauben (16) in Langlöchern des Schneidplattenhalters (15) eingesetzt sind. Die Feineinstellung der radialen Position des Schneidplattenhalters (15) und mit ihm der Schneidplatte (11) ermöglicht ein in dem Schneidplattenhalter (15) eingeschraubter Gewindestift (17), der sich an der Außenseite eines Stützbolzens (18) abstützt, welcher konzentrisch zur Werkzeugspindelachse (7) stirnseitig in den Werkzeugträger (8) eingesetzt und dort mit Hilfe einer Innensechskantschraube (19) befestigt ist. Durch Drehen des Gewindestiftes (17) mittels eines Schraubendrehers bei leicht gelösten Schrauben (16) lassen sich der Schneidplattenhalter (15) und die Schneidplatte (11) in radialer Richtung exakt auf das gewünschte Maß einstellen. Das Vorstehende gilt auch für die beiden übrigen Schneidplatten (11), die in gleicher Weise am Werkzeugträger (8) befestigt sind, jedoch in Fig. 3 nicht dargestellt wurden, um eine deutlichere Darstellung der Schneidplattenbefestigung zu ermöglichen.

Fig. 4 zeigt den vorderen Teil des Werkzeugträgers (8) in einer Position im Bereich der Kaliberöffnung (3), bei der sich die Schneidkanten (12) der Schneidplatten (11) vor der Walzenachsenebene II in der Ebene I befinden. Die Ebene I liegt um das Maß A vor der Walzenachsenebene II. Das Maß (A) kann weitgehend beliebig gewählt werden, ist aber dann genau einzuhalten, weil die Schneidkontur der Schneidplatten (11) und die radiale Einstellung derselben für dieses Maß (A) ermittelt und die Schneidplatten (11) entsprechend angefertigt und am Werkzeugträger (8) eingestellt sind. Bevorzugt wird stattdessen jedoch ein Schneiden im Bereich der Walzenachsenebene II.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen von Übergangsradien an Arbeitsflächenrandkanten von Walzen, die zu mehreren gemeinsam eine Kaliberöffnung bilden, bei dem nach dem Fertigstellen der Arbeitsflächen die Übergangsradien durch spanabhebende Bearbeitung an den im Walzgerüst betriebsbereit eingebauten, angetriebenen Walzen, hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß alle Übergangsradien an allen Walzen des Kalibers gleichzeitig und mit nur einem vorgeformten Werkzeug im Bereich der Kaliberöffnung hergestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsradien bei derselben Walzgerüstaufspannung auf derselben Bearbeitungsmaschine wie beim Fertigstellen der Arbeitsflächen hergestellt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit Aufnahmemitteln zum Halten, Ausrichten und Festspannen eines Walzgerüstes nebst darin eingebauter Walzen, mit einem Antrieb für die Walzen und mit einer relativ zum Walzgerüst verstellbaren Werkzeugspindel, welche stirnseitig mit einem Werkzeugträger ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (8) koaxial zur Kalibermittelachse (4) des Walzgerüstes (1) einstellbar ist und im Bereich aller Walzenspalte (9) je eine Schneidplatte (11) mit einer den gewünschten Übergangsradien (R₁) an diesem Walzenspalt (9) entsprechenden Schneidkontur besitzt, wobei alle Schneidplatten (11) mit ihren Schneidkanten (12) in einer gemeinsamen Querschnittsebene und mit gleichem radialen Abstand von der Kalibermittelachse (4) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Fertigstellung der Übergangsradien (R₁) die Querschnittsebene der Schneidkanten (12) aller Schneidplatten (11) in der Walzenachsenebene des Walzgerüstes (1) liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (8) und seine Schneidplatten (11) in Umfangsrichtung zur Kalibermittelachse (4) arretiert und die radial sich erstreckenden Schneidplattenmitten (13) auf die Walzenspaltmitten ausgerichtet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatten (11) am Werkzeugträger (8) in radialer Richtung einzeln, stufenlos und auch um sehr kleine Maße verstellbar und dann arretierbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkonturen der Schneidplatten (11) aus den gewünschten Übergangsradien (R₁) und aus Auslaufradien (R₂) bestehen, die knickfrei ineinander übergehen.