DE4101941A1 - Kaltumformung von draehten - Google Patents

Description

Das Kaltpilgern von strangförmigem Gut, insbesondere von Rohren, ist ein seit Jahrzehnten bekanntes Verfahren, wobei der überwiegende Teil der Anwendungen das Pilgern von Rohren betrifft. Es sind zwar gelegentlich auch Stangen, also Vollmaterialien, nach diesem Verfahren gewalzt worden, doch ist es bisher nicht bekanntgeworden, Stangenmaterial unter einem Durchmesser von etwa 20 mm einzusetzen.

Die Eigentümlichkeit des Kaltpilgerverfahrens und der Arbeitsprofile der Kaliberwalzen ist bereits dazu verwendet worden, Rohre mit verdickten Enden herzustellen, deren Querschnittsform sich aus den Kalibern der Arbeitswalzen ergibt.

Kaltpilgerwalzwerke bestehen in der Regel aus einem oszillierend bewegten Walzgerüst mit darin drehbar gelagerten, zwangsangetriebenen Walzen mit über deren Umfang veränderlichem Arbeitsprofil sowie einer Dreh-Vorschubeinrichtung für das Vormaterial.

In der Industrie gibt es verschiedene Anwendungsgebiete, in denen aus stangenförmig zylindrischem Vollmaterial Werkstücke erstellt werden müssen, die hinsichtlich ihrer Abmessungen große Genauigkeit aufweisen müssen und die wegen verwendeter hochwertiger Werkstoffe nicht durch beispielsweise Ziehen oder Walzen hergestellt werden können.

Derartige Werkstücke werden wegen der schweren Verformbarkeit im allgemeinen auf Hämmermaschinen zufriedenstellend hergestellt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Technik ist darin zu sehen, daß die Maschinen eine hohe Lärmemission durch die schlagartig mit hoher Frequenz auf das Werkstück auftreffenden Umformwerkzeuge bedingt und daß eine relativ große Kontaktlänge zwischen Werkstück und Umformwerkzeug zu großen Umformkräften führt, die die Umformbedingungen hinsichtlich ihrer Optimierung naturgemäß begrenzen.

Um die dargestellten Probleme zu vermeiden, wird durch die vorliegende Erfindung die Anwendung des Kaltpilgerwalzverfahrens zur Herstellung von Werkstücken mit über deren Länge unterschiedlichem Querschnitt aus drahtförmigem Vormaterial vorgeschlagen, welches eine dem Vielfachen der fertigen Werkstücklänge entsprechende Länge aufweist.

Bei Anwendung des Kaltpilgerverfahrens für diese Abmessungen und Materialien werden die vorstehend geschilderten Nachteile des Standes der Technik nahezu vermieden. Die Lärmemission ist verfahrensbedingt wesentlich geringer, die Kontaktlänge zwischen Walzgut und Walzen beträgt nur einen Bruchteil derer zwischen Werkstück und den Backen einer Hämmermaschine, und die Umformkräfte sind entsprechend geringer.

Die Übertragung des Kaltpilgerwalzverfahrens von Rohren oder Stangen auf Kaltpilgerwalzwerke zur Herstellung von Werkstücken mit kleineren Abmessungen aus drahtförmigem Vormaterial liegt nicht ohne weiteres auf der Hand, weil eine bloße Verkleinerung der seit Jahrzehnten bekannten Kaltpilgermaschinen nicht möglich ist. Die geringen Durchmesser und relativ kurzen Längen der zu pilgernden Werkstücke stellen den Fachmann vor eine Reihe von Problemen, die bei herkömmlichen Kaltpilgermaschinen für Rohre oder Stangen nicht vorhanden sind. Ein wesentliches Problem ist das beim Kaltpilgern notwendige Drehen und Vorschieben der Werkstücke, die wegen ihrer geringen Durchmesser und relativ kurzen Länge nur schwer gefaßt werden können.

Die Erfindung schlägt, ausgehend von Kaltpilgerwalzwerken nach dem Stand der Technik, vor, daß zur Herstellung von Werkstücken aus drahtförmigem Vormaterial dieses in einer dem Vielfachen der fertigen Werkstücklänge entsprechenden Länge dem Walzgerüst mittels der Dreh- und Vorschubvorrichtung zuführbar ist, wobei zwischen der Dreh- und Vorschubeinrichtung und dem Walzgerüst eine rohrförmige Führung für das Vormaterial angeordnet ist, die dieses mit geringem Spiel umschließt. Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird einerseits das Halten und Vorschieben des Vormaterials dadurch ermöglicht, daß das Vormaterial ein Vielfaches der Länge des fertigen Werkstückes aufweist und daß ein Ausknicken des Vormaterials während des Walzens des Werkstückes dadurch verhindert wird, daß das Vormaterial in einer rohrförmigen Führung allseits abgestützt ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dreh-Vorschubeinrichtung zusammen mit der rohrförmigen Führung nach Beendigung des Walzvorganges eines Werkstücks um mindestens einen Betrag zurückfahrbar ist, der der Länge des fertiggewalzten Walzstückes entspricht und das im Bereich des dem Walzgerüst fernen Endes des noch mit dem Vormaterial verbundenen zurückgezogenen Werkstücks eine Abtrenneinrichtung für das Werkstück von dem Vormaterial zwischen Dreh-Vorschubeinrichtung und Walzgerüst vorgesehen ist.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung, der die Anwendung des Kaltpilgerwalzverfahrens auf derartig kleine Werkstücke ermöglicht, besteht also darin, daß das Werkstück mit dem Vormaterial verbunden ausgewalzt wird und erst anschließend auf die Einlaufseite des Walzgerüstes zurückgezogen wird, um dort in entsprechender Länge abgetrennt zu werden. Während des gesamten Vorganges bleibt das Vormaterial in der Dreh-Vorschubeinrichtung, die praktisch von hinten geladen wird. Auf diese Weise ist auch stets genug Vormaterial in der Dreh-Vorschubeinrichtung vorhanden, um dieses sicher während des Vorschubs und des Drehens zu halten. Erfindungsgemäß wird die rohrförmige Führung mit der Dreh-Vorschubeinrichtung zusammen, also auch mit dem noch mit dem Vormaterial verbundenen Werkstück zurückgezogen, so daß das abzutrennende Werkstück frei aus der rohrförmigen Führung herausragt.

Bei einem größeren, nicht gewalzten Ende des Werkstücks kann es gegebenenfalls erforderlich sein, die rohrförmige Führung um einen größeren Weg zurückfahrbar zu gestalten als die Dreh-Vorschubeinrichtung. Dies schlägt ein weiteres Merkmal der Erfindung vor.

Die Dreh-Vorschubeinrichtung kann ein an sich bekannter, drehangetriebener, das Vormaterial reibschlüssig mitnehmender Rollensatz sein, der in einem um das Vormaterial rotierenden Gehäuse angeordnet ist. Selbstverständlich kann dieser Rollensatz in bekannter Weise auch aus einem Ketten- oder Riementrieb bestehen.

Eine besonders günstige Ausbildung der Dreh-Vorschubeinrichtung wird darin gesehen, daß diese einen aus mehreren gegenüber der Vormateriallängsachse schräg gestellten Richtrollen bestehender Richtrollensatz ist. Auf diese Weise kann das einlaufende Vormaterial in der Dreh-Vorschubeinrichtung bei gleichzeitiger Zweckerfüllung derselben auch gerade gerichtet werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung vorgeschlagen wird, das Vormaterial zu einem Coil aufzuwickeln. Letzterer Vorschlag ermöglicht ein nahezu endloses Zuführen des Vormaterials und damit eine wesentliche Erhöhung der Produktivität der Anlage.

In einer Ausgestaltung des Vorschlages ist vorgesehen, daß die Wickelachse des Coils parallel oder leicht geneigt zur Walzrichtung verläuft. Dies ist sinnvoll, weil das Vormaterial bzw. das Werkstück im Walzgerüst gedreht wird.

Beim alternierenden Drehen des Werkstücks im Walzwerk kann bei entsprechendem Abstand des Coils von der Dreh-Vorschubeinrichtung auch die Verdrallung des Vormaterials in demselben aufgenommen werden.

Wird das Werkstück und damit das Vormaterial in einer Drehrichtung gedreht, so kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen sein, das Coil während des Walzens in gleicher Drehrichtung und mit gleicher Drehgeschwindigkeit wie das Werkstück drehbar anzuordnen.

Es ist aber auch denkbar, die Dreh-Vorschubeinrichtung dazu zu verwenden, den zuzuführenden Draht in der der Drehrichtung des zu walzenden Werkstücks entgegengesetzten Richtung vorzuspannen, indem der zuzuführende Draht, vorzugsweise um die Hälfte der für das Werkstück erforderlichen Drehung entgegengesetzt gedreht wird. Dadurch wird die Torsionsspannung im Draht bei feststehendem Coil halbiert, d. h., nach der Hälfte der Umdrehungen=Gerüsthübe ist die Torsionsspannung Null, sie erreicht am Anfang der Walzung und am Ende der Walzung ihren Höchstwert, der jedoch nur halb so groß ist als wenn ohne Vorspannung in einer Richtung gedreht würde, ohne das Coil mitzudrehen.

Zur Erhöhung der Produktivität eines Kaltpilgerwalzwerks zur Herstellung von Werkstücken aus drahtförmigem Vormaterial bietet es sich an, die Walzen des Walzgerüstes mit mindestens zwei Arbeitsprofilen zu versehen, deren Kaliberabstand kleiner als der fünffache Durchmesser des Vormaterials ist. Auf diese Weise können gleichzeitig mehrere Stränge innerhalb eines Walzwerkes gewalzt werden, wobei der geringe Kaliberabstand aus Stabilitäts- und damit Qualitätsgründen erforderlich ist. Bei diesem Vorschlag sind Dreh- und Vorschubeinrichtungen nicht in herkömmlicher Weise einsetzbar. Es wird deshalb nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß die rohrförmigen Führungen zwischen den Arbeitsprofilen der Walzen und den Drehvorschubantrieben gebogen verlaufen. Dieser Vorschlag ermöglicht es, die Dreh-Vorschubeinrichtungen in einem größeren Abstand nebeneinander anzuordnen als der Abstand der Kaliber gegeben ist. Das Vormaterial wird in den Führungen von den Dreh-Vorschubeinrichtungen zu den Kalibern geleitet, wobei die Krümmung der rohrförmigen Führungen so zu wählen ist, daß keine plastische Verformung des Vormaterials stattfindet.

Die Anwendung des Kaltpilgerns zum Walzen von drahtförmigem Vormaterial zu Werkstücken mit unterschiedlichen Querschnitten und das entsprechende Kaltpilgerwalzwerk ermöglicht in vorteilhafter Weise das Kaltpilgern von Abmessungen und Materialien, die bisher nur auf Hämmermaschinen erstellt werden konnten. Bei entsprechend guten Qualitäten wird mit dem vorgeschlagenen Kaltpilgerwalzwerk eine wesentlich größere Wirtschaftlichkeit erreicht, wobei die Verfahrensweise auch Arbeitsschritte vereinfacht, indem zusätzliche Arbeiten entfallen.

Wenn auch die Erfindung insbesondere für die Herstellung von kurzen Werkstücken mit auf ihrer Länge veränderlichem Querschnitt anwendbar ist, wobei das Kaliberprofil dem Produktprofil weitgehend entspricht, so können, wie beim herkömmlichen Kaltpilgern, natürlich auch Werkstücke mit gleichbleibendem Querschnitt hergestellt werden.

Die Erfindung wird in vorteilhafter Weise an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das nachfolgend beschrieben wird. Es zeigt

Fig. 1 ein nach dem Vorschlag der Erfindung durch Kaltpilgern hergestelltes Werkstück in vergrößerter Darstellung,

Fig. 2 die schematische Seitenansicht eines Kaltpilgerwalzwerks nach der Erfindung und

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kaltpilgerwalzwerk mit mehreren nebeneinanderliegenden Kalibern.

In Fig. 1 ist in vierfach vergrößerter Darstellung ein Werkstück dargestellt, wie es durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbar ist. Das Werkstück weist am linken, mit 1 bezeichneten Ende einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser des drahtförmigen Vormaterials entspricht. Mit 2 ist ein konischer Übergangsbereich bezeichnet, der dem Kaliber der Walze weitgehend entspricht, 3 ist ein Abschnitt des Werkstücks, der nach dem Kaltpilgern einen wesentlich kleineren Enddurchmesser aufweist als das Vormaterial.

Das Kaltpilgerwalzwerk nach der Erfindung ist grob vereinfacht und schematisch in Fig. 2 dargestellt. An einem Haken 5 ist das zu einem Coil 6 aufgewickelte Vormaterial 7 aufgehängt. Das Vormaterial 7 hat Drahtstärke von etwa 2 mm Durchmesser. Der Haken 5 ist um seine Achse drehbar gelagert und gegebenenfalls drehangetrieben. Die Dreh-Vorschubeinrichtung 8 besteht bei dieser Ausführungsform aus den schräggestellten Richtrollen 9, deren Winkelstellung bei gleichzeitigem Drehantrieb der Richtrollen 9 sowohl einen Vorschub wie auch eine Drehung des Vormaterials 7 bewirken. Zwischen der Dreh-Vorschubeinrichtung 8 und dem bei 10 dargestellten Walzgerüst ist ein Führungsrohr 11 angeordnet, in das das Vormaterial 7 eingefädelt ist. Die rohrförmige Führung verhindert ein Ausknicken des Vormaterials 7 zwischen Dreh-Vorschubeinrichtung und Walzgerüst infolge des geringen Durchmessers des Vormaterials 7. Außerdem ist zwischen der Dreh-Vorschubeinrichtung 8 und dem Walzgerüst 10 hinter dem Führungsrohr 11 eine Trenneinrichtung 12 für das fertiggewalzte Werkstück vorgesehen.

Dreh-Vorschubeinrichtung 8 und Führungsrohr 11 sind gemeinsam auf einem in Pfeilrichtung 13 verfahrbaren Schlitten 14 angeordnet, wie noch beschrieben wird. Mit ET und AT sind die Einlauf- und Auslauftotpunkte des Walzgerüstes 10 bezeichnet, welches in bekannter Weise über einen bei 15 angedeuteten Kurbeltrieb mit Massen- und Momentenausgleich oszillierend angetrieben wird.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der drei Kaliber in eine Walze eingeschnitten sind. Das Werkstück ist mit W bezeichnet, die Kaliber tragen die Bezeichnungen K1, K2 und K3. Die Trennvorrichtung 12 trennt die fertigen Werkstücke W gleichzeitig ab, wenn sich der Schlitten 18 in seiner rückwärtigen Endstellung befindet.

Die Dreh-Vorschubeinrichtung besteht in diesem Beispiel aus einem Rollensatz 16, dessen einzelne Rollen das Vormaterial 7 zwischen sich transportieren und der, wie bei 17 angedeutet ist, um das Vormaterial rotiert. Auf diese Weise kann sowohl die Drehung (bei 17) als auch der Vorschub über den Rollensatz 16 hergestellt werden. Da die Dreh-Vorschubeinrichtung mehr Platz benötigt, als er durch den Abstand der Kaliber K1 bis K3 zur Verfügung zu stellen ist, wird bei dieser Lösung mindestens für die äußeren Dreh-Vorschubeinrichtungen jeweils ein gebogenes Führungsrohr 11 vorgeschlagen, welches das Vormaterial 7 aus der Achse der Dreh-Vorschubeinrichtung zu der Kaliberachse führt. Die Dreh-Vorschubeinrichtungen sind bei diesem Beispiel gemeinsam mit den Führungsrohren auf dem Schlitten 18 angeordnet, der entsprechend der Lehre der Erfindung bewegbar ist.

Die Verfahrensweise der Erfindung wird anhand der Fig. 2 nachfolgend beschrieben:

Nachdem das Vormaterial in Form eines Coils 6 antransportiert und dem Haken 5 übergeben wurde, wird ein freies Ende des Vormaterials durch die Dreh-Vorschubeinrichtung hindurch in das Führungsrohr 11 eingefädelt und durchgeschoben, bis es das Kaliber des Walzgerüstes 10 erreicht.

Nun wird die Dreh-Vorschubeinrichtung aktiviert, die während eines Gerüsthubes das Vormaterial um beispielsweise 0,5 mm je Gerüsthub verschiebt und gleichzeitig um beispielsweise 30 Grad dreht. Das Walzgerüst bewegt sich mit hoher Hubzahl zwischen den Totpunkten ET und AT hin und her und wird dabei über den Kurbeltrieb 15 angetrieben. Während der oszillierenden Hubbewegung des Gerüstes werden die Walzen zwangsangetrieben und walzen das Werkstück in einer Form aus, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Nach Fertigstellung dieser Werkstückform wird über die Rückwärtsbewegung des Schlittens 14 in Pfeilrichtung 13 das mit dem Vormaterial 7 noch verbundene Werkstück aus dem Walzwerk in Richtung der Dreh-Vorschubeinrichtung zurückgezogen, wobei gleichzeitig das Führungsrohr 11, das während des Walzvorganges unmittelbar vor dem Kaliber der Walze endet, zurückgezogen wird. Dadurch wird die Trenneinrichtung 12 frei, um das fertiggewalzte Werkstück von dem Vormaterial 7 abzutrennen. In einem unmittelbar darauffolgenden Arbeitsgang wird durch entgegengesetzte Bewegung des Schlittens 14 das Führungsrohr mit dem vom Werkstück befreiten Vormaterialende in die Nähe des Walzgerüstes bewegt, und das Vormaterial wird in die Walzen zum Walzen des nächstfolgenden Werkstücks eingeführt.

Claims (11)

1. Anwendung des Kaltpilgerverfahrens zur Herstellung von Werkstücken mit über deren Länge unterschiedlichem Querschnitt aus drahtförmigem Vormaterial, das eine dem Vielfachen der fertigen Werkstücklänge entsprechende Länge aufweist.

2. Kaltpilgerwalzwerk zur Herstellung von Werkstücken mit über deren Länge verändertem Querschnitt, bestehend aus einem oszillierend bewegten Walzgerüst mit darin drehbar gelagerten, zwangsangetriebenen Walzen mit über deren Umfang veränderlichem Arbeitsprofil sowie einer Dreh-Vorschubeinrichtung für das Vormaterial, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Werkstücken (W) aus drahtförmigem Vormaterial (7) dieses in einer dem Vielfachen der fertigen Werkstücklänge entsprechenden Länge dem Walzgerüst (10) mittels einer Dreh-Vorschubeinrichtung (9, 16) zuführbar ist, wobei zwischen der Dreh-Vorschubeinrichtung (9, 16) und dem Walzgerüst (10) eine rohrförmige Führung (11) für das Vormaterial (7) angeordnet ist, die dieses mit geringem Spiel umgreift.

3. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh-Vorschubeinrichtung (9, 16) zusammen mit der rohrförmigen Führung (11) nach Beendigung des Walzvorganges eines Werkstücks (W) um mindestens einen Betrag zurückfahrbar ist, der der Länge des fertiggewalzten Werkstücks (W) entspricht und daß im Bereich des dem Walzgerüst (10) fernen Ende des noch mit dem Vormaterial (7) verbundenen zurückgezogenen Werkstücks (W) eine Abtrenneinrichtung (12) für das Werkstück (W) von dem Vormaterial (7) vorgesehen ist.

4. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Führung (11) um einen größeren Weg zurückfahrbar ist als die Dreh-Vorschubeinrichtung (9, 16).

5. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (9, 16) ein an sich bekannter, drehangetriebener, das Vormaterial (7) reibschlüssig mitnehmender Rollensatz ist, der in einem um das Vormaterial rotierenden Gehäuse angeordnet ist.

6. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh-Vorschubeinrichtung (9,16) ein aus mehreren, gegenüber der Vormateriallängsachse schräggestellten Richtrollen bestehender Richtrollensatz ist.

7. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vormaterial zu einem Coil (6) aufgewickelt ist.

8. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelachse des Coils (6) parallel oder leicht geneigt zur Walzrichtung verläuft.

9. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Coil (6) während des Walzens in gleicher Drehrichtung und mit gleicher Drehgeschwindigkeit wie das Werkstück drehbar ist.

10. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen des Walzgerüstes (10) mit mindestens zwei Arbeitsprofilen versehen sind, deren Kaliberabstand kleiner als der fünffache Durchmesser des Vormaterials (7) ist.

11. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Führungen (11) zwischen den Arbeitsprofilen der Walzen und den Dreh-Vorschubantrieben (9, 16) gebogen verlaufen.