DE4101941C2 - Kaltumformung von Drähten - Google Patents
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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.
Ein Verfahren zum Warmpilgern von Rohren, welches dem Kaltpilgern nahe
kommt, ist beispielsweise aus der DE-PS 9 16 823 ersichtlich. Bei diesem
Verfahren werden Stangen großen Durchmessers vor dem Walzvorgang
abschnittsweise erwärmt.
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. Ein solches Verfahren ergibt sich zum
Beispiel aus der US-PS 18 10 885.
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. Ein gattungsgemäßes
Kaltpilgerschrittverfahren beschreibt die DE-37 17 165 C1.
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 (z. B. DE 10 49 663). 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.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens,
welches eine einfache Umformung des Werkstücks ermöglicht, wobei
hohe Oberflächenqualitäten erzeugt und die Lärmbelästigungen verringert
werden sollen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die Anwendung des Kaltpilgerwalzverfahrens zur Herstellung von
Werkstücken mit über deren Länge unterschiedlichem Querschnitt aus
drahtförmigem Vormaterial, das eine dem Vielfachen der
fertigen Werkstücklänge entsprechende Länge aufweist, gelöst.
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 umgreift.
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 eine rohrförmige Führung 11 angeordnet, in
das das Vormaterial 7 eingefädelt ist. Die rohrförmige Führung 11
verhindert ein Ausknicken des Vormaterials 7 zwischen
Dreh-Vorschubeinrichtung 8 und Walzgerüst 10 infolge des geringen
Durchmessers des Vormaterials 7. Außerdem ist zwischen der
Dreh-Vorschubeinrichtung 8 und dem Walzgerüst 10 hinter dem Führungsrohr
11 eine Abtrenneinrichtung 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
Abtrenneinrichtung 12 trennt die fertigen Werkstücke W gleichzeitig ab,
wenn sich der Schlitten 18 in seiner rückwärtigen Endstellung befindet.
Die Dreh-Vorschubeinrichtung 8 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 8 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 8 jeweils eine
gebogene rohrförmige Führung 11 vorgeschlagen, welche das Vormaterial 7 aus
der Achse der Dreh-Vorschubeinrichtung 8 zu der Kaliberachse führt. Die
Dreh-Vorschubeinrichtungen 8 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 8 hindurch in das Führungsrohr 11 eingefädelt und
durchgeschoben, bis es das Kaliber des Walzgerüstes 10 erreicht.
Nun wird die Dreh-Vorschubeinrichtung 8 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 8 zurückgezogen, wobei gleichzeitig die rohrförmige
Führung 11, die während des Walzvorganges unmittelbar vor dem
Kaliber der Walze endet, zurückgezogen wird. Dadurch wird die
Abtrenneinrichtung 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 W befreiten Vormaterialende in die Nähe
des Walzgerüstes bewegt, und das Vormaterial 7 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 (8) zuführbar ist, wobei
zwischen der Dreh-Vorschubeinrichtung (8) 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 Drehvorschubeinrichtung (8) 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 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die rohrförmige Führung (11) um einen größeren Weg
zurückfahrbar ist als die Drehvorschubeinrichtung (8).
5. Kaltpilgerwalzwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorschubeinrichtung (8) 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 einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehvorschubeinrichtung (8) ein aus mehreren gegenüber
der Vormateriallängsachse schräggestellten Richtrollen bestehender
Richtrollensatz ist.
7. Kaltpilgerwalzwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Vormaterial zu einem Coil (6) aufgewickelt ist.
8. Kaltpilgerwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wickelachse des Coils (6) parallel oder leicht geneigt zur
Walzrichtung verläuft.
9. Kaltpilgerwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Coil (6) während des Walzens in gleicher Drehrichtung und
mit gleicher Drehgeschwindigkeit wie das Werkstück drehbar ist.
10. Kaltpilgerwalzwerk nach einem der Ansprüche 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 Drehvorschubantrieben (Richtrollen 9, Rollensatz 16) gebogen
verlaufen.
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1992
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Also Published As
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