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Walzwerk zur Herstellung einer oder gleichzeitig mehrerer nach dem
Umfang zu sich verjüngenden Metallscheiben, vorzugsweise aus quadratischen Werkstücken
Die Erfindung betrifft ein Walzwerk zur Herstellung einer oder gleichzeitig mehrerer
nach dem Umfang zu sich verjüngender Metallscheiben, vorzugsweise aus quadratischen
Werkstücken, durch aufeinanderfolgendes Auswalzen in radialen Richtungen mittels
zweier Walzen, deren Arbeitsflächen im wesentlichen dreieckförmig gestaltet sind.
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Von den bekannten Ausführungen dieser Art unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand
dadurch, daß der Abstand der Arbeitsfläche einer oder beider der Walzen von der
Walzenachse von der Mittellinie aus nach den Seitenkanten hin zunimmt. Dadurch wird
ein gleichmäßiges Fließen des Metalls begünstigt und entsprechend die Erzielung
guter Werkstücke, und zwar auch beim gleichzeitigen Auswalzen mehrerer Werkstücke.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.
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Abb. i ist eine Vorderansicht eines Walzenpaares, Abb. a ein Schnitt
nach Linie 2-a der Abb. i im Augenblick des Erfassens der Werkstücke durch die Arbeitsflächen,
Abb. 3 ein Teilschnitt nach Linie 3-3 der Abb. i zur Klarstellung der Befestigung
der Einsätze in den Walzen, Abb, q. ein Längsschnitt nach Linie 4-¢ der Abb. i,
Abb. 5 ein Längsschnitt nach Linie- 5-5 der Abb. i, Abb. 6 ein Querschnitt nach
Linie 6-6 der Abb. i, Abb. 7 ein Grundriß eines Rohwerkstückes, Abb.8 ein Grundriß
des Werkstücks nach dem ersten Stich, Abb.9 ein Schnitt durch zwei Werkstücke nach
dem ersten Stich, geschnitten nach Linie 9-9 der Abb. 8, Abb. io ein Grundriß eines
Werkstückes nach dem zweiten Stich, Abb. i i ein Schnitt nach Linie i i-i i der
Abb. i o, Abb. 12 ein Grundriß eines Werkstückes nach dem dritten Stich, Abb.13
ein Grundriß eines Werkstückes nach dem vierten Stich.
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Allgemein gesprochen, umfaßt die Erfindung eine Walze zum Walzen verjüngter
Scheiben, bei der im Walzenkörper ein Einsatz starr befestigt ist, dessen Arbeitsfläche
auf das Werkstück einwirkt und sein Metall so zum "Fließen bringt, daß das Werkstück
verjüngt und sein Umriß einem Kreise genähert wird. Es ist sehr erwünscht, einen
gehärteten Einsatz, z. B. aus abgeschrecktem-Gußeisen, zu verwenden, da er im Betrieb
starken Druck erfährt.
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Dieser Einsatz hat eine Arbeitsfläche, die derjenigen bei der erwähnten
älteren Maschine sehr ähnelt. Doch hat sich gezeigt, daß die Arbeitsfläche bei der
älteren Maschine an den Scheiben leichte radiale Grate ausbildet, und ein Zweck
der Erfindung ist die Beseitigung dieser Grate. Dies wird erzielt, indem man die
dreieckige Arbeitsfläche des Einssatzes etwas konkav macht, so daß -die Teile der
Arbeitsfläche
längs der Mittellinie, die durch den Schnitt einer rechtwülldig zur Walzenachse
stehenden Ebene mit der Arbeitsfläche entsteht, der Walzenachse näher liegen als
die Seitenteile dieser Flächen. Mit anderen Worten, die Mittelteile der Arbeitsfläche
werden etwas unter die Höhe der Seitenbeile heruntergeschliffen.
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Jede Walze hat ein Paar Bunde, und der zwischen diesen liegende, den
Einsatz aufnehmende Walzenkörper ist exzentrisch zur Walzenachse. Gewöhnlich sind
die Bunde in Rollberührung miteinander, und die Exzentrizität der Walzenkörper gewährleistet
einen Zwischenraum, in den die Werkstücke an gewissen Punkten bei der Umdrehung
der Walzen eingesetzt werden können. Bei der Drehung der Walzen. erfassen die Arbeitsflächen.
der Einsätze die zwischengeschobenen Werkstücke, und die Walzen entfernen sich voneinander,
so daß die Bunde außer gegenseitiger Berührung kommen und Druck von einer Walze
zur anderen durch die Arbeitsflächen und Werkstücke übertragen wird. Die Form und
Größe dieser Arbeitsflächen und der so auf die Werkstücke ausgeübte Walzdruck bewirkt
ein Fließen des Metalls, -so daß der Umfang jedes Werkstückes sich der Kreisform
nähert und die äußeren Teile des Werkstückes verjüngt werden. Um die Verjüngung
des Werkstückes nach dem Rande zu zu erzielen, sind die Arbeitsflächen der Einsätze
exzentrisch, d. h. der Abstand von der dreieckigen Arbeitsfläche zur Achse der Walze
wächst entgegengesetzt zu der Walzrichtung.
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Die Erfindung besteht auch darin, daß man einen Stapel bzw. ein Paket
von viereckigen Werkstücken gleichförmigen Querschnitts einer Reihe von Auswalzungen
in einer Anzahl verschiedener Richtungen zwischen Walzen unterwirft, die so geformt
sind, daß die Umfänge der viereckigen Werkstücke sich der Kreisform nähern und die
Werkstücke gleichförmig und symmetrisch zu ihrer Mitte verjüngt werden. Die Werkstücke
werden vorher vorzugsweise auf dunkle Rotglut vorgewärmt.
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Nach der Erfindung hat ein Walzwerk zwei gleiche Walzen obiger Art
je mit einer exzentrischen, konkaven, dreieckigen Arbeitsfläche. Der Erfinder schlägt
vor, zwei oder mehr Werkstücke gleichzeitig mit dieser Maschine zu walzen, und ein
Paket aus zwei oder mehr Werkstücken wird zwischen. ,die Walzen geschoben, so daß
deren Arbeitsflächen auf die gegenüberliegenden Flächen des Pakets wirken und alle
Werkstücke gleichzeitig ausstrecken, die dann getrennt und abgerichtet werden.
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Die beiden Walzen io haben je einen zur Walzenachse exzentrischen
Körper 12 und Zylindrische Bunde i i an seinen Enden. Der Körper 12 jeder Wale hat
eine Aussparung 13, in der ein Einsatz 14 starr befestigt ist, z. B. durch übergreilaschen
15 mit Bolzen 16. Ein Teil jedes Einsatzes ragt über den Walzenkörper 12 hinaus
und bildet eine Arbeitsfläche. Die Einsätze bestehen vorzugsweise aus abgeschrecktem
Gußeisen, um den sehr schweren Betriebsdrücken erfolgreich zu widerstehen. Die Arbeitsfläche
des Einsatzes hat einen Scheitelteil 17, der die Mittelteile des Werkstückes ei
fassen und sie fest ergreifen kann. Daran schließt sich ein wesentlich dreieckiger
oder sektorförmiger Mittelteil 18, der zwischen den strichpunktierten Linien in
Abb. i liegt. Der Teil 18 ist etwas konkav, wie noch zu erläutern, und er ist von
den abgeschrägten Randteilen i9 und 2o (Abt. i, ¢; 5) umgeben. Die Abschrägungen
19 und 2o verringern den Druck an den Kanten der zu bearbeitenden Flächen und helfen.
die Gratbildung an diesen Stellen verhüten. Der Einsatz 14 ist in den Walzenkörper
12 so eingesetzt, daß die Arbeitsfläche etwas über die zylindrische Oberfläche der
Bunde i i vorragt (Abt. 2). Ferner ist die Arbeitsfläche exzentrisch zur Walzenachse,
und der Abstand zwischen dieser und der Arbeitsfläche nimmt allmählich von dem Teil
17. nach dem Anfang der Abschrägung 2o hin zu. Der Einsatz ist bei 22 an der Vorderkante
des Scheitelteiles 17 abgeschrägt, und eine Mittelnut 21 ist vorgesehen, um die
Enden der Zangen aufnehmen zu können, mittels deren die Werkstücke zwischen die
Walzen geschoben werden. Die Abschrägungen 22 verhüten alle scharfen Winkel am Einsatz,
welche die Zangen beim Herausziehen derselben fangen könnten.
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Wie oben angedeutet, ist der sektorförmige Teil 18 der dreieckigen
Arbeitsfläche etwas konkav in bezwg auf eine quer zur Walzenachse stehende Achse.
In Abb.4 und 5 läßt die gerade LinieC-C das Maß derAbweichung der Oberfläche des
Teiles 18 von der geraden Form erkennen. In dieser schematischen Darstellung ist
die Konkavität deutlichkeitshalber übertrieben. Theoretisch sollte die Arbeitsfläche
des Einsatzes komplementär zu einem Sektor der verjüngten- Scheibe sein, derart,
daß, wenn man den Sektor um die Arbeitsfläche wickeln würde, seine Umfläche konzentrisch
mit der Walzenachse wäre. Die Werkstückscheibe wird symmetrisch zu ihrer Mitte verjüngt,
so daß sie an allen gleich weit vom Mittelpunkt entfernten Punkten je gleiche Dicke
hat. Die Dicke der Scheibe nimmt von der Mitte nach dem Umfang längs jedes
Halbmessers gleichförmig ab.. Zwecks Erzielung genau komplementärer Form zu einem
Sektor der fertilen Scheibe sollten alle Punkte
der WaIzenarbeitsfläche
in gleichen Abständen von ihrem Scheitel gleiche Abstände von der Walzenachse haben.
Die Erfindung verwirklicht dies annähernd durch die Gestalt der Arbeitsfläche. Bei
der Walze der älteren Maschine trifft dies, nicht zu, da dort alle Punkte längs
einer Linie, die durch den Schnitt einer die Walzenachse enthaltenden Radialebene
mit der Arbeitsfläche== bestimmt wird, gleiche Abstände von der Walzenachse haben.
Daher= sind bei der älteren Walze die Mittelteile der Arbeitsfläche weiter von der
Walzenachse entfernt: als sie sein sollten, um genau komplementär zu einem Sektor
der verjüngten Scheibe zu sein. Die theoretisch richtige Arbeitsflächenform wird
jetzt annähernd durch Herunterschleifen des Mittelteils der Arbeitsfläche 18 erzielt
(Abb. 4 und 5). Abb.13 zeigt einen Grundriß einer fertigen verjüngten Scheibe, und
die Linien X-Z-X und X-Y-X werden die Form der Arbeitsfläche klarmachen helfen.
Da die Scheibe -symmetrisch verjüngt ist, so hat sie an allen Punkten längs des
Bogens. X-Y-X gleiche Dicke und ist an den Punkten X dünner als am Punkt Z. Längs
der Linie X-Z-X wächst die Dicke der Scheibe von X nach Z und sinkt dann von Z nach
X. Der Einsatz 14 ist erst so geformt, daß die dreieckige Arbeitsfläche einen Teil
einer Zylinderfläche bildet. Er wird in den Walzenkörper 12 so eingesetzt, daß die
Achse dieser Zylinderfläche gegen die Walzenachse versetzt, die Zylinderfläche also
zur Walzenachse exzentrisch ist. Vor diesem Einsetzen aber wird diese teilweise
zylindrische Oberfläche etwas konkav geschliffen, so daß (Abb.4 und 5) die Fläche
18 einwärts zur Mittellinie (die dir Schnittlinie 2-2 entspricht) schräg gerichtet
ist und dann wieder auswärts zur Kante des Teiles 18. Der Abstand am Punkt D (Abb.
4) zwischen der Linie C-C und der Oberfläche gleicht dem Unterschied zwischen der
Dicke der verjüngten Scheibe an den Punkten Y und Z (Abb. 13) unter der Annahme,
daß die Linie X-Z-X einen--Abstand von der Scheibenmitte entsprechend dem Abstand
der Schnittlinie 4-4 (Abb. i) vom Scheitel der dreieckigen Arbeitsfläche hat. Entsprechend
ist der Abstand zwischen der Linie C-C und der Fläche 18 am Punkt E (Abb. 4) gleich
der Differenz zwischen den Dicken der Scheibe bei Z' und Y (Abb. 13). Auch ist der
Abstand zwischen der Linie C-C und der Fläche 18 am Punkt F (Abb. 5) gleich der
Differenz zwischen den Stärken der Scheibe an den Punkten T und S (Abb. 13) unter
der Annahme, daß die Linie R-T-R der Linie entspricht, in welcher der SChnILtt der
Abb. i geführt ist. Die Erfindung ist natürlich nicht auf die ,genaue theoretische
Form beschränkt. Praktisch sind die besten Ergebnisse mit Walzen erzielbar, deren
Arbeitsflächen etwas weniger konkav sind, als oben angedeutet.
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Nocken 23 in den Bunden i i kommen bei der Drehung der Bunde zum Eingriff,
um den Druck auf die Werkstücke beim Heraustreten derselben aus den Walzen aufzuheben
und dabei sowohl eine Verunstaltung des Scheibenrandes wie ein Zusammenprallen der
federnd gegeneinandergedrückten -Walzen zu verhindern.
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Das Werkstück 24 (Abb.7) ist viereckig und gleichförmig dick. Es hat
ein Mittelloch 25 zur bequemeren Hantierung. Zwei vorzugsweise auf stumpfe Rotglut
erwärmte derartige Werkstücke werden zu einem Paket übereinandergeschichtet und
mit einem Werkzeug, z. B. der Zange 3o (Abb. 2), gefaßt, die mit einem Finger durch
die Löcher 25 greifen kann. Stehen die Walzen so, daß die Einsätze an gegenüberliegenden
Seiten der Walzen sind, so läßt die Exzentrizität der Walzenkörper einen Raum dazwischen,
und der Arbeiter schiebt die beiden Werkstücke zwischen die Walzen, wie Abb.2 zeigt.
Die Walzen drehen sich in Richtung der Pfeile nach Abb. 2, und die Einsätze nähern
sich , einander und erfassen mit ihren Teilen. 17 die Mittelteile der Werkstücke
um die Löcher 25 herum. Bei der weiteren Drehung der Walzeas drücken die dreieckigen
Arbeitsflächen 18 auf die Werkstücke und treiben sie gleichzeitig zwischen den Walzen
heraus. Das Ergebnis ist, daß die beiden Werkstücke etwa die Form nach Abb.8 erhalten,
bei welcher eine Seite des Werkstückes in den verjüngten Sektor 26 ausgewalzt ist.
Die noch von der Zange gehaltenen Werkstücke werden um 18o° gedreht und erneut zwischen
die Walzen geschoben, so daß deren Arbeitsflächen die gegenüberliegenden Enden der
Werkstücke in die verjüngten Sektoren a7 auswalzen. Die Werkstücke werden dann um
go'-gedreht und ein drittes Mal gewalzt zur Ausbildung des verjüngten Sektors 28,
dann um 18o° gedreht und nochmals gewalzt, um den verjüngten Sektor 29 auszubilden.
Durch diese verschiedenen Durchgänge (Stiche) zwischen den Walzen hat sich der Umfang
der Werkstücke der Kreisform genähert, und die Werkstücke sind gleichförmig und
symmetrisch zur Mitte ausgestreckt worden. Die Scheiben des Pakets können nun getrennt
und abgerichtet werden. Das überschüssige Metall, das verdrängt worden oder zur
Seite geflossen ist, um die Abschrägung zu erzeugen, bewirkt, daß der Umfang sich
einem genauen Kreise nähert, so daß beim Abrichten weit weniger Metall wegzuschneiden
ist als beim Ausschneiden einer Kreisscheibe aus einem viereckigen
Werkstück.
Man erzielt daher eine erhebliche Metallersparnis.
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Die Herstellung wird beschleunigt und verbilligt, da man zwei Werkstücke
gleichzeitig walzt. Die Maschine wird billiger, weil die sehr genau zu formenden
Arbeitsflächen an besonderen Einsätzen ausgebildet sind, die dabei auch gehärtet
sein. können und entsprechend den schweren Betriebsdrücken besser widerstehen. Die
Ausbildung der Walzen mit den Bunden und dem exzentrischen Walzenkörper erleichtert
das Zuführen der Werkstücke und die Befestigung der Einsätze. Die Verwendung von
Einsätzen mit konkaven dreieckigen Arbeitsflächen beseitigt die unerwünschten radialen
Rippen, die sich sonst beim Walzen an den Scheiben ergeben, und macht ein Nachwalzen
entbehrlich. Die neue Maschine erzeugt bessere Scheiben als die ältere und dabei
rascher.
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Das neue Verfahren beschleunigt und verbilligt die Herstellung sehr,
da ein Paket aus mehreren Werkstücken gleichzeitig statt eines einzigen Werkstückes
bearbeitet wird. Dies steigert das Ausbringen. Die Erfindung ist aber nicht auf
das gleichzeitige Auswalzen zweier Werkstücke beschränkt.