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Schrägwalzwerk zur Bearbeitung von hohlen Rundkörpern Die Erfindung
betrifft ein Schrägwalzwerk zur Bearbeitung von hohlen Rundkörpern, mit dem es im
Gegensatz zu den bisher bekannten Schrägwalzwerken möglich ist, die verschiedensten
Bearbeitungsvorgänge des Werkstücks in einfachster Weise und unter Aufwendung geringster
Mittel auszuführen. Dies gilt insbesondere für das Reduzieren des Werkstiickdurchmessers
um wesentliche Prozentsätze sowie das Aufweiten der hohlen Werkstücke unter wesentlicher
Veränderung ihrer Länge.
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Erreicht wird .dies erfindungsgemäß dadurch, daß eine Vielzahl sogenannter
Nadelwalzen, die ein nahezu geschlossenes Kaliber miteinander bilden, zur Anwendung
kommt, die sich in einem Stützkörper, der sie alle außen umfaßt, abwälzen. Hierbei
besitzen Walzen und Stützkörper eine solche zueinander passende rotationshyperbolische
Form, daß sie lediglich in Richtung ihrer Berührgeraden aufeinandergleiten. Diese
Anordnung hat .den besonderen Vorteil, daß Walzen und Stützkörper sich in .ihrer
Rotationsrichtung lediglich aufeinander abwälzen, also in dieser Hauptbewegungsrichtung
nicht aufeinandergleiten. Hierdurch wird der Verschleiß von Walzen und Stützkörper
auf ein geringes Maß beschränkt und überhaupt die technische Ausbildung eines geschlossenen
Kalibers bei Schrägwalzwerken erst ermöglicht.
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Es sind Schrägwalzwerke bekannt, bei denen eine Anzahl relativ dünner
langer Walzen zur Anwendung kommt, um die in ihrer Kreuzungsebene ein geteilter
Ring gelegt ist, der unzulässige Durchbiegungen .vermeiden soll. Bei dieser Anordnung
wurde nicht erkannt, daß es zur technisch wirklich brauchbaren Form unerläßlich
ist, einerseits dem Ring und den Walzen eine ganz bestimmte oben näher beschriebene
Form zu geben, die einen unzulässigen Walzen- und Stützkörper verschleiß vermeidet,
und andererseits ist mit einer solchen Anordnung die Ausbildung eines wirklich geschlossenen
Kalibers von der technisch notwendigen Länge gar nicht möglich; weil dieser Ring
nicht den gesamten Walzdruck aufnimmt, sondern Kaliberteile der Walzen am Walzprozeß
teilnehmen, die auf der dem Walzgut abgekehrten Seite nicht mehr mit diesem Ring
in Berührung kommen. Hierdurch ist aus Festigkeitsgründen der Durchmesser der Walzen
nach unten und damit die Walzenzahl beschränkt. Eine solche Vielzahl von Walzen,
wie sie die Erfindung vorsieht, läßt sich also bei den bekannten Einrichtungen nicht
anwenden; insbesondere dann nicht, wenn das Walzgut einer starken Aufweitung oder
Reduktion seines Durchmessers unterworfen werden soll.
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Ein wesentliches Merkmal für die Art der Walzen, die erfindungsgemäß
zur Anwendung kommen, stellt das Verhältnis der Länge der Walzen zum Walzendurchmesser
dar. Durch die Vermeidung jeder Biegungsbeanspruchung der Wälzen und ihrer reinen
Beanspruchung auf Druck wird ermöglicht, das Verhältnis von Walzenlänge zu Walzendurchmesser
so
groß zu machen, wie es bis heute bei keinem Rohrwalzwerk .besteht.
Als untere Grenze des Verhältnisses von Walzenlänge zu Walzendurchmesser wird erfindungsgemäß
betrachtet, daß die Länge der Walze 8- bis tofach so groß wie ihr mittlerer Durchmesser
ist. Die Tatsache der Vermeidung jederBiegungsbeanspruchung der Walzen, schafft
weiterhin die Möglichkeit, die Arbeitswalzen ohne jedes Querlager auszuführen.
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Die Arbeitswalzen haben das Bestreben, in ihrer Achsenrichtung sich
im Stützkörper zu verschieben. Diese Verschiebungsmöglichkeit wird erfindungsgemäß
durch Kugellängslager aufgehoben.
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LTm das Walzwerk, wie es erfindungsgemäß möglich ist, als Reduzierwalziverk
und als Aufweitewalzwerk verwenden zu können, sind die Walzen nach .beiden Seiten
vom Zentralpunkt ab mit genügend langen Arbeitsflächen versehen. Um nun auch in
.der Vorschubrichtung des Walzgutes unabhängig zu sein und die Walzen in beiden
Umdrehungsrichtungen laufen lassen zu können, sind die Walzen beiderseits mit Kugellängslagern
versehen.
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Bei einem Walzwerk gemäß der Erfindung können die einzelnen Arbeitsmittel,
wie Walzen, Dorn, Stützkörper und Lagerringe, ,nach Wahl die verschiedensten Bewegungen
ausführen. Beispielsweise kann der Stützkörper fest gelagert sein, und Walzen, Lagerringe
und Dorn können in der gleichen Richtung, nur mit unterschiedlicher Geschwindigkeit,
sich drehen, oder der Dorn kann gegen Drehung gesichert sein, und Walzen, Lagerringe
und Stützkörper drehen sich um die Achse des Walzwerkes. Eine weitere Möglichkeit
ist die, daß die Lagerringe der Walzen feststehen und infolgedessen der Stützkörper
sich im gegenläufigen Sinne zum Dorn dreht.
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Ebenso verhält es sich mit der Einleitung der zur Verformung des Walzgutes
notwendigen Energie für den Walzvorgang. Es besteht ohne weiteres die Möglichkeit,
die gesamte notwendige Energie allein durch den Dorn oder allein durch die Walzen
oder allein durch die Lagerringe oder allein durch den Stützkörper zuzuführen, ebenso
wie es möglich ist, die Zuführung der Energie zu unterteilen, derart, daß sie teils
durch den Dorn, teils .durch die Walzen selbst oder teils durch den Dorn und teils
durch die Lagerringe oder teils durch den Dorn und teils durch den Stützkörper oder
teils durch die Lagerringe der Walzen und teils durch den Stützkörper usw. zugeführt
wird.
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Für ein störungsfreies Arbeiten des Walzwerkes gemäß der Erfindung
ist notwendig, daß die beiden Lagerringe, die die auf den Walzenzapfen sitzenden
Längskugellager der Walzen tragen, in keinem Augenblick eine Verdrehung gegeneinander
erfahren. Dieser Notwendigkeit kann auf verschiedene Art und Weise Genüge geleistet
werden. Beispiels-,veise können beide Lagerringe miteinander verschraubt werden.
In diesem Falle tragen die beiden Lagerringe den Stützkörper in sich, der aber in
ihnen so gelagert sein muß, da.ß er sich in ihnen drehen kann. Man kann die Relativbewegung
des in den Lagerringen gelagerten Stützkörpers gegenüber den Lagerringen auch. durch
Zahnradübersetzungen zwangsläufig gestalten, was für :den störungsfreien Ablauf
des Walzprozesses insofern Vorzüge aufweist, als das gleitungslose Abrollen der
Walzen auf ,dem Stützkörper hierdurch wirksam gefördert wird.
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Eine andere Möglichkeit, die Verdrehung von Lagerring gegenüber Lagerring
zu verhindern, besteht -darin, daß man die Lagerringe mit zwei gleich großen Zahnkränzen
versieht, die mit zwei auf einer Welle sitzenden gleich großen Ritzeln kämmen. Diese
Anordnung hat den Vorzug, daß man den Stützkörper fest lagern kann: Um auf jeden
Fall ein zwangsläufiges Abrollen der Walzen auf den Stützkörper zu erreichen, kann
man auf den Walzenzapfen hyperbolische Zahnräder anbringen, die mit hyperbolischen
Zahnkränzen in Eingriff stehen. Die Teillinie der Verzahnung fällt hierbei in die
Verlängerung des Rotationshyperboloids des Stützkörpers.
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Den gleichen Zweck der Erzielung eines zwangsläufigen Abrollens der
Walzen auf dem Stützkörper kann man dadurch erreichen, .daß man die Walzen und den
Stützkörper an Teilen ihrer Oberflächen als hyperbolische Zahnräder mit sehr niedrigen
Zähnen formt. Hierbei isst lediglich darauf zu achten, daß diese niedrigen Verzahnungen
nicht in die letzten Bearbeitungsquerschnitte des Walzgutes fallen. An ,den Stellen,
wo das Walzgut in das Walzwerk eingezogen wird, kann man ohne Gefahr für eine Überbeanspruchung
des Walzgutes eine derartige niedrige Verzahnung vorsehen, .die wie die Rauhung
einer Walze, wie sie in sonstigen Walzwerken üblich ist, wirkt.
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Wichtig für eine günstige Abwicklung des Walzvorgangs ist weiterhin,
daß der bei dem Walzen entfallende Walzsinter oder Zunder auf schnellstem Wege aus
dem Walzwerk entfernt wird und ein Festsetzen zwischen Walzen und Stützkörper vermieden
wird. Die Erfindung sieht zu diesem Zweck vor, den Stützkörper siebartig zu durchbohren
und durch diese Löcher den entfallenden Sinter abzusaugen. Der Antrieb der hierzu
notwendigen Saugvorrichtung wird vorteilhafterweise mit dem Antrieb des Walzwerkes
zwangsläufig
verbunden, um unnötigen Leerlauf zu vermeiden.
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Eine andere Möglichkeit zur Entfernung des Zunders ist die, ihn durch
den durchbohrten Stützkörper hindurch mit Preßluft entgegen der Durchgangsrichtung
des Walzgutes auszublasen. Auch diese Gebläsevorrichtung wird vorteil:hafterweise
mit der Antriebsvorrichtung des Walzwerks zwangsläufig gekuppelt.
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Um eine Abnutzung des Stützkörpers durch Reibung auf ein möglichst
geringes Maß zu beschränken, sieht die Erfindung vor, die den Walzen zugekehrte
Fläche des Stützkörpers bzw. den ganzen betreffenden Teil zu härten und auch gegebenenfalls
zu schleifen. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen kann der Stützkörper geteilt ausgeführt
werden, und zwar aus einem äußeren ungehärteten Tragkörper und einem inneren gehärteten
Körper hochwertigen Werkstoffes.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Walzen zur Herabsetzung
des `'erschleißes zu härten und gegebenenfalls zu schleifen.
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Die Tatsache, daß bei einem Walzwerk nach der Erfindung der ganze
Umfang des Walzgutes fast lückenlos und überall unter gleichen Verhältnissen bearbeitet
wird, schafft die Möglichkeit, die mannigfachsten Bearbeitungsvorgänge durch ein
solches Walzwerk ausführen zu lassen. Beispielsweise ist es möglich, Hohlkörper
unter den verschiedensten Bedingungen aufzuweiben als auch unter den verschiedensten
Bedingungen in ihrem Durchmesser zu reduzieren.
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Mit einem Walzwerk gemäß der Erfindung ist es möglich, unter entsprechender
Formgebung der Walzen, Hohlkörper unter erheblicher Längsstreckung aufzuweiten,
ein Verformungsvorgang, der bis heute unmöglich war.
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Andererseits kann man aber auch Hohlkörper aufweiten unter erheblicher
Verkürzung ihrer Länge, wenn man nur alle Walzen so formt, daß die von den Walzen
erteilte Eintrittsgeschwindigkeit in das Walzwerk größer ist als die erteilte Austrittsgeschwindigkeit
aus dem Walz-,verk und der Dorn eine den gewünschten Verformüngsverhältnissen entsprechende
Form hat. Auch dieser Bearbeitungsvorgang war bei keinem bisher bekannten Schrägwalzwerk
möglich.
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In den Abb. i bis io sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In der Abb. i sind die Walzen W, von denen nur eine gezeichnet wurde,
um das Bild nicht zu verwirren, in den Längskugellagern 11 und
1. gelagert und durch die Muttern na gehalten. Die Büchsen bi und
b,, halten die Falzen in der Querrichtung, sind aber für den Betrieb des Walzwerkes
nicht unbedingt notwendig. Die Büchsen bi, und b2 und Längskugelager 11 und
1, sitzen in den Lagerringen L1 und L2, die miteinander durch die Schrauben
S verschraubt sind. Die Lagerringe L1 und L2 sind in den Querlagern q1 und q2 gelagert,
während das Längskugellager 13 den Axialschub aufnimmt. Innerhalb der Lagerringe
L1 und L2 ist der Stützkörper St in den Querlagern q3 und q4 gelagert und überträgt
seinen Axialschub durch das Längskugellager 14 auf den Lagerring L1. Die Relativbewegung
des Stützkörpers gegenüber den Lagerringen ist in dem dargestellten Walzwerk derart
zwangsläufig gestaltet, daß die Zahnräder zi,--z2 und z3, die gleich groß sind und
auf der Welle w sitzen, mit den drei unter sich gleich großen Zahnkränzen k1, k2
und kg, von denen die beiden ersteren mit dem Gehäuse G mitels der Schrauben s1
und s2 fest verbunden sind, während der Zahnkranz leg auf dem Stützkörper befestigt
ist. Der Walzprozeß spielt sich in dem gezeichneten Beispiel so ab, daß der Hohlkörper
H in der angegebenen Richtung das Walzwerk durchläuft, also über dem Dorn D aufgeweitet
wird. Der Dorn D ist durch die Dornstange Dst mit dem Dornhalter K verbunden,
in dem vom Motor .,1T über das Vorgelegte h die gesamte für den Verformungsvorgang
notwendige Energie eingeleitet wird.
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Die Abb. 2 stellt einen Schnitt in Richtung a-b durch Abb. i dar.
Man erkennt, daß in dem dargestellten Walzwerk 12 Arbeitswalzen vorgesehen sind.
Außerdem ist die Welle w mit den auf ihr sitzenden Zahnrädern z1, z2, z3 in dreifacher
Ausführung vorgesehen.
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Abb. 3 läßt eine Ansicht in Richtung der Achse des Walzwerks und die
räumliche Anordnung der Walzen im Gerüst erkennen.
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In Abb. 4. ist der Stützkörper St fest im Gerüst G montiert und mit
Löchern A zum Absaugen des Walzsinters versehen. Die Löcher A können unter entsprechender
Neigung zur Achse des Walzwerks auch zum Ausblasen des Sinters benutzt werden. Durch
die feste Lagerung des Stützkörpers ergibt sich die Sicherung der Lagerringe L1
und L2 gegen eine gegenseitige Verdrehung durch die auf der Welle w sitzenden Zahnräder
z1 und z2, die mit den auf den Lagerringen L1 und L2 sitzenden Zahnkränzen k1 und
k2 kämmen. Das übersetzungsverhältnis der Zahnräder und Zahnkränze z1 : k1 und z2
: k2 ist gleich groß. In"dieser Abbildung ist der Erfindungsgedanke, die zur Verformung
des Walzgutes notwendige Energie durch die Lagerringe L1 und L2 zuzuführen, dargestellt.
Der Motor h1 treibt über die Kupplung B die Welle w und damit die Lagerringe L1
und L2 an. Weiterhin zeigt die Abb. 4 die auf den Walzenzapfen
sitzenden
hyperbolischen Zahnräder k, und h2, die mit den hyperbolischen.Zahnkränzen i, und
i2 kämmen.
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Abb. 5 zeigt einen Schnitt und Abb. 6 eine Ansicht eines Walzwerks,
bei dem die Antriebsenergie in die Lagerringe und den Stützkörper eingeleitet wird.
Der Antrieb erfolgt durch das Ritzel r über den Zahnkranz R, der auf dem Lagerring
L2 sitzt. Die Kraftübertragung auf den Stützkörper geschieht wieder durch die Welle
w mit den "Zahnrädern z,, z2 und zs über die Zahnkränze I,,, k2 und kg.
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In Abb. 7 und 8 ist in Schnitt und Ansicht der alleinige Antrieb des
Stützkörpers St dargestellt, während die Lagerringe L1 und L2 im Gerüst G fest gelagert
sind. Der Motor Ü treibt über Kupplung B, Ritzel r und Zahnkranz R den Stützkörper
an.
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Abb. g läßt die Ausbildung von Teilen des Stützkörpers St und der
Walzen w mit hyperbolischen Verzahnungen. I, 1I und III erkennen.
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In Abb. io ist die Anordnung veranschaulicht, mit der Rohre in einem
Walzwerk gemäß der Erfindung über einen Dorn D reduziert werden. Der Hohlkörper
tritt an den weiten Kaliberquerschnitten und dem dicksten Teil des Dornes D, der
auf Zug beansprucht wird, ein und durchläuft das Walzwerk in Richtung der sich verengenden
Kaliberquerschnitte.