DE639155C

DE639155C - Method of rolling hard metal tubes on a pilger step rolling mill

Info

Publication number: DE639155C
Application number: DET44185D
Authority: DE
Original assignee: Tube Reducing Corp
Current assignee: Tube Reducing Corp
Priority date: 1934-07-11
Filing date: 1934-07-11
Publication date: 1936-11-30

Description

Verfahren zum Auswalzen von Rohren aus hartem Metall auf einem Pilgerschrittwalzwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auswalzen von Rohren aus hartem Metall auf einem Pilgerschrittwalzwerk unter gleichzeitiger Verringerung der Wandstärke und des Durchmessers in kaltem Zustand und ohne Zwischenglühungen unter Verwendung eines sich verjüngenden Dornes, nach dessen Spitze hin das Metall beim Auswalzen verschoben wird. Verfahren dieser Art haben sich in neuester Zeit wegen ihrer großen Vorteile eingeführt, die besonders in dem Fortfall der Zwischenglühungen selbst bei sehr weitgehender Verringerung der Wandstärke und des Durchmessers und in der Erzielung eines sehr günstigen Gefüges bestehen. Auch die Genauigkeit der ausgewalzten Rohre, selbst bei dünnen Wandungen, ist sehr beachtenswert. Zweck der Erfindung besteht darin, diese Genauigkeit noch weiter zu steigern.Process for the rolling of pipes made of hard metal on a pilgrim step rolling mill The invention relates to a method for rolling pipes from hard Metal on a pilgrim step rolling mill while reducing the wall thickness at the same time and the diameter when cold and without intermediate anneals using a tapering mandrel, towards the tip of which the metal is rolled out is moved. Procedures of this type have become great in recent times because of their Advantages introduced, especially in the elimination of the intermediate annealing itself with a very substantial reduction in wall thickness and diameter and in the Achieving a very favorable structure exist. Also the accuracy of the rolled out Pipes, even with thin walls, are very noteworthy. Purpose of the invention is to increase this accuracy even further.

Der Erfindung gemäß wird das Auswalzen des bei der Bearbeitung formschlüssig festgehaltenen Werkstücks so abgestuft, daß durch das Zusammenspiel der exzentrischen Arbeitsflächen der Walzwerkzeuge und des verjüngten Dornes die Neigung der Wand des sich verjüngenden Rohres gegen die Achse des verjüngten Dornes beim Beginn des Auswalzens am stärksten ist, dann also, vorteilhaft aber wiederum stufenweise, abnimmt und dadurch eine sich vor den Walzwerkzeugen aufwerfende Metallwelle vermieden wird. Der Arbeitswiderstand während des Auswalzens wird auf diese Weise auf ein Mindestmaß verringert, was zur Folge hat, daß die Genauigkeit und Gleichmäßigkeit des Querschnittes und des Durchmessers so wenig wie möglich durch Erschütterungen oder Spannungen und Entspannungen in dem Werkstück und dem Werkzeuge beeinträchtigt wird. Solche störenden Erscheinungen sind sonst gerade beim Kaltpilgern von hartem Metall, wenn auch in kleinen Ausmaßen, infolge des großen Widerstandes, den das harte Metall in kaltem Zustand der Bearbeitung entgegensetzt, immer zu erwarten. Der Fortfall der Bugwelle, die den Arbeitswiderstand erhöht, einerseits und das formschlüssige Festhalten des Werkstückes während des Auswalzens, das die gleichmäßige Durchführung des gewollten Minderungsvorganges sichert, anderseits hat den erhöhten Grad der Genauigkeit zur Folge.According to the invention, the rolling out of the during machining is form-fitting held workpiece so that the interaction of the eccentric Work surfaces of the rolling tools and the tapered mandrel the slope of the wall of the tapered tube against the axis of the tapered mandrel at the beginning of the Rolling out is strongest, so then, advantageously but again gradually, decreases and thereby avoiding a metal wave throwing up in front of the rolling tools. The working resistance during rolling is in this way to a minimum reduced, with the result that the accuracy and uniformity of the cross-section and the diameter as little as possible due to vibrations or stresses and stress reliefs in the workpiece and the tool are affected. Such disturbing phenomena are otherwise especially during the cold pilgrimage of hard metal, if even in small dimensions, due to the great resistance that the hard metal has opposed to machining when cold, always to be expected. The elimination the bow wave, which increases the working resistance, on the one hand and the form-fitting one Holding the workpiece during the rolling process, which ensures that it is carried out evenly of the intended reduction process, on the other hand has the increased degree of Result in accuracy.

Vorteilhaft wird zur weiteren Sicherung einer gleichmäßigen Wandstärke die an sich bekannte Verstellbarkeit des verjüngten Dornes in axialer Richtung benutzt, um bei praktisch unvermeidlichen Abweichungen (durch Verschleiß, aber auch bei anfänglicher Benutzung der Maschine) die Beziehung zwischen dem verjüngten Dorn und den Arbeitsflächen der Walzwerkzeuge in der gewollten Weise beizubehalten. Da das Werkstück während der Bearbeitung unverrückbar feststeht, läßt sich dies mittels des einstellbaren verjüngten Dornes . mit Sicherheit erreichen.It is advantageous to further ensure a uniform wall thickness uses the known adjustability of the tapered mandrel in the axial direction, in case of practically unavoidable deviations (due to wear and tear, but also in the case of initial Using the machine) the relationship between the tapered mandrel and the work surfaces to maintain the rolling tools in the desired manner. Since the workpiece during the processing is immovable, this can be done by means of the adjustable tapered thorn. achieve with certainty.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung weiter erläutert.The invention will be further explained with reference to the drawing.

Abb. z zeigt rein schematisch und beispielsweise eine Maschine zur Ausführung des Verfahrens und Abb.2 eine Einzelheit des Gel triebes. Es ist hierbei eine neuerdings für das Kaltpilgern von Rohren in Aufnahme gelangte Ausführungsform angenommen worden, bei der das Auswalzen mit Hilfe von Walzsektoren mit exzentrischer Arbeitsfläche durchgeführt wird, deren Achsen in einem hin und her gehenden Schlitten gelagert sind, so daß sich die exzentrischen Arbeitsflächen auf dem während ihrer Bearbeitung festgestellten Werkstück abwälzen.Fig. Z shows purely schematically and for example a machine for Execution of the process and Fig. 2 a detail of the gel drive. It is here one recently for that Cold pilgrimages from pipes came into inclusion Embodiment has been adopted in which the rolling with the help of rolling sectors is carried out with an eccentric work surface, the axes of which go back and forth forward slides are mounted so that the eccentric work surfaces roll on the workpiece detected during its machining.

a ist der an seinem vorderen Ende, dem Kopf, verjüngte Dorn, und b ist das rohrförmige Werkstück. Die Walzsektoren c und d sind mit ihren Achsen e und f drehbar in einem Schlitten g gelagert. Dieser wird vön einer Kurbel h aus hin und her bewegt. Zum schrittweisen Vorschub des Werkstückes b dient die Gewindespindel i und die Gewindemutter k, die mit einer das 'Werkstück b umfassenden Spannmuffe l verbunden ist. Während der Bearbeitung des Werkstückes durch die Walzsektoren c und d wird das Werkstück b durch die Spannmuffe l unverrückbar festgehalten. Nach jedem. Walzschritt wird das Werkstück b auf dem feststehenden Dorn a vorgeschoben. Der Halter Ara des Dornes ist aber mit .einer Stellschraube n verbunden, die eine Änderung der axialen Einstellung des Dornes a zu dem Werkstück b ermöglicht. Das Hinundherschwingen der. Walzsektoren c und d beim Hinundhergehen des Schlittens g wird dadurch herbeigeführt, daß der Walzsektor c, wie es bei Abb. 2 ersichtlich ist, mittels eines Zahnkranzes in eine ortsfest angebrachte Zahnstange o eingreift, während, was aus Abb. 2 nicht ohne weiteres ersichtlich ist, der entsprechend schmalere Zahnkranz des anderen Walzsektors d mit dem Zahnkranz des Walzsektors c zusammenarbeitet. Die Spannmuffe l ist, nebenbei bemerkt, mit dem Rohr drehbar, da dieses zuweilen auch gedreht werden muß. Diese Schilderung einer Ausführungsform der Maschine, die an sich bekannt ist, dient aber nur der Erläuterung.a is the mandrel which is tapered at its front end, the head, and b is the tubular workpiece. The rolling sectors c and d are rotatably mounted with their axes e and f in a slide g. This is moved back and forth by a crank h. The threaded spindle i and the threaded nut k, which are connected to a clamping sleeve l encompassing the workpiece b, serve to advance the workpiece b step-by-step. During the machining of the workpiece by the rolling sectors c and d , the workpiece b is held immovably by the clamping sleeve l. After every. In the rolling step, the workpiece b is advanced on the fixed mandrel a. The holder Ara of the mandrel is connected with .einer adjusting screw n, which allows a change in the axial setting of the mandrel a to the workpiece b. The swinging of the. Rolling sectors c and d when the carriage g moves back and forth is brought about by the fact that the rolling sector c, as can be seen in Fig. 2, engages by means of a toothed ring in a fixed rack o, while what is not readily apparent from Fig. 2 , the correspondingly narrower ring gear of the other rolling sector d cooperates with the ring gear of rolling sector c. The clamping sleeve 1 is, incidentally, rotatable with the pipe, since this also has to be rotated from time to time. This description of an embodiment of the machine, which is known per se, is only used for explanation.

Der Erfindung gemäß soll nun so verfahren werden, daß sich unmittelbar an den exzentrischen Arbeitsflächen x und y der Walzsektoren c und d aus dem Werkstück b kein Werkstoff wellenartig aufwirft. In Abb. 3 und q. ist in größerem Maßstab der vordere Teil des Dornes a und des Werkstückes b in zwei verschiedenen Arbeitsstufen (Anfang und Ende der Bearbeitung durch die Walzsektoren) wiedergegeben. Schematisch ist auch die Grundlinie z der exzentrischen Arbeitsfläche des einen Walzsektors c angedeutet, ebenso die allmähliche fortschreitende Verengung des Kalibers. An die exzentrisch verlaufende Grundlinie z schließen sich nach beiden Seiten konzentrische Linien z', z" an. Das verjüngte Ende des Dornes a besteht aus drei Stufen x, 2, 3. Die Stufen haben Kegelflächen derart, daß die Kegelwinkel fortschreitend abnehmen, die Neigung der Kegelerzeugenden zu der Achse in Stufe r also am größten ist. Die exzentrische Grundlinie z der Arbeitsfläche des Walzsektors ist entsprechend ausgebildet; sie entspricht den verjüngten Stufen r und 2 sowie dem ersten Teil der verjüngten Stufe 3 des Dornes, während die zylindrische Strecke z' dem vorhergehenden, noch zylindrischen Teil .des Dornes und die zylindrische Strecke z" dem, wie später noch dargelegt wird, etwa in der Mitte der verjüngten Dornstufe 3 sich abhebenden fertigen Rohr mit der gewollten Wandstärke entspricht. Bemerkt sei noch, daß in den Abb. 3 und q. für die Querabmessungen des Dornes und des Werkstückes ein größerer Maßstab als für die Längenabmessungen gewählt worden ist, um den Unterschied in den Stufen deutlicher erkennbar zu machen.According to the invention, the procedure should now be such that no material is thrown up in a wave-like manner directly on the eccentric working surfaces x and y of the rolling sectors c and d from the workpiece b. In Fig. 3 and q. the front part of the mandrel a and the workpiece b is shown on a larger scale in two different work stages (beginning and end of machining by the rolling sectors). The base line z of the eccentric working surface of one rolling sector c is also indicated schematically, as is the gradual narrowing of the caliber. The eccentric base line z is followed by concentric lines z ', z " on both sides. The tapered end of the mandrel a consists of three steps x, 2, 3. The steps have conical surfaces such that the cone angles progressively decrease, the inclination The eccentric base line z of the working surface of the rolling sector is designed accordingly; it corresponds to the tapered stages r and 2 as well as the first part of the tapered stage 3 of the mandrel, while the cylindrical distance z ' the preceding, still cylindrical part of the mandrel and the cylindrical section z "corresponds to the finished tube with the desired wall thickness, as will be explained later, approximately in the middle of the tapered mandrel step 3. It should also be noted that in Figs. 3 and q. a larger scale has been chosen for the transverse dimensions of the mandrel and the workpiece than for the length dimensions in order to make the difference in the steps more clearly recognizable.

Beim Beginn des Arbeitshubes (Abb. 3) ist das rohrförmige Werkstück b auf dem Dorn a so vorgeschoben, daß über der Stüfe z des Dornes ein Hohlraum verbleibt, der nun zunächst beim Abwälzen der exzentrischen Arbeitsfläche des Walzsektors a.llmählich zugedrückt wird, wobei das Werkstück gleichzeitig eine Verlängerung erfährt, ohne daß sich Werkstoff aus dem Werkstück vor dem Walzsektor aufwirft. Wenn nur der Durchmesser, nicht aber auch die Wandstärke des Werkstückes vermindert würde, so würde sich dieser Vorgang in derselben Weise weiter vollziehen. Die Verhältnisse sind aber so gewählt, daß auch bei der gleichzeitig beabsichtigten und erreichten Verringerung der Wandstärke sich bei dem weiteren Abwälzen der exzentrischen Arbeitsflächen kein Werkstoff vor den Walzsektoren aufwirft. Damit wird erreicht, daß trotz der Kaltbearbeitung und trotz der Härte des Metalles sowie trotz der in einem Arbeitsgang ohne Zwischenglühung zu erzielenden sehr weitgehenden Minderung (stets über 40%, aber auch über 80°/a und weiter) die Bemessung der Wandstärke besonders genau und gleichmäßig ausfällt, weil in Verbindung mit dem unverrückbaren Festhalten des Werkstückes während der Bearbeitung die Erschütterungen sowie die Spannungen und Entspannungen in Werkstück und Werkzeug verhindert oder doch auf das Mindestmaß beschränkt werden. Der verringerte Arbeitswiderstand ist natürlich aber auch schon an sich von Vorteil für das Verfahren und die Maschine. Wenn die exzentrische Grundlinie z der Arbeitsfläche sich ganz abgewälzt hat, was etwa in der Mitte der letzten Dornstufe 3 der Fall ist, so ist die Verringerung beendigt, und das Werkstück hebt sich nun (Abb. q.) als fertiges zylindrisches Rohr von der kegeligen Dornstufe 3 ab.At the beginning of the working stroke (Fig. 3), the tubular workpiece b is advanced on the mandrel a in such a way that a cavity remains above the stüfe z of the mandrel, which is now initially gradually closed when the eccentric working surface of the rolling sector is rolled off Workpiece simultaneously experiences an extension without material from the workpiece throwing up in front of the rolling sector. If only the diameter and not the wall thickness of the workpiece were reduced, this process would continue in the same way. However, the ratios are chosen so that even with the simultaneously intended and achieved reduction in wall thickness, no material is thrown up in front of the rolling sectors when the eccentric working surfaces are further rolled. This ensures that despite the cold working and despite the hardness of the metal and despite the very extensive reduction to be achieved in one operation without intermediate annealing (always over 40%, but also over 80 ° / a and further), the dimensioning of the wall thickness is particularly accurate and turns out evenly, because in connection with the immovable holding of the workpiece during processing, the vibrations as well as the tension and relaxation in the workpiece and tool are prevented or at least limited to the minimum. The reduced working resistance is of course an advantage in and of itself for the process and the machine. When the eccentric base line z of the work surface has rolled off completely, which is the case approximately in the middle of the last mandrel step 3, the reduction is complete and the workpiece now rises (Fig.q.) As a finished cylindrical tube from the conical Mandrel step 3.

Man kann aber -die genaue Einhaltung der Wandstärke auch stets unter Beobachtung halten und, falls sich bei Inbetriebnahme der Maschine oder bei Verschleiß der Werkzeuge Abweichungen zeigen, mittels der Stellschrauben den Dorn a in der Längsrichtung stets in der erforderlichen Beziehung zu den Werkzeugen, d. h. zu den exzentrischen Arbeitsflächen der Walzsektoren, erhalten, wodurch dann in Verbindung mit dem unverrückbaren Festhalten des Werkstückes in der Arbeitslage die gewollte Wandstärke auch trotz der sonst möglichen praktischen Abweichung gewährleistet bleibt.But you can always keep the exact compliance of the wall thickness under Keep observation and, if necessary, when starting up the machine or when it is worn of tools Show deviations using the adjusting screws Mandrel a in the longitudinal direction always in the required relationship to the tools, d. H. to the eccentric working surfaces of the rolling sectors, which then in connection with the immovable holding of the workpiece in the working position the desired wall thickness is guaranteed despite the otherwise possible practical deviation remain.

In Abb. 5 ist schematisch, aber bei gleichem '.Maßstab für die Längen- und Querabmessungen, angedeutet, daß jeder Punkt der Walzsektoren bei der Berührung mit dem Werkstück sich in der Nähe der Kehrstelle einer Zykloide bewegt: Die Bahn, auf der sich der Punkt dem Werkstück b nähert, ist in ausgezogenen Linien, die Bahn, auf der er sich von dem Werkstück entfernt, in punktierten Linien dargestellt. Man sieht, daß die Bahnen der dem Werkstück sich nähernden Punkte zunächst stärker gegen die Achse des Werkstückes geneigt sind und sich bei fortschreitendem Auswalzen immer steiler zu der Achse stellen. Somit ist die Schubkomponente beim Beginn des Auswalzens verhältnismäßig groß, was in Verbindung mit der hier vorhandenen stärksten Neigung der Kegelfläche des Dornes (Stufe T) sich besonders günstig auf den Fluß des Werkstoffes auswirkt, wie es den Anforderungen der Praxis entspricht, während gegen Schluß der Bearbeitung für die hier vorhandene Feinbearbeitung die geringere Schubkomponente von Vorteil ist. Die Kehrspitzen der Zykloiden liegen auf einer bestimmten Linie, die stets genau in derselben Beziehung zu dem Werkstück b bleibt, da dieses während der Bearbeitung formschlüssig festgehalten wird, also nicht ausweichen kann. Der dargestellte Verlauf der Kehrstellen der Zykloiden gilt natürlich nur für die Grundlinie des Kalibers, die ja aber auch in erster Linie für den Vorgang der Verformung entscheidend ist.In Fig. 5 is a schematic, but with the same '. Scale for the length and transverse dimensions, indicated that each point of the rolling sectors at the touch with the workpiece moves near the turning point of a cycloid: the path, on which the point approaches the workpiece b is in solid lines, the path, on which he moves away from the workpiece, shown in dotted lines. Man sees that the paths of the points approaching the workpiece are initially stronger the axis of the workpiece are inclined and always change as the rolling progresses make it steeper to the axis. Thus, the thrust component is at the start of rolling relatively large, which in connection with the strongest inclination present here the conical surface of the mandrel (level T) has a particularly favorable effect on the flow of the material affects how it corresponds to the requirements of practice, while towards the end of the Machining for the fine machining available here, the lower thrust component is beneficial. The tips of the cycloids lie on a certain line, which always remains exactly in the same relationship to the workpiece b, since this during the processing is held in a form-fitting manner, so cannot evade. Of the The course of the turning points of the cycloids shown is of course only valid for the baseline the caliber, which is also primarily decisive for the deformation process is.

Statt das Werkstück unverrückbar festzuhalten, kann man zur Erzielung derselben Wirkung auch umgekehrt das Werkstück während der Bearbeitung hin und her bewegen, während die Walzsektoren um ortsfeste Achsen schwingen. Das ist in einer beispielsweisen Ausführungsform durch Abb. 6 schematisch angedeutet. Auf einer ortsfest gelagerten Welle sitzt die Doppelkurbel r, s, die einerseits einen Schlitten t hin und her bewegt und anderseits den Walzsektor d hin und her schwenkt. Dieser überträgt seine Bewegung -durch eine Verzahnung auf den anderen Walzsektor c. An dem Schlitten t ist die Dornstange a befestigt und auch die Spindel i angebracht, die durch die Mutter k und das Spannfutter L mit dem Werkstück bin Verbindung steht. Durch dieses Getriebe ist formschlüssig die Berührung zwischen dem Werkstück b und den exzentrischen Arbeitsflächen, der Walzsektoren c und d gesichert. Auf diese Formschlüssigkeit kommt es an, die auf andere Weise bei der vorhin beschriebenen Ausführungsform durch das unverrückbare Festhalten des Werkstückes während der Bearbeitung ebenfalls erreicht ist. Ohne den Formschluß können während der Bearbeitung Abweichungen in der relativen Lage zwischen Werkstück und Werkzeug stattfinden, welche die Präzision beeinträchtigen können.Instead of holding the workpiece immovably, to achieve the same effect, conversely, the workpiece can also be moved back and forth during machining, while the rolling sectors oscillate about fixed axes. This is indicated schematically in an exemplary embodiment by FIG. 6. The double crank r, s sits on a stationary shaft, which on the one hand moves a slide t back and forth and on the other hand pivots the rolling sector d back and forth. This transmits its movement through a toothing to the other rolling sector c. The mandrel bar a is attached to the slide t and the spindle i is also attached, which is connected to the workpiece by the nut k and the chuck L. This gear ensures the contact between the workpiece b and the eccentric working surfaces, the rolling sectors c and d, in a form-fitting manner. This positive fit is important, which is also achieved in a different way in the embodiment described above by the immovable holding of the workpiece during machining. Without the form fit, deviations in the relative position between workpiece and tool can occur during machining, which can impair precision.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for rolling out pipes from hard Metal on a pilgrim step rolling mill while reducing the wall thickness at the same time and the diameter in the cold state with no intermediate anneals using a tapering mandrel, towards the tip of which the metal is shifted during rolling is, characterized in that the rolling of the form-fitting during processing held or otherwise in positive contact with the rolling tools Brought workpiece is graded so that through the interaction of the eccentric Work surfaces of the rolling tools and the tapered mandrel the slope of the wall of the tapered tube against the axis of the tapered mandrel at the beginning of the Rolling out is strongest, but then again gradually decreases, so that a Metal shaft thrown up in front of the rolling tools is avoided. see procedure according to claim i, characterized in that the adjustability of the tapered Dornes to precisely maintain the dimensioning of the wall thickness in connection with the positive contact between the workpiece and the rolling tools used will. 3. Apparatus for carrying out the method according to claim i, characterized in that that the tapered mandrel is stepped into conical surfaces, their inclination to the mandrel axis is greatest at the start of rolling and then gradually decreases, as well as that the eccentric working surface of the rolling tools adapts to this gradation, with but the eccentric distance of the work surface already before the end of the last tapered mandrel step ends.