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Verfahren und Vorrichtung zum kalten oder warmen Innenkalibrieren
von Rohren Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kalten oder warmen Innenkalibrieren
von Rohren, und zwar insbesondere von Rohren aus legiertem Stahl, beispielsweise
von sogenannten Kugellagerrohren. Aus Kugellagerröhren werden bekanntlich durch
Abschneiden Kugellagerringe hergestellt, und es ist daher besonders bei diesen Röhren
von ausschlaggebender Bedeutung, daß Innen- und Außendurchmesser sowie Wandstärke
mit engen Toleranzen hergestellt werden, um eine nachträgliche spangebende Bearbeitung
der Kugellagerringe soweit als möglich einzuschränken.
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Es ist bekannt, Rohre aus verhältnismäßig weichem, unlegiertem und
schwach legiertem Werkstoff über einen Dorn zu kalibrieren. Zu diesem Zweck wird
das Rohr einseitig eingespannt und ein entsprechend geformter Kaliberdorn durch
das Rohr hindurchgezogen. Diese bekannte Maßnahme wird sowohl kalt als auch warm
durchgeführt. Das Verfahren macht die Anwendung erheblicher Kräfte notwendig, und
es ist für Rohre aus Werkstoffen hoher Festigkeit, also beispielsweise Kugellagerrohre,
nicht anwendbar. Einerseits werden die aufzuwendenden Kräfte zu groß, als daß sie
gehörig beherrscht werden könnten, und andererseits besteht die Gefahr, daß .der
Dorn sich festfrißt oder der Werkstoff rissig wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung soll diese Schwierigkeiten beseitigen
und das Kalibrieren mit einem Innendorn derart erleichtern, daß selbst legierte
Werkstoffe hoher Festigkeit, und zwar insbesondere Kugellagerrohre, einwandfrei
kalt oder
warm mit einer Innenkalibrierung versehen werden können.
Sofern im warmen Zustand kalibriert wird, soll ferner die Verzunderung auf ein Mindestmaß
beschränkt werden, so daß eine Nacharbeit der Innenfläche des kalibrierten Rohres
entfällt. Nach der Erfindung wird hierzu vorgeschlagen, .das Rohr während der die
aufweitende Kalibrierung herbeiführenden Bewegung .des Dornes mittels Klemmbacken
festzuhalten. Beim Rückhub des Kalibrierdornes wird das von den Klemmbacken selbsttätig
freigegebene Rohr um eine .dem nachfolgend aufzuweitenden Abschnitt entsprechende
Länge mitgenommen, worauf sich das beschriebene Arbeitsspiel wiederholt. Das Rohr
wird auf diese Weise jeweils um einen der Konusfläche des Dornes entsprechenden
Abschnitt schrittweise aufgeweitet. Hierdurch ist eine schonende Behandlung des
Werkstoffes gegeben, die unter Kräften vor sich geht, die durchaus beherrschbar
sind. Es ist daher möglich, nicht nur unlegierte oder schwach legierte Stahlrohre
auf diese Weise kalt zu verarbeiten, sondern auch die beispielsweise für die Kugellagerherstellung
benötigten Rohre aus legierten Stählen verhältnismäßig ;hoher Festigkeit. Der Vorgang
kann wesentlich dadurch unterstützt werden, @daß BievomDorn jeweils aufzuweitendenRohrabschnitte
induktiv erhitzt werden. Das induktive Erhitzen kann dabei als Gesamtflächenaufheizung
durchgeführt werden, d. h. die Induktionsspule wäre so anzuordnen, daß sie das Werkstück
auf der gesamten Länge des jeweils aufzuheizenden Abschnittes auf einmal erwärmt.
Es ist aber auch möglich, im fortschreitenden Verfahren aufzuheizen, indem die Spule.
den betreffenden Werkstückabschnitt während des Rückhubes fortschreitend erwärmt.
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Zur Ausübung des Verfahrens wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung
vorgeschlagen, .die im wesentlichen Klemmbacken vorsieht, die auf Schrägflächen
eines Aufnahmekörpers gegen federnde Elemente verschiebbar sind. Ferner ist ein
hin und her beweglicher Kaliberdorn vorgesehen, der auf das von den beweglichen
Klemmbacken gehaltene Rohr abschnittweise einwirkt. Der Dorn wird vorzugsweise über
einen Exzenter angetrieben, kann aber selbstverständlich auch in anderer Weise zur
Hinundherbewegung veranlaßt werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für,die
Ausübung des Verfahrens schematisch dargestellt. An Hand der Zeichnung werden nachfolgend
die Vorrichtung und das Verfahren beschrieben, und es werden dabei weitere Erfindungsmerkmale
aufgezeigt.
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Abb. i zeigt einen senkrechten Axialscbnitt durch ,die Klemmbacken,
Abb. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-B in Pfeilrichtung gesehen. .
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Im Aufnahmekörper i sind außer der zylindrischen Bohrung :2 konische
Schrägflächen 3 vorgesehen. Im gewählten Beispiel sind die Flächen 3 Teile eines
Kegelmantels. Sie könnten aber auch konische Prismenflächen sein. Geführt von diesen
Schrägflächen sind die Klemmbacken 4 angeordnet, deren Form sich insbesondere aus
Abb.2 ergibt. Im gewählten Beispiel sind drei Klemmbacken vorgesehen, die unter
Zwischenfügung von Gummiplatten 5 zusammengesetzt sind.
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Die Stirnflächen der Klemmbacken 4 stützen sich in axialer Richtung
auf Gummipuffer 6 und 7 ab, die ihrerseits ihr Widerlager im Aufnahmekörper r bzw.
einer am Aufnahmekörper befestigten Gegenscheibe 13 finden.
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In der Achse der Klemmbacken ist der hin und her gehende Dorn 8 mit
seinem Kaliberteil g vorgesehen. Der Antrieb für den Dorn, beispielsweise mittels
eines Exzenters od..dgl., ist der Übersicht halber fortgelassen, desgleichen die
Verbindung öder Kupplung .zwischen Dorn und Antrieb.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Bei vollkommen aus
der Vorrichtung herausgezogenem Dorn wird .das Rohr i i eingeschoben. Alsdann wird,
bezogen auf Abb. i, der Dorn von rechts eingeschoben und an die Antriebsvorrichtung
angekuppelt. Durch den nach links gerichteten Aufweitungshub wird das Rohr auf der
Länge io aufweitend kalibriert. Während dieses Kalibrierungshubes klemmen die Backen
4 das Rohr infolge der Schrägflächen 3 selbsttätig fest, wobei der Gummipuffer 7
zusammengedrückt wird. Beim Rückhub des Dornes nach rechts veranlassen die Gummipuffer
7 eine Bewegung .der Klemmbacken nach rechts, wobei die Federkraft der Puffer 6
zu überwinden ist. Die Klemmbacken geben infolge dieser Bewegung und der zwischengefügten
Gummiplatten 5 (Abb. 2) das Rohr selbsttätig frei, während es selbst durch die Haftreibung
zwischen Rohrinnenwandung und konischem Teil g des Dornes an dem zuletzt aufgeweiteten
Abschnitt nach rechts mitgenommen wird. Beim nächsten Hub des Dornes nach links
wiederholt sich das beschriebene Arbeitsspiel usf., bis das gesamte Rohr abschnittweise
kalibriert ist.
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An Stelle der Gummipuffer 6 und 7 sowie der Gummiplatte 5 können an
sich auch andere federnde Elemente vorgesehen werden. Indes hat sich Gummi besonders
bewährt, weil sich die Federkraft durch Anwendung besonderer Vorspannung, beispielsweise
bewirkt durch umschließende Hülsen od. dgl., sehr genau einstellen läßt. Zweckmäßigerweise
wird synthetischer Gummi verwendet, obwohl auch andere Gummiarten oder gummiähnliche
Werkstoffe geeignet sein können.
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Es 'kann zweckmäßig sein, die Klemmbacken 4 mit Einrichtungen zu versehen,
die ein Zustellen ermöglichen, wie dies für derartige Klemmeinrichtungen an sich
bekannt ist.
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Das Verfahren ist an den Rohren in der Kälte durchführbar. Selbstverständlich
wird aber der Vorgang erleichtert und der erforderliche Kraftaufwand vermindert,
wenn das Kalibrieren eine Warmverformung darstellt. Im allgemeinen wird es nicht
zu empfehlen sein, das gesamte Rohr auf erhöhte Temperaturen zu bringen. Im Sinn
der Erfindung ist es vielmehr zweckmäßig, ein abschnittweises induktives Erhitzen
vorzusehen. Zu diesem Zweck wird am Austrittsende der Klemmbacken 4 eine ein- oder
mehrwindige Induktionsheizspule
12 vorgesehen. Im gewählten Beispiel
ist sie in dem Raum untergebracht, der rechtsseitig neben .dem Stirnende der Klemmbacken
-4 und der Gegenplatte 13 gegeben ist. Die Induktionsheizspule kann aus gas- oder
flüssigkeitsgekühltem Kupferrohr mit rundem, vierkantigem oder rechteckigem Ouerschnitt
bestehen. Die Spule kann auch ganz oder teilweise innerhalb der Klemmbacken 4 liegen.
Dabei kann die Spule mit geeigneten Magnetjochen bestückt sein, die eine Auswirkung
.des Streufeldes in der Gegenplatte 13 bzw. in ,den Klemmbacken 4 verhindern. Gegebenenfalls
kann die Induktionsheizspule auch fest mit der Gegenplatte 13 zu einer Einheit verbunden
werden. Wird die Induktionsheizeinrichtung ganz oder teilweise innerhalb der Klemmbacken
4 angebracht, so ist in manchen Fällen zweckmäßig .die Induktionsheizeinrichtung
nicht als Spule, sondern aus Heizleiterabschnitten bestehend aufzubauen. In diesem
Fall werden jeder der Klemmbacken 4 ein oder mehrere Heizleiterabschnitte zugeordnet.
Diese Heizleiterabschnitte, die ebenfalls mit geeigneten Polschuhen oder Magnetjochen
bestückt sind, können als Einzelheizleiter ausgebildet werden. Sie können jedoch
auch schleifenförmig oder mäanderförmig verlegt sein.
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Die dargestellte Induktionsspule 12 heizt den zu kalibrierenden Abschnitt
im Gesamtflächenheizverfahren auf, d. h. der gesamte Abschnitt io des Rohres wird
entsprechend erwärmt, wobei durch die bekannten Maßnahmen der Wahl der Leistung,
Frequenz und Kopplung sichergestellt wird, daß nur diie Rohrwandung und nicht auch
der darunter befindliche Dorn erwärmt wird.
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Es ist aber auch. möglich, dem Induktor so vorzusehen, daß er das
Rohr i i jeweils während der Leerhubbewegung nach rechts im fortschreitenden Verfahren
erwärmt. Im letztgenannten Fall ist es zweckmäßig, den Induktor jeweils nur während
dieses Leerhubes einzuschalten, während im anderen Fall der Induktor ständig unter
Strom stehen kann.
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An Stelle der Induktionserhitzung kann auch. die Flammerhitzung treten,
beispielsweise indem an die Stelle des Induktors ein Ringbrenner entsprechender
Abmessung eingesetzt wird.
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Das kalibrierte Rohr tritt schrittweise aus der Vorrichtung heraus,
und es ist zweckmäßig, gegen Ende des Verfahrens dafür zu sorgen, daß entweder unmittelbar
das nächste Rohr in die Vorrichtung eingeschoben wird oder aber eine Leerhülse vorgesehen
wird, .die durch die Vorrichtung hindurchwandert, um das Arbeitsspiel der Klemmbacken
sicherzustellen.
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Das fortlaufend aus der Vorrichtung austretende Rohr i i kann anschließend
unmittelbar von anderen Vorrichtungen aufgenommen werden, die für die Weiterbehandlung
des Rohres sorgen. Beispielsweise wäre es möglich, das Rohr unmittelbar in eine
Schälmaschine einlaufen zu lassen, die die äußere Oberfläche des Rohres auf die
gewünschten Endmaße bringt.