DE1752361C3 - Walzwerk zum Walzen von büchsenförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Walzw /k zum Walzen von büchsenförmigen Werkstücken mit im Verhältnis zum Durchmesser großer axialer Länge.

Derartige Walzwerke weisen normalerweise eine Hauptwalze und eine Dornwalze auf, von denen meistens nur eine angetrieben ist. Bei den gebräuchlichsten Ausführungen sind die Walzenachsen senkrecht angeordnet. Die im Durchmesser größere Hauptwalze ist angetrieben und ortsfest sowie in der Regel allgemein fliegend gelagert; die im Durchmesser kleinere Dornwalze ist gegen die Hauptwalze zustellbar. Für die wirtschaftliche Fertigung von dünnwandigen büchsenförmigen Werkstücken sind diese Walzwerke wenig geeignet; denn einerseits ist die Walzenlagerung gegenüber den beim Walzen auftretenden Kräften verhältnismäßig nachgiebig, so daß die gewalzten Werkstücke von der idealen Zylindermantelform erheblich abweichen, unu andererseits ist eine Automatisierung des Werkstückwechsels schwierig, da die Werkstücke zum Be- und Entladen des Walzwerkes über die Dornwalze hinweg gehoben werden müssen.

Es sind auch Ringwalzwerke bekannt, bei denen die Hauptwalze beidseitig gelagert und deren oberes Lager in einem C-förmigen Rahmenaufbau des Walzwerkrahmens angeordnet ist. Bei dieser Ausführung ist die Walzeniagerung zwar verbessert, der C-förmige Rahmen unterliegt jedoch beim Walzen erheblichen Biegebeanspruchungen und unvermeidbaren Verformungen, die sich ungünstig auf die Formgenauigkeit gewalzter ringförmiger Werkstücke großer axialer Länge auswirken. Ebenso ist das Auswechseln der Hauptwalze erheblich schwieriger als bei der erstgenannten Bauart. Wenn büchsenförmige Werkstücke unterschiedlicher Außenkonturen gefertigt werden sollen, bedingt jeder Walzenwechsel eine lange Stillstandszeit mit entsprechendem Produktionsausfall.

Aus der GB-PS 8 77 687 ist ein Walzwerk zum Herstellen von Büchsen mit waagerecht angeordneten Walzen bekannt, bei dem in einem geschlossenen Rahmen eine antreibbare Oberwalze als Hauptwalze und eine untere Dornwalze waagerecht beidseitig drehbar gelagert sind, jede der beiden. Walzen ist gegen eine Walze mit anderen Konturen austauschbar, und die Dornwalze ist zum Werkstückwechsel in axialer Richtung verschiebbar. Die Dornwalze weist einen geringeren Durchmesser als die Oberwalze auf und ist in vertikaler Richtung unverschiebbar, dagegen ist die Oberwalze in einem im Walzenrahmen geführten, vertikal verschiebbaren Walzenschlitten gegen die Dornwalze zustellbar ge.'agert. Abgesehen davon, daß wegen der vertikalen Verschiebbarkeit der Oberwalze fur deren Antrieb eine Gelenkwelle erforderlich ist, durch welche die Konstruktion ohnehin sehr aufwendig ist, hat diese Ausführung einen weiteren wesentlichen Nachteil: Obgleich die Dornwalze auf einem verhältnismäßig steifen Untergestell vertikal ortsfest gelagert ist, so daß die Nachgiebigkeit der Dornwalzenlager innerhalb des für eine hohe Walzgenauigkeit gebotenen Toleranzbereiches liegen dürfte, kann die in der Regel große Steifigkeit der ObeTwalze wegen der Nachgiebigkcit ihrer Lagerung in einem Schlitten, der zwischen zwei kopfseitig durch ein Querjoch verbundenen Seitenwangen vcrtikrJ verschiebbar ist, zum Walzen von Werkstücken in engen Toleranzgrenzen gar nicht ausgenutzt werden.

jo Bei einem weiteren, im Grundaufbau ähnlichen und deshalb mit den gleichen Nachteilen behafteten Walzwerk für Ringe (US-PS 16 61024) werden die Oberwalze und die Dornwalze von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben. Die Obcrwalze ist auf einer im Walzenbereich geteilten Welle gelagert, deren beide Wellenstücke mittels einer Spannschraube miteinander axial verspannt sind. Diese Lagerung der Oberwalze ist noch erheblich nachgiebiger und hat zwangsläufig große Fertigungstoleranzen zur Folge. Außerdem ist hierbei die Dornwalze in axialer Richtung unverschieblich ausgebildet, was den Werkstückwechsel beträchtlich erschwert. Für einen schnellen Austausch der Walzen zum Fertigen unterschiedlicher Werkstücke ist dieses Walzwerk denkbar wenig geeignet, da die beiden Walzen erst nach dem Lösen jeweils einer Spannschraube von ihrer Achse abgezogen werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Walzgenauigkeit durch einen steifen, beanspruchungsgerec.hten Gesamtaufbau der Maschine dahingehend zu verbessern, daß auch Werkstücke großer axialer Länge, d. h. Büchsen mit geringstmöglichen Formabweichungen und damit minimalen Bearbeitungszugaben gewalzt werden können, ohne daß der schnelle Austausch der Walzen und der gegebenenfalls

S5 automalische Wcrkstückwechsel beeinträchtigt werden. Ausgehend von einem Walzwerk mit dem Grundaufbau nach der GB-PS 8 77 687 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das eine, auf der Antriebsscite gelegene Lager der Oberwalze im Rahmen fest angeordnet und das andere Lager der Oberwalze durch einen im Rahmen verlikal verschiebbar geführten und höheneinstellbaren, dieses Lager oben und seitlich umgreifenden Lagerbock von oben her abgestützt ist und daß die Dornwalzc in dem Walzenschltten gelagert

fts ist.

Die Vertauschung der Bewegungsfunktion von Oberwalze und Dornwalze führt, verglichen mit den bekannten Walzwerken, zu einem erheblich steiferen

Gesamtaufbau. Durch die feste Anordnung der an sich schon sehr biegesteifen Oberwalze in dem kastenartigen Rahmen des Walzwerks und die Zustellung der Dornwalze ergibt sich der Vorteil, daß die Oberwalze in einem Bereich des Rahmens angeordnet werden kann, in dem der Rahmen nicht durch Zu- oder Abführ-Öffnungen bzw. -Einrichtungen geschwächt ist. Die Abstützung des zweiten Lagers der Oberwalze mit einem vertikal verschiebbar geführten und höheneinbtellbaren Lagerbock ermöglicht eine genaue Paralleleinstellung der beiden Walzen zueinander und auch die Sicherung dieser Parallelität bei Belastung während des Walzvorganges. Die in dem vertikal verschiebbaren Walzenschlitten gelagerte Dornwalze gestattet es, den Werkstückwechsel außerhalb des Walzbereichs vorzunehmen und die Werkstücke zum Walzen in den beanspruchungsgünstigeren Teil des Walzwerksrahmens anzuheben. Durch die Gesamtheit der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine Unveränderlichkeit der Ortskoordinaten der Walzfläche unter Belastung und eine außerordentlich hohe Formgen2uigkeit der gewalzten Werkstücke erreicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Oberwalze aus einer in ihren beiden Lagern gehaltenen, im Bereich zwischen diesen Lagern einen möglichst großen Durchmesser aufweisenden, mit dem Antrieb verbundenen Tragspindel, auf, die mindestens ein mit ihr drehfest und auswechselbar verbundenes, ringförmiges Walzflächenteil koaxial aufgesetzt ist.

Diese Ausführung der Oberwalze bietet die vorteilhafte Möglichkeit, sowohl die Tragspindel als auch die Walzflächenteile jeweils in Form und Material optimal zu gestalten. Zum Beispiel läßt sich hierdurch die Arbeitsfläche der Obcrwalze auf einfachste Weise der axialen Länge des zu walzenden Werkstückes anpassen, so daß beim Walzen kurzer Büchsen oder Ringe der Platz zur Verfügung steht, der erforderlich ist, um das verschiebbare Lager mit der dann auch entsprechend kurzen Dornwalze möglichst dicht an das Werkstück heranführen zu können. Außerdem ist durch diese _4C Ausführung der Vorteil gewonnen, die Steifigkeit der Oberwalze durch ihren großen Durchmesser im eigentlichen Walzbreitenbereich nochmals zu erhöhen. Schließlich werden durch diese Ausführung die erforderlichen Walzenumbauten vereinfacht und die Werkzeugkosten niedrig gehalten.

tin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den F i g. I bis 4 schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. I einen Schnitt durch das Walzwerk nach der Schnittlinie <4-ßder F i g. 2,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Walzwerk nach der Schnittlinie C-Dder Fig. 1,

F i g. 3 einen Teilschnitt nach der Schnittlinie G-Hder F i g. I in vergrößerter Darstellung,

Fig.4 einen Schritt nach der Schnittlinie E-F der Fig. I.

Die Oberwalze I und die untere Dornwalze 2 sind beidseitig gelagert und an ihren Lagerstellen vom Rahmen 3 umschlossen. Der mit dem nicht dargestellten Antrieb verbundene Lagerzapfen 4 der Oberwalze 1 ist in einem auf der Antriebsseite gelegenen Lager 5 drehbar und axial unverschiebbar gelagert, das mit dem Rahmen 3 fest verbunden ist. Der andere Lagerzapfen 6 der Oberwalze 1 ist in einem Lager 7 drehbar gelagert, das von einem dieses Lager oben und seitlich (,<, umgreifenden Lagerbeck 8 von oben her abgestützt und mit an sich bekannten, nicht dargestellten Mitteln, z. B. mittels Stift, gegenüber dem Lagerbock 8 gegen Drehen und axiales Verschieben gesichert ist. Der Lagerbock 8 ist in einer Ausnehmung 9 des Rahmens 3 auf Führungsflächen 10 und 11 vertikal verschiebbar. Am Lagerbock 8 ist eine aus einem Rohr und zwei Endstücken bestehende Fühnmgsstange 12 befestigt, welche in einer im Rahmen 3 befestigten Führungshülse

13 geführt ist. Der Lagerbock 8 ist in seiner unteren (hier dargestellten) Stellung mittels einer auf einem Gewinde der Führungsstange 12 verstellbaren, auf der oberen Stirnfläche der Führungshülse 13 aufliegenden Mutter

14 in seiner Höhenlage justierbar. Mit einer auf das obere Ende der Führungshülse 13 aufschraubbaren Überwurfmutter 15 kann der Lagerbock 8 über die Führungsstange 12, die Mutter :I4 und die Führungshülse 13 mit dem Rahmen 3 zur Aufnahme von nach oben gerichteten Kraftkomponenten starr verspannt werden.

Die Oberwalze 1 besteht aus einer die Lagerzapfen 4 und 6 aufweisenden Tragspiindel, einer Hülse 16, ringförmigen Walzflächenteilen 17 und 18 und einem Flansch 19: Die Hülse 16 ist auf das Innenteil der Tragspindel aufschiebbar und mit iiim durch nicht dargestellte Mittel, beispielsweise Paßfeder oder Schrauben, in an sich bekannter Weise fest sowie axial unverschiebbar verbunden. Der Innendurchmesser der Hülse 16 ist größer als der Außendurchmesser des Lagers 7. Die ringförmigen Walzflächenteile 17 und 18, deren äußere Umfangsflächen die Walzfläche der Oberwalze 1 bilden, sind auf der Hülse 16 zentriert, durch an sich bekannte, aber nicht dargestellte Mittel wie Paßfedern od. dgl., mit der Hülse Ib nicht drehbar verbunden und durch einen Bund der Hülse 16 und den mit diesem Bund durch nicht dargestellte Schrauben verschraubten Flansch 19 gegen axiales Verschieben gesichert. Die größten Durchmesser der ringförmigen Walzflächenteile 17 und 18 sind kleiner als die lichte Weite der bei nach oben verschobenem Lagerbock 8 freigegebenen Ausnehmung 9 des Rahmens 3.

Unterhalb der Oberwalze 1 ist der Walzenschlitten 20 mit Führungsleisten 21, 22, 23 und 24 an Fiihrungsflächen des Rahmens 3 mit Hilfe von an diesem Rahmen 3 befestigten Hydraulikzylindern 25 und 26, deren Kolbenstangen 27 bzw. 28 am Walzenschlitten 20 angreifen, auf und ab verschiebbar. Im oberen Bereich des Walzenschlittens 20 ist die dünnere Dornwalze 2 drehbar gelagert, die auf der einen Seite ein konisches Ende 29 und auf der anderen ein konisches Ende 30 mit Gewindeansatz aufweist. Das konische Ende 29 ist in eine Flanschbüchse 31 eingepaßt, welche mit einer Lagerhülse 32 fest und axial unvcrschiebbar verbunden ist. Die Lagerhülse 32 ist mit zur Aufnahme von Längsund Querkräften geeigneten Wälzlagern 33 und 34 in einem Lagerbock 35 des Walzenschlittens 20 drehbar gelagert.

Das ,nii Gewindeansatz versehene konische Ende 30 der Dornwalze 2 ist in eine Flanschbüchse 36 eingepaßt und mit dieser verscnraubt. Die Flanschbüchse 36 ist mit einer Lagerhülse 37 fest und axial unverschiebbar verbunden, die mit von zur Aufnahme von Längs- und Querkräften geeigneten Wälzlagern 38 und 39 in einem Lagerbock 40 drehbar ist. Der Lagerbock 40 ist als Schulten ausgebildet, der auf Führungen 41 und 42 des Walzenschlittens 20 in Längsrichtung der Dornwalze 2 verschiebbar ist. Zum Verschieben dient ein mit dem Lagerbock 40 fest verbundenes Joch 43, an welchem die Kolbenstangen 44 uv\ 45 von im Walzenschlitten 20 befestigten Hydraulikzylindern 4<> und 47 angreifen.

Ein Zentrierarm 48 mit einer Zentrierrolle 49 ist im oberen Teil des Rahmens 3 schwenkbar gelagert. Die

Schwenkung des Zentrierarms 48 wird durch einen Hydraulikzylinder 50 über nicht dargestellte Hebel bewirkt. Im unteren Bemch des Rahmens 3 sind außerdem, in ihren an sich bekannten Einzelheiten nicht dargestellt, eine Zuführeinrichtung 51 für die ringförmigen Rohlinge 52, eine Abtransport-Hinrichtung 53 für die fertiggewalzten Ringe bzw. Büchsen und eine durch eine Tastrolle 54 betätigbare Abschalteinrichtung für den Vorschub des Walzenschlittens 20 nach Erreichen des gewünschten Werkstückdurchmessers gelagert, die seitliche Öffnungen des Wiil/cnsv'hlilteiiN 20 ilimli dringen und selbsttätig gesteuert werden.
Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende:
Die einzelnen Rlementc des Walzwerkes befinden sich in der dargestellten Position. Durch Beaufschlagen der Hydraulikzylinder 46 und 47 wird das loch 43 und mit ihm der Lagerbock 40 aus der in den Fig. I und 4 dargestellten Lage nach rechts verschoben. Bei dieser verschiebung iost sich die mit der rianschbuch.se 36 verschraubte Dnrnwal/.c 2 mit ihrem konischen Finde 29 aus ihrem Sit/ in der F-'lanschbüchse 31 und gibt den den ringförmigen Wal/Nächcntcilcn 17 und 18 der Obcrwal-/e 1 gegenüberliegenden Raum frei. Lin ringförmiger Rohling 52 wird durch die Zuführeinrichtung 51 in die Lage gebracht, in der seine Achse etwa mit der Achse der Dornwal/c 2 fluchtet. Durch entsprechende Beaufschlagung der Hydraulikzylinder 46 und 47 wird der Lagerbock 40 und mit ihm die Dornwal/c 2 wieder nach links verschoben, bis das konische Ende 29 der Dornwal/c 2 wieder an der entsprechenden Paßflachc der Flanschbüchse 31 anliegt. Die Dornwal/c 2 durchdringt bei dieser Bewegung die Lochung des ringförmigen Rohlings 52. Die Oberwalze I wird durch ihren Antrieb in Umdrehung versetzt, und der Wal/cnschlitten 20 wird durch entsprechende Beaufschlagung der Hydraulikzylinder 25 und 26 nach oben verschoben. Sobald Kraftschluß zwischen der Oberwal /c 1. dem ringförmigen Rohling 52 und der Dornwal/c 2 eintritt, beginnen der ringförmige Rohling 52 und die Dornwal/c 2 sich zu drehen. Durch fortgesetztes Verschieben des Walzenschlittens 20 nach oben wird der ringförmige Rohling 52 unter gleichzeitiger Wanddickenverringerung und Durchmesservergrößerung zum fertigen, büchsenförmigcn Ring gewalzt. Durch Beaufschlagen des Hydraulikzylinders 50 wird dabei der Zcntrierarm 48 so verstellt, daß die Zcntrierrollc 49 an dem zu walzenden büchsenförmigen Ring während des ganzen Walzvorganges, anliegt und so einen ruhigen und zentrischen Lauf des büchsenförmigcn Ringes bewirkt. Die Oberwalzc 1 kann über den Lagerbock 8 mit t iilfe der Mutter 14 so justiert werden, daß während des Walzvorganges, also unter Belastung durch die Walzkraft, für beide Lagerungen der Oberwalze 1 gleichwertige Abstützbedingungen vorliegen und Parallelitätsabweichungen zwischen den Achsen beider Walzen auch bei großen Kräften vermieden werden. Während des Walzprozesses liegt die Tastrolle 54 an der Außenfläche des Werkstückes an. Sie weicht mit zunehmender Vergrößerung des Außendurchmessers des Werkstückes zurück und gibt beim Erreichen der gewünschten Ringgröße ein Abschaltkommando. Dieses Abschaltkommando setzt zunächst den weiteren Vorschub des Walzenschlittens 20 still, so daß eine weitere Abstandsverringerung zwischen der Oberwalze 1 und der Dornwalze 2 nicht mehr stattfindet. Nach einigen weiteren Umläufen des Werkstückes, die der Egalisierung dienen und keine Wanddickenverringerung und Durchmesservergröße

rung mehr bewirken, wird der Lagerbock 40 durch entsprechende Beaufschlagung der Hydraulikzylinder 46 und 47 wieder nach rechts verschoben. Dabei gibt die Dornwalze 2 den auf ihr liegenden büchsenförmigen Ring frei, worauf dieser durch die Abtransport-Einrichtung 5} aus dem Walzwerk transportiert wird. Nun wird wieder ein ringförmiger Rohling 52 durch die Zuführeinrichtung 51 zugeführt, der Walzenschlitten 20 und der Zentrierarm 48 nehmen wieder die dargestellte Ausgangslage ein. und ein neues Arbeitsspiel beginnt.

Wenn die Wal/flächen der ringförmigen Walzflächcnlcilc 17 und 18 ahgcnui/t sind oder solche Teile mit anderen Auüenkonturen eingeset/i werden sollen, ist die Überwurfmutter 15 /u lösen und die I ühningsslange 12 mit dem Lagerbock 8 mit an sich bekannten Hebevorrichtungen nach oben /u schieben und in dieser Stellung mit an sich bekannten Mitteln, beispielsweise Bolzen, zu arretieren. Anschließend ist der Mansch 19 der überwai/e i zu iösen.danach werden der riansch i·» und die ringförmigen Wal/flächenteile 17 und 18 von der Hülse 16 über das Lager 7 hinweg abgezogen und durch die Ausnehmung 9 des Rahmens 3 ausgebaut. Nach dem Einbauen neuer oder andersgcformier ringförmiger Walzflächcntcile 17 und 18 wird der flansch wieder mit der Hülse 16 verschraubt, der Lagerbock 8 und die Eührungsstange 12 werden wieder abgesenkt und die Überwurfmutter 15 wird wieder feslgesv-nraubt. Damit ist das Walzwerk wieder betriebsbereit. Auf die gleiche Art kann bei Bedarf auch die Hülse 16 der Oberwalze I über das Lager 7 hinweg ausgetauscht werden.

Sollen schmalere Werkstücke gewalzt werden, beispielsweise solche, tieren axiale Länge der Breite des ringförmigen Walzflächentciles 17 entspricht, so ist lediglich das Walzflächenteil 18 in der beschriebenen Weise auszubauen und der Flansch 19. unter Verwendung entsprechend kürzerer Schrauben, zur axialen Sicherung des ringförmigen Wal/fläehenteilcs 17 einzusetzen. Die Dornwalze 2 wird durch Losdrehen des Gcwindcansatzes am konischen Ende 30 aus der flanschbiichsc 36 gelöst und durch eine Dornwalzc 2 mit entsprechend verkürztem zylindrischen Teil ersetzt. Nach Zuführung eines entsprechend schmaleren ringförmigen Rohlings 52 wird das konische Ende 29 der Dornwalze 2 an der entsprechenden Anlagcfläche der Flanschbüchse 31 zur Anlage gebracht. Hierzu muß der Lagerbock 40 mit Hilfe der Hydraulikzylinder 46 und 47 gegenüber der in der Zeichnung dargestellten Lage entsprechend weiter nach links verschoben werden. Durch diese Maßnahme lassen sich auch beim Walzen schmaler Werkstücke für die hochbeanspruchte Dornwalze 2, die für einen möglichst geringen Materialverlust beim Lochen des Rohlings 52 so dünn wie möglich gehalten werden muß. optimale Abstützbedingungen mit dem geringstmöglichen Lagerabstand erreichen. An der Oberwalze 1. deren Tragspindel mit den Lagerzapfen 4 und 6 ohne Schwierigkeiten ausreichend dimensioniert werden kann, bietet die Beibehaltung des ursprünglichen Lagcrabstandcs für die Genauigkeit des zu walzenden Ringes keine Nachteile.

Das einfache Umbauen bzw. Austauschen der Oberwalze 1 und die leichte Auswechselbarkeit der Dornwalze 2 gegen Walzen mit anderen Abmessungen bieten nicht nur für das genaue Walzen von Büchsen unterschiedlicher axialer Länge Vorteile. Es ist vielmehr auch möglich, das Walzwerk in kürzester Zeit und mit geringstmöglichen Werkzeugkosten vom Walzen von Ringen mit rechteckigem Querschnitt auf das Walzen

von Ringen mit AuBenprofilierung, mit Innenprofilierung oder mit Außen- und Innenprofilierung umzurüsten. Es können daher auch Ringe der unterschiedlichsten Abmessungen und Querschnittformen in kleinen Stückzahlen mit hoher Wirtschaftlichkeit gefertigt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Walzwerk zum Walzen von büchsenförmigen Werkstücken, bei dem in einem steifen, geschlossenen Rahmen eine antreibbare Oberwalzc und eine untere, in axialer Richtung verschiebbare Dornwalze mit geringerem Durchmesser waagerecht beidseitig drehbar gelagert sind und bei dem jede Walze austauschbar sowie eine der Walzen in einem im Rahmen geführten vertikal verschiebbaren Walzenschlitten gegen die andere zustellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine, auf der Antriebsseite gelegene Lager (5) der Oberwalze (1) im Rahmen (3) fest angeordnet und das andere Lager (7) der Oberwalze (1) durch einen im Rahmen (3) vertikal verschiebbar geführter, und höheneinstellbaren, dieses Lager (7) oben und seitlich umgreifenden Lagerbock (8) von oben her abgestützt ist und daß die Dornwalze (2) in dem Walzenschlitten (20) gelagert ist.

2. Walzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberwalze (1) aus einer in den Lagern (5 und 7) gehaltenen, im Bereich zwischen diesen einen möglichst großen Durchmesser aufweisenden, mit dem Antrieb verbundenen Tragspindel besteht, auf die mindestens ein auswechselbares, ringförmiges Walzflächenteil (IV, 18) koaxial aufgesetzt und mit dieser drehfest verbunden ist.