EP3021992A1 - Vorrichtung zum bearbeiten eines werkstücks - Google Patents

Vorrichtung zum bearbeiten eines werkstücks

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EP3021992A1
EP3021992A1 EP14750306.4A EP14750306A EP3021992A1 EP 3021992 A1 EP3021992 A1 EP 3021992A1 EP 14750306 A EP14750306 A EP 14750306A EP 3021992 A1 EP3021992 A1 EP 3021992A1
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EP
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workpiece
rolling
tool
profiling
successive
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EP14750306.4A
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Inventor
Arne Höltich
Helmut Sproll
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Rollwalztechnik Abele and Holtich GmbH
Original Assignee
Rollwalztechnik Abele and Holtich GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/04—Making by means of profiled-rolls or die rolls
    • B21H3/042—Thread-rolling heads
    • B21H3/044—Thread-rolling heads working axially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes or tubes with decorated walls
    • B21C37/205—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes or tubes with decorated walls with annular guides

Definitions

  • the invention relates to a device for processing a workpiece, in particular a pipe with a small wall thickness, by means of at least one rotatable tool which is movable toward the workpiece.
  • Object of the present invention is to accomplish the manufacture of such sensitive workpieces in a continuous process, in particular on 2-reel machines.
  • the tool consists of at least two successive dies.
  • the rolling dies have an inlet region.
  • that only one rolling jaw is provided with an inlet region.
  • the inlet area is used for gentle pre-forming of the workpiece and facilitates the recording through the roller. In the outlet area, the workpiece is released again.
  • the invention also provides a method for machining a workpiece, in particular a tube with a small wall thickness, by means of at least one rotatable tool which is moved towards the workpiece, wherein at least two successive rolling jaws produce a profiling in the workpiece.
  • This generated profiling has a different depth in a preferred embodiment.
  • An inventive tool 1 for processing a workpiece not shown in detail has two dies 2 and 3. Both rolling jaws 2 and 3 are connected to each other via a relaxation area 4. This preferably consists of a cylinder portion and has a diameter d1.
  • the rolling jaws 2 and 3 are formed as inlet rolling jaws and have an inlet region 5 and 10. These are designed conically and extend obliquely to a rotational axis A of the tool first
  • a short outlet area 9 which can also be referred to as a chamfer.
  • the peripheral surface 7 of the rolling region 6 measured from the top of the toothing 8 from a diameter d2.
  • the rolling jaw 3 is arranged on the relaxation area 4. It also begins at the relaxation area 4 with an inlet area 10 which is configured conically, as well as an outlet area 11. Between the inlet area 10 and the outlet area 11, a rolling area 12 with a toothing 14 as profile shape is provided on a peripheral surface 13. This rolling jaw 3 has from the top of the toothing 14 measured a diameter d3, which is larger than the diameter d2.
  • a toothing for example, a thread with a certain slope or even a toothing without inclination are introduced.
  • the rolling rolling machines described in the prior art in which usually two corresponding tools are provided, which are to be adjusted to the workpiece to be machined.
  • the tube is inserted parallel to the axis of rotation of the tools between them. This is done first along the inlet region 5, in which the workpiece is preformed until the workpiece reaches the actual rolling region 6 of the rolling die 2.
  • the profile shape 8 of the rolling jaw 2 is pressed to the desired first depth of calibration in the workpiece or its peripheral surface, so that there arises the corresponding pre-profile. If the workpiece is produced in a continuous process, the workpiece is automatically transported further during roll rolling along the axis of rotation A. In this case, the workpiece is released in the outlet region 9 of the rolling jaw 2 and can relax in the relaxation area 4.
  • the workpiece hits the inlet area 10 of the rolling jaw 3 and further onto the rolling area 12 with the profile shape 14. Since this rolling jaw 3 has a larger diameter d3 than the diameter d2 of the rolling jaw 2, the teeth are pressed deeper into the latter Workpiece. It goes without saying that this process can also be continued with a third or fourth rolling die, but it has generally been found in practice that two successive rolling dies suffice.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines Rohres mit geringer Wandstärke, mittels zumindest einem drehbaren Werkzeug (1), welches auf das Werkstück zu bewegbar ist, soll das Werkzeug (1) aus mindestens zwei aufeinander folgenden Walzbacken (2, 3) besteht.

Description

Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines Rohres mit geringer Wandstärke, mittels zumindest einem drehbaren Werkzeug, welches auf das Werkstück zu bewegbar ist.
Stand der Technik
Vorrichtungen zum Bearbeiten von Werkstücken gibt es eine Vielzahl, beispielsweise als Pressen oder Stanzen. Eine Reihe von derartigen Vorrichtungen sind auch vorgesehen, um ein Werkstück von zumindest zwei Seiten her zu bearbeiten. Hier sollen vor allem Vorrichtungen erwähnt werden, welche in das Werkstück eine gewünschte Profilierung einformen. Hierzu zählen vor allem Gewindewalzmaschinen, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt sein soll.
Bei bekannten Gewindewalzmaschinen nach der EP 0 310 898 B1 werden die beiden Druckwalzen auf das Werkstück zu bewegt. Derartige Gewindewalzmaschinen werden auch als Rollwalzmaschinen od. dgl. bezeichnet.
Probleme insbesondere bei 2-Rollen-Maschinen treten vor allem dann auf, wenn empfindliche Werkstücke bearbeitet werden sollen. Dazu zählen vor allem dünnwandige Rohre, die sich durch den seitlichen Druck der Werkzeuge leicht verformen können. Deshalb werden derartige Werkstücke heute nicht im kontinuierlichen Verfahren hergestellt, sondern in einem ersten Arbeitsgang wird eine Profilierung mit relativ geringer Tiefe erzeugt. Danach werden die Werkzeuge wieder auseinander gefahren und in einem zweiten Gang erfolgt eine Profilierung mit grösserer Tiefe. In der Regel folgt dann ein dritter gleicher Arbeitsgang oder sogar ein vierter. Eine andere Alternative stellen 3-Rollen- Maschinen dar, die über drei Umgangspunkte auf das Werkstück drücken.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Herstellen von derartigen empfindlichen Werkstücken auch in einem kontinuierlichen Verfahren insbesondere auf 2-Rollen-Maschinen zu bewerkstelligen.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass das Werkzeug aus mindestens zwei aufeinanderfolgenden Walzbacken besteht.
Zwischen den Walzenbacken befindet sich eine Zone, in der sich das dünnwandige Rohr entspannen kann.
Dies bedeutet, dass die Werkstücke, die aufeinanderfolgenden Werkzeuge durchlaufen, diese Werkzeuge aber nicht extra auseinander und wieder zusammengefahren werden müssen. Hierdurch wird der Arbeitsgang insgesamt wesentlich beschleunigt und dadurch natürlich auch das Herstellen von empfindlichen Werkstücken verbilligt. Die Präzision oder Qualität der eigentlichen Übertragung der Profilierung leidet in keinem Fall.
Soll z.B. ein Gewinde in ein Rohr eingeformt werden, so bietet es sich an, zwei aufeinanderfolgende Walzbacken mit unterschiedlichen Durchmessern zu versehen. Die auf die erste Walzbacke folgende zweite Walzbacke hat einen grösseren Durchmesser in der zu übertragenden Profilierung als die Einlaufwalzbacke. Im kontinuierlichen Verfahren wird so beim Durchlaufen des Werkstücks durch beide Walzbacken zuerst ein Gewinde mit einer geringeren Tiefe erzeugt, danach folgt ein Eindrücken eines Gewindes mit einer höheren Tiefe, allerdings natürlich in denselben Gewindegang. Dieses Verfahren ist natürlich nicht nur bei der Herstellung von Gewinden zu verwenden, sondern auch bei der Übertragung weiterer möglicher Profilierungen.
Von grossem Vorteil hat sich herausgestellt, wenn die Walzbacken mit unterschiedlicher Profilierung nicht sofort auf einander folgen, sondern wenn dazwischen ein Entspannungsbereich angeordnet ist, in dem das Werkstück nicht mit Druck beaufschlagt wird. In diesem Bereich kann sich das Werkstück entspannen und sich wieder auf die Zylinderform zurückorientieren, bevor es wiederum einem weiteren Druck der nachfolgenden Walzbacke ausgesetzt wird. In der Regel hat das Werkstück nach der ersten Verformung ein höheres Widerstandsmoment und sollte sich deshalb vor der weiteren Verformung auf die Zylinderform zurückbilden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzen die Walzbacken einen Einlaufbereich. Im Rahmen der Erfindung liegt natürlich, dass auch nur eine Walzbacke mit einem Einlaufbereich versehen ist. Ähnliches gilt auch für einen bevorzugt vorgesehenen Auslaufbereich der Walzbacke. Der Einlaufbereich dient zum sanften Vorverformen des Werkstücks und erleichtert die Aufnahme durch die Walzenrolle. Im Auslaufbereich wird das Werkstück wieder freigegeben.
Von der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines Rohres mit geringer Wandstärke umfasst, mittels zumindest einem drehbaren Werkzeug, welches auf das Werkstück zu bewegt wird, wobei mindestens zwei aufeinanderfolgende Walzbacken eine Profilierung in dem Werkstück erzeugen. Diese erzeugte Profilierung hat in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine unterschiedliche Tiefe.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur eine schematisch und nur zu Hälfte dargestellte Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Werkzeug zum Bearbeiten eines Werkstücks.
Ein erfindungsgemässes Werkzeug 1 zum Bearbeiten eines nicht näher gezeigten Werkstückes weist zwei Walzbacken 2 und 3 auf. Beide Walzbacken 2 und 3 sind über einen Entspannungsbereich 4 miteinander verbunden. Dieser besteht bevorzugt aus einem Zylinderabschnitt und weist einen Durchmesser d1 auf.
Die Walzbacken 2 und 3 sind als Einlaufwalzbacken ausgebildet und besitzen einen Einlaufbereich 5 und 10. Diese sind konisch ausgestaltet und verlaufen schräg zu einer Drehachse A des Werkzeugs 1.
Auf den Einlaufbereich 5 folgt unter Umständen ein Walzbereich 6, mit einer Zahnung 8 als Profilformung auf einer Umfangfläche 7 profiliert mit einer Zahnung 8 ausgebildet ist. An den Walzbereich 6 schliesst ein kurzer Auslauf bereich 9 an, der auch als Fase bezeichnet werden kann. Ingesamt weist die Umfangsfläche 7 des Walzbereichs 6 von der Spitze der Zahnung 8 ab gemessen einen Durchmesser d2 auf.
An den Entspannungsbereich 4 anschliessend ist die Walzbacke 3 angeordnet. Sie beginnt ebenfalls auf den Entspannungsbereich 4 folgend mit einem Einlaufbereich 10, der konisch ausgestaltet ist, ebenso, wie ein Auslaufbereich 11. Zwischen Einlaufbereich 10 und Auslaufbereich 11 ist ein Walzbereich 12 mit einer Zahnung 14 als Profilform an einer Umfangfläche 13 vorgesehen, profiliert ist. Diese Walzbacke 3 besitzt von der Spitze der Zahnung 14 aus gemessen einen Durchmesser d3, der grösser ausgebildet ist als der Durchmesser d2.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
In ein Werkstück, nämlich in ein Rohr mit einer relativ geringen Wandstärke soll eine Zahnung, beispielsweise ein Gewinde mit einer bestimmten Steigung oder aber auch nur eine Zahnung ohne Steigung eingebracht werden.
Hierzu dienen insbesondere die im Stand der Technik beschriebenen Rollwalzmaschinen, bei denen in der Regel zwei entsprechende Werkzeuge vorgesehen sind, die auf das zu bearbeitende Werkstück hin verstellt werden sollen. Hierbei ist vorgesehen, dass das Werkstück, im vorliegenden Fall das Rohr, parallel zur Drehachse der Werkzeuge zwischen diese eingeführt wird. Dies geschieht zuerst entlang dem Einlaufbereich 5, in dem das Werkstück vorgeformt wird, bis das Werkstück den eigentlichen Walzbereich 6 der Walzbacke 2 erreicht. Hier wird die Profilform 8 der Walzbacke 2 auf die gewünschte erste Kalibiertiefe in das Werkstück bzw. dessen Umfangfläche eingedrückt, so dass dort das entsprechende Vorprofil entsteht. Wird das Werkstück im Durchlaufverfahren produziert, so wird das Werkstück automatisch beim Rollwalzen entlang der Drehachse A weiter transportiert. In diesem Fall wird das Werkstück im Auslaufbereich 9 der Walzbacke 2 freigegeben und kann sich in dem Entspannungsbereich 4 entspannen.
Nach dem Entspannungsbereich 4 trifft das Werkstück auf den Einlaufbereich 10 der Walzbacke 3 und weiter auf den Walzbereich 12 mit der Profilform 14. Da diese Walzbacke 3 einen grösseren Durchmesser d3 aufweist, als der Durchmesser d2 der Walzbacke 2 erfolgt ein tieferes Eindrücken der Zahnung in das Werkstück. Es versteht sich von selbst, dass dieser Vorgang auch mit einer dritten oder vierten Walzbacke fortgesetzt werden kann, in der Regel hat sich aber in der Praxis gezeigt, dass zwei aufeinanderfolgende Walzbacken genügen.
Dres. WEISS & ARAT
Patentanwälte und Rechtsanwalt
European Patent Attorney
Aktenzeichen: P 4693/PCT Datum: 16.07.14 W/ST
Bezugszeichenliste

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines Rohres mit geringer Wandstärke, mittels zumindest einem drehbaren Werkzeug (1), welches auf das Werkstück zu bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) aus mindestens zwei aufeinander folgenden Walzbacken (2, 3) besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei aufeinander folgende Walzbacken (2, 3) einen unterschiedlichen Durchmesser (d2, d3) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen zwei Walzbacken (2, 3) ein Entspannungsbereich (4) befindet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Entspannungsbereich (4) einen geringeren Durchmesser (d1) als die benachbarten Walzbacken (2, 3) aufweist.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1, bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Walzbacke (2, 3) einen Einlaufbereich (5, 10) aufweist.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Walzbacke (2, 3) einen Auslaufbereich (9, 11) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlaufbereich (5, 10) und/oder der Auslaufbereich (9, 11) zu einer Mittelachse (A) des Werkzeugs (1) konisch geneigt verläuft/verlaufen.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfangsfläche (7, 13) der Walzbacke (2, 3) profiliert ist.
9. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines Rohres mit geringer Wandstärke, mittels zumindest einem drehbaren Werkzeug (1), welches auf das Werkstück zu bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei aufeinander folgende Walzbacken (2, 3) eine Profilierung in dem Werkstück erzeugen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Profilierung eine unterschiedliche Tiefe aufweist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung des Werkstücks bei aufeinander folgenden Walzbacken (2, 3) zu nimmt.
12. Werkzeug zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines Rohres mit geringer Wandstärke, mit den Merkmalen nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8.
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