EP3021992B1 - Vorrichtung zum bearbeiten eines werkstücks - Google Patents

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EP3021992B1
EP3021992B1 EP14750306.4A EP14750306A EP3021992B1 EP 3021992 B1 EP3021992 B1 EP 3021992B1 EP 14750306 A EP14750306 A EP 14750306A EP 3021992 B1 EP3021992 B1 EP 3021992B1
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EP
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rolling
workpiece
region
tool
area
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EP14750306.4A
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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 tool for machining a workpiece according to the preamble of claim 1.
  • the WO 2011/022747 A1 shows a device for cutting machining elongate workpieces for producing a thread-like outer profile by means of rotatable forming rolls.
  • the forming rollers rotate around the workpiece and pass during a complete rotation around the workpiece successively with this in a forming engagement.
  • the workpiece itself is non-rotatable about its axis during machining by means of the rolling head and movably mounted in the direction of its axis, for example by a hydraulic slide.
  • Object of the present invention is to accomplish the manufacture of such sensitive workpieces in a continuous process, in particular on 2-reel machines.
  • a thread is to be formed in a pipe, then it makes sense to provide two successive dies with different diameters.
  • the second rolling die following the first rolling die has one larger diameter in the profiling to be transmitted than the inlet roll jaw.
  • a thread with a smaller depth is produced, followed by a depression of a thread having a greater depth, but of course in the same thread.
  • this method is not only to be used in the manufacture of threads, but also in the transmission of other possible profiles.
  • the dies with different profiling do not follow each other immediately, but if there is arranged between a relaxation area in which the workpiece is not pressurized. In this area, the workpiece can relax and reorient itself back to the cylindrical shape before it is again exposed to another pressure of the subsequent rolling die. As a rule, after the first deformation, the workpiece has a higher resistance moment and should therefore regress to the cylinder shape before further deformation.
  • the rolling dies have an inlet area.
  • inlet area serves to gently pre-deform the workpiece and facilitates the pick-up by the roller. In the outlet area, the workpiece is released again.
  • 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
  • the rolling-in region 5 is followed by a rolling region 6, with a toothing 8 as a profile shape on a circumferential surface 7.
  • a short outlet region 9 adjoins the rolling region 6, 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 likewise begins with the expansion area 4 having an inlet area 10 which is of conical design, 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 is provided as a profile on a peripheral surface 13. This rolling jaw 3 has measured from the top of the toothing 14 from a diameter d3, which is formed larger than the diameter d2.
  • 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.

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bearbeiten eines Werkstücks nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
    • 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 (siehe Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung, Fachausschuss Maschinenbau, Fertigungssysteme, Stahlbau, Informationsblatt Nr. 007, www.bghm.de/fileadmin/user_upload/Arbeitsschuetzer/Praxishilfen/Fachbereich s-Informationsblaetter/007_MFS_E2010-01_Rollwalzmaschinen.pdf).
  • 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.
  • Die WO 2011/022747 A1 zeigt eine Vorrichtung zur spanlosen Bearbeitung langgestreckter Werkstücke zur Herstellung eines gewindeartigen Aussenprofils mittels drehbaren Formwalzen. Dabei umlaufen die Formwalzen das Werkstück und gelangen während eines vollständigen Umlaufs um das Werkstück nacheinander mit diesem in einen Umformeingriff. Das Werkstück selbst ist während der Bearbeitung mittels des Walzkopfes um seine Achse unverdrehbar und in Richtung seiner Achse, beispielsweise durch einen hydraulischen Schlitten, beweglich gelagert.
  • Zum Herstellen eines integral gewalzten Rippenrohres wird gemäss DE 101 56 374 C1 , US 5 669 441 A und insbesondere EP 1 830 151 A1 eine Vorrichtung verwendet, in die jeweils mindestens drei voneinander beabstandete Walzwerkzeuge mit Walzscheiben integriert sind. Diese werden auf einer Stange oder einem Rohr aufeinandergereiht und bilden ein Paket, das als "Rillendurchlaufrolle" bezeichnet werden kann.
    • 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 ein Werkzeug nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1.
  • 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, dass die Walzbacken mit unterschiedlicher Profilierung nicht sofort aufeinander 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.
  • Die Walzbacken besitzen einen Einlaufbereich. Im Rahmen der Erfindung liegt natürlich, dass auch nur eine Walzbacke mit einem Einlaufbereich versehen ist. Ähnliches gilt auch für einen 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.
    • 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 ein Walzbereich 6, mit einer Zahnung 8 als Profilform auf einer Umfangfläche 7. An den Walzbereich 6 schliesst ein kurzer Auslaufbereich 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. 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. Bezugszeichenliste
    1 Werkzeug 34 67
    2 Walzbacke 35 68
    3 Walzbacke 36 69
    4 Entspannungsbereich 37 70
    5 Einlaufbereich 38 71
    6 Walzbereich 39 72
    7 Umfangsfläche 40 73
    8 Profilform 41 74
    9 Auslaufbereich 42 75
    10 Einlaufbereich 43 76
    11 Auslaufbereich 44 77
    12 Walzbereich 45 78
    13 Umfangsfläche 46 79
    14 Profilform 47
    15 48 A Drehachse
    16 49
    17 50 d1 Durchmesser von 4
    18 51
    19 52 d2 Durchmesser von 6
    20 53
    21 54 d3 Durchmesser von 14
    22 55
    23 56
    24 57
    25 58
    26 59
    27 60
    28 61
    29 62
    30 63
    31 64
    32 65
    33 66

Claims (3)

  1. Drehbares Werkzeug zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere eines Rohres mit geringer Wandstärke, dadurch gekennzeichnet,
    dass das Werkzeug (1) aus mindestens zwei aufeinander folgenden Walzbacken (2, 3) besteht und sich zwischen zwei Walzbacken (2, 3) ein Entspannungsbereich (4) befindet und der Entspannungsbereich (4) einen geringeren Durchmesser (d1) als die benachbarten Walzbacken (2, 3) aufweist, wobei zumindest eine Walzbacke (2, 3) einen Einlaufbereich (5, 10) und einen Auslaufbereich (9, 11) aufweist und der Einlaufbereich (5, 10) und der Auslaufbereich (9, 11) zu einer Mittelachse (A) des Werkzeugs (1) konisch geneigt verlaufen, wobei sich zwischen Einlaufbereich (5, 10) und Auslaufbereich (9, 11) ein Walzbereich (6, 12) befindet und eine Umfangsfläche (7, 13) der Walzbacke (2, 3) profiliert ist.
  2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei aufeinander folgende Walzbacken (2, 3) einen unterschiedlichen Durchmesser (d2, d3) aufweisen.
  3. Rollwalzmaschine mit zumindest einem Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkzeug auf das Werkstück zu bewegbar ist.
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EP3021992A1 EP3021992A1 (de) 2016-05-25
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