WO2009059723A1 - Ringwalze - Google Patents

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WO2009059723A1
WO2009059723A1 PCT/EP2008/009205 EP2008009205W WO2009059723A1 WO 2009059723 A1 WO2009059723 A1 WO 2009059723A1 EP 2008009205 W EP2008009205 W EP 2008009205W WO 2009059723 A1 WO2009059723 A1 WO 2009059723A1
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rolling
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ring roller
roller according
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Inventor
Martin Franzke
Dennis Michl
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Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Original Assignee
Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
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Classifications

    • 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
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length

Definitions

  • Ring rolling mills essentially comprise a ring roll or also called a main roll and a mandrel roll.
  • the prior art is that the tool caliber is screwed into the main rollers, whereby a separate tool roll is required for each ring profile.
  • a separate tool roll is required for each ring profile.
  • several intermediate stages or rolling steps are necessary, as a result of which the final contour of the ring is produced progressively by corresponding respectively differently calibrated main rollers.
  • This ring cross sections are therefore often made of a non-profiled ring machined, since the tool costs can exceed the material cost of the workpiece.
  • the object of the invention is to provide a ring roller or a rolling tool for rotative rolling of a ring, with which several, preferably all different rolling steps can be made subsequently without changing the ring roller.
  • the object of the invention is a ring roller with flexibly adjustable rolling caliber.
  • the ring roller comprises a main roller main body, wherein coaxially about a main roller main body at least one rolling cylinder is arranged and wherein each rolling cylinder is displaceable relative to the main roller main body and / or relative to an enclosed by him rolling cylinder along a common axis of rotation.
  • Figures 1 and 2 show an annular roller according to the invention with a main roller main body 3, hereinafter called HW body, and a plurality of (at least one) roller cylinders 2, which can be adjusted in height relative to the figures.
  • HW body main roller main body 3
  • roller cylinders 2 which can be adjusted in height relative to the figures.
  • the roll cylinders 2 are driven by the HW body 3 and serve to shape the caliber 1.
  • the HW body 3 replaces the standard main roll in its function so that unprofiled rings can continue to be rolled, in particular if the surface area of the HW Body 3 has no contouring.
  • FIG. 1 shows a caliber which can be adjusted on one side and FIG. 2 shows a caliber which can be adjusted on both sides, for which purpose a roll cylinder 2 is shown here e.g. can be made in two parts, both parts can be displaced.
  • FIG. 3 also shows a possible embodiment of the rolling cylinders 2 based on a plurality of rolling steps 1, 2 a and 2 b.
  • the / the roll cylinder 2 has different calibrated lateral surfaces.
  • an unprofiled ring can be rolled to a necessary diameter and then provided with the profile roll cylinder 2 profiled.
  • the inner roll cylinder 2 is lowered after the rolling process 1) and then further rolled the ring until the final diameter has been reached, at the same time, the required profile contour has resulted through the caliber.
  • the different contouring of the roll cylinders, a sequence of caliber shapes can be achieved, which are necessary to produce complicated ring sections, or it can be a production change from one ring geometry to the next quickly realized by only the corresponding roll cylinder 2 is lowered.
  • the inner roll cylinder 2 and the outer roll cylinder 2 in the rolling step have successive contours in the work surface, which are driven one after the other from a rest position to a working position by a displacement of the rolling cylinder along the common axis of rotation.
  • the rolling caliber is formed by the roll cylinders 2, which are positioned at different heights.
  • the roll cylinders 2 are adjusted to each other so that sets the required caliber.
  • the roll cylinders 2 can all have a smooth uncontoured lateral surface, resulting in a profiling of the rolled ring by the step shape achieved by the lower end of the roll cylinders 2 arranged relative to one another.
  • Complex ring geometries eg deep roll cuts
  • This axially parallel toothing 6 on the inner and outer lateral surfaces can be located above the respective functional surface (rolling surface). As a result, the axial positioning of the roll cylinder 2 is ensured with simultaneous guidance. This results in a linear guide between the roller cylinders 2 and also the possibility for torque transmission between the roller cylinders.
  • the main roll cylinders 2 can be positioned axially depending on the required caliber shape.
  • Figures 6 to 8 show different versions.
  • the actuators of the lifting devices can be integrated into the HW body 3 or mounted outside.
  • both hydraulic, pneumatic and electrical actuators can be used, whereby the lifting movement can be automated.
  • a further design according to FIG. 7, in which the actuators are integrated, represents the use of a spindle drive.
  • the threaded spindle 12 is in this case connected to the HW body 3.
  • Each roll cylinder 2 has its own adjusting mechanism which comprises at least one spindle nut 4 and preferably also an electric drive. (Detail v of Figure 7). By driving the spindle nut 4, this shifts linearly along the threaded spindle 11 (screw principle).
  • the connection of the electric drive can be realized by sliding contacts (not shown).
  • each roll cylinder 2 has at least one preferably at least two own threaded spindles 12.
  • the associated spindle nuts are installed in the HW body 3 or through Internal thread 13 realized in a frontal collar of the HW body 3.
  • the lifting movement results from driving the threaded spindle 12 according to the screw principle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ringwalze umfassend einen Hauptwalzengrundkörper (3), bei der koaxial um den Hauptwalzengrundkörper (3) wenigstens ein Walzzylinder (2) angeordnet ist, wobei jeder Walzzylinder (2) relativ zum Hauptwalzengrundkörper (3) und/oder relativ zu einem von Ihm umschlossenen Walzzylinder (2) längs einer gemeinsamen Drehachse verschieblich ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum mechanischen Walzen eines Ringes mittels einer Ringwalze in aufeinander folgenden Walzschritten, bei dem verschiedene Schritte zum Walzen eines Ringes mittels einer Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche erfolgen, wobei zwischen den Schritten ein oder mehrere einen Hauptwalzengrundkörper (3) der Ringwalze umgebende Walzzylinder (2) wahlweise von einer Ruheposition in eine Arbeitsposition durch axiale Verschiebung entlang einer gemeinsamen Drehachse bewegt werden.

Description

Ringwalze
Die Erfindung betrifft eine Ringwalze sowie ein Verfahren zum Walzen von Ringen in mehreren Walzschritten. Ringwalzwerke umfassen im Wesentlichen eine Ringwalze oder auch Hauptwalze genannt sowie eine Dornwalze.
Auf solchen bekannten Ringwalzwerken lassen sich neben rechteckigen Ringquerschnitten auch nahtlose Ringe mit profilierten Querschnitten herstellen, indem eine kalibrierte Hauptwalze und/oder eine kalibrierte Dornwalze verwendet wird. Durch die kalibrierte Hauptwalze wird die äußere Ringmantelfläche mit einem Profil versehen.
Stand der Technik ist dabei, dass das Werkzeugkaliber in die Hauptwalzen eingedreht wird, wodurch für jedes Ringprofil eine eigene Werkzeugwalze benötigt wird. Häufig sind bei komplizierten Profilformen mehrere Zwischenstufen oder Walzschritte notwendig, wodurch die Endkontur des Ringes nach und nach durch entsprechende jeweils anders kalibrierte Hauptwalzen erzeugt wird. Diese Ringquerschnitte werden deshalb oftmals auch aus einem unprofilierten Ring spanend hergestellt, da die Werkzeugkosten die Materialkosten des Werkstückes überschreiten können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ringwalze bzw. ein Walzwerkzeug zum rotativen Walzen eines Ringes bereit zustellen, mit welchem mehrere, bevorzugt alle verschiedenen Walzschritte nachfolgend ohne Wechsel der Ringwalze vorgenommen werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ringwalze nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 17. Dabei ist der Gegenstand der Erfindung eine Ringwalze mit flexibel einstellbarem Walzkaliber. Hierfür umfasst die Ringwalze einen Hauptwalzengrundkörper, wobei koaxial um einen Hauptwalzengrundkörper wenigstens ein Walzzylinder angeordnet ist und wobei jeder Walzzylinder relativ zum Hauptwalzengrundkörper und/oder relativ zu einem von Ihm umschlossenen Walzzylinder längs einer gemeinsamen Drehachse verschieblich ist. So besteht die Möglichkeit, verschiedene Schritte zum Walzen eines Ringes mittels einer solchen Ringwalze vorzunehmen ohne diese zu wechseln, wofür zwischen den Schritten ein oder mehrere den Hauptwalzengrundkörper der Ringwalze umgebende Walzzylinder wahlweise von einer Ruheposition in eine Arbeitsposition durch axiale Verschiebung entlang einer gemeinsamen Drehachse bewegt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in den nachfolgend beschrieben Figuren genannt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Ringwalze mit einem Hauptwalzengrundkörper 3, im folgenden HW-Körper genannt, und mehreren (wenigstens einem) Walzenzylindern 2, die in der Höhe bezogen auf die Figuren verstellt werden können.
Die Walzenzylinder 2 werden mit dem HW-Körper 3 angetrieben und dienen der Formgebung des Kalibers 1. Der HW-Körper 3 ersetzt in seiner Funktion die Standard-Hauptwalze, so dass hiermit weiterhin unprofilierte Ring gewalzt werden können, insbesondere wenn die Mantelfläche des HW-Körpers 3 keine Konturierung aufweist.
Dabei zeigt die Figur 1 ein einseitig einstellbares Kaliber und die Figur 2 ein beidseitig einstellbares Kaliber, wofür ein Walzenzylinder 2 hier z.B. zweiteilig ausgeführt sein kann, wobei beide Teile verschieblich sein können.
Variante 1 : Die Figur 3 zeigt auch anhand- mehrerer Walzschritte 1, 2a und 2b eine mögliche Ausführung der Walzzylinder 2.
Bei dieser Variante besitzt der/die Walzenzylinder 2 unterschiedliche kalibrierte Mantelflächen. Hierdurch kann zunächst ein unprofilierter Ring auf einen notwendigen Durchmesser aufgewalzt werden und anschließend mit dem Profil versehen Walzenzylinder 2 profiliert werden. Hierfür wird der innere Walzenzylinder 2 nach dem Aufwalzvorgang 1) abgesenkt und der Ring anschließend weitergewalzt bis der Enddurchmesser erreicht worden ist, gleichzeitig hat sich die geforderte Profilkontur durch das Kaliber ergeben. Durch das unterschiedliche Konturieren der Walzenzylinder kann eine Abfolge von Kaliberformen erreicht werden, die notwendig sind um komplizierte Ringquerschnitte herzustellen, oder es lässt sich ein Produktionswechsel von einer Ringgeometrie auf die nächste schnell realisieren, indem lediglich der entsprechende Walzenzylinder 2 abgesenkt wird.
Hier ist erkennbar das der inneren Walzenzylinder 2 und der äußere Walzenzylinder 2 im Walzschritt aufeinander folgende Konturen in der Arbeitsfläche aufweisen, die nacheinander aus einer Ruheposition in eine Arbeitsposition gefahren werden durch eine Verschiebung der Walzzylinder entlang der gemeinsamen Drehachse.
Variante 2:
Bei dieser Variante gemäß der Figur 4 wird das Walzkaliber durch die Walzenzylinder 2 gebildet, die auf unterschiedliche Höhen positioniert werden. Hierbei werden die Walzenzylinder 2 so zueinander verstellt, dass sich das geforderte Kaliber einstellt. Z.B. können die Walzenzylinder 2 alle eine glatte unkonturierte Mantelfläche aufweisen, so dass sich eine Profilierung des gewalzten Ringes durch die Stufenform ergibt, die durch die relativ zueinander angeordneten unteren Ende der Walzenzylinder 2 erzielt wird. Komplexe Ringgeometrien (z.B. tiefe Walzeeinstiche) lassen sich stufenweise herstellen, indem die Walzenzylinder 2 schrittweise zugestellt werden, bis die geforderte Endkontur erzeugt worden ist.
Unterscheiden lässt sich eine Prozessablauf bei dem das Zustellen der Walzenzylinder während des Aufwalzens erfolgt und ein Ablauf bei dem der entsprechende Walzenzylinder nach Erreichen des jeweils geforderten Ringdurchmesser zugestellt wird.
Lagerung der Walzenzylinder
Bei Forderung der Übertragbarkeit des Antrie,bmomentes zwischen dem HW- Körper 3 und den Walzenzylindern 2 kann es vorgesehen sein, die Mantelflächen mit einer Verzahnung 6, ähnlich einer Keilwellen-/Nabenverbindung, zu versehen, wie es Figur 5 in zwei Ansichten zeigt.
Diese achsparallel verlaufende Verzahnung 6 an den inneren und äußeren Mantelflächen kann sich oberhalb der jeweiligen Funktionsfläche (Walzfläche) befinden. Hierdurch ist die axiale Positionierung der Walzenzylinder 2 bei gleichzeitiger Führung gewährleistet. Es ergibt sich so eine Linearführung zwischen den Walzenzylindern 2 und auch die Möglichkeit zur Drehmomentübertragung zwischen den Walzenzylindern.
Hubvorrichtung der Walzenzylinder
Mit Hilfe einer Hubvorrichtung können die Hauptwalzenzylinder 2 abhängig von der geforderten Kaliberform definiert axial positioniert werden. Die Figuren 6 bis 8 zeigen verschieden Ausführungen.
Abhängig von der Maschinenbauform können die Stellglieder der Hubvorrichtungen in den HW-Körper 3 integriert bzw. außerhalb montiert sein. Als Antrieb können sowohl hydraulisch, pneumatisch als auch elektrische Stellglieder verwendet werden, wodurch die Hubbewegung automatisiert werden kann. Ferner besteht die Möglichkeit die Walzenzylinder manuell zu verstellen wie es z.B. Figur 8 zeigt.
Nachfolgend werden die verschiedenen Konzepte näher erörtert:
Hydraulisch/Pneumatisch
Bei Verwendung von hydraulisch/pneumatisch Hubzylindern 11 bietet sich z.B. die Integration der Zylinder 11 innerhalb des HW-Zylinders 3 an. Die Kolbenstangen 10 können mit dem entsprechenden Walzenzylinder 2 verbunden werden, um die Hubbewegung der Zylinder 11 zu übertragen. Die Ansteuerung der Hubzylinder 11 erfolgt durch Zuleitungen/Steuerleitungen innerhalb des HW-Körpers 3. Mit Hilfe einer Drehdurchführung können diese Zuleitungen mit der außen liegenden Peripherie verbunden werden wie es Figur 6 zeigt.
Elektrisch-mechanisch
Eine weitere Bauform gemäß Figur 7, bei der die Stellglieder integriert werden, stellt die Verwendung eines Spindelantriebes dar. Die Gewindespindel 12 wird hierbei mit dem HW-Körper 3 verbunden. Jeder Walzenzylinder 2 verfügt über einen eigenen Stellmechanismus, der wenigstens eine Spindelmutter 4 und bevorzugt auch einen elektrischen Antrieb umfasst. (Detailansicht v der Figur 7). Durch Antreiben der Spindelmutter 4 verschiebt sich diese linear entlang der Gewindespindel 11 (Schraubenprinzip). Der Anschluss des elektrischen Antriebes kann durch Schleifkontakte (nicht eingezeichnet) realisiert werden. Mechanisch
Die mechanische Variante, bei der die Walzenzylinder 2 neben Verwendung von Stellgliedern auch manuell einstellbar sind, zeigt Figur 8. Jeder Walzenzylinder 2 verfügt über mind. eine bevorzugt wenigstens zwei eigene Gewindespindeln 12. Die zugehörigen Spindelmuttern werden in den HW-Körper 3 eingebaut oder durch Innengewinde 13 in einem stirnseitigen Kragen des HW-Körper 3 realisiert.
Die Hubbewegung ergibt sich durch Antreiben der Gewindespindel 12 nach dem Schraubenprinzip.
Figure imgf000009_0001

Claims

Patentansprüche
1. Ringwalze umfassend einen Hauptwalzengrundkörper, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial um den Hauptwalzengrundkörper wenigstens ein Walzzylinder angeordnet ist, wobei jeder Walzzylinder relativ zum Hauptwalzengrundkörper und/oder relativ zu einem von Ihm umschlossenen Walzzylinder längs einer gemeinsamen Drehachse verschieblich ist.
2. Ringwalze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Walzzylinder verschiedenen Durchmessers den Hauptwalzengrundkörper schalenartig umgeben.
3. Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzzylinder eines Durchmessers in axialer Richtung mehrteilig ausgeführt ist, wobei wenigstens einer der mehreren Walzzylinderteile längs der gemeinsamen Drehachse verschieblich ist.
4. Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzzylinder wenigstens einen Bereich in der Mantelfläche mit einer in die Tiefe der Mantelfläche eingebrachten Kontur aufweist.
5. Ringwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Bereichen in einem Walzzylinder jeder Bereich eine anderen Konturierung aufweist.
6. Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Walzzylinder wenigstens einen Bereich in der Mantelfläche mit einer in die Tiefe der Mantelfläche eingebrachten Kontur aufweist, insbesondere wobei die Konturierung jedes Walzzylinders unterschiedlich ist.
7. Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Konturen eines Walzylinders oder die verschiedenen Konturen von im Durchmesser aufeinander aufsteigend oder fallend folgender Walzzylinder bzgl. eines Walzprozesses aufeinander folgende Konturen sind.
8. Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzzylinder eines gegebenen Durchmessers an einem Walzzylinder einer anderen Durchmessers spielfrei, insbesondere form- und/oder kraftschlüssig gelagert ist.
9. Ringwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Mantelfläche eines Walzzylinders mit der äußeren Mantelfläche eines im Durchmesser kleineren Walzzylinders oder des Hauptwalzengrundkörpers verzahnt ist, insbesondere wobei die Verzahnung eine Linearführung mit axialer Verschieblichkeit und Drehmomentübertragung zwischen den Mantelflächen bildet.
10. Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Walzzylinder mittels einer diesem zugeordneten Hubvorrichtung, insbesondere hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Art, in axialer Richtung positionierbar ist.
11. Ringwalze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine, insbesondere jede Hubvorrichtung im Inneren des Hauptwalzengrundkörpers angeordnet ist.
12. Ringwalze nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuerzuleitungen jeder Hubvorrichtung mittels einer Drehdurchführung mit einer ausserhalb des Hauptwalzengrundkörpers angeordneter Steuervorrichtung verbunden sind.
13. Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine, insbesondere jede Hubvorrichtung ausgebildet ist als Zylinder-Kolben-Aggregat.
14. Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle Hubvorrichtungen eine gemeinsame in der gemeinsamen Drehachse liegende Spindel aufweisen, die zur individuellen Positionierung jedes Walzzylinders für jeden Walzzylinder eine insbesondere angetriebene Spindelmutter trägt, die mit einem zugeordneten Walzzylinder verbunden ist, insbesondere über eine stirnseitige Fläche eines Walzzylinders.
15. Ringwalze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Antrieb zwischen einer Spindelmutter und einer walzzylinderseitigen Befestigung angeordnet ist.
16. Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das als Hubvorrichtung ein, insbesondere jeder Walzzylinder wenigstens zwei Spindeln aufweist, die mit einem Ende stirnseitig an/in einem Walzzylinder angeordnet / gelagert sind, insbesondere in gleichmäßiger Winkelteilung, und mit dem anderen Ende an einem stirnseitigen Kragen des Hauptwalzengrundkörpers angeordnet / gelagert sind, insbesondere in einem Innengewinden.
17. Verfahren zum mechanischen Walzen eines Ringes mittels einer Ringwalze in aufeinander folgenden Walzschritten, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Schritte zum Walzen eines Ringes mittels einer Ringwalze nach einem der vorherigen Ansprüche erfolgen, wobei zwischen den Schritten ein oder mehrere einen Hauptwalzengrundkörper der Ringwalze umgebende Walzzylinder wahlweise von einer Ruheposition in eine Arbeitsposition durch axiale Verschiebung entlang einer gemeinsamen Drehachse bewegt werden.
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