Leifeld Drückmaschinen
EINSATZMÖGLICHKEITEN
MODERNER DRÜCKMASCHINEN
WERKZEUG- UND MASCHINENFABRIK
AHLEN WESTF.
BECKUMER STRASSE 92-98
RUF 02382/5085 FS 8228221
Die in dieser Druckschrift zusammengefaβten Ausarbeitungen sind in einer Serie von technischen Aufsätzen in der Fachzeitschrift BLECH erschienen.
Der Verfasser ist ein Mitarbeiter unseres Hauses,
Herr Ing. Paul Schröder.
Einsatzmöglichkeiten moderner Drückmaschinen
Die Einsatzmöglichkeiten der Druckmaschinen werden von
der praktischen Seite her beleuchtet, wobei Fertigungsbeispiele aus der Praxis geschildert werden.
Unser Wirtschaftsleben ist heute mehr oder weniger dem Eіnfluss der Mode unterworfen. Ob sich ein Erzeugnis verkaufen lässt oder nicht, liegt allein in der Entscheidung des Käufers. Häufiger als je zuvor wechseln daher die Formen der einzelnen Erzeugnisse, die Qualitäten verändern sich unter dem Druck des allgemeinen Wettbewerbs. Wohl oder übel muss sich die lndustrie dieser Entwicklung anpassen, um im Geschäft zu bleiben. Die Folge davon sind Produktionsumstellungen, die für den Käufer unsichtbar bleiben, die sich jedoch auf Grund höherer Gestehungskosten іm Preis der Erzeugnisse bemerkbar machen. Wenn man nun von vornherein nicht beurteilen kann, ob ein Erzeugnis beim Käufer ankommt und gröβere Stückzahlen gefertigt werden können, es schwierig, zu bestimmen, auf welchem Wege die Fertigung erfolgen soll. Man wird sicherlich bestrebt sein, zunächst das billigste Fertigungsverfahren anzu
wenden, bis einigermaβen Klarheit besteht. Bei der Fertigung runder Blechteile finden in diesem Zusammenhang
moderne Drückmaschinen stärkste Beachtung. Diese Maschinen erfüllen alle Voraussetzungen, die bei Produk-
tionsumstellungen ins Gewicht fallen: Sie sind vielseitig
einsetzbar, preiswürdig, leicht umstellbar und erlauben
Umformungen mit einfachsten Mitteln.
Die Maschinen werden in den verschiedensten Gröβen
gebaut, je nach dem Verwendungszweck stehen mecha-
nische, hydrauIische oder automatische Ausrüstungen zur
Verfügung.
Nachdem früher lediglich dünne Bleche in bestimmte
Formen gedrückt werden konnten, erlauben hydraulische
Einrichtungen heute stärkste Umformungen. Bearbeitungen an Blechen über 10 mm Ausgangsdicke sind keine
Seltenheit mehr. Auch ist es heute nicht mehr schwierig,
Blechteile groβer Abmessungen durch Drücken zu fertigen.
Der Einsatzbereich der derzeit gröβten Drückmaschinen
reicht bis 3500 mm Durchmesser. Beі der Umformung durch Drücken werden normalerweise Ronden (runde Blechscheiben)
eingesetzt, ebenso ist es aber möglich, auch vorgeformte
Blechteile (Blechzylinder, Blechkegel, Vorzüge oder Schmiedeteile) weiter zu bearbeiten. Das Gebiet des Metalldrϋckens ist infolgedessen sehr umfangreich geworden, es ergeben sich ständig neue Bearbeitungsaufgaben. In zahlreichen Versuchen wurden auch Abstreckarbeiten an Blechen aller Art vorgenommen. Aus diesen Versuchen gingen schlieβlich zwei neue Bearbeitungsverfahren Streckdrücken und Projizier-Streckdrücken
hervor. Über alle Verfahren wurde bereits an mehreren
Stellen in der Fachliteratur berichtet.
Der Sinn dieser Abhandlung soll es sein, den Einsatzbereich der Drückmaschinen einmal von der praktischen Seite zu bleuchten, wobei Fertigungsbeispiele aus der Praxis zum besseren Verständnis beitragen.
1) Aufdrückarbeiten mit Stabwerkzeugen
Hierfür stehen leichte Drückbänke, die sich auf Grund ihres wirtschaftlíchen Charakters bis heute in unseren Werkstätten erhalten haben, zur Verfügung. Wir finden sie in der Lampenindustrie, der Haushaltsindustrie, dem Kunstgewerbe und anderen Industriezeigen. Dafür gibt es eine relativ einfache Erklärung: In den genannten Industien wechseln seht häufig die Formen, außerdem liegen teilweise nur geringt Fertigungsmengen vor, Pressen bzw. andee Produktionseinrichtungen würden sich für bestimmte Arbeiten wegen hohen Werkzeugkosten nicht lohnen. Die leichte Drückbank erweist sich dagegen viel wirtschaftlicher; sie renriert sich schon bei kleinsten Serien oder sogar bei Einzelteilen (Mustern oer Prototypen) , weol keine gesonderten Werkzeugkosten anfallen. Vielfach genügen Drückformen aus Hartholz oder Kunststoffen, während die Umformungswerkzeuge universell anwendbar sind. Die Aurüstung der leichten Drückbänke bestehen in einfachen Antrieben, stabielen Werkzeugauflagen und Handeitstöcken mit Schnellspanneinrichtungen. Die Antriebsleistung sind im allgemeinen auf die Spitzenhöhen abgestimmt. Die betragen etwa bei 200 mm Spitzenhöhe 1,5 - 2,0 kW 250 mm Spitzenhöhe 2,0 - 2,5 kW 300 mm Spitzenhöhe 2,5 - 3,0 kW 350 mm Spitzenhöhe 3,0 - 4,0 kW 400 mm Spitzenhöhe 4,0 - 5,5 kW
Größere Spitzenhöhen sind nur selten vorgesehen, weil für Werkstücke über 800 mm die Körperkräfte des Metalldrückers nicht mehr ausreichen.
Wie geht nu das Drücken mit Handstählen vor sich? - der Metlldrücker befestigt die Drückform auf der Hauptspindel und spannt die Ronde mit dem Reitstock gegen die Stirnfläche der Drückform. Dann setzt er die Wekzeuguaflaage so nahe wie möglich an die Drückform und bringt die Drückform mit der Blchronde in Drehung. Nur zentriert sich die Ronde mit einem Holz, das er von außen gegen das umfaufende Blech hält, während er den Reitstockdruck kurzzeitig verringert. Handelt es sich um sehr dünnes Blech, das verformt werden soll, versteift er den Rondenrand , indem er diesen mit einem geschlitzten Holz umlegt. Im Anschluß daran beginnt die eigentliche Drückarbeit mit Stabwerkzeugen, die auf de Werkzeugauflage aufliegen und von Hand um einen versetzbaen Anschlagstift geschwenkt werden. Das umlaufende Blech wird auf diese Weise in zahlreichen Stufen in die endgültige Form gedrückt. Der Metalldrücker befestigt sich bei dieser Arbeit mit einem Ledergurt an der Maschine, um die ganze Körperkraft auf das Drückwerkzeug zu übertragen; weiterhin versetzt er den Anschlagstift der Werkzeugauflage, um in jeder Fertigungsstufe eine möglichst gr0ße Kraftübertragung zu erhalten.
Bild 1 zeigt einen Metalldrücker bei der Fertigung von lampenschirmen aus Aluminium.Da für diese Teile nur geringer Bedarf vorhanden ist, benutzt er eine Drückform aus Hartholz , die vor Beginn der Drückarbeiten auf der gleichen MAschine gefertigt wurde. Die auf dem Maschinentisch liegenden Stabwerkzeuge sind für die verschiedensten Bearbeitungen vorgesehen und zwar:
Aufziehstähle zum Aufdrücken Eintiefstähle zum Einziehen Kolbenstähle zum Glätten Spitzstähle zum Profilieren Hakenstähle und Umlegezangen zum Aufweiten Beschneidestähle und Bondierrollen für Randbearbeitungen Drehstähle und Drehröhren für Dreharbeiten an Drückformen
Alle Stabwerkzeuge sind zur besseren Handhabung іn Holz eingefaβt. Die Dimensionierung der einzelnen Werkzeuge ist sehr unterschiedlich. Je nach dem zu bearbeitenden Werkstoff sind verschiedene Schaftbreiten und Schaftlängen vorgesehen. Für weiche Werkstoffe fínden beispielsweise Werkzeuge mit breiten Schäften Verwendung. Für mittelharte und harte Werkstoffe kommen Werkzeuge mit schmaleren Schäften in Frage.
Beі der Herstellung der erwähnten Lampenschirme legt der Metalldrücker die Ausgangsronden zunächst mit
Aufziehstählen an und glättet die Werkstückoberflächen. Anschlieβend erfolgt eine Randbearbeitung durch Beschneiden mít einem Dreikantstahl und Bordieren mit einer Bordierrolle. Die gesamte Bearbeitungszeit für das abgebildete Werkstück beträgt etwa 1,5 Minuten.
Bild 1 Herstellung von Lampenschirmen auf der leichten Drückbank
Die mit leichten Drückbänken erzielbaren Blechformen und Profile sind unendlich zahlreich. Drücken läβt sich praktisch alles, was in den Arbeitsbereich der Maschinen fällt und was in den Kräften des Metalldrückers steht. Herstellbar sind Blechteile, die nur wenig von der ebenen Blechronde abweichen, niedrige Profilteile, Blechringe,
Kegel, Halbkugeln, kurvenförmige und zusammengesetzte
Blechformen, zylinderische Werkstücke und schlieβlich Formen, die unterhalb zylinderischer Mantellinien liegen, d. h. eine Verjüngung zur Öffnung hin aufweisen.
Díe Anzahl der Bearbeitungsstufen, die bis zum völligen Anliegen der Ausgangsbleche an den Drückformen notwendig sind, richtet sich nach der Werkstückstiefe. Je tiefer eine Form ist, um so zahlreicher sind die notwendigen Bearbeitungsstufen.
Die Bemessung der Ausgangsronden íst durch Berechnung ziemlich genau möglich. Die Rondendurchmesser errechnen sich durch Gleichsetzung der Oberflächen von Ronden und Drückformen.
Beispiel: Es soll ein zylinderischer Topf mit folgenden Maβen gedrűckt werden.
Hőhe h = 180 mm
lnnen-ф d = 200 mm
Wanddícke s1 = 1mm
Durch Gleichsetzung der Oberflächen ergibt sich der Rondendurchmesser "D" aus der Formel
D = V4h d+sі +d se1n,
D= V4 * 180 (200 + 1) + 40 000
D = 440 mm
Einzelheiten bei der Herstellung diese Topfes sind in Bild 2 festgehalten. Es ist aus diesem Bild zu erkennen, das der Metalldrücker während der Umformung ein Holz gegen die Rückseite der Ronde hält. Er tut dies, um einer Faltenbildung während der Bearbeitung entgegenzuwirken. Der Gegenhalter ist erforderlich, weil das Blech sehr dünn ist, Bei divkeren Blechen kann darauf verzichtet werden
Dem Drücken mit Stabwerkzeugen sind natürliche Grenzen gesetzt. Diese Grenzen liegen in der Körperkraft des Metalldrückers und in bestimmten Reduktionsverhältnissen. Werden die Ausgangronden z. B. im Verhältnis zu den Werkstückdurchmessern seht groß, kommt es, wie bei Überschreitung des Zielverhältnisses bei tiefziehen, zu einer umfangreichen Faltenbildung. bwz. zu einem Abreißen des Materials. Auch beim Drücken müssen also betimmte Durchmesserverhältnisse eingehalten werden. Bei Überschreitung bestimmter Blechdicken ist die Körperkraft des Metalldrückers nicht mehr ausreichend. Es müssen dann Hilfeinrichtungen (Supporte und Drückscheren) vorgesehen werden. Stabwerkzeuge kommen dann aber nicht mehr zur Anwendung. unter noralen Bedingungen ist ein Metalldrücker in der Lage , etwa folgende Maximalen Blechdicken umzuformen: Blei 5 - 6 mm Zinn 4 - 5 mm Aluminium 3 - 4 mm Kupfer 3 mm Stahlblech 2 mm Silber 1,8 mm Messing 1,5 mm Alpaka 1,5 mm Rostfreier Stahl 1,25 mm
Bild 2 Fertigung von Aluminiumtöpfen aus dünnem Stahl
Die großen Vorteile der leichten Drückbänke liegen neben ihrer Vielseitigkeit und Wirtschaftlichkeit auch in der Erzielung sauberer, polierfähger Werkstückoberflächen, wodurch teuere Oberflächenbehandlungen entfallen können. Diese Vorteile sichern den Maschinen ihren Weiterbestnad bie der Fertigung von Ziergeräten aller Art, Vasen, Silbergeräten, Wasserkesseln, Lampenteilen, Serviceteilen, kunstgewerblichen Artikeln, Bechern, Schüsseln, Krügen, Glasringe, Armaturen, Kochöpfen, Michtöpfen, Backhauben, Entsaftern, Siebgeräten, Heiz- und Lüftungseinrichtungen und Geschenkartikeln.
In den Entwicklungsländern hat man die Bedeutung der leichten Drückbänke vielfach erkannt. Kochtöpfe, Teller, Tassen, Schüsseln, Krüge, vasen und sonstige Teile des täglichen Bedarfs werden auch hier durch Drücken mit Stabwerkzegen gfertigt. Daß bei der Fertigung dieser Teile mit sehr geringen Mitteln gearbeitet werden kann, wird als besonders vorteilhaft empfunden.
2) Aufdrückarbeiten mit Drückrollen
Während leichte Umformungen an dünnen Blechen vorwiegend mit Stabwerkzeugen durchgeführt werden, ergíbt sich bei Umformungen an dickeren Blechen die Notwendígkeit, Drückrollen eínzusetzen, um die Reibung zwischen dem umlaufenden Blech und dem Drückwerkzeug zu vermindern. Die Drückrollen fertígt man aus Gründen hoher Standfestigkeít aus hochlegierten, härtbaren Werkzeugstählen. Die Lagerungen sind so ausgeführt, daβ Umformungskräfte sowohl in radialer als auch in axialer Richtung aufgenommen werden können.
Die Rollenformen richten sich nach dem Verwendungszweck, im Laufe der Zeit bildeten sich 5 Hauptformen heraus, die in Bild 3 mit den Buchstaben A, B, C, D, E gekennzeichnet sínd.
Bild 3 DrückroIlen füг schwere Umformungsarbeiten
Der Verwendungszweck dieser Rollenformen íst wíe folgt: Form A - zum Aufdrücken
Form B - zum Eínzíehen und Kalibrieren
Form C - zum Einziehen, Kalibrieren und Streckdrücken
Form D - zum Aufdrücken und Einziehen
Form E - zum Glätten.
Selbstverständlich stehen alle Rollenformen in den verschiedensten Radien und Rollenbreiten vorgesehen, damit sowohl kleine und gгoβe Werkstűcke als auch weiche und zähe Werkstoffe bearbeitbar sind.
Für schwere Umformungsarbeiten wurden in den letzten
Jahren moderne Drückmaschinen mit hydraulischer Betätigung entwickelt. Diese Maschinen zeichnen sich gegenüber den leichten Drückdänken durch eine besondere Stabilität und ein hohes Leistungsvermögen aus. Die hydraulischen Ausrüstungen - hydraulische Kreuzsupporte und hydraulische Reitstőcke befreien den Metalldrücker von kőrperlichen Beanspruchungen und geben
die Möglichkeit, stärkste Umformungskrdite durch einfache Ventilsteuerung zu erzielen. Alle Vorschubbewegungen und Anpreβkräfte sind dabei von 0 bis zu den Höchstwerten stufenlos regulierbar. Eíngespannte Drückrollen erhalten dadurch die Fähigkeit, bestimmte Werkstückkonturen ohne Einsatz spezieller Kopiereinrichtungen selbsttätíg nachzufahren.
Hydraulische Eínríchtungen setzen eine bestímmte Stabilität der Drückmaschínen voraus, auβeгdem erfordern sie aus Einbaugründen eine Mindestspitzenhöhe von 400 mm. Um die Maschinen wirtschaftlich ausnutzen zu können, sollen die antriebsleistungenmindestens 5,5 kW betragen. In der Praxis erwies es sich als zweckmäßig, den Maschinen ihrer Stabilität und der vorhandenen Spitzenhöhe entsprechende Antriebsleistungen und Umformungskräfte zuzuordenen. Spitzenhöhen, Antriebsleistungen und Umformungskräfte stehen in etwasfolgenden Verhältnis:
Spitzenhöhe Antriebs- Umformungs- Umformungs- leistung axial radial 400 mm 5,5 kW 3000 kg 1500 kg 600 mm 8 kW 4000 kg 2500 kg 1200 mm 14 kW 6000 kg 8000 kg 1600 mm 20 kW 8000 kg 10000 kg
DAs Aufdrücken von Blechen erfolgt mit hydraulischen Maschinen etwas in der gleichen weise , wie bei den leichten Drückbänken. Die Bleche werden ebenfalls stufenweise in die endgültige Form gebracht, es ist nur so, das die eingesetzten drückrollen keine Schwenkbewegungen ausführen, sondern Kurven beschreiben, die ungefähr den Schwenkbewegungen der tabwerkzeuge entsprechen. Da dir Umformungskräfte der Drüchrollen sehr viel größer sein kann, als die der Stabwerkzeuge, fertigt man die Drückform aus härteren Werkstoffen z. B aus grauguß, stahl, schalenhartguß oder gehärtetem Stahl. Bei Verwendung von drüchformen aus Hartholz empfihlt es sich, hydraulische Kopiervorrichtungen, die den Vorlauf der Drückrollen begrenzen und eine Beschädigung der Drückformen verhindern, einzusetzen.
bei größter ausnutzung der Drückmaschinen zur Verfügung stehenden Antriebsleistungen und Umformungskräfte sind etwa folgende maximalen Blechdicken bearbeitbar;
maximale umformbare Blechdicken Spitzen- Alumi- rostfr. Stahl- höhe nium kupfer Stahl blech Messing Alpaka 400mm 8mm 5mm 2,5mm 3mm 2,5mm 2,5mm 600mm 12mm 7mm 3mm 6mm 3mm 3mm 1200mm 18mm 14mm 5mm 11mm 4mm 4mm 1600mm 20mm 15mm 5,5mm 12mm 4,5mm 4,5mm
Die vorgenannten Werte sind Richtwerte, die für Kaltverformung Gültigkeit haben und sich auf eine bestimmte Werkstückform beziehen. Bei Warmverformung sind wesentlich größere Blechdicken bearbeitbar.
Als praktishces Beispiel für den Einsatz einer mittelschweren hydraulisch betätigten Drückmaschine mag die Herstellung einesgroßen hoteltopfs gelten.
Abmessungen des Topfes
Durchmesser d = 600 mm Höhe h = 600 mm Blechdicke s = 3 mm
Dieser Topf soll allen Stellen eine gleich Blechdick haben, die Wanddicke soll also mit der Bodendicke übereinstimmen. Wir Bild 4 zeigt, muß die Ausgangsronde infolge dessen in mehreren Stufen aufgedrückt werden. An Werkzeugen sind für diese Arbeiten eine zylindrische Drückform und verschiedene Drückrollen erforderlich. Vor Beginn der Umformungsarbeiten befestige der Metalldrücker die Drückform auf e Hauptspindel der hydraulischen Maschine und spannt die Ronde an der Stirnseite der Drückform mit em hydraulischen Reitstock. Der hydraulische Kreuzsupport wird nun mit seinem Längsschlitten in Schrägstellung gebracht, um das
Bild 4 Herstllung eines Aluminiumtopfes durch stufenweise Aufdrücken einer Aluminiumronde.
Bild 5 Herstellung eines Aluminiumtopfes 600 mm Durchmesser, Höhe 600 mm. Beginn der Bearbeitung
Bild 6 Aufdrücken der rotierenden Aluminiumronde mit einer Drückrolle der Form A
Bild 7 Glätten der Werkstückwandung mit einer Drückrolle der Form E nach dem Ausdrücken
über das Futter nach außen vorstehende Blech vorteilhaft bearbeiten zu können. Eine Drückrolle іn den Supportquerschlitten eingespannt, den Rondenrand zur Vermeidung einer Faltenbildung umgelegt, beginnt der Metalldrücker die rotierende Ronde aufzudrücken. Die Drückrolle steuert er dabei mit Hilfe von Ventilen ohne Kraft-aufwand abwechselnd nach auBen und innen. Die anfänglich ebene Blechronde wird auf diese Weise allmählich in die Topfform gebracht. Die einzelnen Bearbeitungsstufen sind in den Bildern 5, 6 und 7 festgehalten. Aus diesen Bildern ist die Verwendung verschiedener Drückrollen deutlich erkennbar. Während zum Aufdrücken eine Drückrolle der Form A vorgesehen íst, findet zum Glätten eine solche der Form E Verwendung. Mit dem Glätten der Oberfläche ist gleichzeitig ene Verdichtung des Materials verbunden. Die Oberflächen werden ganz hervorragend. Sie können im AnschIuß an die Glättoperation ohne weiteres poliert bzw. geschmirgelt werden. Zur Versteífung der Öffnung des Topfes ist noch eine anschlieβende Bearbeitung durch Bordieren vorgesehen. zu kőnnen.
Die gesamte Bearbeitungszeit, ausgehend von der flachen Ronde bis zum fertigen Werkstück beträgt 6 -7 Minuten.
Dies ist eine Zeit, die bereits alle Nebenzeiten einschließt und über den ganzen Arbeitstag hinweg erzieit werden kann, da alle Bearbeitungsgänge ohne Aufwendungen körperlicher Kraft erfolgen.
Vergleichen wir zu dem vorherigen Beispiel nun die Fertigung eines groBen Tankbodens aus Aluminium. Abmessungen des Bodens:
Durchmesser d = 2000 mm
Wölbungsradius R = 2000 mm Eckradius r = 200 mm Blechdicke s = 10 mm
Die Forderung an das fertige Werkstück soll wiederum eine möglichst an allen Stellen gleichbleibende Blechdicke sowie eine glatte Oberfläche sein. Die Bearbeitung erfordert den Einsatz einer überschweren Drückmaschine, mir der die großen Umformungskräfte aufzubringen sind. Eine derartige Anlage mit der kopletten Werkzeugeinrichtung für den erwähnten Tankboden ist in den Bildern 8 und 9 während des Betriebes dargestellt. Die Maschine besteht aus 2 Teilmaschinen, die getrennt aufgestellt sind und zwischen denen das Fundament zur Vergrößerung des Arbeitsraumes ausgenommen ist. Zum spannen der Ronden staht ein hydraulischer Reitstock zur Verfügung, für die Führung der Drückwerkzeuge ist ein hydraulischer Kreuzsuppot, der für die Bödenherstellung eine zur Drehachse senkrechte Stellung einnimmt, vorgesehen.
Bei Beginn der Bodenfertigung wird die Ausgangsronde mit einem kleinen Vorsetzer eingespannt, um die Drückrolle möglichst in der nähe der Spindelmitte ansetzen zu können. Nach Einleitung der Drehbewegung erhält die Drückrolle einen bestimmten Arbeitsdruck und wird mit diesem von der Mitte her nach Außen bewegt. bei richtiger Druckeinstellung folgt die Drückrolle genau der Kontur der Drückform und legt das Ausgangsblech fast bis zum Eckradius an. Eine besondere Kopiervorrichtung ist bei diesem Vogang nicht erforderlich, sofern Drückformen aus hartem werkstoffen wie Grauguß und Stahl Verwendung finden, es ist lediglich darauf zu achten, das die Drückrolle mit einer breiten Fläche anliegt, damit eine glatte Oberfläche erziehlt wird. Ist der Eckradius der Bodenform erreicht, wechselt der Metalldrücker den kleinen Vorsetzer gegen einen größeren aus, um einer
Bild 8 Einsatz einer überschweren Drückmaschine bei der Herstellung von Tankböden
seits eine bessere Kraftübertrgaung auf das Werkstück zu haben und andererseits dieRückfederung des Werkstückes zu verhindern. Die Randpartie fertigt er anschließend in mehreren Bearbeitungsstufen, nachdem er die drückrolle durch schwenken mit einem kleineren Radius zur Wirkung gebracht hat. Nach vollständigem Anlegen des Ausgangsmateriales wird der Rand des Bodens mit einem Drehstahl besäumt. Diese Bearbeitung
Bild 9 Randbearbeitung bei Tankböden aus Aluminium
íst auf der gleichen Maschine nach einem Werkzeugwechsel vorgesehen. Die gesamte Bearbeítung für den vorerwähnten Boden íst äuβeгst rasch durchführbar. Die Bearbeitungszeit einschlieβlich der Nebenzeiten beträgt etwa 20 Minuten pro Stück. Für Tankböden aus Aluminium genügen normalerweise Drückformen aus Hartholz, so daβ keíne nennenswerten Werkzeugkosten anfallen. Bei härteren Werkstoffen wie Kupfer, Stahlblech und rostfreiem Stahl sind jedoch stabilere Drückformen aus Grauguβ oder Stahl erforderlich. Letztere fertigt man heute vielfach aus warmgepreBten, dickwandigen Stahlböden, die zur Befestigung mit den Drückmaschinen eine Werkzeugaufnahme nach DIN 55 022 erhalten und an der Oberfläche überdreht werden.
Diese Werkzeuge sind zwar kostenmäβig nicht mit den zu
Holzformen zu vergleichen, besitzen aber eine wesentlích
gгöβeгe Stabílítät und Haltbarkeít, wodurch höhere Aufwendungen gerechtfertigt sind. Um die Werkzeugkosten іm allgemeinen gering zu halten, empfiehlt es sich, die Bodengröβen zu normen, wenn die Mőglichkeít dazu dazu gegeben ist.
Die Bödenherstellung wurde hier einmal ganz bewuβt der Fertigung zylinderischer Behälter gegenűbergestellt, um den Unterschied der Bearbeitung aufzuzeigen. Dieser Unterschied besteht darín, daβ bei zylinderischen Behältern weit mehr Bearbeítungsstufen notwendíg sínd, als bei flachen Böden, die in ihrer Form nur wenig von der Ronde abweichen. Die Fertigung zylinderischer Behälter gгoβeг Tiefen und die Fertigung flachgewőlbter Böden, Bilden gleichzeitig die Grenzen des Metalldrückens nach oben und unten. Zwischen diesen Grenzen sind unabhängig von den Werkstückformen Drückarbeiten aller Art möglich. Welchen Umfang diese Arbeiten annehmen, ist wesentlich eine Frage der Werkstücktiefe und des eingesetzten Materials.
Bild 10 Herstellung eines Waschmaschinenbehälters aus Tiefziehblech, Aufdrücken des Behälterwandung.
Bei den bisherigen Beispielen war vorwiegend von Umformungen an Blechen aus Aluminium de Rede. Dieser Werkstoff besitzt unter allen metellischen Werkstoffen die beste Umformungseigenschaften; er läßt sich ohne Schwierigkeiten in alle Formen zwischen der ebenen Ronde und dem Blechzylinder bringen. Ähnliche Eigenschaften besitzen auch Stahlblech in Tiefziehqualität. Bei diesen Werkstoffen ist aber Umformung sehr eng mit de Ausbildung der Werkzeuge verbunden. Die geeigneten Drückrollen sind beispielsweise viel spitzer zugeschliffen, die Drückformen bestehen aus härterem Material. In der Gegenüberstllung zur Aluminiumbearbeitung zeigen die Bilder 10 und 11 die Fertigung eines Waschmascinenbehältes, 450 mm Durchmesser, Höhe 420 mm aus 3 mm dickem Tiefziehblech der Gütegruppe St VIII.23. Die arbeitsfolge ist hierbei mit der Hestellung der Aluminiumtöpfe vergleichbar. Das Ausgangsblech wird also in der bekannten Weise durch die hin- und herbewegten Drückrolle aufgedrückt, jedoch mit dem Unterschied, daß der Metalldrücker den Anpreßdruck der Drückrolle während der Umformung ständig änderet. Hiefür steht ihm eine seht feinfühlige Druckreguliereinrichtung, mit derer den Druck je nach Bedarf vergrößern oder verkleinern kann, zu Verfügung. Die Druckregulierungseinrichtung, die bisher noch nicht zur sprache kam, hat einen entscheidenden Einfluß auf das Gelingen oder Nichtgelingen der Bearbeitung. Ohne Druckreguliereinrichtung wäre nur mir einem bestimmten Anpressdruck zu arbeiten, wobei eine genaue Steuerung der vorschubbewegung erfolgen müßte. Bei zu geringem Anpreßdruck würde nur eine mäßige Umformung erzielt, bei zu großem Anpressdruck bestände die Gefahr des Abreißens. Mit der druckregulierungseinrichtung jedoch bestehen viel größere Möglichkeiten der Anpassung; die Drückrolle könnte sogar vom umlaufenden Werkstück beeinflußt werden, würde also daran gehindert, das Material zu durchdringen. Die in den Bildern 10 und 11 gezeigte Berbeitung erfordert infolge der höheren Materilresilenz mehr Bearbeitungsstufen als die Bearbeitung von Aluminium. Die Gesamtzeit des Behälters wurde mit etwa 7 minuten ermittelt. Die Bearbeitung alles übrigen Werkstoffe ist mehr oder weniger mit der Durchführung von zwischenglühungen und mehrere Bearbeitungsstufen notwenig sind.
Bild 11 Nachdrücken und Gläten der Behälterwandung
Bild 12 Automatishe Herstellung eines Drückteiles us Tiefziehblech mit der Mehschblonen-Kopiereinrichtung. 1. Bearbeitungsstufe: Einspannen der Ronde
Bild 13 2. Bearbeitungsstufe. Aufdrücken der konischen Partie
Bild 14 3. Bearbeitungsstufe: Aufdrücken der zylindrischen Partie
Bild 15 4. Bearbeitungsstufe: Aufdrücken der zylindrischen Partie
Bild 16 5. Bearbeitungsstufe: Glätten des Werkstückes.
In laufenden Versuchen konnte ermittelt werden, daβ sich
Messing, Silber, Alpaka, Kupfer und rostfreie Stähle während des Aufdrückens sehr stark verfestigen. Nach jeweils 2-3 Bearbeitungsstufen nimmt die Kaltverfestigung ein solches Maβ an, daβ zur Weiterbearbeitung zunächst ein Normalisieren des Materials erfolgen muβ. Dies läβt sich bei bestimmten Formen heute umgehen, wenn ein Abstrecken des Materials zulässig ist und das Projizier-Streckdrückverfahren zur Anwendung kommt.
Schwere Drückmaschinen werden heute für die Herstellung folgender Gegenstände ratíonell eingesetzt: Tankböden, Radarschirme, groβe Lüfterteile, Dunsthauben und Profilteile aus Kupfer für Brauereieinrichtungen, Betonmischertrommeln, Lampenschírme, Scheinwerfergehäuse, große Behälter und Hotelgeschirre, Elektroherdgeschirre, Gehäuseteile, Profilteile des Behälter- und Rohrleitungsbauens, Teile für die chemische Industrie, die Nahrungsmittelindustrie sowie Raketen- und Triebwerksteile.
Hydraulische Drückmaschinen besitzen Voraussetzungen für die Automatisierunf verschiedener Bearbeitungen. Das normal durch Handventiel fließende Drucköl kann den einzelnen Verbrauchsstellen der Drückmaschine auch durch Eletomagnetventiele zugeführt werden, die ihre Impulse von entsprechend abgebildeten elektronischen Programmsteuerungen erhalten. Programmsteuerungen allein geben aber noch nicht die Möglichkeit, Drückteile herzustellen, die auf Grund ihrer Form , Ihrer Tiefe und des verwendeten materials mehr oder weniger
Bild 17 Fertiges Drückteil
Bearbeitungsstufen erfordern. In den einzelnen Bearbeitungsstufen müssen die Drückrollen vielmehr bestimmte Kurven beschreiben, um so das Material allmählich zur Anlage zu bringen. Diese zusätzliche Steuerung der Drückrollen ermöglicht eine neuartige Mehrschablonen- Kopiereinrichtung. Zusammen mit der elektríschen Programmsteuerung lassen sich damit nunmehr Drückteile mit an allen Stellen weitgehend gleichen Blechdicken direkt aus Ronden automatisch herstellen. Es entstanden dadurch automatísche Drückmaschinen, die keinerlei Ansprüche mehr an das Bedienungspersonal stellen, so daß die Bedienung ungelernten Kräften, die lediglich die Beschickung und Programmauslösung zu übernehmen, übertragbar ist.
Die Mehrschablonen-Kopiereinrichtung arbeitet mit zwei
Kopierschablonen, die übereinander angeordnet sind und von dem Kopierfühler gleichzeitig abgetastet werden. Die obere dieser Schablonen ist eine festliegende Schablone mit dem genauen Profil des Werkstückes. Die darunter liegende Schablone ist beweglich, sie wird mit Hilfe eines Hydraulikaggregates bei Hin- und Herbewegung der Drückrolle Stück für Stück nachgesetzt, bis der Kopierfühler nur noch das Profil der Oberschablone nachfährt. Der Kopierfühler überträgt also zunächst die Arbeitskurve und die Zustellbewegungen der Bewegungsschablone auf die Drückrolle, bevor er das genaue Werkstückprofil überträgt.
Die verschiedenen Bearbeitungsstufen einer auf einer automatischen Drückmaschine mit der Mehrschablonen-
Kopiereinrichtung hergestellten Werkstückform sind in den Bildern 12 -17 festgehalten. Es handelt sich hier um ein zylinderisches Werkstück mit konischer Bodenpartie aus Tiefziehblech mit den folgenden Abmessungen:
Durchmesser d = 260 mm
Höhe h =160mm
Blechdícke s = 2mm.
Hydraulische Mehrschablonen-Kopiereinrichtungen haben einen sehr großen Anwendungsbereich. Sie eignen sich nicht nur für Aufdrückarbeiten, sondern auch für zahlreiche andere Bearbeitungsaufgaben, die ín das Gebiet des Metalldrückens fallen.
3) Einzieharbeiten
Die Bearbeitungsverfahren für das Einziehen vorgeformter Hohlkörper sind sehr begrenzt, da alle Werkstoffe während des Einziehens einer Druckbeanspruchung unterliegen, der sie sich mit wachsender Festigkeít und Härte zu widersetzen suchen. Aus diesem Grunde ist es nicht möglich, tiefere Profile in einem Arbeitsgang fertigzustellen, ganz gleich, welches Verfahren zur Anwendung kommt. Die Bearbeitung ist vielmehr in mehrere Fertigunsstufen, in denen jeweils nur ein bestimmts Maß eingezogen wird, zu unterteilen. Das gewünschte Endprofil wird also erst allmählich erreicht. Das drückverfahren findet am häufigsten Anwendung, da mit verhältnismäßig einfachen Werkzeugen gearbeitet werden kann und alle Einziehstufen einer Bearbeitung in einer Aufspannung durchführbar sind, sofern keine zu große Verfestigung des Werkstoffes eintritt. Dir Rohteile, die durch Tiefziehen, Runden und Schweßen, Strang- oder Fließpressen, Drücken, Streckdrücken oder Walzen vorgefertigt sein können, werden mit Autnahmewerkzeugen auf der Drückmaschine in Drehung gesetzt und dem Druck spezieller Stabwerkzeuge oder Drückrollen ausgesetzt. Die Umformungswerkzeuge haben dabei eine axial gerichtete Hin- und Herbewegung auszuführen, während bei jeem Richtungswechsel einevon der Materialart und der Blechdicke anhängige Zustellung erfolgt. Das Maß der Zustellung verändert sich mit der Blechdicke und der Materialfestigkeit. Da Einzieharbeiten seht gefühlsanhängig sind, werden sie vorwiegend von geübten Metalldrückern vorgenommen. Insbesondere gilt dies für die Bearbeitung dünner Bleche, die dem Druck der einziehwerkzeuge weit mehr ausweichen ald dickee Bleche. Bleche unter 1 mm Dicke werden daher zweckmäßigerweise mit Stabwerkzeugen au einfachen Maschinen von Hand eingezogen. Für Bleche über 1 mm Dicke empfiehlt sich eine Bearbeitung mit Drückrollen auf hydraulisch gesteuerten Maschinen, weil mit steigender Blechdicke naturgemäß größere Umformungskräfte aufzubringen sind. Eine Automatisierung ganzer Einziehvorgänge wird heute mit automatischen Drückmaschinen, zu deren Ausrüstung eine Programmsteuerung und eine Mehtschablonen-Kopiereinrichtung gehört, erreicht.Die Steuerung der Einziehbewegungen der Drückwerkzeuge übernimmt hierbei der Kopierfühler, der gleichzeitig zwei Kopieschablonen, die übereinander angeordnet sind, abgetastet. Die obere Schablone besitzt dasgewünschte Endporfil des Werkstückes, sie ist fest mit dem Schablonenträger vebunden; die untere Schablone ist beweglich, sie wird in jeder Bearbeitungsstufe über ein besonderes Schnittschltwerk entsprechenf der möglichen Einziehtiefe zugestellt. Milchkannen, Wasserkessel und sonstige Flüssigkeitsbehälter sind auf dies Weise von unglernten Kräften herzustellen, da Vorkenntnisse und Handfertigkeiten nicht erforderlich sind. Automatische Drückmaschinen besitzen alle Voraussetzungen, Einzieharbeiten je nach Art mit den verschiedensten Werkzeugen oder sogar auf Luft durchzuführen, wenn ungünstige Maßverhältnisse vorliegen. Im Gegensatz zu Aufdrückarbeiten erfolgen Einzieharbeiten bei erhöhten Umlaufgeschwindigkeiten, bis 2 mm Blechdicke empfiehlt es sich, mit etwa folgenden Drehzahlen zu arbeiten.:
Werkstückdurchmesser Arbeitsdrehzahl bis 50 mm 3000 - 5000 Upm 50 - 100 mm 2000 - 3000 Upm 100 - 150 mm 1800 - 2000 Upm 150 - 200 mm 1500 - 1800 Upm 200 - 250 mm 1300 - 1600 Upm 250 - 300 mm 1200 - 1400 Upm 300 - 350 mm 1000 - 1200 Upm 350 - 400 mm 800 - 1000 Upm 400 - 500 mm 600 - 800 Upm 500 - 700 mm 300 - 600 Upm
Bei größeren Blechdicken vermindern sich die genannten Arbeitsdrehzahlen; die jeweils günstigsten Werte lassen sich in der Praxis leicht ermitteln. Ebenfalls größer als bei Aufdrückwerkzeuge, mit denen die einzieharbeiten vorgenommen werden. Diese Vorschubgeschwindigkeiten betragen bis etwa 2 mm Blechdicke bei Aluminium 1000 - 1200 mm/min Stahlbech 1200 - 1400 mm/min Kupfer 800 - 1000 mm/min
Bei der Durchführung von Einzieharbeiten ergeben sich zwei wesentliche Punkte, auf die bei der Konstruktion der Werkzeuge, der Auswahl der vorgesehenen Drückmaschine und der Bemessung des Rohteiles Rücksicht zu nehmen ist.
1. Die Werkstücke werden länger.
2. Die Blechdicke verändert sich an der Einziehstelle.
Díe Werkzeuge müssen infolgedessen so beschaffen sein,
daβ der Werkstoff nach einer Seite abflieβen kann. Die
Dickenveränderung an der Einziehstelle ist von sehr vielen Faktoren abhängig. Von EinfluB sind die Drückwerkzeuge, die Eínzíehtíefe, die Materíalart, der Umformungsdruck und die Art der Zustellung. Je nach Zustellung kann das Material gestreckt bzw. gestaucht
werden. Bei der Überprüfung fertiger Werkstücke sind nach der Bearbeitung sowohl Dickenzunahmen als auch Dickenverminderungen festgestellt worden.
Die füг Einzieharbeiten geeigneten Drückrollen unterscheiden sich von anderen Werkzeugen durch spezielle für leichten und schnellen Lauf bestimmte Lagerungen und der Werkstückform entsprechende Einziehprofile. Es muß zu Beginn der Bearbeitung ein rascher Anlauf dieser Rollen gewährleistet sein. Bei der geringsten Bremswirkung ergeben sich Vibrationen, durch die die Drückrolle das schnell umlaufende Werkstück punktförmig eindrückt, so daß sich Falten biIden. Da einmal aufgetretene Falten nicht wieder zu entfernen sind, bedarf es gerade zu Beginn des Einziehens einer besonderen Sorgfalt.
Für die Bearbeitung von Aluminium und Kupfer sind breite, für Stahl und rostfreie Materialien dagegen schmalere Drückrollen vorgesehen. Die Laufflächen sind konvex ausgebíldet, die Rollenschultern dem Einziehprofil angepaßt, um gute Oberflächen zu erzielen. Die Aufnahmewerkzeuge müssen auf jede Werkstückform abgestimmt sein. Díe Konstruktion ríchtet sich ganz danach, ob ein Werkstück in der Mitte oder an den Enden ein-
zuziehen ist und in welchem Zustand (mit Boden oder ohne Boden) das Rohteil eingesetzt wird. Nach der Art des Werkstückprofils gibt es zahlreíche Bearbeitungsmethoden, von denen die wichtigsten im Folgenden näher untersucht werden sollen.
a) Einziehen mit geteiIten Drückfuttern
Beiderseits offene Hohlkörper aus Blech (Blechzylinder oder Rohre) lassen die Verwendung von Drückfuttern, die an der engsten Stelle des Einziehprofils geteilt sind und zur genauen Zentrierung ineinandergreifen, zu. Die beiden Futterhälften, von denen die eine mit der Hauptspindel, die andere mit dem Reitstock der Drückmaschíne verbunden wird, sind nach dem Einziehen ohne weíteres wieder aus dem fertigen Werkstück zu entfernen. Die
auf der Hauptspíndel befíndlíche Futterhälfte wírd oftmals mit einer hydraulíschen Spanneinrichtung oder einfachen Klemmen zur Übertragung der Drehbewegung das Werkstück versehen, während das Gegenstück entweder selbstfedernd oder mit einem federnden Andrückring ausgebildet ist. Die Federung wirkt axial gegen die
Werkstücköffnung, sie soll die Bildung von Falten verhindern und dem Werkstück eine gewisse Ausdehnungsmöglichkeit geben. Nähere Konstruktionsmerkmale sind aus Bild 18 ersichtlich. Es handelt sich hier um ein Einziehwerkzeug für Triebwerksteile 600 mm ф, Länge 400 mm aus 2 mm dickem, warmfestem Blech.
Auf die Verwendung besonderer Spanneinrichtungen wurde allerdings verzichtet, dafür aber ein krätíger Andrückring berücksichtigt, der für eine genügende Mitnahme des Werkstückes sorgt. Das Rohteil ist ein Blechzylinder, der durch Runden und Schweißen hergestellt wurde. Infolge der nur geringen Einziehtiefe war die Einziehbearbeitung in zwei Stufen ohne einschlatung einer Zwischenglühung möglich. Bild 19 zeigt die praktische Bearbeitung des Werkstückes auf einer schweren hydraulisch gesteuerten Drückmaschine mit 600 mm Spitzenhöhe. Der Arbeitsablauf ist hierbei wie folgt:
Bild 18 Herstellung von Triebwerksteilen aus warmfesten Material unter Verwendung eines geteilten Futteres
bild 19 Hydraulische Drückmaschine im praktischen Einsatz bei der fertigung von Triebwerksteilen
Der Bedienungsmann legt zunächst das Rohteil ein und spannt dieses mit Hilfe des hydraulischen Reitstockes zwischen den deinen Futterhälften. nach Einleitung der Drehbewegung bringt er die Einziehrolle mit einem bestimmten Druck zum Eingriff. Der Anpressdruck ist über eine Druckregulierungseinrichtung einstellbar. Der Metalldrücker wählt meist den Druck, der geade nochgroß genug ist, um eine genügende Verformung zu erreichen, der aber die Drückrolle nicht zu weit vordringen läßt. Die Drückrolle hat dadurch keine Möglichkeit, das umlaufende Werkstück zu durchdringen, vielmehr kann die Drückrolle vom Werkstück selbst beeinflußt werden. Die Drückrolle hat während des Einziehens eineaxiale Hin- und Herbewegung auszuführen, währemd die raiale Zustellung durch den Anpressdruck selbsttätig erfolgt. Die einziehbearbeitung beginnt auf der linken Seite des werkstüückes, von wo aus sie zunächst bis zur Mitte fortgeführt wird, damit das überschüssige Material nach rechts ausweichen kann, erst dann wird auch die rechte Seite bearbeitet. Mit Hilfe des vollhydraulischen Kreuzsuppotes ist der Metalldrücker in der Lage, die Umformungsgeschwingigkeiten stufenlos zu regulieren, um sich so dem Werkstoff genau anzupassen. Es bedarf hierbei keinerlei körperlicher Anstrengungen, die Verformungskräfte werden durch Hebelbetätigung erzielt. Für das gezeigte Werkstück ergab sich eine Bearbeitungszeit von 2 min. , wobei die Nebenzeit für das Einlegen und Herausnehmen des Werkstückes eingeschlossen ist.
b) Einziehen von Teilfuttern Hohlkörper mit nur einer Öffnung (Vorzüge, gedrückte, gestreckte und fließgepreßte Rohrteile sowie Blechzylinder mit angesetzten Böden) werden bei ungünstígen Maßverhältnissen mit Teifuttern eingezogen. Derartige Futter bestehen aus einem zur Hauptspindel der Drückmaschine passenden Aufnahmedorn und einem Satz Segmenten mit dem genauen Werkstückprofíl. Je nach Werkstückgгöβe sind 7 bis 11 Segmente vorgesehen. Díese müssen so bemessen sein, daß sie nach dem Einziehen aus dem
fertigen Werkstück wieder zu entfernen sind. Als typische
Einziehfutter, die zur Herstellung von Wasserkesseln und
Melkmaschinen-Eimern bestimmt sind, können die in den
Bíldern 20 und 21 gezeigten Werkzeuge angesehen wer-
Bild 20 Einziehen von Melkmaschinen Eіmeгn aus Aluminium auf einem Teilfutter
Bild 21 Einziehen von Wasserkesseln aus Aluminium auf einem Teilfutter
den. Vor Beginn der Einziehbearbeitung werden die und
Teilfutter zunächst auf der Hauptspindel der Drückmaschine befestigt. Die Rohteile, in díesem Fall Vorzüge und durch Streckdrücken hergestellte zylinderische Rümpfe, werden anschIießend aufgeschoben und mit dem hydraulischen Reitstock gespannt. Die Einziehbearbeitung erfolgt dann nach Einleitung der Drehbewegung mit der Einziehrolle in der bekannten Weíse, allerdings wird die Rolle in der Werkstückmitte angesetzt und beim
Vorlauf zur Öffnung hin in jeder Bearbeitungsstufe zugestellt. Bei der Aluminiumbearbeítung und größeren Blechdicken ist eine Unterstützung des Ausgangsmaterials an der Öffnung durch eínen federnden Haltering nicht erforderlich, bei Kupfer, Messing und rostfreien Stählen aber sehr zu empfehlen. Dies gilt besonders für dünnere Bleche. Wasserkessel aus Kupfer und Messing erhalten
Bild 22 Automatische Fertigung von Kupferkesseln auf einem Teifutter mit Haltering. Beqinn der Bearbeitυng
das endgültige Profil durch einziehhem mit Teilffuttern, die in den meisten Fällen mit federndn Halteringen ausgeführt sind. Der Haltering vermindert die Faltenbildung, er wird auch dann vorgesehen, wenn die einziehbeabrietung auf automatischen Wege mit automatischen Maschinen erfolgt. Eine Werkzeuganordung mit dem
Bild 25 Einziehen der Kesselönnung mit der Kunststoffrolle bei Kopiersteuerung
federnden Haltering zeihen Bilder 22 und 23. Die Werkzeuganordnung befindet sich auf einer automatischen Drückmaschine bei der Herstellugn von Wasserkesseln aus Kupfer. Das rohteil (Bild 22) ist ein Vorzug aus Kupfer, der mit Hilfe einer Kunststoffrolle bei Kopiersteuerung zunächst überglättet und zur öffnung hin weiter eingezogen wird. Die gesamte Einschnürung erfolgt in einem Rollenvorlauf, da der federnde Haltring das Material bis zum Ende der Bearbeitung unterstützt. Die Bearbeitung ist somit vollständig zu automatisieren und ungelernten Kräften zu übertragen. Die Bearbeitungszeit beträgt etwa 1 Minute pro Stück. Das stetige Wechseln der Segmente gilt als Nachteilig, weil dadurch erlsutzeiten entstehen, sofern die Bearbeitung von Hand vorgenommen wird. Bei automatischer Bearbeitung treten keine Verlsutzeiten auf, wenn
Bild 24 Auf Drückmaschinen eingezogene Wasserkessel aus Aluminium , Kupfer und Messing
ein zweiter Satz Segmente zur Verfügung steht. Während des automatischen Arbeitsablaufes hat der Bedienungsmann genügend Zeit für den Werkzeugwechsel mit dem zweiten Segmentsatz. Ähnlicher Weise wird bei allesn in Bild 24 gezeigten Werkstüken gearbeitet. Es handelt sich hier um Wasserkessel aus Aluminium , Kupfer und Messing der verschiedensten Fomen aus Vorzügen und gestreckten Rümpfen. Die Anwendung von Teilfuttern ist nur bis zu bestimmten werkstückgrößen möglich, da mit den Werkstückdimensionen die Futtergewichte ansteigen. Im allgemeinen
Bild 25 Fertigung von Aluminiumbehältern auf einer hydraulischen Drückmaschine mit Teilfutter
geht man über ein Gewicht von 50 kg nur selten hinaus. Es muß schlieBiich berücksichtígt werden, daß jedes Teilfutter nach erfolgter Einziehbearbeitung mit dem Werkstück vollständig von der Maschine abzunehmen ist.
Das in Bild 25 gezeigte Werkzeug liegt mit einem Gewicht von 53 kg an der oberen Grenze. Bei größeren Werkstücken, die auf Grund ungünstiger Maßverhältnisse auf einem Teilfutter eingezogen werden müßten, geht man zu einer anderen Bearbeitungsart, dem Einziehen auf Luft über.
c) Einziehen mit exzentrischen Einziehvorrichtungen
Hohlkörper größerer Abmessungen mit Boden (Vorzüge, fließgepreSte, gedrückte und gestreckte Rohteile) sind mit exzentrischen Einziehvorrichtungen bearbeitbar, wenn nur geringe Durchmesserunterschiede vorliegen. Der Entwicklung dieser Vorrichtungen lag der Wunsch zugrunde, kürzere Bearbeitungszeiten zu erzielen und die Bearbeitung zu erleichtern. Dieses Ziel wird auch tatsächlich erreicht, da auf das nachteílíge Auswechseln von Teilsegmenten verzichtet werden kann und damit die sonst üblichen Nebenzeiten entfallen. Eine exzentrische Einziehvorríchtung (Bild 26) besteht aus einem zum Außendurchmesser des Rohteiles und der Hauptspindel der Drückmaschine passenden Aufnahmefutter, einer lnnenrolle mit dem gewünschten Werkstückprofil und einem abgekröpften, mit dem hydraulischen Reitstock verbundenen Haltearm, der zur Lagerung der lnnenrolle und zum Spannen der Rohteile dient. Die
ganze Vorrichtung hat nur dann Sínn, wenn die lnnenrolle
aus dem Fertigteil wieder zu entfernen ist, wenn also der
Rollendurchmesser gleich oder kleíner als der Öffnungsdurchmesser
Bí1d 26 Einziehen von Milchkannen mit der exzentrischen Einziehvorichtung
des Werkstückes ist. Bezeíchnet man den Auβendurchmesser des
Werkstückes mit D, den Őffnungsdurchmesser mit d, so ergibt sich bei Berücksíchtígung einer Lagerung L der
Rollendurchmesser dr, aus der nachstehenden Formel:
dr = D - d + L. Eíner Vergrößerung der lnnenrolle steht
bei günstigen Maßverhältnissen nichts im Wege. Die Vergrößerung wirkt sich allerdigs auf die Exzentrizität des Haltearms aus. Die Exzentrizität errechnet sich aus der Formel
E = 0,5 (D - dr)
Bei mehreren Werkstückgrößen empfiehlt es sich, die Innenrolle so zu bemessen, das nach Möglichkeit mit einem Haltearm auszukommen ist. Entsprechend der vorhandenen Exzentrizität wären die Innenrolen in ihren Durchmesser zu vergrößern oder zu Verkleinern
bild 27 Exzentrische Einziehvorrichtung für 40 - Liter - Milchkannen
Beispiel: Es soll eine 40 - Liter Milchkanne mit folgenden Abmessungen eingezogen werden Außendurchmesser D = 340 mm Öffnungsdurchmesser d = 220 mm Lagerung L = 40 mm Aus der vorerwähnten Formel ergibt sich die Größe der Innenrolle mit 160 mm, die Exzentrizität mit 90 mm. Die Innenrolle könnte nach den vorliegenden Behältermaßen bis 60 mm vegrößert werden, eine Veränderung der Exzentrizität wäre bis 30 mm möglich. Es können hier also ein Haltearm mit einer Exzentrizität von 60 mm, der vielleicht für ein anderes Werkstück bestimmt ist, verwendet werden. einzelheiten bei der Herstellung der 40 - Liter Milchkannen sowie die praktische Ausbildung der exzentrischen Einziehvorrichtung sind den Bildern 27, 28, und 29
Bild 28 Herstellung einer 40 - Liter Milchkanne mit exzentrischen Einziehvorrichtung auf einer schweren hydraulischen drückmaschine
zu entnehmen. Für die Bearbeitung ist einen schwere, hydraulische Drückmasschine eingesetzt, die verwendete Drückrolle besteht aus Werkzeugstahl, sie ist in ihrem Profil der Halsform angepaßt. Nach dem einziehen kann das Werkstück infolgedessen mit der gleichen Rolle an der gesamten Halspartie bi verminderter Vorschubgeschwindigkeit geglättet werden. Die Innenrolle ist mit dem hydraulischen Reitstock fest verbunden und zum
Bild 29 Nachglätten der Halspartie nach erfolgter Einziehbearbeitung
Maschinenbett hin abgestützt, síe kann mit dem hydraulischen Reitstock vor- und zurückgefahren werden. Die Zeít für das Einziehen der Mílchkanne mit nachfolgendem Glätten beträgt etwa 1,5 Mínuten.
d) Einziehen auf Luft
Werkstücke mit nur geringen Abmessungen sowie flaschenähnlíche Hohlkörper (Bild 30) mit kleinen Öffnungen werden auf Luft eingezogen, wenn Teilfutter oder lnnenrollen nicht mehr unterzubringen sind. Die Einziehbearbeitung erfolgt bei dünnen Blechen vorwiegend von Hand mit Stabwerkzeugen, bei dickeren Blechen auf automatischem Wege mit Drückrollen. Bei Handbearbeítung íst es allerdings schwierig, das gewünschte Endprofíl genau zu erreichen, weíl das Material nirgendwo angelegt werden kann. Da die Einziehbearbeitung zu sehr vom Gefühl des Metalldrückers abhängig ist, ergeben sích vielfach
Maβabweichungen, die beim Vergleich zweier gleichartiger Werkstücke am deutlichsten in Erscheinung treten. Die Bearbeitung von Hand hat weiterhin den Nachteil einer hohen Ausschußgefahr. Wenn beı bestimmten Werkstücken von vornherein genaue MaßtoIeranzen verlangt werden, kommt eíne Bearbeítung von Hand nicht mehr in Betracht, man geht dann zur automatischen Fertigung über, wobei unter Umständen ein dickeres Ausgangsblech berücksíchtigt werden muß. lmmerhin liegt bei der automatischen Bearbeitung das gewünschte Endprofil durch die Kopierschablone fest, Maßabweichungen sind so gut wie ausgeschlossen. Das in Bild 31 gezeigte Werkstück zählt zu den Teilen, bei denen eine hohe Maßgenauigkeit über die spätere Eignung bzw. über eіпe genaue Funktion entscheidet. Die Einziehbearbeítung muß daher übeг Kopiersteuerung erfolgen, wobei mehrere Bearbeitungsstufen der Endbearbeitung vorangehen. Den Weg Einziehrolle beschreiben die gestrichelten Linien.
Bild 30 Aluminiumflaschen in drei verschiedenen Fertigungsstufen
Eine Einziehbearbeitung auf Luft ist auch bei der Herstellung von Milchkannen aus Aluminium möglích. Der Vorteil liegt hierbei darin, daß die Eínzíehwerkzeuge einfacher und billíger zu halten sind als bei anderen Einziehverfahren. Wie man aus den Bildern 32 unf 33 ersieht, sind für jede Werkstückgröße nur ein zylindrisches Ausnahmefutter sowie Gegenhalte in der Größe des Öffnungsdurchmessers erforderlich. Das gezeigt Werkstück ist eine 20- Liter Milchkann aus 2,5 mm dickem Aluminiumblech. Das Werkstück wird aus einem zylindrisch vorgezogenen Rumpf in 7 Einziehstufen auf
Bild 31 Einziehen eines Triebwerkteiles mit der Mehrschablonen-Kopiervorichtung
den Öffungsdurchmesse reduziert und anschließend übergeglättet. die Umformung des Werkstoffes erfolgt praktisch auf Luft ohne inneren Gegenhalt. Im Anschluß an die Einziehbearbeitung , die automatisch durchgeführt wird, kann der Rand des Werkstückes mit einer hydraulischen Abstecheinrichtung beschnittten werden. Auch dies Bearbeitung läßt sich automatisch durchführen. Die Gesamtfertigungszeit der 20 - Liter Milchkannen beträgt bei der Berücksichtigung alles Nebenzeiten ca. 60 bis 70 Sekunden.
e) Einziehe mit Rollenköpfen Um zylindrische Rohre, Blechzylinder oder rohrähnliche Hohlkörper auf einer bzw. auf beiden Seiten einzuziehen oder gar zu verschließen, verwendet man gern Rollenköpfe, die mit mehreren Einziehrollen ausgestattet sind. Dies Einziehrollen erhalten das genaue Werkstückprofil und werden so gelagert, ds sich während der Bearbeitung ein vollständiger , radialer Kraftausgleich ergibt. Die Wirkungsweise eines Rollenkopfes (Bild 34) ist sher einfach, er wird mit hydraulischer Kraft um ein bestimmts Maß gegen das umlaufende, in einem Innenfutter geführtes werkstück vorgefahren. Hierbei wird der Werkstoff gezwungen, die gewünschte Form anzunehmen. Bei kleinen Werkstückdurchmessern ist eine Kaltbearbeitung noch möglich, bei größeren Abmessungen und insbesondere großen Blechdicken muß jedoch eine Warmbearbeitung vorgesehen werden. Bei Warmbearbeitung empfiehlt es sich, die Verformungszone des Werkstückes in einem Glühofen anzuwärmen, der in der Nähe der Drückmaschine ausgestellt ist. Die Einziehbearbeitung mitRollenköpfen wird in den verschiedensten Industrien mit Erfolg durchgeführt. Das VEfahren erwies sich besonders bei der Herstellung von Dickwandigen Druckgasflaschen als vorteilhat. Beim Einziehen mit Rollenköpfen ght man oft auch den Weg, daß ein feststehendes Rohrteil unter hohen Druck in einem umlaufenden Rollenkopf gedrückt wird. Ob das Werkstück umläuft oder der Rollenkopf, ist letztenendes gleichgültig. Die Wirkung ist in beiden Fällen gleich.
f) Für Randbearbeitung an großen Behältern und Blechzylindern, Deckel und Kappen ist die Verwendung von Innen- und Außenrollen vorteilhaft. Die Rollen müssen unabhängig voneinande zu bewegen sein, die zu ihrer Lagerung dienenden Haltearme werden bei geringen Einziehteifen zu einem Werkzeug mit Hebelbetätigung
zusammengefaβt, beí gröβeren Eínziehtiefen jedoch in 2 getrennten Supporten geführt. Die lnnenrollen erhalten das genaue Werkstückprofil, die Auβenrollen sind reine Einziehrollen, deren Profol sich іп erster Linie nach dem
Bild 32 Einziehn von 20 - Lite Milchkannen aus Aluminuim auf Luft ohne Innenwerkzeuge
Bild 33 Abnehmen des automatisch eingezogenen Werkstückes
zu bearbeitenden Werkstoff zu richten hat. Jedeг Werkzeugsatz ist für mehrere Werkstückgröβen verwendbar, wenn gleiche Einziehverhältnisse vorliegen. Bei unterschiedlichen Einziehtiefen können die Rollen gegen andere Größen ausgewechselt werden. Díe Werkzeugkosten sind also sehr gering. Kombinierte Werkzeuge mit lnnen- und Auβenrollen sind sehr leícht zu handhaben, sie wer-
Bild 34 Einziehen von Stahlflaschen mit einem rollenkopf auf einer schweren Drückmaschine
den deshalb gern in der Serienfertigung verwendet. Bei dem in Bild 35 gezeigten Werkstück handelt es sich um einem Topfdeckel, der mir einem kombinierten Einziehwerkzeug am Rand eingezogen wird. Die gesamte Bearbeitung ist in wenigen Sekunden durchführbar.
Bild 35 Einziehen von Topfdeckeln such ein kombiniertes Einziehwerkzeug mit Innen und Außenrollen
Bild 36 Schwere hydraulische Drückmaschine mit hydraulischer Kopiereinrichtung und Einziehwerkzeugen für lange Düsenrohre
Bild 37 Automatische Projezier-Einzieh- und Drückmaschine mit Mehrschablonenkopiereinrichtung und Vorwählschaltung für Einzieharbeiten aller Art bis zu 19 Einziehstufen
Einziehbearbeitungen sind neben der erwähnten Verfahren auch mit umlaufenden Ringen oder Gummiwerkzeugen durchführbar. Letztere Verfahren kommen allerdings weniger zur Anwendung. Bei Kenntnis der genauen Werkstückform ist es verhältnismäßig leicht, zu beurteilen, nach welchem Bearbeitungsverfahren die Einziehbearbeitung duchgeführt werden kann. Wichtig ist allerdings das Vorhandensein einer entsprechenden Maschinenausrüstung. Nach dem heutigen Stand der Technik stehen Drückmasschinen für Einziehbearbeitung in mechalnischer, hydraulischer und automatischer Ausführung mit verschiedensten Spitzenhöhen und Spitzenweiten zur Verfügung.
4) Aufweitarbeiten
Unter dem Begriff "Aufweiten" lassen sich Bearbeitungsvorgänge zusammenfassen, durch die dünnwandíge Hohlkörper auf gгöβeгe Auβeпmaβe gebracht oder ebene Blechtafeln bzw. Formteile von innen heraus umgeformt werden, ohne daß sich die äuβeгe Form verändert. Die Begriffe Ausbauchen, Ausziehen, Expandieren und Auspressen besagen im Grunde das gleiche, sínd aber nicht
allgemein gültig, sondern an bestimmte Umformungsverfahren gebunden. Aufweitarbeíten aп runden Werkstücken sind mit Hilfe von mechanischen und hydraulischen Drückmaschinen sehr vorteilhaft durchführbar. Die Vorteile des Drückens sind hier wiederum auf die im Vergleich zu anderen Verfahren einfachen Werkzeuge sowie die niedrigen Fertigungskosten zurückzuführen. In den meisten Fällen genügt ein einziger Werkzeugsatz, auch
wenn zahlreiche Fertigungsstufen bis zur Erreichung Endform notwendig sind. Ein solcher Werkzeugsatz besteht aus einem Innenfutter und einer lnnenrolle. Das Ausgangsmateríal wírd zusammen mit dem Innenfutter in Drehung gesetzt und so lange mit der lnnenrolle bearbeitet, bis es zur Anlage gebracht ist. An Stelle des lnnenfutters sind verschiedentlích auch Außenrollen mit
dem eingearbeiteten Endprofil der Werkstücke verwendbar, allerdings muß dann die Möglichkeit gegeben sein, das Außgangsmaterial ausreichend zu spannen. Aufweítarbeiten werden heute bis etwa 12 mm auf hydraulischen
Drückmaschinen durchgeführt. Die Grenzen der Bearbeitung liegen praktisch in der Stabílítät bzw. der Leistungsfähigkeit vorhandener Einrichtungen. Eíne Bearbeitung gгöβeгeг Blechdicken wäre infolgedessen lediglich eine Frage der Dimensionierung.
Konische Werkstückformen verursachen beі Anwendung des Tiefziehverfahrens erhebliche Werkzeugkosten. Bei kleineren Stückzahlen versucht man deshalb, die Bearbeitung durch Drücken vorzunehmen. Betrachten wír in diesem Zusammenhang einmal die Fertígung eines konischen Teíles mit
600 mm Öffnungsdurchmesser
500 mm Bodendurchmesser
500 mm Tiefe
bei einer Blechdicke von 2 mm.
Würde man dieses Teil durch Tiefziehen fertigen, ergäben
zahlreiche Tiefziehstufen, für die eine entsprechende Anzahl kompletter Ziehwerkzeuge in Frage kämen. Geht man bei der Fertigung jedoch so vor, daß das Ausgangsblech auf den kleinen Durchmesser zylinderisch vorgezogen wird und ein anschlieβendes Aufweiten des Blechzylinders erfolgt, reduziert sich die Anzahl der Bearbeitungsstufen und der Werkzeuge ganz erheblich. Die Einsparungen an Werkzeugkosten könnten bis zu 50% betragen. Im Vergleich zu konischen Werkstücken ergíbt sich bei gewölbten oder abgestuften Werkstückformen ein ähnIiches Bild. Die Einsparungen fallen um so mehr íns Gewicht, als die Abmessungen der Werkstücke anwachsen.
Die Vorteile des Tiefziehverfahrens darf man aber nicht verkennen. Bei gröβeren Stückzahlen ist dieses Verfahren an Wirtschaftlichkeit kaum zu übertreffen, auch wenn sich hohe Kosten für die Werkzeuge ergeben. Bei kleineren Stückzahlen wird die Fertigung durch Drücken jedoch günstiger.
Die aufzuweitenden Werkstücke können neben dem Tiefziehverfahren auch durch Strang- und Flíeβpressen, Streckdrücken, Walzen oder Runden und Schweiβen vorgefertigt werden. Eine Vorbereitung in der Mitte aufzuweitender ebener Blechteile ist demgegenüber nicht erforderlich. Aufweitarbeiten sind das genaue Gegenteil der Einziehbearbeitungen. Das Ausgangsmaterial wird hier nicht auf Druck, sondern auf Zug beansprucht.
Grenzen der Aufweitbearbeitung
Inwieweit nun eine Aufweitbearbeitung durchgeführt ist, hängt in allgemeinen von der Dehtfähigkeit eines Materials ab. Die Dehnungswerte aus dem Zugversuch lassen sich in den meisten Fällen zugrunde legen. Bei Überschreiten der Dehnfähigkeit tritt ein Bruch des Materials ein. Der Umformungsbereich ersteckt sich also von der Fließgranze bis zu Bruchspannung. Will man ein Materialüber die durch Zugversuch ermittelte Drehnung hin aus aufweisen, ist eine Noramlisierung des Materials vor Erreichen der Bruchspannung vorzusehen.
Beispiel: Ein zylindrischer Blechmantel 500 mm Durchmesser 600 mm Länge aus 1,5 mm dickem Stahlblech soll auf einer Länge von 200 mm auf einen Duchmesser von 560 mm aufgeweitet werden. Die Dehnung des Materials beträgt 20%
Frage: Ist die Aufweitbearbeitung in einer Aufspannung möglich oder muß zwischengeglüht werden.
Die Längung der Materials Dreieck L erechnet sich aus dem Durchmesserunterscheid wie folgt:
Dreieck L = (D - d) x pi Dreieck L = (560 - 500) x pi Dreieck L = 188,4 mm
Diese Länge mit der Ursprungslänge ins Verhältnis gesetzt, ergibt die tätsächliche dehnung: e = Dreieck L Lo x 100; Lo = d x pi = 500 x pi = 1570 mm e = 188,4 1570 x 100 e = 12%
Die Dehnfähigkeit des eingesetzen Materials wird nicht vollständig ausgenutzt; die Aufweitunngsbearbeitung ist demnach möglich in einer Aufspannung ohne Zwischenglühen möglich, allerdings unter der Voraussetzung, daß sich das Material während der Umformung nicht zu sehr verfestigt. Mit der Ausdehnung duch die Aufweitbearbeitung ist selbstverständlich auch die Dickenminderung des Materials verbunden. Diese Verminderung (So - S1) lässt sich ebenfals leicht ermitteln, wenn man die Blechdicken mit den Blechlängen nzw. mit den Werkstückdurchmessern ins Verhältnis setzt.
S1/So = Lo/ L1 = d/D S1 ---- Enddicke So ---- Ausgangsdicke S1 = 500x1,5/560 L1 ---- Endlänge Lo ---- Ausgangslänge S1 = 1,34 mm D ---- Enddurchmesser So - S1 = 0,16 mm d ---- Ausgangsdurchmesser
Bei dünneren Blechen können für die Errechnung der Dehnung und der Endwanddicke die Innendurchmesser eingesetzt werden, um zu genügend genauen Ergebnissen zu kommen. Bei dickeren Blechen sind der Berechnung dagegen die neutralen Durchmesser zugrunde zu legen.
Aufweiten zylindrischer Hohlkörper Eine dem vorerwähnten Beispiel ähnliche Bearbeitung geht aus Bild 38 hervor. Ein Blechzylinder , 450 mm Durchmesser, Länge 640 mm, aus 1,5 mm dickem Tiefziehblech wird auf einer Länge von 150 mm auf 520 mm Durchmesser gleichmäßig aufgeweitet. Das Innenfutter, ein Stahlfutter mit der genauen Form des werkstückes ist mit einer expandierenden Spanneinrichtung versehen, die durch deп hydraulischen Reitstock betätigt wird. Das Aufweíten des eingesetzten, vorgefertigten Blechzylinders erfolgt in drei Fertigungsstufen mit einer lnnenrolle, deren Vorschubbewegung para1llel zur Drehachse verläuft.
Bild 38 Aufweiten eines Blechzylinders in einem Innenfutter mittels Innenrolle
Beі jedem Ríchtungswechsel der Innenrolle erfolgt eine der Bearbeitung entsprechende Zustellung. Díe Lauffläche der lnnenrolle ist konvex ausgebildet, die Rollenbreite auf das Materíal abgestímmt. Für die gesamte Bearbeitung, die auf eíner hydraulischen Druckmaschine durchgeführt wurde, ergab sich eine Bearbeítungszeit von 1,6 Minuten.
Zustellung der Drückrollen Wie bereits erwähnt, konnte die Bearbeitung in drei Rollendurchgängen erfolgen, um eine Aufweitung von 70 mm іm Durchmesser zu erzielen. Dies entspricht einer Zustellung der Drückrolle von 12 mm in jedem Durchgang. Im Vergleich zu Einziehbearbeitungen ist dies ein Wert, der auf die völlig andere Beanspruchung des Materials hinweist. Daraus folgt, daß die RoIlenzusteIIungen bei Aufweitarbeiten prinzipiell gгöβeг sein können als beim Einziehen. Das Material kann sich der Bearbeitung nicht in gleichem Maβe wie beim Einziehen widersetzen. Die Gгöβe der Rollenzustellung pro Fertigungsstufe bzw. pro Rollenvorlauf ist im weiteren auch mit der Dehnung zu vergleichen. Je höher die Dehnung eines Materials, um so gгöβeг kann auch die Rollenzustellung sein. Das ist eine sehr bedeutsame FeststeIIung, die besonders bei Werkstoffen mit starker Neigung zur Kaltverfestigung Berücksichtigung finden sollte. Rostfreíe, rostsichere, warmbeständige oder sonstige Bleche aus hochlegierten Materialien neigen bekanntlich sehr zur Kaltverfestigung, weisen im Gegensatz dazu aber vielfach hohe Dehnungswerte auf. Für das Aufweiten dieser Werkstoffe wäre
daher zu empfehlen, die Rollenzustellungen pro
Fertigungsstufe extrem hoch zu wählen, um die gewünschte Aufweitung bereits zu erhalten, bevor eine Verfestigung des Materials eintritt. Tendenz sollte es also sein, die Fertigungsstufen auf ein Minimum zu begrenzen und möglichst große Zustellungen vorzusehen.
Verhalten geschweiBter Rohteile
Große RoIIenzusteIIungen sind leider nicht generell zu
verwirklichen, sondern nur dann möglich, wenn das Ausgangsblech bei der vorbereitenden Bearbeitung nahtlos bleibt. Dies ist der Fall, wenn die Vorbereitung durch Tiefzíehen, Strang- und FIießpressen, Streckdrücken oder Walzen vorgenommen wird. Ist das Ausgangsmaterial im Gegensatz dazu aus mehreren Einzelteilen durch Runden und Schweiβen vorbereitet, muß auf die Schweiβnähte oder besser gesagt, auf die Randzonen Rücksicht genommen werden. Die Qualität der Schweißnaht ist infolgedessen sehr von EinfIuß auf die möglichen Rollenzustellungen und damit auf die Aufweitbearbeitung selbst. Um die Umformungseigenschaften zu verbessern, sollten Schweiβnähte vor Beginn der Aufweitbearbeitung ausgeglüht werden. Evtl. ist auch ein Glühen der Werkstücke selbst in Betracht zu ziehen.
Bearbeitung hochlegierter Werkstoffe Wenn große Kaltwikungen von Formteilen mit nur geringen Querschnitten zu übertragen sind, verwendet man hochlegierte Werkstoffe mit entsprehenden Festigkeiten. Werkzeuge dieser Art treten in der Flugindistrie immer mehr in den Fordergrund, weil die Tendenz besteht, durch Verminderung von Querschnitten Gewichte einzusparen. Die Flugindustrie stellt daneben gelichzeitig die Forderung, daß bestimmte Formteile gegen hoche Temperaturen beständig sind. Dadurch ergeben sich besondere Probleme für spanlose Umformung, denn infolge de grpßen Materialresilenz verschlechtern sich die Umformungsmöglichkeiten. Bei der Kaltverformung sind praktisch nur solche Bearbeitungen durchführbar, die das Material auf Dehnung beanspruchen. Stauungen sind kaum oder nur in ganz begrenztem Umfang möglich. Mit dem Einsatz hydraulischer Drückmaschinen wurden in letzter Zeit bei Aufweitarbeiten an Triebwerksteilen gute Ergebnisse erzielt. Die Maschinen erwiesen sich gegenüber allen andereen Bearbeitungsverfahren als besonders wirtschaftlich da nur begrenzte Stückzahlen vorlagen und nur geringer Werkzeuganteil zu berücksichtigen war. Das zu bearbeitende Blech wurde zunächst durch Runden und Schweißen bzw. durch Streckdrücken oder Projizier-Streckdrücken auf kleinere Abmessungen vorgefertigt und im Anschluß daran zu der endgültigen Form aufgeweitet. Ein Einlaufteil (Bild39) entstand so in 2 Bearbeitungsgängen, in denen das Ausgangsblech ausschließlich auf Dehnung beansprucht wurde. Eine Ronde aus hochlegierten Material wurde durch Projizier - Streckdrücken zunächst zu einer konischen Form mit 20° Neigungswinkel und der gewünschten Wanddicke ausgestreckt. Im Anschluß darn erfolgte eine Glühung zur Wiederherstellung der Umformbarkeit als Vorbereitung für den zweiten Arbeitsgang. Das Teil erhielt dann die endgültige Form durch Aufweiten mit einer Innenrolle in einem Stahlfutter. Die Aufweitung war in einer Aufspannung auf kaltem Wege möglich. Die Vorform hätte aus Segmenten durch Runden und Schweißen hergestellt werden können. Da Schweißnähte bei hochbeanspruchten Teilen jedoch unerwünscht sind, wurde die Projizier-Streckdrückbearbeitung bevorzugt. Damit ist das Werkstück nahtlos geblieben. In ähnlicher weise sind auc die in der Flugindustrie in großer zahl vorkommenden Profilringe zu fertigen.
Fertigung von Lüfterrteilen Aufweitarbeiten finden heute auch in anderen Industrien eine günstige Beurteilung und zwar durch die Tatsache, das eine Verbilligung der Fertigung durch den Entfall von Schwei0operationen eintritt und alle Formen auch einfachem Wege erzielbar sind. Diese Vorteile kommen besonders der Strömungstechnik zugute, denn hier geht es darum, scharfe Übergänge zu vermeiden und ein abreißen der Strömung oder Bildung von Wirbeln zu verhindern. Gelingt dies, ergeben sich bessere Wirkungen, Antriebsleistungen können herngesetzt, Energiekosten eingespart werden. Drückmaschinen helfen diese Ergebnisse zu erreichen, auch weenn starke Umformungen zu bewältigen sind. Einlaufteile, Laufradböden, Düsen oder Leitbleche sind durch Aufweitarbeitungen sehr vorteilhaft zu fertigen. In das Gebiet der Strömungstechnik fällt auch die im Bild 40 dargestellte Bearbeitung. es handelt sich bei dem skizzierten Werkstück um einen Einlaufring mit 1500 mm Durchmesser aus 10 mm dicken Stahlblech. Die Fertigung des Teils wird aus einer, in der Mitte ausgeschnittenen Blechronde vorgenommen. Das Blech wird vor Beginn der Ausweitbearbeitung mit einem stabilen Spannring an der Stirnseite des Innenfutters
Bild 39 fertigung eines Einlaufteils durch Aufweiten eines Konischen Blechmantels (links)
Bild 40 Aufweiten einer in der Mitte ausgeschnittenen Ronde zu einem Einlaufring (Mitte)
Bild 41 Fertigung eines Einlaufringes 1500 mm Durchmesser aus 10 mm dicken Stahlblech (rechts)
eingespannt und in Umlauf gebracht. Eіne schwere schwenkbare Innenrolle drückt nun mit vorher eingestelltem Arbeitsdruck das in der Mitte frei liegende Blech stufenweise nach innen, bis es völlig zur Anlage gebracht ist. lnsgesamt sind etwa 3-4 Fertigungsstufen erforderlich. Die praktische Ausführung der Aufweitbearbeitung
an diesem Teil wird durch Bild 41 wiedergegeben. Für die Bearbeitung ist eine schwere hydraulische Drückmaschine mit 1200 mm Spitzenhöhe eingesetzt. Die hohen Umformungskräfte werden von dieser Maschine mühelos aufgebracht. Die Steuerung der Arbeitsbewegungen erfolgt über Handventile. Die reine Bearbeitungszeit für das gezeigte Teil betrug etwa 4-5 Minuten. Zur Veranschaulichung der Gröβenverhältnisse des fertigen Einlaufringes mag das Bild 42 dienen.
Beі der Fertigung von Lüfter- und Gebläseteilen, die den
Anforderungen entsprechend in vielen Gгöβen und Formen gebaut werden, müssen die Werkzeugkosten häufig auf sehr wenige Werkstücke verteilt werden. Um hier
Bild 42 Fertiger, durch aufweiten hergestellter Einlaufring
zu einer Wirtschaftlichkeit zu kommen, wird der einfachste Fertigungsweg zugrunde gelegt. Das Ausgangsblech wird infolgedessen vorwiegend durch Runden und Schweißen vorbereitet, wobei gleichzeitig versucht wird, die Vorformen möglichst nahe an die Fertigform heanzubringen. Der Einfacheit halber wählt man zylindrische und konische Vorformen, die dann weiter bearbeitet werden. Zweckmäßigerweise erfolgt die Weiterbearbeitung in der Weise, daß das Blech auf Dehnung beansprucht wird, dh man unterzieht die Vorform einer Aufweitbearbeitung. Sind nun die Randzonen der Werkstücke zu bearbeiten, ist die Aufweitbearbeitung mit innen- und Außenrolle durchführbar, während die Aufnahme der Rohteile durch ein Spannwerkezg erfolgt. Das Spannwerkzeug läßt sich meistens zur Aufnahme mehrerer Werkstückgrößen ausbilden. Die in den Bildern 43 und 44 dargestellten Bearbeitungen sind für bestimmte Größen mit nur einem Spannwerkzeug möglich. Die konischen Ausgangsteie werden zunächste an der großen Öffnung rechtwinklig abgebogen, denn umspannt und auf der anderen Seite zu einem bestimmten Einlaufprofil aufgeweitet. Bei Sinnvoller Ausbildbung aller Aufweitarbeiten mit nur einer Innenrolle durchführbar. während eine den verschiedenen Werkstückprofilen entsprechende Anzahl Außenrollen vorgesehen werden muß. Besteht die Möglichkeit, die Einlaufkurven bzw. die Aufweitverhältnisse aufeinande abzustimmen, ist mit einer oder zwei Außenrollen auszukommen. Die werkzeugkosten wären so noch weiter herabzusetzen. Der Konstrukteur sollte diesen Vorteil bei der Konstruktion ähnlicher Formteile, die ebenfalls in den verschiedensten Größen vorkommen, besonders berücksichtigen. Die Werkstücke der Bilder 45, 46, 47 wurden ebenfalls aus vorgeformten Blechteilen aufgeweitet. Als Material fand in allen Fällen ein Teifziehblech guter Dehnfähigkeit verwendung. Für die Längsschweißnähte wurde die Autogen-Schweißung bevorzugt, weil diese sich am besten bewährte.
Fertigung von Mischtrommeln Auf dem Baumaschinensektor konnten zahlreiche Bearbeitungen durch den Einsatz hydraulischer Drückmaschienen vereinfacht werden. Bei der Fertigung von Betonmischtrommeln ergab sich eine Verminderung der Fertigungskosten sowie verbesserte Formgebung. Da eine Beherrschung der hier vorgesehenen Blechdicken durch Drücken früher nicht möglich war, mußten die Trommeln aus vielen Einzelteilen durch Schweißen zusammengesetzt werden. Die Fertigung der Trommelböden erfolgte aus einzelnen Segmenten, Verstärkungs- und Flanschringe an den Mitten und Oberteilen waren einzelne anzufertigen und anzuschweiβen. Diese Arbeiten können heute entfallen, da die gewünschten Formen und Verstärkungen zum groβen Teіl durch Drückbearbeitungen aus dem Blech herauszuarbeiten sind. Gгöβere Blechdicken sind für die Drückbearbeitung nicht mehr von
Einfluβ, weil die vorhandenen Einrichtungen über genügend gгoβe Umformungskräfte verfügen. Mischtrommeln sind somit aus 2 oder 3 gedrückten Einzelteilen herstellbar. Die Entstehung einer dreiteiligen Mischtrommel mit 635 mm Auβendurchmesser, bei der die Mehrzahl der Einzeloperationen Aufweitbearbeitungen sind, soll anschlieβend Gegenstand einer eingehenden Betrachtung sein. Für die Einzelteile werden je nach Beanspruchung folgende Blechdicken festgelegt:
Boden 6,35 mm Mittentel 4 mm
Oberteil 3 mm
Als Material ist für alle Teile Stahlblech vorgesehen.
Die Fertigung des Bodens erfolgt aus einer Ronde, die unter Verwendung einer Stahlform durch Drücken zunächst das äuβeгe, schlüsselförmige Profil erhält. Bei diesem Vorgang wird die Ausgangsronde auf der Drückmaschine durch den hydraulischen Reitstock gegen die Stirnfläche der Stahlform gespannt, in Drehung gebracht und dem Druck einer von auβen gesteuerten Drückrolle
ausgesetzt. Die Drückrolle fährt dabei zunächst dem Bodenradius mit nach auβen gerichteter Vorschubbewegung nach und legt so einen gгoβen Teil des Materials bereits im 1. Durchgang an. Ein Anlegen des noch freistehenden Bleches wird durch eine dauernd wechselnde Vorschubbewegung bei entsprechender Zustellung der
Bild 43 Abwinkeln konischer Lüfterteile mit Innen- und Außenrolle
Bild 44 Aufweiten des Einlaufprofils an vorgeformten Lüfterteilen mit Innen und Außenrolle (oben)
Bild 45 Durch Aufweiten hergestellte Lüfterteile (rechts)
Bild 46 Lüfterteile aus Tiefziehblech, die aus zylindrischern Blechmänteln hergestellt wurden
Bild 47 Aus 2 Segnenten bestehendes Lüfterteil , ca. 2100 mm Durchmesser, das aus einem konischen Blechmantel aufgeweitet wurde (links)
Bild 48 Aufweiten eines Trommelbodens, Blechdicke 6,35 mm, Beginn der Bearbeitung (rechts)
Drückrolle erreicht. Insgesamt sind etwa 4 - 5 Rollenduchgänge (Bearbeitungsstufen) zur völligen Ablage des Bleches erforderlich. Besonders wichtig ist bei der äußeren Drückbearbeitung die Einhaltung des genauen Innendurchmesseres, weil der Boden nach Fertigstellung mit dem Mittenteil zu verschweißen ist. Das außen geformte Teil wird auf dem gleichen Werkzeug anschließend nach innen aufgeweitet. Für eine Mitnahme des Werkstückes sorgen hierbei Befestigungsklemmen, die auf dem Umfang des Drückfutters gleichmäßig veteilt sind. Die Drückbearbeitung selbst geschieht mit einer kovex ausgebildeten Innenrolle, die mit einem bestimmten, vorher eingestellten Arbeitsdruck dem Aufweitprofil nachzufahren ist. Da infolge der Dehnungsbeanspruchung eine verhältnismäßig große Zustellung möglich ist, braucht man die Rolle nur einmal nachgesetzt zu werden, um auch die Aufweitbearbeitungen abzuschließen. Einzelheiten der Aufweitbearbeitung sind in den Bildern 48, 49 und 50 aufgenommen. Für das Mittentil, das einen Profilring zur Aufnahme des Antriebszahnkranzes erhalten soll, ist als Ausgangsteil ein gerundeter und geschweißter Blechzylinder mit bestimmten Materialvolumen vorgesehen.zur Aufnahme des Ringes dient ein mit einer expandierenden Spanneinrichtugn versehenes Innenfutter, das zusammen mit dem Blechzylinder umläuft. Das aus dem Innenfutter herausragende material wird mit einer schwenkbaren Innenrolle zuerst rechtwinklig abgebogen, wobei die Drückrolle zweimal nachzusetzen ist. In der gleichn Aufspannung erfolgt nun ein nochmaliges Abwinkeln, wodurch ein zu der unsprünglichesn Wandung paralleler zylindrischer Rand entsteht. Letztere Bearbeitung vollzieht sich wie bei allen Aufdrückarbeiten wiederum stufenweise. Wenn ein gut dehnfähiges Material zur Verfügung steht, beispielsweíse Tiefziehblech St VII. 23 oder St VIII. 23, und die Schweißung sorgfältig durchgeführt ist, sind
beide Arbeitsgänge in einer Aufspannung ohne Zwischenglühung möglich. Unter anderen Voraussetzungen kommt evtl. eine thermische Behandlung des Materials in Frage. Die unterschiedliche Beanspruchung des Materials, Dehnung im 1. Arbeitsgang und Stauchung im 2. Arbeitsgang begünstig jedoch die gesamte Bearbeitung. Zur Festlegung eines geeigneten Materials kann infolgedessen die im 1. Arbeitsgang auftretende Dehnung zugrunde gelegt werden. Die verschiedenen Fertigungsstufen der beschriebenen Bearbeitung zeigen die Bilder 51-56.
Für das Oberteil erweist es sich als zweckmäßig, das Ausgangsblech konisch vorzurunden, um dann die Endbearbeitungen auf der Drückmaschine vorzunehmen. Die
kleine Öffnung des konischen Mantels erhält zur Versteifung einen Bordierrand mit 15 mm Durchmesser. Für eine Versteifung der großen Öffnung sorgt ein nach außen aufgeweiteter senkrechter Flansch. Da beide Bearbeitungen in einfacher Weise durchführbar sind, soll auf nähere Einzelheiten verzichtet werden. Es bleibt nun
nach Fertigstellung der drei Einzeiteile noch übríg, diese
miteinander durch Schweíβen zu verbinden. Durch die weitgehend spanlose Bearbeitung alles Teile sind lediglich 2 Rundnähte zu schweißen. Die Fertigungskosten sidn somit auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Die zum Schweißen vorbereitete Mischtrommel ist im Bild 57 dargestellt. Bei der praktischen Herstellung der Trommel ergabsich eine Gesamtfertigungszeit von etwa 15 Minuten.
Abwinkeln ruder Hohlkörper Auf vielen Gebieten der Blechbearbeitung sind aus Fertigungs bzw. einbaugründen an bestimmten Blechteilen lösbare Verbidnungen vorgesehen. das gleiche gilt auch für Teile, die des öffteren auszuwechseln sind.Hier hat sich die Flanschverbindung, die darin besteht, das die rechtwinklig abgebogenen Ränder (Flanschen) der Teile miteinander verschraubt, geklemmt oder vernietet werden, als besonders vorteilhaft herausgestellt. Flaschverbindungen finden wir bei Gehäusen, Deckeln, Zylindern, Rohren sowie Teilen des Behälterbaus. Bis zu bestimmten Blechdicken und Werkstücklängen sind die Werkstückränder runder Teile durch Aufweiten de Werkstückwandungen auf Dückmaschinen herstellbar. Bearbeitungen dieser Art an Bremszylindern und Rohrkörpern zeigen die Bilder 58 und 59. Wie man daraus ersieht, sind die Werkstücke in Innenfuttern aufgenommen. Fürdie Aufweitbearbeitungen werden spezielle Innenrollen eingesetzt.
Bild 49 Nachfahren des aufweitprofils mit der Innenrolle
Bild 50 Fertiger Trommelboden
Bild 51 Fertigung eines Mittenteils aus einem gerundeten und geschweißten Blechzylinder , Blechdicke 4 mm, Beginn der Bearbeitung
Bild 52 Aufweiten des Materials mit einer schwenkbaren Innenrolle
Bild 53 Beendigung der Aufweitbearbeitung
Bild 54 Aufdrücken eines aufgeweiteten Materials
Bild 55 Überglätten des aufgedrückten Materials
Blld 56 Fertiges Mittenteil
Bild 57 aus drei Teilen bestehende Mischtrommel, die durch weitgehend spanlose Umformung hergestellt wurde
Bild 58 Abwinkeln dickwandiger Bremszylinder mit einer Innenrolle
Bild 59 Abwinkeln dünnewandiger Rohrkörper mit einer Spezialrolle.
Aufweiten dickwandiger Blechzylinder
Es ist selbstverständlich, daß mit der Blechdicke der Kraftbedarf für die Aufweitbearbeitung ansteigt. Dieser Kraftbedarf ist ohne weiteres aufzubringen, sofern es sich nur um die Umformungskräfte selbst handelt. Eine sehr wesentliche Rolle spielen jedoch auch die Zylinderlängen und die Abstände, in denen Aufweitbearbeitungen vorzunehmen sind, weil dadurch Biegemomente entstehen, die sowohl die Hauptspindel als auch die Lagerungen der Drückmaschine zusätzlich belasten. Die Um-
formungskräfte werden praktisch im Verhältnis der Abstände von den Lagerstellen übersetzt, so daß vor Beginn bestimmter Bearbeitungen eine Überprüfung der effektiven Lagerkräfte empfohlen wird. In jedem Falle muß eine sichere Aufnahme der Kräfte gewährleistet sein. Gegebenenfalls ist die gewählte Drückmaschine mit Sonderlagern auszurüsten oder wenn dies aus konstruktiven Gegebenheiten nicht in Frage kommt, mit äußeren Stützlagern zu versehen. Mit einer schweren hydraulischen Drückmaschine konnten zwischenzeitlich umfangreiche Aufweitbearbeitungen bei der Herstellung von LKW-Felgen vorgenommen werden. Es handelte sich hier um Teile aus 7 mm dickem tiefziehfähigem Stahlblech.
Das Blech wurde zunächst zu einem zylinderíschen Mantel
Bild 60 Herstellung von LKW Felgen aus 7 mm dickem Blechzylindern. Beginn der Bearbeitung
Bild 61 Ausformen des Randprofils mit einer Profilrolle
gerundet und geschweißt. Alsdann erfolgt die Aufweitung des Randprofils um etwa 80 mm im Durchmesser und zwar in einem Stahlfutter mit der eingearbeiteten Innenform. Die Bearbeitung zeigte ganz deutlich den erhöhten Kraftbedarf im Vergleich zu anderen Bearbeitungen.Gleichzeitig war aber auch die Ferststellung zu treffen, daß dickere Bleche bei der Ausweitbearbeitung dazu neigen, in axialer Richtung auszuweichen, wodurch sich eine betröchtliche Veringerung der ursprünglichen Blechdicke ergibt. Die axiale Ausdehtnung ist um so gößer, je schmaler die verwendete Drückrolle ist. Aus dieser erfahrung heraus war eine Profilrolle zu entwickeln, die die unbeabsichtigte Ausdehnung verhinderte (Bilder 60 und 61)
Automatisierung von Aufweitbearbeitungen Wie die Aufdrück- und Einziehbearbeitung sind uach Aufweitbearbeitungen zu automatisieren. Möglichkeiten dazu geben Mehrschablonen-Kopiereinrichtugen, die auf dem hydraaulischen Kreuzsupport der Drückmaschine anzuordnen sind. Sehr gute Ergebnisse sind mit der bereits in früheren Veröffentlichungen beschriebenen Kopiereinrichtungen, die mit einer festligenden und einer automatisch verstellbaren Schablone arbeitet, zu erzielen. Die festliegende Schblone erhält das Endprofil, während die Verstellschablone ein dem rollkurs in jeder Bearbeitung entsprechendes Profil haben soll. Der hydraulische Kopierfühler dieser Einrichtung, der die Drückrolle steuert, wird durch die Verstellschblone so lange geführt, bis die Endform erreicht ist. Die Kopiereinrichtung arbeitet in Verbindunf mit einem Schnittschaltwerk, an dem bis zu 19 Bearbeitungsstufen vorwählbar sind. Aufweitbearbeitungen sind somit auch ungelernten Kräften zu übertagen.
5) Glättarbeiten Bei der Umformung von Blechen entstehen häufig Formungenauigkeiten und Oberflächenschäden, die auf fehlerhafte oder schadhafte Werkzeuge oder abeer auf unrichtige Maschineneinstellungen zurückzuführen sind. Bei nicht sachgemäßer Ausbildung der Zeihwerkzeuge bilden sich an den Übergangstellen der Ziehteile leichte Falten oder Wellen. Bei Fließpressen, strangpressen und Streckzeihen führen abgenutzte Werkzeuge zur Bildung von Riefen, die die Oberflächen der Werkstücke in axialer Richtung ziehen; bei Drücken mit zu großer Voschubgeschwindigkeit sind es quer zur Drehachse verlaufende Rillen, die sich auf den Oberflächen abzeichnen. Solche Herstellungsfehler bei Teilen untergeordneter Bedeutung oder Werkstücken, die im Anschluß an die Umformung starkschichtige Überzüge durch emaillieren, Verzinnen, Verzinken oder Lackieren erhalten, teilweise übernommen. Bestehen jedoch hohe Ansprüche an die Genauigkeit und die Oberflächenbeschaffenheit, so empfehlen sich Oberflächenglättungen zur Einschränkung teurer Schleif- und Polierarbeiten. Letzter Arbeitsvorgänge sind Nachbearbeitungen, die sich neben dem großen Kostenaufwand auch in zeitlicher Hinsicht nachteilig auswirken. Präzisionsteile, Geräte und Gegenstände des täglichen Bedarfs, die sich dem Auge dabieten, kunstgewerbliche Formen, Ziergeräte, Serviceteile und Artikel aus wertbeständigen Werkstoffen können, sofern sie rund sind, mit Drückmaschinen geglättet werden.
Glätten mit Handstählen Für die Druchführung der Glättbearbeitungen eignen sich sowohl mechanische als auch hydraulische Drückmaschinen. Bis zu bestimmten Werkzeugabmessungen und bei dünnen Blechen sind es vor allem einfachen Maschinen, die für Glättbearbeitung bevorzugt werden. Der Metalldrücker bedient sich dabei verschiedener Glättstähle, die er mit leichtem Druck rein gefühlsmäβig über die Oberflächen der mit den Drückformen umlaufenden Werkstücke führt. Ohne weiteres ist er in der Lage, beі einfachen und auch komplizierten Formen polier- oder lackierfähige Oberflächen zu erzielen. Denken wir in diesem Zusammenhang an die vielen blanken Metallteile,
die wir auf allen Lebensgebieten vorfinden. Sie wurden
gröβtenteils Glättbearbeitungen mit Handstählen unterzogen. Glättstähle zeichnen sich gegenüber anderen Handarbeitsstählen dadurch aus, daβ sie besonders breit sind und an der Spitze eine Verdickung aufweisen. Die Anlageflächerı, unter denen sich die Oberflächen der Werkstücke egalisieren, sind wesentlich gгöβeг als bei normalen Werkzeugen. Die Glättstähle sind selbstverständlich geschliffen und poliert. Die Gefahr, mit ihnen Werkstückoberflächen zu beschädigen, ist nur gering, es sei denn, daβ sich infolge unzureichender Schmierung Material vom Werkstück abträgt und am Werkzeug haften bleibt. Im gгoβen und ganzen wurden mit Glättstählen die besten Erfahrungen gemacht. Die Handarbeit ist deshalb heute noch immer am weitesten verbreitet.
Glätten mit Stahlrollen
Wo die Körperkraft des Metalldrückers nicht mehr ausreicht, Glättbearbeitungen von Hand durchzuführen, treten hydraulische Drückmaschinen an die Stelle der einfachen Drückbänke. Im Hinblick auf die bei groβen Blechdicken und Werkstückabmessungen anwachsenden Kräfte erfordern die Bearbeitungen schwere kugelgelagerte Stahlrollen, die in ihren Profilen den Werkstückformen angeglichen sind. Soweit geradlinige Mantellinien vorliegen, bereitet die Ausbildung der Glättrollen keine Schwierigkeiten. Liegen jedoch unregelmäβige oder zusammengesetzte Profile vor, findet sich schwer eine Rollenform, die überall einwandfrei anliegt. Allgemein gesehen, ergeben sich bei Glättbearbeitungen mit Glättrollen eigene Probleme, die verschiedentlich umfangreiche Versuche nach sich ziehen. Welche Rollenform letzten Endes die geeignetste ist, Iäßt sich durch praktische Erprobungen am besten feststellen. Für Arbeiten mit Glättrollen besteht ebenfalls die Forderung nach
eіпeг gгoβen Anlagebreite sowie einer geschliffenen und
polierten Lauffläche. Weitere Voraussetzungen sind sauber ausgebildete, an der Oberfläche geschliffene Glättfutter, abgestimmte Vorschubgeschwindigkeiten sowie dem Material und der Rollenbreite entsprechende Anpreβkräfte. Mit dem Glätten von Oberflächen mittels Glättrollen ist gleichzeitig eine Gefügeverdichtung verbunden, die in mancher Hinsicht von Vorteil ist. Geglättete und polierte Teile, die zum Beispiel einer anschlieβenden chemischen Behandlung unterzogen werden,
zeigen nachher ein besseres Aussehen als Teile, die nur poliert wurden. In den chemischen Bädern lösen sich von den Werkstücken alle Bestandteile und Fremdkörper, die nicht fest mit dem Grundmaterial verbunden sind. Von Poliermitteln geschlossene Poren öffnen sind wieder, so daβ die rauhe Oberfläche erneut zum Vorschein kommt. Oberflächenverdichtungen sind auch bei allen Behältern und Blechteilen der Nahrungsmittelindustrie bedeutungsvoll, weil die Bildung von Rückständen dadurch weitgehend verhindert werden kann. Teile mit rauher Oberfläche, die mit Nahrungsmitteln direkt in Berührung kommen, führen leicht zu Verunreinigungen. Das gleiche gilt auch für viele Geräte und Formteile der chemischen lndustrie. Die Oberflächenbeschaffenheitspielt weitihin bei Rohren, Düsen, Blenden oder sonstgien Teilen der Strömungstechnik eine gгoβe Rolle. Das rauhe Teil stellt dem durchströmenden Medium einen
gröβeren Widerstand entgegen als ein glattes Teil. Die Folge davon sind Druckverluste und Leistungsminderungen, die bei Auslegung neuer Anlagen zu berücksichtigen sind. Die Oberflächenrauhígkeít erscheínt deshalb in denStrömungsberechnungen als besonderer Faktor. Durch Glättbearbeitungen würden bei vieln Werkstücken aus dem genannten Gebieten Verbesserungen erreicht.
Glätten zylindrischer Wandungen Unter allen Werkstückformenlassen sich Wandungen zylindrischer Hohlkörper am einfachsten glätten. Doe Glättrollen können hier in ihrer ganzen Breite eingesetzt werden. Ihre Profile sind fst zylindrisch ausgebildet, ihre Laufflächen leicht gewölbt. Die zu glättenden Teile werden auf den Drückmaschinen durch zylindrische Futter aufgenommen und nach Einleitung der Drehbewegung an der Oberfläche mit der Glättrolle abgefahren. Die Vorschubbewegung ist dabei paralell zur Mantellinie gerichtet. Alle Ungenauigkeiten werden so zwischen der Rolle und dem Glättfutter beseitigt. Etwaige Metallüberschüsse können behinderungsfrei in axialer Richtung ausweichen. Infolge der geradlinigen Vorschubbewegung ergeben sich relativ einfache Steuervorgänge für die Glättrolle. Wichtig sind allerdings gleichmäßige Druck- und Geschwindigkeitsverhältnisse sowie Zustellbegrenzungen bei weichen werkstoffen. Durch stufenlose Regelung von Anpresskräften und Voschubgeschwindigkeiten sind hydaulische Drückmaschinen besonders anpassungsfähig. Die Stufenlose Regelung trägt zu einer nennenswerten Erleichterung des Arbeitsablaufen bei. Der Metalldrücker kann dadurch die Glättrolle während der Arbeit in ihrer Wirkung beeinflussen. Ist der Arbeitsdruck zum Beispiel zu hoch, ist über ein Regulierungsventiel augenblicklich ein geringerer Druck einstellbar. Die Veränderung der Gechwindigkeit erfolgt auf dem gleichen Wege. Druck und Geschwindigkeit sind über Manometer und Meßuhr genau zu messen. Es ist ratsam, die gemessenen Werte in der Arbeitskarte des Werkstückes einzutragen und zwar besonders dann, wenn es sich um ein Serienerzeugnis handelt, das in bestimmten Zeitabschnitten gefertigt werden muss. Die normalen Einrichtzeiten lassen sich dadurch abkürzen. Zu den Serienerzeugnissen, die in den versschiedensten Größen immer wieder vorkommen und bei denen stets die gleichen Bearbeitungen anfallen, gehören zylindrische Behälter aus Aluminium ( Elektotöpfe, Hotelgeschirre, Milchkannen u.a) Die Fertigung aller größen dieser Werkstücke hat ein ständiges Umrüsten der Maschinen zur Folge, so daß bei festliegenden Einstelldaten viel Zeit zu gewinnen ist. Die Geräte sind vielfach für den täglichen Bedarf bestimmt. Sie werden deshalb vowiegend Glättbearbeitungen unterzogen. Ziel der Bearbeitungen sind verdichtete Innenflächen sowie saubere und polierfähige Außenflächen. In der Praxis hat sich gezeigt, daß besonders an Teilen aus Aluminium ausgezeichnete Glättungen bzw. Verdichtungen möglich sind und die von der Bearbeitung herkommenden Oberflächenschäden zu beseitugen sind. (Bild 62). Die Gefahr der riefenbildung beim Tiefzeihen ist heute für dünneandige Töpfe aus Aluminium noch immer Grund, die Umformung durch Drücken mit Handstählen vorzunehmen. Durch Berücksichtigung einer Glättbearbeitung auf einer hydraulischen Drückmaschine im Anschluss an die Tiefzeihbearbeitung ergibt sich jedoch ein wesentlich günstiger Fertigungsweg. Die ganze Topffertigung ist so zum Beispiel cniht merh von fachkräften abhängig. Sie lßt sich ohne weiteres Hilfskräften übertragen. Für alle Einzelbearbeitungen besteht weiterhin die Möglichkeit, eine Automatisierung, wodurch wesentlich höhere Leistungen erzielt werden, herbeiführen.
Glätten konischer Wandungen Glättbearbeitung an Werkstücken mit konischer Wandungen sind nicht ganz so einfach, wenn auch hier, wie bei rein zylindrischen Formen, geradlinige Mantellinien vorliegen und breitee Glättrollen zur Anwendung kommen
Bild 62 (links) Auf der Drückmaschine geglätteter dickwandiger Behälter aus Aluminium
Bild 63 (oben rechts) Glätten eines konsichen Werkstückes, bei dem das Ausgangsteil auf größere Maße vorgefertigt wurde
Bild 64 (rechts unten) Glätten der nach innen gewölbten Halspartie eines Melkmaschinenenmers aus Aluminium
können. Es zeigen sich insofern Schwierigkeiten, als der über dem Glättfutter liegende Werkstoff bei äuβeгeг Krafteinwirkung dazu neigt, gegen die Vorschubrichtung der Glättrolle auszuweichen. Dieser Vorgang stellt sich insbesondere dann ein, wenn das Werkstück zu Beginn der Glättbearbeitung bereits eng auf dem Glättfutter anliegt und mit gröβeren Drücken gearbeitet wird. Der
Glättdruck hat eine wenn auch geringe Ausdehnung des
Werkstückes zur Folge. Da auf Grund des Durchmesseranstieges ín der Vorschubrichtung keine Ausdehnung möglich ist, wählt der Werkstoff den Weg des geringsten Widerstandes und wandert unter der Glättrolle rückwärts ab. Um diese Materialanwanderung zu verhindern, empfiehlt es sich, mit geringerem Arbeitsdruck zu arbeiten, oder aber das Rohteil auf gröβeгe Ausmaβe vorzufertigen. Bei gröβeren Auβenmaβen kann sich der Werkstoff dann in der Vorschubrichtung ausdehnen und die Glättbearbeitung verkürzen (Bild 63) .
Glätten konkaver Wandungen
Beim Glätten runder Werkstücke, deren Mantellinien nach innen gekrümmt sind, bedarf es in jedem Einzelfalle einer der Krümmung entsprechenden Glättrolle. Diese erhält je nach dem Wandungsverlauf ein Profil, das sich aus mehreren Radien zusammensetzt. Die Ermittlung der jeweiligen Rollenform richtet sich, wie bei allen anderen Glättarbeiten, wiederum nach einer möglichst groβen Anlagebreite. Bei der Fertigung der Rollen geht man am besten so vor, daβ man an Hand des Wandungsverlaufes die Rolle in ihrem Profil rein zeichnerisch bestimmt und evtl. notwendige Korrekturen bei einer praktischen Erprobung vorsieht. Am Werkstück selbst zeigt sich ganz eindeutig, wo die Rolle trägt und wo nicht. Die Rolle ist an den entsprechenden Stellen so lange
nachzuarbeiten, bis sich eine einwandfreie Werkstückoberfläche ergibt. Bei leicht gekrümmten Werkstückformen lassen sich besonders breite Rollen einsetzen und dadurch gute Werkstückoberflächenwerte erhalten (vergleichen wir hierzu die im Bild 64 gezeigte Glättrolle, die für das Glätten der Halspartien eines 20-L-Milcheimers eingesetzt ist) . Durch die gгoβe Rollenbreite und das der Halsform entsprechende Rollenprofil ist die gesamte Glättbearbeitung in einem Rollenvorlauf durchführbar.
Glätten konvexer und unregelmäßig gekrümter Wandungen Wenn die Mantellinien zum Glätten vorgesehner Hohlkörper nach außen gekrümmt sind oder aus ineinander übergenden Kurven, Kreisen oder sonstigen Linienzügen besteht, ist die Ausbildung geeigneter Glättrollen etwas schwieriger. Man kann sich gut vorstellen, das eine Glättrolle mit erhabenen Profil nicht an allen
Bild 65 Im Angriffspunkt schwenkbare Glättrolle die für da Glätten unregelmäßiger Werkstückwandungen verwendung finden kann
Stellen der Werkstückform gleichmäßig anliegt. Da eine Steuerung nur in zwei senkrecht liegenden Ebenen möglich ist, wird die Glättrolle an einigen Stellen mehr , an anderen weniger tragen. Wo die Werkstückwandungen konkarv verläuft, wird die Glättrolle breit anliegen. Wo sie nach außen gekrümmt ist, wir es dagegen nur zu einer geringen Berührung kommen. Die Folge davon sind Oberflächenunterschíede innerhalb der Werkstückwandung. Verschiedene Zonen der Oberfläche werden sehr sauber, andere rauh und unsauber. Mit starrgehaltenen Glättrollen ist man hier gegenüber der Handarbeit mit Stabwerkzeugen etwas im Nachteil. Es fehlt praktisch die dritte Bewegung, durch die das Glättwerkzeug ín seínem Angriffspunkt beeinfluBt wird. Für erfolgreiches Glätten würde es notwenig sein, die Glättrolle im Angriffspunkt zu schwenken und die Lauffläche der Rolle immer senkrecht zur Oberflőche zu halten. Die Glättrolle muß also mit Gelenken ausgebildet sein, die senkrecht über und unter dem Angriffspunkt liegen.
Gleichzeitig muß eine der Bearbeitung entsprechende
Mindestrollenbreite vorhanden sein. Die Rollenform resultiert aus der ermittelten Rollenbreite. Der Rollenform kommt man am nächsten, wenn man sich die Mantellinie des Werkstückes aus zahlreichen gleich langen, annähernd geraden Teilen zusammengesetzt denkt und danach die Glättbreite festlegt. Führt man eіne so eгmittelte, im Angríffspunkt schwenkbare Rolle (Bild 65) über das Werkstück (Bild 66) , so ergeben sich an allen
Stellen gleiche Bearbeitungsverhältnisse, die ein gutes
Bild 66 Abfahren einer aus mehreren Einzelprofilen zusammengesetzten Werkstückform mit einer im Angriffspunkt schwenkbaren Glättrolle. Die Rolle ist durch ihre Aufhängung in der Lage, sich stets senkrecht zu Werkstückoberflächen einzustellen.
Oberflächenergebnis erwarten lassen. Eine dieser Überlegung entsprechende Rolle wurde durch Versuche auf das Verhalten bei Oberflächenglättungen untersucht. Dabei zeigte sich, daß die angestrebte senkrechte Stellung der Rolle zum Werkstück von selbst eingehalten wurde.
Das ist auch verständlich, wenn man bedenkt, daß alle an der Rolle wirkenden Kräfte durch die Lagermitte gehen und eine Momentbildung ausgeschlossen ist.
Glätten mit Kunststoffrollen
Die nicht unerheblichen Aufwendungen bei der Bearbeitung von Teilen mit unregeImäßigen Konturen führten zur Entwicklung von Glättrollen, die sich auf Grund ihrer Elastizität während der Glättbearbeitung ohne Schwenkbewegung von selbst der Werkstückform anpassen. Die ersten Rollen wurden aus Hartgummi und weicheren Kunststoffen gefertigt. Die mit ihnen erzielten Ergebnisse waren wegen des zu großen VerschIeißes leider nicht zufriedenstellend. Man wandte sich deshalb härteren Kunststoffen zu und fand schIießIich Werkstoffe, die über
eine genügend große Festigkeit verfügen. Glättrollen aus diesen Werkstoffen lassen zahlreiche Glättbearbeitungen zu. Allerdings muß ein natürlicher VerschIeiß noch immer іn Kauf genommen werden. Die Rollen sind vorläufig nur für die Bearbeitung weicher Werkstoffe wie Aluminium, Knetlegierungen und Kupfer einsetzbar. Für härtere Materialien sind sie bisher nicht geeignet. Mit der Einführung von Kunststoffrollen ist jedenfalls eine Entwicklung eingeleitet, die sich weiter fortsetzt und in der Zukunft zweifellos auch die Bearbeitung härterer Werkstoffe ermöglicht.
Glätten von Innenflächen Die bisherigen Ausführungen bezogen sich durchweg auf die Bearbeitung der äußeren Oberflächen, wobei die Glättwerkzeuge von außen angesetzt werden. In bestimmten Fällen sind jedoch saubee Innenflächen viel wichtige. Dies ist der Fall bei allen zylindrischen Hohlkörpern, die auf der innenseite gegen ein bewegliches Teil angedichtet werden müssen. (hydaulische und pneumatische Zylinder) Sofern es sich bei diesen Teilen um dünnwandige Werkstücke handelt, läßt sih dies Glättbearbeitung von innen heraus mit dem Glättfutter vornehmen. Das Material der Wandung wird von außen her mit hohem Druck gegen die Oberfläche der umaufenden Glättfutter gedrückt und erhält auf der Innenseite die Oberfläche, die auch das Glättfutter besitzt. Je sauberer die Oberfläche des Glättfutters ist, um so sauberer kann auch die Innenfläche des Werkstückes werden. Event. e,pfiehlt es sich, mit spitzer Rolle zu arbeiten und das Material während der Glättbearbeitung etwas zu verformen (ausstrecken). Innenglätten tragen sehr zur Herabsetzung der Fertigungskosten bei. In vielen Fällen läßt sich die normal vorgesehene spananhebende Innenbearbeitung vollständig erübrigen.
Glätten von Außenflächen durch Innenbearbeitung Wie bereits erwähnt, können Glättwirkungen auch durch das Glättfutter erreicht werden, weil sich die Oberfläche der Werkzeuge auf das Werkstück überträgt. Bei besonders schwierigen Werkstückformenbesteht daher die Möglcihkeit, Außenglättungen in Innenfuttern von innen heraus vorzunehmen. Die vorgefertigten Ausgangsteile werden dabei in das Innenfutter gelegt und einem inneren Rollendruck ausgesetzt. Dieses Verfahren findet besonders bei niedrigen Werkstücken, Deckel, Ringen und sonstigen Profilteilen Anwendung. Voraussetzung für die Bearbeitung sind auf der Innenseite sauber ausgebildete, gehärtete und geschliffene Innenformen.
Automatisieren von Glättarbeiten Mit automatisch gesteuerten Drückmaschinen sind sämtliche Arbeitsbewegungen der Glättrolle automatish zu steuern. Bei den komplizierten Werkstückformen und auch bei den weichen Werkstoffen ist es allerdings angebacht, die Maschinen nur in Verbidung mit einer hydraulischen Kopiereinrichtung einzusetzen. Fürjeses Werkstück wäre dann eine Kopierschablone anzufertigen, die das genaue Werkstückprofil besitzt und zur Fertigung des Rollenkurses dient. Bearbeitungen mit regelbaren Anpreßdruck sind weniger sinnvoll. Es besteht hierbei die Gefahr, daß sich von der vorbereiteten Bearbeitung herrührende Ungenauigkeiten noch verstärken.
Fehler beim Glätten Im allgemeinen gibt es eine Reihe von Faktoren, die für eine ausreichende Oberflächenglättung von Bedeutung sind. Die Drehzahl der Haupspindel, die Vorschubgeschwindigkeit der Drückrolle, der Anpressdruck und die Rollenbreite üben einen entscheidenden Einfluß aus. Es ist deshalb wichtig, alle Faktoren für ein bestimmtes Teil zueinander in Einklang zu bringen. Andernfalls zeigen sich folgende Fehler: Ein zu hoher Druck führt zu Vibrationsmarkierungen. Es sind dies Oberflächenungenauigkeiten, die sich diagonal auf dem Werkstück abzeichnen. Bei zu hohem Druck besteht außerdem die Gefahr, daß der Werkstoff zu sehr ausgestreckt wird. Bei zu niedigem Druck dagegen wird nicht die gewünschte Oberflächenglättung erreicht. Außerdem können die Werkstücke leicht aufweiten. Die Entscheidung, das die Werkstücke an der Öffnung aufweiten, tritt auch dann auf, wenn die Rollen zu breit sind. Bei Glättarbeiten
mit zu hoher Vorschubgeschwindigkeit setzen sich die
Werkstücke, insbesondere zylindrische Teile, leicht auf dem Glättfutter fest. Es ist verhäItnismäßig leicht, mit der stufenlosen Regelung einer Drückmaschine die geeigneten Druck- und Geschwindigkeitswerte zu finden. Gegebenenfall sind dabei verschiedene Drehzahlen der Hauptspindel zu berücksichtigen.
Messung von Oberflächen
Die Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit ist oft recht unterschiedlich. Es ist nicht immer gesagt, daß eine gut aussehende Oberfläche schon den Ansprüchen genügt. Mit dem Auge allein ist eine genaue Überprüfung nicht möglich. Man bedient sich daher in der Technik besonderer Oberflächenmeβgeräte, die nach verschiedenen Verfahren arbeiten und mit denen die Rauhtiefenwerte gemessen werden. Erwähnt seien hier Lichtschnittmikroskope und Perth-O-Meter.
6. Kalibrierarbeiten
Die Einhaltung genauer Maße bereitet bei der Herstellung runder Blechteile oft Schwierigkeíten. Bei gerundeten Werkstücken ist mit Durchmesserunterschieden zu rechnen wenn das Blech nicht einwandfrei zugeschnitten ist oder wenn die Schweißnähte ungIeichmäßig ausfallen. Bei gezogenen und gedrückten Teilen sind je nach der Materialresistenz und dem Umfang der Bearbeitung Aufweitungen oder sonstige Abweichungen festzustellen.
Leider sind derartige Maβabweichungen nur schlecht zu messen, da sich die Blechteile, insbesondere dünne Blechteile, sehr unstabil verhalten. Im allgemeinen werden deswegen größere Toleranzen zugelassen. Wenn nun eine Verbindung mehrerer Blechteile zu einem bestimmten Zweck erfolgen muß, steht die Maßgenauigkeit
іm Vordergrund. Die Blechteile müssen dann an den Verbindungsstellen zueinander passen. Nehmen wir hier als Beispiel die Herstellung eines sehr tiefen Blechgefäβes, bei dem aus Gründen der Wirtschaftlichkeit Rumpf und Boden separat zu fertigen und miteinander durch Schweiβen zu verbinden sind. Würden diese Teile in ihren Durchmessern Unterschiede zeigen, ergäbe sich ein sehr unsauberer Übergang, zu dessen Beseitigung
umfangreiche Nachbearbeitungen anzusetzen wären.
Durch Kalibrieren auf einer Drückmaschine ist es verhältnismäβig einfach, den Rand des Bodens oder das Ende des Blechrumpfes auf das gewünschte Maß zu bringen. Zu diesem Zweck werden die Teile mit Aufnahmewerkzeugen kurz aufgenommen und mit einer
spitzen Kalibrierrolle überfahren. Die Aufnahmewerkzeuge leiten die Drehbewegung ein und dienen gleichzeitig einer genauen Maßbestimmung. Die Kalibrierrolle sollte während der Bearbeitung jeweils in Richtung der Werkstücköffnung bewegt werden und den Druck ausüben, der die notwendige Maßveränderung veranlaBt.
Die Kalibrierbearbeitung kann sowohl von außen als
auch von innen vorgenommen werden. Eine Außenbearbeitung mit Außenfutter und Außenrolle ist zur griffsstelle zu einer
Durchmesserverringerung, eine lnnenbearbeitung mit lnnenfutter und lnnenrolle zur Erweiterung des Durchmessers bestimmt. lnnen- und Außenbearbeitungen sind іn gewisser Hinsicht mit den bereits beschriebenen Aufweit- und Einziehvorgängen vergleichbar. Die Forderung nach Maßgenauigkeit besteht nicht nur bei festen, sondern auch bei lösbaren Blechverbindungen. Aufsteck- und
Einsteckteile, wie Rohrstücke, Deckel, Kapseln oder Gehäuseteile bedürfen ebenso einer genauen Herstellung. Sofern sich hier während der Fertigung Ungenauigkeiten, sei es durch die Umformung oder durch thermísche Behandlungen, ergeben, bietet sich eine Kalibrierung als Endbearbeitung an. Die Deckel von Milchkannen z.B. können sich in der Kannenöffnung nur dann halten bzw. nur dann genau abdichten, wenn zwischen der Öffnung und dem Deckelrand vorgeschriebene Toleranzen eingehalten werden. Für die Anpassung gibt es die Möglichkeiten, entweder den Deckel oder aber die Kannenöffnung zu kalibrieren. Vielfach geht man den Weg, Daß man zu einem maßgeblich bestimmten Deckel die Kannenöffnung läßt sich von außen vonehmen, sie ist im Grunde genommen leihcter durchzuführen. Der Deckelrumpf besitzt normalerweise ein gewölbtes, nach innen geführtes Profil, die Kalibrierbearbeitung macht deshalb ein Teilfutter oder ein Innenwerkzueg mit exzentrisch gelagerter Innenrolle zur Voraussetzung. Ein so ausgeführtes Werkzeug für die Bearbeitung von Milchkannendeckeln aus Aluminium ist Bild 67 festgehalten.
7. Sickarbeiten Es läßt sich auf mathematischen Weg leicht nachweisen, daß die Widerstandfähigkeit dünnen Blechteil durch Einprägen, Profilieren, Anwölben, Biegen oder Sicken wesentlich erhöht werden kann. Blechteile, die normalerweise schon unter der Einwirkung des Eigengewichtes die Form verlieren, zeigen plötzlich eine Stabilität, als seien sie aus dicken Material gefertigt. Die VErformung nach den erwähnten Verfahren kommt praktisch einer künstlichen Querschnittserweiterung gleich. Auf dieser Erkenntnis beruht die gesammte Leictkonstruktion, die auch in der Blechvearbeitneden Industrie Eingang geffunden hat. Blechtafeln z.B. werden mit Längssicken oder Längwellen versehen ( Wellblech) und können nun auf Grund der höheren Biegefestigkeit als selbsttagende Bauteile verwendet werden. Blechkonstruktionen aus dünnen Blechen tragen sich selbst, wenn sie mit künstlichen Versteifungen ausgebildet sind. Fässer, Habbocks, Emballagen oder sonstige Blechpackungen, deren Wandungen duch radiale Sicken verteift sind, dürfen nur noch geringer Blechdicken. Bedenkt man, daß der Weltbedarf an derartigen Artikeln in die Millarden geht, kann man erst ermessen, welche Werte bei der Produktion einzusparen sind. Sickarbeiten an runden Hohlköpern fallen zum großen Teil in den Arbeitsbeeich der Drückmaschinen. Die Werkstücke werden hier wie bei allen anderen Arbeitsvorgängen mit Aufnahmeverkzeugen befestigt und in Drehuung gesetzt. Die Sickbearbeitung erfolgt vorwiegens mit Sickwerkzeugen, die mit Innen- und Außebrollen ausgestattet sind.
Herstellung von Außensicken Die Ausbildung der Sickrollen, die fast immer paarweise eingesetzt werden, richtet sich je nach Art des gewnschten Sickenprofils von Außensicken erhalten Innenrollen ein konvexes Profil, während die Außenrollen ei dazu passendes konkarfes Profil erhalten. Die Innenrollen werden von innen nach außen bewegt und ziehen so das Blech an den An griffsstelle zu einer Sicke in die feststehende Aaußenrolle. Bei handgetätigten drückmaschinen arbeitet man mit werkzeugen, die in den Kreuzsupport eingespannt und über Hebel betätigt werden. (Bild 68 und 69).Bei hydraulischen Maschinen, die für stärkere Umformungen bestimmt sind, empfiehlt sich auh ein hydraulisches Sickenwerkzeug. Ein hydraulisches sickenwerkzeug, mit dem man sowohl Innensicken als auch Außensicken herstllbar sind, zeigt Bild 70
Herstellung von Innensicken Bei der Fertigung von Innensicken verkehrt sich das Bild der Sickenrollen. die Außenrollen erhalten hier das
Bild 67 Kalibrierarbeiten bei Milchkannendeckel aus Aluminium unter Verwendung einer exzentrisch gelagerten Innenrolle
Bild 68 (mitte) Herstellung von Außensicken auf einer Drückmaschine mit einem hebel-bestatigten Sickwerkzeug
Bild 69 (rechts) Sickenwerkzeug mit exzentrisch betätigter Innenrolle zur Herstellung von Außensicken
Bild 70 Hydrauisches Sickenwerkzeug für die Fertigung von Innen und Außensicken
Bild 71 (Mitte) Hebelwerkzeug mit Innen - und Außenrole für Innensicken
Bild 72 (rechts) Verstätkung des Randes einer Waschmaschinentrommel durch Innensicken
konvexes Pofil, während die Innenrollen das zugehörige konkrave Profil bekommen. Die Wirkungsweise der Werkzeuge ist nach innen bewegt, so daß sich das Blech nach innen gegen die feststehende Innenrolle einzieht. Die Bewegung kann von Hand oder hydraulisch durchgeführt werden, je nachdem, wie dick das Blech ist. Ein handbetätigtes lnnen-sickenwerkzeug, das in Verbindung mit Kreuzsupport einzusetzen ist, zeigt Bild 71. Die
Arbeitsweise ersehen wir aus Bild 72. Das gezeigte Werkstück ist die Trommel einer Haushaltswaschmaschine. Die Tгommel besteht aus dünnem Blech, sie wird durch Einarbeitung der lnnensicke am Rande verstärkt. Zur genauen Zentrierung des Werkstückes und zur Übertragung der Drehbewegung dient ein lnnenfutter aus Gußeisen.
Herstellung von Innen- und Außensicken
Dem Zweck entsprechend müssen verschiedene Hohlkörper sowohl mit lnnen- als auch mit Auβensicken ausgeführt werden. Sofern es sich nur um eine begrenzte Anzahl von Sicken handelt, können diese gleichzeitig hergestellt werden. Hierfür gibt es kombinierte Sickenwerkzeuge, deren lnnen- und Auβenгollen sowohl konvexe als auch konkave Profile haben. Im Gegensatz
zu den bereits beschriebenen Werkzeugen ergibt sich für
kombinierte Werkzeuge die Notwendigkeit, beide Sickenrollen gegeneinander zu bewegen. Bei handbetätigten Werkzeugen bewährte sich eine schwimmende Anordnung für die Rollenhalter. Die gleiche Anordnung ist auch bei hydraulischen Sickenwerkzeugen vorteilhaft. Ein Kombinationswerkzeug für zwei Versteifungssicken, von denen die eine nach auβen und die andere nach innen geführt ist, wurde für die Bearbeitung von Regelgehäusen (Bild 75) entwickelt. Das Werkzeug erlaubt die gleichzeitige Einbringung beider Sicken.
Bearbeitung mit sickenfuttern Wenn wegen zu kleiner Werkstückdurchmesser oder zu geringer Werkstückhöhen mit Innen und Außenrollen nicht verwendbar sind oder eine Führung der Werkstücke durch Aufnahmefutter ausgeschlossen ist, kann die Bearbeitung auch mit Sickenfuttern vorgenommen werden. Diese Futter, die zur Entfernung der Werkstücke kleinere Abmessungen aufweisen müssen, bieten den inneen Gegenhalt zu den von außen arbeitenden Sickenrollen. Die Kombination Sickenfutter-Sickenrolle ist das Prinzip der Sickenmaschine. Wenn acuh eine genaue Führung der größeren Werkstücke nicht ggeben ist, kommt man doch zu zufreidenstellenden Ergebnissen. Vergleichen wir dazu die Bearbeitung zylindrischer Gehäuse aus Stahlblech in Bild 73. Die auf dem Sickenfutter leigenden Ausgangsteile, die im Durchmesser größer sind als das Sickenfutter, werden leicht gegengehalten und sind deshalb in der Lage, unter Einwirkung der äußeren Sickenrolle zu pendelt.
Herstellung von Vielsicken Behälter aus dünnen Blechen werden zur Erhöhung de Widestandsfähigkeit am ganzen Rumpf eingesickt. Wenn es sich nicht um Sicken geringer Tiefe handelt, müssen alle Sicken nacheinander eingebracht werden. Eine gleichzeitige Herstellung aller Sicken ist nur bis zu einer bestimmten Tiefen möglich, da sonst die Zugetigkeit des Materials überschritten wird. Praktisch ist es so, daß für jede Sicke ein bestimmtes Materialvolumen, das vom Rand her kommen muß, notwendig ist. Bei nacheinander einlaufenden Sickenrollen läßt sich das für jede Sicke benötigte Material ohne weiteres nachziehen. LAufen dagegen gleichzeitig Rollen ein, kann vom Rand her kein Material mehr nachfließen, es kommt dann zum Bruch des Werkstückes. Wie viele Sicken bei einer stimmten Sickentiefe auf eіnmal noch erreichbar sind, muβ eine Probebearbeitung ergeben. Die gleichzeitige Herstellung mehrerer Sicken ist selbstverständlich auch eine Werkstofffrage bzw. eine Frage der vorhandenen Zugfestigkeit. Weitere Abhängigkeiten bestehen zu der Sickenbreite und den Sickenprofilen.
Verbindung von Werkstücken durch Sicken
Die Sickenbearbeitung ist neben der verstärkenden Wirkung auch ein ideales Mittel zur Verbindung runder Blechteile. Ineinander- oder übereinander liegende Blechteile, wie z. B. Frischluft- und Abluftrohre, Deckel, Kapseln und Gehäuseteile sind auf einfache Weise durch lnnen- und Auβensicken miteinander zu verbinden. Rohrflanschen, Behälterböden, Zwischenböden oder Trennwände können durch eine oder zwei Sicken mit Rohrkörpern oder zylindrischen Wandungen befestigt werden. Das Versicken, wie das Verfahren in der Fachsprache bezeichnet wird, findet weiterhin für die Verbindung komplizierter Formen in der Lampen- und Elektroindustrie Anwendung. Die Rundsicke ist fernerhin eine Hilfe bei der Konstruktion und beim Einbau runder Blechteile in
Maschinen und Geräten. Die innen- oder auβenliegende Rundsicke gibt die Möglichkeit, ein Blechteil zu arretieren, wodurch sich besondere Stelleinrichtungen und Absetzungen erübrigen.
8. Falzarbeiten
Die Verfahren zur Verbindung mehrerer Blechteile sind sehr zahlreich. Man kann Blechteile durch Schweiβen, Löten, Hartlöten, Nieten, Kleben, Flanschen, Sicken oder Falzen miteinander verbinden. Die gebräuchlichste Art der Verbindung runder Teile ist die Falzverbindung. Sie wird überall dort angewendet, wo Massenartikel aus dünnen Blechen produziert werden. Die Falzverbindung erfordert keinerlei Zusätze, sie besteht darin, daβ senkrecht abgewinkelte Werkstückränder durch eine Falzrolle ineinander gerollt werden. Die Einleitung der Drehbewegung und die Unterstützung der Werkstücke an den gehärteten Aufnahmeflächen. Bei Einsatz von Drückmaschinen erfolgt die Befestigung der Falzscheiben auf der Hauptspindel und
Falzstellen übernehmen dabei Falzscheiben aus Stahl mit Falzrollen in normalen Kreuzsupporten oder aber speziellen Falzeinrichtungen aufgenommen werden. Falzarbeiten sind je nach Art der Maschine auf mechanischem oder hydraulischem Wege durchführbar. Die Falzprofile sind in ihrer Ausführung recht unterschiedlich, sie werden nach den gestellten Ansprüchen festgelegt. Die wichtigsten Verbindungen sollen im Folgenden kurz erläutert werden:
Bild 73 (links)
Einsicken hydraulischer Gehäuseteile mittels Sickenfutter und Sickenrolle
Bild 74 (Mitte und rechts)
Herstellung einer Stehfalzverbindung
Bild 75 herstellung von Innen- und Außensicken mit einem Kombinationswekzeug
Bild 76 Zusammenfügen von Waschmaschinentrommeln auf eine hydraulischen Drückmaschine
Bild 77 Doppelfalzverbindung
0,25 mm Blechdicke ist allgemein mit einer verstärkten
Faltenbildung zu rechnen. Die Faltenbildung tritt auch dann ein, wenn das Verhältnis des Durchmessers zur Blechdicke ungünstig gewählt ist. Für einen bestimmten Werkstückdurchmesser darf daher eine Mindestblechdicke nicht unterschritten werden. Über 2,5 mm Blechdicke besteht in Abhängigkeit von der Materialqualität die Gefahr des Einreißens vom Rande her. Mit steigender Blechdicke ist selbstverständlich auch ein Anwachsen der Umformungskräfte verbunden, die ihrerseits wiederum
entsprechend stark ausgebildete Maschineneinrichtungen
voraussetzen.
Falzen von Hand
Auf der einfachen Drückbank sind Falzarbeiten bis etwa 0,7 mm Stahlblech, 1 mm Aluminium mit handbetätigten Werkzeugen möglich. Das Falzwerkzeug wird bei Unterstützung durch die Werkzeugauflage mit der Körperkraft gegen die Nahtstelle der zu verbindenden Blechteile gedrückt. Die Werkzeugauflage sollte hierbei so nah wie möglich angestellt, das Werkzeug selbst gegen ungewolltes seitliches Ausweichen der Falzrolle durch Stahlstifte gesichert sein. Je nach vorhandener Kraft dürften auf diesem Wege einfache Falzprofile erzielbar sein.
Rundfalz- und Doppelfalzprofile erfordern Kraftübersetzungen durch Hebelwerkzeuge. Durch Einsatz von Kreuzsupporten sind auch umfangreichere Falzbearbeitungen denkbar. Die erzielbaren Leistungen sind jedoch gering, da trotz großer Kraftübersetzung eіne ständige Überforderung vorliegt.
Falzen mit hydraulischen Maschinen
Hydraulische Maschinen erlauben die Durchführung von
Falzarbeiten bis zu den gröβten Blechdicken und Werkstückdurchmessern. Die Falzungen sind sowohl einseitig als auch doppelseítig durchführbar. Falzungen auf einer Seite erfolgen zum Teil mit dem normalen hydraulischen Kreuzsupport, doppelseitige Bearbeitungen bedürfen des Einsatzes spezieller Falzeinrichtungen. Mit hydraulischen Drückmaschinen sind alle normalen Falzprofile erzielbar, alle Vorschubgeschwindigkeiten und Druckkräfte sind stufenlos regulierbar. Weiter besteht die Möglichkeit, die Falzrollen in ihrem Vorlauf durch elektrische Anschläge oder Hubbegrenzungen festzulegen. Die hydraulischen
Einrichtungen ermöglichen die Erzielung gleichbleibender
Leistungen und exakter Falzverbindungen, während die
Maschinenbedienung keinerlei Kraftanforderungen unterliegt. Eine hydraulische Drückmaschine mit Falzeinrichtungen für doppelseitiges Falzen von Waschmaschinentrommeln zeigt Bild 78
Die vormontierten Teile werden zwischen den Falzscheiben der Maschine hydraulisch gespannt und dann in Drehung gesetzt. Falzrollen und Zudrücken werden nacheinander hydraulisch angedrückt.
Automatisches Falzen Für automatsiche falzbearbeitung eignen sich hydraulische Drückmaschinen, die mit Falzeinrichtungen und Programmsteuerung versehen sind. Die Maschinen sind
Bild 78 Hydraulische Drückmaschine mit Falzeinrichtung für Werkstücke von 300 - 600 mm Durchmesser
so ausgebildet, das dem Bedienungspersonal lediglich die Aufgabe zufällt, die Ausgangsteile einzulegen, die programmsteuerung durch Drücken eines Knopfes auszulösen und das Fertigteil abzunehmen. Alle übrigen Bewegungsvorgänge einschließlich der Rücklaufbewegungen laufen in der vorgewählten Reihenfolge selbsttätig hintereinander ab. Die Maschinen sind natürlich auch auf Einzelbetrieb umzuschalten, wenn die automatische Arbeitsweise nciht in Frage kommt. Eine automatsiche Drückmaschine hat den Vorteil, daß die Bedienung sowohl von der Frontseite als auch von der Rückseite erfolgen muss. Bei der vorderen Aufstellung der Falzeinrichtung ist die rückwärtige Bedienung sehr von Vorteil, weil man hier besser an den eingentliche Arbeitsraum herankommt. Die in Bild 79 dargestellte Maschine ist eine automatische Drückmaschine, die für ein- und doppelseitiges Falzen von Werkstücken von 300 - 600 mm Durchmesser, 900 mm Werkstücklänge bis zu einer Blechdicke von 1,25 mm einsetztbar ist. Die Maschine ist für alle gebräuchlichen Falzprofile bestimmt. Für die stufenlose Reglung von Druck und Geschwindigkeit sind Regelventile für die Begrenzung des Rollenvorlaufes Hubbegrenzungen mit elektrischer Betätigung eingebaut. Der normale Arbeitzyklus dauert 16 Sekunden.
Falzen ovaler Werkstücke
Die Verbindung ovaler Blechteile durch Falzen vollzieht sich in ähnlicher Weise wie das Falzen runder Teile. Die Ausgangswerkstücke werden ebenso mit Aufnahmewerkzeugen gedreht, während Falzrollen von außen іn Tätigkeit gehen. Die Aufnahmewerkzeuge haben mit den Werkstücken jedoch eine oszillierende Bewegung auszuführen. Der elliptische Umfang muβ sich an den feststehenden Werkzeugen abwickeln. Die ovale Bewegung wird durch ein Ovalwerk, das auf der Hauptspindel der Drückmaschine angeordnet ist, erzeugt. Das Ovalwerk
Bild 79 Automatische Drückmaschine mit hydraulisch betätigten Falzeinrichtung für Werkstücke vom 300 - 600 mm Duchmesser , 90 mm Werkstücklänge, 1,25 mm Blechdicke
Bild 80 Auffalzen der Böden und Fußringe bei ovalen Spülwannen mir einer hydraulischen Drückmaschine
besteht aus einer zentrisch gelagerten Schlittenscheibe, dem Ovalwerkschlitten und der exzentrisch verstellbaren Führungsbahn. Der Schlitten ist in der Schlittenscheibe geführt und umfaβt gleichzeitig mit weiteren Führungen die exzentrische Führungsbahn hinter der Schlittenscheibe. Beі Drehung des Ovalwerkes ergibt sich daher für den Schlitten eine Bewegung, die aus mehreren Komponenten zusammengesetzt, eine elliptische Bahn beschreibt.
Erzielbar sind nur rein geometrische Ellipsen, deren Konstruktion auf die Grundkreise der großen und kleinen Achsen zurückzuführen ist. Die Kurven können sowohl leicht als auch stark gewölbt sein. Die jeweilige Form ergibt sich aus der Einsteilung der Achsdifferenz. Die untere Grenze der Ovalität ist dort erreicht, wo die Kurve in den Kreis übergeht, die obere Grenze ist durch Einstellbereich fixiert. Als Beispiel für ovales Falzen mit einer hydraulischen Drückmaschine mag die Herstellung ovaler Spülwannen gelten (Bild 80) .
Ziel der Bearbeitung ist die Verbindung der oval gepreβten Böden mit den ovalen Rumpfblechen und das Aufziehen ovaler Fußringe. Für die Bearbeitung, bei der auch ein gleichzeitiges Bordieren der Wannenöffnungen vorgesehen ist, findet ein mit dem Ovalwerk verbundenes Kombinationswerkzeug Verwendung. Ein Grundwerkzeug ist für die Aufnahme verschieden großer, ovaler Bordier- und Falzstempel ausgebildet, die den inneren Gegenhalt für die hydraulisch gesteuerten Bordier- und Faltwerkzeuge übernehmen. die zu falzenden Blechteile werden nach dem Einlegen und Ausrichten hydraulisch gespannt. Die Bewegungsverhältnisse des Ovalwerkes gehen aus Bild 81 hervor.
Vorbereitung von Blechteilen für das Falzen Die Falzbearbeitung setzt Vorbereitung der zu verbindenden Blechteile voraus. Zylindrische Rohrr oder konische Mäntel erhalten an einer oder an beiden Seiten einen zur Drehachse senkrecht stehenden Rand, an dem ein anderess Blechteil befestigt werden kann. Die Randbreite richtet sich nach der gewünschte Falzbeite, sie beträgt im Mittel 3 - 12 mm. Das Hochstellen der Ränder, auch Bördeln genannt, ist ein Arbeitsgang, der auf Sickenmaschinen, Bördelmaschinen oder Drückmaschinen vorzunehmen ist. Die Vorbereitung von Deckeln und Böden für das Falzen besteht in einer den Innendurchmesser des zugehörigen Rumpfteiles entsprechenden Einprägung für die Aufnahme durch die Falzscheiben. Der
Bild 81 Arebitsweisse eines Ovalwerkes, das zum Falzen, Drehen, Drücken und Bordieren von Werkstücken ovaler Form eingesetzt werdeb kann
außerhalb de Einprägung verbleibende ebene RAnd wird so breit gemacht, daß für das Umschließen des Rumpfrandes oder Rumpfbördels genügend Material vorhanden ist. Der Deckelrand ist mehr als doppelt so breit wie der Bördelrand. Wenn zwei zylindrische Teile durch Falzen miteinander verbunden sind, so erhalten die einander zugewandeten Enden Bördelränder, wovon de eine etwa doppelt so breit ausgeführt wird wie die andere. Durch die Bördelung ergibt sich eine Verminderung der Werkstücklänge. Bei Zuschnittermittlungen sollte deshalb nicht vermesssen werden, die Bördelhöhe der Werkstücklänge zuzuschlagen.
9. Bordierarbeiten Als Sicherung gegen Verletzungen und zur Versteifugn werden die Öffnungen runder dünnwandiger Hohlkörper mit Bordierrändern versehen. Diese Ränder entstehen durch das Einrollen des Materials von der Öffnung her. Die Bearbeitungen werden mit Hilfe spezieller Bordierwerkzeuge auf Drückmaschinen durchgeführt, wobei je nach Ausbildung der Bordierrollen verschiedene Randprofile möglich sind. Die Randprofile sind überwiegend kreisförmig, einige der gebräuchlichen Bordierungen sind:
a) die offene Bordierung
b) die geschlossene Bordierung
c) die Doppel-Bordierung.
Nach Lage des Randes unterscheiden wir weiter zwischen
lnnen- und Auβenbordierungen. Die offene Bordierung eignet sich in erster Linie für Hohlkörper, die nach der Formgebung Überzüge durch Emaillieren, Verzinnen oder Verzinken erhalten. Die Bevorzugung dieses Profils hat ihren Grund darin, daβ die
Werkstücke an allen Stellen, auch in der Bordierung, gegen Korrosionen ausreichend zu schützen sind und die
Bildung von Rückständen іm Werkstückrand verhindert werden kann. Besonders gefährlich sind Rückstände von Säuberungsmitteln, mit denen die Teile vor der Isolierung
behandelt werden. Bleibt z. B. ein Rest in der Bordierung, so bilden sich beim Emaillieren leicht Blasen, die hochwertige Gegenstände zu Ausschuβ werden lassen. Die offene Bordierung hat weitere Vorteile für lackierte Teile. Auch hier läβt sich ein umfassender Korrosionsschutz werden. Bei Werkstücken aus korrosionsbeständigen Werkstoffen (Kupfer, Messing, Silber und rostfreie Stähle) finden wir die geschlossene Bordierung. Die Anwendung dieses Profils hat neben den bereits erwähnten Sicherheits- und Stabilitätseigenschaften auch den Zweck, den Werkstűcken eіn schöneres Aussehen zu geben. Ziergeräte,
Serviceteile, Haus- und Küchengeräte sowie Teile von
elektrischen Geräten sind einige Anwendungsbeispiele. Die geschlossene Bordierung eignet sich ferner für Teile mit untergeordneter Bedeutung oder für Gegenstände von kurzer Lebensdauer.
Hochbeanspruchte Werkstücke oder Teile, die stoß- und
Schlagbeanspruchungen ausgesetzt sind, versieht man gern mit einer Doppelbordierung. Ein solches Profil besitzt eine sehr gгoβe Widerstandsfähigkeit. Es besteht aus zwei kreisförmigen Einzelprofilen, von denen das kleinere in das gгöβeгe eingerollt ist. Die sich dadurch ergebende Stabilität ist in etwa mit der Festigkeit vollen Materials vergleichbar. In verschiedenen lndustriezweigen war es und ist es auch heute noch üblich, einen Draht in den Bordierrand einzulegen, um eine ausreichende Stabilität zu erhalten. Bei Berücksichtigung einer Doppelbordierung kann auf diese Drahteinlage weitgehend verzichtet werden. Erwähnt sei nun noch ein Randprofíl, das nicht kreísförmíg, sondern flach ausgebildet ist und überall dort zur Anwendung kommt, wo aus konstruktiven Gründen ein Kreisprofíl nicht vertretbar ist. Es handelt sich um die Flachbordierung, die aus der offenen Bordierung durch Andrücken des Materials entsteht. Die Flachbordierung finden wir bei vielen Gegenständen der Lampenindustrie, Elektroindustrie sowie des Apparatebaues.
Bordieren zylindrischer Hohlkörper
Zylindrische Gefäβe und Rümpfe werden am zweckmäβigsten auf einem Bordierkegel, der mit der Hauptspindel der Drückmaschine umläuft, eingerollt. Die in den Kreuzsupport eingespannte Bordierrolle nimmt dabei eіne zur Mantellinie des Kegels senkrechte Stellung ein. Die Ausgangsteile werden von Hand auf den meist durchlaufenden Kegel gebracht und mit einer mitlaufenden Gegenscheibe in axialer Richtung vorgeschoben.
Durch die Verschiebung des Werkstücks läuft das Blech
in die Bordierrolle ein und legt sich zu einem Profil, das in seiner Größe dem Rollenprofil entspricht, um. Das Maβ der Verschiebung richtet sich nach der gewünschten Bordierungsart; bei offenen Profilen ist es gering, bei geschlossenen Profilen größer. Die Verschiebung des Werkstückes geschieht bei leichten Drückmaschinen von Hand durch Niederdrücken des Pinolenhebels, bei schweren Maschinendurch selbsttätigen hydraulischen Druck des Reitstocks, bei genauer Begrenzung des Vorschubweges. Handbetätigte Maschinen kommen bis etwa 1,5 mm Blechdicke zum Einsatz. Für größere Blechdicken finden hydraulische Maschinene Anwendung. Die Art der gewählten Maschine und die Art des zu bearbeitenden Werkstoffes sind ohne Einfluß auf daas Bearbeitungsprizip. Es wird stats daas Werkstück selbst bewegt, während die Bordierrolle in ihrer Lage zum Werkstück unverändert bleibt. Der Bordiervorgang wickelt sich äußerst rasch ab, zumal die Hauptspindel mit dem Bordierkegel bei vielen Werkstücken ohne Unterbrechung umlaufen kann. Die Zeit für das Bordieren eines Werkstückes mit ca. 300 mm Durchmesser aus 1 mm dickem Stahlblech beträgt etwa 5 - 10 sekunden. Wenn Bordierkegel für Randbearbeitungen nicht verfügbar sind, können Bordierubearbeitungen auch auf zylindrischen, den Innendurchmessern der Werkstücke entspechenden Aufnahmefuttern oder Drückfuttern hergestellt werden. Voraussetzung dafür ist aber eine längere Ausführung und eine im Verhältnis zum Werkstückdurchmesser kleine Bordierolle. Die Bordierrolle ist so auszulegen, das eine Berührung des Werkstückes nur an einer Stelle erfolgen kann. Bei mehrmaliger Berührung ist mit einem erhöhtem Werkzeugverschleiß sowie mit verstärkter Ausschußbildung zu rechnen. Das Einrollen des Materials auf Formfuttern kann sowohl durch die Bewegeungdes Werkstücks gegen eine feststehende Rolle als auch durch die Bewegung der Bordierrolle gegen ein feststehendes Werkstück geschehen. Bewegungen der Bordierrolle sind im allgemeinen dann üblich, wenn zylindrische Teile mit dem Boden ausgeführt sind. Ein Beispiel für das Bordieren aauf einem zylindrischen Drückfutter ist die Bearbeitung im Bild 82. Das abgebildette Werkstück, ein gedrückter Behälter aus Aluminium, erhält zur Verstärkung der Öffnung einen Bordierrand mit 12 mm Durchmesser. Die Bearbeitung erfolgt auf einer hydraulischen Drückmaschine und zwar durch die bewegung der Drückrolle gegen axial festgelegende, umlaufende Werkstück. Für die Herstellung
Bild 82 Bordieren eines Aluminiumbehältes auf einem zylindrischen Drückfutter
von Außenbordierungen ist immer ein innerer gegenhalt erforderlich, da das Blech das Bestreben hat, während des Bordiervorgangs nach innen auszuweichen. Ob dieser Form eines zylindrischen Aufnahmefutters besteht, ist für die Bearbeitung ohne Bedeutung.
Bild 83 Bordieren eines Lüfterteiles aus Stahlblech auf einem mit Klemmen ausgeführten Formfutters
Bild 83a Herstellung eines Bordierrandes an einem konischen Werkstückes auf einer hydraulischen Drückmaschine
Bild 84 Werkzeug zur Herstellung von Doppelbordierungen
Bordieren konischer, kugelförmiger, kurvenförmiger oder anders ausgebildeter Hohlkörper
Runde Blechteile mit nicht zylindrischem Wandungsverlauf
bedürfen während der Bordierbearbeitung einer genauen
Führung durch lnnen- oder Auβenfutter. Die Aufnahmewerkzeuge erhalten deshalb die genaue Form der Werkstücke. Sie werden so ausgebildet, daβ das einzurollende Material frei liegt und ungehindert von der Bordierrolle zu erfassen ist. Das Spannen der Teile erfolgt entweder mit dem hydraulischen Reitstock der Drückmaschine oder aber mit speziellen Spanneinrichtungen, mit denen das Aufnahmewerkzeug ausgeführt ist. Der Bordiervorgang
wird jedenfalls in allen Fällen durch die Bewegung der Bordierrolle vorgenommen, weil bedingt durch die Werkstückform eine Verschiebung des Werkstücks in axialer Richtung kaum möglich ist. Bearbeitungen dieser Art zeigen die Bilder 83 und 83a. Bei sachgemäβer Konstruktion ist es ohne weiteres möglich, Drückformen für die Randbearbeitungen einzusetzen. Gedrückte Teile sind also nach der spanlosen Umformung ohne Umspannung zu bordieren. Allerdings hat bei Einsatz einfacher Maschinen ein stetiger Werkzeugwechsel stattzufinden. Es sei denn, daβ kombinierte Werkzeuge zur Verfügung stehen, mit denen sowohl die Umformung als auch die Randbearbeitungen durchführbar sind. Vielfach wird die Halterung einer Drückrolle so ausgebildet, daβ man nach dem Drücken eine Bordierrolle zusätzlích aufsetzen
kann. Die Bordierrolle wird dann so gehalten, daβ die Drückrolle das fertig gedrückte Teil nicht mehr berühren kann.
Herstellung von Doppelbordierungen
Doppelbordierungen an runden Hohlkörpern erfordern den Einsatz zweier Bordierrollen, die in ihren Profilen unterschiedlích ausgeführt und in zwei zueinander senkrechten Ebenen gelagert sind. Die Bordierrolle mit dem gröβeren Radius wird zuerst gegen die Werkstücköffnung gefahren und so weit bewegt, bis das Blech zu einem senkrechten Kragen vorgeholt ist. Die kleinere Bordierrolle, die nun senkrecht gegen das Werkstück vorgeschoben wird, rollt das vorgeholte Blech zu einem kleinen Bordierrand ein. Nach diesem Vorgang tritt die gгöβeгe Rolle erneut in Tätigkeit, mit axialem Vorschub rollt sie den kleinen Rand in ein gröβeres, kreisförmiges Profil ein. Die Verwendung von Einzelwerkzeugen würde bei der Fertigung von Doppelbordierungen ebenfalls einen
stetigen Werkzeugwechsel notwendig machen. Man arbeitet deswegen mit kombinierten Werkzeugen, in denen beide Rollen, zueinander senkrecht stehend, gelagert sind (Bild 84) . Bei der Herstellung von Doppelbordierungen an zylindrischen Gefäβen ergíbt sich unter Einsatz von Bordierkegeln ein etwas anderer Arbeitsablauf. Bevor die groβe Bordierrolle ín Tätigkeit geht, erfolgt zunächst ein Ankippen der Werkstücköffnung durch die kleine Bordierrolle. Diese Rolle wird kurzzeitig gegen die Behälterwandung gedrückt, wodurch en Hochstellen des Bleches an der Öffnung veranlaßt wird. Die Herstellung von Doppelbordierungen an zylindrischen Blechteilen mit einem dafür geigneten, kombinierten Bordiergerät zeigt Bild 85.
Bordieren senkrecht stehender Werkstückränder Ebene, kreisrunde Blechscheiben sowie gedrückte und gezogene Blechteile mit senkechten Rändern sind ebensogut einzurollen wie zylindrische und anders geformte Hohlkörper. Hiefür weden Bordierollen eingesetzt, die auf einer Seite mit Schulter ausgebildet sind. Die Rollen werden mit Haltegabel in den kreutzsupport eingespannt und senkrecht gegen das umlaufende Blechteil vorgefahren (Bild 86) Für die gleiche Bearbeitung wurden in den letzten Jahren hydraulisch betätigte Anbaueinheiten entwickelt die den Bordiervorgang im Anschluß an bestimmte Umformungsarbeiten durchführen, ohne daß ein umspannen der Werkstücke erforderlic wird. Die Geräte sind in erster Linie für hydraulische und automatische ddrückmaschinen bestimmt. Sie sind allseitig verstellbar und verfügen über Reguulierungeeinrichtung für den Arbeits-
Bild 85 Herstellung von Doppelbordierungen an zylindrischen Hohlkörpern
Bild 86 Bordieren senkrecht hochstehender Werkstückänder mit in Kreuzsupport geführter Bordierrolle
Bild 87 Hydraulische Anbaueinrichtung für das Bordieren senkrechter Werkstückränder
Bild 88 Herstellung von Innenbordierungen an einem gewölbten Werkstück
Bild 89 Bordieren von Pkw-Radkappen mit einem Bordierkopf
druck und die Arbeitsgeschwindigkeit. Eingebaute Hubbegrenzungen erlauben außerdem eine genaue Festlegung des Rollenweges sowie des gewünschten Randprofiles. Für Doppelbordierungen ist der Einsatz von zwei V-förmig zueinander angeordneten Geräten vorgesehen. Eines dieser Geräte trägt die kleine Bordierrolle, das andere die große Bordierrolle. Der Aufbau eines Anbaugerätes geht aus Bild 87 hervor.
Durchführung der lnnenbordierungen
Beі vielen runden Blechteilen besteht aus optischen oder
konstruktiven Gesichtspunkten die Forderung, den Bordierrand nach innen einzurollen. Die Teile werden zu diesem Zweck mit Hilfe von lnnenfuttern so aufgenommen, daß das zu bordierende Material aus dem Werkstück herausragt und dem axialen Druck der Bordierrolle ausgesetzt werden kann. Die Bordierrolle erhält zur genauen Führung des Materials eine äuβeгe Schulter (Bild 88) , das Blech wird dadurch gezwungen, sich nach innen einzurollen. Die lnnenbordierung finden wir bei Lampenschírmen, Lampenfüßen, Fußringen für Eimer, Wannen und Propangasbehältern, Gehäuseteilen und Untersätzen angewendet.
Bordieren mit Bordierköpfen
Für die Serienfertigung bestimmter Hohlkörper, insbesondere flacher Gegenstände, wie z. B. Deckel, Kappen und Ringe eignen sich Bordierköpfe іn sehr wirtschaftlicher Weise. Diese Einrichtungen arbeiten gleichzeitig mit mehreren Bordierrollen und sind vielfach auch zum Spannen der Werkstücke eingerichtet. Die Befestigung erfolgt bei hydraulischen Maschinen auf dem Druckkopf des hydraulischen Reitstockes, bei mechanischen Maschinen mit einem entsprechenden Halter im Kreuzsupport. Durch die Bewegungen des Reitstockes oder des Kreuzsupportes wird der Bordierkopf gegen die Öffnung des zu bordierenden Werkstückes gefahren. Je nach Auslegung der Bordierrollen legt sich das Blech nach innen oder außen um. Bild 89 zeigt einen Bordierkopf für lnnenbordierungen an PKW-Radkappen, das Gerät arbeitet in Verbindung mit dem hydraulischen Reitstock einer automatischen Drückmaschine. Es ist gleichzeitig mit einem
hydraulisch betätigten Gegenhalter für das Spannen der
Werkstücke ausgerüstet. Bordierköpfe mit mehreren Bordierollen werden heute auch in zunehmendem Maße bei automatischen Falzmaschinen eingesetzt. Sie haben sich hier bei der Fertigng von Blechtrommeln besonders bewährt.
Abhängigkeit des Randprofils von der Blechdicke und vom Werkstückdurchmesser Randprofile sind in den veschiedensten Abmessungen durch Bordieren herstellbar. Die Größe des profils steht ber in einer gewissen Abhängigkeit zu den eingesetzten Blechdicke und dem Werkstückdurchmesser. Die Begrenzung nach unten ist durch die Blechdicke gegeben, während eine obere Begrenzung in den Überbeanspruchung des Materials und in der Bildung von Falten zu finden ist. Es ist deshalb bei der Konstruktion ein Randprofil zu wählen, das mit der Blechdicke und dem werkstückdurchmesser in einem günstigen Verhältnis steht. In der prxia werden heute Randbearbeitungen an Blechen bis etwa 4 mm Blechdicke vorgenommen. die günstigsten Werte der Bodierungsdurchmesser stehen mit der Blechdicke in etwa fogendem Verhältniss:
Blechdicke mm Bordierungsdruchmesser mm 0,3 1,5 - 2,5 0,4 2,0 - 3,0 0,5 2,5 - 3,5 0,6 2,5 - 4,0 0,7 2,8 - 4,5 0,8 3,0 - 3,6 0,9 3,0 - 7,0 1,0 4,0 - 8,0 1,25 4,0 - 12,0 1,5 5,0 - 14 1,75 6,0 - 16 2,0 8 - 18 2,25 10 - 20 2,5 14 - 22 3,0 18 - 24 4,0 20 - 30
Automatisierung von Bordierungsarbeiten Hydraulische Drückmaschinen mit Sondersteuerung erlauben es, Bordierungsvorgänge sowohl in axialer Richtung als auch in senkrecht zur Drehsachse automatisch durchzuführen. Für das bordieren zylindrischer Gefäße auf dem bordierkegel (Bild 90) is lediglich das Verschieben der Werkstücke um ein bestimmtes Maß erforderlich. Zur Automatisierung erhält daher der hydraulische Reitstock der Drückmaschine eine entsprechende Steuereinrichtung mit Hubbegrenzung. Bordiervorgänge an senkrecht hochstehenden Rändern sind mít automatisch gesteuerlen
Kreuzsupporten und Bearbeitungseinheiten möglich.
Letztere Geräte erlauben die Bordierbearbeitung im Anschluβ an andere Arbeitsgänge. Das gleiche gilt auch für Bordiereinrichtungen, die unmittelbar auf dem hydrau-
Bild 90 Automatische Bordierbearbeitung an zylindrischen Werkstücken mittels Anbaueinheit
tischen Reitstock angeordnet werden. Bei der in Bild 91
abgebildeten Maschine werden Schleudertrommeln durch eine am Reitstock befindliche Bordiereinrichtung automatisch bordiert. Die zylindrischen Ausgangsteile unterliegen zunächst einer Einziehbearbeitung durch eine in den hydraulischen Planierkreuzsupport eingespannte Einziehrolle. Die gesamte Bearbeitung dauert lediglich 22 Sekunden.
10. Beschneide- und Abstecharbeiten
Ziehteile und Drückteile sind durch die Umformung an der Öffnung häufig sehr ungenau. Zur Egalisierung bzw. zur Vorbereitung für nachfolgende Randbearbeitungen durch Bordieren, Falzen oder Sicken werden die Werkstücke beschnitten. Die Beschneidearbeit läβt sich wiederum auf einfachen und auf hydraulischen Drückmaschinen durchführen. Bis 1,5 mm Blechdicke gibt es hierfür Beschneidescheren (Bilder 92 und 93) , die man mit dem
Kreuzsupport an das mít dem Aufnahmefutter umlaufende Blechteil heranführt (Bild 94) . Eine Beschneideschere besteht aus zwei in axialer Richtung zueinander einstellbaren an Haltearmen befestigten Kreismessern. Eines dieser Messer ist feststehend, das andere läβt sich über Hebel oder Exzenterwelle bewegen. Normalerweise ist das äußere Messer beweglich, ebensogut kann aber auch ein bewegliches Innenmesser vorgesehen werden. Die genue Ausführung der Scheren richtet sich stets nach der durchzuführenden Bearbeitung und dem Verwendungszweck des Werkstückes. wid z. b mit dem äußeren Messer geschnitten, so fällt der Schneidgrat nach innen. Das beschnittene Teil müßte als entgratet werden, wenn es als Aufsatzteil verwendet würde. Bei beweglichen innenmessern und äußerder Gratbildung kann Entgratung entfallen. Scheren mit Kreismessern erhalten bei der Bearbeitung dünner Bleche allgemein den Vorzug gegenüber anderen Beschneideeinrichtungen. Sie sind verschleißfest und können vor allem auc bei hohen Umdrehungen, also unabhängig von der Umfangsgeschwindigkeit, eingesetzt
Bild 91 Automatisches Einziehen und Bordieren von Schleuderkörben
werden. Im Gegensatz dazu ist bei Verwendung von beschneidestählen auf die Umfaufgechwindigkeit unbedingt Rücksicht zu nehmen. Die Messer der Beschneidescheren bestehen aus hochfesten Werkstoffen, sie sind gehärtet und geschliffen und in ihren Abmessungen so bemessen, daß ein mehrmaliges Nachschleifen möglich ist. Hebel- und Exzenterscheren eignen sich in ertser Linie für Beschneidarbeiten an zylindrishcen, konischen oder sonstigen Fassonteilen, jedoch weniger für die Bearbeitung senkrecht hochstehender Werkstückränder. Für senkrecht stehende Werkstückränder gezogener bzw. durch Projezier-Streckdrücken hergestellter Teile empfiehlt sich der Einsatz von Scheen mit zwei feststehenden Messern. Diese Messer werden in einer senkrechten Richtung zum Werkstück bewegt, sind jedoch zur Drehrichtung etwas geniegt, damit sich eine Keilwirkung ergibt und das zu schneidende material einläuft.
Bild 92 Hebelbetätigte Supportschere mit Kreismesssern
Bild 93 Support-Exenterschere mit Kreismessern
Bild 94 Beschneiden zylindrischer Ringe mit einer Hebelschere
Es kommt praktisch zu einer spanabnehmenden Bearbeitung, bei der das Material spiralenförmig vom Werkstück abgetrennt wird.
Beschneiden auf Drückfuttern
Wenn Drückfutter mit Schneidringen ausgeführt werden, ist ein Beschneiden aufgedrückter oder aufgesetzter Werkstücke mit einem äußeren Kreismesser durchführbar. Der innere Schneidring übeгnіmmt hierbei die Funktion des inneren Scherenmessers. Das Verfahren ist besonders bei kleinen Teіlen mit schwieriger Spannmöglichkeit vorteilhaft. Bei gгöβeгen Teilen findet es weniger Beachtung, da mit steigenden Abmessungen auch die Werkzeugkosten zu sehr anwachsen. Ein Nachteil des Verfahrens
liegt in der umständlichen Entfernung des Abfallmaterials.
Die Abfallringe lassen sich häufig erst nach einem Zerschneiden von der Maschine nehmen. Vergleichen wir hierzu die Beschneidearbeit an einem konischen Kleinteil
Bild 95 Beschneiden kleiner Werkstücke mit innerem Schneidring und äußerem Kreismesser
aus Stahlblech (Bild 95) . Das Werkstück wird in ein lnnenfutter eingesetzt und mit einem Gegenhalter gespannt, der gleichzeitig den inneren Schneidring trägt. Das über den Schneidring nach rechts vorstehende Material wird durch das äußere Kreismesser abgetrennt. Es verbleibt nach dem Trennvorgang auf dem Gegenhalter und muß von Hand wieder entfernt werden.
Automatisches Beschneiden
Beschneidearbeiten sind auf automatischen Drückmaschinen mit hydraulischem Kreuzsupport, hydraulischen Beschneidescheren oder hydraulischen Anbaueinheiten zu automatisieren. Es muß jedoch für die Abfuhr des Abfallmaterials gesorgt werden. Eine weitere Forderung ist eine feinfühlige Regelung der Scherenbewegungen sowie eine Begrenzung des Scherenhubes. Die Forderung gilt sowohl für das Beschneiden zylindrischer Werkstücke als auch für das Beschneiden senkrecht hochstehender Werkstückränder, beі denen sich allerdings eine Abfuhr des Abfallmaterials erübrigt. Automatische Beschneidevorgänge an senkrecht hochstehenden Rändern werden häufig auch in Verbindung mit nachfolgenden Bordierarbeiten durchgeführt. In diesen Fällen werden die Beschneidescheren mit automatischen Bordiereinrichtungen
zu Bearbeitungseinheiten zusammengefaßt. Bild 96 zeigt
eine Bearbeitungseinheit mit insgesamt 3 unabhängig
voneinander arbeitenden Werkzeugen. Das Gerät ist für
das Beschneiden, Vor- und Fertigbordieren projizierter
Reflektoren bestimmt. Im AnschIuß an die Umformung
durch Projizier-Steckdrücken geht zunächst die Beschneideschere in Tätigkeit, nacheinander folgen die Bordierwerkzeuge, die den Werkstückrand zu einer Doppelbordierung einrollen. Der gesamte Bearbeitungsablauf IäBt sich vollkommen automatisch steuern, die Werkstücke fallen als fertig geschnitten und bordiert von der Maschine. Das Bedienungspersonal hat bei der gezeigten Bearbeitung lediglich die Maschinenbeschickung und die Programmauslösung vorzunehmen.
Bild 96 automatische Anbaueinheit für das Beschneiden, Vor- und Fertigbordieren von Werkstücken
Abstecharbeiten Bei Metalldrückarbeiten, die von Hand ausgeführt werden, setzt der Metalldrücker für das Abstechen der Werkstücke Handarbeitsstähle mit dreikantigen Profil ein. Die Stähle werden, unterstützt durch die Werkzeugauflage, gegen das umlaufende Teil gehalten und trennen das überschüssige Material ab. Die handstähle eignen sich allerdings nur für leichte Bearbeitungen, schwere Arbeitenwerden beim Drehen mit in den Kreuzsupport eingespannten Drehmeiseln durchgeführt. Die Arbeitsgeschwindigkeiten richten sich ganz nach dem eingesetzten Marterial der Werkstücke sowie der Qualität
Bild 97 Automatisch arbeitende Abstecheinrichtung für das Besäumen eingezogener Milchkannen
der Drehwerkzeuge. genaue Richtwerte dafür sind von allen Werkzeugherstellern erhältlich. Zur Erleichterung der Abstechbearbeitung und zur Verkürzung von Bearbeitungszeiten bedient sich heute hydraulisch betätigter Abstecheinrichtungen, deren Steuerung auf hydraulischen Maschinen durch Handventile, bei automatischen Maschinen selbsttätig erfolgt. Zwei dieser Ein-
Bild 98 Automatisch arbeitende Abstecheinrichtung bei der Bearbeitung eingezogener Aluminiumflaschen
richtungen mit stufenlos regelbarem Arbeitsdruck, stufenlos regelbarer Arbeitsgeschwindigkeit, Hubbegrenzung und allseitig verstellbarer Halterung zeigen die Bilder 97 und 98. Die Geräte sind für das Beschneiden von Milchkannen und Alumíniumflaschen eingesetzt und gehen nach erfolgter Einziehbearbeitung automatisch in Tätigkeit.
Beschneiden dickwandiger Hohlkörper
Wie bereits erwähnt, sind die normalen Beschneidescheren nur bis etwa 1,5 mm Blechdicke einzusetzen.
Gгöβeгe Blechdicken erfordern entsprechend stark ausgebildete Beschneideeinrichtungen. Supportscheren z. B. die auf den Längsschlitten hydraulischer oder mechanischer Kreuzsupporte geklemmt werden, eignen sich für das Beschneiden von Werkstücken bis etwa 3 mm Blech-
Bild 99 Hydraulisch betätigte Beschneideschere für das Beschneiden von Druckgasbehältern, in Verbindung mit einer Bördeleinrichtung arbeitend
dicke. Das äuβeгe Kreismesser wird am Kreuzstück des
Beschneidesupportes befestigt. Das innere Beschneidemesser wird auf dem Supportdeckel mit schweren Laschen eingespannt. Für das Beschneiden von Blechen bis etwa 4,5 mm dienen hydraulisch betätigte Beschneidescheren, deren lnnen- und Auβenmesser unabhängig voneinander in Tätigkeit gehen. Eine Schere dieser Art wurde speziell für das Beschneiden von Druckgasbehältern entwickelt. Das Gerät hat sich auf Grund der unabhängigen Steuerung der beiden Scherenmesser in Verbindung mit einer hydraulisch betätigten Bördeleinrichtung hervorragend bewährt. Vergleichen wir hierzu Bild 99, in dem die Arbeitsweise dargestellt ist.
Projizier-Streckdrückarbeiten
Beі der Umformung ebener Blechscheiben durch stufenweises Drücken bleibt die Dicke des Ausgangsmaterials in etwa auch in der Wandung des fertigen Hohlkörpes erhalten. Wo sich jedoch besondere Widerstände ergeben, kommt es zu einer nbewußte Abstreckung. Ungenauigkeiten der Blechdicke von hand gedrückter Formteile sind mit Dickenmessern leicht nachzuweisen. Abweichungen zeigen sich in erster Linie bei Formteilen, die nach 2 bis 3 Arbeitsgängen verfestigt sind. Bei derartigen Teilen wird nämlich der Versuch gemacht, das Blech in jeder bearbeitungsstufe möglichst weit umzuformen. Das Blech erfährt eine Beanspruchung über die Streckgrenze hinaus und verformt sich bleibend. Dieses unbewußte Austrecken verkürzt die Bearbeitungszeit und erspart teilweise thermishce Behandlungen. Das Pojizier-Streckdrückverfahren, erstmal s in Schweden angewand, basiert im Gegensatz zum nomalen Drücken auf einer bewußten Materialstreckung. Ebene, rotierende Blechscheiben werden durch die Druck spezieller Streckdrückrollen auf gehärteten Drückformen in einem Arbeitsgang in die gewünschte Endform gebracht. Obwohl bereits an verschiedensten Stellen der Fachliteratur auf Einelheiten des verfahrens hingewiesen wurde, soll das Arbeitsprinzip nach einmal kurz erläutert werden.:
Eine Ronde mit vorher bestimmter größerer Ausgangs dicke wird an der Stirnseite des Projizier-Strechdrückfutters hydraulisch eingespannt und in Drehung gesetzt. Eine entsprechend ausgebildete Strechdrückrolle fährt nun paralell zur Mantellinie des Futtes vor, erfaßt die Blechscheibe und projiziert das Ausgangsmaterial auf die Oberfläche des umlaufenden Futters. Die praktische Durchführung dieser Bearbeitung ist auf 3 verschiedenen Wegen möglich: a) Mit fest eingestelltem Spalt zwischen der Projizier-Streckdrückrolle und dem Futter b) durch genaue Führung der Projizier-Streckdrückrolle mittels Kopiereinrichtung c) durch regelbare Anpreßdruck der Prokizier-Streckdrückrolle Mit fest eingestelltem Spalt zwischen der Rollle und dem Futter lssen sich alle konischen Formen sehr vorteilhaft herstellen. Der Supportlängsschlitten wird auf dem Maschinentisch der Streckdrückmaschine so angebracht, daß die Führungen mit der Mantelline des Drückfutters annähernd parallel verlaufen, eine gewisse Rückferderung des umlaufenden Futters muß alerdings duch eine leichte, koniscche Zustellung in richtung der Rückfederung berücksichtigt werden. Für die supportlängsbewegung ist bei feststehenden Querschnitten ein stufenlos regelbarer Antrieb erforderlich um einmal verschiedene werkstoffe und Blechdicken bearbeiten zu können und zum anderen glatte Oberflächen zu erzielen. Die Streckdrückrolle steht in ihrer Drehachse beinahe Senkrecht zur Drehachse der Hauptspindel. Bei Arbeiten mit der hydraulischen Kopiereinrichtung wird die bewegung der Streckdrückrolle durch die Kopierfühler von einer feststehenden, der Werkstückkontur entsprechende Schablon, übertagen. Es bedarf hierbei hydraulischer Antrieb für den kreuzsupport sowohl in Längsichtung als auch in Querrichtung. Der Supportlängsschlitten kann eine beliebige Stellung zum Werkstück einnehmen oder sogar parallel zur Drehachse der Hauptspindel verlaufen. Der Einsatz der hydraulischen Kopiereinrichtung ermöglicht die herstellung konischer und auch konkarv- oder konvex gewölbter Werkstückformen. Projizier-Streckdrückarbeiten mit regelbaren Anpreßdruck sind heute am weitesten verbreitet. Sie lassen sich sehr einfach durchführen, weil die Streckdrückrollen durch ihren Anpressdruck den werkstückkonturen von selbst nachfahren und eine leichte Anpassung an verschiedene Materialien und Blechdicken gegeben ist. Der Supportlängsschlitten wird so eingestellt, daß die Rolle bei seitlichem Vorschub eine stetige zustellung er-
Bild 100 Arbeitsprinzip des Pojizier-Streckdrückens
Bild 101 Arbeitsprizip des Porjizier-Strechdrückens für die umformung vorgeformter Rohteile
Bild 102 Diagramm zur Ermittlung von Wanddicken beim Projizier-Streckdrücken
Bild 103 vergleich zwischen der Umformung ebener, vorgeformter und profilierter Ausgangsteile
Bild 104 Herstellung konishcer Einmer mit breiter Projizier-Streckdrückrolle
bild 105 Fertigung von Mörtelkübeln durch Projizier-Streckdrücken
hält. Der Rollendruck Iäßt sich während der Bearbeitung durch eine Druckreguliereinrichtung stufenlos verändern, eг wird stets in der Höhe gehalten, daß die zu streckende Ronde von Anfang bis Ende der Bearbeitung eine senkrechte Stellung zur Drehachse einnimmt. Das Werkstück formt sich allein durch die axiale Verschiebung der Ronde aus dem zur Verfügung stehenden Materialvolumen. Es wird also kein Blech von außen hereingezogen, wie dies beim Drücken oder Tiefziehen der Fall ist.
Rechnerische Grundlagen
Betrachtet man die Herstellung eines konischen Werkstückes in dem Schnittbild 100, so stellt sich das zu bearbeitende Rondenmaterial als Rechteck dar. Durch Projektion entsteht aus diesem Rechteck ein flächengleiches
Parallelogramm, da Grundlinie und Höhe gleich bleiben.
Daraus folgt eine mathematische Abhängigkeit der Enddicke s1 von der Ausgangsdicke s0 und dem Neigungswinkel a.
Es ist s1 = s0 x sin a.
Änderungen der Enddicke sind bei Ausgang von Ronden nur durch Variationen des Neigungswinkels oder der Ausgangsdicke möglich. Eіne Beeinflussung der Ausgangsdick ist jedoch dadurch zu erreichen, Daß die Ausgangsronden durch Pressen oder Schlagen oder Drücken vorgeformt werden. Es steht dann in axialer Richtung ein größeres Materialvolumen vor der Rolle. Bei Ausgang von konischen Vorformen erechnet sich die Enddicke dann wie folgt: s1 = s0 x sin a / sin ß Nähere Einzelheiten zu diesem Bearbeitungsprizip sind dem Bild 101 zu entnehmen. Es darf in diesem Zusammenhang noch darauf hingewiesen werden, das eine Vorbereitung von Ronden durch Prokektion auf einem größeren winkel keine Veränderung der Enddicke zur Folge hat. Das Wesen der Verformung soll eben darin bestehen, von außen her Material für die Projektion herbeizuschaffen. Werkstücke mit nicht geradlinigen Wandungsverlauf erhalten durch Projizier-Streckdrücken innerhalb der Wandung unterschiedliche Blechdicken. Die Umformung vollzieht sich aber auch hier rein gesetzmäßig und zwar nach dem sich änderbaren Neigungswinkel. Die Blechdicken errechnen sich an jeder Stelle des Werkstückes aus dem Winkel, den die Berührungstangente mit der Drehachse bildet. s N = s0 * sin X
Díe Auffindung der Endwanddicke läβt sich durch das Diagramm (Bild 102) sehr erleichtern. Enddicke und Ausgangsdicke sind hierin abhängig von verschiedenen Neigungswinkeln graphisch aufgetragen. Eine Veränderung der Enddicke nicht geradliniger Wandungen ergibt sich wieder durch eine Verformung des Ausgangsmaterials. Die Verformung kann sowohl spanlos als auch spanabhebend durchgeführt sein. Einen Vergleich zwischen der Umformung ebener, spanlos und spanabhebend vorgeformter Ausgangsteile stellt (Bild 103) dar. Wie man sieht, ist bei Ausgang profilierter Rohteile eine absolut gIeichmäßige Wanddicke zu erzielen.
Herstellung konischer Hohlkörper durch Projizier-Streckdrücken
Die Schwierigkeiten der Herstellung konischer Hohlkörper durch Tiefziehen führte zur Entwicklung des Projizier Streckdrückverfahrens, das nach heutigen Erfahrungen für konische Hohlkörper zwischen 13° und 80° Neigungswinkel Verwendung finden kann. Im Unterschied zum Tiefziehverfahren lassen sich konische Teile in einem Arbeitsgang mit sehr einfachen Werkzeugen fertigstellen. Breite Spezialrollen (Bilder 104 und 105)
ermöglichen die Erzielung sehr glatter Oberflächen ohne
Einschalten von Nacharbeiten. Die Bearbeitungen sind bei fest eingestelltem Spalt zwischen der Rolle und dem Futter, mit Kopiereinrichtung und mit regelbarem Anpreßdruck möglich. Sofern keine Ansprüche an die Oberfläche gestellt werden, sind neben den Spezialrollen auch Drückrollen mit konvexer Lauffläche (Bild 106) einsetzbar.
Das AusgangsmateriaI kann in Form von Ronden, viereckigen oder vieleckigen Blechzuschnitten eingesetzt werden, die äußere Form des Ausgangsmaterials bleibt unverändert, da eine Umformung nur zwischen dem großen und dem kleinen Werkstückdurchmesser stattfindet. Die fertigen Teile besitzen deshalb in Rand und Boden die Dicke des Ausgangsmaterials, die Wandungen sind dagegen ausgedünnt. Aus Ronden bzw. aus eckigen Blechzuschnitten hergestellte Teіle zeigen die Bilder 107 und 108. Wenn die Böden der Werkstücke groß genug sind, kann die Einleitung der Drehbewegung in das Werkstück durch Reibung zwischen der Stirnfläche des Drückfutters und dem hydraulischen Reitstock erfolgen. Bei nur kleinen Bodenflächen oder konischen Teilen, die in eine Spitze auslaufen, wird die Drehbewegung durch eine verschiebbare Büchse von außen eingeleitet.
Durch mehrmalige Materialprojektion konnte der untere
Grenzwinkel von 13° bei konischen Hohlkörpern unterschritten werden. So war es möglích, durch zweimalige Projektion Aluminiumbecher mit 8° Neigungswinkel und durch dreimalige Projektion Messingfassungen mit 6° Neigungswinkel der Ronde herzustellen. Eine Unterschreitung des unteren Grenzwinkels wird auch durch Einsatz vorgeformter Rohteile erreicht.
Fertigung konischer Hohlkörper aus vorgeformten Rohteilen
Aus technischen Gründen und zur ErhaItung gгöβeгeг Enddicken wird das Ausgangsmaterial für Werkstücke vorgeformt. Die Vorbereitung des Ausgangsmaterials empfiehlt sich ebenfalls für alle konischen Formen, deren Mantellinien in eine zylinderische Wandung einmünden, weil eine Materialprojektion in der zylinderischen Partie nicht stattfinden kann. Ein Werkstück dieser Art ist die Glocke in Bild 109. Das Werkstück wurde aus einer Scheibe mit angeschweißtem Zylinder hergestellt, um eine kürzere Bearbeitungszeit zu erhalten. Die Umformung des aus rostfreiem Stahl bestehenden, 6 mm dicken Ausgangsteils konnte sich auf den Kegel beschränken; sie war auf einer schweren Projizier-streckdrückmaschine in einem Arbeitsgang möglich. Bild 110 zeigt im Vergleich dazu den Werdegang eines konischen Werkstückes aus Kupfer. Die ebene Blechscheibe wurde zunächst zylindrisch vorgezogen und dann auf ein kegeliges Drückfutter gedrückt. Nach erfolgter Normalisierung fand die endgültige Projektion des vorgeformten Teils statt, so daß trotz des nur geringen Neigungswinkels beim Fertigteil noch eine genügende Wanddicke erhalten blieb.
Fertigung gewölbter und zusammengesetzter Werkstückformen Gewölbte und zusammengesetzte Werkstückformen fallen zwischen 13° und 80° Neigungswinkel ebenfalls in den Arbeitsbereich des Projizier-Streckdrückverfahrens. Die Bearbeitung setzen das Vorhadensein einer hydraulischen Kopiereinrichtung oder einer Regeleinrichtung für Rollendruck vorraus. Am zweckmäßigsten arbeitet man mit regelbarem Anpressdruck, wobei die Rollenbewegung direkt vom Projizier_streckdrückfutter abzunehmen ist. Durch die innerhalb der Werkstückwandungen auftretenden, verschiedenen Neigungswinkelergeben sich ständig andere Umformungsverhältnisse, die auch eine spontane Veränderung des Rollendruckes notwendig machen. Zur näheren Erklärung ein Beispiel: Der in Bild 111 dagestellte Reflektor aus 2 mm dickem Stahlblech besitzt eine parabolischen Wandungsverlauf, mit dem von Anfanf bis Ende eine stetige Änderung des Neigungswinkels und damit der Umformung verbunden ist. Man beginnt mit der Projektion der Ronde mit einer Anpresskraft von etwa 500 kg an der Rolle und erhöht diese während des automatischen Arbeitsablaufes durch die Druckregulierungseinrichtung kontinuierlich auf eine Maximalkraft von etwa 1200 bis 1300 kg. Dadurch bleibt die Ronde während der Bearbeitung immer in senkrechter Stellung zur Drehachse, das Werkstück muss also aus dem Volumen der Ronde fließen. Ähnlich ist auch die Bearbeitung in Bild 112 sowie bei den Werkstücken in den Bildern 113, 114, 115, 116 und 117.
Kraft und Leistungsbedarf Die Umformungskräfte des Projizier-Streckdrückens steigen mit sinkendem Neigungswinkel und erreichen beim unteren Grenzwinkel ihr Maximum. Sie sind fernhin abhängig von Materialfestigkeit und der Dicke der umzuformenden Rohteile. die erforderlichen Antriebsleistungen wachsen im Verhältnis dazu mit der Materialfestigkeit, mit sinkendem Neigungswinkel und steigendem Werkstückdurchmesser. Genaue Werte liegen auf Grund der in der Potenz gehenden Zahl von Bearbeitungsverhältnissen leider nicht vor, man kann auf der Basis verschiedener Versuche aber angeben, welche ungefähren Blechdicken mit den vorhandenen Porjizier-Streckdrückmaschinen zu bewältigen sind. Bis zu einem Werkstückdurchmesser von 650 mm wurden in Abhängigkeit von der Antriebsleistung folgende Maximalwerte für die Blechdicken ermittelt.
Antriebsleistung 5,0 kW 15 kW Aluminium 4 - 5 mm 16 mm Stahlblech 2,5 - 3 mm 8 mm Kupfer 3 - 4 mm 10mm Messing 2 - 2,5 mm 7 mm Alpaca 1,5 - 2 mm 6 mm rostfreier Stahl 1,5 -2 mm 6 mm
Eine Überschreitung dieser Maximalwerte ist bei mittleгen Neigungswinkeln und kleineren Werkstückdurchmessern durchaus denkbar. Die Festlegung der genauen Grenzen ist eine Aufgabe, die nur durch umfangreiche Versuchsreihen gelöst werden kann. In der Praxis hat man sich bisher durch Überdimensionierung der Streck-
drückmaschinen geholfen und Regeleinrichtungen geschaffen, mit denen man sich auf die verschiedensten Umformungsverhältnisse leicht einstellen kann.
Vorteile des Projizier-Streckdrückverfahrens Für Werkstücke, deren Mantellinien zwischen 13° und 80°
Neigungswinkel liegen, ergibt sich in allen Fällen bis auf die Druckeinstellung ein voll selbsttätiger Arbeitsablauf. Die Bedienung einer Projizier-Streckdrückmaschine Iäßt sich deshalb ungelernten Arbeitskräften Übertragen. Mit den zur Verfügung stehenden Antriebs- und Umformungskräften der Streckdrückmaschinen sind Bearbeitungen durchführbar, für die die Körperkraft eines Metalldrückers nicht mehr ausreicht. Hierdurch ergibt sich eine Eignung des Verfahrens für viele neue Arbeitsgebiete. Das Ausstrecken der Ronden oder vorgefomter Ausgangsteilen vollzieht sich in einem Arbeitsgang. Die erzeilbaren Herstellungszeiten sind infolge dessen wesentlich geringer als beim Drücken von Hand. Die Leistungssteigerung kann bei bestimmten Werkstücken bis zu 2000% betragen - Das Projizier-Streckdrückverahren führt schließlich durch den Entfall von Zwischenglühoperationen bei den Bearbeitung hochwertiger Werkstoffe zu einer nennenwerten Produktionsverbilligung.
Genauigkeit Bei der Fertigung konischer Hohlkörper ergeben sich sehr glecihmäßige Werkstückwandungen. Sofern das Ausgangsmaterial keine oder nur geringfügige Dickenabweichung zeigt, sind die gewünschten Wanddicken bis auf wenige hundertstel eines Millimeters genau einzuhalten. Das porjizier - Streckdrückverfahren hat deshalb auch für Präzisionsteile besondere Bedeutung. Bei kleineren und mittleren Neigungswinkeln ist weiterhin die Einhaltung genauer Durchmessermaße und Rundlaufgenauigkeiten möglich. bei Arbeiten mit regelbarem
Bild 106 Fertigung konischer Trichter mit konvexer Projizirt-Streckdrückrolle
Bild 107 Aus Ronden hergestellte konische Werkstücke
Bid 108 Werkstücke, die aus runden und eckigen Blechscheiben durch Projizier-Streckdrücken hergestellt wurden
Bild 109 Auf einer schweren Streckdrückmaschine hergestelltes Zentrifugenteil aus 6 mm dicken rostfreien Material
Bild 110 Verschiedene Bearbeitungsstufen bei der Fertigung schlanker, kegeliger Teile
Bild 111 Fertigung eines parabolischen Reflektors aus Stahlblech
Bild 112 (oben) Herstellung eines Lampenschirmes mit zusammengesetzter Form
Bild 113 (Mitte) Projizier- Streckdrückmaschine in Einsatz bei der Fertigung von Tiefstahlern
Bild 114 (rechts oben) Aus der Ronde gefertigter Aluminiumreflektor
Bild 115 Boileroberteil aus Kupfer
Bild 116 Durch Projizier- Streckdrücken hergestellte Lampenteile aus Aluminium, Kupfer und Messing
Bild 117 Lampenschirm aus Stahlblech
Bild 118 Mörtelkübel in Serienfertigung
Bild 119 Arbeitsprinzip des Streckdrückens
Bild 120 Abstrecken zylindrischer Wandung mit einer kombinierten Streckdrückrolle
AnpreBdruck legt sích ćas Materíal so eng auf, daB verschíedentlích eín Absto8en míttels AusstoBer erfolgen muB. Beí gгőβeгeп Neígungswinkeln íst mít einer ver-
stärkten Rückfederung des Materíals zu rechnen, die
Toletanzfelder sínd híer wesentlich weiter.
Oberflächengüte
Werkstücke mit geradlinigem Wandungslauf erhalten durch die Bearbeitung mit speziellen Projizier-Streckdrűckrollen glatte, verdichtete Oberflächen. Die Werkstücke bleiben zum grőβten Teil rillenfrei und lassen sich ohne Nacharbeiten polieren. Oberflächenmessungen eгgaben Rauhtiefenwerte von 4-6 µm. Gute Oberflächen zeigen sich auch bei konkav verlaufenden Wandungen, weil hier eine gewisse Kontaktbreite zwischen der Rolle und dem Werkstück gegeben ist. Die Oberflächen konvex
gewölbter und zusammengesetzter Werkstückformen fallen dagegen nicht immer zufriedenstellend aus. Bei diesen Teilen sind gelegentlich Nacharbeiten erforderlich, wenn Ansprüche an die Oberflächen gestellt werden. Welche Oberflächen letztlich zu erhalten sind, hängt von der Beschaffenheit der Werkzeuge und den Arbeitsgeschwindigkeiten ab. Bei Verwendung gehärteter und
geschliffener Futter und Rollen sowie bei abgestimmten
Umformungsgeschwindigkeiten zeigen sich die besten Ergebnisse. In jedem Fall aber werden die lnnenflächen alleг Werkstücke ein Höchstmaβ an Oberfldchengüte eгhalten, wenn geschliffene Werkzeuge verwendet werden, da sich die Oberflächen der Futter auf die Werkstücke übertragen.
Anwendungsbereich des Projizier Streckdrückverfahrens
Mit den heute verfügbaren Maschínen wird eine große Anzahl konischer, gewölbter und zusammengesetzter runder Hohlkörper hergestellt.
Einige dieser Gegenstande sind:
Mörteleimer, Mörtelkübel,
Latexeimer, Ölbehälter,
Lampenschirme, Heizreflektoren, Bratpfannen, Schalen und Schüsseln Zentrifugen, Zentrifugenglocken Lampenfüße, konische Deckel und Böden Trichter von Enghalskannen, Waschmachinenteile, Laufradböden, Lüfterteile, Leitbleche, Silotrichter, Triebwerksteile, Geschoß- und Raketenspitzen, Teebehälter, Urnen, Baldachine, Blumenvasen, Teller, kunstgewerbliche Gegenstände, Serviceteile, Aschenbecher, Schalldämpfer, Geflügeltränken, Silbergeräte, Leuchtendächer, Radarantennen, Pokale u. a. m.
12. Streckdrückarbeiten Das Streckdrückverfahren, auch unter vielen anderen Bezeichnungen bekannt, dient der Herstellung vornehmlich zylindrischer Hohlkörper mit dünnen Wandungen und
Bild 121 Automatische Dreirollen-Streckdrückmascine für zylindrische Hohlkörper bis 550 mm Durchmesser und 750 mm Länge
verdickten Böden. Das Verfahren hai in der Umformungstechnik der letzten Jahre einen bedeutenden Platz eingenommen, weil es der Industrie neue Fertigungswege erschlossen hat. Den Anstoß für die ersten Entwicklungsarbeiten gab u. a. die Elektro-lndustrie, die für die wirtschaftliche Ausnutzung elektrischer Herd- und Kochplatten die Verwendung von Töpfen mit dicken Böden zur Voraussetzung machte. Die Topfböden sollten in sich so stabil
sein, daß Verwerfungen infolge der Wärmeeinwirkung
ausschieden und groBe Berührungsflächen zwischen den
Töpfen und den Heizplatten einen guten Wärmeűbergang sicherten. Die ersten Elektrotöpfe erhielten nach dem Tiefziehen angeschweißte Bodenplatten, bis sich der Wunsch, die Werkstücke durch Abstrecken dickerer Ausgangswerkstoffe aus einem Stück zu fertigen, realisieren lieβ. Die mit verschiedenen Behelfseinrichtungen vorgenommenen Abstreckversuche stellten sehr bald die besondere Eignung der Drückmaschinen heraus. Im Gegensatz zu Bearbeitungen mit Tiefziehpressen konnten große Abstreckungen mit verhäItnismäßig einfachen Werkzeugen vorgenommen werden. Das Streckdrückverfahren erhielt dadurch sehr an Auftrieb und konnte sich in starkem Maße weiterentwickeln.
Nach den heute vorliegenden Ergebnissen sind Abstreckungen sowohl bei Ausgang von Ronden als auch bei bei Einsatz vorgeformter Rohteile möglich (Bild 119) . Die Arbeiten erfolgen gröβtenteils mit mehreren gleichzeitig eingreifenden Streckdrückrollen. Für die verschiedenen Abstreckverhältnisse und Werkstoffe wurden Hunderte von Rollenformen entwickelt. Das Streckdrückverfahren des blieb dadurch nicht auf der Fertigung von Elektro-Herdgeschirren begrenzt, es fand auch in anderen Arbeitsgebieten Eingang. Die aus den ständigen Versuchen
gewonnenen Erfahrungen führten schIießIich zur Entwicklung programmgesteuerter Streckdrückmaschinen, die es erlauben, die Mehrzahl der Abstreckbearbeitungen automatisch durchzuführen.
Herstellung zylindrischer Gefäße aus Ronden
Bei Verwendung weicherer Werkstoffe, vorzugsweise Aluminium und Aluminiumlegierungen, ist die Herstellung zylindrischer Hohlkörper nach dem Streckdrückverfahren direkt aus Ronden möglich. Die Ronden entsprechen in ihrer Dicke der Dicke des Werkstückbodens. Sie werden bei Einsatz handgesteuerter hydraulischer Drückmaschinen nach dem Einspannen an der Stirnfläche eines zylindrischen Streckdrückfutters zunächst umgelegt und dann ausgestreckt. Das Umlegen erfolgt mit einer Umlegerolle. Für das Ausstrecken findet eine Streckdrückrolle mit
Streckabsatz Anwendung. Die Streckdrückrolle wird
paгallel zur Mantellinie des zylindríschen Streckdrückfutters in Richtung des Spindelstocks der Drückmaschine vorgeschoben. Bei geringen Abstreckverhältnissen genügt ein einzelner RolIenvorIauf. Bei gгöβeгen Abstreckungen sind mehrere Rollenbewegungen erforderlich. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Umlege- und Streckdrückarbeiten auch mit einer Spezialrolle durchführbar
sind. Die Rolle besitzt auf einer Seite eine Umlegekurve, an die sich der Streckabsatz anschIießt (Bild 120) .
Mit Hilfe einer modernen Streckdrückmaschine ist die Herstellung zylindrischer Hohlkörper bei Ausgang von weicheren Werkstoffen direkt aus Ronden automatisch möglich. Voraussetzung dafür ist aber, daß der sich rechnerisch ergebende Rondendurchmesser zum Werkstückdurchmesser eine Dífferenz von 80 bis 100 mm nicht überschreiteг. Da die Streckdrückrollen dieser Maschine
aus konstruktiven Gründen nur einen bestimmten Durchmesser erhalten können, muß gewährleistet sein, daß das vom Streckdrückfutter nach außen hin abstehende Rondenmaterial durch die Rollenkurven einwandfrei zu erfassen ist. Bei gгöβeгen Ronden wird das Material durch die Rollen beschädigt. Die Folge davon sind Unebenheiten im letzten Drittel der Werkstückwandung.
Gгöβere Ronden werden deshalb vor der Abstreckbearbeitung entweder durch Drücken umgelegt oder vorgezogen. Werkstoffe mit höherer Festigkeit lassen sich fast nur aus zyindrischen Vorzügen abstrecken.
Bild 121 zeigt eine hydraulische Streckdrückmaschine mit Dreirollen-Strecksupport für Abstreckarbeiten an zylindrischen Hohlkörpern bis max. 550 mm. Die Streckdrückrollen befinden sich bei dieser Maschine auf einem schwimmenden Werkzeugträger (Bild 122), sie können sich daher genau zu Werkstückmitte einzentrieren. Die hat den Vorteil, daß sich die radialen Rollenkräfte gegeneinander aufheben und von der Hauptspindel nur die axialen Umformungskräfte aufzunehmen sind. Die schwimmenden Rollenanodrnungen emöglicht weiterhin die erzeilung sehr gleichmäßiger Werkstückwandungen und sauberer Oberflächen. Streckdrückmasschinen mit Drei-rollen-System haben sich bei der Herstellung von elektro-Herdgeschirren besonders gut bewährt. Man kann sagen, daß die überwiegende Zahl der in europa verkauften elektro-Herdgeschirre mit ihnen gefertigt wurden. Die Maschinenarbeiten mit elektro-hydraulischeen Steuerungen und erlauben es, große Abstreckungen in einem Arbeitsgang und sehr kurzen Bearbeitungszeiten vorzunehmen. Die Arbeitsweise einer Streckdrückmaschine läßt sich an Hand der Bilder 123,124, und 125 am Besten veranschaulichen. Die Bilder zeigen den Arbeitsablauf bei der Herstllung eines Aluminiumtopfes mit 200 mm Durchmesser, Topfhöhe 150 mm, aus der Ronde. Die Ausgangsronde wird durch den Bedienungsmann unter Zuhilfenahme einer automatisch arbeitenden Zenrtiereinrichtung in die Maschine eingelegt, bevor die Auslösung des Arbeitsprogrammes durch Druck eines Schalters erfolgt. Der Reitstock fährt dann vor, spannt die Ronde an die Stirnseite des Streckdrückfutters fest ein. Die Rondenzentrierung senkt sich nach unten ab. Gleichzeitig setzt auch die Drehbewegung ein. Die Streckdrückrollen werden auf ein bestimmtes Maß zusammengefahren und schieben sich gemeinsam durch hydraulische Kraft in axialer richtung vor. Durch die Form der Streckdrückrollen wird das frei liegende, vom Streckdrückfutter abstehende Rondenmaterial umgelegt und gleichzeitig gestreckt. Nach Erreichung der eingestellten Werkstückhöhe schaltet sich eine elektrischer Endschalter die Vorschubbewegeung ab. Die Streckdrückrollen verlassen das Werkstück. Die Hauptspindel bremst ab. Der Reitstock geht in die Ausgangsstellung zurück. Die Rondenzentrierung habt sich wieder in die Ursprungslage. Ein durch die Hauptspindel arbeitender Ausstoßer stößt das Fertigteil ab, während der Spezialsupport den Rücklauf antritt. Das Werkstück kann entnommen werden und ein neues Bearbeitungsspiel einsetzen. Bei der Bearbeitung von Aluminium lassen sich mit einem Rollensatz verschiedene Abstreckverhältnisse erreichen. Die gewünschte Enddicke istan einer Einstllvorrichtung vozuwählen. Es besteht die Möglichkeit, da Ausgangsmaterial entweder ganz auszustrecken oder aber einen Verstärkungsrand in einer Breite von 10 - 15 mm an der Öffnung zu belassen. Die Randverstärkung wird nach praktischen erfahrung mit 1,7 mm am günstigsten.
Herstellung zylindrischer Gefäße aus Vorzügen Aluminiumtöpfe mit ungünstigen Abstreckverhältnissen und zylindrische Hohlkörper aus allen übrigen Werkstoffen wie z.B. Stahlblech, Kupfer, Messing und rostfreie Stähle werden aus Vorzügen abgestreckt. (Bild 136). Die Sreckdrückbearbeitung erfolgt auf gehärteten Streckdrückfuttern mit Streckdrückrollen, die zum Unterschied der für Aluminium bestimmten Streckrollen Absätze erhalten, die dem Abstreckverhältnis entsprechend (Bild127). Wird zu Beispiel das Ausgangsmaterial von 4 mm auf 1,5 mm Endwanddicke reduziert, beträgt die Absatzhöhe theoretisch 2,5 mm, praktisch wird jedoch noch ein Zuschlag von wenigen zehntel auszugleichen. Genauer betrachtet haben die Wandungen zylindrische Vorzüge nämlich einen leicht konischen Verlauf zur Öffnung. Die Streckdrückrollen werden weiterhin mit niederhalterschultern ausgeführt, um ein Aufstauchen das Materials während des Streckdrückprozesses zu verhindern. Das Abstrecken zylindrischer Wandungen, aus
Bild 122 Blick aus dem arbeitsraum einer Dreirollen-Streckdrückmaschine
Bild 123 Fertigung von Aluminiumböden aus der Ronde , Beginn der Bearbeitung
Bild 124 Umlegen und Ausstrecken des Rondenmaterials durch Streckdrückrollen
Bild 125 Fertiggestreckter Aluminiumtopf
gehend von Vorzügen, kann wiederum mit einer oder mehreren Streckdrückrollen erfolgen, praktisch wird aber bei härteren Werkstoffen fast ausschlieβlich mit mehreren Rollen gearbeitet. Beі Ansprüchen an die Genauigkeit und die Oberflächengüte ist der Einsatz mehrerer Rollen sogar Voraussetzung, denn bei Arbeiten mit einzelnen Rollen ist mit einer Rückfederung zu rechnen, die
die Genauigkeit ungünstig beeinfluβt. Sehr bewährt hat sich das Drei-Rollen-System und zwar für die Herstellung von Elektro-Töpfen aus Aluminium und Stahlblech, Messing und Kupfer, Mílchkannen aus Aluminium, Geschirren aus rostfreiem Stahl und platierten Werkstoffen, Brems-
Bild 126 Abstrecken zylindrischer Vorzüge mit mehreren Streckdückrollen
Bild 126a Aus Rondden und Vorzügen abgetreckte Hohlkörper
Bild 127 Streckdrrückrollem für das Abstrecken zylindrischer Vorzüge
Bild 128 Maßzeichnung für die Rondenbearbeitung
zylindern aus Stahlblech, Raketen- und Triebwerksteilen aus warmfesten Legierungen. Alle Abstreckvorgänge eгfolgen auch bei Ausgang von Vorzügen automatisch.
Rechnerische Grundlagen
Im Gegensatz zum Drücken und Tiefziehen legt man beim Streckdrücken der Rondenberechnung das erforderliche
Materialvolumen zugrunde. Das Volumen des fertigen Werkstückes muβ dem Volumen der Ausgangsronde entsprechen. Unter diesen Gesichtspunkten ergeben sich bei Vernachlässigung des Eckradius bei zylindrischen Werkstücken folgende Beziehungen:
D ²π/4 • s0 = d²π/4 • s0+ (d+s) • s1 • H • π
D = √ 4(d+s1) • s1 • H / sª + d²
Ein Beispiel: Es ist ein zylindrischer Topf aus Aluminium mit folgenden Maβen herzustellen:
Topfdurchmesser d = 200 mm
Gesamthöhe H = 180 mm
Wanddicke s1 = 1,5 mm
Bodendicke s0 = 8 mm
Wie gгoβ wird der Rondendurchmesser und läβt sich das
Werkstück noch aus der Ronde fertigen?
D = √ 4 (200 + 1,5)• 1,5 • 180 / 8 + 200²
Die Durchmesserdifferenz beträgt 60 mm, demnach ist die
Fertigung des Topfes aus der Ronde möglich.
Die vorgenannten Beziehungen haben für Töpfe Gültigkeit, die zur Öffnung hin ganz ausgestreckt werden. Für Töpfe mit Randverstärkung erweitert sich die Rechnung um das Randvolumen Maβe (Bild 128) .
Es ist dann
D = √ 4[(d + s1) s1• h1 + (d + s) • s2 • h2)] / s0 + d²
Um dem Betriebsmann die Auffindung des Rondendurchmessers zu erleichtern, wurde die zuerst erwähnte For-mel in der Netztafel (Bild 129) graphisch dargestellt. Die Tafel ist auch für zylindrische Töpfe mit Randverstärkungen zu verwenden. Das Höhenmaβ muβ in diesem Falle entsprechend ergänzt werden. Bei Arbeiten aus Vorzügen können unter Vernachlässigung der neutralen
Durchmesser von Vorzugswand und Fertigwand Vorzughöhe und Werkstückhöhe zum Abstreckverhältnis s0 / s1 ins Verhältnis gebracht werden. Unter diesen Bedingungen ist
h • s0 = H • s1 h = Höhe des Vorzuges
Die Umrechnung des Vorzugmaterials in die Ausgangsronde vollzieht sich durch Flächengleichsetzung, die beim Drücken und Tiefzíehen allgemein üblich ist.
D = √ 4 (d + s1) • h + d²
Herstellung zylindrischer Hohlkörper aus geschmiedeten,
warmgepreßten oder gedrehten Rohlingen
Bei gröβeren Blechdicken scheidet das Tiefziehverfahren wegen des sehr hohen Kraftbedarfs und der Gefahr des Abreißens für die Hestellung von Rohlingen vielfach aus.
Die durch Streckdrücken zu bearbeitenden Rohlinge werden daher durch Schmieden, Flieβpressen oder durch Drehen hergestellt. Die Bearbeitung derartiger Ausgangsteile auf Streckdrückmaschinen hat in verschiedenen Fällen einwandfreie Ergebnisse gezeigt. Die Werkstücke zeigten ein ähnliches Verhalten wie durch Tiefziehen
hergestellte Vorzüge. Die Wandungen der Rohteile müssen jedoch sehr gleichmäβig sein. Die lnnendurchmesser sollten sich vom Durchmesser des Streckdrückfutters nicht wesentlich unterscheiden. Wenn möglich, sollte eine Bohrungstoleranz von 0,2 mm nicht überschritten werden.
Wenn diese Forderungen durch die spanlose Umformung nicht zu erfüllen sind, empfiehlt es sich, die Rohteile nach Umformung zu egalisieren. Bei Einzelanfertigung von Rohkörpern besteht sogar die Möglichkeit, aus dem Vollen gedrehte Rohteile zu verwenden, Ein Bespiell dafür ist die Bearbeitung in Bild 130. Es handelt sich hier um einen Rohkörper aus warmfesten Werkstoff, der ausgehend von einem Drehteil mit Hilfe einer Drei-Rollen-Strecksrückmaschine in zwei Arbeitsgänegen angestreckt wurde. In der ersten Arbeitsstufe erfolgt eine Reduktion der Ausgangsdicke von 6 auf 4 mm, in der zweiten Stufe von 4 auf 2 mm. Beide Bearbeitungsgänge waren automatische durchzuführen. Die Bearbeitungszeit dafür betrug ca. 5 Minuten. Wenn es sich bei dem erwähnten Werkstück auch um eine verhältnismäßig einfache Streckdrück-Bearbeitung handelt, so mag doch die Tatsache interessant sein, daß durch das Streckdrückverfahren nahtlose Rohre aus Spezialwerkstoffen herstellbar sind. Die Bearbeitung dickwandiger Rohlinge ist mit einem erhöhten Lesitungsbedarf verbunden. Für ein Abstrecken hochwertiger Werkstoffe wird der Einsatz einer schweren Streckdrückmaschinen erforderlich. Bei Einsatz mittlerer Streckdrückmaschinen ist die gesamte Abstreckung in mehrere Abschnitte zu unterteilen oder mit vermindeter Vorschubgeschwindigkeit zu fahren.
Herstellung zylindrischer Hohlkörper mit abgesetzter Wandung Wie bereits erwähnt, können zylindrische Wandungen bei Ausgang vo Ronden oder Vozügen ganz oder bis zu einem verbleibenden Rand abgestreckt werden. Er ist außerdem möglich, das Ausgangsmaterial in mehreren Arbeitsgängen auf die gewünschte Endwanddicke abzustrecken. In jeder Bearbeitungsstufe sindet man eine Teilabstreckung statt. Das Streckdrückverfahren läßt aber auch die Möglichkeitoffen, Abstreckungeen innerhalb der Werkstückwandung so vorzunehmen, daß an verschiedenen Stellen das Ausgangsmaterial in voller Höhe erhalten belibt. Es ergeben sich also Wanddickungen, die für viele Gegenstände sehr von Vorteil sind. Zu den Werkstücken, bei denen Verdickungen innerhalb de Wandugen gewünscht ind, gehören große Hoteltöpfe und Milchkannen aus Aluminium. Die Werkstücke erhalten aus Stabilitätsgründen verstärkte Fuß- und Griffreien sowie Verstärkungsränder an den Öffnungen. Eine Abstreckung findet beo diesen Werkstücken nur zwischen den einzelnen Verstärkungsrändern statt. Eine neuatige Steuereinrichtung ermöglicht es, derartige Arbeiten auf einer Drei-Rollen-Streckdrückmaschine automatisch vorzunehmen. Die Streckdrückrollen werden während der Bearbeitung durch die Steuereinrichtung mehrmals zugestellt und abgezogen. Betrachten wir hierzu die Fertigung von Milchkannenrümpfen aus Aluminium in den Bildern 131 und 132. Das Ausgangmaterial wird in einer Dicke von 3 mm zunächst mit einer Teifzeihpresse zylinrisch vorgezogen und ann in den Streckdrückmaschinen eingesetzt. Die Streckdrückrollen fahren nun zusammen und stechen den zylindische Vorzug oberhalb der Bodenverdickung ein, sie werden danach wieder abgezogen und mit den großen Streckabsätzen wieder eingesetzt. Die erste Abstreckung findet zwischen dem Bodenrand und dem Griffreifen statt, und zwar von 3 mm auf 1,8 mm. Bei Erreichen des Griffreifens ziehen sich die Rollen wieder zurück und setzen nach einem Vorschubweg von ca. 40 bis 50 mm erneut ein. Es findet dann die zweite Abstreckung zwischen dem Griffreifen und der Werkstücköffnung statt. Die Steuereinrichtungen erlaubt neben der gezeigten Bearbeitung auch ein stufenweises Abstrecken des Ausgangsmaterials , wobei zunächst im ersten Arbeitsgang der gesamte zylindrische Rumpf auf ein bestimmtes Maß reduziert wid und eine weitere Abstreckung in der beschriebenen Weise innerhalb der bereits einmal abgestreckten Wandung erfolgt.
Bild 129 Netztafel der Rondendurchmesser für durch Steckdrücken hergestellte zylindrische Hohlkörper
Eine innerhalb der Wandung abgestreckte Milchkanne aus Aluminium in drei verschiedenen Fertigungsstufen zeigt das Bild 133.
Oberflächengüte
Die meisten der durch Streckdrücken hergestellten Werkstücke finden für den täglichen Gebrauch Verwendung. Sofern Schutzüberzüge nicht vorgesehen werden, ist es notwendíg, die Oberflächen im Anschluβ an die Streckdrückbearbeitung zu polieren. Polierbearbeitυngen beziehen sich auf fast alle Teile, die aus Aluminium, Messing, Kupfer und rostfreien Stählen gestreckt werden. Um diese Arbeiten möglichst einzuschränken, ist es erwϋnscht, daβ beіm Streckdrücken eіne möglichst rillenfreie Oberfläche entsteht. Bei zylindrischen Hohlkörpern wird das Streckdrückverfahren allen Wünschen in dieser Richtung gerecht, da die Streckdrückrollen auch die Funktion von Glättrollen übernehmen. Ohne weiteres läβt sich die an den Streckabsatz anschlieβende Rollenpartie zum Glätten ausbilden, so daβ die vom Streckabsatz herrührenden Rillen durch die anschlieβende Rollenpartie sofort wieder beseitigt werden. Werkstücke aus den
genannten Werkstoffen erhalten somit polierfähige Oberflächen, verschiedentlich erübrigt sich sogar die Polierbearbeitung. Eine gute Oberfläche setzt selbstverständlich eine erstklassige Beschaffenheit der Streckdrückwerkzeuge voraus. Von Einfluβ sind aber auch die Arbeitsdrehzahlen, der Rollendruck und die Vorschubgeschwindigkeit. Im allgemeinen sind die gleichen Faktoren maβgebend wie beim normalen Glätten. Die beste Oberfläche wird durch Abstimmung aller Faktoren auf das Werkstück erreicht. Die im Bild 134 gezeigten Elektro Töpfe aus Aluminium sind ein Maβstab dafür, welche Oberflächen-Qualítäten erzielt werden können. Die Werkstücke wurden direkt aus Ronden auf einer Drei-Rollen-Streckdrückmaschine hergestellt und nur leicht überpolliert.
Toleranzen
Beі vielen Werkstücken spielt die Genauigkeit der Wanddicke, des Durchmessers und der Form eine entscheidende Rolle. Durch Streckdrücken sind derartige Forderungen sehr weitgehend zu erfüllen. Die Wanddicke zylindrischer Teіle z. B. ist auf einer Dreirollen Streckdrückmaschine auf +/- 0,005 mm genau einzuhalten, vorausgesetzt, daβ das Ausgangsmaterial gleichmäβig ist. Ungenauigkeiten der Wanddicke von Fertigteilen sind gröβtenteils auf die Ungenauigkeit des Ausgangsmaterials zurückzuführen, das nach den Lieferbestimmungen der Walzwerke
immer bestimmte Toleranzen aufweisen kann. Die Rundheit der Fertigteile bezieht sich ebenfalls auf das Ausgangsteil; werden z. B. Vorzüge mit zu gгoβem Durchmesser abgestreckt, so zeigt sich nach der Streckdrückbearbeitung eine gewisse Ovalität. Die Ovalität läβt sich durch Verwendung eng aufliegender Vorzüge ebenfalls auf wenige Hundertstel eines Millimeters begrenzen.
Die Einhaltung genauer Durchmesser bereitet zuweilen
Schwierigkeiten, da in Verbindung damit häufig auch weitgehende Forderungen an die Oberflächengüte gestellt werden. Um enge Toleranzen des Durchmessers zu erhalten, müβte man mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten arbeiten. Hohe Geschwindigkeiten führen jedoch wieder zu einer Verschlechterung der Oberfläche. Es gilt also hier wiederum eine Einstellung zu finden, die allen
Forderungen in etwa gerecht wird.
Bearbeitungszeiten
Beі der Durchführung von Streckdrückarbeiten werden die
Bearbeitungszeiten im wesentlichen vom Abstreckverhältnis und den Eigenschaften des eingesetzten Materials beeinfluβt. Aus diesen Faktoren resultiert eine Vorschubgeschwindiigkeit, aus de eine direkte Ermittlung der Bearbeitungszeiten möglih ist. Man findet die Bearbeitungszeit, indem man die Werkstückhöhe ducj die Vorschubgeschwindigkeit teilt. Bei mittleren Abstreckverhältnissen gelten bei Einsatz einer Dreirollen-Streckdrückmaschine folgende Vorschubwerte Aluminium 60 - 90 mm/min Peraluman 160 - 220 mm/min Stahlbech 160 - 225 mm/min Kupfer 50 - 80 mm/min rostfr. Stahl 100 - 180 mm/min Trimetal 100 - 120 mm/min
Es handelt sich hier um Werte, die in der Praxis ermittelt wurden und keineswegs als endgültig zu betrachten sind. In den nun folgenden Tabellen sind einige Zeitwerte für verschiedene auf Dreirollen-Steckdrückmaschinen hergestellte zylindrische Hohlkörper festgehalten. Die Streckdrückbearbeitung wurden teils aus Ronden , teils aus Vorzügen vorgenommen.
Zeiteen für Streckdrücken aus der Ronde
Innen- Streck- boden Wand- Rand- Rand- Bearb.- Werkstoff Ø länge dicke dicke höhe dicke zeit d h1 s0 s1 h2 s2 Aluminium 117 69 6 2 --- --- 2min Aluminium 117 110 3 1,58 --- --- 2,5min Aluminium 138 200 8 1,7 --- --- 4min Aluminium 160 140 5,5 1,9 --- --- 3min aluminium 197 100 5,5 1,5 --- --- 2min Aluminium 197 130 6 1,5 --- ---- 2,5min Aluminium 197 170 6 1,8 ----- ----- 3,5 min Aluminium 200 123 6,3 2 ----- ---- 2,5min Aluminium 200 150 8 2,3 ----- ----- 2min Aluminium 208 205 6 2,5 27 4,2 2,5min Aliminium 238 190 8 4 ---- ----- 3min Aluminium 240 193 8 1,8 23 3,5 3,5min
Kaltverfestigung Unter der Entwicklung der Streckdrückrolle wid der abzustreckende Werkstoff auf dem gehärteten Streckdrückfutter über die Streckgenze hinaus bleibend verformt.
Innen- Streck- Boden- Wand- Rand- Rand- Bearb. Werkstoff Ø länge dicke dicke höhe dicke zeit d h1 s0 s1 h2 s2 (min) rostf. Stahl 80 180 1,2 0,3 --- ---- 1,8 warmf. Stahl 80 330 9 2,4 25 3,6 4,8 Aluminium 96 210 8 3 --- --- 2,6 Aluminium 118 735 2,5 1 25 2,5 12 rostf. Stahl 160 160 1,5 0,7 8 1,7 1,2 Peraluman 180 160 5 2 ---- ---- 1 Kupfer 198 120 2 0,5 ----- ----- 2,5 Stahlblech 200 140 4 1,9 ----- ----- 1,1 rostfr. Stahl 202 105 1,2 0,6 10 1,2 1,2 rostfr. Stahl 202 125 1,2 0,6 10 1,2 1,3 Trimetall 202 175 1,3 0,7 12 1,3 1,9 Peraluman 220 175 7,5 2,25 ----- ------ 1,3 Stahlblech 236 305 4 2 30 4 2 Stahlblech 260 260 2 1 ----- ------ 1,4 Stahlblech 300 288 4 1,5 ---- ---- 1,8 Aluminium 300 380 9 2,4 25 3,6 4,8
Es ist damit eine Materialverfestigung vebunden, die auf der einen Seite die Weiterbarbeitung erschwert, auf der anderen Seite aber von Nutzen sein kann. Die Verfestigung wächst mit der Festigkeit des Materials, dem Abstreckverhältnis und der Anzahl der Bearbeitungsstufen. Messungen an einem Stahlausschnitt ergaben eine Festigkeitzunahme um 80 %, während die Dehnfähigkeit des Materials auf 1/4 des Ursprungswertes abfiel. Bei
Bild 130 (oben) Aus Drehteil in zwei Arbeitsgängen hergestelltes zylindrisches Rohr, Materia: warmfester Stahl
Bild 131 (Mitte) Arbeitsablauf bei der Herstellung zylindrischer Rümpfe für Aluminium-Milchkannen
Bild 132 (rechts) Arbeitsablauf bei der Festgung zylindrischer Rümpfe aus Aluminium-Milchkannen (Endbearbeitung)
Bild 133 40-Liter-Milchkannen aus Aluminium in drei verschiedenen Bearbeitungsstufen
Bild 134 Durch Streckrücken aus Ronden hergestellte Elektrotöpfe
Bild 135 Herstellung von Grillpfannen durch Strecksrücken
Bild 136 Werkstückformen, die durch Streckddrücken erzielt werden können
Werkstücken, die nach dem 1. Abstreckvorgang noch ein zweites Mal gestreckt werden müssen, gilt die Kaltverfestigung als nachteilig, da vor dem 2. Arbeítsgang eine Normalisierung des Materials erfolgen muβ. Die Kaltverfestigung gilt dagegen bei Werkstücken, deren Wandungen stabil und leicht sein sollen, als vorteilhaft, evtl. kann bei derartigen Werkstücken sogar Material eingespart werden. Bei der Bearbeitung rostfreier Werkstoffe zeigen sich die Auswirkungen der Kaltverfestigung sehr deutlích, wenn die zylindrische Wandung ganz ausgestreckt wird. Die inneren Spannungen führen leicht zur Bildung von Randrissen. Hohlkörper aus rostfreiem Stahl sollten deshalb nicht ganz ausgestreckt werden, sondern die Kopierschablone zu beeinflussen ist und keineswegs einen schmalen Rand in der Ausgangsdicke behalten.
Herstellung kurzkegeliger und bombierter Hohlkörper
durch Streckdrücken
Mit den modernen Streckdrückmaschinen sind neben zylindrichen Hohlkörpern auch kegelige und bombierte Werkstücke mit dickem Boden herstellbar. Die Bearbeitungen erfolgen bei diesen Teilen durchweg mit einer Streckdrückrolle und Kopiersteuerung. Bei Ausgang von Aluminium , Aluminiumlegierungen, Kupfer und Stahlblechen werden Ronden eingesetzt, hochwertige Stoffe sind zunächst vorzuziehen bzw. voschlagen. Die Bearbeitung des Streckdrückens derartigen Teile unterscheidet sich ganz wesentlich von der Bearbeitung des Projizier-Streckdrückens. Während beim Projizer-Streckdrücken eine nur Verschiebung des Materials stattfindet, wird beim Streckdrücken durch die Form der Streckdrückrolle des Material zunächst von außen hereingezogen und erst dann gestreckt. Dies hat den Vorteil, daß die Endwanddicke durch die Rollenform oder durch die Kopierschablone zu beeinlußen ist und keineswegs vom Neigungswinkel bestimmt wid. Dem Hesteller bleibt dadurch die Möglichkeit offen, die Endwanddicke konischer und bombierter Werkstücke den Erfordernissen anzupssen. Das Prinzip des streckdrückens der nescheibenen Art geht aus Bild 135 hervor, wo eine Grillpfanne aus Aluminium mit einer kopiergesteuerten Streckdrückrolle hergestellt wird. Es ist aus dem Bild deutlich zu erkennen, daß das Ausgangsmaterial durch die Streckdrückrolle von außen heriengezogen wid, bevor.....
Bild 137 Fertigung von Aluminiumpfannen auf einer Drei-Rollen-Streckdrückmaschine
Bild 138 Automatische Herstellung von Kabelschuhen durch Projizier-Streckdrücken und Strecksrücken auf einer Dreirollen-Sreckdrückmaschine
Bild 139 Durch Kombination zweier Bearbeitungsverfahren gefertigte Hohlkörper aus Stahlblech
Bild 140 (oben Mitte) Duch drücken, Projizierstreckdrücken hergestellte Radschüssel
Bild 141 (rechts) Ausgestrecktes Aluiniumrohr mit unerschiedlicher Wanddicke
Bild 142 (links) Dreirollen-Strecckdrückmaschine in Spezialausführung mit zwei Kopiereinrichtungen für das Abstrecken von zylindrischen Hohlkörpern mit unterschiedlicher Wanddicke
Bild 143 Dreirollen-Streckdrückmaschine mit zusätzlichem, hydraulischen Kreuzsupport für Vorgänge des Drückens , Projizier-Streckdrücken und Streckdrücken
Abstreckung erfolgt. Das Verfahren des Streckdrückens wird heute mit Erfolg für die Anfertigung von Bratpfannen, Schalen, niedrigen Töpfen und industriellen Teilen angewendet. Wie beim Streckdrücken zylindrischer Hohlkörper, lassen sich auch konische und bombierte Teіle ganz ausstrecken oder mit einem Verstärkungsrand ausbilden. Einige der möglíchen Formen sind in Bild 136 festgehalten. Die Fertigung einer bombierten Aluminiumpfanne mit breitem, zylindrischem Auslauf zeigt Bild 137. Das Werkstück wird in seiner bombierten Partie mit der
vorderen der drei Streckdrückrollen ausgeformt, bevor alle Rollen die Randpartie gemeinsam abstrecken.
Verbindung mehrerer Bearbeitungsverfahren
Aus den vorangegangenen Betrachtungen wurde deutlich, daß für rein konische Werkstücke das Projizier-Streckdrückverfahren für rein zylindrische Teile das Streckdrückverfahren zur Anwendung gelangt. Für Wekstücke, die sich aus einem konischen und einem zylindrischen Teil zusammensetzen, lassen sich beide Bearbeitungsverfahren so miteinander verbinden, daß eine automatische Fertigung in einem Arbeitsgang möglich ist. Die Verbindung mehrerer Bearbeitunngsverfahren erlauben Drei-Rollen-Streckdrückmaschinen, wenn sie mit einer Kopiereinrichtung ausgestattet sind. Die vordere der drei Streckdrückrollen wid bei Kopiersteuerung für die Materialprojektion eingesetzt, gemeinsam mit den beiden Gegenrollen kann sie anschließend zum Streckdrücken zylindrischer Wandungen herangezogen werden. Ein praktisches Beispiel für eine kombinierte Bearbeitung aus Projizier-Streckdrücken und Streckdrücken stellt sind in der Fertigung von Kabelschuhen vor (Bild 138). Die konische Partie des Werkstückes wird aus dem Boden, die zylindrische Partie aus der Wandung eines vorgezogenen Teils hergestellt . Die gleiche Fertigungsmethode wurde auch bei der Herstellung von Bremszylindern, brennkammern und Köchen angewendet (Bild 139). Auf Grund der Verbindung der Bearbeitungsverfahren waren a11e Tei1e auf einer Drei-Rollen-Streckdrückmaschine
automatisch zu fertígen. Díe Herstellung von Radschüsseln für
Bi1d 140 erfolgte in ähnlicher Weise. Hier wurden sogar
3 Bearbeítungsverfahren, nämlích Drücken, Projízíer-Streckdrűcken und Streckdrűcken míteinander kombíníert.
Es mag díes ein Beweis für die Vielseitígkeít der Streck- drííckmaschinen seín.
Fertigung zylindrischer Hohlkőrper mit unterschiedlicher Wandung
Bei normalem Ablauf der Streckdrückbearbeítung mit einer oder mehreren Streckdrückrollen erhält die Werkstückwandung ein auf der gesamten Strecklänge gleichmäβiges Dickenmaβ, da die StreckdrückroIlen in axialer Richtung parallel zur Mantellinie des Streckdrückfutters vorgeschoben werden. Eine Beeinflussung des Rollenkurses und damit des Wandungsquerschnittes ermöglichen hydraulische Kopiereinrichtungen. Sofern das zu streckende Material das Eindringen der Streckdrückrolle ungehindert zuläβt, können Verjüngungen oder Verdickungen innerhalb der Werkstückwandung erzielt werden. Wird mit einer StreckdrückrolIe gearbeitet, genügt eіne Kopiereinrichtung, für Arbeiten mit 2 oder 3 Streckdrückrollen sind 2 Kopiereinrichtungen erforderlich. Auch
in dieser Hinsicht wurden verschiedene Untersuchungen mit Erfolg angestellt. Ein bei diesen Versuchen hergestelltes Aluminiumrohr zeigt Bild 141. Das Teil wurde auf einer mit 2 Kopiereinrichtungen ausgeführten Drei-Rollen-Streckdrückmaschine angefertigt Bild 142
Einsatz von Streckdrückmaschinen für herkömmliche Drückmaschinen
Streckdrückmaschinen wurden ursprünglich nur für die Fertigung von Hohlkörpern mit dicken Böden und dünnen Wandungen entwickelt. Die oftmals nur geringen Stückzahlen ließen bei den einzelnen Prozeduren aber bald die Fordeung aufkommen, die MAschinen so auszurüstem, das im Hinblick auf eine bessere Auslastung auch andere Arbeiten durchzufühen sind. Es wurden deshalb hydraulische Zusatzaggregate geschaffen, mit denen sich die Maschinen in automatische Drückmaschinen verwandeln. Maschinenkombinationen dieser Art habe sich besonders in kleineren und mittleren Betriebn bewährt. Eine Drei-Rollen-Streckdrückmaschine mit hydraulischen Zusatzsupport für Vorgäng des Drückens, Streckdrückens und Projizier-Streckdrückens zeigt Bild 143. Die Maschine ist so eingerichtet, daß der Drei-Rollen-Streckdrücksupport gegen einen hyddraulischen Kreuzsupport ausgewechselt werden kann. Die Bearbeitungsmöglichkeite des Drückens, Projizier-Streckdrückens udn Streckdrückens sowie die übrigen auf Drückmaschinen durchführbaren Bearbeitungen sind mit dieser Übersicht keineswegs voll ausgeschöpft. Ebensowenig stellen die beschriebenen Bearbeitungsverfahren, die sicherlich für vile Arbeitsgebiete große Vorteile gebracht haben, das letzte in der Umformtechnik für rotationssymetische Hohlkörper das. Vielmehr gibt es bereits Anzeichen für weitere Neuerungen und Erbesserungen die die Umformung in der Zukunft noch einfacher gestalten
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