Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rohrförmige und massive Bauteile erhalten durch Axialformen spanlos neue Zähne

09.06.2008
Wer bei Leichtbau nur an Karosserien denkt, liegt falsch. Denn unter diesen werden viele massive und hohlförmige Teile verbaut, die ebenfalls einer Abmagerungskur unterzogen werden, beispielsweise Hohlwellen mit Verzahnungen. Sie werden auf Axialform-Anlagen hergestellt. Als führendes Unternehmen des Axialformens hat Felss das rekursive beziehungsweise frequenzmodulierte Axialformen entwickelt.

Bauteile, die Drehmomente übertragen müssen, finden sich im Automobilbau und anderen Industrien in vielfacher Anwendung. Meist sind solche Bauteile mit einer Außen-, gelegentlich auch mit einer Innenverzahnung versehen.

Konkretes Beispiel sind Wellen im Antriebsstrang, im Getriebe oder auch in der Lenkung von Automobilen. In der Regel sind Bauteile dieser Einsatzorte wegen der Gewichts-einsparung als Hohlwelle ausgeführt und haben fünf bis sieben unterschiedliche Außenverzahnungen, über die Länge verteilt.

Ausgangsmaterial ist dabei ein Rohr, das durch Rundkneten in seine Form gebracht wird. Auf den so hergestellten Rohlingen wird anschließ-end durch Axialformen die Verzahnung aufgebracht. Dafür hat Felss mit Aximus eine Axialformmaschinenbaureihe mit Werkzeugwechselsystem für maximal sechs Werkzeuge entwickelt.

Das Verfahren des Axialformens stellt sich so dar, dass das Umformwerkzeug, eine Matrize, axial gegen das eingespannte Werkstück gefahren wird. Auf der Innenseite des Matrizenkerns ist die Negativform des herzustellenden Werkstückes eingearbeitet. Diese wird von einer Armierung umgeben, in die der Kern eingepresst ist. Die Armierung spannt den belasteten Matrizenkern vor.

... mehr zu:
»Axialform »Bauteil

Auch sehr dünnwandige Bauteile lassen sich beim Axialformen umformen

Zu unterscheiden sind zwei Axialformverfahren – das konventionelle Axialformen und das rekursive Axialformen. Während beim konventionellen Axialformen die Zustellbewegung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt und es wegen der hohen Reibungs- und Verformungskräfte am Werkstück zwischen Matrize und Spanneinrichtung zu hohen axialen Druckbelastungen kommt, sind diese Kräfte beim rekursiven Axialformen wesentlich reduziert.

Denn beim rekursiven Axialformen, das auch als frequenzmoduliertes Axialformen bekannt ist und das eine patentierte Weiterentwicklung des konventionellen Axialformens ist, erfolgt auf eine schrittweise Vorschubbewegung eine inkrementell kleine, rückwärtsgerichtete – also rekursive – Bewegung. Durch die sequenzielle Schrittfolge aus Vorschub- und Rekursivbewegung wird die beaufschlagte Axialkraft wesentlich reduziert. Die Experten bei Felss sprechen von bis zu 40% weniger Kraftaufwand.


Rekursives Axialformen für sehr dünnwandige Bauteile
Ein weiterer Vorteil des rekursiven Axialformens ist der, dass damit auch sehr dünnwandige Bauteile umgeformt werden können, wogegen es bei den hohen Kräften des konventionellen Axialformens Probleme bei dünnen Wanddicken geben könnte. Bei Frequenzen von 10 bis 18 Hz werden somit Verzahnungsgeschwindigkeiten von 20 bis 30 mm/sec erreicht.

Die genauen Daten sind dabei von den jeweiligen Durchmessern und den spezifischen Verzahnungsparametern wie etwa Modul oder Kopf- und Fußkreis abhängig. Im Regelfall können auf Felss-Anlagen Verzahnungsmodule von 0,7 bis 1,5, in Sonderfällen auch bis 2,5 bei Verzahnungslängen von 10 bis 150 mm erzeugt werden.

Hartmetallwerkzeuge bieten beim Axialformen eine hohe Standzeit

Die Werkzeuge sind aus Hartmetall im Erodierverfahren hergestellt. Die ausreichende Standzeit variiert je nach Werkstückwerkstoff und Werkstückgeometrie. Eine Nacharbeit der Werkzeuge ist aus geometrischen Gründen nicht möglich.

Dies wird aber durch eine sehr hohe Standzeit bis zum Werkzeugausfall kompensiert. Beim Axialformen wird durch die Zähne der Matrize Werkstoff verdrängt der in die Zahnlücken steigt. Dementsprechend entstehen dort auch hohe Radialkräfte, die das Werkzeug erheblich belasten.

Um diese Belastung aufzufangen, ist die Werkzeugmatrize von einer Armierung umgeben, die speziell für die Felss-Werkzeuge entwickelt wurde. Die Armierung selbst besteht nur noch in wenigen Fällen aus einem gehärteten Stahlring.

Werkzeuge zum Axialformen mit Bandarmierung umgeben

Meistens wird die Stahlring-Armierung durch eine Bandarmierung ersetzt, und zwar dann, wenn aus Qualitätsgründen eine höhere Steifigkeit notwendig wird. Insbesondere aber dann, wenn der Kunde eine Einstellbarkeit des Matrizenkerns wünscht, um beispielsweise auf materialbedingte Maßschwankungen nach dem Härten reagieren zu können.

Den Verschleiß des Werkzeuges stellen die Experten durch ausbrechende Zähne fest – einen schleichenden Verschleiß gibt es dabei nicht. Das Werkzeug wird demnach mit einem Schlag zum Ausschuss.

Überprüft wird dies mit Hilfe entsprechenden Kraftsensoren, die auf eine bestimmte Kraft eingestellt sind und schon bei einer geringfügigen Kraftveränderung, die eben durch ausbrechende Zähne verursacht wird, sofort in Aktion treten, den Fehler visualisieren und die Maschine zum Stillstand bringen.

Eine wesentliche Erweiterung der Verfahrensgrenzen einer Felss-Axialformmaschine ist der Werkzeugwechsler, der zur Aufnahme von sechs Werkzeuge ausgelegt ist. Diese können entweder als Einzelwerkzeuge für verschiedene Verzahnungen oder als Serienwerkzeuge für mehrere Umformoperationen an einem Bauteil ausgelegt und aufeinander abgestimmt sein. Dabei werden die Werkzeuge automatisch in den Werkzeugträger innerhalb der Maschine gewechselt.

Gespannt werden die Werkzeuge mit einer automatischen Schnellspannung die über ein hydraulisch betätigtes Keilsystem funktioniert. Das Handling von Werkzeug und Werkstück wird von entsprechenden Transfersystemen erledigt.

Axialformen stört den Faserverlauf nicht

Alle Maschinen der Aximus-Serie sind nach einem durchdachten Baukastensystem konzipiert und können quasi jeder Verzahnungsaufgabe angepasst werden.

Unterschieden wird bei Felss zwischen horizontaler (bei längsorientierten Werkstücken) und vertikaler Ausführung (kurze Werkstücke).

Die Möglichkeiten, die das rekursive Axialformen bietet sind vielfältig. Mit dem geringen Kraftaufwand und der exakten Steuerung des Umformvorganges können auch dünnwandige Hohlkörper mit hochqualitativen Verzahnungen ausgestattet werden wobei ein optimaler Faserverlauf gegeben ist, was für die Bauteilfestigkeit und damit auch für die Gewichtseinsparung von Bedeutung ist. Durch diese mögliche Gewichtsreduzierung bei gleichbleibender Festigkeit im Vergleich zu massiven Bauteilen leisten axialgeformte Bauteile ihren Beitrag zum Automobil-Leichtbau.

Dietmar Kuhn | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/umformtechnik/articles/123728/

Weitere Berichte zu: Axialform Bauteil

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Baukasten-System für die Linienfertigung: Die VL-Baureihe von EMAG
21.02.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

nachricht Fraunhofer IWS Dresden kooperiert mit starkem Forschungspartner in Singapur
14.02.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit den Betriebsräten Sozialpläne

21.02.2017 | Unternehmensmeldung

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten