Flexibilitätssteigerung durch prozessintegriertes Gewindeformen

Unternehmen des Werkzeugbaus haben ein nachvollziehbares Interesse daran, ihren Fertigungs- und Produktionsprozess laufend zu optimieren und zu erleichtern. Auf der Grundlage eines permanenten fachlichen Austausches mit ihren Zulieferern werden ständig neue Lösungen entwickelt, die einerseits die Qualität der Endprodukte steigern, gleichzeitig aber auch die Kosten senken. Als Beispiel gilt die Entwicklung von Gewindeformeinheiten durch die Steinel Normalien AG in Villingen-Schwenningen.

Presse mit neuer Gewindeformeinheit live auf der Blechexpo

Auf der letzten Blechexpo präsentierte das innovative Unternehmen eine Presse, die Aktivelemente, Normalien und die neue Gewindeformeinheit SMG live in Aktion zeigte. Die Produktion eines Einkaufs-Chips in Smileyform vor Ort demonstrierte plausibel, worauf es den Fertigungsunternehmen im besten Fall ankommt – Komplettlösungen aus einer Hand, die den gesamten Gewindeformprozess vereinfachen.

Dabei wurde auch deutlich gemacht, was dem Werkzeugbauer darüber hinaus wichtig ist und einen unschätzbaren Vorteil bietet, nämlich die Gesamtbetreuung von der Planung bis zur Montage einschließlich Schulung und Wartung. Dieser Prämisse folgt die Steinel Normalien AG seit Jahren konsequent.

Mechanische Gewindeformer für prozessintegiertes Gewindeformen

In diesem Zusammenhang präsentierte Steinel eine über eine Kardanwelle angetriebene mechanische Gewindeformeinheit (SMG) mit 360°-Gelenkkopf. Diese Konstruktion ermöglicht das prozessintegrierte Gewindeformen in Stanz- und Umformwerkzeugen in jedem nur denkbaren Winkel und in jeder Richtung – von 0° bis 360°. Der SMG-Gewindeformer ist hervorragend geeignet, um Gewinde in jeder denkbaren Lage während des Umformprozesses zu realisieren.

Der Antrieb erfolgt mechanisch mittels Pressenhub durch die Auf- und Abwärtsbewegung des Werkzeugoberteils. Die hier befestigte Zahnstange überträgt die Hubbewegung der Presse an das Getriebe. Dieses wandelt die lineare Bewegung in eine Drehbewegung um. Wiederum wird über das Getriebe das spezifische Übersetzungsverhältnis an die Gelenkwelle geleitet und dann an den Formerkopf übertragen.

Gewindeformer lässt sich einfach montieren

Die Montage des SMG-Gewindeformers an dem konstruktiv vorgesehenen Platz in der jeweiligen Station des Werkzeugs ist denkbar einfach: Der modulare Aufbau ermöglicht das Wechseln des Gewindeformers durch den schnellen Ausbau des Formerkopfes. Mit wenigen Handgriffen kann die SMG aus dem Werkzeug entnommen werden.

Diese einfache Montage und Demontage bietet eine hohe Flexibilität bezüglich ihrer Einsatzmöglichkeiten: Der SMG-Gewindeformer kann problemlos in verschiedenen Werkzeugen eingesetzt werden. Der Wechsel des Zahnradpaares im Getriebe macht die Anpassung der Gewindeformeinheit an verschiedene Pressenhübe oder Gewindetiefen möglich.

Gewindeformer mit hohen Standzeiten

Das S-Verhältnis (Verhältnis Formerweg zu maximalem Pressenhub) wird durch den Tausch der Zahnradpaarungen und die Gelenkwelle an die neue Einsatzumgebung angepasst. Darüber hinaus werden höchste Gewindeformerstandzeiten erzielt, da die Leitpatrone den Weg des Gewindeformers präzise vorgibt.

Mit diesen Eigenschaften – Wiederverwendbarkeit, Integration in bestehende Fertigungslinien und 100%ige Synchronität mit dem Werkzeughub – erreicht der SMG-Gewindeformer einen hohen Grad an Wirtschaftlichkeit.

Außer dem mechanischen SMG-Gewindeformer hat Steinel seit Jahren die elektronische, servomotorangetriebene Multifunktionseinheit (SME) im Programm. Diese gleicht kundenspezifische Programmoptionen mit den Arbeitsabläufen des Werkzeugs und der Presse ab.

Arbeitsschritte mit Multifunktionseinheit individuell steuern

Mit der SME lassen sich die möglichen Arbeitsschritte wie Gewindeformen, Schrauben eindrehen und Reiben von Bohrungen programmieren und individuell steuern. Dies erlaubt eine Vielzahl von abgestimmten Prozessen im Werkzeug innerhalb eines einzigen gesamten Produktionsablaufs.

Die integrierte Prozesssteuerung und -überwachung schließt zuverlässig Fehler in der Gewindefertigung aus. Fehlermeldungen können exakt lokalisiert und schneller behoben werden. Bei Über- und Unterschreiten der Grenzwerte wird automatisch ein Alarm ausgelöst und der Prozess wird augenblicklich gestoppt.

Qualitätskontrolle beim Gewindeformen leicht gemacht

Diese Faktoren stellen einen erheblichen Vorteil für die optimierte Qualitätskontrolle innerhalb des Fertigungsprozesses dar. Zusätzlich können sämtliche Daten und Komponenten in einem Produktionsbericht dokumentiert werden. Durch Auswertung dieser Dokumentation wird die Qualitätskontrolle und -sicherung für die laufenden und folgenden Prozesse gewährleistet.

Die Entscheidung, welches der beiden Gewindeformsysteme optimalerweise eingesetzt wird, ergibt sich aus den spezifischen Anforderungen des Anwenders.

Es ist eine Vorgehensweise anzustreben, wie sie in der Tafel (siehe Bildergalerie) aufgezeigt ist. Dazu bietet Steinel seine Unterstützung, die den Werkzeugbauer bis zur Produktion und Instandhaltung begleitet, bereits im frühesten Stadium – nämlich der Teilekonstruktion – an.

Zwei Gewindeform-Systeme für den Werkzeugbau

Mit SME und SMG stellt Steinel zwei Systeme zur Verfügung, die speziell für den Werkzeugbau konzipiert wurden. Beide Lösungen formen Gewinde in Folgewerkzeugen, Transferpressen, Feinstanzpressen, Biegeautomaten, Servopressen sowie Umformwerkzeugen und Gewindeautomaten.

Die Einsatzgebiete sind vielseitig: Gewinde werden in den unterschiedlichsten Branchen und bei den verschiedensten Produkten benötigt, wie beispielsweise in der Automobilindustrie für Sitzarmaturen, in der Motoraufhängung, bei der Produktion von Türschlössern und Achshalterungen. Innerhalb der Elektrotechnik dienen sie bei der Fertigung von Gehäusen, Klemmen und Schützen. Für Haushaltsgeräte und in der Weißblechindustrie werden sie für Befestigungen, Gehäuseteile, Beschläge, Verschlüsse und Behälter eingesetzt.

Gewindeformen bietet Vorteile im Vergleich zum Gewindeschneiden

In all diesen Bereichen kommen die Vorteile des Gewindeformens im Vergleich mit dem Gewindeschneiden deutlich zum Tragen. Und mehr noch: Beide Einheiten sind ausgerichtet auf Prozessintegration, das heißt Gewindeformen im Werkzeug. Die Vorzüge des Gewindeformens als solches liegen vor allem in folgenden Gründen:

-Die Verformung unterbricht den Faserverlauf nicht und bewirkt eine höhere Festigkeit und Stabilität des Gewindes.

-Es entstehen keine Verunreinigungen der Werkzeuge durch Späne.

-Gewindeformer haben eine deutlich längere Standzeit als Gewindeschneider.

-Die Produktionszeiten sind kürzer.

-Die glatten und verfestigten Gewinde sind optimal für die spätere Montage.

-Die Oberflächen sind deutlich besser.

Außer den erwähnten positiven Aspekten des Gewindeformens wirkt es sich noch gewinnbringender aus, die Gewinde bereits während eines einzigen Produktionsprozesses im Werkzeug selbst zu formen — auch und gerade bei Baureihen mit mehreren Gewinden.

Prozessintegration macht Gewindeformen sehr wirtschaftlich

In puncto Wirtschaftlichkeit ist die Prozessintegration unschlagbar:

-Es fällt kein zusätzlicher Arbeitsgang an, höhere Produktionsquoten und schnellere Durchlaufzeiten werden erreicht und letztlich entstehen deutlich niedrigere Logistikkosten.

-Die optimale Oberfläche und der integrierte Prozess gewährleisten eine höhere Qualität.

-Durch den automatisierten Produktionsprozess und eine mögliche Prozessüberwachung wird dem Sicherheitsaspekt in verstärktem Maße Rechnung getragen.

Der unternehmerische Nutzen für den Werkzeugbauer ist angesichts dieser Vorteile immens. Die Chancen für den Werkzeugbauer, sich erfolgreich am Markt zu platzieren und zu positionieren, sind durch solche innovativen Lösungen erheblich gestiegen.

Dipl.-Ing. (FH) Uwe Schumann ist Bereichsleiter Vertrieb und Marketing der Steinel Normalien AG in Villingen-Schwenningen.

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