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Walzenbiegen

Flexibleres Walzenbiegen erfordert neuartigen Regler

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Der Umformvorgang wird durch verschiedene Größen in vier Kategorien beeinflusst: die Temperatur, die Walzen-Biegemaschine selbst, das Halbzeug sowie verschiedene Prozessgrößen (Bild 4). Aufgrund der geringen Umformgeschwindigkeiten wird sich im Werkstoff in dem hier beschriebenen Prozess keine relevante Temperaturerhöhung einstellen.

Nachgiebigkeit mechanischer Komponenten in der Walzen-Biegemaschine sowie Lagerspiele beeinflussen Umformergebnis

Durch die Nachgiebigkeit der mechanischen Komponenten innerhalb der Walzen-Biegemaschine sowie durch Lagerspiele wird die Fertigung einer elliptischen Kontur beeinflusst. Die Reibung der bewegten Komponenten hat ebenso einen Einfluss. Speziell bei der Walzen-Biegemaschine sind die Dimensionen wie Länge und Durchmesser der Walze sowie die Anordnung der Walzen zueinander ausschlaggebend für das Umformergebnis. Die Genauigkeit der Umformung wird sowohl durch die Positioniergenauigkeit der verfahrbaren Achsen als auch die Messgenauigkeit zur Erfassung der Regelgröße über die Kontur mitbestimmt.

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Weiterhin wird ein Einfluss durch die Eigenschaften des Halbzeugs angenommen. Insbesondere sind dies die Abmessungen (Querschnitt) und der verwendete Werkstoff. Nach Oehler (1963) [2] wird das Biegemoment durch den Werkstoff direkt beeinflusst. Und nach Gerlach (2010) [3] hat das Biegemoment zusammen mit den Blechabmessungen wiederum direkten Einfluss auf die Rückfederung des Materials.

Der Grad der Umformung wird durch den geometrischen Zusammenhang zwischen Oberwalze, Unterwalze und Seitenwalze vorgegeben. Die geringe Umformgeschwindigkeit nimmt keinen maßgeblichen Einfluss auf die Fertigung der Kontur. Es hat sich zudem gezeigt, dass die Kräfte in der Seitenwalze nicht berücksichtigt werden müssen, da diese nur in der Position den Prozess beeinflusst. Bei der Unterwalze hingegen muss die Anstellkraft betrachtet werden, da diese bei kraftgeregelter Anstellung Querschnittstoleranzen ausgleicht und so ein besseres Umformergebnis im Vergleich zu einer positionsgeregelten Anstellung erreicht.

Sollwertvorgabe im Biegeprozess muss durch die Bauteilgeometrie erfolgen

Um Geometrien mit variierendem Radius und Chargenschwankungen ausschließlich durch Veränderung der Maschineneinstellparameter fertigen zu können, ist die Weiterentwicklung der Regelung von Walzen-Biegemaschinen notwendig. Die Sollwertvorgabe im Biegeprozess muss durch die Bauteilgeometrie erfolgen. Die Istwertrückführung über die Messwerterfassung bestimmt den Korrekturwert (Bild 5). Mit Werkstoffkenndaten des Bleches und Sollvorgaben wird zunächst der Umformvorgang simuliert. Auf Basis der Simulationsparameter berechnet der Regler die Stellgrößen für die Walzen-Biegemaschine unter Berücksichtigung aller vorher gefertigten Bauteile gleichen Typs und der Werkstoffkenndaten.

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