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Walzenbiegen

Flexibleres Walzenbiegen erfordert neuartigen Regler

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Zu Beginn der Untersuchungen wurden Bleche mit einer Abmessung von 600 mm × 150 mm × 4 mm mit einem konstant eingestellten Radius umgeformt. Hierbei wurde die Wiederholbarkeit der Umformung überprüft. Als Sollvorgabe wurde ein Außenradius von 276 mm angenommen, der einer Seitenwalzenposition von 25 mm entspricht. Die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse wird durch die mechanischen Eigenschaften der Versuchsanlage wie Durchbiegungen oder Lagerspiele sowie die Werkstoffeigenschaften des Halbzeugs beeinflusst (Bild 4). Die Einflüsse der mechanischen Anlagenkomponenten sollten jedoch für jeden Umformvorgang annähernd die gleichen Abweichungen herbeiführen.

Edelstahl wegen seines Umformverhaltens für weitere Untersuchungen ausgewählt

Um eine qualitative Aussage über das Werkstoffverhalten treffen zu können, wurde die gleiche Probenzahl mit gleichen Anlagenparametern und Achspositionen als Sollwert zu einem konstanten Radius verformt und ausgewertet. Die Ermittlung der Radien an den gebogenen Blechen wurde auf einer Messanlage vom TYP Nextec Wizblade 10-7-5 durchgeführt. Aus den Messergebnissen wurde ersichtlich, dass sich der Edelstahl aufgrund seines reproduzierbaren Verhaltens sehr gut für alle weiteren Grundsatzuntersuchungen eignet.

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Die Einstellung der Anlagenparameter auf den Sollradius erfolgte durch ein geometrisches Modell auf Basis der Achsanordnung. Dabei wurden keine Einflussgrößen nach Bild 4 und etwaige Toleranzen an der Versuchsanlage berücksichtigt, da zu diesem Zeitpunkt lediglich ein qualitativer Vergleich angestrebt wurde. Aus den Ergebnissen lässt sich feststellen, dass sich für den Edelstahl ein konstant kleinerer Istradius bei diesen Versuchen gegenüber dem Sollradius eingestellt hat.

Zur Herstellung einer Beziehung zwischen der Position der Seitenwalze und dem Istradius am Blech sind weitere Biegeversuche mit den gleichen Blechabmessungen durchgeführt worden. Dabei wurden mehrere Proben des Edelstahls mit festen Seitenwalzenpositionen von 15, 20, 25 und 30 mm umgeformt. Der Blechvorschub hatte eine konstante Geschwindigkeit von 25 mm/s. Auch die sich hierbei aus den unterschiedlichen Seitenwalzenpositionen ergebenden Radien der umgeformten Bleche wurden vermessen. Aus diesen Beziehungen lassen sich später benötigte Zusammenhänge für die Berechnungen zur Verwendung im automatischen Prozessablauf ableiten.

Grundlegende Versuche sind mit FEM-Simulationen abzugleichen

Nach den grundlegenden Versuchen sind diese nun mit FEM-Simulationen abzugleichen. Aus den Simulationsergebnissen soll die Abweichung zwischen der simulierten und der tatsächlich gebogenen Kontur ermittelt werden. Diese stellen letztendlich alle Prozessabweichungen dar. Weiterhin soll eine numerische Berechnungsalternative zur Berechnung der optimalen Radien-Hub-Beziehung erarbeitet werden. Diese Berechnung kann in der Anlagensteuerung durchgeführt werden, um den Achsen die Sollvorgaben für den Umformvorgang zu übergeben.

Um aus diesen Sollvorgaben einen kompletten Biegeprozess ermitteln zu können, muss ein Regler aufgebaut werden. Dieser soll in der Lage sein, aus allen Einflussparametern zuzüglich der Historie von bereits gefertigten Bauteilen den kompletten Ablauf mit allen Umformschritten auszugeben.

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