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Massivumformung

Taumeln und Präzisionsschmieden treten gegen die Zerspanung an

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Bei den Differenzialkegelrädern werden im Präzisionsschmiedeverfahren zunächst durch das Warmschmiedeverfahren 98% der Endkontur erreicht. Danach wird durch einen Kalibrierprozess auf einer entsprechenden Presse die Endkontur hergestellt. Sind die Prozesse sicher eingerichtet, lassen sich damit größte Stückzahlen jenseits der 100.000 mit sehr kurzen Zykluszeiten und einer Ausbringung von bis zu 120 Teilen pro Minute erreichen.

Werkzeugbau für Qualität beim Präzisionsschmieden entscheidend

Der Grundstein für die Genauigkeit des Endproduktes, die Prozessstabilität und auch für die Prozesskosten liegt dabei im Werkzeugbau. Zudem ist das Präzisionsschmieden ein komplexes Verfahren mit vielen, die Qualität des Endproduktes beeinflussenden, variablen Parametern. Das beginnt beim Scherverfahren, mit dem die Rohlinge vom Stangenmaterial abgetrennt werden, geht über die Füllung der Werkzeuge/Gesenke mit reproduzierbarer Volumengenauigkeit und hört bei der Verzahnungsauslegung auf Basis vorgegebener Lastbedingungen noch lange nicht auf.

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Hat man alle Prozessschritte im Griff, lässt sich durch weitgehend frei gestaltete geometrische Optimierungen die Leistungsfähigkeit der Bauteile nahezu beliebig auslegen. Dann ist das Verfahren in der Großserie präzise, hochleistungsfähig und mit zum Teil hochintegrierten Funktionen versehen, energiesparend und kostengünstig.

Durch die Kombination von einfachem Warmschmieden und anschließendem Taumeln können zwei eigentlich konkurrierende Verfahren ihre Vorteile jeweils bestens zur Geltung bringen und so einen günstigen Prozessverlauf mit guten Endergebnissen erzielen.

Beim Schmieden werden etwa 65% der Endkontur erreicht

Die Rohlinge der Kegelräder werden warm geschmiedet, allerdings haben sie nach dem wesentlich einfacheren und kostengünstigeren Schmiedeprozess erst circa 65% ihrer endgültigen Kontur. Für die Herstellung genügt die Anschaffung einer handelsüblichen Maschine (zum Beispiel Hatebur, Aufmacherbild). In einer Taumeloperation wird die Endkontur fertig kalt geformt, die Verzahnung ist in ihrer Endform.

Die relativ unbekannte Taumeltechnologie ist ein Kaltumformverfahren, bei dem die Umformkraft stets nur auf eine Teilfläche des Werkstückes wirkt. Während das untere Gesenk das Rohteil gegen das obere Gesenk presst, führt das obere Gesenk eine kreisförmig taumelnde Bewegung in einem Taumelwinkel zwischen null und zwei Grad um die Taumelachse aus (Bild 3). Der Werkstoff wird quasi in das Gesenk eingewalzt. So wird immer nur auf eine Teilfläche des Werkstückes Kraft ausgeübt.

Taumeln benötigt zum Umformen nur ein Zehntel der Kraft beim Fließpressen

Diese Rollgleitreibung, statt reiner Gleitreibung wie beim Fließpressen, ist dadurch gering und der Werkstoff fließt ohne großen Widerstand in radialer Richtung. So überschreitet die maximal auftretende Spannung nur unwesentlich die Fließspannung des Werkstücks. Durch die kleinere Kontaktfläche und die günstigeren Reibungsverhältnisse beträgt die benötigte Umformkraft nur etwa ein Zehntel der Kraft beim Fließpressen.

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