Leseprobe. Umformen. Neumann FERTIGUNGSTECHNIK. Studienbrief HDL HOCHSCHULVERBUND DISTANCE LEARNING. 1. Auflage 2006

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1 Leseprobe Neumann Umformen FERTIGUNGSTECHNIK Studienbrief Auflage 2006 HDL HOCHSCHULVERBUND DISTANCE LEARNING

2 Verfasser: Dr.-Ing. Michael Neumann Lehrbeauftragter für Fertigungstechnik an der Fachhochschule für Technik und Wirtschaft Berlin Der Studienbrief wurde auf der Grundlage des Curriculums für das Studienfach Fertigungstechnik verfasst. Die Bestätigung des Curriculums erfolgte durch den Fachausschuss Maschinenbau, dem Professoren der folgenden Fachhochschulen angehörten: HS Anhalt, FHTW Berlin, FH Braunschweig/Wolfenbüttel, TFH Berlin, FH Lausitz, HTWK Leipzig, HS Merseburg, HS Mittweida, FH Schmalkalden, TFH Wildau, HS Wismar, HS Zittau und WH Zwickau. 1. Auflage 2006 Redaktionsschluss: April by Service-Agentur des Hochschulverbundes Distance Learning mit Sitz an der FH Brandenburg. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung und des Nachdrucks, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung der Service-Agentur des HDL reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Service-Agentur des HDL (Hochschulverbund Distance Learning) Leiter: Dr. Reinhard Wulfert c/o Agentur für wissenschaftliche Weiterbildung und Wissenstransfer e. V. Magdeburger Straße 50, Brandenburg Tel.: kontakt-hdl@aww-brandenburg.de Fax:

3 Fertigungstechnik Umformen Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Formel- und Kurzzeichen... 4 Verzeichnis der Randsymbole... 6 Einleitung... 7 Literaturempfehlung Verfahrensübersicht Fertigungsverfahren Umformen nach DIN Entwicklungstendenzen Automatisierte Werkstückhandhabung CNC-gesteuerte Umformmaschinen Grundlagen der Umformtechnik Umformbarkeit der Metalle Ausgewählte Grundbegriffe Druckumformen Einteilung Fließpressen Übersicht Vorwärtsfließpressen Rückwärtsfließpressen Längswalzen Freiformen Gesenkformen Zugdruckumformen Einteilung Tiefziehen Drücken Zugumformen Allgemeines Weiten Tiefen Biegeumformen Übersicht Gesenkbiegen Walzbiegen Schubumformen Allgemeines Verschieben oder Durchsetzen Verdrehen... 90

4 Umformen Fertigungstechnik Lösungshinweise zu den Kontrollfragen und Übungsaufgaben...92 Literaturverzeichnis...95 Sachwortverzeichnis...96 Verzeichnis der Formel- und Kurzzeichen Einige Kurzzeichen tauchen nur einmal auf. Sie sind im Text erläutert und nicht in der folgenden Übersicht enthalten. Symbol Einheit Bedeutung A mm 2 Fläche A St mm 2 Stempelfläche b mm Breite allgemein BZ mm Beschneidezugabe C Biegekraftbeiwert D, d mm Durchmesser, D: außen, d: innen F N, kn Umformkraft F b kn einfache Biegekraft F be kn Biegeendkraft h mm Werkstückhöhe oder Pressenhub h ges mm Gesamthöhe h ker mm Kegelanteil an der Rohteilhöhe beim Vorwärtsfließpressen h k mm Kopfanteil an der Rohteilhöhe beim Vorwärtsfließpressen ϕ s 1 Umformgeschwindigkeit ϕ V s 1 Vergleichsumformgeschwindigkeit h r mm Rohteilhöhe k 0 N/mm 2 ideelle Formänderungsspannung k f N/mm 2 Umformfestigkeit k f1 N/mm 2 Umformfestigkeit am Ende der ersten Umformstufe k fm N/mm 2 Mittelwert der Umformfestigkeit k i N/mm 2 innerer Schiebungswiderstand k r N/mm 2 äußerer Reibungswiderstand k v N/mm 2 Verlustwiderstand k w N/mm 2 Umformwiderstand l mm Länge L w mm Gesenkweite beim Biegen 4

5 Fertigungstechnik Umformen K 2.12 Ü 2.1 Warum müssen beim Gesenkschmieden Vorformen eingesetzt werden? Beweisen Sie die Feststellungen 2 h1 h0 D 0 D 0 A 0 H h ln ln 2ln ln ln 2 h0 h1 D1 D A 1 1 ϕ =ϕ = = = = = für das Vorwärtsfließpressen! Ü 3 Zugdruckumformen Die Verfahrensgruppe Zugdruckumformen beinhaltet die wichtigsten Verfahren der Blechumformung im Maschinen- und Fahrzeugbau. Besonders verbreitet im Maschinenbau sind die Tiefzieh- und Drückverfahren. Beim Tiefziehen werden folgende Schwerpunkte ausführlich besprochen: Rohteilermittlung, Zugabstufung, Kraft- und Arbeitsberechnung. S Die Erkenntnisse werden an einem Beispiel vertieft, das Sie nachvollziehen sollten. Das Drücken mit einigen interessanten Verfahrenskombinationen sollen Sie in der Übersicht kennen lernen. 3.1 Einteilung Die Verfahrensgruppe Zugdruckumformen ist nach DIN 8584 Umformen eines festen Körpers bei zusammengesetzter Zug- und Druckbeanspruchung. D Sie ist in fünf Untergruppen gegliedert. Bild 3.1 zeigt einen Ausschnitt aus der Unterteilung der Verfahrensuntergruppe Durchdrücken unter Hervorhebung der im Studienbrief näher behandelten Fertigungsverfahren Tiefziehen und Drücken. 59

6 Umformen Fertigungstechnik Zugdruckumformen Durchziehen Tiefziehen Drücken Kragenziehen Knickbauchen Bild 3.1 Gliederung der Zugdruckumformverfahren nach DIN Tiefziehen Das Tiefziehen zählt zu den wirtschaftlichsten Verfahren der Blechumformung im Maschinen- und Fahrzeugbau. Man unterscheidet Formstempel- und Matrizentiefziehen. Bevorzugt wird bei Raumtemperatur gezogen. Ziehbleche bestehen aus unlegiertem oder legiertem Stahl mit unterschiedlicher Zieheignung, Messing, Kupfer, Aluminium, Nickel und dessen Legierungen. Der Grenzumformgrad ist relativ klein. Daher sind oft mehrere Ziehstufen erforderlich. Der erste Zug heißt auch Anschlag, weitere Züge werden als Weiterschläge bezeichnet (Bild 3.2). Bild 3.2 Fertigung eines Lampensockels in mehreren Stufen Jede Ziehstufe erfordert ein Werkzeug, daher sind meist große Stückzahlen notwendig, um wirtschaftlich zu arbeiten. Bei Erschöpfung des Umformvermögens kann ein Glühvorgang erfolgen, zum Erhalt der Oberfläche allerdings unter Schutzgas. Bei Einwirkung des Luftsauerstoffs käme es zur Verzunderung. Nachfolgend soll der einfachste Fall, das Formstempeltiefziehen eines zylindrischen Hohlkörpers aus einer Ronde dargestellt werden (Bild 3.3). 60

7 Fertigungstechnik Umformen F Z d 1 d 1 F N F N Ziehstempel r M r S Niederhalter Ziehmatrize r S s0 u Z d 0 r S Stempelrundung u Z Ziehspalt ist etwas größer als Blechdicke Bild 3.3 Verfahrensprinzip beim Erstzug Die Ziehkraft F Z greift am Stempel an und zieht die Ronde durch den Ziehring. Der Niederhalter drückt den Flansch auf den Ziehring. Die Niederhaltekraft F N wird bei Ziehpressen durch Pinolen im Pressentisch übertragen, bei einfachwirkenden Pressen wird F N durch Pneumatik- oder Hydraulikeinrichtungen (sog. Ziehkissen) erzeugt. Zusätzlich ist eine Auswerferkraft erforderlich, die meist durch Federn im Werkzeug aufgebracht wird. Die geschilderten mehrfachen Kraftwirkungen erfordern spezielle Tiefziehpressen. Der durch die Werkstückhöhe bedingte relativ große Pressenhub bewirkt einen recht hohen Arbeitsbedarf. Pressen für das Tiefziehen werden daher nach dem Kraft- und Arbeitsbedarf ausgewählt. Bild 3.4 zeigt ein napfförmiges Ziehteil. Flansch Ziehkantenrundung Zarge Bodenrundung und Boden Bild 3.4 Bezeichnungen am Ziehteil 61

8 Umformen Fertigungstechnik Radiale Zugspannungen treten im gesamten Ziehteil auf, ihr Maximum liegt im Bereich der Bodenrundung. Tangentiale Druckspannungen treten in der Ziehkantenrundung und im Flansch auf, ihr Maximum liegt am äußeren Flanschrand. Formänderungen werden an einer Netzteilung gut sichtbar. Zu ihrer rechnerischen Ermittlung wird die Teilung nach dem Tiefziehen vermessen. Für größere Platinen werden Bleche mit Rastern bedruckt. Bei einfachen Ronden genügt es, ein Gitternetz aufzureißen (Bild 3.5). Bild 3.5 Deformation einer Netzteilung beim Tiefziehen Leicht erkennbar sind radiale Dehnungen und tangentiale Stauchungen. Sie erreichen ihr Maximum an der Außenkante. Betrachten Sie zuerst die beiden weiß markierten Felder: Vor der Formänderung (also links, Ronde) ist das Feld breiter als hoch. Nach der Formänderung ist dasselbe Feld höher (also radial gedehnt) und schmaler (also tangential gestaucht). Blechdickenänderungen treten in zwei Bereichen auf: Tangentiale Stauchungen erreichen ihr Maximum an der Außenkante und bewirken Vergrößerungen der Blechdicke um etwa 10 %. Radiale Dehnungen erreichen ihr Maximum an der Bodenrundung und bewirken Verringerungen der Blechdicke um etwa 10 %. Zur Messung wurde ein Napf aufgesägt (Bild 3.6). 62

9 Fertigungstechnik Umformen 1,1 s 0 0,9 s 0 Bild 3.6 Blechdickenänderungen (s 0 : Ausgangsblechdicke der Ronde) Ziehfehler nach Bild 3.7 sind ungewollte Formänderungen. Sie treten während des Ziehvorgangs auf. Weitere Ziehfehler treten als Folge früherer Blechfehler erst beim Tiefziehen in Erscheinung, diese sollen hier nicht beachtet werden. Zipfelbildung zeigt sich als Folge der Textur kaltgewalzter Bleche in der charakteristischen Ausbildung von vier Bergen und Tälern vor allem am Rand durchgezogener Teile ohne Flansch. Die Textur bevorzugt und erschwert jeweils zwei Fließrichtungen. Jede bevorzugte Fließrichtung bewirkt die Bildung zweier Berge am Ziehteil. Faltenbildung tritt am Flansch als Folge unzureichender Niederhaltekräfte auf. Tangentiale Druckspannungen können dann eine ungleichmäßige Auffaltung bewirken. Andererseits führen große Niederhaltekräfte zu größerer Reibung des Blechs und damit zu großen Zugspannungen, die Rissbildung bewirken können. Mitunter werden Bremswülste konstruiert, die durch erhöhte Reibung zusätzliche Zugspannungen bewirken. Bei unregelmäßigen und großflächigen Ziehteilen, wie sie zum Beispiel im Karosseriebau auftreten, ist bei der Werkzeuggestaltung viel Erfahrung der Konstrukteure erforderlich. Oft werden Versuchswerkzeuge aus niedrigschmelzenden Metallen oder anderen leicht bearbeitbaren Werkstoffen hergestellt, um Testteile ziehen zu können. Bodenreißer haben ihre Ursache in zu großen radialen Zugspannungen in der Bodenrundung. Abhilfe ist durch Reduzierung der Niederhaltekraft eventuell möglich, allerdings bergen kleine Niederhaltekräfte die Gefahr der Faltenbildung. Schmierung zum Beispiel mit Ziehfett hilft, Reibungskräfte zu reduzieren. Weil bei Rissbildung eine zu große Dehnung vorliegt, sind oft teure Änderungen an der Werkzeuggestaltung erforderlich. Ihre Berechnung ist vor der Werkzeugkonstruktion sinnvoll. 63

10 Umformen Fertigungstechnik Zipfelbildung Faltenbildung Bodenreißer Bild 3.7 Die wichtigsten Ziehfehler Der Grenzumformgrad ist beim Tiefziehen relativ klein. Kenngröße ist das Ziehverhältnis β als Verhältnis von Rondendurchmesser d 0 und Innendurchmesser des Ziehteils d 1. Die im Erstzug erzeugte Form dient beim Weiterzug als Ausgangsform (Durchmesser d 0, d 1, d 2,... d n). Dem Kraftmaximum F 1 (Bild 3.8) ist ein bestimmter Durchmesser d 0 zugeordnet. d β 0 = d 0 1 d β n 1 = d n 1 n β ges =β0 β1... β n Erstzug Weiterzug Gesamtziehverhältnis bei n Ziehstufen F in kn F 1 F m h in mm Bild 3.8 Kraftverlauf beim Ziehen eines zylindrischen Hohlkörpers Schauen wir uns nun die Umformzonen im Kraftmaximum genauer an (Bild 3.9): Man unterscheidet die Umformzonen am Flansch φ F und an der Ziehkantenrundung φ Z. Dementsprechend müssen auch zwei Umformgrade berechnet und zwei Umformfestigkeiten ermittelt werden. Die beiden Werte der Umformfestigkeit werden hier k f1 und k f2 genannt. 64

11 Fertigungstechnik Umformen 1 2 ϕ Z = ln 0.3β + 0, ϕ = ln F β 2 0,7β + 0,3 1 Umformzone im Flansch φ F 2 Umformzone in der Ziehkantenrundung φ Z 3 Formänderung abgeschlossen Bild 3.9 unterschiedliche Umformzonen Die mittlere Umformfestigkeit beim Tiefziehen ergibt sich zu kf1 + kf2 kfm = 2 Wegen der geringen Formänderung liefert auch die Näherung kfm 1,3Rm brauchbare Schätzwerte (R m : Mindestzugfestigkeit). Laboruntersuchungen zeigten jedoch, dass die exakte Berechnung der Umformgrade und die Verwendung von Fließkurven zu genaueren Voraussagen über den Kraftbedarf beim Tiefziehen führen. Für die Ziehkraft beim Erstzug gilt die Näherung nach OEHLER: Fmax = 5 d1 s0 kfm lnβ Praktische Untersuchungen beweisen die ausreichende Genauigkeit der Oehlerschen Näherung. In der Literatur (FLIMM 1990) werden genauere Angaben gemacht, die hier nicht wiedergegeben werden. Jedoch muss wegen der relativ großen Pressenhübe beim Tiefziehen auf die Berechnung der erforderlichen Zieharbeit eingegangen werden. Zur Ermittlung der Zieharbeit wird vom Mittelwert der Ziehkraft über den Ziehweg ausgegangen. Dabei gilt: ( ) W= F x h h (h 0 h 1 ): Pressenhub F max x: mittlere Kraft max 0 1 mit x = 0,63 für Erstzug (Teile ohne Flansch) und x = 0,8 für unvollständigen Erstzug (Teile mit Flansch) und Weiterziehen. Zur Verdeutlichung der Arbeitsberechnung wird auf Bild 3.10 verwiesen. 65

12 Umformen Fertigungstechnik F in kn h W = Fdh 0 F m W in Nm h in mm Bild 3.10 Arbeitsbedarf beim Tiefziehen Im Vergleich zu anderen Umformverfahren ist der Arbeitsbedarf beim Tiefziehen relativ hoch. M Zur Pressenauswahl beim Tiefziehen sind wegen der relativ großen Pressenhübe stets Kraft- und Arbeitsbedarf zu berücksichtigen! Rechenübung: Tiefziehen Der skizzierte Napf ist durch Tiefziehen zu fertigen. Er besteht aus dem Messingwerkstoff CuZn37. 34,4 0,6 48 r2 Bild 3.11 Werkstück für Rechenübung Tiefziehen 66

13 Fertigungstechnik Umformen Rohteilbestimmung nach dem Prinzip der Flächenkonstanz. Wenn die Blechdicke nahezu unverändert bleibt, kann das allgemeine Prinzip der Volumenkonstanz in der Blechumformung zur Flächenkonstanz vereinfacht werden. Als erstes ist eine Beschneidezugabe (BZ) zum Ausgleich der Zipfelbildung der Napfhöhe zuzuschlagen. Im vorliegenden Fall ermittelt man aus der Literatur BZ = 2,5 mm (ROMANOWSKI 1959). Dann wird die Fläche des Ziehteils errechnet. Dazu muss es in berechenbare Teilflächen unterteilt werden. Im vorliegenden Fall handelt es sich also (von oben nach unten) um eine Zylindermantelfläche (Zarge), eine Viertelkreiswulst (Bodenrundung) und einen Kreis (Boden). In den Wölbungen muss die mittlere Fläche als arithmetisches Mittel aus Innen- und Außenfläche berücksichtigt werden. Es empfiehlt sich eine spezielle Skizze für die Rohteilermittlung (Bild 3.11). 47,9 35 Bodenrundung = Viertelkreiswulst Napfhöhe h = ,6 + 2,5 = 47,9 R 2,3 30,4 Bild 3.12 Skizze der geometrischen Mittelschicht für Flächenberechnung Prinzip der Flächenkonstanz A 1 = A 0 : (Rondenfläche = Zarge + Bodenrundung + Boden) ( B ) B π π π π d =π dh+ r d + 1,3r + d kürzen d 0 = 90,44 mm wird gerundet auf 90mm. Rohteilangabe: Ronde Ø 90 mm; 0,6 dick CuZn37 Da die exakte Rohteilermittlung ziemlich rechenintensiv ist, haben sich in der Literatur (FLIMM 1990) Flächenelemente durchgesetzt. Diese dürfen natürlich auch verwendet werden. In der Literatur findet man unterschiedliche Angaben über experimentell ermittelte maximale Ziehverhältnisse β. Beim Überschreiten maximaler Ziehverhältnisse droht Rissbildung. Für die Rechenübung soll gelten: β = 1,8 für den ersten Zug und β = 1,3 für ersten Weiterzug ohne Zwi- 67

14 Umformen Fertigungstechnik schenglühen und β = 1,2 für dritten Zug. Das vorhandene Ziehverhältnis beträgt allerdings d0 90 β= = = 2,6 d 34,4 1 und ist damit viel zu groß! Damit wird ein Ziehen in mehreren Stufen erforderlich. Zur übersichtlichen Berechnung der erforderlichen Zugabstufung empfiehlt sich Tabelle 3.1: Tabelle 3.1 Berechnung der Zugabstufung n d n-1 β max (nach FLIMM 1990) d min d d n wählen n 1 = β max (runden) d β vorh = d n 1 n , , , , ,2 33,3 34,4 (Sollmaß) 1,16 n d n-1 Bezeichnung der Ziehstufen mit Ordnungszahlen jeweiliger Ausgangsdurchmesser ß max jeweiliges maximales Ziehverhältnis (aus FLINN 1990) d min d n ß vorh jeweils theoretisch möglicher kleinster Innendurchmesser jeweils tatsächlich vorhandener Innendurchmesser jeweils resultierendes Ziehverhältnis Es sind also drei Ziehstufen erforderlich! Um den Umfang des Studienbriefs erträglich zu belassen, sollen nur die nötigsten Berechnungen und nur für die erste Ziehstufe vorgestellt werden. Zur Ermittlung des Umformgrades für die erste Ziehstufe verwenden wir die Formeln aus Abschnitt 3.2 mit β = 1,8. β ϕ F = ln = 0,11 2 0, 7β + 0,3 (abgelesen in Tabelle 1.1) k f1 = 325 N/mm 2 2 ϕ Z = ln 0.3β + 0,7 = 0,234 k f2 = 438 N/mm 2 (abgelesen in Tabelle 1.1) k + k N k = = mm f1 f2 fm 2 (Für die Kraftberechnung benötigen wir hier den Mittelwert) 68

15 Fertigungstechnik Umformen Zur Berechnung der Ziehkraft verwenden wir die Näherung nach OEHLER N Fmax = 5 d1 s0 kfm lnβ= 5 50 mm 0,6 mm 382 ln1,8 = 34 kn 2 mm (aufgerundet) Zur Berechnung des Arbeitsbedarfes gehen wir von W = F max x (h 0 h 1 ) aus. Da es sich um ein Ziehteil ohne Flansch handelt, ist x = 0,63 zu wählen. Die unbekannte Ziehteilhöhe für den ersten Zug kann näherungsweise d0 d mit H = mm= 28mm ermittelt werden. 4d Diese Näherung vernachlässigt die Bodenrundung und darf nicht für Berechnungen zur Rohteilgestaltung verwendet werden. Damit liegt der Arbeitsbedarf bei etwa W = 34 kn 0,63 28 mm = 600 Nm. 3.3 Drücken Bezüglich des im vorigen Kapitel besprochenen Tiefziehens ist Drücken ein konkurrierendes Verfahren zur Fertigung einseitig offener rotationssymmetrischer Blechteile ohne beabsichtigte Wanddickenänderung. Die relativ einfachen Drückwerkzeuge bedingen geringe Werkzeugkosten und damit wirtschaftliche Fertigung mit kurzer Anlaufzeit bei relativ geringen Stückzahlen. Allerdings ist der Zeitbedarf beim Drücken wesentlich größer. Es können schwierige Hohlformen erzeugt werden, welche durch Tiefziehen nicht erreicht werden können. Zum Drücken eignen sich alle fließfähigen Blechwerkstoffe. Bild 3.13 zeigt das Verfahrensprinzip. 69

16 Umformen Fertigungstechnik Werkstück Ausgangsform Gegenhalter Dorn Drückfutter Drückrolle Bild 3.13 Verfahrensprinzip Drücken eines Hohlkörpers Die Innenform wird durch eine Drückform bestimmt, die als Dorn oder Drückfutter bezeichnet wird. Die Außenform wird durch eine örtlich angreifende Drückrolle bestimmt. Der Blechwerkstoff wird dabei wie beim Tiefziehen auf radialen Zug und tangentialen Druck beansprucht. Nach DIN 8584 gehört das Drücken zur Zug-Druck-Umformung. Bild 3.14 zeigt die prinzipielle Funktion einer Drückmaschine: Gegenhalter mit Rolle verfahrbarer Support Hauptspindel Drückrolle Drückrolle Andrückscheibe Ausgangsform (Ronde) Beschneidevorrichtung Bild 3.14 Funktion einer Drückmaschine und Drückteil 70

17 Fertigungstechnik Umformen Auf der Hauptspindel rotiert eine Drückrolle, eine axial verfahrbare Andrückscheibe fixiert die Ausgangsform (Ronde). Ein in den Richtungen X und Z verfahrbarer Kreuzsupport trägt eine Drückrolle. Ein verfahrbarer Gegenhalter trägt eine Rolle und eine Beschneidevorrichtung trägt ein Schneidrad. Nach dem zentrischen Spannen der Ronde setzt die Drehbewegung der Hauptspindel ein. Dann wird die Ronde in mehreren Stufen umgeformt. Wegen der nur kleinen Berührungsfläche von Drückrolle und Werkstück bildet sich nur dort eine kleine Umformzone aus, die im Werkstück rotiert. Das Blech wird durch radiale Zugspannungen radial gedehnt und tangentiale Druckspannungen tangential gestaucht. Spannungen und Formänderungen entsprechen damit denen beim Tiefziehen. Durch tangentiale Druckspannungen kann es am äußeren Werkstückrand zur Faltenbildung kommen. Um die Faltenbildung zu verhindern oder zu verringern, stützt die Rolle am Gegenhalter den Werkstückrand. Dann erfolgen mehrere Überläufe der Drückrolle über die Werkstückkontur, die im Bild 3.14 gestrichelt angedeutet ist. Ähnlich wie beim Tiefziehen kommt es auch beim Drücken anisotropiebedingt zur Zipfelbildung. Daher tritt abschließend eine Beschneidevorrichtung in Aktion und entfernt den durch Falten- und Zipfelbildung ungleichmäßig verformten Werkstückrand. Die komplexen Bewegungen einer Drückmaschine werden heutzutage CNC-gesteuert. Zur computerisierten Regelung der Zustellbewegungen der Drückrolle erfolgt eine sensorische Erfassung der momentanen Andruckkräfte. Dadurch erreicht man hohe Wanddickengenauigkeiten und eine hohe Oberflächengüte. CNC-gesteuerte Drückmaschinen erlauben neben dem Drücken mit und ohne Gegenhalter auch das Projizier- und Abstreckdrücken. Bild 3.15 zeigt das Erzeugen eines Außenbordes durch Drücken: Bordieren (Rand rollen) Bild 3.15 Bordieren (Rand rollen) Beim Drücken sind Gestaltungsmöglichkeiten gegeben, die beim Tiefziehen nicht erreichbar sind. Das soll ein weiteres Beispiel belegen. Engen 71

18 Umformen Fertigungstechnik durch Drücken ist Verkleinern des Umfanges eines Hohlkörpers mit Drückwerkzeugen. Bild 3.16 zeigt das Einhalsen oder Einziehen. Einziehen Bild 3.16 Einziehen durch Drücken (oben: napfförmige Ausgangsform, unten: Fertigteil nach dem Drücken) An dieser Stelle sollen noch interessante Verfahrenskombinationen erwähnt werden, die nach DIN 8583 zum Druckumformen gehören. Sie sollen aber wegen ihrer Ähnlichkeit mit dem Drücken und ihrer Durchführbarkeit auf denselben Maschinen an dieser Stelle genannt sein. Die Verfahrenskombination Projizierdrücken 4 zeigt Bild 3.17: Werkstofffluss Werkstück Ausgangsform Dorn Drückfutter Vorschub Drückrolle Bild 3.17 Projizierdrücken 4 Drückwalzen mit Wanddickenverminderung ist Walzen, siehe DIN 8583 Blatt 2. 72

19 Fertigungstechnik Umformen Aus einer Ronde entsteht ein rotationssymmetrisches, meist kegliges Hohlteil. Die Wanddicke ist durch Abstreckung geringer als die Ausgangsblechdicke. Eine weitere Verfahrenskombination zeigt Bild Werkstück Ausgangsform Dorn Drückfutter Drückrolle Vorschub Bild 3.18 Abstreckdrücken Beim Abstreckdrücken 5 wird die Wanddicke napfförmiger Hohlteile vermindert. Dadurch gewinnen die Teile beträchtlich an Länge. Somit entstehen beim Projizier- und Abstreckdrücken Fertigteile, die bei der Herstellung durch Tiefziehen wesentlich aufwändigere Werkzeuge erfordern würden: Die erforderlichen Ziehverhältnisse würden mehrere Ziehstufen erfordern. K 3.1 Worin unterscheiden sich Zipfel- und Faltenbildung beim Tiefziehen? K 3.2 Warum treten Bodenreißer im Bereich der Bodenrundung auf? K 3.3 Was verstehen Sie unter dem maximalen Ziehverhältnis β max? K 3.4 K 3.5 K 3.6 K 3.7 Was tut man, wenn maximale Ziehverhältnisse überschritten werden? Welche Besonderheiten muss eine Presse zum Tiefziehen aufweisen? Nach welchem Prinzip wird die Rohteilermittlung beim Tiefziehen durchgeführt? Wann ist der Einsatz des Drückens dem Tiefziehen vorzuziehen? K 5 Abstreckdrücken ist Walzen, siehe DIN 8583 Blatt 2. 73

20 Umformen Fertigungstechnik K 3.8 Wann ist der Einsatz des Projizier- und Abstreckdrückens wirtschaftlich? 4 Zugumformen 4.1 Allgemeines D Zugumformen ist nach DIN 8585 Umformen eines festen Körpers, wobei der plastische Zustand im Wesentlichen durch ein- oder mehrachsige Zugbeanspruchung herbeigeführt wird. Zugumformen ist in drei Untergruppen gegliedert. Bild 4.1 zeigt einen Ausschnitt aus der Unterteilung der Verfahrensgruppe Zugumformen unter besonderer Beachtung der im Studienbrief näher behandelten Fertigungsverfahren. Zugumformen Längen Weiten Tiefen Bild 4.1 Gliederung der Zugumformverfahren nach DIN 8585 Für den Maschinenbau sind die Bereiche Weiten und Tiefen als ergänzende Verfahrensgruppen von gewisser Relevanz, daher sollen sie kurz erwähnt werden. 4.2 Weiten D Weiten ist Zugumformen zur Vergrößerung des Umfangs von Hohlkörpern. Nach DIN 8585, Teil 3 kann es mit Werkzeugen, Wirkmedien oder mit Wirkenergie erfolgen. Die Verfahrensgruppe Weiten mit Werkzeugen wird in der industriellen Praxis am häufigsten angewendet. Das Weiten mit Wirkmedien und Wirkenergie findet sehr viel seltener statt (SPUR / STÖFERLE 1983). Wenn es aber angewendet wird, sind recht spezielle Formänderungen möglich: Bild 4.1 zeigt ein magnetisch aufgeweitetes Aluminiumrohr. 74