FEINRICHTMASCHINE MIT SCHWINGE

Transkript

1 Bandanlagen / Richten FEINRICHTMASCHINE MIT SCHWINGE Eine Richtmaschine für hochfestes Material mit Festigkeiten bis 1800 N/mm2 hat die GSW Schwabe entwickelt. Für das Problem der Restkrümmung schmaler hochfester Spaltbänder wurde eine trickreiche Lösung gefunden. Kleine, feine Richtmaschinen gibt es schon immer bei den Sheet metal fans der GSW Schwabe AG; jetzt haben die Ingenieure aus Kempen am Niederrhein eine besonders flexible Lösung für den Umgang mit hochfesten Blechen entwickelt: Eine Feinrichtmaschine mit Richtwalzen mit 24 mm Durchmesser, die Bandkrümmungen nach oben und unten perfekt begradigt und Bandspannung aus bis zu 1800 N/mm² festen Materialien gleichmäßig verteilt. Bandrichtmaschinen werden im Unterschied zu Teilerichtmaschinen eingesetzt, um ein vom Coil abgewickeltes Band vor dem Einlauf in ein Pressenwerkzeug zu richten. Damit gibt es wesentliche Unterschiede bei den Anforderungen an Band- und Teilerichtmaschinen. Beim Bandrichten läuft das gerichtete Band in ein Werkzeug, der Richtvorgang findet also vor der Bearbeitung statt. Das ist notwendig, damit im eigentlichen Werkzeug für jedes Teil identische Voraussetzungen geschaffen sind, schließlich ändert sich entlang des Coils mit kleiner werdendem Coildurchmesser die Krümmung des Materials oder durch unterschiedliche Abkühlvorgänge sind entlang der Bandlänge unterschiedliche Eigenspannungen induziert. Schon aus diesen Gründen sind die Anforderungen an die Richtleistung bei BandrichtmaschiSchwinge für die zustellbare 16. Walze. Rechts und links der Zylinder sind die gefrästen Schwing-Bügel zu sehen. Mittig im Hintergrund befinden sich die großen Stützlager. (Bilder: GSW Schwabe) 42

2 Schall macht Messen für Märkte Materialien zwischen 10- und 150 mm Breite und 0,2 bis 0,8 mm Dicke sollen wirklich gerichtet werden. Dabei kommt unter 800 N/mm 2 kein Coil ins Haus und erst bei 1800 N/mm 2 werden die Endkunden zufrieden. Benjamin Schwabe nen anders anzusetzen als beim Teilerichten, wo fertige Einzelteile durch eine Walzenrichtmaschine laufen. Es geht beim Bandrichten darum, die für die weitere umformende Bearbeitung besten Voraussetzungen zu schaffen. Das heißt Ausgleich der Krümmung und gleiche Verteilung der Eigenspannungen. Ziel ist es, das Band einwandfrei ins Werkzeug zu bringen, so dass es dort mit optimaler Qualität geschnitten und zum Fertigteil umgeformt werden kann. Zum Richten wird das Band durch eine Gruppe versetzt angeordneter Richtwalzen gezogen, so dass es eine zum Auslauf hin immer schwächere Wellenlinie durchläuft und dabei wechselseitig in beide Richtungen gebogen wird. Das Maß für die Biegung, das Eintauchen des Bandes, wird in etwa so eingestellt, dass ein gerades Band die Streckgrenze in beiden Biegungsrichtungen gerade erreicht, aber nicht überschreitet. Ungerade Blechabschnitte überschreiten beim Durchlaufen der Richtrollen die Streckgrenze und werden durch plastische Umformung begradigt und entspannt, während gerade Abschnitte ihre Form behalten. Das Richtergebnis wird in der Regel umso besser, je kleiner der Richtwalzendurchmesser und je enger der Walzenabstand ist und je steifer die Richtmaschine und die Abstützung der Richtwalzen ist. Bei normalen Anwendungen reicht nach Benjamin Schwabe einfache Technik für den Richtprozess aus selbst bei den heute höheren Ansprüchen an die Bauteilqualität GSW Schwabe GSW Schwabe hat sich auf Systeme für die Bandzuführung und Bandbearbeitung in den Bereichen Umformtechnik und Blechverarbeitung konzentriert. Das Unternehmen begleitet seine Kunden von der Projektierung und auf Wunsch sogar in der Planungsphase über die Logistik, Montage, Installation, Schulung, After-Sales Betreuung bis zum Service. Das 1963 gegründete Unternehmen mit Stammsitz in Kempen beschäftigt etwa 65 Mitarbeiter. Seit 2008 hat Benjamin Schwabe, Sohn des Firmengründers Gerhard Schwabe den Vorstand des in eine Aktiengesellschaft umgewandelten Unternehmens übernommen. Trotz der globalen Ausrichtung bleibt GSW ein Familienunternehmen. Die Unternehmensgruppe teilt sich in die vier Business Units: Systeme (Coil- Zuführ- und Coil-Bearbeitungslinien), Maschinen (Haspeln, Richtmaschinen, Vorschübe, Coil-Wender etc.), Werkzeuge (Schneid-, Präge-, Umform- sowie komplexe Werkzeuge) und Zubehör (Coil- Handling, Beölen, Zangenvorschübe, Werkzeugwechsel etc.) auf. reichen 6 bis 9 Richtrollen in gut 80 Prozent aller denkbaren Bandzuführjobs aus, um ein qualitativ hochwertiges Richtergebnis zu erzielen. Warum also baut GSW Schwabe eine Feinrichtmaschine mit deutlich mehr Rollen? Die Zielvorgabe kam vom Kunden: Materialien zwischen 10- und 150 mm Breite und mit 0,2 bis 0,8 mm Dicke sollen wirklich gerichtet werden. Die Schmalheit und Dünnwandigkeit sind der eine Fakt, der die Schwierigkeit andeutet. Der andere ist der ausschließliche Einsatz höherfester Stähle: Unter 800 N/mm² kommt kein Coil ins 3. Stanztec Internationale Fachmesse für Stanztechnike Juni 2012 Pforzheim. Konstruktionselemente. Werkzeugsysteme. Produktionseinrichtungen. Materialfluss-Peripherie. Stanzteile und Baugruppen VERANSTALTER P. E. Schall GmbH & Co. KG Gustav-Werner-Straße 6. D Frickenhausen T +49 (0) F +49 (0) [email protected]. VERANSTALTUNGSORT CongressCentrum Pforzheim (ccp) Am Waisenhaus 1-3. D Pforzheim

3 Bandanlagen / Richten Die Maschine inklusive Ständer mit Handhebel-Steller für die 16. Walze. Der Einlauf ist rechts. (links) Rückseitige Ansicht der Richtmaschine mit Gelenkwellen-Antrieb über Verteilergetriebe. Im Vordergrund die Antriebswellen für die abgesetzten Einzugswalzen. (rechts) Haus, und erst bei 1800 N/mm² werden alle Endkunden glücklich. Einfache Richthilfen beispielsweise als Schlepprichtsätze vor dem Walzenvorschub reichen für diese Anwendungsfälle nicht aus. Es bleibt ein zu hoher Ausschuss, es bleiben Werkzeugausfälle. Wegen der extrem hohen Festigkeiten muss tief eingetaucht werden, um eine plastische Verformung der Bänder zu erzielen. Benjamin Schwabe Herausforderung I: Walzendurchmesser Ein zentrales Auslegungskriterium für Richtmaschinen ist der Durchmesser der Richtwalzen. Sie definieren einerseits den Biegeradius und damit das Biegemoment, das über den Antrieb der Richtwalze aufgebracht werden muss. Je kleiner der Richten gewalzter Bleche Bleche vom Coil werden nach dem Walzen gerichtet. Hierbei unterscheidet man je nach Temperatur des Bleches Warmrichten und Kaltrichten. Dazu wird das Blech durch eine Gruppe oberer und unterer Rollen geführt, so dass es eine Art Schlangenlinie durchläuft und in beide Richtungen durchgebogen wird. Die Durchbiegung wird hierbei so eingestellt, dass ein gerades Blech die Streckgrenze in beiden Biegungsrichtungen erreicht, aber nicht überschreitet. Ungerade Blechabschnitte überschreiten so die Streckgrenze und werden plastisch begradigt, während gerade Abschnitte ihre gewünschte Form behalten. Walzendurchmesser, desto höher das erforderliche Biegemoment und desto größer die erforderliche Antriebskraft der Richtwalze. Ein übliches Richtwerk mit einfachem Ketten- oder Ritzelantrieb ist deshalb physikalisch an einen Mindest-Durchmesser der Richtwalzen gebunden. Bei zu kleinem Richtwalzendurchmesser droht wegen der erforderlichen hohen Antriebskräfte ein Versagen des Antriebsstranges, erkennbar an gerissenen Ketten oder abgescherten Ritzeln. Bei den führenden deutschen Herstellern liegen für einfach angetriebene Richtmaschinen die kleinsten Durchmesser der Richtwalzen bei mm, hat Benjamin Schwabe, Vorstand der GSW Schwabe AG, recherchiert. Zu groß, um damit dünnes hochfestes Material in den Bereich der plastischen Umformung zu bringen. Die hochfesten Bänder würden nach Durchlaufen der Richtmaschine einfach in die Ausgangskrümmung zurückschnellen. Erfahrungsgemäß kann man mit einer 40er Richtwalze bei Normalstahl ab etwa 0,4 mm Dicke messbare Ergebnisse erzielen, so Stephan Weißbeck, Chef-Konstrukteur der Sheet metal fans. Um die dann erforderlichen hohen Antriebskräfte sicher zu übertragen, sind Gelenkwellen-Antriebe der Richtwalzen erforderlich. Die Richtwalzen sind dabei im Block angeordnet, nicht mehr mit einer Einzelwalzen- Zustellung. Nur die Block-Konstruktion bietet die notwendige Steifigkeit und Kompaktheit. Die Konstrukteure von GSW Schwabe wählten einen Rollendurchmesser von 24 mm in einem gefräßten Block-Richtkopf mit Spindelhubelementen. Die Walzen sind für höchste Steifigkeit abgestützt. Abgesetzte Einzugswalzen mit einem Durchmesser von 48 mm sorgen für gute Zugkraft und problemlose Bandeinführung. Der geschweißte Ständer nimmt Verteiler- 44

4 getriebe und Richtkopf auf und sorgt für absolute Torsionsfreiheit. Dauergeschmierte Gelenkwellen übertragen langlebig und bruchsicher die nötigen Kräfte. Wegen der extrem hohen Festigkeiten muss tief eingetaucht werden, um eine plastische Verformung der Bänder zu erzielen. Dies ist bei Blockrichtmaschinen aber physikalisch eingeschränkt, da man die Schere zwischen Eintauchen auf der Eingangsseite und Öffnen auf der Ausgangsseite nicht beliebig weit auseinander öffnen kann. Herausforderung II: Restkrümmung Bei einer, wie es meistens vorkommt, ungeraden Walzenanzahl ist die letzte Richtwalze unten im Block angeordnet. Dies bedeutet für den Richtprozess ausgangsseitig eine Grundtendenz des Bleches nach oben. Das Band biegt sich an der letzten Walze quasi nach oben ab. Für Coilmaterialien, deren Krümmung tendenziell nach unten geht, ist dies kein Problem. Anders ist es bei Material, dessen Krümmung umgekehrt schon im Coil nach oben geht. Beides kommt insbesondere bei schmalen Spaltbändern häufig vor und ist dort durch den Spaltvorgang bedingt. In Längsschneidanlagen sind die Schneidmesser üblicherweise wechselseitig oben und unten angeordnet und prägen so den entstehenden schmalen Bändern entsprechende Krümmungen auf. Eine täglich hundertfach praktizierte hemdsärmelige Lösung für dieses Problem: Coil herum drehen. Die Methode funktioniert allerdings Die Komplettanlage beim Kunden mit geöffneten Schutzzaun-Türen.

5 Bandanlagen / Richten Geöffneter Richtkopf mit Sicht auf die Auslaufseite. Auslaufseite der Richtmaschine. nicht, wenn beispielsweise eine Oberfläche kritisch ist oder wenn beispielsweise der aus dem Spaltvorgang resultierende Schnittgrat auf der Bandunterseite liegen muss. Die einfache Umkehrung mit einer graden Anzahl Richtwalzen und einer letzten Richtwalze und der letzten Richtwalze oben, sagt Benjamin Schwabe, hätte das Problem nicht gelöst, sondern nur umgekehrt. Letztendlich wurde eine Lösung gefunden, die einfach klingt, aber technischer Raffinesse in der Umsetzung bedarf: Eine flexible Richtwalze am Auslauf, die bei Bedarf das Band nach unten richten kann. In einer Blockrichtmaschine für hochfeste Bleche sind nicht nur die die Walzendurchmesser klein, sondern auch die Achsabstände der Walzen. Da die Eintauchtiefe wegen des Blocks begrenzt ist, lässt sich Einzeldarstellung der Schwinge mit der 16. Walze Bandlaufrichtung von rechts. der notwenige enge Biegeradius nur über einen kleinen Walzenabstand erreichen. Für eine mobile Walze mit Verstellmechanismus steht demnach nur sehr wenig Raum zur Verfügung. Der Artikel wäre hier nicht abgedruckt, wenn die Sheet metal fans gescheitert wären: Gefunden wurde eine spezielle Schwingen-Konstruktion mit pneumatischer Zustellung. Auf engstem Raum wird damit eine horizontale Bewegung in den vertikalen Walzenhub übertragen. Benjamin Schwabe ist mehr als zufrieden mit der gefunden Lösung: Mit hängenden Walzen haben wir einige gute Erfahrungen, jedoch immer für Richtmaschinen mit Einzelwalzen-Zustellung. Noch nie gab es diese Kombination für eine Blockrichtmaschine. Die Ergebnisse mit diesem auch noch äußerst herausfordernden Materialmix machen mich stolz auf das Team. GSW Schwabe AG Bandlauf 46 D Kempen Tel.: XX