Diese Kammeinsätze sind für die Montage auf speziellen Halterungen vorgesehen und tragen dazu bei, Faltenbildung bei einer Vielzahl von Kurbelwellenanwendungen zu vermeiden.
Ein Kunde beauftragt Sie mit der Herstellung eines 90°-Rohrbogens. Für diese Anwendung werden 2″-Rohre benötigt. Außendurchmesser (AD): 0,065 Zoll. Wandstärke: 4 Zoll. Mittellinienradius (CLR). Der Kunde benötigt 200 Stück pro Woche für ein Jahr.
Werkzeugbedarf: Biege-, Spann-, Presswerkzeuge, Dorne und Reinigungswerkzeuge. Kein Problem. Alle notwendigen Werkzeuge zum Biegen einiger Prototypen sind vorhanden und einsatzbereit. Nach der Einrichtung des Maschinenprogramms legt der Bediener das Rohr ein und führt eine Probebiegung durch, um sicherzustellen, dass die Maschine nachjustiert werden muss. Der erste Biegevorgang war perfekt. Der Hersteller sendet dem Kunden daraufhin mehrere Muster gebogener Rohre, woraufhin dieser einen Vertrag abschließt, der mit Sicherheit zu einem regelmäßigen und lukrativen Geschäft führen wird. Alles scheint in bester Ordnung zu sein.
Monate vergingen, und derselbe Kunde wollte die Materialkosten senken. Für diese neue Anwendung werden Rohre mit 2 Zoll Außendurchmesser und 0,035 Zoll Durchmesser benötigt. Die Wandstärke beträgt 3 Zoll. Werkzeuge für eine andere Anwendung sind im Unternehmen vorhanden, sodass die Werkstatt sofort Prototypen herstellen kann. Der Bediener spannt alle Werkzeuge in die Abkantpresse ein und prüft die Biegung. Die erste Biegung wies innenliegende Falten auf. Warum? Dies liegt an einem Werkzeugbauteil, das besonders wichtig für das Biegen von Rohren mit dünnen Wänden und kleinen Radien ist: der Abstreifmatrize.
Beim Biegen eines rotierenden Saugrohrs geschehen zwei Dinge: Die Außenwand des Rohrs verjüngt sich, während sich die Innenwand zusammenzieht. Rohrbiegegeräte mit Dreharmen benötigen mindestens eine Biegeform, um die das Rohr gebogen wird, und eine Klemmvorrichtung, die das Rohr während des Biegevorgangs fixiert.
Die Klemmbacke sorgt für einen konstanten Druck auf das Rohr an der Tangente, wo die Biegung erfolgt. Dadurch wird die Reaktionskraft erzeugt, die die Biegung bewirkt. Die Länge der Klemmbacke hängt von der Krümmung des Bauteils und dem Radius der Mittellinie ab.
Die Anwendung selbst bestimmt die benötigten Werkzeuge. In manchen Fällen genügen Biege-, Spann- und Presswerkzeuge. Bei Werkstücken mit dicken Wänden und großen Radien benötigen Sie möglicherweise keine Abstreifmatrize oder keinen Dorn. Andere Anwendungen erfordern einen kompletten Werkzeugsatz, einschließlich Schleifmatrize, Dorn und (bei manchen Maschinen) einer Spannzange zur Führung des Rohrs und zur Steuerung der Drehachse während des Biegevorgangs (siehe Abbildung 1).
Abstreifbacken helfen, Falten am Innenradius der Rohrbiegung zu erhalten und zu beseitigen. Sie minimieren außerdem Verformungen außerhalb des Rohrs. Falten entstehen, wenn der Dorn im Rohr nicht mehr genügend Gegenkraft aufbringen kann.
Beim Biegen wird der Abstreifer stets mit einem in das Rohr eingeführten Dorn verwendet. Die Hauptaufgabe des Dorns besteht darin, den Außenradius der Biegung zu kontrollieren. Dorne ermöglichen auch die Formung von Innenradien, bieten jedoch nur für bestimmte D-Bögen und Wandstärken volle Unterstützung. Der Biegeradius D ergibt sich aus dem Verhältnis von Biegeradius zu Außendurchmesser (CLR) geteilt durch den Außendurchmesser des Rohrs, und der Wandstärkefaktor ergibt sich aus dem Außendurchmesser geteilt durch die Wandstärke des Rohrs (siehe Abbildung 2).
Abstreifbacken kommen zum Einsatz, wenn der Dorn nicht mehr ausreichend Kontrolle oder Unterstützung für den Innenradius bietet. In der Regel ist zum Biegen dünnwandiger Dorne eine Abstreifbacke erforderlich. (Dünnwandige Dorne werden auch als Feinstringdorne bezeichnet; der Streckkreis ist der Abstand zwischen den Kugeln auf dem Dorn.) Die Auswahl von Dorn und Backe hängt vom Rohraußendurchmesser, der Rohrwandstärke und dem Biegeradius ab.
Die korrekte Einstellung der Schleifmatrize ist besonders wichtig, wenn dünnere Wände oder kleinere Radien erforderlich sind. Betrachten wir noch einmal das Beispiel vom Anfang dieses Artikels. Was für 4 Zoll funktioniert, ist für CLR möglicherweise nicht geeignet. Die von CLR und den Kunden geforderten Materialänderungen zur Kosteneinsparung gehen mit der höheren Präzision einher, die für die Justierung der Matrize notwendig ist.
Abbildung 1: Die Hauptkomponenten einer Rotationsrohrbiegemaschine sind Spannvorrichtung, Biegevorrichtung und Spannbacken. Bei manchen Anwendungen muss ein Dorn in das Rohr eingeführt werden, bei anderen ein Dornabstreifkopf. Die Spannzange (hier nicht namentlich erwähnt, befindet sich aber in der Mitte, wo das Rohr eingeführt wird) führt das Rohr während des Biegevorgangs. Der Abstand zwischen der Tangente (dem Biegepunkt) und der Abstreifspitze wird als theoretischer Abstreifversatz bezeichnet.
Die Auswahl der richtigen Abstreifermatrize, die korrekte Abstützung durch Biegematrize, Matrize und Dorn sowie die Bestimmung der optimalen Position der Abstreifermatrize zur Vermeidung von Spalten, die zu Faltenbildung und Verformung führen, sind entscheidend für die Herstellung hochwertiger, enger Biegungen. Typischerweise sollte die Kammspitze je nach Rohrgröße und -radius zwischen 1,52 mm und 7,62 mm von der Tangente entfernt sein (siehe theoretische Kammdurchbiegung in Abbildung 1). Bitte erfragen Sie die genauen Maße bei Ihrem Werkzeuglieferanten.
Achten Sie darauf, dass die Spitze des Abstreifwerkzeugs bündig mit der Rohrnut abschließt und kein Spalt (oder keine Ausbuchtung) zwischen Abstreifspitze und Rohrnut vorhanden ist. Überprüfen Sie außerdem Ihre Werkzeugdruckeinstellungen. Befindet sich der Kamm in der richtigen Position zur Rohrnut, üben Sie leichten Druck auf die Druckmatrix aus, um das Rohr in die Biegematrix zu drücken und Falten zu glätten.
Wischeranordnungen sind in verschiedenen Formen und Größen erhältlich. Sie können rechteckige/quadratische Wischerdüsen für rechteckige und quadratische Rohre erwerben und außerdem kontur-/formgeformte Wischer verwenden, um spezifische Formen anzupassen und besondere Anforderungen zu erfüllen.
Die beiden gängigsten Ausführungen sind die einteilige, quadratische Wischermatrize und der Wischerhalter mit Lamellen. Quadratische Wischermatrizes (siehe Abbildung 3) werden für dünnwandige Produkte, enge D-Bögen (typischerweise 1,25D oder weniger), die Luft- und Raumfahrt, ästhetisch anspruchsvolle Anwendungen sowie die Klein- bis Mittelserienfertigung eingesetzt.
Bei Kurven mit weniger als 2D-Winkeln können Sie mit einer Abstreifmatrize mit quadratischer Rückseite beginnen und so den Prozess vereinfachen. Beispielsweise können Sie mit einem 2D-Kurvenschaber mit quadratischer Rückseite und einem Wandstärkenfaktor von 150 starten. Alternativ können Sie für weniger anspruchsvolle Anwendungen wie 2D-Kurven mit einem Wandstärkenfaktor von 25 einen Schaberhalter mit Klinge verwenden.
Quadratische Abstreifplatten bieten maximale Unterstützung für den Innenradius. Sie können auch nach Verschleiß der Spitze gekürzt werden, allerdings muss die Maschine nach dem Kürzen an die kürzere Abstreifmatrize angepasst werden.
Ein weiterer gängiger Typ von Abstreiferklingenhalter ist kostengünstiger und effizienter beim Biegen von Rohren (siehe Abbildung 4). Er eignet sich für mittlere bis enge D-Bögen sowie zum Biegen verschiedener Rohre mit gleichem Außendurchmesser und Rohrquerschnitt. Sobald Sie Verschleiß an der Spitze feststellen, können Sie diese austauschen. Dabei wird die Spitze automatisch in die gleiche Position wie die vorherige Klinge gebracht, sodass Sie die Wischerarmbefestigung nicht anpassen müssen. Beachten Sie jedoch, dass die Konfiguration und Position der Klingenaufnahme am Bürstenhalter unterschiedlich sind. Stellen Sie daher sicher, dass die Klingenkonstruktion mit der Bürstenhalterung übereinstimmt.
Abstreifhalter mit Einsätzen verkürzen die Abbindezeit, sind jedoch für kleine Radien nicht empfehlenswert. Sie eignen sich auch nicht für rechteckige oder quadratische Rohre bzw. Profile. Sowohl quadratische Abstreifkämme als auch Abstreifarme mit Einsätzen können in unmittelbarer Nähe gefertigt werden. Berührungslose Abstreifwerkzeuge minimieren den Rohrabfall und ermöglichen kürzere Arbeitslängen, indem die Halterung hinter dem Abstreifer verlängert wird und die Spannzange (Rohrführungsblock) näher an das Biegewerkzeug positioniert werden kann (siehe Abbildung 5).
Ziel ist es, die benötigte Rohrlänge zu verkürzen und dadurch Material für die korrekte Anwendung einzusparen. Obwohl diese berührungslosen Wischer Abfall reduzieren, bieten sie weniger Halt als herkömmliche quadratische Heckscheibenwischer oder Standard-Wischerhalterungen mit Bürsten.
Verwenden Sie unbedingt das bestmögliche Material für Ihre Abstreifmatrize. Aluminiumbronze eignet sich zum Biegen harter Werkstoffe wie Edelstahl, Titan und Inconel-Legierungen. Bei weicheren Werkstoffen wie Baustahl, Kupfer und Aluminium verwenden Sie einen Abstreifer aus Stahl oder Chromstahl (siehe Abb. 6).
Abbildung 2: Im Allgemeinen benötigen weniger aggressive Anwendungen keinen Reinigungschip. Zur Interpretation dieser Tabelle siehe die Legende oben.
Bei der Verwendung eines Messergriffs mit Klinge besteht der Griff üblicherweise aus Stahl, in einigen Fällen müssen jedoch sowohl Griff als auch Spitze aus Aluminiumbronze gefertigt sein.
Ob Sie einen Kamm oder einen Bürstenhalter mit Klingen verwenden, die Maschineneinstellung bleibt gleich. Halten Sie das Rohr fest und setzen Sie den Schaber über die Biegung und die Rückseite des Rohrs. Die Wischerspitze rastet ein, indem Sie mit einem Gummihammer auf die Rückseite der Wischeranordnung klopfen.
Falls diese Methode nicht funktioniert, montieren Sie die Wischerwalze oder den Wischerblatthalter mithilfe eines Lineals und Ihres Auges. Achten Sie darauf, dass die Spitze gerade ist und nicht zu weit nach vorne ragt. Der Übergang zwischen Wischerwalze und Wischerblattspitze sollte fließend sein. Wiederholen Sie den Vorgang gegebenenfalls, um eine saubere Biegung zu erzielen.
Der Anstellwinkel ist der Winkel des Abstreifers zur Matrize. In der Luft- und Raumfahrt sowie anderen Bereichen werden Abstreifer mit geringem oder gar keinem Anstellwinkel eingesetzt. Für die meisten Anwendungen liegt der Anstellwinkel jedoch üblicherweise zwischen 1 und 2 Grad (siehe Abb. 1), um ausreichend Freiraum zur Reduzierung des Luftwiderstands zu gewährleisten. Die genaue Neigung muss während der Einrichtung und bei Testläufen ermittelt werden, kann aber manchmal bereits beim ersten Lauf eingestellt werden.
Bei Verwendung einer Standard-Wischermatrix wird die Wischerspitze etwas hinter der Tangente positioniert. Dadurch kann der Bediener die Reinigungsspitze bei Verschleiß nach vorne verschieben. Die Wischermatrixspitze darf jedoch niemals tangential oder darüber hinaus montiert werden; dies beschädigt die Reinigungsspitze.
Beim Biegen weicherer Materialien können Sie beliebig viele Schaber verwenden. Bei härteren Materialien wie Edelstahl oder Titan sollten Sie die Schaberform jedoch möglichst schräg halten. Verwenden Sie ein härteres Material, um den Schaber so gerade wie möglich zu gestalten. Dadurch lassen sich Falten in den Kurven und den geraden Abschnitten nach den Kurven leichter entfernen. Eine solche Vorrichtung sollte außerdem einen passgenauen Dorn umfassen.
Für optimale Biegeergebnisse sollten Sie einen Dorn und eine Abstreifermatrize verwenden, um die Biegung von innen zu stützen und Unrundheiten zu vermeiden. Wenn Ihre Anwendung einen Rakel und einen Dorn erfordert, verwenden Sie beides – Sie werden es nicht bereuen.
Um auf das vorherige Dilemma zurückzukommen: Versuchen Sie, den nächsten Auftrag für dünnere Wände und dichteres CLR zu gewinnen. Mit der eingesetzten Wischerform verließ das Rohr die Maschine makellos und faltenfrei. Dies entspricht der Qualität, die die Branche fordert und verdient.
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