Diese Kammeinsätze sind für die Montage auf speziellen Halterungen konzipiert und helfen, Falten bei einer Vielzahl von Kurbelwellenanwendungen zu beseitigen.
Ein Kunde kommt mit einem 90-Grad-Rohrformauftrag zu Ihnen. Dafür wird ein 2-Zoll-Rohr benötigt. Außendurchmesser (OD) 0,065 Zoll, Wandstärke 4 Zoll und Mittellinienradius (CLR). Der Kunde benötigt 200 Rohre pro Woche für ein Jahr.
Werkzeugbedarf: Biegematrizen, Spannmatrizen, Pressmatrizen, Dorne und Reinigungsmatrizen. Kein Problem. Alle notwendigen Werkzeuge zum Biegen einiger Prototypen liegen einsatzbereit im Lager. Nach der Einrichtung des Maschinenprogramms lädt der Bediener das Rohr und führt eine Probebiegung durch, um sicherzustellen, dass die Maschine angepasst werden muss. Die erste Kurve klappte perfekt. Der Hersteller schickt daraufhin mehrere Muster gebogener Rohre an den Kunden, der daraufhin einen Vertrag abschließt, der mit Sicherheit zu einem regelmäßigen, profitablen Geschäft führen wird. Alles scheint in Ordnung zu sein.
Monate vergingen, und derselbe Kunde wollte seine Materialkosten senken. Diese neue Anwendung erfordert Rohre mit 2 Zoll Außendurchmesser x 0,035 Zoll Durchmesser, Wandstärke und 3 Zoll CLR. Werkzeuge aus einer anderen Anwendung werden intern im Unternehmen aufbewahrt, sodass die Werkstatt sofort Prototypen herstellen kann. Der Bediener lädt alle Werkzeuge auf die Abkantpresse und versucht, die Biegung zu überprüfen. Die erste Biegung kam mit Knicken im Inneren der Biegung von der Maschine. Warum? Das liegt an einer Werkzeugkomponente, die besonders wichtig für das Biegen von Rohren mit dünnen Wänden und kleinen Radien ist: der Wischermatrize.
Beim Biegen eines rotierenden Leitrohrs passieren zwei Dinge: Die Außenwand des Rohrs kollabiert und wird dünner, während die Innenseite des Rohrs schrumpft und kollabiert. Rohrbiegewerkzeuge mit rotierenden Armen benötigen mindestens eine Biegematrize, um die das Rohr gebogen wird, und eine Klemmmatrize, die das Rohr beim Biegen um die Biegematrize festhält.
Die Klemmmatrize sorgt für einen konstanten Druck auf das Rohr an der Tangente, an der die Biegung erfolgt. Dadurch wird die Reaktionskraft erzeugt, die die Biegung erzeugt. Die Länge der Matrize hängt von der Krümmung des Teils und dem Radius der Mittellinie ab.
Die Anwendung bestimmt, welche Werkzeuge Sie benötigen. In manchen Fällen werden lediglich Biege-, Klemm- und Presswerkzeuge benötigt. Bei dicken Wänden mit großen Radien können Sie auf Wischermatrize und Dorn verzichten. Andere Anwendungen erfordern einen kompletten Werkzeugsatz, einschließlich Schleifmatrize, Dorn und (bei manchen Maschinen) einer Spannzange zur Führung des Rohrs und zur Beugung der Rotationsebene während des Biegevorgangs (siehe Abbildung 1).
Rakelmatrizen helfen, Falten im Innenradius der Biegung zu erhalten und zu beseitigen. Sie minimieren außerdem die Verformung des Rohres. Falten entstehen, wenn der Dorn im Rohr nicht mehr genügend Reaktionskraft aufbringen kann.
Beim Biegen wird der Abstreifer immer mit einem in das Rohr eingeführten Dorn verwendet. Die Hauptaufgabe des Dorns besteht darin, die Form des Außenradius der Biegung zu steuern. Dorne unterstützen auch Innenradien, bieten jedoch nur bei Anwendungen mit einer begrenzten Anzahl bestimmter D-Bögen und Wandverhältnisse volle Unterstützung. Die Biegung D ist der Biege-CLR geteilt durch den Außendurchmesser des Rohrs, und der Wandfaktor ist der Außendurchmesser des Rohrs geteilt durch die Wandstärke des Rohrs (siehe Abbildung 2).
Wischermatrizen werden eingesetzt, wenn der Dorn den Innenradius nicht mehr ausreichend steuern oder stützen kann. In der Regel ist zum Biegen dünnwandiger Dorne eine Abstreifmatrize erforderlich. (Dünnwandige Dorne werden manchmal auch als Feinsteigungsdorne bezeichnet, wobei die Steigung den Abstand zwischen den Kugeln auf dem Dorn angibt.) Die Auswahl von Dorn und Matrize hängt vom Rohraußendurchmesser, der Rohrwandstärke und dem Biegeradius ab.
Die richtige Einstellung der Schleifmatrizen ist besonders wichtig, wenn Anwendungen dünnere Wände oder kleinere Radien erfordern. Betrachten Sie noch einmal das Beispiel vom Anfang dieses Artikels. Was für 4 Zoll funktioniert, passt bei CLR möglicherweise nicht für 3 Zoll. Die von CLR und Kunden geforderten Materialänderungen, um Kosten zu sparen, gehen mit der höheren Präzision einher, die für die Abstimmung der Matrize erforderlich ist.
Abbildung 1: Die Hauptkomponenten eines Rotationsrohrbiegers sind Klemm-, Biege- und Klemmmatrizen. Manche Installationen erfordern das Einführen eines Dorns in das Rohr, andere die Verwendung eines Dornabziehkopfes. Die Spannzange (hier nicht genannt, befindet sich aber in der Mitte, wo das Rohr eingeführt wird) dient der Führung des Rohrs während des Biegevorgangs. Der Abstand zwischen der Tangente (dem Biegepunkt) und der Spitze des Abstreifers wird als theoretischer Abstreifversatz bezeichnet.
Die Wahl des richtigen Abstreifwerkzeugs, die richtige Unterstützung durch Biegewerkzeug, Matrize und Dorn sowie die richtige Position des Abstreifwerkzeugs zur Vermeidung von Falten und Verzug verursachenden Lücken sind der Schlüssel zur Herstellung hochwertiger, enger Biegungen. Die Kammspitze sollte je nach Rohrgröße und Radius typischerweise zwischen 0,152 und 0,762 mm (0,060 bis 0,300 Zoll) von der Tangente entfernt sein (siehe theoretische Kammauslenkung in Abbildung 1). Die genauen Abmessungen erfragen Sie bitte bei Ihrem Werkzeuglieferanten.
Stellen Sie sicher, dass die Spitze der Wischermatrize bündig mit der Rohrnut abschließt und dass zwischen der Wischerspitze und der Rohrnut kein Spalt (oder „Ausbuchtung“) besteht. Überprüfen Sie auch die Druckeinstellungen Ihrer Form. Wenn sich der Kamm in Bezug auf die Rohrnut in der richtigen Position befindet, üben Sie leichten Druck auf die Druckmatrize aus, um das Rohr in die Biegematrize zu drücken und die Falten zu glätten.
Wischeranordnungen sind in verschiedenen Formen und Größen erhältlich. Sie können rechteckige/quadratische Wischermatrizen für rechteckige und quadratische Rohre erwerben. Außerdem können Sie Kontur-/Formwischer verwenden, um bestimmte Formen anzupassen und einzigartige Merkmale zu unterstützen.
Die beiden gängigsten Ausführungen sind die einteilige Square-Back-Wiper-Matrize und der Blade-Wiper-Halter. Square-Back-Wiper-Matrizen (siehe Abbildung 3) werden für dünnwandige Produkte, schmale D-Bögen (typischerweise 1,25D oder weniger), die Luft- und Raumfahrt, ästhetisch anspruchsvolle Anwendungen und die Produktion kleiner bis mittlerer Chargen verwendet.
Für Kurven kleiner als 2D können Sie mit einem Schaber mit quadratischer Rückseite beginnen, was den Prozess vereinfacht. Beispielsweise können Sie mit einem 2D-Schaber mit quadratischer Rückseite und einem Wandfaktor von 150 beginnen. Alternativ können Sie für weniger aggressive Anwendungen wie 2D-Kurven einen Schaberhalter mit Klinge und einem Wandfaktor von 25 verwenden.
Quadratische Wischerplatten bieten maximalen Halt für den Innenradius. Sie können auch nach dem Abnutzen der Spitze geschnitten werden. Allerdings müssen Sie die Maschine nach dem Schneiden an die kürzere Wischermatrize anpassen.
Ein weiterer gängiger Schaberklingenhaltertyp ist günstiger und kostengünstiger beim Biegen (siehe Abbildung 4). Er eignet sich für mittelstarke bis enge D-Bögen sowie zum Biegen verschiedener Rohre mit gleichem Außendurchmesser und gleicher CLR-Zahl. Sobald Sie Verschleiß an der Spitze bemerken, können Sie diese austauschen. Dabei wird die Spitze automatisch auf die gleiche Position wie die vorherige Klinge eingestellt, sodass Sie die Wischerarmhalterung nicht anpassen müssen. Beachten Sie jedoch, dass die Konfiguration und Position des Klingenschlüssels am Reinigermatrixhalter unterschiedlich ist. Achten Sie daher darauf, dass das Klingendesign zum Bürstenhalterdesign passt.
Abstreiferhalter mit Einsätzen verkürzen die Einstellzeit, sind aber für kleine Radien nicht zu empfehlen. Sie funktionieren auch nicht mit rechteckigen oder quadratischen Rohren oder Profilen. Sowohl quadratische Rückenabstreiferkämme als auch Einsatzabstreiferarme können in unmittelbarer Nähe hergestellt werden. Berührungslose Abstreifermatrizen minimieren den Rohrabfall und ermöglichen kürzere Arbeitslängen durch die Verlängerung des Aufsatzes hinter dem Abstreifer und die Positionierung der Spannzange (Rohrführungsblock) näher an der Biegematrize (siehe Abbildung 5).
Ziel ist es, die erforderliche Rohrlänge zu verkürzen und so Material für die richtige Anwendung zu sparen. Diese berührungslosen Wischer reduzieren zwar den Abfall, bieten aber weniger Halt als herkömmliche quadratische Heckwischer oder Standard-Wischerhalterungen mit Bürsten.
Achten Sie darauf, das bestmögliche Material für die Abstreifermatrizen zu verwenden. Aluminiumbronze sollte beim Biegen harter Materialien wie Edelstahl, Titan und INCONEL-Legierungen verwendet werden. Beim Biegen weicherer Materialien wie Baustahl, Kupfer und Aluminium verwenden Sie einen Abstreifer aus Stahl oder Chromstahl (siehe Abb. 6).
Abbildung 2: Bei weniger aggressiven Anwendungen ist im Allgemeinen kein Reinigungschip erforderlich. Die Legende oben dient zum Verständnis dieser Tabelle.
Bei der Verwendung eines Messergriffs mit Klinge besteht der Griff normalerweise aus Stahl, in manchen Fällen kann es jedoch erforderlich sein, dass sowohl Griff als auch Spitze aus Aluminiumbronze bestehen.
Unabhängig davon, ob Sie einen Kamm oder einen Bürstenhalter mit Klingen verwenden, ist die Maschinenkonfiguration identisch. Halten Sie das Rohr fest und platzieren Sie den Schaber über der Biegung und Rückseite des Rohrs. Die Wischerspitze rastet ein, wenn Sie mit einem Gummihammer auf die Rückseite des Wischers schlagen.
Wenn diese Methode nicht anwendbar ist, verwenden Sie zum Einbau der Wischermatrix oder des Wischerblatthalters Ihr Augenmaß und ein Lineal. Achten Sie darauf, dass die Spitze gerade ist. Achten Sie darauf, dass die Spitze nicht zu weit vorn steht. Der Übergang zwischen Rohr und Spitze der Wischermatrix sollte fließend sein. Wiederholen Sie den Vorgang nach Bedarf, um eine gute Biegung zu erzielen.
Der Neigungswinkel ist der Winkel des Rakels im Verhältnis zur Matrix. Einige professionelle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen verwenden Wischer mit geringem oder keinem Neigungswinkel. Für die meisten Anwendungen wird der Neigungswinkel jedoch üblicherweise zwischen 1 und 2 Grad eingestellt, wie in Abb. 1 dargestellt, um genügend Abstand zur Reduzierung des Luftwiderstands zu gewährleisten. Die genaue Neigung muss beim Einrichten und bei Testfahrten ermittelt werden, manchmal kann sie jedoch bereits bei der ersten Fahrt eingestellt werden.
Bei einer Standard-Wischermatrix wird die Wischerspitze etwas hinter die Tangente gesetzt. So hat der Bediener Spielraum, die Reinigungsspitze bei Verschleiß nach vorne zu bewegen. Montieren Sie die Wischermatrixspitze jedoch niemals tangential oder darüber hinaus; dies beschädigt die Reinigungsmatrixspitze.
Beim Biegen weicherer Materialien können Sie beliebig viele Rechen verwenden. Beim Biegen härterer Materialien wie Edelstahl oder Titan sollten Sie jedoch die Neigung des Schabeisens möglichst gering halten. Verwenden Sie ein härteres Material, um das Schabeisen möglichst gerade zu machen. Dies hilft, die Falten in den Kurven und die geraden Abschnitte nach den Kurven zu beseitigen. Zu einer solchen Einrichtung gehört auch ein eng anliegender Dorn.
Für eine optimale Biegequalität sollten ein Dorn und ein Abstreifwerkzeug verwendet werden, um die Innenseite der Biegung 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 Wischerform kam der Schlauch einwandfrei und ohne Falten aus der Maschine. Das entspricht der Qualität, die die Branche verlangt, und Qualität ist das, was die Branche verdient.
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