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Werkzeugtechnik 4.0

Rollsysteme Gewinderollsysteme im Vergleich

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Die Gewindeproduktion ist eine Großserienproduktion. Dabei kommt es auf niedrige Taktzeiten und hohe Prozesssicherheiten an. Werkzeugentwickler LMT hat die passenden Rollsysteme im Portfolio.

Der Tangentialrollkopf wird seitlich gegen das Werkstück gefahren. Anschließend formt er das Gewinde in tangentialer Richtung zum Werkstück.
Der Tangentialrollkopf wird seitlich gegen das Werkstück gefahren. Anschließend formt er das Gewinde in tangentialer Richtung zum Werkstück.
(Bild: LMT )

Stabilität ist das entscheidende Schlagwort, wenn es um Gewinde geht: Die gefertigte Oberfläche muss eine hohe Dauerfestigkeit und Präzision aufweisen, um auch bei großen äußeren Belastungen den stabilen Zusammenhalt verschiedener Komponenten zu gewährleisten. So ist die Zahl der Massenbauteile im Automobilbau, die ein Außengewinde aufweisen, sehr groß – von Achsschenkeln und Lenkritzeln über Injektorkörper bis hin zu diversen Kolbenstangen. Sie werden schnell und mit hoher Gewindefestigkeit hergestellt. Die Gewinde müssen eine besondere Festigkeit aufweisen und enormen Kräften standhalten. Deshalb ist gerade das Gewinderollen in der Automobil- und Flugzeugindustrie, im Bauwesen oder im allgemeinen Maschinenbau häufig das Verfahren der Wahl.

Doch mit welchen Vorteilen punktet das Gewinderollen gegenüber herkömmlichen Verfahren?

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  • Gewinderollen erfolgt mit einem extremen Tempo. Die Hauptzeiten liegen in der Regel unterhalb oder kurz oberhalb einer Sekunde – das alternative Gewindeschneiden ist um ein Vielfaches langsamer
  • Gleichzeitig garantiert das Rollen eine deutlich höhere Bearbeitungsqualität als spanende Verfahren. Die Dauerfestigkeit der gefertigten Gewinde ist etwa dreimal so hoch, denn bei der Kaltumformung werden die Materialfasern nicht „durchtrennt“, sondern verdichtet
  • Außerdem weisen gerollte Gewinde eine Oberflächenrauigkeit Rt von nur 1 bis 4 μm auf. Der Wert ist damit sogar niedriger als bei vielen geschliffenen Gewinden.
  • In der Großserienproduktion punktet darüber hinaus die hohe Haltbarkeit der Werkzeuge. Standmengen von mehr als 250.000 Gewinden pro Rollensatz sind keine Seltenheit. Innovative Rollenwerkstoffe und Rollenausführungen eröffnen hier neue Möglichkeiten.

Auf das Werkzeug kommt es an

Für einen effizienten Gewinderollprozess kommt es in entscheidendem Maß auf das eingesetzte Werkzeug an. Das zeigt sich bereits beim Handling, schließlich garantieren auch der schnelle und fehlerfreie Rollenwechsel sowie eine einfache Einstellmöglichkeit für den Rollendurchmesser die Prozesssicherheit.

Mit der Rollkopfgeneration EVOline hat LMT vor einigen Jahren einen Axial-Rollkopf auf den MArkt gebracht. Die Besonderheit dabei: der Rollendurchmesser lässt sich präzise und einfach fein einstellen. Dabei sichert die verwendete Justierspindel eine hohe Widerholgenauigkeit.

Nun haben die Gewindespezialisten mit Sitz in Schwarzenbek bei Hamburg die EVOline-Vorteile auf das Tangentialrollen übertragen. Ein solches Werkzeug besitzt zwei Rollen, die seitlich gegen das Werkstück gefahren werden. Während der fortschreitenden Bewegung in tangentialer Richtung zum Werkstück entsteht das Gewinde. Auch bei kurzen Gewindeausläufen, extremen Kurzgewinden, hinter einem Bund oder zwischen Spitzen ist auf diese Weise Präzision garantiert (siehe Infokasten zu den verschiedenen Rollverfahren). Der neue Tangential-Rollkopf EVOline ist dabei in fünf Größen verfügbar, die einen Gewindedurchmesser von 1,6 bis 34 Millimetern abdecken. Beschriftungshinweise an den Rollkopfkomponenten erleichtern den korrekten Zusammenbau sowie die Identifikation von Ersatzteilen bei der Demontage. Und: Der Komfort beim Handling nimmt noch zu, weil sich der ganze Rollkopf ohne Werkzeug ein- und ausbauen lässt.

Die Rollsysteme im Vergleich

Die Gewindeproduktion ist ein weites Feld mit unzähligen Gewindearten. Dabei können fast alle genormten Gewinde oder Sondergewinde – von zylindrischen und kegeligen Spitzgewinden über Trapez-, Rund- und Halbrundgewinden bis zu zylindrischen Holz- und Sägegewinden – gerollt werden. Gleiches gilt für Rändelungen, Ringprofile und vieles mehr. LMT hat drei Werkzeugtypen im Portfolio. Ihre Eigenschaften im Vergleich:

Axialrollen Radialrollen Tagentialrollen
(Bildquelle: LMT)
(Bildquelle: LMT)
(Bildquelle: LMT)
Anzahl Gewinderollen: 2-3 (Sonderfall bis zu 6) Anzahl Gewinderollen: 3 Anzahl Gewinderollen: 2
Bewegung Rollen: axial auf dem Werkstück Bewegung Rollen: axial über das Werkstück (unabhängig vom Vorschub) Bewegung Rollen: seitlich gegen das Werkstück
Arbeitsbereich: Durchmesser zwischen 1,4 bis 230 mm Arbeitsbereich: Durchmesser zwischen 3 bis 45 mm Arbeitsbereich: Durchmesser zwischen 1,6 bis 64 mm
Besonderheit: Alternativ kann der Rollkopf stillstehen. Dabei führt das Werkstück die nötige Drehbewegung aus. Besonderheit: Gewinde wird in einer einzigen Rollenumdrehung erzeugt. Es können sehr kurze Gewindeausläufe hergestellt werden. Besonderheit: Ein Auslösemechanismus nach dem Gewinden wie beim Axialrollen entfällt.

3D-gedruckte Komponenten aus Werkzeugstahl

Bei der Herstellung des Werkzeugs setzt LMT auf Komponenten aus 3D-gedrucktem Werkzeugstahl. Die additiv gefertigten Rollkopfscharniere haben verstellbare Kühl- und Spüldüsen. Dabei nimmt die Bruchfestigkeit des Werkzeugs zu, weil sich die Bauteilstrukturen präziser am Kraftfluss orientierten und eine verbesserte Topologie aufweisen. Mit der kompakten Bauweise sinkt das Gewicht des Werkzeugs insgesamt ab. Auch das Spanschutz-Cover kommt aus dem 3D-Drucker.

Optional kann eine intelligente Sensorik verbaut werden, um das Werkzeug mit der Smart Factory zu vernetzen. Die Sensorik führt dabei mit Hilfe eines Dehnmessstreifens Kraftmessungen durch und speichert den auftretenden Kraftverlauf. Im Abgleich mit einer Kraftverlauf-Normkurve lassen sich so Abweichungen feststellen. Die Elektronik beinhaltet zudem umfangreiche Informationen zur „DNA“ wie Fertigungsdatum, Seriennummer, Typ, Ausführung und etwaige Wartungsintervalle.

Zudem kann das Werkzeug an Smartphones oder Tablets per Bluetooth angeschlossen werden. Somit können LMT-Anwendungstechniker mithilfe einer App die aktuellen Rollkopfdaten überprüfen und den Einsatz des Werkzeugs zusammen mit den Anwendern optimieren.

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