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maschine+werkzeug 06/2018

Evolution der Rollsysteme gezielt vorantreiben

TITELSTORY

LMT Tools - Mit dem neuen Tangential-Rollkopf Evoline treiben die Werkzeugentwickler von LMT Fette die Evolution der Rollsysteme voran und sorgen für den Anschluss an die Smart Factory. Die Rollkopfscharniere des Tangential-Rollkopfs werden per 3D-Druck hergestellt.

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. Das gilt zum Beispiel für Anwendungen im Automobilbau, Flugzeugbau oder allgemeinen Maschinenbau.

Zugleich ist Gewindeproduktion eine Großserienproduktion, weshalb es auf niedrige Taktzeiten und hohe Prozesssicherheit ankommt. Diese Faktoren stehen deshalb seit Jahren im Fokus der Werkzeugentwickler von LMT Fette. Mit dem neuen Tangential-Rollkopf Evoline treiben sie die Evolution der Rollsysteme voran und sorgen für den Anschluss an die Smart Factory.

Beispiel Automobilbau

Die Zahl der Massenbauteile, die ein Außengewinde aufweisen, ist sehr groß – von Achsschenkeln und Lenkritzeln über Injektorkörper bis hin zu diversen Kolbenstangen. Sie werden ausnahmslos schnell und mit hoher Gewindefestigkeit hergestellt. Vergleichbare Herausforderungen zeigen sich in anderen Branchen. So sorgen im Bauwesen miteinander verschraubte Zugstangen dafür, dass zentrale Konstruktionselemente extrem fest miteinander verspannt sind. Auch hier gilt, dass die Gewinde eine besondere Festigkeit aufweisen und enormen Kräften standhalten müssen.

Gerade angesichts solcher Maximalforderungen ist das Gewinderollen in der Automobil- und Flugzeugindustrie, im Bauwesen oder im allgemeinen Maschinenbau häufig das Verfahren der Wahl. Mitunter geben OEMs mit der Auftragsvergabe an Zulieferer sogar vor, dass diese Technologie zum Einsatz kommen muss. Dafür gibt es verschiedene Gründe:

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 (siehe Abb. 1).

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 (siehe Abb. 2).

Außerdem weisen gerollte Gewinde eine Oberflächenrauigkeit Rt von nur 1 bis 4 Mikrometer 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.

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

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

  • Hauptzeiten bei der Herstellung eines Achsschenkelgewindes UNF 5/8 mit 19 Millimeter Länge: Gewindeschneiden (S), Axialrollen (A) und Radialrollen (R) im Vergleich. Bild: LMT Tools

    Hauptzeiten bei der Herstellung eines Achsschenkelgewindes UNF 5/8 mit 19 Millimeter Länge: Gewindeschneiden (S), Axialrollen (A) und Radialrollen (R) im Vergleich. Bild: LMT Tools

  • Die Dauerbiegewechselfestigkeit von gerollten Gewinden übersteigt deutlich die geschnittene Variante. Bild: LMT Tools

    Die Dauerbiegewechselfestigkeit von gerollten Gewinden übersteigt deutlich die geschnittene Variante. Bild: LMT Tools

  • 1. Axialrollen Ein Axial-Rollkopf besitzt zwei bis drei (und in Sonderfällen sogar bis zu sechs) Gewinderollen mit steigungsfreien Profilringen. Da die Rollen axial auf dem Werkstück »wandern«, können Sie beliebig lange Gewinde im Durchmesserbereich von 1,4 bis 230 Millimetern herstellen. Alternativ kann der Rollkopf übrigens auch stillstehen und das Werkstück die nötige Drehbewegung ausführen. Das Werkzeug lässt sich am Längsschlitten, Revolver, Spindelkopf oder Reitstock von einfachen oder automatischen Drehmaschinen installieren. Bild: LMT Tools

    1. Axialrollen Ein Axial-Rollkopf besitzt zwei bis drei (und in Sonderfällen sogar bis zu sechs) Gewinderollen mit steigungsfreien Profilringen. Da die Rollen axial auf dem Werkstück »wandern«, können Sie beliebig lange Gewinde im Durchmesserbereich von 1,4 bis 230 Millimetern herstellen. Alternativ kann der Rollkopf übrigens auch stillstehen und das Werkstück die nötige Drehbewegung ausführen. Das Werkzeug lässt sich am Längsschlitten, Revolver, Spindelkopf oder Reitstock von einfachen oder automatischen Drehmaschinen installieren. Bild: LMT Tools

  • 2. Radialrollen Auch die Radialrolle bewegt sich axial über das Werkstück – allerdings unabhängig vom Vorschub. Das Gewinde wird mit einer einzigen Rollenumdrehung erzeugt und die maximale Gewindelänge ist durch die Rollenbreite begrenzt. Das ganze Verfahren ist extrem schnell. Außerdem können sehr kurze Gewindeausläufe hergestellt werden. Bild: LMT Tools

    2. Radialrollen Auch die Radialrolle bewegt sich axial über das Werkstück – allerdings unabhängig vom Vorschub. Das Gewinde wird mit einer einzigen Rollenumdrehung erzeugt und die maximale Gewindelänge ist durch die Rollenbreite begrenzt. Das ganze Verfahren ist extrem schnell. Außerdem können sehr kurze Gewindeausläufe hergestellt werden. Bild: LMT Tools

  • 3. Tangentialrollen Ein Tangentialrollkopf besitzt nur zwei Gewinderollen, die seitlich gegen das Werkstück gefahren werden. Anschließend formt er das Gewinde während einer fortschreitenden Vorschubbewegung in tangentialer Richtung zum Werkstück. Ein Auslösemechanismus nach dem Gewinden wie beim Axialrollen entfällt. Bild: LMT Tools

    3. Tangentialrollen Ein Tangentialrollkopf besitzt nur zwei Gewinderollen, die seitlich gegen das Werkstück gefahren werden. Anschließend formt er das Gewinde während einer fortschreitenden Vorschubbewegung in tangentialer Richtung zum Werkstück. Ein Auslösemechanismus nach dem Gewinden wie beim Axialrollen entfällt. Bild: LMT Tools

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