Maschinen der Umform- und Zerteiltechnik

- Eigenfrequenz

- Dämpfung

- Eigenschwingform

- Dynamische Nachgiebigkeit

Phase 1: aufsetzen des Schneidstempels

Phase 2: Elastische Verformung von Werkstück und Presse

Phase 3: Plastische Verformung des Werkstücks

Phase 4/5: Schlagartige Materialtrennung und Entlastung der Presse

Phase 6: Durchstoßen des Butzens und Rückhub

- Reibung des Schneidstempels am Werkstück (insbesondere beim Schneiden höherer und höchstfester Stahlsorten)

- Kippung des Stößels und Schwingungen des Schneidstempels bei Schlagartiger Entlastung (Kantenberührung von Stempel und Matrize)

• Schlagartige Entlastung elastisch vorgespannter Baugruppen bei Werkstofftrennung
• Massenträgheiten im Umkehrpunkt - Elastische Verformung
• je hoher Hubzahl (und je höher vertikale Steifigkeit),desto tiefer ist das Eintauchen des Stempels

- im Boden eingelassene Feder- und Dämpferelemente, um Resonanzen im Betriebsbereich möglichst zu vermeiden

Überkritisch:

• geringe Steifigkeiten
• Zusatzmassen (zusätzlicher Aufwand)
• Isolierwirkung
• Bevorzugt in Nähe von erschütterungsempfindlichen Geräten (Schleifmaschinen)

Unterkritisch:

• harte Federn
• keine Zusatzmassen
• hohes Maß an Dämpfung
• Grundwelle (Maschinenhubzahl), niedrige Frequenzen werden nicht isoliert ->Massenausgleich!

- technologische Kriterien

• Bauteilgröße
• Arbeitsbedarf
• Umformgeschwindigkeit
• Bauteilgenauigkeit

- wirtschaftliche Kriterien

• Nutzungszeitraum
• Stückzahl
• Flexibilität

- Umwelt/ Ressource

• Schallemissionen, Vibrationen, Energieverbrauch

- Rechtliche Kriterien

• Arbeitssicherheit
• Energieeffizienz

- Lieferzeit, Aufstellort

• Ebenheit und Parallelität der Werkzeugaufspannflächen
• Rechtwinkligkeit der Stößelbewegung
• Tisch- und Stößeldurchbiegung
• Gesamtverkippung zwischen Tisch und Stößel
• Spiel in Führung und Antrieb

- geometrische Genauigkeit (unbelastete Maschine)

- elastische Nachgiebigkeit (belastete Maschine)

- Rahmenbauform (C,- O-Rahmen)

- Lastangriff (zentriert, außermittig)

- DImensionierung des Gestells (schmal, breit)

- Erhöhung der Werkzeugsteifigkeit durch Verrippungen (wabenförmig, rechteckig)

- Führungen (auf Blechebene während der Umformung, Spielfrei vorgespannt, thermisch neutral, hohe Steifigkeit)

- Einsatz von Ziehleisten

- Bauteilgenauigkeit

- Werkzeugverschleiß

- Geräuschemissionen

- Prozessstabilität

- flexible Anpassung der Antriebskinematik an die jeweiligen Prozessbedingungn

- durch hochdynamische Antriebe (Geschwindigkeits,- und Momentenregelung)

- langsamer Prozess im Arbeitsbereich

- schneller Abtransport

- Hubzahloptimierung

- hohe Dynamik

- hohe Positioniergenauigkeit (Spielbehaftete Zwischenelemente)

- hohe Überlastfähigkeit

Vorteil:

• Steigerung der AUsbringungsmenge
• Stößelgeschwindigkeit und - bewegung individuell programmierbar
• optimale ANpassung an den Umformprozess
• Anpassung der Stößelbewegung an den Teiletransport

Nachteil:

• hohe Investitionskosten

Vorteil:

• Einfache und robuste Maschinen
• Mehrfachschlag möglich

Nachteil;

• Lärmemission
• Schlecht automatisierbar

Einsatz im Schmiedebereich - Problem der Wärmedehnung (kurze Druckberührzeiten- Werkzeugermüdung) - Sösselführung!

Pumpendirektantrieb

• max. Geschwindigkeit = Motorleistung, Pumpenkapazität
• Dimensionierung von Pumpe und Motor auf Spitzenleistung
• Presskraft steht über ganzen Hub zur Verfügung
• Limitierung der Presskraft durch Ventile

Druckspeicherantriebe

• Geschwindigkeit = Ventilquerschnitt, Druckgefälle
• kleine Dimensionierung des Speichers möglich
• Arbeitsvermögen durch Nutzvolumen des Speichers begrenzt
• Druckspeicher ist im Druck nicht regelbar

- hohe Wichtigkeit!

- Zulassung nur eines Freiheitsgrades

- hoch belastbar, einstellbar

- Verhinderung von Verkippung

- Verschiedene Grundprofile (Rechteck, Kreis, Dreiecke)

• Anfangsverlagerung
• Triebwerksverformung
• Tischdurchbiegung
• Stößeldurchbiegung
• Gestellverformung

Zahlenbeispiel SUMME bei 4000N 2,7mm Gesamtverlagerung

- Reibrad-Spindelpresse

- Kupplungs- Spindelpresse

- Fallhammer

• Schabottehammer
• Gegenschlaghammer

- Oberdruckhammer

- Spindelpresse

\(W_A=(m_B *g+p*A_k)*h\)

\(m_B \)... Bärmasse

Kolbendruck, Kolbenfläche, Höhe

elektrische Lsitung ->  hydraulische Leistung -> mechanische Leistung

Vorteil:

• Konstante Maximalkraft über großen Umformweg
• Besonders geeignet für Warm- und Kaltfließpressen mit langen Umformwegen
• Hohe zur Verfügung stehende Energie
• Sehr flexible Stößelkinematik (gegenüber Weggebundenen)
• Gute Automatisierbarkeit

Nachteil

• Niedrige Umformgeschwindigkeit
• Niedrige Anzahl an Hüben pro Zeiteinheit
• Genaue Teilhöhe nur mit Festanschlag möglich
• Geringe vertikale Steifigkeit (Kompressibilität des Öls)
• Lange Druckberührzeiten ungünstig für  Prozesse mit hoher Temperatur
• Hoher Energiebedarf

• Pressenstößel über einen Kurbel-, bzw. Excenterantrieb mechanisch angetrieben
• Koppel oder Zahnradgetriebe überträgt die Bewegung über die Antriebswelle auf den Stößel

- Start- Stopp- Betrieb

- Dauerbetrieb

Verfahren:

• Vorwärtsfließpressen
• Napfen
• Stauchen

Teilespektrum

• Flache / Schaftförmige Schmiedeteile
• Schaftförmige Teile der Halbwarmumformung

• große Hübe realisierbar
• hohe Hubzahlen möglich (auch gut Regulierbar)
• besonders geeignet für Teile mit sehr langer Geometrie
• automatisierte Werkstücktransporte
• hohe Auftreffgeschwindigkeiten
• stark veränderliche Arbeitsgeschwindigkeiten im Arbeitsbereich

- einfache Kurbelgetriebe (Excenterschubkurbelgetriebe)

- erweiterte Kurbelgetriebe (Kniehebel- Schubkurbelgetriebe, Lenkhebel- Schubkurbelgetriebe)

Verfahren:

• Reduzieren und Vorwärtsfließpressen
• Napfen
• Stauchen
• Prägen und Kalibrieren

Teilespektrum

• flache oder Napfförmige Fließpressteile
• Lange schaftförmige Teile (Getriebewellen)

einfachen Excenterantrieben: sinusförmig

modifizierten Kniehebelantrieben: modifizierte Sinuskurve mit geringer Geschwindigkeit im Arbeitsbereich

Servoantriebe: frei programmierbare Kinematik

• große Nennkräfte bei geringem Kurbelmoment
• bei geeigneten Werkzeugen geringere Auftreffgeschwindigkeiten als bei Excenterpressen
• hohe Hubzahlen möglich
• lange Druckberührzeiten durch gleichmäßige geringe Geschwindigkeit im Arbeitsbereich
• Stößelhub relativ klein -> eingeschränktes Teilespektrum
• gegenüber Excenterpressen kleinerer Nennkraft-weg
• hohe Presssteifigkeiten, da Antriebswelle (Kurbelwelle, Pleuel) nicht direkt im Kraftluss

• größerer Arbeitsbereich
• fast konstante Stößelgeschwindigkeit im Arbeitsbereich möglich
• geringe Auftreffgeschwindigkeit
• zu kleiner Arbeitsbereich für sehr lange Teile
• schneller Schößelrückweg nach u.U. ermöglicht mehr Zeit für den Werkstücktransport
• hohe Hubzahlen
• hohe Presssteifigkeit, da Antriebselemente (Kurbelwelle, Pleuel) nicht direkt im Kraftfluss liegen

- hohe Dynamik durch geringe Trägheitsmomente (wenig bewegte Massen durch Planetengetriebe)

- Anwendbar zB. bei pendelbetrieb um Arbeitspunkt

Stößelverstellung

• Anpassung des Werkzeugbauraums an unterschiedliche Werkzeughöhen
• keinen Einfluss auf F,v

Hubverstellung

• Anpassung der Hubhöhe an die Anforderungen des umzuformenden Teils
• Veränderung von F,v

- Anpassung der Presse an unterschiedliche Umformwerkzeuge (Höhe)

- Ausgleich von Nacharbeiten von Schneidwerkzeugen, die die Werkzeughöhe verringern (schleifen)

- Einstellung der maximalen Umformkraft (je weiter unten, desto größer Kraft)

- Anpassung an unterschiedliche, bzw schwankende Blechdicken- oder Güten

- Anpassung der Maschine an die Anforderungen der verschiedenen Umformwerkzeuge- und Prozesse

- ermöglicht den Einsatz verschiedener Werkzeuge und die Anpassung von Verfahrensparametern auch bei weggebundenen Pressen

Bei der EInstellung ist zu Berücksichtigen: Auftreffgeschwindigkeit, Umformgeschwindigkeit, Belastung des Pressantriebs, zur Teileentnahme erforderliche Werkzeugöffnungsweite

• Exzentrizität der Exzenterwelle
• Exzentrizität der Exzenterbuchse
• Stellung der Exzenterbuchse zur Exzenterwelle (Einstellung durch Vertrehung)

Hubverstellung durch Änderung der Exzentrizität des Pleuellagermittelpunktes gegenüber der Drehachse der Exzenterwelle

C-Gestell
+ gute Zugänglichkeit
+ preiswert
+ neigbar
- geringe Steifigkeit
- Winkelfehler durch asymmetrische Deformation
- Verkippung am Werkzeug
- bevorzugt für geringe Nennkräfte

O-Gestell
+ höhere Genauigkeit
+ höhere Steifigkeit
+ höhere Nennkraft
+ höhere Hubzahl
+ symmetrische Deformation
- schlechte zugänglichkeit

(Doppelständergestell)