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2014-03-Schmiede-Journal

50 Prozent, wohingegen die Veränderung der Materialmodelle einen untergeordneten Einfl uss auf die Umformkräfte lieferte. Die Betrachtung der Geometrie mittels des Messsystems GOM Atos bei Ein satz der unterschiedlichen Hubverläufe (Bild 3) zeigt einen Einfl uss der Verläufe auf die Zahnfüllung der Probe. Dargestellt ist die Ab wei-chung der Probengeometrie, um ge formt mit kon ven tionellem beziehungs weise os zil lie-ren dem Hubverlauf. Die positive Abweichung mit maximal 0,14 mm im Bereich der Zähne be schreibt eine deutlich größere Zahn fül lung bei konventionellem Hubverlauf. Dies ist auf die höheren Umformkräfte und den damit verbundenen größeren Ma te rial fl uss zurückzuführen. Des Weiteren zeigt sich eine größere Stauchung der Probe bei kon ventionellem Hubverlauf. Experimentelle Untersuchung mit veränderten Prozessparametern Weitere experimentelle Untersuchungen be-fas sen sich mit der Identifi kation des Ein fl usses der Prozessparameter Ge schwin dig keit, Hub länge sowie Oszillationsfrequenz auf die Umformkräfte. Exemplarisch stellt Bild 4 die Umformkräfte bei Veränderung der Hubzahl von 2 Hub/min auf 6 Hub/min dar. Diese Änderung zeigt keinen nennenswerten Ein-fl uss auf die Umformkraft. Die höhere Dy namik aufgrund der gesteigerten Hubzahl äußert sich allerdings in einem deutlichen Schwin-gen der Maschine. Der Einfl uss der Hublänge auf die Umformkräfte ist ebenfalls gering. Die Variation der Prozessparameter und deren geringer Einfl uss auf die Umform kräfte zeigten zum einen die Prozessrobustheit und zum anderen das Potenzial auf, die Pro duk ti vität zu steigern. Weiteres Potenzial zur Steigerung der Produktivität zeigte sich beim Ein satz von alternativen Schmier stoff sys te men. Hierbei konnten trotz konventionellem Hubverlauf ähnliche Umformkräfte wie bei oszillierender Umformung erzielt werden. Die Optimierung der Prozessparameter und des Schmier stoff-systems kann somit die Fertigung neuer Bau-teil 40 SchmiedeJOURNAL März 2014 geometrien erschließen und deut liche Pro-duk ti vi täts s tei ge rungen re ali sie ren. Aller dings sind hierbei weitere Unter suchungen bezüglich Werkzeugstand zeiten und Ver zahnungs eigen-schaften notwendig. Zusammenfassung und Fazit Die Untersuchungen zum Ver zah nungs-drücken i den ti fi zieren die Ef fek te der Rei bungstheorie als Ursache für die Kraft reduktion bei der Um formung mit os zil lie ren den Hub ver-läufen. So kön nen durch Einsatz des speziell konzipierten Werkzeugsystems die beiden in Frage kommenden Theorien experimentell voneinander getrennt werden. Die Auswertung der Geometrie zeigt einen Einfl uss des Hubverlaufs auf die Zahnfüllung, welcher auf die unter schied lichen Um form kräfte und somit den unterschiedlichen Ma te rial fl uss zurückzuführen ist. Der Einfl uss der Prozessparameter auf die Umformkräfte ist jedoch vernachlässigbar und birgt somit das Potenzial, die Produktivität bei gleich bleibenden Umformkräften zu steigern. Gleiches gelingt ebenfalls durch Ver-än dern des Schmierstoffsystems. Die Tatsache, dass die Reibungsverhältnisse die Um formkraft, aber auch die Geometrie maßgeblich beeinfl ussen, bietet Optimierungsansätze für das Verzahnungsdrücken. Diese können auf die Fertigung neuer Bauteilgeometrien oder die Steigerung der Produktivität zielen. Zukünftige Forschungsarbeiten sollten auf diese Aspekte fokussieren. n Fachbeiträge Literatur BUL10 Bullinger, H.J.: Mechanische und hydraulische Pressen – Energiebilanz und Wirkungsgrad, In: Tagungsband 10. Karlsruher Arbeitsgespräche Prduktions-forschung 2010, Karlsruhe, 2010. DOE10 Doege E.; Behrens B.A.: Handbuch Umformtechnik, 2. bearbeitete Aufl age, Springer Verlag, 2010, ISBN-10 3-540-23441-1. GRU06 Grupp, P.; Richter, W.: Frequenzmoduliertes Axialformen – fl exible Fer tigung von Innen- und Außen ver zahnungen. In: Globalisierung – Treiber für neue Umformtechnologien /, 9. Umform-technisches Kolloquium Darmstadt, Bamberg, Verlag Meisenbach GmbH, 2006, ISBN-10 3-87525-229-2, S. 49-57. KAP05 Kappes, B.: Über den Nachweis tribologischer Effekte mit Hilfe von Modell-versuchen im Bereich der umwelt freund-lichen Kaltmassiv um for mung, Disser tation PtU Darmstadt, Shaker Verlag, 2005. SCHU07 Schultheis, V.: Oszil lie ren des Umformen mit direkt an ge triebenen Um-form maschinen. Dissertation PtU Darm-stadt, Shaker Verlag, 2007. Förderhinweis Das IGF-Vorhaben 17330 N der For-schungs ver einigung For schungs ge-sell schaft Stahl ver formung e. V. (FSV) wurde über die AiF im Rah men des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundes ministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Be schlusses des Deutschen Bundestags gefördert. Die Langfassung des Abschlussberichts kann bei der FSV, Goldene Pforte 1, 58093 Hagen, angefordert werden. Bild 3: links: Realbauteil, mitte: Mit GOM Atos digitalisiertes Bauteil, rechts: Abweichung der Verzahnungsgeometrie bei Einsatz unterschiedlicher Hubverläufe. Bild 4: Umformkräfte bei Erhöhung der Hubzahl von 2 Hub/min auf 6 Hub/min. Bilder: Autoren Dipl.Ing. Benjamin Heß Prof. Dr.Ing. Dipl.Wirtsch. Ing. Peter Groche


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