Einfluss der Maschinensteifigkeit auf die Schneidspaltaufweitung bei hydraulischen Knüppelscheren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Scherschneidprozess zählt zu den gebräuchlichsten Trennverfahren, der sich aufgrund seiner Wirtschaftlichkeit und Ausbringungsrate in diversen Industriezweigen prädestiniert hat. In der Schmiedeindustrie werden die Halbzeuge (Schnittteile) zuerst aus Stabstählen bzw. Stangenstähle mit meist rundem Querschnitt getrennt. Diese werden als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Schmiedeteilen verwendet. Da die Qualität der Schmiedeteile von der Schnittteilgüte abhängt, ist die Qualität der Schnittteile bei der Scherung von großer Bedeutung. Die Einstellung des Schneidspaltes zwischen Abschnitt- und Stangenmesser spielt hinsichtlich der Qualität der Schnittteile eine maßgebliche Rolle. Die Größe des einzusetzenden Schneidspaltes ist dabei im Wesentlichen abhängig von dem Material (tribologische Eigenschaften, Lieferzustand), dem Scherprozess (Verschleißzustand und Bauform von Schneidkanten, Schergeschwindigkeit) sowie der Maschinensteifigkeit. Die bisherigen Studien im Bereich von Scherprozessen auf Knüppelschermaschinen weisen keine hinreichenden Untersuchungen bezüglich der Maschinensteifigkeit und deren Einfluss auf den Schneidspalt auf. Dieses Forschungsprojekt hatte die Ermittlung der Maschinensteifigkeit einer hydraulischen (vertikal arbeitenden) Knüppelschere und deren Auswirkung auf die Schneidspaltaufweitung beim Scherprozess zum Ziel. Demzufolge hatte die Ermittlung des optimalen Schneidspaltes zum Erreichen einer höheren Schnittteilgüte zu erfolgen. Da die horizontale Maschinensteifigkeit einer Knüppelschere maßgebenden Einfluss auf die Schneidspaltaufweitung zwischen Abschnitt- und Stangenmesser ausübt, wurde sie in dieser Studie in Betracht gezogen. Um die Steifigkeit zu untersuchen, wurde eine geeignete Messmethode entwickelt. Zudem wurde eine Messvorrichtung ausgelegt, die eine Krafteinleitung in horizontaler Richtung und die Aufnahme der Verlagerungen in gleicher Richtung ermöglicht. Parallel dazu wurde für die zu untersuchende Knüppelschermaschine (Typ HKS 300 der Firma EUMUCO) ein CAD-Modell erstellt. Auf Basis dieses Modells wurde eine statische Analyse der Maschinensteifigkeit der Knüppelschermaschine mit der Finite- Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Anhand der FEM-Simulationen wurde die horizontale Steifigkeit der Maschine untersucht und mit der Praxis abgeglichen. Des Weiteren wurden zahlreiche Scherversuche mit verschiedenen Stabdurchmessern und unterschiedlichen Werkstoffen auf der hydraulischen Knüppelschere durchgeführt. Bei jeder Stahlsorte wurde bei den Scherversuchen der Schneidspalt schrittweise um 0,1 mm erhöht. Somit konnte der Einfluss verschiedener Schneidspalte auf die Qualität der Rohteile erfasst werden. Aus den gewonnenen Erkenntnissen konnte der optimale Schneidspalt unter Berücksichtigung der ermittelten horizontalen Steifigkeit der Maschine herausgestellt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Sauber gescherte Halbzeuge als Bedingung für das gratlose Präzisionsschmieden. In: MM Maschinenmarkt, Vogel-Buchverlag, o. Jg. (2008), H. 8, S. 122-123
Lücke, M.; Stonis, M.; Nickel, R.
- Considering the machine stiffness by adjusting the blades' clearance In a hydraulic bar stock shearing machine. (Abstract) Advanced Metal Materials and Technologies 2009 (AMMT' 2009); Saint Petersburg, Russia
Javadi, M.; Behrens, B.-A.; Krimm, R
