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Technologie . Exkurs Rohrendenumformtechnik - Fortsetzung

Über die Möglichkeiten und Besonderheiten der axialen Rohrendenumformung wissen Sie seit unserer letzten t time(s)-Ausgabe ja bestens Bescheid. Zeit, jetzt einen Blick auf ein zweites Umformverfahren zu werfen.

Rollierende Rohrendenumfomung:

Das rollierende Umformen stellt oft eine Ergänzung der axialen Umformung dar, schafft aber auch eigenständige Formgebungs-Umformungen. Sehr häufig dient die Rollierung dazu, die Oberflächengüte der Umformung zu erhöhen und polierte Oberflächen zu erzeugen. Scharfkantige Umformungen, die axial nicht oder nur sehr schwierig herstellbar sind, können rollierend relativ einfach erzeugt werden. Auch komplexe und stark strukturierte Geometrien können auf diese Weise hergestellt werden. Dabei ist ein geometrischer Rundlauf von +/- 0,01 sichergestellt. Die Spannflächen sind in der Regel deutlich kürzer als bei der axialen Umformung.

Eingesetzt wird die rollierende Umformung auch auf so genannten Kombinationsmaschinen. Das ist sinnvoll, wenn erst axial geformt und anschließend gerollt werden muss. Die komplette Umformung erfolgt dann in einer Aufspannung.

Anders als bei der axialen Rohrumformung hängt die Auslegung der Maschine beim rollierenden Umformen nicht von Geometrie oder Kraft, sondern ausschließlich von der zu bearbeitenden Rohrgröße ab.

Für axiale Aufweitungen ist dieses Verfahren nur bedingt geeignet. Der Innendurchmesser muss dafür so groß sein, dass man mit einem Werkzeug von innen nach außen rollen kann. Das ist gewöhnlich bei Durchmessern >15mm der Fall. Um eine bleibende Verformung sicherzustellen, muss auch beim Rollierverfahren der Verformungsgrad außerhalb des elastischen Bereichs des Materials liegen.

Die Standard-Größen rollierender transfluid®-Maschinen:

  • für Rohrdurchmesser 6–22 mm: SRM 622-E (300–1000 U/Min.)
  • für Rohrdurchmesser 15–50 mm: SRM 1550-E (100–500 U/Min.)
  • für Rohrdurchmesser 40–115 mm: SRM 40115-E (40–280 U/Min.)

Funktionsprinzip der Rollieranlagen

Das Werkstück wird gegen einen Anschlag gelegt und die Spannvorrichtung schließt. Über einen Servomotor und eine Kugelumlaufspindel wird anschließend der Rollkopf axial zugestellt. Seine Position ist dabei frei programmierbar. Gesteuert über ein konisches System wird der Rollkopf danach geschlossen. Auch diese Positionierung ist wieder frei programmierbar.

Schließgeschwindigkeit und Dauer werden entsprechend der Geometrie und des Materials programmiert. Bei neuen Produkten muss lediglich das Werkzeug getauscht werden. Sämtliche Prozessparameter sind programmiert und werden einfach abgerufen. Manuelle Einstellungen sind nicht notwendig.

Neben dem Rollen von außen nach innen und von innen nach außen können diese Anlagen auch in beide Richtungen trennen. Besonders ein Nachbeschnitt mit anschließender Formgebung ist in solchen Fällen oft sehr wirtschaftlich. Bei Umformungen mit Funktionsflächen innen und außen kann zudem gleichzeitig beidseitig gerollt werden.
In all diesen Fällen ist die Bearbeitung werkzeuggebunden. Die Bearbeitungszeit hängt von der Umformung ab und liegt meist zwischen 8 und 12 Sekunden. Es ist jedoch auch möglich, komplexe Geometrien werkzeugunabhängig zu erzeugen. Wird die Anlage mit einer CNC-Steuerung ausgestattet, arbeitet sie prinzipiell wie eine gesteuerte Drehmaschine. Anstelle des Drehstahls werden dabei Rollen verwendet. Dadurch können z.B. kleine Edelstahlrohre reduziert und gleichzeitig umgeformt werden. Mit nur einem Werkzeug können auf diese Weise unterschiedlichste Geometrien und Rohrgrößen umgeformt werden.

Sinnvolle Zusatzausstattungen

Eine geeignete Schmiervorrichtung trägt dazu bei, ein gutes Umformergebnis und eine gute Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen sowie die Werkzeugstandzeiten zu verlängern. Bei Stahl und Edelstahl ist der Einsatz einer Microsprüheinrichtung sinnvoll. So kann eine minimale Menge an Schmiermittel gezielt auf die relevanten Punkte aufgebracht werden. Werden Aluminiumrohre rollierend bearbeitet, ist eine Druckspülung mit einer Emulsion sinnvoll. Ohne Umlaufschmierung kann sich Flitter bilden, wodurch  die Oberflächenqualität beeinträchtigt wird.

Zum Reinigen der Schmieremulsion verfügen die Druckspülungs-Vorrichtungen über zwei umschaltbare Filter. Der Vorteil: Muss ein Filter getauscht werden, kann der zweite Filter genutzt werden und die Produktion ohne Unterbrechung weiterlaufen. Um grobe Schmutzpartikel herauszufiltern, kann zusätzlich ein Bandfilter eingesetzt werden. Dieser wird vor den feinen Filtern angebracht und erhöht dadurch deren Lebensdauer.

Typische rollierende Umformungen sind:

  • Scharfkantige Umformungen
  • Komplexe und stark strukturierte Geometrien
  • Verbesserung der Oberflächengüte
  • Abtrennen von Überlängen

Spezielle Maschinen zur Herstellung von Bördeln

Zur Herstellung von Bördeln zwischen 20° und 90° wurden unsere rollierenden Umformmaschinen vom Typ UMR entwickelt. Dieser Maschinentyp erzeugt bei einer kurzen Spannlänge von gerade einmal 1xD eine perfekte Dichtoberfläche. Sogar Schweißnähte können egalisiert werden. Bördel bis 90° können über eine Taumelbewegung des Werkzeugs in einem Arbeitsgang hergestellt und  Werkzeugwechsel in extrem kurzer Zeit durchgeführt werden.

Die Standard-Größen rollierender transfluid®–Maschinen Typ UMR:

  • für Rohrdurchmesser 6–28 mm: UMR 628 (603 U/Min.)
  • für Rohrdurchmesser 6–42 mm: UMR 642 (200 U/Min.)
  • für Rohrdurchmesser 6–65 mm: UMR 665 (95 U/Min.)
  • für Rohrdurchmesser 30–115 mm: UMR 30115 (70 U/Min.)
  • für Rohrdurchmesser 40–220 mm: UMR 40220 (60 U/Min.)

Die Werkzeuge:

Sowohl bei der Sickenrollmaschine Typ SRM als auch bei der rollierenden Umformmaschine Typ UMR ist für jeden Durchmesser jeweils eine Spannbacke erforderlich. Zum Teil ist dies allerdings auch abhängig von der Umformgeometrie. Wenn die Spannlängen zwischen Bögen und der Umformung zu kurz sind, können Formspannstücke eingesetzt werden.

Sollen die Umformungen werkzeuggebunden ausgeführt werden, sind entsprechende Umformrollen notwendig. Ein Verschleiß dieser Rollen ist bei diesem Verfahren ausgeschlossen. Die Trennwerkzeuge sind mehrteilig aufgebaut, um verschlissene Einzelteile günstig ersetzen zu können.

Besonderheiten und Grenzen dieser Technik:

  • Der Umformgrad stellt häufig ein Limit dar.
  • Zusätzliche Bauteile können nicht aufgebracht werden.
  • Das Material wird kaltverfestigt.
  • Im Bereich der Umformung wird die Rohrwandstärke dünner.
  • Reduzieren über eine lange Distanz ist vor allem bei Edelstahlrohren sehr kritisch.


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