Drückwalzmaschinen müssen bei der Herstellung von Felgen, Kupplungs- und Getriebeteilen geringe Toleranzen wiederholbar einhalten. Gefordert sind hier vor allem die Regelventile.
Hohe Umformkräfte sind aufzubringen, wenn Kupplungs- und Getriebeteile oder Felgen auf den Drückwalzmaschinen der WF Maschinenbau und Blechformtechnik GmbH Co. KG aus Sendenhorst entstehen. Um die gewünschten Verformungsgrade selbst bei großen Materialdicken zu erzielen, ist aber nicht nur Kraft gefragt, erläutert Heiko Ohlscher, Prokurist und Technischer Leiter bei WF Maschinenbau. „Auch die permanent reproduzierbare Positioniergenauigkeit spielt eine Rolle, insbesondere bei den modernen, gewichtsoptimierten Felgen.“
Anwender der Sendenhorster Maschinen profitieren dabei von der Kombination bewährter Umformtechniken mit den von WF neu entwickelten hydraulischen Verfahren. In deren Mittelpunkt stehen die DF-Plus-Regelventile der Hydraulic Controls Division der Parker Hannifin GmbH Co. KG aus Kaarst. „Mit dem Einsatz dieser Ventile hat sich die Wiederholgenauigkeit enorm erhöht“, berichtet Ohlscher. „So konnten wir die Fertigungstoleranzen um rund 40 Prozent reduzieren, die Präzision der Bauteile steigt also.“ Das Arbeitsprinzip der DF-Plus-Ventile basiert auf der Bewegung einer Strom durchflossenen Spule im Feld eines Permanentmagneten. Unabhängig von der jeweiligen Hubposition weist der Antrieb eine echte Linearität zwischen Kraft und Spulenstrom auf, so dass die Kraftentwicklung in jeder Position gleich bleibt. Dieser VCD-Antrieb (Voice Coil Drive) wurde als Weiterentwicklung des Tauchspulenprinzips zusammen mit anderen konstruktiven Neuerungen in die Ventilreihe integriert.
„Sowohl die hohe Dynamik durch die kurze Sprungantwort als auch die große Kraftentwicklung von rund 100 Newton und die Bewegungscharakteristik dieses Ventils haben uns überzeugt“, resümiert Heiko Ohlscher. WF Maschinenbau verwendet Ventile vom Typ D3FP*0. Die Schaltzeiten dieses Regelventils sind mit weniger als 6 ms sehr gering. Der Frequenzgang von 200 Hz im Kleinsignalbereich bei -3 dB Amplitudenverstärkung gewährleistet ein präzises und stabiles Verhalten in übergeordneten Regelkreisen. Für Präzision sorgt zudem der in einer Buchse exakt geführte Kolben.
Zum Einsatz kommen die DF-Plus-Regelventile in einer Fertigungslinie, die die Sendenhorster für zweiteilige, gewichtsoptimierte Aluminiumfelgen gebaut haben. Diese formt geschweißte Bandagen in mehreren Arbeitsschritten zu einem Felgenprofil um. Im ersten Schritt werden die Bandagen aufgeweitet, danach folgt das Drückwalzen, bei dem das Material in festgelegten Bereichen der Felgenkontur ausgedünnt und letztlich die gewünschte Form erzeugt wird. Nach der anschließenden Randbearbeitung und Wärmebehandlung testet eine Kalibriermaschine jede Felge auf optimalen Rundlauf. Die DF-Plus-Ventile regeln die X-Achse.
Deren Zuverlässigkeit und Genauigkeit muss sichergestellt werden, da eine unzureichend oder gar fehlerhaft geregelte Achse kostenintensiven, hohen Ausschuss zur Folge hätte. „Das Ventil ist für unsere Anwendung wie geschaffen, da wir größten Wert auf exakte Positionierung und Wiederholgenauigkeit legen, gleichzeitig aber auch die Kosten nicht aus den Augen verlieren dürfen“, bestätigt Ohlscher.
Die Ansprüche an die exakte Achsregelung steigen mit den modernen, oftmals gewichtsoptimierten Felgen. Hierbei muss jeder Millimeter Material an die richtige Stelle gedrückt werden. Die Parker-Hannifin-Ventile erlauben heute permanent reproduzierbar eine Wiederholgenauigkeit von 3 µm, wo man zuvor noch mit 15 bis 20 µm rechnen musste. Die CNC-Achsen der Drückwalzmaschinen sind mittlerweile ebenso standardisiert wie die Achsen anderer Maschinentypen mit hydraulischem Vorschub. So kommen neben Regelventilen der Serie DF-Plus auch die geräuschreduzierten und pulsationsarmen Axialkolbenpumpen vom Typ PV-plus sowie Steuerblöcke, Zylinder, Filter und Verbindungstechnik zum Einsatz.
Ohlscher ist mit der seit 1986 bestehende Zusammenarbeit mit Parker Hannifin zufrieden: „Die Unterstützung seitens Parker Hannifin fängt bereits mit der Planung und Konstruktion der Maschinen an, und auch bei Fragen während der Montage oder bei Testläufen erhalten wir schnelle Hilfe“, so der Technische Leiter. „Bei der Wartung unserer weltweit eingesetzten Maschinen kommt uns natürlich auch die globale Präsenz von Parker zu Gute.“
Michael Corban Fachjournalist in Nufringen
Hohes Reaktionsvermögen und gute Führung
Neue Technologie
Wer bei der Regelung hydraulischer Achsen auf Präzision und Wiederholgenauigkeit achten muss, weil sonst ein kostenintensiver Ausschuss entsteht, rechnet lieber mit einer Wiederholgenauigkeit von 3 µm als mit 15 bis 20 µm. Mit den DF-Plus-Regelventilen bleiben die Kosten trotz der Präzision im Rahmen.
Der Anwender
Die WF Maschinenbau und Blechformtechnik GmbH Co. KG in Sendenhorst ist spezialisiert auf spanlose Umformtechnik und in Europa, USA und Asien präsent. Das westfälische Unternehmen entwickelt und fertigt im Bereich des Metalldrückens komplette Fertigungszellen, bestückt mit Drückwalz- oder Profiliermaschinen. Das 1975 gegründete Unternehmen hält mehr als 50 nationale und internationale Patente auf Umformlösungen. Ein großer Teil der WF-Maschinen produziert Riemenscheiben, Naben an Kupplungs- und Getriebeteilen sowie innenverzahnte Kupplungsgehäuse und Getriebeteile. Hierbei dienen hydraulische Vorschubachsen als treibende Kraft.
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