Biegeumformung

Inhaltsverzeichnis

  S e i t e  

1.  Einleitung  1

1.1.  Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN  1

1.2.  Verfahrensvarianten  1

1.2.1.  Freies Biegen  1

1.2.2.  Dreipunktbiegen  2

1.2.3.  Gesenkbiegen  2

2.  Verfahrensprinzip querkraftfreies Biegen  2

2.1.  Mechanische Grundlagen  2

2.2.  Verlängerung / Verkürzung des Werkstückes  3

2.3.  Rückfederung  3

2.4.  Biegeradius  3

2.5.  Biegekraft  4

3.  Welche Rolle spielt der Werkstoff?  5

3.1.  Festigkeitseigenschaft  6

3.2.  Verformungseigenschaft  6

3  3 U m f o r m b a r k e i t  6

4.  Biegeumformung in der Anwendung  7

4.1.  Gesenkbiegepresse  7

4.2.  Biegewerkzeuge  7

4.3.  Zuschnittslänge eines gekanteten U-Profils  8

4.4.  Flexibilität der Gesenkbiegepresse  8

  Allgemeine Formelbezeichnungen  9

  L i t e r a t u r v e r z e i c h n i s 1  0

Verzeichnis  der Abbildungen  11

1. Einleitung

In der vorliegenden Belegarbeit soll, anhand der Fachliteratur, das Thema Biegeumformen für die Blechbearbeitung in Hinblick auf das Verfahrensprinzip, die Verfahrensvarianten, sowie den Aufbau einer Gesenkbiegepresse näher betrachtet werden.

1.1. Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN

Die Fertigungsverfahren werden nach DIN 8580 in sechs Hauptgruppen eingeordnet. Die sechs Hauptgruppen sind Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten und Stoffeigenschaftändern [vgl. Tsch-93 S.5]. Das Umformen nach DIN 8580 ist ein Fertigen durch die plastische bzw. bildsame Formänderung eines festen Körpers. Dabei bleibt die Masse, aber auch der Werkstoffzusammenhang, des Körpers erhalten. Die Formänderung eines festen Körpers ist eine reine Gestaltänderung, ohne Zuführung oder Abführung von Werkstoff, d.h. unter Beibehaltung des Ausgangsvolumen. Umgeformt wird wählbar durch Druckkraft, Zug- und Druckkraft, Zugkraft, Biegekraft oder Schubkraft mit den jeweiligen Verfahren, siehe Tabelle 1.

Nach DIN 8586 ist Biegeumformen, meist nur Biegen genannt, ein Umformformen von festen Körpern, bei dem abgewinkelte oder ringförmige Werkstücke aus Blechen angefertigt werden [vgl. Sche-04 S.86]. Die Biegeumformung wird demnach unterteilt in Umformung mit geradliniger oder drehender Werkzeugbewegung. Die geradlinigen Werkzeugbewegung wird aufgegliedert in folgende Untergruppen Freies Biegen (Querkraftfreies Biegen u.a.), Gesenkbiegen (Gesenkbördeln u.a.), Rollbiegen und Knickbiegen. Biegen mit drehender Werkzeugbewegung wird in Walzbiegen, Schwenkbiegen, Umlaufbiegen und Rundbiegen eingeteilt [vgl. Lan-84, S.24]. Die Änderung des plastischen Zustandes resultiert durch die äußere Biegebeanspruchung, infolge von Biegemomenten. [vgl. Sche-04, S.8].

1.2. Verfahrensvarianten

1.2.1. Freies Biegen

Die Werkzeuge dienen beim Freien Biegen nur zur Kraftübertragung, d.h. das im Werkzeug die Form des Werkstückes ohne formgebende Führung des Biegequerschnittes frei ausgebildet wird. Demzufolge liegt das Werkstück auf dem Werkzeug auf zwei Punkten auf. Wenn der Stempel nun die Biegebewegung ausübt, platziert sich zur Mitte hin eine wachsende Krümmung. Vorwiegend wird diese

Verfahrensvariante zum Richten von Werkstücken eingesetzt und findet seine Anwendung in der Einzel- und Kleinserienfertigung mit Hilfswerkzeugen (Biegeplatte, Abkanntpressen) [vgl. Tsch-93, S.164, vgl. u.a. Sche-04, S.90].

1.2.2. Dreipunktbiegen

Durch einen gesteuerten Einsatz des Werkzeuges Matrize wird das Freie Biegen beim Dreipunktbiegen präzisiert. Bei diesem Verfahren werden exaktere Umformergebnisse als beim Freien Biegen erbracht. Zugleich ist es anpassungsfähig in den herstellbaren Biegewinkeln. Die Matrize besitzt eine extra gesteuerte Achse, wodurch die Steuerung aber beträchtlich aufwendiger ist. Durch diesen Aufwand entstehen höhere Werkzeugkosten, was der Grund für die niedrige Zahl der Herstellfirmen für das Dreipunktbiegen darstellt [vgl. Elek-05].

1.2.3. Gesenkbiegen

Bei der Biegeumformung Gesenkbiegen wird das Werkstück, welches sich zwischen den Werkzeugen Stempel und Matrize befindet, durch den Stempel bis zur Anlage im U- oder V-Gesenk gedrückt. Das Gesenkdrücken kann mit dem Gesenkbiegen im gleichen Arbeitsvorgang verknüpft werden, da die Umformung mit einem Prägedruck im Gesenk endet. Der Prägedruck, auch Nachdrücken genannt, dient der Verringerung der elastischen Rückfederung und Abbau der Innenspannung. Der Winkel, der von den Schenkeln eingeschlossen ist, steht um so passender, je kleiner der Stempelradius (Biegeradius ri) ist. Der Biegeradius solle jedoch einen gewissen Mindestradius nicht überschreiten, damit die gewünschten U- oder V-Formen erreicht werden [vgl. Tsch-93, S.164ff].

2. Verfahrensprinzip querkraftfreies Biegen

Bei diesem Biegevorgang wird die gewünschte Form nicht durch die Werkzeugformen erzeugt, sondern wird durch die frei auf das Werkstück wirkenden Kräfte hervorgerufen. Das verlangte Werkstück wird durch die Bewegung der Werkstückenden erzeugt. Diese Bewegung ist momenten-oder weggesteuert und bedeutet eine reine Momentenbelastung an den Werkstückenden [vgl. Sche-04, S.91, vgl. u.a. Bau-01, S.11]. Beim querkraftfreien Biegen wird demzufolge ohne Werkzeuge gearbeitet. Durch diesen Vorgang können nahezu willkürliche Biegungen unabhängig der Querschnittgeometrie des Profils erzeugt werden [vgl. Bau-01, S.11].

2.1. Mechanische Grundlagen

Eine Biegemaschine befindet sich im Betriebszustand des querkraftfreien Biegens und das Werkzeug besitzt daher keinen Gegenhalter. Das gebogene Profil ist zum einem in einem drehbaren Aufnehmer und zum anderen in einem ruhenden Aufnehmer eingespannt. Durch den Längenausgleichszylinder wird der drehbare Aufnehmer am Führungsschlitten positioniert. Der Führungsschlitten wird linear auf zwei Säulen bewegt. Um das Profil gegen den Innendruck abzudichten, wird vom Zylinder zur selben Zeit die Dichtkraft zur Verfügung bereitgestellt. Auf der anderen Seite des Werkzeuges belastet der Nachschiebezylinder am ruhenden Aufnehmer das Profil in Richtung des freien Umformbereichs. Der Dichtsatz ist am ruhenden Aufnehmer verschiebbar ausgeübt. Der Biegezylinder dreht den drehbaren Aufnehmer um seine Achse, dadurch wird am Profil das Biegemoment, welches zur Umformung nötig