{"id":6416,"date":"2025-04-18T17:11:28","date_gmt":"2025-04-18T15:11:28","guid":{"rendered":"https:\/\/eichenberger.staging2.net\/?p=6416"},"modified":"2025-05-09T10:42:08","modified_gmt":"2025-05-09T08:42:08","slug":"die-bibliothek-des-gewinderollens-6-9","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.eichenberger.com\/de\/blog\/die-bibliothek-des-gewinderollens-6-9\/","title":{"rendered":"Das Herstellen von gerollten Gewinden"},"content":{"rendered":"\n

Die Bibliothek des Gewinderollens – 6\/9<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

In diesem Blogartikel erfahren Sie mehr \u00fcber das Herstellen von gerollten Gewinden, das Rohmaterial, die Phasen des Gewinderollens, die Zeit und Dauer, die richtige Temperatur sowie die \u00dcberwachung.<\/p>\n\n\n\n

Unabh\u00e4ngig von den einzelnen Verfahren oder Varianten ist es beim Gewinderollen immer eine keilf\u00f6rmige Werkzeuggeometrie, die in den Rohteilwerkstoff eindringt. Dabei verdr\u00e4ngt das Werkzeug das Material, welches bei dem Vorgang in die Freir\u00e4ume der Werkzeugkontur flie\u00dft. Der Vorgang ist beendet, wenn entweder die beabsichtigte Aufflie\u00dfh\u00f6he des Werkstoffs erreicht oder die Werkzeugkontur mit Material ausgef\u00fcllt ist.<\/p>\n\n\n\n

Rohmaterial<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

F\u00fcr das Gewinderollen muss das Rohmaterial rotationssymmetrisch sein, also zylindrisch mit einem konstanten Durchmesser. Aber auch dickwandige Rohre und andere Hohlk\u00f6rper eignen sich unter Umst\u00e4nden zum Rollen. Filigrane Werkst\u00fccke wie z.B. d\u00fcnnwandige Rohre eignen sich daf\u00fcr jedoch nicht, denn der Werkstoff flie\u00dft bei gro\u00dfer \u00c4nderung der Materialst\u00e4rken in alle Raumrichtungen. Der erforderliche Durchmesser des Rohteils wird auf der Grundlage von Erfahrungswerten festgelegt oder kann rechnerisch ermittelt werden. Entscheidend sind zwei Parameter: das Abwicklungsverh\u00e4ltnis zwischen dem Werkst\u00fcck und dem Werkzeug sowie das f\u00fcr die beabsichtigte Endform erforderliche Flie\u00dfvolumen des Werkstoffs.

Materialvoraussetzung: mindestens 6 % Dehnung<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Grunds\u00e4tzlich ist jeder Werkstoff f\u00fcr das Gewinderollen geeignet unter der Voraussetzung, dass er sich \u00fcberhaupt plastisch verformen l\u00e4sst. Mit anderen Worten, das Material muss eine Dehnung von \u00fcber 6 % zulassen, ohne bei dem Vorgang des Gewinderollens zu Bruch zu gehen.<\/p>\n\n\n\n

Max. 1200N\/mm2 <\/sup>Zugfestigkeit<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bei den Angaben \u00fcber die maximal zul\u00e4ssige Zugfestigkeit \u2013 z.B. kf0 = 1200N\/mm2 <\/sup>\u2013 stellt sich weniger die Frage nach der Verformbarkeit des Werkstoffs, sondern vielmehr die Frage nach einer vern\u00fcnftigen Lebensdauer des Werkzeugs. Denn je niedriger die Zugfestigkeit und je korrekter der Durchmesser desto l\u00e4nger ist die Lebensdauer des Werkzeugs.<\/p>\n\n\n\n

Zu ber\u00fccksichtigen ist, dass der zu rollende Werkstoff den Ablauf der Umformung sowie die von der Maschine aufgebrachte Rollkraft und die Standzeit der Werkzeuge massgeblich mitbestimmt.<\/p>\n\n\n\n

Urs\u00e4chlich f\u00fcr die Verformbarkeit von Metallwerkstoffen sind ihr kristalliner Aufbau und ihre chemische Zusammensetzung. So ver\u00e4ndert der Kohlenstoffgehalt die Verformbarkeit von St\u00e4hlen wesentlich: Mit zunehmendem Gehalt nimmt die M\u00f6glichkeit der Formgebung ab und die Tendenz zur Kaltverfestigung steigt.<\/p>\n\n\n\n

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Abb. 1 Verlauf der Materialfasern in einem gerollten Gewinde (Mikroschliff)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Verfestigung des Werkstoffs w\u00e4hrend der Verformung ist bei der Beantwortung der Frage nach den f\u00fcr das Gewinderollen geeigneten Werkstoffen besonders zu ber\u00fccksichtigen. Die Verfestigung basiert auf komplexen plastomechanischen Vorg\u00e4ngen in der Kristallstruktur und ist am geschliffenen Querschnitt eines gerollten Gewindes nachweisbar (Abb.1). Man kann nicht gen\u00fcgend darauf hinweisen, dass Werkstoffe, die sich verfestigen, zwar hochbelastbare Bauteile ergeben, der Rollvorgang jedoch besondere Massnahmen und viel Erfahrung erfordert.<\/p>\n\n\n\n

Phasen des Gewinderollvorgangs<\/h2>\n\n\n\n

Es gibt drei Phasen w\u00e4hrend des Gewinderollvorgangs (siehe Abb.2): die Vorbereitungsphase, in der das Werkzeug die Oberfl\u00e4che ber\u00fchrt, dann folgt die 1. Eindringphase gefolgt von der 2. Eindringphase, wo jeweils das Werkzeug in das Material eindringt. Diese drei Phasen werden im weiteren Verlauf nun ausf\u00fchrlicher beschrieben.<\/p>\n\n\n\n

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Abb.2: Drei Phasen des Gewinderollens<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Vorbereitungsphase<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Zu Beginn der Umformung ber\u00fchrt das keilf\u00f6rmige Werkzeug die Oberfl\u00e4che des zylindrischen Werkst\u00fccks. Die Kontaktzone ist punkt- oder linienf\u00f6rmig, je nach Geometrie des Rollwerkzeugs. Die Kontaktfl\u00e4che des Werkst\u00fccks mit dem Werkzeug ist zu diesem Zeitpunkt, unter Ber\u00fccksichtigung der elastischen Eigenschaften der Werkstoffe, klein. Die von der Maschine aufgebrachte Kraft f\u00fchrt damit zu einer Fl\u00e4chenpressung, die in der Regel weit \u00fcber der Festigkeit des Werkstoffs liegt. In dieser ersten Rollphase, der Vorbereitungsphase, werden derart hohe Druckspannungen in das Rohteil eingebracht, dass sich das Material plastisch zu verformen beginnt.<\/p>\n\n\n\n

Erste Eindringphase<\/h3>\n\n\n\n

In der n\u00e4chsten Phase des Rollvorgangs, der ersten Eindringphase, dr\u00fcckt sich das keilf\u00f6rmige Werkzeugprofil eher geringf\u00fcgig in den Werkstoff ein. Das Grundmaterial ver\u00e4ndert seine innere Struktur und verfestigt sich nach den beschriebenen Mechanismen des Umformens. In dieser Phase w\u00e4chst die Kontaktfl\u00e4che zwischen dem Werkzeug und dem Werkst\u00fcck und wird deutlich gr\u00f6sser als in der Vorbereitungsphase. Mit dem gr\u00f6sser werdenden Kontaktbereich sinkt jedoch die Fl\u00e4chenpressung, sodass die Maschine eine deutlich gr\u00f6\u00dfere Rollkraft aufbringen m\u00fcsste, um die Eindringgeschwindigkeit beizubehalten. Meist arbeitet die Maschine aber bereits in der Vorbereitungsphase mit maximaler Rollkraft. Daher nimmt die Eindringgeschwindigkeit w\u00e4hrend des Eindringvorgangs in der Regel ab.<\/p>\n\n\n\n

Zweite Eindringphase<\/h3>\n\n\n\n

In der letzten Rollphase, der zweiten Eindringphase, nimmt die Kontaktfl\u00e4che zu und ist damit deutlich gr\u00f6\u00dfer als in der ersten Eindringphase. Die einsetzende Werkstoffverfestigung erschwert den Eindringvorgang zus\u00e4tzlich.<\/p>\n\n\n\n

Zeitlicher Verlauf beim Gewinderollen<\/h2>\n\n\n\n

Der durch die L\u00fccken des Rollwerkzeugs vorgegebene maximale Eindringweg wird je nach Werkstoff unterschiedlich schnell erreicht. Die kontinuierliche Abnahme der Fl\u00e4chenpressung bei gleichbleibender Rollkraft der Maschine und die mit der Umformung einhergehende Werkstoffverfestigung beeinflussen den zeitlichen Verlauf des Eindringvorgangs ganz wesentlich.<\/p>\n\n\n\n

Um bewertbare Aussagen zu Rolldauer verschiedener Werkstoffe zu erhalten, m\u00fcssen alle werkstoffunabh\u00e4ngigen Einfl\u00fcsse, besonders die Maschinenparameter und die Werkzeuggeometrie, bekannt sein und aufeinander abgestimmt sein. Eine st\u00e4rke ausgepr\u00e4gte Profiltiefe und -form erh\u00f6hen Rolldauer.<\/p>\n\n\n\n

Temperaturverhalten und K\u00fchlung beim Gewinderollen<\/h2>\n\n\n\n

Die Temperaturerh\u00f6hung resultiert aus der \u00e4u\u00dferen und inneren Reibung w\u00e4hrend des Rollvorgangs und h\u00e4ngt direkt vom Werkstoff und von den eingestellten Maschinenparametern ab.<\/p>\n\n\n\n

Einsatz eines K\u00fchlmediums<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

In der Praxis wird die Umformung unter Einsatz eines K\u00fchlschmierstoffs durchgef\u00fchrt, der \u00fcber das Werkst\u00fcck und das Werkzeug flie\u00dft. Die chemische Zusammensetzung des K\u00fchlmediums und dessen Einsatzparameter sind ein gut geh\u00fctetes Geheimnis des Herstellers, denn die daraus entstehenden Qualit\u00e4tsunterschiede k\u00f6nnen erheblich sein. Insbesondere bei Durchlaufmaschinen (mehr dazu im Blog 8\/9 Durchlaufverfahren<\/a>) zum Herstellen von Gewindespindeln mit sehr kleinen Steigungstoleranzen sind gleichbleibende Temperaturbedingungen am Werkst\u00fcck und Werkzeug w\u00e4hrend des Rollens von entscheidender Bedeutung. Gelingt dies nicht, kommt es zu einem undefinierten Steigungsverzug.<\/p>\n\n\n\n

K\u00fchlmittelaufbereitung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Damit die Temperaturbedingungen w\u00e4hrend des Rollens gleichbleibend sind, werden die Maschinen mit Aufbereitungssystemen ausgestattet, die das zugef\u00fchrte K\u00fchlmittel in reproduzierbarer Menge, Temperatur und Reinheit zur Verf\u00fcgung stellen. Die Temperatur des K\u00fchlmittels wird somit im Bereich von \u00b11,5 \u00b0C konstant gehalten.<\/p>\n\n\n\n

Die Temperaturver\u00e4nderung des Werkst\u00fccks verr\u00e4t, wie gut der Flie\u00dfvorgang getroffen wurde. Tendenziell sollte sich der Grundwerkstoff nicht oder nur wenig erw\u00e4rmen. Der Experte wei\u00df aus Erfahrung, wann er welches Medium zum K\u00fchlen einsetzen muss.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcberwachung<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die Steuerung und Kontrolle des Rollvorgangs erfolgen auf unterschiedlicher Art und Weise. Zu unterscheiden ist die Produktion auf konventionellen Gewinderollmaschinen, auf denen etwa 90% der gerollten Gewindeteile hergestellt werden, und die CNC-Fertigung (Computerized Numerical Control), auf denen nur unter 10% hergestellt werden. Die heute in der Praxis verwendeten Mess- und \u00dcberwachungssysteme erfassen Gr\u00f6\u00dfen, deren zeitliche Ver\u00e4nderung den Umformvorgang beeinflusst. Die gemessenen Parameter k\u00f6nnen Kr\u00e4fte, Drehmomente oder Leistungen sein.<\/p>\n\n\n\n

Werkst\u00fcckvermessung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Um in der konventionellen Fertigung ein optimales Werkst\u00fcck zu erhalten, ist der Vorbearbeitungsdurchmesser, auf den die Verformung aufsetzt, genau einzuhalten. Dazu werden die Werkst\u00fccke an geeigneten Stellen des Produktionsprozesses mehrmals vermessen.<\/p>\n\n\n\n

Erfolgt die Bearbeitung des Werkst\u00fccks auf einer CNC-Maschine, werden die Eindringtiefe und die Eindringgeschwindigkeit des Werkzeugs in das Werkst\u00fcck \u00fcber die jeweilige Benutzeroberfl\u00e4che vorgegeben und in einem Programm hinterlegt. Die Steuerung \u00fcberpr\u00fcft die Werte bei der Bearbeitung stetig und regelt entsprechend nach. Dies erm\u00f6glicht eine Kompensation von Homogenit\u00e4tsdifferenzen im Material, die einen unterschiedlichen Belastungszustand der Maschine verursachen.<\/p>\n\n\n\n

Bildverarbeitungssysteme und mechanische Messeinrichtungen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

In der industriellen Praxis finden dazu Bildverarbeitungssysteme oder mechanische Masseinrichtungen Anwendung. Diese lassen sich auch zur Bewertung der Werkst\u00fccke nach der Bearbeitung einsetzen.<\/p>\n\n\n\n

Rollkraft-Erfassungssysteme<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Ein Sonderfall sind Anlagen zur D\u00e9colletage, mit denen Klein- und Kleinstteile f\u00fcr die Uhrenindustrie in Millionenserien gefertigt werden. Bei diesen speziellen Anlagen wird das zu bearbeitende Material vollautomatisch als Stangenrohlinge zugef\u00fchrt. Der Umformvorgang im Einstechverfahren wird durch den Einsatz von Rollkraft-Erfassungssystemen gepr\u00fcft und bewertet. Diese Systeme erfassen den Kraft- oder Drehmomentverlauf \u00fcber einen definierten Weg oder auch \u00fcber eine vorgegebene Zeitspanne. Anschlie\u00dfend erfolgt eine Bewertung der beiden aufgezeichneten Parameter. Daraus ergeben sich H\u00fcllkurven, die weder \u00fcber- noch unterschritten werden d\u00fcrfen.
Eine weitere M\u00f6glichkeit der automatisierten \u00dcberwachung ist die Definition von Fenstern, durch die der Kraftverlauf zwingend f\u00fchren muss. Erf\u00fcllen die Werkst\u00fccke diese Kriterien nicht, werden sie ausgeschleust. Diese Verfahren geben indirekt Auskunft dar\u00fcber, ob der Vorbearbeitungsdurchmesser oder das Material den Vorgaben entsprachen. Sie k\u00f6nnen sogar einen beginnenden Werkzeugbruch signalisieren.<\/p>\n\n\n\n

Erfahren Sie im n\u00e4chsten Artikel, wieso der Rollprozess beendet werden muss, noch bevor die vorgesehene Form erreicht ist und woran der Fachmann dies erkennt.
> Die Bibliothek des Gewinderollen Blog 7\/9 <\/a><\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"Kaltumformen
Abb.3: Gewinderollen im Einstechverfahren im Blog 8\/9: Wichtige Rollverfahren und Werkzeuge<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

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