G. & K. SCHÖN
Ihr Spezialist für die Fertigung von Glattwalzwerkzeugen, der Produktion von Einzelteilen und Prototypen.
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Was bedeutet Glattwalzen?
Unter Glattwalzen versteht man ebenso wie unter Rollieren das Verfestigen und Glätten bestimmter Oberflächen durch Wälzrollen. Das Umformende Verfahren eignet sich insbesondere für die Endbearbeitung von Innen- und Außendurchmessern, Stirnflächen, Kegeln und Kugeln. Unser Spezialgebiet sind mehr-rollige Werkzeuge für eine rotationssymmetrische Bearbeitung.
Beim Rollieren wird das rotierende Werkzeug mit relativem Vorschub zum Werkstück an dessen Profil entlanggeführt. Die Rollen werden von einem axial zum Kegel versstellbaren Käfig geführt und von diesem Verstell-kegel an das Profil gedrückt. Die Rollen wälzen sich am Profil ab und bringen Druckeigenspannungen in das Werkstück ein. Die Randschicht beginnt zu „fließen“ und verformt sich plastisch. Auf diese Weise wird das Rauheitsprofil eingeebnet.
Gegenüber Vergleichenden Verfahren wie Honen, Reiben oder Schleifen überzeugt das Rollieren in nahezu allen Belangen. Mit geringeren Rautiefen, dem Verrunden der Restrauspitzen und einer gesteigerten Verschleißfestigkeit werden höchste Materialanforderungen erfüllt. Außerdem steigert der Einsatz von Rollierwerkzeugen die Wirtschaftlichkeit. Durch einen verringerten Werkzeugverschleiß steigen die Standzeiten und die Bearbeitungszeit lässt sich auf einen Bruchteil reduzieren.
Das notwendige Aufmaß hängt im Wesentlichen von der Vorbearbeitungsrautiefe ab. Der Durchmesser ändert sich in etwa um den Betrag der Ausgangsrautiefe, da die Oberfläche nahezu vollständig eingeebnet wird.
Oberflächenbeschaffenheit
Änderung der Werkstückeingenschaften
Durch die spanlose Fertigung führt die durch das Werkzeug eingebrachte Energie zum Fließen der Oberflächenrandschicht. Dabei wird die Oberflächen Mikrostruktur in mehrfacher Hinsicht verbessert
- Härte
- Dauerfestigkeit
- Korrosionsbeständigkeit
Dadurch ergeben sich für Rollierwerkzeuge zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. Grundsätzlich handelt es sich dabei meist um Oberflächen, die
- für besonders hohe thermische oder kinetische Belastungen vorgesehen sind
- die mit sehr niedrigen Fertigungstoleranzen versehen sind und dementsprechend mit höchster Präzision zu fertigen sind
- ein möglichst ebenes/glattes Oberflächen Profil benötigen, beispielsweise für enge Passungen
In jedem Falle sollten zu jedem Fertigungsschritt optionale Verfahren verglichen werden.
Anwendung
Vergleichende Verfahren
Das Rollieren ist als Feinbearbeitungsverfahren bekannt für optimale Oberflächeneigenschaften wie geringste Rauigkeit, Erhöhung des Materialtraganteils und Verfestigung der Oberflächen Mikrostruktur. Daneben existieren viele Verfahren, die ebenso auf die Oberflächenveredelung abzielen. Vergleichbare Verfahren sind:
- Feindrehen
- Feinbohren
- Reiben
- Honen
- Läppen
- Schwingschleifen
- Rundschleifen
- Kugelverfestigungsstrahlen
All diese Verfahren sind spangebend und erzeugen bei einem wesentlich höheren Zeitaufwand ein Profil mit bleibenden Rauigkeitsspitzen und einem geringerem Materialtraganteil.
Vorteile des Rollierens
Durch die spanlose Fertigung Wesentliche Vorteile des Rollierens
- Reduzierung der Rautiefe auf weniger als 1 um
- Verrunden der Restrauspitzen
- Erhöhung des Traganteils
- Steigerung der Mikrohärte in der Oberfläche
- Steigerung der Verschleißfestigkeit
- Reduzierung der Korrosionsanfälligkeit
- Umweltfreundlich, da kein Materialabtrag stattfindet und wenig Energieintensiv
- Kurze Prozesszeiten
- Geringe Investitionskosten und kurze Amortisationszeit
- Lange Standzeit und hohe Prozesssicherheit
- Auf sehr vielen Maschinen einsetzbar
Voraussetzungen und Einsatzmöglichkeiten
Für optimale Ergebnisse sind einige Voraussetzungen erforderlich.
- Anhaftende Späne von der Vorbearbeitung müssen entfernt sein
- Die Oberfläche muss vor dem Rollieren eine Restrautiefe haben (ca. Rt = 10-25 um)
- Eine Maximale Werkstoffhärte von ca. 50HRC
- Einsatz von KSS (Emulsion, Öl, MMS)
Die Werkzeuge werden relativ zum Werkstück rotiert und lassen sich daher auf Ständerbohrmaschinen, Drehmaschinen, Mehrspindeldrehautomaten, Baz, Fräsmaschinen und Sondermaschinen einsetzen.
Es lassen sich alle plastisch verformbaren (duktilen) Werkstoffe wie Stahl, rostfreier Stahl, Nichteisen-Metalle und Gusswerkstoffe glattwalzen/rollieren. Die Maximale Werkstoffhärte von 50HRC entspricht etwa 1400N/mm² nach der Vorbearbeitung. Das Notwendige Aufmaß entspricht der Rautiefe und kann im Bereich von Rz 5 bis Rz 50 liegen. Da die Toleranz der Vorbearbeitung auch die Fertigteiltoleranz beeinflusst, sollte auf eine genügend feine Vorbearbeitung geachtet werden.
An Seine Grenzen stoßen die Werkzeuge bei Bohrungsdurchmessern kleiner Ø4, Wellen mit Passfedernuten und Profilen mit unterbrochenem Rundlauf.
Mögliche Bauteile zum Rollieren/Glattwalzen sind:
- Ankerwellen
- Buchsen
- Ventilschafte
- Kolbenstangen
- Laufräder
- Zylindergehäuse
- Zylinderrohre
- Achsen
- Kugelzapfen
- Antriebselemente
- Dichtsitze an Kurbelwellen