Biegetechnik - Kegelstumpf (ohne Abwicklung)

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo WER-WEISS-WAS-Freunde,

um einen Kegelstumpf aus Blech zu biegen, konstruiere ich die Abwicklung und biege ihn dann ohne Probleme.

PROBLEM:
Ich benötige ca. 3 Millionen oder mehr Kegelstümpfe pro Jahr aus Blech. Folglich muss ich aufgrund des ansonsten zu hohen Zeitverbrauchs den Prozess automatisieren.

Folgendes sind die Daten:
Blechdicke: 0,3mm - 0,8mm
Konushöhe: 6,0mm - 12,0mm
Konusdurchmesser: 45mm - 120mm

VORGABEN:
Das Vormaterial ist ein Coil, bei dem die Breite der geforderten Konushöhe, also zwischen 6,0mm und 12,0mm. Dies ist Vorgabe!!! Keine Änderung möglich!

FRAGESTELLUNG:
Also muss ich jetzt versuchen das „gerade“ Coil-Band in Konusform zu bringen. Ist dies überhaupt möglich? (M.E. muss ich jedes Teilstück am Anfang und Ende schneiden und dann biegen.)

Hat jemand evtl. schon Erfahrungen gesammelt?

Wäre supernett, wenn Ihr mir antwortet und somit weiterhelft.

Vielen Dank

Gruß
Marc

#2

Hallo Marc,

Konushöhe: 6,0mm - 12,0mm
Konusdurchmesser: 45mm - 120mm

VORGABEN:
Das Vormaterial ist ein Coil, bei dem die Breite der
geforderten Konushöhe, also zwischen 6,0mm und 12,0mm. Dies
ist Vorgabe!!! Keine Änderung möglich!

Irgendwie passt da etwas nicht ?!?!

Wenn der Konus 6mm Hoch wird, muss der Streifen breiter sein (Mantellinie).
http://de.wikipedia.org/wiki/Kegel_%28Geometrie%29

MfG Peter(TOO)

#3

Guten Tag Marc,

um einen Kegelstumpf aus Blech zu biegen, konstruiere ich die
Abwicklung und biege ihn dann ohne Probleme.

soweit richtig - Meine Abwicklung Mit d=45 D=50 H=6 s=0,8 mm, erfordert einen Blechzuschnitt der aus einem rechtwinkligen Stück Blech der Größe 66 X 115 geschnitten werden kann! Dann hast du allerdings nahezu 90% Abfall.

…

Folgendes sind die Daten:
Blechdicke: 0,3mm - 0,8mm
Konushöhe: 6,0mm - 12,0mm
Konusdurchmesser: 45mm - 120mm

VORGABEN:
Das Vormaterial ist ein Coil, bei dem die Breite der
geforderten Konushöhe, also zwischen 6,0mm und 12,0mm. Dies
ist Vorgabe!!! Keine Änderung möglich!

Was ist Vorgabe? Die 6 / 12mm?

FRAGESTELLUNG:
Also muss ich jetzt versuchen das „gerade“ Coil-Band in
Konusform zu bringen. Ist dies überhaupt möglich? (M.E. muss
ich jedes Teilstück am Anfang und Ende schneiden und dann
biegen.)

Nein das reicht nicht. Die oben schon genannte Abwicklung sieht aus wie ein „C“

Hat jemand evtl. schon Erfahrungen gesammelt?

mfg
Gerd

#4

Hallo Mark,

das mit dem Bandmaterial funktioniert so einfach nicht.
Wenn Du das Teilstück beidseitig schräg anschneidest, und die Enden miteinander verbindest, erhältst Du einen Kartoffoloid, - aber keinen Kegelstumpf.

Die Abwicklung eines Kegelstumpfes ist ein Abschnitt zweier konzentrischer Kreise.
Die Abwicklung hat also vier rechte Winkel.
Der große Radius entspricht der Mantellinie Kegelspitze/Grundfläche.
Der kleine Radius entspricht der Mantellinie Spitze/Deckfläche.

Die Mantelfläche des Kegelstumpfes muss also erst aus einem Band oder Breitband ausgeschnitten werden.
Ohne ein (relativ einfaches) Schnittwerkzeug wirst Du nicht auskommen.

Gruß Fritz

#5

Guten Morgen WER-WEISS-WAS-Freunde,

vielen Dank erstmal für Eure Antworten.

Wie ich bereits geschrieben hatte, weiß ich wie man eine Abwicklung für einen Kegelstumpf macht.
Eine Tatsache, welche ich neben der Stückzahl gestern aber nicht geschrieben habe, ist, dass das Blech einseitig beschichtet ist (50% Innenbeschichtung und 50% Außenbeschichtung) und möglichst „fein und weich“ gebogen werden muss.
Da das Blech mit Beschichtung „schweineteuer“ ist und ich durch eine Abwicklung zu viel Verschnitt habe, muss ich einen Weg finden, aus einem geraden Band relativ einfach einen Kegelstumpf zu biegen. Ich weiß, dass diese Aufgabe nicht einfach ist (und vielleicht sogar unmöglich).

Meine Ideen bisher:

  1. Spirale
    Das Band an einer Spirale entlang laufen lassen, so dass es die gewünschte Form annimmt und am Ende zurechtschneiden.

  2. „Kegelstumpfbieger“
    Band auf einer geradenen Ebene in eine kegelstumpfartige Umlaufform führen, wobei es mit einem Kegelrad geführt und somit mitgenommen wird. Am Bandanfang wird dementsprechend zugeschnitten, sowie am Bandende. (Sehr große Gefahr: Bildung eines Kartoffoloids)

  3. Roll-/Walzbiegen
    Könnte man sich theoretisch mit Winkelveränderung der Walzen vorstellen. Ich befürchte aber extrem hohe Durchlaufzeiten, da öfters gebogen werden muss.

Würde mir wünschen, dass Ihr weiter mitdiskutiert. Jeglicher Lösungsansatz bringt mich weiter.
Vielen Dank.

Gruß
Marc

#6

Hallo Peter,

vielen Dank für Deine Antwort. Du hast natürlich recht. Die Bandbreite entspricht nicht genau der Konushöhe. Vielmehr wird diese über die Mantellinie des Kegelstumpfes bestimmt, d.h. über

m = Wurzel((R-r)^2+h^2)

wobei
m = Länge der Mantellinie und somit benötigte Bandbreite
R = Radius Kegelstumpf unten
r = Radius Kegelstumpf oben
h = Höhe des Kegelstumpfes

Das Ergebnis ist in diesem Fall aber immer sehr nahe an der Konushöhe, da der Konuswinkel zwischen 6° und 8° beträgt.

Gruß
Marc

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#7

Hallo Peter,

Dann ist es beinahe ein Zylinder, und die angegebenen Aussen- mit dem Innendurchmesser stimmen nicht. Was immer. Falls die Breite deines Bleches gleich der Hoehe ist (6 bis 12mm), ein Zylinder formen, quer saegen, und mit einer Presse „weich“ die Kegelform geben.

#8

Hallo cyberdustz,

sehr schöner Ansatz, den es sich lohnt weiter zu verfolgen. Hier wäre ein rohr als Ausgangsmaterial fast besser.

Vielen Dank.

Gruß
Marc

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#9

Hallo Marc

sehr schöner Ansatz, den es sich lohnt weiter zu verfolgen.
Hier wäre ein rohr als Ausgangsmaterial fast besser.

Im Anfang schreibst Du, dass es unbedingt dieses Bandmaterial sein soll, jetzt geht auch ein Rohr ??
Wenn dem so ist, ist das Rohr in jedem Fall 1. Wahl.
Du hast auch nicht beschrieben, wie deine beschichteten Bänder gefügt werden, das verdient m.E. auch ein wenig Aufmerksamkeit.

Gruss
Rochus

#10

Hallo Rochus,

es ist auf jeden Fall ein Band, denn es kommt definitiv vom Coil. Der Ansatz von cyberdustz mit einer „gepressten Zylinderform“ ist ja im Endeffekt ein Rohr, was natürlich besser wäre. Das war meine Aussage.

Aber Du hast natürlich recht. Die Bänder besitzen auf einer Seite eine Beschichtung auf der anderen Seite werden sie mit einem Kleber in einem vorherigen Prozessschritt kaschiert bevor sie in den „Kegelstumpfbiegeprozess“ gehen.

Ist der Kegelstumpf gemacht, ist sicherlich zunächst die Frage noch zu beantworten, ob sich dieser wieder durch die Rückfederkraft aufbiegt, nach der Herausnahme aus der „Form“.
Sollte dies gelöst sein, ist schlußendlich noch das „Fügen“ zu klären, d.h. wie das konische Band auf einen weiteren Konus aus Stahl innen bzw. außen aufgebracht werden kann, damit es dort induktiv verklebt werden kann. (evtl. mit Hilfe eines Roboters?)

Vielen Dank für die Diskussion.

Gruß
Marc

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#11

Mann, Mann, Mann …
Hallo Marc,

… scheinbar muss man die jeden Wurm einzeln aus der Nase ziehen ;-(

Neben der Gewünschten Verformung gibt es auch noch unerwünschte, dazu musst du auch noch schreiben was erlaubt ist.
Wenn man die Biegekräfte über die Kanten einwirken lässt, wird dein Band gestaucht und du erhälst im Prinzip einen I-Förmigen Querschnitt.

Will man über die Flächen Arbeiten, wird die Beschichtung beansprucht/Verletzt. Auch sollte man wissen um welche Materialien es sich bei der Beschichtung und dem Trägerband handelt.

Aber Du hast natürlich recht. Die Bänder besitzen auf einer
Seite eine Beschichtung auf der anderen Seite werden sie mit
einem Kleber in einem vorherigen Prozessschritt kaschiert
bevor sie in den „Kegelstumpfbiegeprozess“ gehen.

Ist der Kegelstumpf gemacht, ist sicherlich zunächst die Frage
noch zu beantworten, ob sich dieser wieder durch die
Rückfederkraft aufbiegt, nach der Herausnahme aus der „Form“.

Das ist kein Problem.
Die Aufbiegung ist konstant, wenn die Materialqualität konstant ist. Man biegt das Teil einfacht entsprechend kleiner.

MfG Peter(TOO)

#12

Biegetechnik - Kegelstumpf (ohne Abwicklung)
Hallo Peter,

die ganze Sache ist halt auch superkomplex und manchmal kommen ja auch gute Ideen/Ansätze ohne genaue Beschreibungen der Details.

Die Materialqualität ist konstant, deshalb wäre die Aufbiegefrage also gelöst.

Zu deinen weiteren Fragen:
Bei der Beschichtung handelt es sich um eine Streu- bzw. Eisensinterschicht.

Die Beschichtung darf nicht verletzt werden, deshalb eher über die Kanten biegen.

Vielen Dank.

Gruß
Marc

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#13

Hallo Marc,

die ganze Sache ist halt auch superkomplex und manchmal kommen
ja auch gute Ideen/Ansätze ohne genaue Beschreibungen der
Details.

Die Materialqualität ist konstant, deshalb wäre die
Aufbiegefrage also gelöst.

Zu deinen weiteren Fragen:
Bei der Beschichtung handelt es sich um eine Streu- bzw.
Eisensinterschicht.

Die Beschichtung darf nicht verletzt werden, deshalb eher über
die Kanten biegen.

Dann wird das mit dem Rohr und Pressen nicht gehen.

Das nächste Problem ist, wie abgelängt werden kann.
Wie muss die Fügestelle aussehen, also welche Toleranzen sind da erlaubt ?
Und wie wird die Stossstelle gefügt?

Kann man das Zeugs Schneiden (Messer/Schere), dabei entsteht immer eine Braue oder muss man es schneiden (Sägen, Laser, Wasserstrahl) ?

Grundsätzlich sehe ich 3 Möglichkeiten:

  1. Endlosspirale biegen:
    Die dabei entstehende Schraubenfeder muss dann abgelängt und nachgebogen werden.
    Grundsätzlich könnte man bei den Federherstellern nachsehen, wie diese so etwas machen. Schraubenfedern werden teilweise auch aus Material mit rechteckigem Querschnitt gemacht, nicht nur aus Draht.

  2. Den Konus endlos biegen und nach einer Umdrehung abschneiden:
    In der Ebene stimmt dann das Teil, aber an der Stossstelle hat man einen Versatz, von mindestens der Materialstärke. Der muss möglicherweise nachgearbeitet werden, aber darüber machst du auch keine Angaben.

  3. Erst Ablängen und dann den Konus biegen:
    Eigentlich wie 2. Hat aber konstruktiv den Vorteil, dass die Schneideeinrichtung günstiger platziert werden kann.

Wie ich schon geschrieben habe, die nötige Vorspannung beim biegen ist eine Einstellungssache. Möglicherweise musst du deine Coils noch thermisch vorbehandeln (Tempern/Glühen) um eine gleichmässige Qualität für die Maschine zu erhalten. Je nachdem kann das auch der Hersteller der Bänder vor dem Beschichten machen. Wie Problematisch das sein wird, weist du aber erst wirklich, wenn du die Fabrikation aufnimmst ;-(
Du kannst höchstens versuchen vom Hersteller möglichst viele Muster aus unterschiedlichen Batchs zu bekommen um das zu Testen. Andernfalls gibst dann die Überraschung, wenn du den Coil wechselst.

Ich habe etwas praktische Erfahrung in der Herstellung von Füllkörpern aus Drahtgeflecht mit Durchmessern von 1 mm bis etwa 25 mm. Material hauptsächlich V4A und Bronze.

MfG Peter(TOO)
P.S. Als MOD bitte ich dich keine TOFU (Vollzitate) zu machen.

#14

Hallo Peter,

vielen Dank für Deine umfassende Antwort. Vollzitate benutze ich zukünftig nicht mehr. :wink:

Das nächste Problem ist, wie abgelängt werden kann.
Wie muss die Fügestelle aussehen, also welche Toleranzen sind
da erlaubt ?
Und wie wird die Stossstelle gefügt?
Kann man das Zeugs Schneiden (Messer/Schere), dabei entsteht
immer eine Braue oder muss man es schneiden (Sägen, Laser,
Wasserstrahl) ?

Heute mache ich die Musterteile bei noch sehr geringer Stückzahl von Hand, d.h. ich habe mir die Abwicklung entworfen, ein kleines einfaches Stanzwerkzeug gemacht und stanze die Teile nach dem kaschieren aus. Danach biege ich mir diese anhand einer kleinen Rundbiegemaschine zurecht und lege sie auf mein Werkstück. Mit einer Art „Induktiv-Glocke“ fahre ich auf Band und Werkstück und verklebe die beiden Komponenten.
Die Fügestelle des Bandes darf dabei nicht überlappen und im Höchstfall 0,2mm auseinander sein. Die Stossstelle wird heute überhaupt nicht gefügt, sie ist offen. Für Ideen dies bei einer Automatisation zu ändern bin ich immer aufgeschlossen. Dadurch, dass ich derzeit die Abwicklung stanze, muss ich es auch nicht ablängen. Was allerdings nicht passieren darf, ist eine Gratentstehung am Band. Mit dem Stanzen ist die Gratbildung aber kein Problem, womit man es auf jeden Fall abstanzen könnte. Alternativen bin ich auch aufgeschlossen.
Natürlich muss man das ganze auch immer im Hinblick auf Kosten sehen.

  1. Endlosspirale biegen:
    Die dabei entstehende Schraubenfeder muss dann abgelängt und
    nachgebogen werden.
    Grundsätzlich könnte man bei den Federherstellern nachsehen,
    wie diese so etwas machen. Schraubenfedern werden teilweise
    auch aus Material mit rechteckigem Querschnitt gemacht, nicht
    nur aus Draht.

Die Idee mit einer Spirale hatte ich ja auch schon geschrieben. Werde mich mal bei Federherstellern näher informieren.

  1. Den Konus endlos biegen und nach einer Umdrehung
    abschneiden:
    In der Ebene stimmt dann das Teil, aber an der Stossstelle hat
    man einen Versatz, von mindestens der Materialstärke. Der muss
    möglicherweise nachgearbeitet werden, aber darüber machst du
    auch keine Angaben.
  1. Erst Ablängen und dann den Konus biegen:
    Eigentlich wie 2. Hat aber konstruktiv den Vorteil, dass die
    Schneideeinrichtung günstiger platziert werden kann.

Ist meines Erachtens auch eine tolle Variante. Kann man den Versatz irgendwie berechnen. Hierzu müsste ich mich nochmals informieren, ob das toleranztechnisch (Versatz) möglich ist.

Wegen eventueller unterschiedlicher Qualitäten des Coils mache ich mir überhaupt keine Sorgen. Die dürfte konstant sein.

Vielen Dank nochmals.

Gruß
Marc

#15

Hallo Marc,

Heute mache ich die Musterteile bei noch sehr geringer
Stückzahl von Hand, d.h. ich habe mir die Abwicklung
entworfen, ein kleines einfaches Stanzwerkzeug gemacht und
stanze die Teile nach dem kaschieren aus.

Also ist abscheren möglich, ist ja auch nichts anderes als Stanzen.

Die Fügestelle des Bandes darf dabei nicht überlappen und im
Höchstfall 0,2mm auseinander sein. Die Stossstelle wird heute
überhaupt nicht gefügt, sie ist offen.

Dann sollte es machbar sein. Bei konstanten Materialeigenschaften sind 0.2mm machbar. Kommt halt immer auch noch darauf an, wie schnell der Automat laufen soll. Allgemein kannst du von „je schnelles umso ungenauer“ ausgehen.

Die Idee mit einer Spirale hatte ich ja auch schon
geschrieben. Werde mich mal bei Federherstellern näher
informieren.

Hat aber den Nachteil, dass zurückgebogen werden muss. Und auch hier musst du überbiegen, weil das Material zurückfedert.
Stellt sich dann das Problem, wie man die Teile richtig zu fassen bekommt, andernfalls entsteht jede Menge Ausschuss.

Wegen eventueller unterschiedlicher Qualitäten des Coils mache
ich mir überhaupt keine Sorgen. Die dürfte konstant sein.

„Dürfte“ und „ist“, sind unterschiedliche Dinge, zeigt aber erst die Serienherstellung wie es wirklich ist :wink:

MfG Peter(TOO)

#16

Die Idee mit einer Spirale hatte ich ja auch schon
geschrieben. Werde mich mal bei Federherstellern näher
informieren.

Hallo marc

Federhersteller drücken Draht mit grosser Kraft an eine Schrägfläche und stauchen den Draht zu einer Spirale.
Das geht mit Band nicht.

Band müsste konisch gewalzt oder gewickelt werden.

Gruss
Beat

#17

Hallo Peter,

vielen Dank mal wieder für Deine Antwort.

Ich denke mal, dass ich mir die Variante vorgebogenes Coil (6° bis 8°) näher anschauen werde.
Das würde dann heißen, dass ich ein „gerades“ Coil mit einseitiger Beschichtung angeliefert bekomme, dieses dann mit meinem Klebstoff auf der anderen Seite kaschiere und dann auf den gwünschten Winkel hinbiege, evtl. nochmals aufrolle oder direkt ablänge und in Kegelstumpfform bringe.

Zwei Fragen habe ich hierzu noch:
1.) Welche Fügemethode würdest Du/Ihr mir empfehlen bzgl. der Stossstelle, falls die Rückfederkraft zu groß ist und das Teil sich nach der Herausnahme aus der Biegeform aufdehnt. (Voraussetzung: Beschichtung darf nicht verletzt werden!)
2.) Peter, Du hattest den Versatz bei dieser Methode mit einer Blechdicke in einem Deiner Beiträge erwähnt. Kann man den Versatz auch (zumindest theoretisch) berechnen?

Vielen Dank für Deine/Eure Hilfe.

Gruß
Marc