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EFB-Forschungsbericht Nr. 250

Entwicklung und Erweiterung standardisierter Messverfahren zur statischen und dynamischen Pressenvermessung

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, Dipl.-Ing. Michael Werbs - Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM), Universität Hannover, Produktionstechnisches Zentrum, Garbsen, Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher, Dipl.-Ing. Martin Hork - Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre (WZL), RWTH Aachen, Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen, Aachen

121 Seiten (sw 99 Abb.)

ISBN: 978-3-86776-210-6

Preis (Digital) EUR 44,00

Preis (Print) EUR 49,20

Zusammenfassung

Die geometrische Genauigkeit und die Oberflächengüte von Blechbauteilen sowie der Verschleiß der eingesetzten Werkzeuge werden einerseits durch die Prozessparameter und andererseits durch die statischen und dynamischen Wechselwirkungen zwischen Presse und Werkzeug bestimmt.

Sowohl für den Pressenhersteller als auch für den Anwender ist eine qualitative Beschreibung der Maschineneigenschaften von besonderer Bedeutung. Für den Pressenhersteller bietet sich die Möglichkeit, auf Basis solcher Daten eine Bewertung von Neuentwicklungen im Vergleich zu Vorgängermaschinen durchzuführen. Darüber hinaus ist eine Verfolgung der Änderungen der Eigenschaften einer Maschine (statisch und dynamisch) über der Einsatzdauer möglich. Für den Anwender ergibt sich aus den Kennwerten eine differenzierte Aussage zur Kaufentscheidung, ob eine Maschine für einen betrachteten Anwendungsfall geeignet ist.

Innerhalb des Forschungsprojektes wurde ein Verfahren zur statischen Pressenvermessung entwickelt, dass neben der Messung bislang standardisierter Kennwerte erstmalig auch die standardisierte Erfassung der Tisch- und Stößeldurchbiegung ermöglicht.

Die Festlegung des Verfahrens in einer Messvorschrift und die automatisierte Auswertung der Messergebnisse gewährleisten neben der Reproduzierbarkeit den einfachen Vergleich unterschiedlicher Pressen. Zugleich wurde mit der Entwicklung eines Verfahrens zur dynamischen Pressenvermessung ein neues Messverfahren standardisiert, dass es ermöglicht, die statischen mit den dynamischen Kennwerten zu vergleichen. Da zur Untersuchung der dynamischen Maschineneigenschaften keine Probewerkstücke wie Stauchproben benötigt werden, zeichnet sich das Verfahren durch eine hohe Reproduzierbarkeit aus. Die praxisorientierten Messvorschriften, die im Rahmen des Projektes erarbeitet wurden, gewährleisten eine effektive und rationelle Durchführung der Messungen sowie eine einfache Aufbereitung und Interpretation der Messergebnisse durch das in den Unternehmen vorhandene Personal.

Durch die Reihenuntersuchung an Umformmaschinen der beteiligten Forschungseinrichtungen und bei den Mitgliedern des projektbegleitenden Ausschusses wurden die Messverfahren im Projektfortlauf verifiziert und mit dem Aufbau eines herstellerneutralen Standes der Technik begonnen, der über das Projektende hinaus an den beiden Forschungseinrichtungen weiter gepflegt und erweitert wird.

Das Forschungsvorhaben "Entwicklung und Erweiterung standardisierter Messverfahren zur statischen und dynamischen Pressenvermessung" wurde unter der Fördernummer AiF 13742N von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 250 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Summary

The geometrical accuracy and the surface quality of sheet metal parts as well as the tool wear are influenced by process parameters and by the static and dynamic interactions between the press and the tool.

The qualitative characterization of the machine behaviour is of high importance for both press manufacturers and press operators. Based on this data, press manufacturers gain the ability to compare newly developed machines with their predecessors.

Furthermore the change of the static and dynamic machine properties can be monitored throughout the life-cycle. Machine operators are able to gain detailed information in order to make purchase decisions as to which machine best suites a specific application based on the characteristic values of the diverse presses.

Within this research project, a procedure for the measurement of the static machine behaviour has been developed, which for the first time allows the standardized measurement of the ram deflection and the bolster plate deflection along with previously standardized characteristic values. The determination of the procedure as measurement directions and the automated evaluation of the measurements ensure not only reproducible results but also easy comparison of two machines. Additionally a new procedure for the measurement of the dynamic press behaviour has been standardized which allows the comparison of the static and the dynamic characteristic values.

The procedure for the investigation of the dynamic press behaviour has easily reproducible because no probes are required. The praxis-orientated measurement guidelines which have been developed within this project ensure an effective and efficient realization of the measurement procedure as well as a simple processing and interpretation of the measurements by company personnel.

Several presses from both university institutes and project-accompanying enterprises have been subject to investigations. Herewith the measurement procedures have been verified and a constructor-neutral database has been built and will continue to be maintained by both institutes.

Inhalt

1 Zusammenfassung
2 Summary
3 Forschungsziel
3.1 Ausgangssituation
3.2 Zielsetzung im Projekt
3.3 Innovativer Beitrag der Forschungsergebnisse
4 Stand der Technik
4.1 Standder Forschung
4.1.1 Geometrische Genauigkeit und statische Pressenvermessung
4.1.2 Dynamische Pressenvermessung
4.2 Vorangegangene Arbeiten und Projektean den beiden Forschungsstellen
5 Durchgeführte Arbeitenund erzielte Ergebnisse
5.1 Ermittlung von charakteristischen Messgrößen zur Beschreibung des statischen und dynamischen Systemverhalten
5.2 Untergliederung des Maschinenspektrums und Bildung von Kennwerten
5.3 Entwicklung und Erprobung geeigneter Messverfahren
5.3.1 Messtechnische Untersuchung des statischen Verhaltens von Pressen
5.3.1.1 Untersuchung des Maschinenverhaltens bezüglich der Tisch- und Stößeldurchbiegung
5.3.1.2 Aufbau der Belastungseinrichtung
5.3.1.3 Untersuchung des Einflusses des Durchmessers der Belastungsfläche
5.3.1.4 Messverfahren zur separaten Erfassung von Tisch- und Stößeldurchbiegung
5.3.1.5 Messverfahren zur Erfassung der Summe aus Tisch- und Stößeldurchbiegung
5.3.1.6 Auswahl und Festlegung eines Verfahrens
5.3.2 Messtechnische Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Pressen bei Anregung durch Prägeoperationen
5.3.2.1 Untersuchung unterschiedlicher Belastungsvorrichtungen
5.3.2.2 Auswahl von geeigneten Sensoren
5.3.2.3 Untersuchungen zum Drehzahlabfall durch die Belastung
5.3.2.4 Untersuchungen zur dynamischen Auffederung
5.3.2.5 Untersuchungen zur dynamischen Kippung
5.3.2.6 Untersuchungen zum dynamischen horizontalen Versatz
5.3.2.7 Untersuchungen der Kennwerte bei unterschiedlichen Hubzahlen
5.4 Standardisierung eines geeigneten Messverfahrens
5.4.1 Standardisiertes Messverfahren zur statischen Pressenvermessung
5.4.2 Standardisiertes Messverfahren zur dynamischen Pressenvermessung
5.5 Reihenuntersuchung, Aufbau eines herstellerneutralen Standes der Technik
6 Literaturverzeichnis
7 Anhang zum Bericht
7.1 Standardisierte Untersuchung des statischen und dynamischen Verhaltens, Beispiel: 630 kN-Presse