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Leitfaden für Rohrbiegemaschinen und -techniken

Zuletzt aktualisiert:
Mai 16, 2024
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Inhaltsverzeichnis

Es gibt viele Methoden und Vorrichtungen zum Biegen von Rohren. Je nachdem, ob die Verformungszone direkt von einer Form beeinflusst wird, kann man zwischen formgebendem und formlosem Biegen unterscheiden. Je nach der Biegetemperatur kann man zwischen Kaltbiegen und Warmbiegen unterscheiden. Zu den gängigen Kaltbiegemethoden gehören das Pressbiegen, das Walzbiegen, das Wickelbiegen und das Strangpressen.

Das Pressbiegen (Druckbiegen) wird durch seitliches plastisches Biegen auf einer Press- oder Druckbiegemaschine erreicht; das Walzbiegen wird durch Hinzufügen von Formen auf einer Blechwalzmaschine oder durch kontinuierliches punktuelles seitliches plastisches Biegen auf einer Profilbiegemaschine erreicht; das Strangpressbiegen wird durch Strangpressen auf einer Presse oder einer speziellen Strangpressmaschine erreicht; das Wickelbiegen wird auf einer vertikalen oder horizontalen Rohrbiegemaschine durch Biegen mit einer bestimmten Zugkraft erreicht.

Zu den wichtigsten Methoden des Warmbiegens von Rohren gehören das Mittelfrequenz-Rohrbiegen und das Flammenbiegen, ein Verfahren, bei dem Rohre in speziellen Anlagen kontinuierlich erhitzt, gebogen und abgekühlt werden. Je nach der Art der beim Biegen aufgebrachten Kraft kann man zwischen Zug- und Druckbiegen unterscheiden. Darüber hinaus kann das Laserstrahlbiegen durch die Steuerung der thermischen Belastung durch örtlich begrenzte vorübergehende Erwärmung mit Lasern erreicht werden.

Das Wickelbiegen auf Rohrbiegemaschinen ist in Branchen wie der Kesselindustrie, dem Schiffbau, der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt aufgrund der präzisen Formgebung, des kleinen Biegeradius, der Biegewinkel von über 180 Grad, der Widerstandsfähigkeit gegen Faltenbildung, der kontinuierlichen Biegefähigkeit und der einfachen CNC-Integration weit verbreitet. Im Folgenden wird nur die Wickelzug-Rohrbiegemaschine (im Folgenden als Rohrbiegemaschine bezeichnet) vorgestellt.

I. Prinzip des Rohrbiegeverfahrens

Wie in Abbildung 1 dargestellt, wird die Rohrbiegematrize mit einer halbkreisförmigen Nut von einem Hydraulikzylinder über ein Kettenrad, eine Kette und eine Hauptwelle gedreht. Das Rohr wird in die Biegematrize gelegt und von der Spannmatrize eingespannt. Eine Führungsvorrichtung (Rolle oder Rille) wird verwendet, um die Außenfläche des Rohrs im Verformungsbereich zu drücken.

Abbildung 1 Arbeitsprinzip einer Rohrbiegemaschine
Abbildung 1 Arbeitsprinzip einer Rohrbiegemaschine

Ein an der Dornvorrichtung angebrachter Dornkopf ragt in das innere Loch des Rohrs, das sich an oder leicht vor der Mittellinie der Biegematrize befindet. Wenn das Rohr von der Spannmatrize eingespannt wird und sich zusammen mit der Biegematrize dreht, wird es eng gegen die Biegematrize gebogen.

Wenn das Rohr unterschiedliche Durchmesser und Biegeradien hat, wird ein anderes Biegewerkzeug benötigt. Der Biegewinkel des Rohrs wird durch einen mechanischen Anschlagblock (oder eine Digitalanzeige) gesteuert. Wenn sich die Biegematrize bis zu einem bestimmten Winkel dreht, stößt sie an den Anschlagblock (oder das Programmiergerät), der einen Befehl zum Anhalten des Hydraulikzylinders sendet, wodurch die Biegematrize angehalten und die gewünschte Rohrbiegung abgeschlossen wird.

II. Formen und Konstruktionen von Rohrbiegemaschinen

Zu den gebräuchlichen Formen von Rohrbiegemaschinen gehören vor allem: hydraulische (planare) Rohrbiegemaschinen, CNC-Rohrbiegemaschinen (dreidimensional, eindimensional) und CNC-Dualmode- (oder Multimode-) Rohrbiegemaschinen. Außerdem gibt es CNC-Druckbiegemaschinen, CNC-Doppelkopf-Rohrbiegemaschinen, CNC-Serpentinen-Rohrbiegemaschinen und Rohranordnungsbiegemaschinen.

1. Aufbau einer hydraulischen (planaren) Rohrbiegemaschine

Abbildung 2 zeigt den strukturellen Aufbau der hydraulischen (planaren) Rohrbiegemaschine. Die Maschine besteht aus einem Bett, einem Hauptantrieb, einer Spannvorrichtung, einer Führung, einem Dorn sowie elektrischen und hydraulischen Steuersystemen. Sie wird im Allgemeinen zum Biegen von zweidimensionalen, ebenen Rohrformen mit einem einzigen Krümmungsradius verwendet. Mit zusätzlichen Hilfsvorrichtungen kann sie auch räumliche Rohrformen biegen.

Abbildung 2 Struktureller Aufbau der hydraulischen Rohrbiegemaschine
Abbildung 2 Struktureller Aufbau der hydraulischen Rohrbiegemaschine

2. CNC (dreidimensional, Single-Mode) Rohrbiegemaschine Struktur

Diese Art von Maschine kann Rohre mit einfachem Krümmungsradius im dreidimensionalen Raum biegen, und ihre strukturelle Zusammensetzung umfasst die Grundstruktur der oben erwähnten hydraulischen Rohrbiegemaschine. Darüber hinaus hat die Maschine drei Bewegungskoordinatenachsen: die Y-Achse für den linearen Vorschub, die B-Achse für den Drehwinkel des Rohres im Raum und die C-Achse für den Biegewinkel der Rohrebene.

Alle drei Koordinatenachsen werden von einem Computer präzise gesteuert, wobei die Y- und B-Achse von AC-Servomotoren oder hydraulischen Servomotoren angetrieben und gesteuert werden. Die C-Achse wird durch ein elektrohydraulisches Servoventil angetrieben und gesteuert. Bei kleineren CNC-Rohrbiegemaschinen werden alle drei Achsen durch elektrische Servos gesteuert.

Abbildung 3 zeigt die Montagepositionen der Bewegungskoordinatenachsen und Formen der CNC-Rohrbiegemaschine. Das CNC-Rohrbiegesystem verfügt über ein Touchscreen-Display-Terminal, das verschiedene Rohrbiegedaten und Befehle eingeben und anzeigen kann. Der Bildschirm kann seinen Arbeitszustand umschalten und verfügt über starke Bearbeitungsfunktionen, die es dem Bediener ermöglichen, verschiedene Bewegungsgeschwindigkeiten für jede Bewegungskoordinatenachse frei auszuwählen, abzurufen und im Speicher abzulegen.

Bild 3 Schematische Darstellung der Bewegungskoordinatenachsen und Werkzeugmontagepositionen der CNC-Rohrbiegemaschine
Bild 3 Schematische Darstellung der Bewegungskoordinatenachsen und Werkzeugmontagepositionen der CNC-Rohrbiegemaschine

1-Biegeform
2-Klammer
3-Anti-Falten-Platte
4-Führungsplatte
5-Führer-Schieberegler
6-Zylinder-Block
7-Kolben
8-Wagen
9-Kern-Stangenhydraulikzylinder

Die guten Bearbeitungsmöglichkeiten der Maschine erlauben es dem Bediener, Rohrdaten im Programm hinzuzufügen oder zu ändern. Eine Kompensation der Rückfederung beim Rohrbiegen ist möglich. Der Computer verfügt außerdem über Sicherheitssperren und Diagnosefunktionen, die die Maschine automatisch sperren und bei Betriebsfehlern oder anderen Problemen die Diagnoseergebnisse anzeigen.

3. CNC (3D Dual-Mode oder Multi-Mode) Rohrbiegemaschine Struktur

Dieser Maschinentyp kann Rohre mit zwei oder mehr Krümmungsradien im Raum biegen.

Zusätzlich zu den strukturellen Merkmalen der CNC- und hydraulischen Rohrbiegemaschinen kommen die Bewegungen der "X-Achse" und der "Z-Achse" hinzu. Die X-Achse verändert den Biegeradius durch eine seitliche Bewegung des Biegekopfs oder des Vorschub-Reitstocks. Der Antrieb und die Steuerung der X-Achse erfolgen über einen AC-Servomotor.

Z-Achse - eine vertikale Hubachse. Kernwelle, Hülsen bewegen sich nach oben und unten zur Positionierung auf den beim Biegen verwendeten Formen. Antrieb durch hydraulischen Servo oder elektrischen Servo.

III. Parameter der Rohrbiegemaschine

Die Parameter der hydraulischen Rohrbiegemaschine und der CNC-Rohrbiegemaschine werden gemäß den Normen JB/T2671.1-1998 "Pipe Bending Machine Parameters" und JB/T5761-1991 "CNC Pipe Bending Machine Parameters" umgesetzt.

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