Drücken statt Drehen: Einsparung einer Zerspanungsoperation bei einem Bauteil mit doppelter Toleranz

Wenn ein Teil eine Toleranz auf dem Innendurchmesser einhalten mussundAm Außendurchmesser endet das Tiefziehen in der Regel mit einer Drehoperation – oder zwei. Eine Alternative ist das Glattstrecken: Die Wand wird zwischen einer Matrize und einem auf die beiden Durchmesser abgestimmten Stempel verdünnt, sodass das Teil die Presse mit beiden fertig geformten Durchmessern verlässt.

Diese Seite vergleicht das Drücken gegen die vier üblicherweise drehenden Fertigungswege: Rundstahl, Kaltfließpressen aus Stangenmaterial, Gießen und Schmieden.

Die vier Fertigungswege und was das Glattstrecken verändert

Route	Arbeitsgänge vor der Fertigstellung des Bauteils	Was das Glätten entfernt
Rundstahl, gedreht	Sägen, Planen, Außendurchmesser drehen, Innendurchmesser bohren, Abstechen, Entgraten	Der gesamte Drehvorgang. Das Material zwischen dem Stab und der fertigen Wand wird zu Spänen; ein gezogenes Teil beginnt als Band in nahezu fertiger Dicke
Kaltfließpressen + Drehen	Near-Net-Form aus dem Stab strangpressen, anschließend die Bohrung und in der Regel auch die Außenseite drehen	Ein kompletter Drehdurchgang – die Bohrung und die Außenseite werden durch den Glättstempel und die Matrize festgelegt
Gießen + Drehen	Gießen, anschließend jede Funktionsfläche drehen – plus Risiko von Porosität	Der Großteil des Drehens und die Porositätsthematik – beim Glattziehen wird umgeformtes Material verarbeitet
Schmieden + Drehen	Schmieden, dann Bohrung, Außenkontur und Stirnflächen drehen, wobei die Schmiedezugabe entfernt wird	Das Schmiedegesenk, die Bearbeitungszugabe und der Großteil der Drehbearbeitung

Wo die Kosten tatsächlich entstehen

Werkstoff.Ein Drehteil bezahlt den Stab und verwandelt anschließend den Großteil davon in Späne. Ein tiefgezogenes und nachgezogenes Teil wird aus Bandmaterial geformt, wobei die Banddicke nahe an der fertigen Wandstärke liegt – die Materialausnutzung ist daher grundlegend anders, nicht nur marginal besser. Bei einem dünnwandigen Gehäuse können die Späne aus der Stabroute mehr wiegen als das fertige Teil.
MaschinenzeitEin Pressenhub ersetzt einen Drehzyklus. Bei einem Gehäuse, das an beiden Durchmessern gedreht werden muss, entfallen dadurch häufig zwei Arbeitsgänge statt nur einem.
Rüstvorgänge und Vorrichtungen.Jede erneute Aufspannung birgt die Gefahr, einen Rundlauffehler zwischen Bohrung und Außendurchmesser einzubringen. Beim Glattdrücken werden beide gegen dieselbe Werkzeugachse geformt, sodass die Konzentrizität eine Eigenschaft des Werkzeugs ist und nicht davon abhängt, wie gut das Teil gespannt wurde.
Oberfläche.Eine gedrehte Oberfläche weist Vorschubmarkierungen auf. Eine geglättete Oberfläche ist eine Abbildung eines polierten Werkzeugs und Stempels, sodass sowohl die Außen- als auch die Innenrauheit ohne einen Nachbearbeitungsschritt verbessert werden.
Faserverlauf.Beim Drehen wird die Kornstruktur des Materials durchtrennt; beim Glattziehen wird sie entlang der Wand verformt, weshalb geglättete Gehäuse eine höhere Streckgrenze und ein besseres Verschleißverhalten im Einsatz aufweisen.

Wenn das Drehen noch immer die Nase vorn hat

Das Volumen ist gering.Das Abstreckgleitziehen erfordert einen Abstreckring und einen auf das jeweilige Teil abgestimmten Stempel; unterhalb einer Stückzahl von einigen zehntausend Teilen pro Jahr kann die Fertigung aus der Stange insgesamt kostengünstiger sein.
Das Teil ist nicht zylindrisch.Beim Abstreckziehen wird eine Wandstärke reduziert; komplexe Außengeometrien entstehen dabei nicht.
Es sind spanabhebend bearbeitete Merkmale vorhanden.Gewindeanschlüsse, Querbohrungen, Dichtflächen und eng tolerierte Bohrungen müssen weiterhin spanend bearbeitet werden. Das Nachziehen (Ironing) entfernt dieWanddrehen, nicht jeder Arbeitsgang.
Das Material lässt die Umformung nicht zu.Gering duktile oder sehr hochfeste Güten erfordern möglicherweise mehrere Züge und eine Zwischenglühung, was die Einsparung schmälert.

Häufig gestellte Fragen

Kann das Glattstrecken wirklich das Drehen ersetzen?

Bei Teilen, deren kritische Merkmale der Innendurchmesser, der Außendurchmesser und die Wandstärke sind, ja. Diese drei werden durch den Glättstempel und die Matrize geformt, sodass das Teil bereits mit ihnen innerhalb der Toleranz ankommt. Eine spanende Bearbeitung ist weiterhin erforderlich, wo die Zeichnung ein Gewinde, eine Querbohrung, eine Dichtfläche oder eine Bohrung vorsieht, die enger ist, als es die Umformung halten kann.

Wie viel Material wird im Vergleich zum Drehen aus Stangenmaterial eingespart?

Das hängt von der Wandstärke und dem Stangendurchmesser ab, doch der Vergleich ist grundsätzlicher Natur und nicht marginal: Ein Drehteil geht von massivem Stangenmaterial aus und verwandelt die Differenz in Späne, während ein tiefgezogenes und abgestrecktes Teil von Bandmaterial ausgeht, dessen Dicke nahe an der fertigen Wandstärke liegt. Bei dünnwandigen Gehäusen kann das Span-Gewicht das Gewicht des Fertigteils übersteigen.

Ersetzt das Glattziehen das Kaltfließpressen?

Es kann die spanende Bearbeitung ersetzen, die normalerweise auf das Kaltfließpressen folgt, und in manchen Fällen sogar das Fließpressen selbst. Das Kaltfließpressen aus Stangenmaterial erzeugt eine annähernd endkonturnahe Außenform, doch in der Regel müssen die Bohrung und oft auch die Außenkontur noch gedreht werden; eine tiefgezogene Vorform, die anschließend abgestreckt wird, kalibriert beide Oberflächen bereits in der Presse. Siehe den Vergleich vonKaltfließpressen und Tiefziehen für Magnetventilgehäuse.

Wie steht es um die Konzentrizität zwischen der Bohrung und dem Außendurchmesser?

Konstruktionsbedingt besser. Stempel und Ziehring liegen auf derselben Werkzeugachse, sodass die Konzentrizität durch das Werkzeug bestimmt wird und nicht davon abhängt, wie genau ein Drehteil zwischen der Außenbearbeitung und der Innenbearbeitung neu aufgespannt wurde.

Senden Sie uns die Zeichnung – wir sagen Ihnen, ob durch Tiefziehen ein Zerspanungsschritt eingespart werden kann.

Senden Sie uns die Zeichnung mit Werkstoffangabe, beiden Durchmessern und den relevanten Toleranzen. Balford prüft vor der Angebotserstellung die Umformroute, die Ziehstufen und die Werkzeugauslegung.

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