Alle spanabhebenden Feinstbearbeitungsmethoden wie etwa Schleifen, Honen oder Läppen erzeugen eine mehr oder minder raue Werkstückoberfläche, die von Tälern und Spitzen geprägt ist. Diese Topographie entscheidet maßgeblich über die Lebensdauer eines Bauteils insbesondere im tribologischen Zusammenspiel mit anderen Maschinenelementen: Denn je stärker diese Spitzen ausgebildet sind, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie im Betrieb den Ölfilm der Schmierung unterbrechen. Das führt zu unerwünschter Reibung und zwangsläufig zu schnellerem Verschleiß der betroffenen Anlagenkomponenten.
Darüber hinaus können diese Spitzen aufgrund von Reibung abbrechen und die Partikel in den Schmierkreislauf beziehungsweise in andere bewegte Bereiche der Maschine gelangen und Lager, Laufbuchsen, Wellen oder Führungen beschädigen. Das ist wie der sprichwörtliche Sand im Getriebe. Es gilt daher, diese Spitzen mit einer effizienten Methode schnell und gezielt zu eliminieren, um eine glatte, ebene Fläche herzustellen.
Alles aus einer Hand
Baublies bietet dazu die notwendige Technologie, Werkzeuge und Maschinen an. Das Unternehmen ist weltweit eines der wenigen, die sich speziell diesem Finishing-Verfahren verschrieben haben. Das Ergebnis ist ein über die Jahrzehnte gewachsener Wissenspool rund um die Rolliertechnologie, die Baublies als Trendsetter mit neuen und verbesserten Produkten stetig weiterentwickelt.
Profiwissen pur
Oberflächentechnologie Rollieren
Das Verfahren ist eine hochqualitative, wirtschaftliche und prozesssichere Alternative zu abtragenden Verfahren der Metallbearbeitung. Bei kürzesten Durchlaufzeiten sind Rollierwerkzeuge mit gängigenWerkzeugspannsystemen auf Werkzeugmaschinen, CNC-gesteuerten Anlagen, Sondermaschinen, Transferstraßen, Bearbeitungszentren sowie Rundtaktmaschinen einsetzbar. Bearbeitet werden können die Außen- und Innen-Oberflächen nahezu aller rotationssymmetrischer Werkstücke mit Werkstoffhärten bis über 60 HRC. Zum Thema hat fertigung ein Booklet erstellt, das Interessierte bei Baublies oder bei der Redaktion anfordern können.
Das Prinzip des spanlosen Bearbeitungsverfahrens zur Optimierung von Werkstückoberflächen ist einfach und effektiv: Spezielle Walzkörper beziehungsweise gehärtete Rollen formen die von der Vorbearbeitung der Werkstücke vorhandene Rauigkeit der Oberfläche mittels radialem Druck derart um, dass die Profilspitzen plastisch kaltverformt werden. So fließt das verdrängte Werkstoffvolumen von unten in die sich anhebenden Profiltäler. Aus den Oberflächenspitzen entstehen so Plateaus, die den hohen Traganteil rollierter Oberflächen bilden. Die Oberflächengüte Rz liegt bei < 1µm.
Im Vergleich zu spanenden Verfahren verbessert das Rollieren die Werkstoffkennwerte deutlich: Es verschiebt mittels Verfestigen die Werkstoffermüdungsgrenzen und reduziert dank der Glättung die Gleitreibung. Die bearbeiteten Flächen zeichnen sich neben der geringen Rautiefe auch durch ausgeprägte Plateaubildung mit einem deutlich verbesserten Materialanteil aus – um bis zu 90 bis 100 Prozent. Auch werden beim Umformprozess Druckeigenspannungen in der Randschicht der Bauteile induziert, die zu einem signifikanten Anstieg der Festigkeitseigenschaften mit bis zu 30 Prozent bei der Oberflächenhärte sowie um bis zu 50 Prozent bei der Dauerschwingfestigkeit liegen. Die deutliche Werkstoffverfestigung und Erhöhung der Oberflächenhärte bringt weniger Neigung zu Rissbildung und reduziert die Korrosionsanfälligkeit. Da Materialspitzen fehlen, sind rollierte Flächen kaum abrasiv.
Rollieren ist ein spanloses Verfahren zum Glätten und Verfestigen von metallischen Werkstücken. Die Baublies AG aus Renningen bietet eine umfangreiche Werkzeugpalette rund um dieses Verfahren. Fotos: Baublies AG
Das Rollierverfahren verspricht eine hohe Wirtschaftlichkeit, da preiswerte Fertigung und sehr kurze Bearbeitungszeiten bei gleichbleibend hoher Qualität möglich sind. Dank Fertigbearbeitung in einer Aufspannung sind keine Sondermaschinen notwendig.
Im Allgemeinen ist beim Rollieren eine Minimalschmierung mit einem dünnflüssigen Öl ausreichend, zum Beispiel per Einsprühen des Werkstücks vor der Bearbeitung. Bei hohen Walzgeschwindigkeiten >130 m/min beziehungsweise hohen Walzdrücken >1000 N empfiehlt sich eine kontinuierliche Kühlung/ Schmierung mittels Emulsion oder Öl. Die Walzgeschwindigkeit etwa beim Einrollen-Rollieren kann bis zu 200 m/min betragen. Empfehlenswert sind 100 bis 150 m/min, da geringere Geschwindigkeiten im Allgemeinen eine bessere Oberflächengüte erzielen. Der Vorschub sollte zwischen 0,05 mm/U und 0,3 mm/U liegen. Größere Vorschübe bis 1 mm/U sind möglich. Die Zustellung/Vorspannung des Werkzeugs muss im Einzelfall am Werkstück/Werkstoff ermittelt werden.
Ergebnisse sind insbesondere die hohe Oberflächengüte, konstante Maße und hohe Passgenauigkeiten sowie Umweltfreundlichkeit wegen fehlender Abfallprodukte. Spätestens in der Praxis trennt sich dann die Spreu vom Weizen: Die beim Rollieren geschaffenen glatten Oberflächen können maßgeblich dazu beitragen, dass Reibung, Verschleiß und Abnutzung des Maschinenelements verringert werden, die Betriebstemperaturen oftmals niedriger und Funktionsgeräusche reduziert sind. Insgesamt werden Leistung und Wirkungsgrad des Bauteils gesteigert, dessen Lebensdauer signifikant verlängert und dabei die Wartungs- und Instandhaltungsintervalle verlängert.
