Frequently asked questions
Was bedeutet Rollieren?
Rollieren ist ein spanloses Glätten und Verfestigen von metallischen Oberflächen durch Wälzkörper.
Werden beim Rollieren Späne erzeugt?
Nein. Rollieren ist eine Feinstbearbearbeitung, welche die Randschichten des Bauteils plastisch verformt. Rollieren ist das einzige spanlose Feinstbearbeitungsverfahren.
Sind die Begriffe Glätten, Glattwalzen, Wälzglätten und "Rollieren" gleichbedeutend?
Ja. Beim Glattwalzen wird eine bestimmte Rauigkeit auf der Werkstückoberfläche erzeugt. Ziel ist eine hohe Oberflächengüte für optimale Lauf-, Dicht- und Fügeeigenschaften. Hartmetall- oder Stahlrollen werden mit Druck über das Werkstück geführt und verdrängen die Oberflächenspitzen in die Randschicht.
Ist "Festwalzen" ein anderes Verfahren als "Rollieren"?
Nein. Beim Festwalzen vollzieht sich die gleiche Kinematik wie beim Glattwalzen. Gehärtete Rollen werden mit Druck über das Werkstück geführt und verdrängen die Oberflächenspitzen in die Randschicht. Das verdrängte Werkstoffvolumen fließt von unten in die sich anhebenden Profiltäler. Aus den Oberflächenspitzen entstehen so Oberflächenplateaus, die den hohen Traganteil rollierter Oberflächen bilden.
Beim Festwalzen wird zielgerichtet die Erhöhung der Festigkeitseigenschaften verfolgt. Durch die Walzkraft bilden sich im Gefüge Eigenspannungen aus, welche die dynamische Festigkeit des Werkstoffes erhöhen.
Die Ausbildung dieses Werkstoffzustandes erfolgt bis zu einer Tiefe von 0,5 bis 0,7 µm.
Die Festigkeitszunahme ist abhängig von der Walzkraft, der Geometrie von Rolle und Werkstück den Werkstoffeigenschaften und der Anzahl der Überrollungen.
Welche Oberflächenqualität wird beim Rollieren erzeugt?
Im Ergebnis entstehen spiegelglatte Oberflächen von geringer Rautiefe (<1µm) mit reduzierten Gleitreibungszahlen.
Als Maß für die Qualität einer Oberfläche werden die Messgrößen mittlere Rautiefe Rz und Materialtraganteil Mr verwendet.
Das Rollieren verfestigt die Oberfläche des Werkstücks in der Einflusszone, sodass die Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und die Werkstoffermüdungsgrenze verbessert werden.
Da keine Volumenänderung auftritt, wird ungefähr die Hälfte der Oberflächenrauheit eingeebnet und das gleiche Volumen angehoben.
Die erzielbare Endrautiefe ist unmittelbar zusammenhängend mit der Rauheit der vorbearbeiteten Oberfläche.
Gibt es Definitionen zur Oberflächenqualität?
Ja. Die Begriffe Rauheit, Materialtraganteil, Rauheitsprofil, Mess-Strecke und Schnitt-Tiefe werden in Profildiagrammen und Materialtraganteilskurven dargestellt und beschreiben die Oberflächenqualität.
Muss das Werkstück bei der Rollierbearbeitung rotieren?
Muss ein angetriebenes Werkzeug im Rechtslauf rotieren?
Ja. Beim Rollieren zieht sich das Werkzeug konstruktionsbedingt rechtsdrehend in das Werkstück hinein; ein Linkslauf würde den Rolliervorgang behindern.
Können alle Werkstoffe rolliert werden?
Es können alle plastisch verformbaren Metalle rolliert werden. Die Werkstoffhärte sollte dabei unter 45 HRC (Rockwellhärte) liegen, bei Anwendung konventioneller Rollierwerkzeuge. Diamant-Glätt-Werkzeuge lassen die Bearbeitung deutlich härterer Werkstücke (< 60 HRC) zu.
Die Walzbarkeit eines Werkstoffes bestimmt sich über die Bruchdehnung; liegt die Bruchdehnung über 5 %, ist die Walzbarkeit in der Regel gegeben. Je größer die Bruchdehnung ist, desto besser lassen sich die Werkstoffe plastisch verformen.
Kunststoffe lassen sich im Allgemeinen ebenfalls rollieren, zeigen aber deutliche zeitliche Rückverformungstendenzen, sodass der Effekt der Glättung eher gering ist.
Muss beim Rollieren gekühlt und geschmiert werden?
Im Allgemeinen ist beim Rollieren eine geringfügige Schmierung mit einem dünnflüssigen Öl ausreichend, z.B. durch Einsprühen des Werkstückes vor der Bearbeitung.
Bei hohen Rolliergeschwindigkeiten bzw. hohen Walzdrücken empfiehlt sich eine kontinuierliche Kühlung / Schmierung mittels Emulsion oder Öl.
Eine Kühl-/Schmier-Emulsion dient auch zur Abfuhr von Schmutzpartikeln und muss deshalb selbst ausreichend gut gefiltert sein, um Werkzeugverschleiß durch abrasive Wirkung zu vermeiden. Empfehlung für die Filterung: < 40 µm.
Mit welchen Drehzahlen und Vorschüben kann rolliert werden?
Die Rolliergeschwindigkeit kann bis zu 200 m/min betragen, Werte von 100-150 m/min sind empfehlenswert.
Der Vorschub hängt vom verwendeten Werkzeugprinzip sowie vom Werkzeugdurchmesser ab.
Üblich sind bei Einrollenwerkzeugen: 0,05 mm/U bis 0,3 mm/U und bei Mehrrollenwerkzeugen: 0,20 mm/U bis 3,0 mm/U.
Welche Geometrien können rolliert werden?
Rollieren kann an den Außen- und Innen-Oberflächen nahezu aller rotationssymmetrischer Werkstücke angewendet werden.
Die Rollierbarkeit von unterbrochenen Strecken oder von asymmetrischen Konturen muss in Verbindung mit dem Rollierwerkzeug entschieden werden.
Beispiele möglicher Konturen: zylindrische, kegelförmige (konische), kugelförmige, verschiedene Durchmesser ohne und mit Absatz, Stufenabsätze, Schrägen, Durchgangsbohrungen, Stufenbohrungen, Sacklochbohrungen, Gewinde, Innenkonturen, Außenkonturen, Planflächen, Bördelkonturen, Einstiche, Freistiche, Hinterstiche, Radien, gekröpfte Konturen, Splines, Freiformflächen usw.
Muss der Rollierdurchmesser mit Aufmaß vorbereitet werden?
Ja. Das Rollieren ist ein Verfahren der Kaltverformung. Zur Bestimmung der Vorbearbeitung muss die Dehnbarkeit und Zähigkeit des zu bearbeitenden Materials berücksichtigt werden. Zu beachten sind: Rautiefen der Vorbearbeitung und gewünschte Rautiefe durch das Rollieren, das Aufmaß vor dem Rollieren, sowie die Art der Vorbearbeitung. Ein gleichmäßiges Rauheitsprofil (Drehprofil) ist eine ideale Vorbearbeitung. Ungünstig sind Oberflächen mit starken Schwankungen in der Rauheit (z.B. geriebene Flächen mit Rückzugsriefen).
Rautiefen zwischen Rz 6 -15 µm bilden eine gute Oberflächenvorbereitung.
Bei Werkstoffen mit geringer Bruchdehnung, wie Grauguss, Magnesium und hochvergüteten Stählen, sollte die Rautiefe Rz der vorbereiteten Oberfläche geringer als Rz 6 -15 µm sein. Die Fertigungstoleranzen sollen der Qualität des Fertigteils entsprechen bzw. der Qualität IT 7 bei Mehrrollenwerkzeugen.
Wie wird das Aufmaß zur Rolliervorbereitung bestimmt?
Das erforderliche Aufmaß hängt ab von den Einflussfaktoren: Art der Vorbereitung, Rautiefe der Vorbereitung, Werkstoff.
Die sicherste Bestimmung zur Festlegung des Aufmaßes ist ein Vorversuch; das heißt ein Werkstück wird zum Rollieren vorbearbeitet, der hergestellte Durchmesser gemessen und dann rolliert.
Nach dem Rollieren wird der gefertigte Durchmesser mit dem vorbearbeiteten verglichen. Die Differenz ist das benötigte Aufmaß.
Bei gedrehten Oberflächen kann das Aufmaß wie folgt bestimmt werden: Aufmaß im Durchmesser entspricht dem Rz-Wert der gedrehten Fläche.
Bei geschliffenen Oberflächen kann das Aufmaß wie folgt bestimmt werden: Aufmaß im Durchmesser entspricht dem Rz-Wert der geschliffenen Fläche abzüglich 25-50%, da der Traganteil beim Schleifen verfahrensbedingt höher ist.
Die Zustellung bzw. Vorspannung des Werkzeuges muss im Einzelfall am Werkstück ermittelt werden.
Können Werkstücke mit einem einzigen Werkzeug vorgedreht und geglättet werden?
Ja. Mit dem patentierten Kombinations-Werkzeug von BAUBLIES wird z.B. eine Innenkontur mit einem einzigen Werkzeug im Vorhub vorgedreht und im Rückhub geglättet.
Welche Vorteile charakterisieren das Rollieren?
Rollierte Oberflächen zeichnen sich aus durch geringe Rautiefe, bis Rz<1µm, durch hohen Traganteil bedingt durch günstige Plateaubildung und dadurch, dass keine herausragenden Materialspitzen verbleiben. Deshalb ist die Abrasivität äußerst gering. Die sehr geringe Glättungstiefe Rz ergibt einen hohen Traganteil.
Die deutliche Werkstoffverfestigung und Erhöhung der Oberflächenhärte ergibt erhöhte Verschleißfestigkeit, weniger Neigung zu Rissbildung und geringe Korrosionsanfälligkeit. Die Oberflächen eignen sich als Gleitflächen, Dichtungsflächen und Fügeflächen.
Verändern sich die Toleranzen der vorbearbeiteten Oberflächen?
Im Normalfall werden durch das Rollieren die Maßtoleranzen der Vorbearbeitung beibehalten, also nicht verschlechtert oder verbessert, da Rollieren ein umformendes und kein abtragendes Verfahren ist.
Deshalb muss die geforderte Maßtoleranz bereits durch die Vorbearbeitung erfüllt sein.
Form- und Lagetoleranzen wie Rundheit und Zylindrizität von Bohrungen und Zapfen, werden durch Rollieren in der Regel nicht verbessert.
Bei der Vorbearbeitung sollen Maßschwankungen über IT 7 (bei Mehrrollenwerkzeugen) und IT 9 (bei gefederten Einrollenwerkzeugen) vermieden werden.
Zuviel Aufmaß erzeugt sehr große Walzkräfte und vermindert deshalb die Standzeit des Werkzeugs.
Welche Vorteile bietet das Rollieren gegenüber anderen Verfahren?
Durch die Fertigbearbeitung in einer Aufspannung sind keine Sondermaschinen notwendig, ist die Handhabung der Fertigung sehr einfach, werden Transport-, Lager- und Rüstkosten eingespart.
Das Verfahren ist äußerst robust und prozeßsicher und erzeugt keinen Lärm.
Im Vergleich zu spanenden Verfahren erfolgt eine deutliche Verbesserung der Werkstoffkennwerte, wie Rauigkeit, Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit.
Rollierverfahren zeichnen sich aus durch hohe Wirtschaftlichkeit, da eine preiswerte Fertigung und sehr kurze Bearbeitungszeiten bei gleichbleibend hoher Qualität möglich sind.
Kein Werkstoffabtrag
Beim Rollieren entsteht kein Werkstoffabtrag, dadurch kein Schleifstaub und kein -schlamm, daher fallen keine diesbezüglichen Entsorgungskosten an.