Dieses Dokument behandelt Design- und Prozessanforderungen für das Schraubendrehmoment, gängige Methoden zum Anziehen von Schrauben, Standard-Anziehwerkzeuge und Verfahren zur Drehmomentprüfung.
Schraubverbindungen sind die grundlegende Montagemethode im Maschinenbau und werden in der gesamten industriellen Produktion weit verbreitet. Es ist auch eine der kritischsten Verbindungsformen für Motoren. Die Qualität der Schraubverbindungen bestimmt direkt die Motorleistung, die Betriebssicherheit und die Dichtleistung aller verbundenen Stellen.
Die Kontrolle des Anzugsdrehmoments ist der zuverlässigste, präziseste und effizienteste Ansatz, um stabile Schraubverbindungen zu gewährleisten.
1. Design- und Prozessanforderungen für das Schraubendrehmoment
1.1 Anforderungen an das Anzugsdrehmoment für allgemeine Standardschrauben. 1.2 Anforderungen an das Anzugsdrehmoment für Standard-Rohrgewindestopfen. 1.3 Anforderungen an die Toleranzklasse für allgemeine Standardschrauben
Die Großbuchstaben auf der linken Seite entsprechen den Drehmomentwerten, die in der oberen-linken Ecke der Installationsanzeigen markiert sind und das Nenndrehmoment der Schraube darstellen. Kleinbuchstaben auf der rechten Seite geben den Drehmomenttoleranzgrad der Schraube an.
2. Gängige Methoden zum Anziehen von Schrauben und Drehmomentkontrolle
Es stehen mehrere Anziehtechniken zur Verfügung. Zu den weit verbreiteten Optionen gehören die Drehmomentmethode (T), die Drehmomentwinkelmethode (TA), die Streckgrenzenkontrollmethode (Y1/Y2) und die Schraubendehnungsmethode.
3. Auswahl der Schraubwerkzeuge für die Montage
Um ein fehlerfreies Anziehen zu erreichen, müssen Werkzeuge, die die Drehmomentanforderungen erfüllen, entsprechend den Strukturmerkmalen des Produkts und den Montageprozessen ausgewählt werden. Je nach Betriebsart lassen sich Werkzeuge in zwei Kategorien einteilen: handgehalten und stationär.
3.1 Handschrauber
Handschrauber gibt es in mehreren Ausführungen mit mechanischer Drehmomentbegrenzung. Bei Basismodellen wird das Anzugsdrehmoment durch Motorleistung und Schlagkraft begrenzt. High-End-Konfigurationen sind mit drehmomentgesteuerten Kupplungen ausgestattet, die eine Präzision von bis zu ±3 % (basierend auf der Standardabweichung) liefern.
3.2 Stationäre Schraubendreher
Sowohl Druckluftschrauber mit hochpräzisen Drehmoment--Kupplungen als auch elektrische Servoschrauber können für den stationären Betrieb fixiert werden. Zur Erfassung von Messdaten können Drehmoment- und Winkelmesssensoren eingebaut werden. Druckluftschrauber verfügen über eine mechanische Drehmomenteinstellung; Ihr Messsystem dient eher der Überwachung als der Regelung. Elektrische servogesteuerte Schrauber nutzen Messsignale, um den Schraubvorgang direkt zu regeln und die Bewegung anhand realer Messwerte anzupassen, um das vorgegebene Ziel zu erreichen. Die Messdaten werden zurück in den Regelkreis eingespeist, um die Montageergebnisse zu synchronisieren und eine Präzision von mehr als ±1 % (basierend auf der Standardabweichung) zu ermöglichen.
Eine hohe Anzugsgenauigkeit erfordert strenge Grenzen für die Drehzahl. Üblicherweise wird eine extrem niedrige Drehzahl programmiert, um hochpräzise Befestigungsergebnisse zu gewährleisten.
3.3 Vektor-gesteuerte elektrische Drehmoment-Befestigungswerkzeuge
Ein komplettes elektrisches Drehmomentschlüsselsystem besteht aus: einem elektrischen Drehmomentschlüssel, einem DL-Steuerkasten, Verbindungskabeln, einem Betriebsschaltermonitor, einer Hilfsspannvorrichtung (mit Werkstückpositionierungssensor und Signalausgabegerät), kundenspezifischen Heberingen und Spezialsteckschlüsseln, die mit dem Werkzeugsatz geliefert werden.
Werkzeuggenauigkeit: ±5 %. Das System verfügt über einen Alarm und eine Erinnerungsfunktion für fehlende-Anziehen. Das Gerät wird erst entriegelt, wenn alleSchraubenDie Drehmomentvorgaben einhalten und alle Schraubenpositionen fest angezogen sind. Wenn Bediener während des Betriebs die Vorrichtung gewaltsam öffnen, um Werkstücke zu entnehmen, löst das System einen Alarm aus und sperrt den Schlüssel. Das Werkzeug unterstützt die Drehmomentkontrolle, die Überwachung des Gesamtdrehwinkels und die Überwachung des Folgedrehwinkels während der gesamten einstufigen Verschraubung. Die Rotationsgeschwindigkeit kann je nach tatsächlichem Bedarf frei programmiert werden.
Zu den weiteren integrierten-Funktionen gehören die Chargenzählung mit Vorrichtungsverknüpfung zur Verhinderung der Installation fehlender Schrauben, die Erkennung falscher Gewinde, die Erkennung von Schlagüberlastungen, die Drehmomentanzeige in Echtzeit, die Selbstdiagnose des Werkzeugs{2}, Fehlerwarnungen und Wartungsaufforderungen. Wenn das Anzugsdrehmoment nicht den Standards entspricht, wird das Werkzeug zur manuellen Fehlerbehebung automatisch verriegelt, um zu verhindern, dass fehlerhafte Produkte zu nachfolgenden Stationen gelangen. Es steht eine umfassende Drehmomentrückmeldung zur Verfügung: Die Steuerbox zeigt das tatsächliche Anzugsdrehmoment an, während der Schraubenschlüssel über Kontrollleuchten verfügt (grün für qualifiziert, gelb/rot für nicht qualifiziert). Der Statusmonitor bietet auch visuelle Lichtaufforderungen.
3.4 Sensor-basierte stationäre Schraubspindeln
Stationäre elektrische Servo-CNC-Schraubspindeln mit integrierten-Sensoren unterstützen vollständig programmierbare Schraubprozesse. Innerhalb des Leistungsbereichs der Spindel können Drehmoment, Drehzahl, Verweilzeit und Drehrichtung frei eingestellt und an unterschiedliche Schraubvorgänge für eine präzise Montage von Verbindungselementen angepasst werden.
Hohe Präzision und umfassende Überwachungsfunktionen maximieren die Montagesicherheit. Der bürstenlose Motorantrieb senkt die Betriebskosten und verlängert die Lebensdauer bei gleichzeitiger Beibehaltung einer stabilen Leistungsabgabe und eines Spitzendrehmoments, wodurch diese Spindeln ideal für die automatische CNC-Befestigung geeignet sind. Integrierte-Drehmoment- und Winkelsensoren ermöglichen eine präzise Regelung-und eine vollständige Echtzeitaufzeichnung aller kritischen Schraubparameter. Unterstützt durch Servosteuerungstechnologie halten diese Spindeln über Millionen von Schraubzyklen eine Drehmomentgenauigkeit innerhalb einer Standardabweichung von weniger als ±1 % aufrecht.
4. Vier gängige Methoden zur Prüfung des statischen Drehmoments
Drehmomentmethode (T)
Drehmoment-plus-Winkel-Methode (TA)
Fließgrenzenmethode (Y1/Y2)
Schraubenverlängerungsmethode
5. Drehmomentabfall (Vorspannungsverlust)
Das Wesentliche bei der Schraubverbindung ist die Klemmkraft, mit der zusammenpassende Komponenten zusammengeklemmt werden. Unter Drehmomentabfall versteht man den allmählichen Abfall der Klemmkraft nach dem Anziehen, kategorisiert in Entspannung und Selbstlockerung.
Entspannung
Die Klemmkraft nimmt im Laufe der Zeit relativ zum anfänglichen Anzugswert ab, ohne dass sich Schrauben oder Muttern drehen.
Selbst-Lockerung
Eine verringerte Klemmkraft führt dazu, dass sich Schrauben oder Muttern in Löserichtung drehen, was zu einem weiteren Verlust der Klemmkraft führt. Im Extremfall können sich Befestigungselemente vollständig lösen. Dieses Phänomen muss bei sicherheitskritischen-Verbindungen beseitigt werden.
Einbettung
Eine hohe Kontaktspannung führt zu einer plastischen Verformung der Passflächen, was zu einem Abfall der Klemmkraft führt.
Mehrfach-Schraubenverbindungen: Drehmomentabfall vonU-Schrauben
Nachfolgend sind zwei Hauptursachen und entsprechende Lösungen aufgeführt:
Sowohl Blattfedern als auch Federsitze verfügen über gekrümmte Kontaktflächen, wodurch nach dem Festziehen ein winziges Spiel entsteht. Lösung: Kontaktbereiche zwischen Blattfedern und Federsitzen auf ebene Flächen umgestalten.
Verformung und Reibung der Blattfeder führen zu: (1) Verringerung der inneren elastischen potentiellen Energie; (2) Allmähliche Verringerung der Reibung zwischen den Federlamellen. Lösung: Vor-Kompressionsbehandlung auf Blattfedern anwenden.
6. Fazit
Steigende Qualitätsanforderungen an Schraubverbindungen erfordern die richtige Auswahl und den standardisierten Einsatz von Schraubwerkzeugen. Eine effektive Kontrolle des Schraubendrehmoments bestimmt direkt die Produktzuverlässigkeit, Sicherheit und Dichtungsleistung für abgedichtete Gewindebaugruppen. Die stabile Einhaltung aller Drehmomentindikatoren ist für eine gleichbleibende Qualität des Endprodukts unerlässlich.
