Schwenkbiegemaschinen warten: Genauigkeit und Lebensdauer sichern
Die ersten Blechteile eines Wiederholauftrags bestehen die Prüfung. Nach der Hälfte des Produktionslaufs nimmt der Bediener eine weitere Winkelkorrektur vor,…
Die Blechbearbeitung umfasst eine Vielzahl von Verfahren und Werkzeugen, um dünne Blechtafeln (< 6 mm Dicke) zu schneiden und so kleinere, gewünschte Werkstücke herzustellen. Diese Werkstücke finden in verschiedensten Produkten und Schlüsselindustrien wie Robotik, Medizintechnik, Haushaltsgeräten, Unterhaltungselektronik und vielen weiteren Anwendung.
Werfen wir einen genaueren Blick auf dieses Thema.
Schneideverfahren sind kalte, mechanische Trennverfahren, bei denen das Blech durch Führungen oder Anschläge zwischen zwei scharfe Klingen positioniert wird. Die untere Klinge (oder Matrize) bleibt dabei feststehend, während die obere Klinge (oder der Stempel) das Metall mit einem schnellen Schlag durchtrennt. Beide Werkzeugteile bestehen in der Regel aus Werkzeugstahl oder Hartmetall. Die beim Schneidevorgang aufgebrachte Scherkraft belastet das Blech, bis dessen Scherfestigkeit überschritten wird und der Schnitt erfolgt.
Es existieren verschiedene Methoden, um Blech mechanisch zu schneiden, jedoch beruht das Grundprinzip stets auf Schneidklingen, die das Material durchtrennen. Die dafür eingesetzte Ausrüstung kann manuell, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden.
Diese Verfahren sind in der Regel bei mittleren bis größeren Serien wirtschaftlicher, da längere Rüstzeiten und Kosten für Spezialwerkzeuge anfallen. Für Einzelteile und Kleinserien sind andere Schneidverfahren wie das Laserschneiden meist kostengünstiger.
Im Folgenden stellen wir die drei wichtigsten Schneideverfahren (Scheren, Ausstanzen, Lochen) der Metallbearbeitung sowie deren Unterprozesse und Besonderheiten vor.
Obwohl alle in diesem Artikel behandelten Verfahren zu den Scherprozessen zählen, versteht man unter „Scheren“ im engeren Sinne das gerade Abschneiden von großen Blechtafeln oder Stangenmaterial. Dabei durchtrennen scharfe Klingen das Material und erzeugen eine gescherte Kante am flachen Blech.
Das Scheren von Blech oder Stanzen dient hauptsächlich als vorbereitender Schritt für andere Schneidverfahren und ist flexibel einsetzbar für Bleche verschiedener Dicken bis zu 6 mm (0,25 Zoll). Ein Freischnitt von 5–10 % der Blechdicke ermöglicht es, dass sich das Material zwischen Ober- und Untermesser plastisch verformt.
Das saubere Schneiden ohne Verbrennung oder Spanbildung macht das Verfahren besonders geeignet für weiche Metalle wie Aluminium, Messing, Bronze und niedriglegierten Stahl.
Vorteile
Nachteile
Das Ausstanzen ist ein Verfahren, bei dem aus Blech präzise Werkstücke herausgetrennt werden. Mit Stempel und Matrize wird das gewünschte Teil durch hohe Scherkräfte aus dem Material gelöst. Das ausgestanzte Werkstück wird weiterverwendet, der Rest als Abfall entsorgt.
Eine Ausstanzmatrize besteht aus Matrize, Führungsplatte und Stempel. Die Matrize ist feststehend und befindet sich meist unterhalb des von der Führungsplatte fixierten Blechs. Die Geometrie der Matrize entspricht der gewünschten Form. Der Stempel übt Druck auf das Blech aus und führt so den Schnitt aus.
Typische Materialien für das Ausstanzen sind Aluminium, legierter Stahl, Messing, Kupfer, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Speziallegierungen und andere Eisenmetalle. Einsatzgebiete sind u.a. Automobilteile, Elektronik und industrielle Anwendungen.
Vorteile
Nachteile
Beim konventionellen Ausstanzen wirkt eine einzelne Kraft nach unten, um die gewünschte Form aus dem Blech zu schneiden. Die Schnittspalte beträgt etwa 10 % der Materialdicke und erzeugt mehr Verschnitt als das Feinstanzen.
Das Feinstanzen nutzt statt einer einzigen Kraft drei verschiedene: Haltekraft, Gegenkraft und Stanzkraft. Diese Technik minimiert die Gratbildung, sorgt für glatte, ebene Schnittkanten und ermöglicht enge Toleranzen (±0,0003).
Die Haltekraft fixiert das Blech, während die Gegenkraft unterhalb der Matrize ansetzt. Sie minimiert das Biegen des Blechs beim Ausstanzen durch die Stanzkraft. Feinstanzen gilt aufgrund seiner Präzision und des hohen Drucks eher als Kaltumformverfahren denn als reiner Schnittprozess.
Das Lochen dient dazu, Löcher oder komplexe Formen aus Blech zu entfernen. Das herausgetrennte Material ist Ausschuss – im Gegensatz zum Ausstanzen, bei dem das ausgestanzte Teil das Produkt ist. Es gibt zahlreiche Lochverfahren, die nachfolgend beschrieben werden.
Stanzmaschinen können manuell oder CNC-gesteuert sein, wobei Blechrollen kontinuierlich zugeführt und bearbeitet werden.
Lochen wird in nahezu allen Branchen eingesetzt – von der Herstellung von Fahrzeugrahmen und Lüftungsöffnungen bis hin zu Anwendungen im Haushalt.
Vorteile
Nachteile
Das Durchstechen ähnelt dem Ausstanzen, wobei zylindrische Teile aus dem Blech ausgestanzt werden. Die ausgestanzten Stücke sind jedoch beim Durchstechen Abfall.
Schlitzen wird oft mit Durchstechen gleichgesetzt, da der Ablauf identisch ist. Beim Schlitzen entstehen jedoch rechteckige statt zylindrischer Ausstanzungen.
Beim Perforieren werden kleine Muster aus dem Blech gestanzt. Bei großflächigen Perforationen geschieht dies meist in einem Arbeitsgang, wobei das Blech durch eine Rollenvorrichtung läuft.
Ausklinken bezeichnet das Entfernen überschüssigen Materials vom Rand eines Blechs. Die entstehenden Ausschnitte können gebogen und zu bestimmten Geometrien wie Behältern oder komplexen 3D-Formen weiterverarbeitet werden.
Beim Nibbeln werden mit einer Serie von hin- und hergehenden Stanzungen spezielle Ausschnitte im Blech erzeugt. Das Nibbeln wird eingesetzt, wenn sich für die gewünschte Form kein spezielles Stanzwerkzeug fertigen lässt.
Nachbearbeitungsschritte sind beim Nibbeln meist notwendig, um die Formgenauigkeit und Oberflächengüte zu gewährleisten.
Längsschlitzen erzeugt Schnitte entlang der Länge von Blechrollen, wodurch Streifen mit geringerer Breite entstehen. Das Blech wird durch die Maschine geführt und von großen Rundmessern geschnitten.
Beim Längsschlitzen entsteht kein Verschnitt; die Streifen können anschließend weiterverarbeitet werden.
Trennen teilt das Blech in zwei oder mehr Teile, indem das verbindende Material entfernt wird. Die Trennung erfolgt durch Schneidwerkzeuge, das abgetrennte Zwischenstück gilt als Verschnitt.
Beim Abtrennen werden Linien oder Linienmuster durch das Blech geschnitten, sodass es in mehrere Teile zerfällt. Das Abtrennen ist typisch für die Großserienfertigung, bei der das Blech kontinuierlich zugeführt wird.
Während des Abtrennens entsteht kein Verschnitt, und die Trennlinien können gerade, gebogen oder schräg verlaufen.
Das Nachschneiden ist ein Endbearbeitungsschritt, bei dem überschüssiges Material von den Rändern und anderen Unregelmäßigkeiten entfernt wird.
Nachschneiden wird bei Werkstücken mit engen Toleranzen durchgeführt und sorgt für eine saubere Oberfläche.
Schaben ist ein Finishprozess, bei dem kleine Mengen Material von einem bereits gestanzten oder gelochten Werkstück entfernt werden. Es dient der Verbesserung von Maßhaltigkeit und Oberflächengüte durch das Begradigen und Glätten der Kanten. Toleranzen bis 0,025 mm sind erreichbar.
Das Ausstanzen, auch als Stanzen mit Hohlwerkzeug bekannt, verwendet eine hohle Stanzmatrize zum Durchtrennen von weichen, wenig festen Metallen. Für diesen Vorgang wird eine mechanische Presse eingesetzt und die Schnittkanten der Matrize sind typischerweise in einem Winkel von 20° angeschliffen.
Das Material wird dabei gegen ein weiches Metall oder einen Holzblock gedrückt, um ein Abstumpfen der Schneidkanten zu vermeiden.
Es gibt zahlreiche Methoden zum Scheren, Ausstanzen und Durchstechen von Blech. In der Praxis kombinieren Blechbearbeiter häufig mehrere dieser Verfahren, um ein einzelnes Bauteil herzustellen. Ein umfassendes Verständnis der Methoden, ihrer Stärken, Schwächen und Einsatzmöglichkeiten erleichtert die Auswahl beim Planen verschiedener Projekte in der Blechbearbeitung.
Der technologische Fortschritt und die zunehmende Automatisierung haben Schneidverfahren schneller, effizienter und präziser gemacht – und es ist zu erwarten, dass diese Entwicklung auch künftig weiter voranschreitet.
