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Dec 08, 2023

Denken Sie, dass die Arbeit an der Abkantpresse einfach ist? Denk nochmal

Der Stößel der Abkantpresse senkt sich, das Metall biegt sich, der Zyklus wiederholt sich. Es sieht aus

Der Stößel der Abkantpresse senkt sich, das Metall biegt sich, der Zyklus wiederholt sich. Für den Uneingeweihten sieht es ziemlich einfach aus. Aber so einfach ist es nicht. Bei weitem nicht. Getty Images

Für den Uneingeweihten sieht das Biegen von Blechen auf einer Abkantpresse einfach aus. Sie setzen einen Stempel- und Matrizensatz in die Abkantpresse ein und der Stößel bewegt den Stempel nach unten in den Matrizenraum, um das Blech zu biegen. Es ist so einfach, jeder könnte diese Maschine bedienen, oder?

Nicht so schnell. Obwohl die Maschine einfach zu sein scheint, stellt sich heraus, dass Abkantpressen zu den Maschinen gehören, die am schwierigsten zu beherrschen sind. Betrachten Sie Abbildung 1, die nur einige der Variablen veranschaulicht, mit denen Bediener von Abkantpressen jeden Tag arbeiten.

Dieser Wahrnehmungsfehler wird häufig von Personalverantwortlichen, Managern der mittleren und oberen Ebene sowie anderen Führungskräften begangen. Ihre Wahrnehmung und der daraus resultierende Mangel an Unterstützung schmälern oft den Gewinn eines Projekts. Unternehmensführer, die die Komplexität der Abkantpresse nicht begreifen, neigen dazu, die falschen Leute einzustellen.

Die Bedienung einer Abkantpresse ist nicht jedermanns Sache. Wer eine solche Maschine betreiben möchte, sollte sich nicht in der Nähe einer Abkantpresse aufhalten. Andere würden großartige Techniker abgeben, wollen aber nichts mit der Abkantpresse zu tun haben. Und dann gibt es noch die wenigen Menschen, die das Handwerk erlernen wollen. Sie wollen das Wie und Warum erfahren und scheinen es „einfach zu verstehen“. Viel Glück beim Finden einer dieser Personen. Sie sind schwer zu bekommen.

Das Gleiche gilt für die Technik und den allgemeinen Mangel an Kenntnissen über die Gestaltung von Abkantpressen. Unzureichende Kenntnisse über die Metallumformung haben zu vielen schädlichen Praktiken geführt, da die Bediener versuchen, Probleme in der Werkstatt mithilfe von Stammeswissen zu beheben. Eine solche Ausbildung ist keine gute Sache, insbesondere weil die Vermittlung von Stammeswissen oft unter dem „Replikationsschwund“ leidet. Jedes Mal, wenn Sie Wissen weitergeben, behält Ihr Schüler nur 80 % davon.

Schon ein einziger kritischer Fehler kann zum Scheitern führen. Daher ist es wichtig, dass Sie den Metallumformprozess, die Biegetechniken und die Feinheiten der Umformung auf einer Abkantpresse vollständig beherrschen.

Durch das Biegen von Blech wird das Werkstück an der Biegestelle verlängert. Während des Biegevorgangs unterliegt die Außenfläche der Biegung einer Dehnungs- oder Zugspannung, während die Innenfläche einer Druckspannung ausgesetzt ist. An der Grenze zwischen Expansion und Kompression liegt ein theoretischer Bereich, der bei der Umformung keine physikalische Veränderung erfährt. Diese neutrale Achse wird nicht durch Zug- oder Druckkräfte beeinflusst und weist daher keine Ausdehnung oder Kompression auf.

Während des Biegens bewegt sich die neutrale Achse von 50 % in der Ebene (d. h. in der Mitte der Materialdicke) in Richtung des inneren Biegeradius, irgendwo zwischen 0,5 und 0,273 (das Ergebnis der t/Mt-Berechnung in Abbildung 1). Wir verwenden einen k-Faktor, um die Position der verschobenen neutralen Achse zu berechnen. Einige Anwendungen verwenden einen durchschnittlichen k-Faktor (0,446 ist üblich), andere beziehen sich auf Diagramme und andere stützen sich auf Teststücke. Weitere Informationen zum K-Faktor finden Sie in der zweiteiligen Serie „Analyse des K-Faktors beim Blechbiegen“.

Um diese Dehnung zu berücksichtigen, greift die Branche auf drei gängige Methoden zurück: die Biegezugabemethode, die empirische Methode (häufig bei Blechanwendungen verwendet) und die Biegeabzugsmethode.

Biegezugabemethode. Dies eignet sich am besten für die Berechnung anderer als senkrechter Biegewinkel, funktioniert aber auch für 90-Grad-Bögen. Wir definieren die Biegezugabe (BA) als die Länge der neutralen Achse zwischen dem Tangentenpunkt, wie in Abbildung 1 dargestellt.

Da die neutrale Achse vor und nach dem Formen die gleiche Länge misst, können wir sie zur Berechnung der flachen Größe eines Teils verwenden. Bestimmen Sie zunächst die beiden Flanschabmessungen von der Kante bis zum Tangentialpunkt von Radius und Abflachung. Als nächstes addieren Sie dieses Ergebnis zur Länge der neutralen Achse (BA), und Sie erhalten die Gesamtgröße Ihres flachen Rohlings (siehe Abbildung 2).

Empirische Methode. Diese Methode eignet sich auch gut für 90-Grad-Biegungen und andere Biegewinkel und kann Konstrukteuren bei der Berechnung der Teildehnung helfen. Um den flachen Rohling mit dieser Methode zu berechnen, wie in Abbildung 3 gezeigt, addieren Sie einfach die Beinabmessungen zum Scheitelpunkt (der Scheitelpunkt der Biegung ist in Abbildung 1 dargestellt) und subtrahieren dann die doppelte Materialstärke (Mt): Bein A von Apex + Bein B bis Apex – 2 m = flache Länge.

Biegeabzugsmethode. Diese Methode beinhaltet den Biegeabzug (BD). Sie berechnen den BD, indem Sie den Outside Setback (OSSB) verdoppeln und den BA subtrahieren (siehe Abbildung 4). Von hier aus subtrahieren Sie den BD von den Außenabmessungen: (Abmessung bis Scheitelpunkt + Abmessung bis Scheitelpunkt) – BD. Eine Übersicht aller Formeln finden Sie in der Abbildung „Spickzettel für Biegeformeln“.

Weitere Informationen zu all dem finden Sie in „Die Grundlagen der Anwendung von Biegefunktionen“ sowie in „Eine große vereinheitlichende Theorie des Biegens an einer Abkantpresse“, einer vierteiligen Serie, die 2015 erschien.

Die Auswahl der richtigen Werkzeuge zum Biegen war schon immer ein Problem. Das Werkzeugset besteht aus einem Ober- und Unterwerkzeug. Das obere Werkzeug wird Stempel und das untere Werkzeug Matrize genannt.

Techniker wählen Stempel und Matrizen entsprechend der Materialstärke, dem Biegeradius und der Umformmethode (Luftbiegen, Bodenbiegen oder Prägen) aus. Der Stempelwinkel muss gleich oder kleiner als der Matrizenwinkel sein (siehe Abbildung 5). Die Werkzeugwinkelkombination soll Ihnen dabei helfen, die Rückfederung zu kompensieren. Dabei handelt es sich um die Tendenz des Materials, sich um ein oder zwei Grad zu entspannen, wenn der für die Biegung ausgeübte Druck nachgelassen wird. Die Matrizenöffnung muss eine Größe haben, die dem gewünschten Innenbiegeradius entspricht.

Einen Würfel auswählen. Wenn Sie eine zu kleine Matrizenöffnung wählen, beschädigen Sie das Teil und erhöhen möglicherweise die Tonnage auf gefährliche Werte. Wählen Sie eine zu große Matrizenöffnung, und Sie erstellen einen größeren Radius als geplant, wodurch sich der Dehnungswert der Biegung ändert und Ihr Teil außerhalb der Toleranz liegt. All dies gilt unabhängig von der Umformmethode oder dem Werkzeugstil.

In der Industrie kommen unterschiedliche Matrizenprofile zum Einsatz. Am gebräuchlichsten ist die V-Matrize, gefolgt von der Kanalmatrize. Bei der Auswahl einer Matrizenbreite ist unabhängig vom Matrizenprofil viel zu beachten. Wenn der innere Biegeradius der Materialstärke entspricht, gilt als Faustregel die Verwendung einer Matrizenöffnung, die dem Achtfachen der Materialstärke entspricht. Manchmal sollte die Matrizenöffnung jedoch das 10- bis 12-fache der Materialstärke betragen, insbesondere bei dickeren Materialien. Aber es steckt noch mehr dahinter. Weitere Einzelheiten finden Sie unter „Vorhersage des Innenradius beim Biegen an einer Abkantpresse“.

Einen Schlag auswählen. Abgesehen von kundenspezifischen Werkzeugen gibt es Abkantstempel in zwei allgemeinen Ausführungen: den geraden Stempel und den Schwanenhals, wobei fast jedes andere Stempelprofil eine Variation eines der beiden ist (siehe Abbildung 6).

Wenn der Nasenradius am Stempel zu klein ist, dringt er in die Materialoberfläche ein und verursacht eine Falte in der Mitte der Biegung. Diese Falte ist eine scharfe Biegung und verstärkt alle Winkelschwankungen, die durch Variablen innerhalb des Materials, der Materialdicke, der Härte und bei einigen Materialien sogar der Faserrichtung verursacht werden.

ABBILDUNG 1. Wenn Sie denken, dass das Biegen von Metall auf einer Abkantpresse einfach ist, denken Sie noch einmal darüber nach. Dies veranschaulicht nur einige der Variablen, mit denen Bediener von Abkantpressen jeden Tag arbeiten.

Ein weiteres Problem, das sowohl der Bediener als auch der Teilekonstrukteur berücksichtigen müssen, ist die Formgebung der Tonnage. Machen Sie sich mit der Erstellung von Tonnagetabellen vertraut. Erfahren Sie, wie Sie sie lesen und anwenden und stellen Sie sicher, dass Sie die Werte für verschiedene Metallarten anpassen. Ein typisches Umformtonnagediagramm gilt möglicherweise nur für kaltgewalzten Weichstahl mit einer Zugfestigkeit von 60.000 PSI.

Wenn Sie diesen Schritt übersehen, könnten Sie das Teil, den Stempel, die Matrize, die Abkantpresse oder alles oben Genannte beschädigen. Sie könnten Ihren Bediener auch in eine gefährliche Situation bringen.

Wählen Sie Werkzeugsätze entsprechend dem erforderlichen Innenbiegeradius des Teils aus – es sei denn, die für die Biegung erforderliche Gesamtlast übersteigt die Nennlast des Werkzeugs, was Sie niemals tun möchten. Weitere Informationen zur Tonnage finden Sie unter „Die 4 Säulen der Tonnagegrenzen für Abkantpressen“.

Als Erweiterung der Kolumne vom letzten Monat über Mindestflanschgrößen werden wir uns diesen Monat mit den Mindestflanschgrößen befassen, die an einer bestimmten Düsenöffnung hergestellt werden können. Um diesen minimalen Flanschwert zu bestimmen, müssen Sie die Radien an den beiden oberen Kanten der Matrize (d. h. den Matrizenradius) berücksichtigen.

Wenn der Flansch kurz ist und nahe am Matrizenradius liegt, kann das Teil so stark verrutschen, dass sich der Flansch verjüngt oder einfach direkt in den Matrizenraum einrastet. Die Berechnung des Mindestflansches, bevor die Teile den Boden erreichen, erspart Ihnen viel Zeit, Ärger und Ausschussteile.

Berücksichtigen Sie dazu die Variablen in Abbildung 7. Sie müssen die flache Länge zwischen der Kante und dem Tangentenpunkt berechnen, an dem der flache Schenkel in den Radius (a) übergeht. Sie müssen außerdem die Sehnenlänge über den Radius an der neutralen Achse (b) und die Abmessung von der Mitte der Matrize zum Tangentenpunkt des Matrizenradius und der Abflachung der Matrizenschulter (c) kennen. Um diese Werte zu ermitteln, können Sie die in den Abbildungen 7 und 8 beschriebenen Berechnungen verwenden.

Sobald Sie die Werte für a, b und c ermittelt haben, können Sie die minimale Flanschabmessung berechnen, die über die Matrize gebogen werden kann. Wenn (a + b)/2 > c, dann kann der Flansch gebogen werden. Wenn (a + b)/2≤ c, kann der Flansch nicht gebogen werden und das Teil rutscht in den Formraum.

Dies sind nur einige der vielen Überlegungen, die bei der Herstellung von Teilen auf einer Abkantpresse zu berücksichtigen sind. Sie sehen, dass das Biegen kein so einfacher Vorgang ist, wie es auf den ersten Blick scheint.

Tatsächlich erweist sich das Biegen von Metall an einer Abkantpresse als einer der anspruchsvollsten Vorgänge in einer Blechbearbeitungserei. Es erfordert viel Wissen, Erfahrung und Planung, um alles zusammenzubringen. Und das ist nur ein Anfang. Wir haben noch nicht einmal darüber nachgedacht, welchen Einfluss die Abkantpresse selbst auf den Umformprozess hat.

Dieses zweitägige Intensivseminar vom 8. bis 9. August mit Dozent Steve Benson vermittelt Ihnen die theoretischen und mathematischen Grundlagen hinter der Maschine, um die Geheimnisse der Arbeit mit Abkantpressen zu lüften. Durch interaktive Anleitungen und Beispielarbeitsaufgaben im Laufe des Kurses werden Sie die Prinzipien des qualitativ hochwertigen Blechbiegens verstehen. Mit leicht verständlichen Übungen erlernen Sie die Fähigkeiten, die Sie benötigen, um genaue Biegeabzüge zu berechnen, das beste Werkzeug für die Aufgabe auszuwählen und die richtige V-Matrizenöffnung zu bestimmen, um Teileverzerrungen zu vermeiden. Besuchen Sie die Veranstaltungsseite, um mehr zu erfahren.