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Auswahl von Abkantpressen nach Einsatzgebiet und technischen Merkmalen

24.06.2008
Ein Unternehmen, das in eine neue Abkantpresse investieren möchte, befindet sich in einer vorteilhaften Situation – der Markt hält ein breites Angebot an Abkantpressen bereit. Doch die Erfahrung zeigt, dass es nicht einfach ist, den Überblick zu behalten. Das ideale Vorgehen stellt die Analyse der eigenen Bedürfnisse ins Zentrum des Auswahlprozesses. Doch wo genau sollten diese Überlegungen ansetzen?

Die Entscheidung für eine bestimmte Abkantpresse sollte von vier grundsätzlichen Fragen geleitet werden. Die erste betrifft die Präzision, mit der das Maschinensystem arbeitet. Prinzipiell gilt, dass sich Abweichungen vom Biegewinkel physikalisch nicht vermeiden lassen.

Wichtig ist daher, welche Diskrepanzen für den Anwender tolerierbar sind. Simple Teile kommen bisweilen mit einer geringen Genauigkeit aus. Oft ist allerdings eine hohe Präzision gefordert, insbesondere wenn das gebogene Teil anschließend weiterverarbeitet werden muss. Die zweite Frage lautet, wie flexibel die neue Maschine sein muss.

Je breiter und variantenreicher das Teilespektrum ist, desto höheren Ansprüchen in puncto Flexibilität muss die Maschine genügen. Anders ausgedrückt: Die Abkantpresse muss aus Gründen der Wirtschaftlichkeit hard- und softwareseitig so einfach zu bedienen sein, dass auch oder gerade bei häufig wechselnden und selten wiederkehrenden Aufträgen die Einrichtzeiten so kurz wie möglich ausfallen.

Bei Frage drei gilt es, die Kapazität und Größe des Maschinensystems zu bestimmen. Ausgehend vom Teilespektrum müssen Presskraft, Biegelänge, Hub und Einbauhöhe ermittelt werden. Frage vier betrifft nicht die Maschine selbst, sondern den Entscheidungsprozess. Wenn man nicht auf eigene Faust den gesamten Markt durchkämmen möchte, bietet sich die Fokussierung auf einen oder zumindest auf sehr wenige Hersteller an, die ein möglichst breites Spektrum unterschiedlichster Lösungen anbieten können.

Präzise Winkel durch hohe Positioniergenauigkeit

Die Genauigkeit der Biegeergebnisse ist der wohl wichtigste Gradmesser einer Abkantpresse. Hier muss unterschieden werden zwischen der Präzision in der Schenkellänge und der im Biegewinkel, wobei diese zwei Größen nicht unabhängig voneinander sind: Ein präziser Winkel ist ohne hohe Positioniergenauigkeit kaum zu erreichen. Um mit einer Abkantpresse hinsichtlich der Winkelgenauigkeit konkurrenzfähig zu sein, ist man gut beraten, in eine Maschine zu investieren, deren Abweichung sich innerhalb von ± 1° bewegt.

Abhängig vom späteren Einsatz des gebogenen Teils sind in der Praxis jedoch häufig engere Toleranzen notwendig. Dies gilt für Originalausrüstungshersteller von Qualitätsprodukten genauso wie für Job-Shops. Entscheidend für die Beurteilung des Winkels ist, dass über die gesamte Biegelänge keine Veränderungen in der Genauigkeit auftreten. Eine Maschine, die ihr Geld wert ist, weist auch bei langen Kantteilen an jeder Position denselben Biegewinkel auf, selbst wenn sich im Falz Ausschnitte oder Ausklinkungen befinden sollten.

Die Präzision hinsichtlich der Biegewinkel ist nicht nur eine Folge hoher Positioniergenauigkeiten, sondern wird stark von physikalischen Einflussgrößen bestimmt. So ist es unvermeidbar, dass sich bei den hohen Presskräften auch die Maschine minimal durchbiegt. Außerdem hat jedes Blech seine spezifischen Eigenschaften: Variationen in der Dicke oder eine eigene Spannung, die nach der Entlastung eine Rückfederung bewirkt. Ein Blech verhält sich anders, wenn es in der Walzrichtung oder quer beziehungsweise diagonal zu dieser gebogen wird. All diese Einflussgrößen müssen während des Biegeprozesses kompensiert werden, wenn der Winkel am Ende stimmen soll.

Bei Bystronic-Beyeler-Abkantpressen wird die Materialdicke mit Hilfe von hochpräzisen Drucksensoren zusammen mit dem Messsystem der Y-Achsen bestimmt und notwendige Korrekturen werden automatisch ausgeführt. Es erfolgt eine dynamische Druckregulierung: Erfordert die Teilegeometrie innerhalb einer Biegefolge unterschiedliche Biegekräfte, geschieht diese Anpassung automatisch. Für die Kompensation der Rückfederung sorgt ein Rückfederungsmesszyklus. Mit dessen Hilfe wird die Eintauchtiefe des Stempels auf der Grundlage des gemessenen Wertes ohne Zutun des Maschinenbedieners korrigiert.

Bei Abkantpressen, bei denen die einzelnen Oberwerkzeuge in einem Hydrokissen abgestützt sind, in das sie während des Biegevorgangs eintauchen, werden sämtliche maschinenseitigen, materialbedingten und äußeren Einflüsse kompensiert. Gleichzeitig schützt das Hydrokissen die Werkzeuge sowie das gesamte System vor Überlastung.

Werkzeugauswahl beeinflusst Flexibilität

Anwender, die vor allem Einzelteile fertigen und mit Dünnblech arbeiten, sollten in Erwägung ziehen, eine Abkantpresse mit einem integrierten Winkelmesssystem anzuschaffen, das während des Biegevorgangs den Winkel kontinuierlich misst und Abweichungen korrigiert. Als Alternative bietet sich eine Rückfederungsmessung an. Dicke, Walzrichtung, Zugfestigkeit und andere Charakteristika des Blechs verlieren mit solchen Hilfsmitteln weiter an Bedeutung und dies erhöht die Präzision.

Neben der Qualität der Biegeergebnisse muss auch der Output der Maschine stimmen. Die Tendenz weist eindeutig in Richtung Einzelteile- und Kleinserienfertigung, weil Teile und Komponenten heute nicht mehr auf Lager gehalten, sondern just in time gefertigt werden. Eine zeitgemäße Abkantpresse sollte also äußerst flexibel sein.

Aber nicht nur die Losgröße hat einen Einfluss auf die Flexibilität der Abkantpresse. Wenn ausschließlich einfache Profile gebogen werden sollen, kann man sicherlich diverse Einschränkungen in Kauf nehmen. Die betriebliche Praxis sieht jedoch meist anders aus. Der Fertigungsalltag wird bestimmt durch komplexe Teile, die an mehreren Seiten gebogen werden müssen, durch große Teile, die schwierig zu handhaben sind, aber auch durch Biegungen höheren Schwierigkeitsgrades: Radius- und Absetzbiegungen, Z- sowie Sickenbiegungen und so weiter.

Der Auswahl der richtigen Werkzeuge fällt in diesem Zusammenhang eine große Bedeutung zu. Ein nicht immer einfaches Unterfangen, denn das Angebot ist riesig. Wer über ein universelles Werkzeugsystem verfügt, das einen großen Winkel- und Materialdickenbereich abdeckt, sowie über Werkzeuge, mit denen sich ein breites Teilespektrum bearbeiten lässt, kann einen Vorteil verbuchen.

Hier gilt: Die konkrete Anwendung bestimmt die Lösung. Werkzeuge sollten stets individuell gewählt werden. Der einfache Weg, nämlich nach einer groben Schätzung pauschal einen bestimmten Geldbetrag zu investieren, kommt in der Regel teuer zu stehen. Bei Bystronic wird eine Software eingesetzt, in der sämtliche Werkzeuge mit ihren Charakteristika erfasst sind. Auf diese Weise lässt sich die optimale Werkzeugauswahl schnell ermitteln. Das spart Zeit und Geld.

Hydraulische Klemmung für wechselnde Aufträge

Die ausgewählten Werkzeuge haben unmittelbaren Einfluss auf die Werkzeugklemmungen, die umso solider ausfallen müssen, je höher die Werkzeuge sind. Empfehlenswert ist in den meisten Fällen eine hydraulische Werkzeugklemmung. Mit dieser Ausstattung erfolgt der Wechsel der Ober- und Unterwerkzeuge über eine Biegelänge von drei Metern in zirka zwei bis drei Minuten, je nach Größe und Teilung. Der entsprechende Aufwand ist bei mechanischen Werkzeugklemmungen um ein Vielfaches höher und erfordert darüber hinaus mehr Aufmerksamkeit.

Gerade bei ständig wechselnden Aufträgen, bei denen auch das Material und die Blechdicke variieren, weiß man als Anwender die Vorzüge einer hydraulischen Klemmung zu schätzen. Das Erstellen der Biegeprogramme ist für die Flexibilität der Abkantpresse ebenfalls von großer Bedeutung. Eine numerische Programmierung an der Maschine setzt auf Seiten des Maschinenbedieners eine gewisse Erfahrung voraus. Er muss die einzelnen Biegeschritte ohne entsprechende Visualisierung in die ideale Reihenfolge setzen, ohne dass es anschließend zu Kollisionen zwischen Biegeteil und Maschine beziehungsweise Werkzeugen kommt. Einfacher wird es mit einer grafischen Programmierung, die die Reihenfolge der einzelnen Biegungen vorschlägt.

Idealerweise werden Biegeprogramme mit einer modernen und leistungsfähigen CAD/CAM-Software erstellt. Das spart Zeit, beinhaltet eine automatische Kollisionskontrolle und ermöglicht unter anderem die 3-D-Darstellung der Programme an der Maschinensteuerung. Der zweite Punkt bedeutet für den Bediener, dass er nachvollziehen kann, wie er das Teil einlegen muss, und dass er prüfen kann, wo sich beispielsweise Ausschnitte oder Ausklinkungen befinden. Diese Vorteile kommen insbesondere bei komplexen Teilen zum Tragen. Im CAD/CAM-Programmpaket Bysoft sind sowohl Hard- und Software als auch Schneid- und Biegeprozesse aufeinander abgestimmt.

Peripheriegeräte erhöhen dort, wo sie den Biegeprozess unterstützen, die Flexibilität der Maschine. Als Beispiel können hier Hebehilfen für großflächige und schwere Teile angeführt werden, die die Arbeit nicht nur erleichtern, sondern in manchen Fällen erst möglich machen, sofern man nicht gleich mehrere Mitarbeitende an der Abkantpresse aufbieten möchte. Clevere Biegehilfen sind über einen Drehpunkt und eine H-Achse bewegbar, was nicht nur das Handling erleichtert, sondern auch Gegenbüge ausschließt.

Lohnenswert könnte in einigen Fällen auch eine vollständige Automatisierung des Prozesses, das heißt die Investition in eine Roboterzelle, sein. Peripheriegeräte werden in der Regel nicht für jeden Auftrag benötigt. Damit sie in diesen Fällen nicht stören, sollten sie sich mit möglichst wenigen und einfachen Handgriffen verstellen lassen.

Sehr kleine Innenradien durch 3-Punkt-Biegen

Eng mit Flexibilität, aber auch mit Genauigkeit verbunden ist die Frage nach dem Biegeverfahren. Heutige Abkantpressen arbeiten zumeist nach dem Prinzip des Luft- oder Freibiegens, bei dem das Werkstück im Querschnitt gesehen auf zwei Punkten der Matrize aufliegt und durch den Stempel zwischen diesen beiden Punkten gebogen wird, ohne dass das Werkstück den Matrizenboden berührt. Überlegen ist das 3-Punkt-Biegen. Dabei liegt das Werkstück wie beim Luftbiegen auf zwei Punkten der Matrize, wird aber vom Stempel bis zum Matrizenboden gedrückt.

Das 3-Punkt-Biegen lässt sehr viel kleinere Innenradien zu, weil mit schlankeren Werkzeugen mit einer Dicke von 6 mm und engeren Matrizen gearbeitet werden kann. Das hat in der Praxis einige Vorteile: Lochungen oder Ausklinkungen können sich näher am Falz befinden, Spalten werden enger, die Ästhetik wird erhöht und die Reinigung erleichtert.

Aufträge bestimmen Kapazität und Größe der Maschine

Das Vollprägen stellt ein weiteres Verfahren dar. Es ist die mit Abstand präziseste, aber auch unwirtschaftlichste Option, die auf Blechdicken bis maximal 3 mm beschränkt ist. Nachteilig ist, dass für jeden Winkel eigene Ober- und Unterwerkzeuge benötigt werden und je nach Material zirka das 4- bis 8-Fache an Presskraft vonnöten ist.

Presskraft und Biegelänge der Abkantpresse können unmittelbar aus den Aufträgen abgeleitet werden, die auf der Maschine zu bearbeiten sind. Grundlage für die Berechnung sind jeweils die zu erwartende maximale Materialdicke und Teilegröße.

Beim Luftbiegen wird als grobe Faustregel für die erforderliche Presskraft bei angepasster Matrizenweite die maximale Materialdicke in Millimetern mit dem Faktor 8 und der Biegelänge in Metern multipliziert. Beispiel: Maximal, aber regelmäßig sollen 3 m lange und 12 mm dicke Stahlteile gebogen werden. Als Presskraft sind mindestens 12 mm × 8 × 3 m, also 288 t zu veranschlagen. Genauere Presskräfte können über entsprechende Tabellen für unterschiedliche Materialien und Unterwerkzeuge ermittelt werden.

Die Einbauhöhe der Oberwerkzeuge, die Oberwerkzeuge selbst und der Hub sind insbesondere von der Höhe der Boxen abhängig, die man im Teilesortiment führt. Hierauf gilt es ein besonderes Augenmerk zu richten und sich vom Maschinenhersteller gut beraten zu lassen. Ein kurzer Hinweis soll auch zu den Hinteranschlägen gegeben werden. Grundsätzlich gilt, dass die Anzahl der CNC-gesteuerten Achsen abhängig ist von den Biegeteilen. Wenn man auf der Maschine einzelne Kantstationen einrichten möchte, sollte ein mindestens vierachsiger Hinteranschlag gewählt werden.

Fazit: Wer sich für die Auswahl der Abkantpresse die Zeit nimmt, klare Kriterien auf der Grundlage des tatsächlichen und erwarteten Auftragsbestands zu formulieren, und sich einem kompetenten Partner anvertraut, muss nicht darauf hoffen, einen Glückstreffer zu landen. Eine so geführte Suche endet definitiv bei der richtigen Abkantpresse.

Martin Engel ist verantwortlich für den Bereich Marketing und Kommunikation bei der Bystronic Laser AG, Niederönz.

Martin Engel | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/umformtechnik/articles/125088/

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