Die Regeln für die Auswahl von Abkantwerkzeugen

Abbildung 1Die Werkzeugausstattung hat einen dramatischen Einfluss auf die Genauigkeit geformter Teile.

Viele halten Abkantwerkzeuge für ein untergeordnetes Zubehör bei der Metallumformung, obwohl das Gegenteil der Fall ist. Obwohl sich Abkantpressen zu mehrachsigen, hochpräzisen Maschinen mit selbststabilisierenden Eigenschaften entwickelt haben, ist das Werkzeug das Einzige, was das Teil beim Biegen jemals tatsächlich berührt (sieheAbbildung 1).

Die Grenze zwischen RFA, New Standard, europäischen und amerikanischen Standardwerkzeugen ist verwischt. Viele Funktionen, die für Hochleistungsbiegen erforderlich sind, wurden auf alle verschiedenen Werkzeugtypen übertragen. Unabhängig davon, welche Werkzeug- und Spannart Sie wählen, stellen Sie sicher, dass sie mindestens einige Mindestanforderungen erfüllt.

Hohe Präzision. Die Werkzeuge sollten mit Toleranzen im Bereich von 0,0004 Zoll hergestellt werden. Dies ist entscheidend, um die Teilegenauigkeit ohne Unterlegscheiben oder andere Anpassungen während der Einrichtung zu erreichen.

Segmentierte Abschnitte. Dadurch können Sie aus mehreren vorgeschnittenen Teilen verschiedene Längen bauen. Kleine Stücke sind auch sicherer und einfacher zu handhaben.

Selbsthaltende Installation. Sie sollten in der Lage sein, die Werkzeuge bei angehobenem Stößel zu laden. Das Werkzeughaltesystem sollte mehrere Teile an Ort und Stelle halten, bis der Spanndruck ausgeübt wird (sieheFigur 2).

Selbstsitzend. Durch den Spanndruck werden die Stempel mechanisch nach oben gezogen. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, den Stempel beim Einrichten in die Matrize zu drücken.

Frontlader. Sie sollten in der Lage sein, Werkzeuge von der Vorderseite der Maschine aus zu installieren. Dies verkürzt die Rüstzeit, da Sie keine Zeit mehr damit verschwenden müssen, Werkzeuge vom Ende der Abkantpresse wegzuschieben. In den meisten Fällen macht die Frontbeladung auch den Einsatz von Gabelstaplern und Laufkränen überflüssig.

Standardgrößen. Werkzeuge mit einheitlicher Höhe können die Notwendigkeit von Maschinenanpassungen bei Auftragswechseln reduzieren. Vordere Stützarme, Hinteranschlaghöhen und Sicherheitsvorrichtungen bleiben alle an einer gemeinsamen Position. Und da die Werkzeuge die gleichen Höhen haben, können Sie handelsübliche Teile hinzufügen und sicher sein, dass sie zu Ihren vorhandenen Werkzeugen passen.

Viele hochwertige Abkantwerkzeuge werden nach metrischen Standards hergestellt. Also eine Nenngröße von 0,250 Zoll. Die V-Öffnung beträgt tatsächlich 6 mm bzw. 0,236 Zoll. Darüber hinaus haben Biegungen in Blech leicht elliptische Eckenradien, sodass Sie nur nah herangehen müssen, um die richtige Größe zu erreichen. Der Einfachheit halber werden die britischen Maße in diesem Artikel gerundet.

Beachten Sie, dass sich die folgende Diskussion aus gutem Grund auf das Luftbiegen konzentriert. Der Trend geht dahin, das Boden- oder Prägetraining aufzugeben und, wann immer möglich, auf Luftbiegung zu setzen. Beachten Sie jedoch, dass nicht alle Teile mit der klassischen Luftbiegetechnik hergestellt werden können.

Figur 2Bei geöffnetem Spannmechanismus werden die Werkzeuge festgehalten.

In der gesamten Branche verwenden Bediener sehr unterschiedliche Werkzeuge, um Teile ähnlicher oder identischer Qualität herzustellen. Viele Bediener fertigen akzeptable Teile mit falschen Werkzeugen, weil sie keinen Zugriff auf die richtigen Werkzeuge haben. Sie sorgen dafür, dass es funktioniert; Aber „es zum Laufen zu bringen“ ist weder effizient noch wiederholbar und kann den Arbeitsfluss ernsthaft behindern. Best Practices bei der Werkzeugauswahl sollten eigentlich ein elegantes und einfaches Ziel haben: Teile in höchster Qualität in möglichst kurzer Zeit herzustellen.

Eine Wartungswerkstatt benötigt und verwendet andere Abkantwerkzeuge als ein kundenspezifischer Hersteller. Bevor Sie also auf Einzelheiten eingehen, ermitteln Sie Ihre Bedürfnisse und Budgetbeschränkungen.

Beispielsweise benötigen Sie möglicherweise zusätzliche Werkzeuge, um die Rüstzeiten zu verkürzen. Möglicherweise folgen Sie den Prinzipien der schlanken Fertigung und erkennen die Vorteile einer separaten Werkzeugbibliothek für jede Abkantpresse – und sind daher bereit, in doppelte Werkzeugsätze zu investieren, die an Maschinen gelagert werden. Sie verlieren keine wertvolle Rüstzeit, wenn Sie zum Werkzeuglager oder anderswo nach den richtigen Werkzeugen suchen. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die Kompatibilität der Werkzeugstile von Maschine zu Maschine nicht mehr erforderlich ist, da die Werkzeuge in der Regel bei der vorgesehenen Maschine bleiben (siehe).Figur 3).

Wenn Sie zusätzliche, doppelte Werkzeuge kaufen müssen, um den Werkzeugspeicher jeder Bremse zu erweitern, ist die Auswahl relativ einfach. Sie finden diese Werkzeuge häufig an geeigneten Stellen, wenn nicht bereits in den Abkantpressen. Suchen Sie nach den Werkzeugen mit der höchsten Abnutzung – solche mit glänzenden, hellen Arbeitsflächen. Der Körper der Werkzeuge wird wahrscheinlich auch sauber und hell sein. Rostige, schmutzige Werkzeuge auf der Unterseite des Gestells sind keine geeigneten Kandidaten.

Um das größtmögliche Preis-Leistungs-Verhältnis zu erzielen, wählen Sie eine Mindestanzahl an unteren Matrizen, die den gesamten Bereich der Metalldicken in Ihrer Werkstatt abdecken. Betriebe mit wenig Stammeswissen, unvorhergesehenen Anwendungen und begrenztem Budget sollten versuchen, niedrigere Matrizen nach der 8×2-Regel auszuwählen.

Bestimmen Sie zunächst den Bereich der Metalldicken, die Sie biegen möchten. Beispielsweise müssen Sie möglicherweise Material mit einer Dicke von 0,030 Zoll bis 0,250 Zoll biegen.

Zweitens ermitteln Sie den kleinsten benötigten V-Chip, indem Sie das dünnste Metall mit 8 multiplizieren. In diesem Fall 0,030 Zoll. Material würde die kleinste Matrize benötigen, also: 0,030 × 8 = 0,24, was wir auf 0,25 aufrunden.

Drittens ermitteln Sie die größte benötigte V-Matrize, indem Sie das dickste Metall mit 8 multiplizieren. In diesem Fall würde das dickste Material von 0,250 Zoll die größte Matrize benötigen: 0,250 × 8 = 2.

Sie haben nun die kleinste und größte Matrize ermittelt, die Sie benötigen – 0,25 und 2 Zoll. Um den dazwischen liegenden Bedarf auszufüllen, beginnen Sie mit der kleinsten V-Matrize und verdoppeln deren Größe. In diesem Fall ergibt das einen Wert von 0,5 Zoll. sterben (0,25 × 2 = 0,5). Als nächstes verdoppeln Sie den 0,5-Zoll. Matrize, um 1,0 Zoll zu erhalten, dann verdoppeln Sie diese, um 2,0 Zoll zu erhalten. Dadurch erhalten Sie mindestens vier verschiedene V-Matrizenöffnungen zum Biegen von 0,030 bis 0,250 Zoll. Material: 0,25, 0,5, 1,0 und 2,0 Zoll.

Außerdem bestimmen Sie anhand der Materialstärke die Mindestanzahl der Oberstempel. Für Material mit einer Dicke von 0,187 Zoll und dünner können Sie einen scharfen, versetzten Messerstanzer mit einer 0,04-Zoll-Stange verwenden. Radius. Der spitze Winkel ermöglicht das Biegen über 90 Grad hinaus und der Versatz ermöglicht die Bildung von J-Formen. Um die höheren Kräfte beim Formen von Material mit einer Dicke zwischen 0,187 und 0,5 Zoll zu bewältigen, sollten Sie einen geraden Stempel mit einer Dicke von etwa 0,120 Zoll in Betracht ziehen. Radius.

Figur 3Werkzeuglager an jeder Maschine sparen Rüstzeit.

Beachten Sie, dass das Werkstück bei einigen Anwendungen, einschließlich solchen mit dickerem und hochfestem Material, dazu neigt, zu knittern, zu reißen oder sogar in zwei Teile zu spalten, wenn branchenübliche Biegestandards verwendet werden. Es kommt auf die Physik an. Eine schmale Stempelspitze übt mehr Kraft auf die Biegelinie aus; Kombinieren Sie dies mit einer schmalen V-Matrizenöffnung, und die Kräfte steigen noch mehr. Bei anspruchsvollen Anwendungen und insbesondere bei Materialstärken über 0,5 Zoll wenden Sie sich am besten an Ihren Materiallieferanten bezüglich des empfohlenen Stempelspitzenradius.

In einer perfekten Welt sollten Sie in der Lage sein, die V-Matrizen-Öffnung mithilfe der sogenannten 8er-Regel auszuwählen; Das heißt, die Öffnung der V-Matrize sollte das 8-fache der Materialstärke betragen. Um dies zu ermitteln, multiplizieren Sie die Materialstärke mit 8 und wählen Sie die nächstgelegene verfügbare Matrize. Wenn Sie also Material mit einer Dicke von 0,060 Zoll haben, benötigen Sie eine Matrize mit 0,5 Zoll (0,060 × 8 = 0,48; 0,50 Zoll ist die nächstgelegene Matrizenbreite); für 0,125 Zoll. Material, Sie benötigen ein 1-Zoll. sterben (0,125 × 8 = 1). Dieses Verhältnis ergibt die beste Winkelleistung, weshalb es von vielen als „Sweet Spot“ für die V-Matrizen-Auswahl bezeichnet wird. Die meisten veröffentlichten Biegediagramme basieren auf dieser Formel.

Einfach genug? Nun, es wäre in dieser perfekten Welt, und Sie könnten in dieser perfekten Welt leben, wenn die Blechkonstrukteure immer die 8-Regel befolgen würden. Aber leider gibt es in der realen Welt viele Ausnahmen.

Beim Luftbiegen von Weichstahl bildet sich der innere Biegeradius bei etwa 16 Prozent der V-Matrizenöffnung. Wenn Sie also Material über 1 Zoll luftbiegen. V-Würfel, Ihr Innenbiegeradius beträgt etwa 0,16 Zoll.

Angenommen, ein Ausdruck gibt 0,125 Zoll an. Material. In einer perfekten Welt würden Sie diese Dicke mit 8 multiplizieren und eine 1-Zoll-Dicke verwenden. V sterben. Einfach genug. Viele Blechkonstrukteure geben jedoch gerne einen Biegeradius an, der der Metalldicke entspricht. Was passiert, wenn der Druck einen Innenradius von 0,125 Zoll angibt?

Auch hier biegt sich das Material durch Luft in einem Innenradius, der etwa 16 Prozent der Matrizenöffnung ausmacht. Das bedeutet Ihr 1-in. Die Matrize kann einen Radius von 0,160 Zoll erzeugen. Was nun? Verwenden Sie einfach eine schmalere V-Matrize. Ein 0,75-Zoll. Die Matrize ergibt einen Innenradius von etwa 0,125 Zoll (0,75 × 0,16 = 0,12).

Ähnliches gilt für Drucke, die größere Biegeradien vorgeben. Angenommen, Sie müssen 0,125 Zoll dicken Weichstahl zu einem 0,320 Zoll dicken Blech umformen. Innenbiegeradius – mehr als das Doppelte der Materialstärke. In diesem Fall würden Sie ein 2-Zoll-Modell wählen. Dies würde einen inneren Biegeradius von etwa 0,320 Zoll (2 × 0,16) erzeugen.

Dem sind Grenzen gesetzt. Wenn Sie beispielsweise feststellen, dass Sie zum Erreichen des angegebenen Innenbiegeradius eine V-Matrizenöffnung benötigen, die weniger als das Fünffache der Metalldicke beträgt, gefährden Sie die Winkelgenauigkeit, beschädigen möglicherweise die Maschine und ihre Werkzeuge und begeben sich in große Schwierigkeiten unsichere Situation.

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl Ihrer V-Matrizen die Flanschlängen. Der minimale Flansch, den eine bestimmte V-Matrize bilden kann, beträgt etwa 77 Prozent ihrer Öffnung. Es wird also ein Teil über einem 1,-Zoll geformt. V-Matrize benötigt mindestens 0,77 Zoll. Flansch.

Viele Blechkonstrukteure sparen gerne Metall und geben einen zu kurzen Flansch vor, z. B. einen 0,5-Zoll-Flansch. Flansch in 0,125 Zoll. Materialstärke (sieheFigur 4 ). Gemäß der 8er-Regel erfordert 0,125 Zoll dickes Material eine 1 Zoll dicke Schicht. V sterben – aber das 1-in. Für die V-Matrize muss das Werkstück einen Flansch von mindestens 0,77 Zoll haben. Was nun? Auch hier können Sie eine schmalere V-Matrize verwenden. Zum Beispiel ein 0,625-Zoll. Die Matrize kann Teile mit Flanschen von nur 0,5 Zoll formen. (0,625 × 0,77 = 0,48, aufgerundet auf 0,5).

Figur 4 In einer perfekten Welt würden Sie sich für ein 1-Zoll-Modell entscheiden. sterben, um dieses 0,125 Zoll dicke Teil zu formen. Angesichts der angegebenen Flanschlänge benötigen Sie jedoch eine schmalere Matrize.

Auch das hat Grenzen. Wenn für einen Flansch eine Gesenkbreite erforderlich ist, die weniger als das Fünffache der Materialstärke beträgt, kommt es genau wie bei engen Innenbiegeradien zu Problemen mit der Winkelgenauigkeit, es kann zu Schäden an der Maschine und ihren Werkzeugen kommen und Sie geraten in Gefahr.

Für L-Formen gelten folgende Regeln: Es gibt keine Regeln. Fast jede Stanzform ist geeignet. Wenn Sie also Stempel für eine Gruppe von Teilen auswählen, sollten Sie diese L-förmigen Teile immer zuletzt in Betracht ziehen, da nahezu jede Stempelform damit umgehen kann.

Verwenden Sie beim Formen dieser L-Formen einen Stempel, der auch andere Teile formen kann, anstatt der Bibliothek unnötige Werkzeuge hinzuzufügen. Denken Sie daran, dass bei der Spezifizierung von Werkzeugen immer weniger das Beste ist – nicht nur, um die Werkzeugkosten zu minimieren, sondern auch, um die Rüstzeit zu verkürzen, indem die Anzahl der in der Werkstatt benötigten Werkzeugformen reduziert wird (sieheAbbildung 5).

Andere Formen erfordern spezielle Regeln für die Stempelauswahl. Bei der Bildung von J-Formen gelten beispielsweise folgende Regeln (sieheAbbildung 6):

Wie Sie sehen, geht es bei den Stempelauswahlregeln hauptsächlich um Werkstückinterferenzen, und hier kann Biegesimulationssoftware eine wichtige Rolle spielen. Wenn Sie keinen Zugriff auf Biegesimulationssoftware haben, können Sie die Zeichnungen Ihres Werkzeuglieferanten mit Rasterhintergründen verwenden, um manuell auf Interferenzen zwischen Stempel und Teil zu prüfen (sieheAbbildung 7).

Wenn Sie einen herkömmlichen Werkzeugsatz verwenden, müssen Sie zwei Stößelzyklen verwenden, um Versätze oder Z-Formen zu bilden. Für diese Formen gelten folgende Regeln (sieheAbbildung 8):

Jedes nicht unterstützte Material innerhalb der V-Matrize unterliegt einer Verformung; In Löchern und anderen Aussparungen äußert sich diese Verformung als Ausbrüche (vglAbbildung 9 ). Wenn die Löcher in der Nähe der Biegelinien klein sind, ist auch die damit verbundene Ausblasstelle klein. Außerdem nehmen die meisten Anwendungen eine gewisse Verformung in Kauf, sodass es keine definitive Regel für die beste V-Matrizenbreite gibt, wenn sich ein Ausschnitt auf oder in der Nähe einer Biegelinie befindet.

Wenn die Flansche, Ausschnitte und Gehrungen deutlich zu nahe an der Biegelinie für die Metalldicke liegen, können Sie Wippmatrizen verwenden. Die Wippen rotieren und stützen das Material während des gesamten Biegevorgangs und verhindern so das Ausblasen.

Abbildung 9 zeigt identische Teile mit Ausschnitten in der Nähe der Biegelinien; der Vordergrund – mit dem verräterischen Blowout – wurde mit einer herkömmlichen V-Matrize geformt; Das Hintergrundmodell wurde mit einer Wippmatrize geformt. Beachten Sie auch, dass die beiden Ovale auf der linken Seite die gleiche Breite haben (von vorne nach hinten) und den gleichen Abstand von der Biegelinie haben; nur ihre Längen sind unterschiedlich. Auf dem längeren Oval ist deutlich mehr Blowout zu erkennen.

Beim Formen drei- und vierseitiger Kartons ist die Stanzhöhe von entscheidender Bedeutung. In einigen Fällen können kurze Stanzen dreiseitige Kästen bilden, wenn eine geformte Seite während der letzten (dritten) Biegung von der Seite der Abkantpresse herunterhängen kann. Wenn Sie vierseitige Kartons formen, müssen Sie einen Stempel wählen, der hoch genug ist, um die Kartonhöhe diagonal zu überspannen (sieheAbbildung 10):

Abbildung 5Bei vielen Teilen entstehen durch die Stempelform keine Biegebeschränkungen.

Wenn keine oberen (Rück-)Flansche vorhanden sind oder die oberen Flansche nach außen ragen, benötigen Sie keinen großen Abstand zwischen dem oberen Stempel und der unteren Matrize, um das Teil nach dem Biegen zu entfernen. Wenn Sie jedoch an allen vier Seiten Rückflansche (obere Flansche, die nach innen ragen) haben, benötigen Sie genügend Spielraum, um den Kasten nach dem Biegen zu drehen und zu entfernen.

Biegefalzwerkzeuge können Teile mit gesäumten Kanten in einer einzigen Aufspannung formen, wie in gezeigtAbbildung 11 . Beachten Sie jedoch, dass Sie zum Säumen von Stärken über 0,125 Zoll unter Umständen spezielle Werkzeuge benötigen, um den übermäßigen Kräften standzuhalten, die erforderlich sind.

Die Auswahlregeln für die Öffnung der V-Matrizen sind im Wesentlichen dieselben wie für Standard-Biegewerkzeuge. Die 30-Grad-Vorbiegungen für die Säume erfordern aufgrund der spitzen Winkel etwas längere Mindestflansche – bei 115 Prozent der gewählten V-Matrizenöffnung. Wenn Sie beispielsweise Material über 0,375 Zoll formen. V-Würfel: Der Flansch muss mindestens 0,431 Zoll (0,375 × 1,15) groß sein.

Fast alle typischen V-Matrizen-Biegewerkzeuge hinterlassen einige Spuren auf dem Teil, einfach weil das Metall beim Biegen in die Matrize gezogen wird. In den meisten Fällen sind die Markierungen minimal und akzeptabel, und eine Vergrößerung des Schulterradius kann die Markierungen verringern.

Für Anwendungen, bei denen selbst minimale Markierungen nicht akzeptabel sind, wie etwa beim Biegen vorlackierter oder polierter Materialien, können Sie Nyloneinsätze verwenden, um Kratzer zu vermeiden (sieheAbbildung 12 ). Kratzfreies Biegen ist besonders wichtig für die Herstellung kritischer Flugzeug-/Raumfahrtteile, da es für Prüfer schwierig ist, ein Teil visuell zu prüfen und den Unterschied zwischen einem Kratzer und einem Riss zu erkennen.

Heutige Präzisionswerkzeuge und Abkantpressen können ein beispielloses Maß an Genauigkeit erreichen. Und mit den richtigen Werkzeugen und konsistentem Material kann eine Abkantpresse einen Flansch in einem bestimmten Winkel mit einem bestimmten Innenbiegeradius biegen. Aber auch hier wird beim Luftbiegen der innere Biegeradius auf einen Prozentsatz der Matrizenöffnung angepasst – und es kommt darauf an, die richtigen Werkzeuge zu haben. Die Angabe einer Vielzahl unterschiedlicher, eng tolerierter Radien erhöht die Werkzeugkosten. Und je mehr Werkzeuge Sie benötigen, desto mehr Umrüstungen sind erforderlich, was die Kosten noch weiter erhöht.

Dennoch können Konstrukteure von Blechteilen die Auswahl der Werkzeuge und den gesamten Biegevorgang erheblich vereinfachen, wenn sie beim Entwerfen von Teilen einige Grundregeln beachten:

Abbildung 6 Für bestimmte J-Formen gelten spezielle Regeln für die Stempelauswahl. Wenn das kleine obere Bein auf gleicher Höhe mit dem unteren Bein ist, benötigen Sie einen scharfen Offset-Schlag (siehe Abbildung links). Wenn das obere Bein länger als das untere Bein ist, benötigen Sie einen Schwanenhalsschlag (siehe Abbildung rechts).

Es gibt viele Ausnahmen von diesen Regeln, und jede bringt Komplikationen mit sich. Sie können eine engere V-Matrizenöffnung verwenden, um einen engeren Radius oder einen kürzeren Flansch zu biegen. Wenn Sie jedoch einen zu spitzen Radius biegen, besteht die Gefahr, dass die Biegelinie knittert und die Tonnage für das Werkzeug und die Abkantpresse überschritten wird. Sie können einen engeren Versatz biegen, aber auch hierfür sind ein Spezialwerkzeug und ein erheblicher Umformaufwand erforderlich.

Wenn ein Teil keinen kurzen Flansch, keinen engen Versatz oder engen Radius benötigt, warum sollte man die Sache dann verkomplizieren? Befolgen Sie diese drei einfachen Regeln und Sie verbessern die Winkelleistung, verkürzen die Rüstzeit und senken die Werkzeugkosten.

Paul LeTang ist Produktmanager Abkantpresse/Werkzeugbau bei Bystronic Inc.