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Blechentgratung

Auf die Kante kommt es an

| Autor/ Redakteur: Doris Schulz / Frauke Finus

Blechbauteile – dieser Begriff steht für eine Vielzahl verschiedenster Werkstücke für unzählige Einsatzbereiche. So unterschiedlich die Herstellungstechnologien und Anwendungen der Werkstücke auch sind, erst das Entgraten und Kantenverrunden gewährleisten die Produktsicherheit und Funktionalität.

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Die gratbehafteten und scharfen Schnittkanten stellen eine Verletzungsgefahr dar und beeinträchtigen die Qualität nachfolgender Prozesse.
Die gratbehafteten und scharfen Schnittkanten stellen eine Verletzungsgefahr dar und beeinträchtigen die Qualität nachfolgender Prozesse.
( Bild: Lima Ventures )

Ob Agrar- und Automobilindustrie, Elektronik, Gastronomie-, Haushalts- und Lebensmittelbranche, Maschinenbau, Medizintechnik, Schienenfahrzeuge oder Stahlbau – es gibt keinen Industrie- und Lebensbereich, in dem Blechbauteile nicht präsent sind. Aus Schwarzstahl, Edelstahl, Aluminium und Buntmetallen gefertigte Teilen kommen als Baugruppen sowie als Funktions- oder Designteile zum Einsatz. Die Ansprüche an die Qualität dieser Werkstücke haben sich in den letzten Jahren signifikant erhöht und je nach Einsatzbereich sind häufig auch hohe Anforderungen an das Oberflächenfinish zu erfüllen.

Grate und Rückstände sind qualitäts- und sicherheitsrelevant

Hergestellt werden die Werkstücke in verschiedenen Technologien wie beispielsweise Stanzen, Autogen-, Laser-, Plasma- und Wasserstrahlschneiden. Wobei sich in den letzten Jahren das Laserschneiden immer mehr durchsetzt und dabei der Faserlaser zunehmend an Bedeutung gewinnt. Je nach Verfahren lässt es sich nicht vermeiden, dass an den Schnitt- beziehungsweise Stanzkanten und Oberflächen Schlacke, Oxidschichten, Schneidspritzer und/oder Grate zurückbleiben ebenso wie sehr scharfe Kanten.

Die Bearbeitungsrückstände stellen bei nachfolgenden Prozessen wie Lackieren, Beschichten, Verkleben oder Schweißen ein Qualitätsrisiko dar beziehungsweise können die Funktionalität der Bauteile beeinträchtigen. Hinzu kommt, dass Grate zu einem höheren Verschleiß der Werkzeuge von Abkantmaschinen sowie der Richtwalzen von Walzenrichtmaschinen führen. Bei einer anschließenden spanenden Bearbeitung, die vor allem bei dickeren Blechteilen vorkommt, können Grate zu Beschädigungen der Werkzeuge führen sowie das exakte Positionieren oder Spannen der Bauteile behindern. Und nicht zuletzt geht von den scharfen Kanten insbesondere gestanzter und lasergeschnittener Blechteile eine erhebliche Verletzungsgefahr aus.

Eine entsprechende Kantenbearbeitung ist bei der Herstellung von Blechbauteilen daher ein unverzichtbarer Prozessschritt, der entscheidend zur Wertschöpfung und zum Arbeitsschutz beiträgt. Für Lohnfertiger ist die Kante darüber hinaus ein Qualitätsmerkmal, um sich vom Wettbewerb zu differenzieren.

Entgraten – mehr als nur den Grat entfernen

In der Fertigung spricht man vom Entgraten. Dahinter verbirgt sich jedoch deutlich mehr als die Beseitigung der so genannten Primärgrate, also dem Werkstoffgebilde das über die Schneidkante hinausragt. Es beinhaltet auch das Entfernen von Oxidschichten, das Entschärfen/Verrunden der Kanten und bei Bedarf ein anforderungsgerechtes Oberflächenfinish.

Für das eigentliche Entgraten stehen mit so genannten Breitbandeinheiten und Entgratwalzen zwei unterschiedliche Technologien zur Verfügung. Bei beiden Verfahren arbeiten die Hersteller mit unterschiedlichen Ansätzen.

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Da das Werkstück nach diesem Arbeitsschritt noch immer scharfkantig sein kann, ist ein Entschärfen beziehungsweise Kantenverrunden erforderlich. Dieser Arbeitsvorgag erfolgt mit abrasiven Werkzeugen, die in der Lage sind, das Material zu zerspanen. Eingesetzt werden dafür üblicherweise Schleifklötze, Topf- beziehungsweise Tellerbürsten und Schleiflamellenwalzen.

Intensität der Kantenverrundung

Welcher Radius beim Verrunden zu erreichen ist, hängt maßgeblich von der Verwendung des Blechbauteils und dem nachfolgenden Prozess ab. In vielen Fällen reicht sicherlich eine so genannte „safe edge“, also sichere Kante aus. Es finden sich dazu jedoch auch immer häufiger Angaben auf Zeichnungen und in bestimmten Bereichen sind normative Vorgaben einzuhalten. Dies ist beispielsweise bei der Zertifizierung nach DIN EN 1090 der Fall, die den Konformitätsnachweis für tragende Bauteile aus Stahl und Aluminium regelt. Werden die Blechbauteile in einem Folgeprozess pulverbeschichtet, nasslackiert, verschweißt oder verklebt, spielt eine ausreichende Kantenverrundung für die Qualität des nachfolgenden Prozesses ebenfalls eine entscheidende Rolle. Denn auf einer zwar gratfreien, aber scharfen Kante wird die, beispielsweise für einen ausreichenden Korrosionsschutz erforderliche Dicke der Lackschicht nicht erreicht, so dass diese Bereiche deutlich korrosionsanfälliger sind. Eine Hilfestellung können hier die Anforderungen aus den Korrosionsschutzklassen sein. Ganz grundsätzlich gilt beim Kantenverrunden jedoch: Nicht mehr als nötig verrunden, denn mit jeder Verdoppelung des Radius, beispielsweise 0,2 statt 0,1 mm, vervierfacht sich die abzuschleifende Materialmenge. Dies ist mit einem entsprechend höheren Zeitaufwand und Werkzeugverschleiß verbunden.

Kanten maschinell bearbeiten

Sind die Anforderungen die Entfernung von Schlacken oder Oxidschichten, das Entgraten, Kantenverrunden, das Oberflächenfinish oder auch das Aufrauen vor Klebe- und Beschichtungsprozessen – die Bearbeitung der Kanten erfolgt heute üblicherweise maschinell. Einerseits spart das im Vergleich zur Handarbeit Zeit und Kosten. Andererseits ist die erforderliche Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gewährleistet. Die Industrie bietet dafür unterschiedliche Konzepte. Dazu zählen Anlagen für unter anderem ein- oder beidseitige Bearbeitung, Trocken- oder Nassprozesse sowie Maschinen, mit denen sich beispielsweise das Entgraten und Kantenverrunden oder auch Entfernen der Oxidschicht und Kantenverrunden mit einer Maschine erledigen lassen.

Gefragt sind aus Wirtschaftlichkeits- und Produktivitätsgründen Anlagen, die eine gleichmäßige beidseitige Bearbeitung in einem Arbeitsgang ermöglichen. Lösungen für das beidseitige Entgraten und Verrunden der Werkstückkanten an den Außen- und Innenkonturen existieren inzwischen auch für Kleinteile. Je nach Material oder Werkstoffmix werden die Blechbauteile ohne Hilfsschablonen mit einem Vakuum- oder Magnetförderband durch die Maschine transportiert.

Eine Herausforderung für die Kantenbearbeitung ergibt sich durch den Trend zu Faserlasern mit kombinierten Maschinen. Sie ermöglichen, bereits während der Blechteilherstellung gewisse Umformungen wie Sicken, Prägungen oder Durchzüge in das Werkstück einzuarbeiten. Um auch bei diesen Teilen eine hohe und gleichbleibende Qualität der Entgratung und Kantenverrundung sicherzustellen, ist eine höhere Flexibilität bei den Bearbeitungsverfahren erforderlich.

Unabhängig von der Art der Maschine und Bearbeitung unterstützen Ausstattungsdetail wie beispielsweise eine automatische Werkzeugverschleißkompensation und teilespezifische Programme, die in der Anlagensteuerung hinterlegt werden können, den Bediener bei seiner Arbeit. Sie leisten damit einen Beitrag, um gleichbleibende Bearbeitungsergebnisse zu erzielen und die Prozesssicherheit zu erhöhen.

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Verkettete Prozesse und automatisiertes Teilehandling

Auch wenn es noch kein Trend ist, auch in der Blechentgratung denken Unternehmen darüber nach, wie der Materialfluss und die Fertigungskette weiter optimiert werden kann. Ein automatisiertes Teilehandling und verkettete Prozesse stellen dabei Lösungsansätze dar. Dies könnte beispielsweise so aussehen, dass die Schneidmaschine die Teile direkt auf ein Zuführband zur Maschine für das Entoxidieren oder Entgraten entlädt. Je nach Bedarf geht es danach ebenso automatisiert weiter zur Anlage für den nächsten Bearbeitungsschritt wie das Oberflächenfinish. Durch eine solche Lösung lassen sich nicht nur Einsparungen bei der Teilelogistik und manueller Arbeit realisieren. Sie ermöglicht auch kompaktere und platzsparende Aufstelllayouts. Denn es müssen nicht mehr in verschiedenen Bereichen der Halle autarke Produktionsschritte abgebildet werden.

Für einen Großteil der Anforderungen bei der Kantenbearbeitung von Blechbauteilen gibt es meist mehr als einen technischen Weg. Ein konsequentes Technologie- und Benchmark-Monitoring unterstützt beim Finden der technisch und wirtschaftlich optimalen Lösung ebenso wie die Bearbeitung von Musterteilen bei Anlagenherstellern.

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