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Grundlagenwissen Wofür man eine Schwenkbiegemaschine braucht und welche Vorteile sie bietet

Autor: Stéphane Itasse

Beim Schwenkbiegen handelt es sich um ein Fertigungsverfahren, welches im Rahmen des Umformens der Gruppe des Biegeumformens zugerechnet wird. Zu dieser Untergruppe zählen neben dem Schwenkbiegen auch das Umlaufbiegen, das Rundbiegen und das Walzbiegen.

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Beispiel für eine Schwenkbiegemaschine. Im Vergleich zur Abkantpresse bietet sie einige Vorteile.
Beispiel für eine Schwenkbiegemaschine. Im Vergleich zur Abkantpresse bietet sie einige Vorteile.
(Bild: RAS Reinhardt)

Das Biegeumformen mit drehendem Werkzeug erfolgt durch schwenkbare Biegewangen. Im Zuge des Schwenkbiegeprozesses wird das jeweilige Werkstück zwischen der Ober- und der Unterwange eingespannt. De facto lassen sich mithilfe einer Schwenkbiegemaschine ähnliche Profile wie beim Gesenkbiegen (Abkanten) herstellen. Anders als beim Schwenkbiegen wird durch das Werkzeug beim Abkanten allerdings eine geradlinige Bewegung ausgeführt.

Grundsätzlich wird das Schwenkbiegen mit einer speziellen Maschine, nämlich einer Schwenkbiegemaschine, oder in vollautomatischen Biegezentren ausgeführt.

Schwenkbiegemaschine und Abkantpresse

Eine Langabkant- und Schwenkbiegemaschine kommt zum Biegen von unterschiedlichen Blechen zum Einsatz. Spezielle Einsatzbereiche für eine Schwenkbiegemaschine sind der Fahrzeug- und Maschinenbau, der Lüftungs- und Heizungsbau sowie der Hallenbau und die Lohnfertigung. Daneben wird eine Schwenkbiegemaschine auch in Dachdeckerbetrieben und in Spenglereien verwendet.

Sowohl die Langabkant- als auch die Schwenkbiegemaschine fällt in den Anwendungsbereich der Maschinenrichtlinie. Allerdings existieren bis dato keine Produktnormen für die Langabkant- oder Schwenkbiegemaschine, die europaweit harmonisiert und damit gültig sind.

Dennoch können einerseits unspezifische Grund- und andererseits unspezifische Gruppennormen wie DIN EN ISO 13857 oder die DIN EN ISPO 12100 zugrunde gelegt werden, wenn eine Schwenkbiegemaschine oder eine Langabkantmaschine konstruiert werden soll. In diesen Normen finden sich relativ allgemein formulierte Anforderungen um bei der Konstruktion einer Schwenkbiegemaschine die rechtsverbindlichen Gesundheitsschutz- und Sicherheitsanforderungen einzuhalten.

Der Unterschied zwischen Schwenkbiegen und Abkanten

Verfahren, die zur Produktion von festen, geometrisch bestimmten Körpern eingesetzt werden, werden unter dem Fertigungsverfahren Biegeumformen subsumiert. Dabei stellt das Biegeumformen wiederum eine Untergruppe des Umformens da, wobei es abermals in das Biegeumformen mit einer geradlinigen Werkzeugbewegung und das Biegeumformen mit einer drehenden Werkzeugbewegung untergliedert wird.

Im Rahmen des Biegeumformens mit einer geradlinigen Werkzeugbewegung, führen diejenigen Werkzeugteile, die für die Formgebung zuständig sind, eine geradlinige Bewegung aus. Das Abkanten wird diesem Verfahren zugeordnet. Beim Gesenkbiegen wird das jeweilige Werkstück zwischen Biegesenk und Biegestempel bis zur Anlage des Werkstücks gebogen. Häufig wird dieses Fertigungsverfahren von speziellen Gesenkbiegepressen durchgeführt.

Im Zuge des Biegeumformens mit einer drehenden Werkzeugbewegung erfolgt die Formgebung durch eine drehende Bewegung der formgebenden Werkzeugteile. Zu diesem Verfahren wird das Schwenkbiegen gerechnet. Beim Schwenkbiegen wird die Biegewange an demjenigen Teil des Werkstücks, der aus der Einsparung herausragt, angelegt, wobei er mit diesem um die jeweilige Biegekante herumgeschwenkt wird. Um das Schwenkbiegeverfahren durchzuführen kommt entweder eine Langabkant- oder aber eine Schwenkbiegemaschine zum Einsatz.

Ausführungen von Schwenkbiegemaschinen

Die Schwenkbiegemaschine ist derzeit in Arbeitslängen von bis zu 6 m erhältlich. Dabei besteht eine Schwenkbiegemaschine in ihrer Grundbauweise aus einem rechten und einem linken Maschinenständer. Zwischen diesen beiden Komponenten einer Schwenkbiegemaschine sind die Biegewange, welche eine drehende Bewegung ausführt und die Oberwange, welche eine vertikale Bewegung ausführt befestigt. In der Regel verfügt eine Schwenkbiegemaschine über ein Bedienpult, welche fest montiert ist. Handelt es sich um eine Schwenkbiegemaschine mit kleineren Maschinenständern, befinden sich auf beiden Seiten sogenannte Abweisbleche, durch welche Scher- und Quetschstellen zwischen den Ständern der Schwenkbiegemaschine und der Biegewange verhindert werden sollen.

Es gibt Maschinen, die an der Biegewange und der Oberwange jeweils über eine gleichbleibende Biegeschiene verfügen. Daneben kann eine Schwenkbiegemaschine auch eine segmentierte Biegeschiene an der Oberwange aufweisen. Handelt es sich um eine Schwenkbiegemaschine mit segmentierter Oberwangen, ist die Verwendung differenter Biegewerkzeuge, beispielsweise einer Geißfußschiene, einer Rundschiene oder einer Falzschiene, möglich. Hierdurch ist die Realisierung differenter Biegegeometrien möglich.

Welche Länge die Segmente einer Schwenkbiegemaschine aufweisen, ist vom jeweiligen Werkstück abhängig, das heißt, sie wird durch die Anwendung vorgegeben. Dies ist vorteilhaft, da mithilfe einer derartigen Schwenkbiegemaschine Werkstücke mit differenten Biegegeometrien gefertigt werden können, ohne dass die Schwenkbiegemaschine auf ein anderes Biegewerkzeug umgerüstet werden muss. Positiv ist zudem, dass es eine Schwenkbiegemaschine mit segmentierter Oberwange erlaubt, an Blechprofilen in Kastenform umlaufende Aufkantungen herzustellen, ohne zusätzliche Einlegeklötze - welche zudem nicht erlaubt sind - zu implementieren.

Im Allgemeinen verfügt eine Schwenkbiegemaschine auf der Rückseite über einen Auflagetisch sowie motorisch betriebene Tiefenanschläge, die zum Einstellen der Biegelänge zur Biegelinie des Werkstücks dienen. Hierdurch wird zudem die Handhabung der Bleche erleichtert.

Exkurs: Langabkantmaschinen

Im Gegensatz zur Schwenkbiegemaschine existieren derzeit Langabkantmaschinen, die für eine Arbeitslänge von bis zu etwa 18 m ausgelegt sind. Anders als die Schwenkbiegemaschine besteht eine Langabkantmaschine in ihrer Grundbauweise aus einem Mehrständersystem, wobei die Oberwange und die Biegewange in einem Abstand von etwa 1 m befestigt sind. Hierdurch sind weitaus geringere Abstände zur Aufnahme des Biegewerkzeugs - und zwar sowohl an der Biege- als auch der Oberwange - möglich. Dies ist bedingt dadurch, dass die statische Durchbiegung bei einem Abstand der Ständer von etwa 1 m weitaus geringer ausfällt als bei einem Abstand von etwa 6m bei der Schwenkbiegemaschine.

Aufgrund der massiven Ständerbauweise einer Langabkantmaschine ist im Vergleich zu einer Schwenkbiegemaschine lediglich eine maximale Einlegetiefe von etwa 1,5 m möglich. Eine Schwenkbiegemaschine verfügt dagegen über eine konstruktiv unbegrenzte Einlegetiefe. Häufig verfügen Langabkantmaschinen darüber hinaus über eine Schneideeinrichtung, die kraftbetätigt ist und mit deren Hilfe das Werkstück vor dem Biegen auf ein spezifisches Fertigmaß zugeschnitten werden kann.

Unterschiede zwischen der Langabkant- und Schwenkbiegemaschine

Sowohl die Langabkantmaschine als auch die Schwenkbiegemaschine dient dazu, Bleche in einem eingespannten zustand zwischen Unter- und Oberwange durch die Biegewange zu biegen. Bewegt sich die Biegewange um ihren Drehpunkt nach oben, handelt es sich um die klassische Biegevariante. Im Zuge dieses Prozesses rollt die Biegewange der Langabkant- oder Schwenkbiegemaschine am Material ab. Eine moderne Schwenkbiegemaschine ist so konstruiert, dass die Biegewange das Material in beide Richtungen biegen kann. Im Rahmen dieses Verfahrens bewegt sich eine Biegewange der Schwenkbiegemaschine um ihren Drehpunkt nach unten, die andere bewegt sich um ihren Drehpunkt nach oben.

Tipp: Dossier gekonnt biegen

Zudem unterscheidet sich eine Langabkant- von einer Schwenkbiegemaschine in Bezug auf die Führung der Unter-, Ober- sowie der Biegewanke. Während bei einer Langabkantmaschine die drei Komponenten im Rahmen eines Mehrständersystems hinter der Maschine angeordnet sind und durch eine gewünschte Anzahl C-förmiger Rahmen seitlich offen geführt werden, ist dies bei einer Schwenkbiegemaschine nicht der Fall. Vielmehr werden die Wangenelemente bei einer Schwenkbiegemaschine durch einen Seitenständer seitlich geführt.

Aspekte für den Einsatz einer Schwenkbiegemaschine

  • Präzision: Aufgrund der Tatsache, dass das Werkstück im Zuge des gesamten Prozesses der Umformung zwischen der Unter- und der Oberwange fixiert ist, kann es nicht verrutschen. Hierdurch kommt es zu einer essenziellen Erhöhung der Maßhaltigkeit der (Blech-)Teile.
  • Oberflächenschonung des Werkstücks: Anders als beispielsweise beim Abkantpressen wird das Werkstück bei der Bearbeitung mit einer Schwenkbiegemaschine nicht in ein Prisma gedrückt, wodurch das Entstehen von Schleif- oder Kratzspuren an der Oberfläche des Werkstückes vermieden wird. Stattdessen wird das Werkstück in der Schwenkbiegemaschine durch die Biegewange um eine definierte Drehachse bewegt, es kommt nicht zu Scherbewegungen zwischen Elementen der Maschine und dem Werkstück.
  • Größere Anwendungsvielfalt bei geringeren Werkzeugkosten: Diverse Profile, welche beispielsweise im Dachdecker- oder Spenglerbereich im Arbeitsalltag benötigt werden, können in der Regel von Pressen überhaupt nicht, und wenn doch ausschließlich durch Einsatz weiterer teurer Spezialwerkzeuge gefertigt werden. Dies gestaltet sich im Rahmen des Schwenkbiegens anders, denn mithilfe einer Schwenkbiegemaschine können alle gängigen Profile ohne den Einsatz spezieller Werkzeuge hergestellt werden. Neben hohen Kosten für Spezialwerkzeuge entfallen entsprechend auch lange Umrüstzeiten.
  • Einfache Handhabung: In der alltäglichen Bearbeitung von Blech ist es häufig notwendig, an großflächigen Werkstücken lediglich schmale Schenkel zu biegen. Um dies mithilfe einer Langabkantpresse zu bewerkstelligen, muss in der Regel das ganze Werkstück bewegt werden. Hierfür wiederum sind höhere Kraftanstrengungen notwendig. Die Schwenkbiegemaschine verschafft diesbezüglich Abhilfe, dann im Rahmen des Umformprozesses wird lediglich derjenige Anteil, der vorne über die Unter- und die Oberwange hinausreicht, auch bewegt. Entsprechend muss ein großer Teil des Werkstückes nicht manuell bewegt werden, vielmehr ruht er auf den Auflageflächen.

Im Folgenden werden die Vorteile, die der Einsatz einer Schwenkbiegemaschine mit sich bringt, im Vergleich zum Gesenkbiegen dargestellt. Dabei wird auf unterschiedliche Aspekte, nämlich den Biegeablauf, das Rüsten, die Blechdickentoleranzen, das Anschlagen, empfindliche Oberflächen sowie den Werkezugverschleiß Bezug genommen.

Der Biegeablauf

Beim Biegen mit der Schwenkbiegemaschine liegt das Werkstück auf einem Tisch, wobei die Platine durch das Anschlagsystem zur Biegelinie positioniert und der Zuschnitt von Unter- und Oberwange gespannt wird. Im Zuge des Biegeprozesses selbst schwenkt die Biegewange der Schwenkbiegemaschine um einen spezifischen Drehpunkt nach oben. Handelt es sich um eine Schwenkbiegemaschine, die über eine Doppelbiegefunktion verfügt, schwenkt die Biegewange, unter Rekurs auf die jeweilige Biegerichtung, entweder nach unten oder nach oben. Für den Benutzer ergeben sich hierdurch folgende Vorteile:

  • Weil das Werkstück auf dem Tisch positioniert ist, findet keine Ermüdung statt, zudem sind die Biegezeiten kurz.
  • Da der Anschlag das Werkstück zur Biegelinie positioniert, können Bediener schnell angelernt werden.
  • Der Bediener steht aufrecht, es handelt sich um leichte körperliche Arbeit, mit gesundheitlichen Problemen ist nicht zu rechnen.
  • Auch schwere, unhandliche und große Werkstücke können von einem Bediener gehandelt werden. Hieraus resultieren geringe Teile- und Personalkosten.

Anders gestaltet sich dies dagegen beim Gesenkbiegen. Im Rahmen des Biegeablaufs liegt das Werkstück außerhalb der Maschine, wobei der Bediener das Gewicht desselben halten, anheben und nachführen muss. Hierdurch kann es durch Ermüdungserscheinungen aufseiten des Bedieners zu einer Verringerung der Biegequalität kommen. Zudem erfordert das Verfahren gut geschulte und erfahrene Bediener, was aufgrund des Fachkräftemangels problematisch sein kann. Desweiteren gestaltet sich das Verfahren für den Bediener weniger sicher, häufig kommt es zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen im Bereich der Schulter. Handelt es sich um sehr schwere oder große Werkstücke, sind mehrere Bediener notwendig. Hieraus sowie aus den längeren Biegezeiten resultieren höhere Stückkosten.

Das Rüsten

Eine Schwenkbiegemaschine ist mit einem Werkzeugsatz in der Lage, alle Winkel zu biegen. Dabei stellt sich die Schwenkbiegemaschine automatisch auf die Dicke des Blechs ein. Daneben existieren auch Schwenkbiegemaschinen, in welchen bereits ein automatischer Werkzeugwechsler integriert ist. Hieraus ergeben sich folgende Vorteile:

  • Die Werkzeuge sind universell einsetzbar, woraus ein geringerer Rüstaufwand resultiert.
  • In der Regel ist ein Werkzeugsatz für das komplette Teilesortiment ausreichend.
  • Sowohl die Investitions- als auch die Betriebskosten sind geringer
  • Aufgrund geringerer Rüstzeiten ist auch eine bedarfsgerechte Produktion, das heißt kleinere Losgrößen, möglich.

Um im Zuge des Gesenkbiegens unterschiedliche Biegeaufgaben auszuführen, sind viele verschiedene V-Matrizen für unterschiedlich dicke Bleche und differente Stempel für differente Geometrien vonnöten. Entsprechend muss zusätzlich in Werkzeuge investiert werden und es ist häufig mit langen Rüstzeiten zu rechnen.

Die Blechdickentoleranzen

Das Biegewangenwerkzeug einer Schwenkbiegemaschine ist in der Lage, an der Blechaußenseite anzusetzen und genau auf den angegebenen Winkel zu schwenken. Aus dieser Konzeption ergeben sich die folgenden Vorteile:

  • Lediglich die Materialaußenseite dient als Bezugsseite.
  • Der Biegewinkel kann exakt angefahren werden, das heißt die Winkelgenauigkeit ist sehr hoch.
  • Der Biegewinkel wird nicht von den Blechdickentoleranzen tangiert.
  • Ein Winkelmesssystem ist nicht notwendig.

Beim Gesenkbiegen wird das Blech von der V-Matrize von unten und einem Stempel von oben kontaktiert. Hieraus entstehen auf beiden Seiten des Werkstücks Kontaktpunkte. Zudem kommt es durch die Blechdickentoleranzen zu Winkelunterschieden. Zur Kompensation sind oft teure Winkelmesssysteme notwendig.

Das Anschlagen

Im Zuge des Schwenkbiegens liegt die ganze Platine in der Schwenkbiegemaschine, wobei ein kurzer Blechschenkel zwischen der Unter- und der Oberwange herausragt. Beim Anschlagen ergeben sich hieraus die folgenden Vorteile:

  • Das Anschlagen findet auf der gesamten Platine statt.
  • Im ersten Schenkel einer Seite sind die Zuschnitttoleranzen zu sehen.
  • Sowohl das gegenüberliegende Schenkelmaß als auch das Bodenmaß sind präzise.

Im Rahmen des Gesenkbiegens wird in der Regel der kurze Schenkel angeschlagen, wobei der lange aus der Maschine herausragt. Dadurch zeigen sich die Zuschnitttoleranzen im Bodenmaß des Fertigteils.

Oberflächenschonung

Eine Schwenkbiegemaschine gleitet lediglich in sehr geringem Maß am Material. Neue Schwenkbiegemaschinen gleiten überhaupt nicht mehr am Material. Entsprechend ergeben sich diese Vorteile:

  • Schonung der Oberfläche, keine Kratzer am Material.
  • Auch für beschichtete Oberflächen sowie Edelstahl geeignet.

Anders gestaltet sich dies beim Gesenkbiegen, denn das Werkstück wird in die V-Matrize über die Kanten gezogen. Aufgrund dieser Arbeitsweise können deutlich sichtbare Kratzer auf der Außenseite der Werkstücke entstehen. Das Verfahren ist entsprechend nicht geeignet, um Werkstücke mit empfindlichen Oberflächen zu biegen.

Werkzeugverschleiß

Aufgrund der Tatsache, dass das Biegen mithilfe der Schwenkbiegemaschine sehr geringe Relativbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug aufweist, kommt es auch nach langjährigem Einsatz nicht zu einem Abriebverschleiß. Deshalb bietet die Schwenkbiegemaschine folgende Vorteile:

  • Die Werkzeuge weisen keinen Verschleiß auf.
  • Die Wartungskosten sind gering.

Auch nach mehreren Jahren sind die Biegeteile präzise geformt. Aufgrund der langen Rutschstrecken beim Gesenkbiegen kommt es zu einem schleichenden Werkzeugverschleiß, infolge leiden die Biegeergebnisse. Deshalb müssen die Werkzeuge regelmäßig ersetzt und die Biegeprogramme nachjustiert werden.

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 Stéphane Itasse

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