Lochen in Blech: Laserschneiden oder Stanzmaschinen?

May 26, 2023

ABBILDUNG 1. Beim Lochen zeichnet sich eine Stanzmaschine immer noch durch ihre Fähigkeit aus, in kurzer Zeit eine große Anzahl von Löchern zu erzeugen.

In der Metallverarbeitung hat sich in den letzten 30 Jahren viel verändert, insbesondere wenn es um das Bohren von Löchern in Blech geht. In den 1990er Jahren war die Stanzmaschine der einzige Weg, bis das Aufkommen der CO2-Laserschneidmaschine die Art der Diskussion veränderte.

In den 2000er Jahren war die Laserschneidtechnologie reif für den Durchbruch. In den frühen Jahren des 21. Jahrhunderts blieben Stanzmaschinen immer noch eine wettbewerbsfähige Option für Fab-Shops, insbesondere wenn sie eine Vielzahl von Löchern in einen Blechzuschnitt und Formen einbrachten, die nur in einer Abkantpresse oder Abkantpresse dupliziert werden konnten.

Erst mit dem Aufkommen der Faserlaserschneidtechnologie in den 2010er Jahren mussten langjährige Hersteller ihre Herangehensweise an die Lochherstellung erneut überdenken. Diese Festkörperlaser konnten dünne Bleche mit einer Geschwindigkeit durchbohren, die die CO2-Laser antiquiert aussehen ließ.

Mittlerweile haben Faserlaser eine Leistung von 20 kW erreicht und sie schneiden dickere Materialien mit Geschwindigkeiten, die kaum jemand erwartet hätte, als die Technologie zum ersten Mal auf den Markt kam. Es wird erwartet, dass der Laserabsatz in den kommenden Jahren schneller wachsen wird, da Metall verarbeitende Unternehmen versuchen, mit den technologischen Fortschritten Schritt zu halten. Aber wo bleibt die Stanzmaschine, wenn es darum geht, Löcher zu bohren?

Natürlich hat das Schlagen immer noch seine Berechtigung. Es ist vielseitig. Betriebe können Formen wie Lamellen und Prägungen erstellen, ohne sie auf eine andere Maschine umstellen zu müssen. Eine Stanzmaschine ist im Allgemeinen auch günstiger als eine Faserlaserschneidemaschine.

Aber Stanzmaschinen erweisen sich immer noch als Arbeitspferde für die Lochherstellung bei Anwendungen, bei denen kleine Löcher gleichmäßig und schnell erzeugt werden müssen (siehe Abbildung 1). Für diese Art von Anwendungen ist das Stanzen möglicherweise die wirtschaftlichste Methode zur Herstellung von Löchern.

Denken Sie beispielsweise an die Herstellung von Lochsieben. Zum Stanzen dieser Lochmuster werden in der Regel Cluster-Werkzeuge verwendet, da mehrere Stempel in einem Werkzeug verwendet werden können, wodurch die Anzahl der Löcher, die mit einem einzigen Schlag erzeugt werden, maximiert wird (siehe Abbildung 2). Stellen Sie sich vor, dass ein Stempel bis zu 234 Stifte hat und mit nur einem Schlag so viele Löcher erzeugt! Es wurde getan.

Es sind auch viele verschiedene Stanzdesigns und Clusterbereiche erhältlich, die zahlreiche Stanzmöglichkeiten bieten. Sie können beispielsweise ein Werkzeug mit Sechseckform verwenden, um Lochmuster mit Winkeln zu erstellen und dem Bildschirm optische Reize zu verleihen.

Beachten Sie, dass beim Clusterstanzen die Stanzmaschine in der Lage sein muss, die für die Anwendung erforderliche Stanzkraft bereitzustellen. Die maximal empfohlene Stanzkraft sollte 75 % der Presskapazität nicht überschreiten. Zur Abschätzung der benötigten Stanzkraft kann folgende Formel verwendet werden:

Lineare Schnittlänge x Materialstärke x Scherfestigkeit = Stanzkraft in Tonnen

ABBILDUNG 2. Ein Cluster-Stanzer ist eine effektive Möglichkeit, Löcher mit einem Schlag zu stanzen. Dies ist ein 234-poliger, vollständig geführter Clustersatz.

Die lineare Schnittlänge entspricht dem Lochumfang multipliziert mit der Anzahl der Stempel im Cluster. Der Lochumfang eines runden Lochs beträgt das 3,14-fache des Durchmessers. Der Lochumfang für ein geformtes Loch, wie das Sechseck, ist die Summe der Seitenlängen.

Wenn Sie ein Blatt mit vielen Löchern stanzen, möchte sich das Blatt aufgrund der Kraft und Belastung, die im gestanzten Bereich auf das Blatt ausgeübt wird, nach oben wellen (siehe Abbildung 3). In diesem Szenario können Sie gewölbte Matrizen verwenden, um dem Einrollen entgegenzuwirken. Wie funktioniert das? Ein Abstreifer mit konkaver Form bewegt sich mit dem Hub nach unten und biegt das Blech tatsächlich nach unten über die gewölbte Matrize, was der mit dem Stempel einhergehenden Aufwärtskrümmung entgegenwirkt.

Um eine größere Gleichmäßigkeit zu erzielen und gleichzeitig dazu beizutragen, dass die Bleche flach bleiben, kann das Stanzmuster geändert werden, um zu vermeiden, dass sich alle gestanzten Löcher in einem Bereich konzentrieren (siehe Abbildung 4). Durch Wiederholen des Musters kann ein Bereich mit der gleichen Anzahl von Strichen mit Löchern gefüllt werden, ohne dass der extreme Druck auf einen Bereich ausgeübt wird, um ein Lochmuster zu vervollständigen.

Für Anwendungen, bei denen das Material eine Herausforderung beim Bohren darstellt oder die Stempel wiederholt und Schicht für Schicht verwendet werden, sind vollständig geführte Gruppenstanzen äußerst hilfreich. In dieser Situation klemmt der Abstreifer das Material während der gesamten Länge des Hubs an der Matrize fest, sodass er den Stempel so nah wie möglich an der Spitze tragen kann. Ohne diese Art der Unterstützung, insbesondere bei Arbeiten, bei denen der Stempel schmaler als die Materialstärke ist, ist der Stempel anfällig für seitliche Kräfte, die die Spitze verbiegen könnten. Wenn der Stempel auf diese Weise stark beansprucht wird, verbiegt er sich so weit, dass die Matrize beschädigt wird, wodurch beide Werkzeuge beschädigt werden. (Als Faustregel gilt, dass man niemals einen Streifen abknabbern sollte, der schmaler als das 2,5-fache der Materialstärke ist.)

Manchmal benötigen Sie möglicherweise nur eine begrenzte Anzahl von Löchern, diese müssen jedoch von sehr hoher Qualität sein. Auch hier kann eine Stanzmaschine glänzen.

Nehmen Sie es zum Beispiel, wenn eine Gewindebohrung erforderlich ist. In einer solchen Anwendung gibt es nicht viel Spielraum für Fehler. Wenn zum Erstellen eines Lochs ein Stempel verwendet wird, sind die Seiten normalerweise sehr gerade, bis der Boden des Lochs erreicht ist, wo der Bruch des Materials auftritt. Aufgrund des Bruchs wird der Boden des Lochs etwas größer sein als der Rest des Lochs. Ein Schlag und eine Rasur können diese Dynamik verändern und zu sehr präzisen Ergebnissen führen. Wenn diese Werkzeugkombination verwendet wird, ist der Stempel etwas kleiner als die endgültige Lochgröße. Nachdem die Löcher erstellt wurden, wird ein weiterer, etwas größerer Stempel mit einem engeren Abstand verwendet, um die durch den vorherigen Stanzvorgang entstandenen Wände abzuschleifen. Das Ergebnis ist eine gerade Wand durch das Loch hindurch, die viel mehr Möglichkeiten für den Gewindeeingriff bietet, wenn das Gewindeschneiden erfolgt.

Bei der Herstellung dieser Löcher sollten Sie einige Richtlinien beachten, die sich auf das Verhältnis von Stempel zu Materialstärke beziehen:

Für nicht geführte Werkzeuge

Für vollständig geführte Werkzeuge

Wie wenden Sie diese Richtlinien auf Schlagaktionen an? Wenn Sie beispielsweise Aluminium mit einer Dicke von 0,078 Zoll stanzen, sollten Sie mit nicht geführten Werkzeugen ein Loch stanzen, das nicht kleiner als 0,059 Zoll ist. Mit geführten Werkzeugen sollte das gestanzte Loch nicht kleiner als 0,39 Zoll sein.

ABBILDUNG 3. Das obere Blech zeigt, wie stark sich das Blech wellt, wenn während des Stanzvorgangs keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Sie müssen sich auch darüber im Klaren sein, wo diese Löcher gestanzt werden. Löcher an der falschen Stelle könnten benachbarte Löcher und Formen verzerren. Im Allgemeinen sollte zwischen den Löchern die doppelte Materialstärke und zwischen den Löchern und der Blechkante die doppelte Materialstärke vorhanden sein.

Noch eine Erinnerung: Wenn Sie eine gute Ausrichtung zwischen Stempel und Matrize haben und der richtige Matrizenabstand für die zu stanzende Materialart und -stärke ausgewählt ist, sollten die Ergebnisse akzeptabel sein. Und das Werkzeug hält länger als bei Missbrauch.

Stanzmaschinen haben im modernen Fab-Shop ihren rechtmäßigen Platz. Sie können in Sekundenschnelle zahlreiche Löcher erzeugen und Löcher mit hoher Toleranz erzeugen, die mit einem Laser nur schwer zu duplizieren sind.

Aber damit ist es noch nicht getan. Die Maschinen eignen sich besser für die effiziente Bearbeitung von Kleinteilen. Wenn die endgültigen Zuschnitte vom Skelett getrennt sind, können sie über den Schacht der Stanzmaschine geschickt oder im Abfallbehälter gesammelt werden. Wenn das Teil nicht am Skelett befestigt wird, während es auf dem Bett einer Laserschneidmaschine liegt, kann es durch die Lamellen fallen und dann den Laserspritzern und Ablagerungen ausgesetzt sein, die beim Laserschneidprozess entstehen.

Während der Schwerpunkt heute stark auf leistungsstarken Faserlaser-Schneidemaschinen liegt, haben sich auch Stanzmaschinen weiterentwickelt. Sie verarbeiten Bleche schneller als frühere Technologiegenerationen und verfügen über hohe Stößelgeschwindigkeiten, wodurch sich die Anzahl der Stanztreffer pro Minute erhöht. Einige Maschinen können bis zu 1.350 Hübe pro Minute stanzen.

Aber die Diskussion über Geschwindigkeit ist nur ein Teil des Gesprächs. Steht der Durchsatz im Vordergrund, ist die Stanzmaschine kaum zu schlagen. Es kann formen, ritzen und klopfen und hilft Ihnen so, andere nachgelagerte Prozesse zu vermeiden. Das ist die ganze Geschichte, wenn es um die Stanzmaschine geht.

ABBILDUNG 4. Ein Lochmuster wie dieses trägt dazu bei, das Blech flach zu halten und gleichzeitig alle für die Fertigstellung des Auftrags erforderlichen Löcher zu erzeugen.