Warum müssen die Messer und Werkzeuge für das Präzisionsschneiden von Blechen sehr präzise sein?
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Autor : Yuan Feng
Updatezeit : 2021-05-26 14:37:15
Das präzise Schneiden von Metallblechen erfordert Präzisionsmesser und -werkzeuge für zwei Zwecke:
1) Die Genauigkeit und Konstanz des Spalts muss während des Schneidens jederzeit und an jeder Position gewährleistet sein. Dies ist das Kernproblem des präzisen Schneidens von Blechen. Konkret umfasst das Spalt-Problem folgende Aspekte:
a. Nominalspalt. Er wird durch Material, Härte und Dicke bestimmt. Für einige dünne Materialien sind sogar Spaltweiten auf Mikrometer-Ebene erforderlich. Beispielsweise benötigt eine Duraluminium-Platte mit einer Dicke von 0,07 mm einen Spalt von 0,0042 mm. Wenn nur Distanzringe mit einer Genauigkeit von 10 Mikrometern (0,01 mm) verfügbar sind, können diese Anforderungen nicht erfüllt werden. Während für das präzise Schneiden der meisten dünnen Metallbleche die Dicke der Distanzringe eine Genauigkeit von 10 Mikrometern (0,01 mm) erreichen muss, müssen sie für ultrapräzises Schneiden dünner Bleche auf Mikrometer-Genauigkeit kommen.
b. Dynamischer Spalt. Das Schneiden mit Rundmessern ist ein 360°-Rotationsscherprozess. Während des Rollens verändert sich der Spalt im Kontaktbereich der oberen und unteren Messer kontinuierlich mit deren Rotation. Wären die Messer absolut perfekt gefertigt, bliebe der Spalt konstant. Bei Fertigungsungenauigkeiten jedoch führt die seitliche Abweichung der Messerebenen während der Rotation zu Spalt-Schwankungen. Beispielsweise kann bei gegensätzlicher Seitenlaufabweichung von 5 µm der Spalt zwischen 0,01 mm und 0 mm variieren. Für die 0,07-mm-Duraluminium-Platte wäre der nominelle Spalt von 0,0042 mm nicht mehr gewährleistet – ein inakzeptabler Fehler von fast 100%. Bei unpräzisen Werkzeugen kann es sogar zum „Messerbeißen“ kommen. Daher müssen für Rundmesser geometrische Toleranzen festgelegt werden. Für präzises Schneiden von Metallstreifen müssen Planlauf und Seitenlaufabweichung unter 2 µm liegen.
c. Kumulativer Spaltfehler. Die meisten Schlitzmaschinen können mehr als 2–3 Streifen schneiden, einige sogar bis zu 81 Streifen. Jeder Schneideinheit besteht aus 3–7 Rundmessern, Bonded-Stripper-Ringen und Distanzscheiben. Selbst bei Werkzeugen mit ±1 µm Dickentoleranz summieren sich die Fehler: Bei 20 Streifen und 6 Werkzeugen pro Einheit kann der kumulierte Fehler 0,12 mm erreichen. Im Extremfall berühren sich die Messer („Messerbeißen“), was zu Produkt- und Werkzeugschäden führt. Unternehmen wie China Goodklife fertigen Werkzeuge mit ±1 µm Dickentoleranz und <2 µm Planlauf/Parallelität.
d. Erstspalt. Dieser wird von den ersten Messern nahe der Wellenschulter gebildet. Bei falscher Ausrichtung der Wellenschultern verändert sich der Spalt ungleichmäßig – eine Seite wird ungeschnitten, die andere erhält starke Gratbildung. Dünne Distanzringe des Werkzeugherstellers müssen hier korrigierend eingreifen.
2) Die Breite der Streifen muss Nennmaß und Toleranzen entsprechen. Für nachgelagerte Produkte (z.B. Rohre mit gleichmäßiger Schweißnaht oder hochwertige Flaschenverschlüsse) sind präzise Breiten unverzichtbar. Ungleichmäßige Breiten führen zu Problemen in Progressivwerkzeugen oder beeinträchtigen die Qualität.
Daher müssen Schneidwerkzeuge äußerst präzise, teilweise ultrapräzise sein. Tabelle 1 zeigt die Präzisionsklassen von Goodklife-Schlitzmessern. Abbildung 1 zeigt die präzise Vorabprüfung eines Schlitzmessers.
1) Die Genauigkeit und Konstanz des Spalts muss während des Schneidens jederzeit und an jeder Position gewährleistet sein. Dies ist das Kernproblem des präzisen Schneidens von Blechen. Konkret umfasst das Spalt-Problem folgende Aspekte:
a. Nominalspalt. Er wird durch Material, Härte und Dicke bestimmt. Für einige dünne Materialien sind sogar Spaltweiten auf Mikrometer-Ebene erforderlich. Beispielsweise benötigt eine Duraluminium-Platte mit einer Dicke von 0,07 mm einen Spalt von 0,0042 mm. Wenn nur Distanzringe mit einer Genauigkeit von 10 Mikrometern (0,01 mm) verfügbar sind, können diese Anforderungen nicht erfüllt werden. Während für das präzise Schneiden der meisten dünnen Metallbleche die Dicke der Distanzringe eine Genauigkeit von 10 Mikrometern (0,01 mm) erreichen muss, müssen sie für ultrapräzises Schneiden dünner Bleche auf Mikrometer-Genauigkeit kommen.
b. Dynamischer Spalt. Das Schneiden mit Rundmessern ist ein 360°-Rotationsscherprozess. Während des Rollens verändert sich der Spalt im Kontaktbereich der oberen und unteren Messer kontinuierlich mit deren Rotation. Wären die Messer absolut perfekt gefertigt, bliebe der Spalt konstant. Bei Fertigungsungenauigkeiten jedoch führt die seitliche Abweichung der Messerebenen während der Rotation zu Spalt-Schwankungen. Beispielsweise kann bei gegensätzlicher Seitenlaufabweichung von 5 µm der Spalt zwischen 0,01 mm und 0 mm variieren. Für die 0,07-mm-Duraluminium-Platte wäre der nominelle Spalt von 0,0042 mm nicht mehr gewährleistet – ein inakzeptabler Fehler von fast 100%. Bei unpräzisen Werkzeugen kann es sogar zum „Messerbeißen“ kommen. Daher müssen für Rundmesser geometrische Toleranzen festgelegt werden. Für präzises Schneiden von Metallstreifen müssen Planlauf und Seitenlaufabweichung unter 2 µm liegen.
c. Kumulativer Spaltfehler. Die meisten Schlitzmaschinen können mehr als 2–3 Streifen schneiden, einige sogar bis zu 81 Streifen. Jeder Schneideinheit besteht aus 3–7 Rundmessern, Bonded-Stripper-Ringen und Distanzscheiben. Selbst bei Werkzeugen mit ±1 µm Dickentoleranz summieren sich die Fehler: Bei 20 Streifen und 6 Werkzeugen pro Einheit kann der kumulierte Fehler 0,12 mm erreichen. Im Extremfall berühren sich die Messer („Messerbeißen“), was zu Produkt- und Werkzeugschäden führt. Unternehmen wie China Goodklife fertigen Werkzeuge mit ±1 µm Dickentoleranz und <2 µm Planlauf/Parallelität.
d. Erstspalt. Dieser wird von den ersten Messern nahe der Wellenschulter gebildet. Bei falscher Ausrichtung der Wellenschultern verändert sich der Spalt ungleichmäßig – eine Seite wird ungeschnitten, die andere erhält starke Gratbildung. Dünne Distanzringe des Werkzeugherstellers müssen hier korrigierend eingreifen.
2) Die Breite der Streifen muss Nennmaß und Toleranzen entsprechen. Für nachgelagerte Produkte (z.B. Rohre mit gleichmäßiger Schweißnaht oder hochwertige Flaschenverschlüsse) sind präzise Breiten unverzichtbar. Ungleichmäßige Breiten führen zu Problemen in Progressivwerkzeugen oder beeinträchtigen die Qualität.
Daher müssen Schneidwerkzeuge äußerst präzise, teilweise ultrapräzise sein. Tabelle 1 zeigt die Präzisionsklassen von Goodklife-Schlitzmessern. Abbildung 1 zeigt die präzise Vorabprüfung eines Schlitzmessers.
Tabelle 1 Goodklife-Rundmesser-Toleranzen
Abbildung 1 Präzise Vorabprüfung eines Schlitzmessers
Abbildung 1 Präzise Vorabprüfung eines Schlitzmessers
