Biege-Experte Steve Benson beantwortet Leser-E-Mails mit Fragen zum Säumen und zu Biegeberechnungen. (Getty Images)
Ich erhalte jeden Monat unzählige E-Mails und wünschte, ich hätte Zeit, alle zu beantworten. Leider reicht die Zeit dafür nicht aus. Für meine Kolumne diesen Monat habe ich einige E-Mails zusammengestellt, die meine Stammleser sicher nützlich finden werden. Kommen wir nun zu den Layout-Fragen.
F: Zunächst einmal möchte ich sagen, dass Sie einen hervorragenden Artikel schreiben. Ich fand ihn sehr hilfreich. Ich habe ein Problem mit unserer CAD-Software und finde einfach keine Lösung. Ich erstelle eine Zuschnittlänge für den Saum, aber die Software verlangt immer zusätzliches Biegezugabe. Unser Abkanter hat mir gesagt, ich solle keine Biegezugabe für den Saum einplanen, also habe ich die CAD-Software auf das absolute Minimum (0,008 Zoll) eingestellt – aber trotzdem ist mir der Stoff ausgegangen.
Ich habe beispielsweise ein 16-Gauge-Edelstahlblech aus 304er Edelstahl mit den Außenmaßen 2″ und 1,5″ sowie 0,75″. Der Saum soll nach außen zeigen. Unsere Abkanter haben ein Biegezugabe von 0,117″ ermittelt. Addiert man die Maße und den Saum und subtrahiert die Biegezugabe (2 + 1,5 + 0,75 – 0,117), ergibt sich eine Rohlingslänge von 4,132″. Meine Berechnungen ergaben jedoch eine kürzere Rohlingslänge (4,018″). Wie berechnet man also die Rohlingslänge für den Saum?
A: Zunächst sollten wir einige Begriffe klären. Sie erwähnten die Biegezugabe (BA), aber nicht den Biegeabzug (BD). Mir ist aufgefallen, dass Sie den BD für Biegungen zwischen 2,0″ und 1,5″ nicht berücksichtigt haben.
BA und BD sind unterschiedlich und nicht austauschbar, führen aber bei korrekter Anwendung zum selben Ergebnis. BA ist der Umfang des Radius entlang der neutralen Achse. Addiert man diesen Wert zu den Außenmaßen, erhält man die Länge des flachen Rohlings. BD wird von den Gesamtmaßen des Werkstücks abgezogen, eine Biegung pro Biegung.
Abbildung 1 zeigt den Unterschied zwischen den beiden. Achten Sie darauf, die richtige zu verwenden. Beachten Sie, dass die Werte von BA und BD je nach Biegewinkel und endgültigem Innenradius von Biegung zu Biegung variieren können.
Um Ihr Problem zu verstehen: Sie verwenden 0,060″ dickes Edelstahlblech 304 mit einer Biegung und Außenmaßen von 2,0″ und 1,5″ sowie einem 0,75″ breiten Saum am Rand. Sie haben keine Angaben zum Biegewinkel und inneren Biegeradius gemacht, aber der Einfachheit halber habe ich die Luftbildung unter der Annahme berechnet, dass Sie einen 90°-Biegewinkel an einer 0,472″ dicken Matrize erzeugt haben. Dies ergibt einen gleitenden Biegeradius von 0,099″, berechnet nach der 20%-Regel. (Weitere Informationen zur 20%-Regel finden Sie unter „How to Accurately Predict the Inner Bend Radius of Air Formation“, indem Sie den Titel in die Suchleiste von thefabricator.com eingeben.)
Bei einem Stempelradius von 0,062 Zoll biegt der Stempel das Material um mehr als 0,472 Zoll. Die Matrizenöffnung beträgt 0,099 Zoll. Innerhalb des Biegeradius sollte der Biegewinkel (BA) 0,141 Zoll, der äußere Rücksprung 0,125 Zoll und der Biegeabzug (BD) 0,107 Zoll betragen. Dieser BD-Wert kann für Biegungen zwischen 1,5 und 2,0 Zoll angewendet werden. (Die Formeln für BA und BD finden Sie in meiner vorherigen Kolumne, einschließlich „Grundlagen der Anwendung von Biegefunktionen“.)
Als Nächstes müssen Sie den Saumabzug berechnen. Unter idealen Bedingungen beträgt der Abzugsfaktor für flache oder geschlossene Säume (Materialien mit einer Dicke von weniger als 0,080 Zoll) 43 % der Materialdicke. In diesem Fall sollte der Wert 0,0258 Zoll betragen. Mit diesen Informationen können Sie eine einfache Zuschnittberechnung durchführen.
0,017 Zoll. Der Unterschied zwischen Ihrem Wert von 4,132 Zoll für den flachen Rohling und meinem von 4,1145 Zoll lässt sich leicht dadurch erklären, dass das Bördeln stark vom Bediener abhängt. Was meine ich damit? Nun, wenn der Bediener beim Biegen stärker auf den abgeflachten Teil drückt, wird der Flansch länger. Drückt er nicht stark genug, verkürzt er sich.
F: Wir haben eine Biegeanlage, mit der wir verschiedene Metallbleche formen, von 20-Gauge-Edelstahl bis hin zu 10-Gauge-vorbeschichtetem Material. Wir verfügen über eine Abkantpresse mit automatischer Werkzeugverstellung, einer verstellbaren V-Matrize unten und einem selbstpositionierenden Segmentstempel oben. Leider haben wir einen Fehler gemacht und einen Stempel mit einem Spitzenradius von 0,063 Zoll bestellt.
Wir arbeiten daran, die Flanschlängen im ersten Teil zu vereinheitlichen. Uns wurde gesagt, unsere CAD-Software verwende eine falsche Berechnung, aber unser Softwarehersteller hat das Problem erkannt und bestätigt, dass alles in Ordnung ist. Liegt es an der Software der Biegemaschine? Oder machen wir uns zu viele Gedanken? Ist es nur eine normale Anpassung der Biegemaschine oder könnten wir einen neuen Stempel mit 0,032″-Rundmaterialradius verwenden? Für jegliche Informationen oder Ratschläge wären wir sehr dankbar.
A: Zunächst möchte ich auf Ihre Anmerkung zum Kauf des falschen Stempelradius eingehen. Angesichts des Maschinentyps gehe ich davon aus, dass Sie mit Luftformung arbeiten. Daraus ergeben sich einige Fragen. Erstens: Geben Sie dem Maschinenbediener bei der Auftragserteilung an, mit welcher Form die Öffnung des Teils geformt wird? Das ist nämlich sehr wichtig.
Beim Luftformen eines Teils wird der endgültige Innenradius als Prozentsatz der Werkzeugöffnung bestimmt. Dies entspricht der 20%-Regel (siehe erste Frage für weitere Informationen). Die Werkzeugöffnung beeinflusst den Biegeradius, welcher wiederum BA und BD beeinflusst. Wenn Ihre Berechnung also einen anderen erreichbaren Radius für die Werkzeugöffnung angibt als den, den der Bediener an der Maschine verwendet, liegt ein Problem vor.
Angenommen, die Maschine verwendet eine andere Werkzeugbreite als geplant. In diesem Fall erzielt die Maschine einen anderen inneren Biegeradius als geplant, wodurch sich BA und BD und letztendlich die Abmessungen des geformten Teils ändern.
Das führt mich zu Ihrem Kommentar über den falschen Stanzradius von 0,063 Zoll, es sei denn, Sie versuchen, einen anderen oder kleineren inneren Biegeradius zu erzielen. Der Radius sollte in diesem Fall einwandfrei funktionieren.
Messen Sie den ermittelten Innenbiegeradius und vergleichen Sie ihn mit dem berechneten. Ist Ihr Stempelradius tatsächlich falsch? Das hängt von Ihrem Ziel ab. Der Stempelradius sollte gleich oder kleiner als der natürliche Innenbiegeradius sein. Ist der Stempelradius größer als der natürliche Innenbiegeradius bei einer gegebenen Matrizenöffnung, nimmt das Werkstück den Stempelradius an. Dies ändert wiederum den Innenbiegeradius und die von Ihnen berechneten Werte für BA und BD.
Andererseits sollte man keinen zu kleinen Stempelradius verwenden, da dies die Biegung verschärfen und viele andere Probleme verursachen kann. (Mehr dazu finden Sie unter „Wie man scharfe Kurven vermeidet“.)
Abgesehen von diesen beiden Extremen ist der Stempel im Luftzustand lediglich eine Druckeinheit und hat keinen Einfluss auf BD und BA. Der Biegeradius wird als Prozentsatz der Matrizenöffnung angegeben und nach der 20%-Regel berechnet. Achten Sie außerdem darauf, die Begriffe und Werte für BA und BD korrekt anzuwenden, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Frage: Ich versuche, die maximale Seitenkraft für ein spezielles Bördelwerkzeug zu berechnen, um die Sicherheit unserer Bediener während des Bördelvorgangs zu gewährleisten. Haben Sie Tipps, die mir dabei helfen könnten?
Antwort: Die seitliche Kraft bzw. der seitliche Schub beim Glätten eines Saums an einer Abkantpresse ist schwer zu messen und zu berechnen und in den meisten Fällen unnötig. Die eigentliche Gefahr besteht in der Überlastung der Abkantpresse und der damit einhergehenden Beschädigung von Stempel und Maschinentisch. Stempel und Maschinentisch kippen um und verbiegen sich dauerhaft.
Abbildung 2. Druckplatten an einem Satz von Abflachungsmatrizen sorgen dafür, dass sich die oberen und unteren Werkzeuge nicht in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
Die Abkantpresse gibt unter Last typischerweise nach und kehrt nach Entlastung in ihre ursprüngliche, flache Position zurück. Wird die Belastungsgrenze der Presse jedoch überschritten, können sich Maschinenteile so stark verbiegen, dass sie nicht mehr in die flache Position zurückkehren. Dies kann die Abkantpresse dauerhaft beschädigen. Berücksichtigen Sie daher unbedingt Ihre Bördelvorgänge bei der Berechnung der Presskraft. (Weitere Informationen hierzu finden Sie unter „Die 4 Säulen der Presskraftberechnung bei Abkantpressen“.)
Ist der abzuflachende Flansch lang genug, sollte der Seitenschub minimal sein. Falls der Seitenschub jedoch zu hoch erscheint und Sie die Bewegung und Verdrehung des Moduls begrenzen möchten, können Sie Druckplatten anbringen. Die Druckplatte ist nichts anderes als ein dickes Stahlblech, das am unteren Werkzeug angebracht wird und über das obere Werkzeug hinausragt. Die Druckplatte reduziert die Auswirkungen des Seitenschubs und verhindert, dass sich das obere und untere Werkzeug in entgegengesetzte Richtungen bewegen (siehe Abbildung 2).
Wie ich bereits zu Beginn dieser Kolumne erwähnte, gibt es zu viele Fragen und zu wenig Zeit, um sie alle zu beantworten. Vielen Dank für Ihre Geduld, falls Sie mir kürzlich Fragen geschickt haben.
Stellen Sie ruhig weiterhin Ihre Fragen. Ich werde sie so schnell wie möglich beantworten. Bis dahin hoffe ich, dass die Antworten hier sowohl den Fragestellern als auch anderen mit ähnlichen Problemen helfen.
Entdecken Sie die Geheimnisse der Abkantpresse in diesem intensiven zweitägigen Workshop am 8. und 9. August. Kursleiter Steve Benson vermittelt Ihnen die Theorie und die mathematischen Grundlagen Ihrer Maschine. Sie lernen die Prinzipien des hochwertigen Blechbiegens durch interaktive Übungen und Beispielaufgaben kennen. Anhand leicht verständlicher Übungen erwerben Sie die notwendigen Fähigkeiten, um präzise Biegeabzüge zu berechnen, das optimale Werkzeug auszuwählen und die korrekte V-Matrizenöffnung zu bestimmen, um Verformungen zu vermeiden. Weitere Informationen finden Sie auf der Veranstaltungsseite.
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