Stanzwerkzeugkomponenten für Einkäufer und Ingenieure

Bauteile für Stanzwerkzeuge sind die Arbeits-, Führungs-, Positionierungs-, Abzieh- und Stützteile im Inneren eines Metallstanzwerkzeugsatzes. In der praktischen Werkstattsprache kann ein “Stanzwerkzeug” die gesamte in einer Presse montierte Werkzeugbaugruppe bezeichnen, nicht nur den Aufnahmeraum der Matrize. Diese komplette Baugruppe kann Stempel, Werkzeugblöcke, Werkzeugschuhe, Führungsstifte, Buchsen, Abstreifer, Führungsstifte, Federn, Heber, Auswerfer, Stützplatten, Befestigungselemente und Verschleißteile umfassen.

Für Einkäufer und Ingenieure geht es nicht nur um die Bezeichnung. Die Wahl der Komponenten entscheidet darüber, ob das Stanzteil die Toleranzen einhalten kann, ob das Stanzwerkzeug der Presskraft standhält, wie oft es gewartet werden muss und wie schwierig es ist, verschlissene Teile auszutauschen, ohne dass die Ausrichtung verloren geht.

Was sind Stanzwerkzeugkomponenten und warum sind sie wichtig?

Ein Stanzwerkzeug wandelt die Bewegung der Presse in einen Schneid-, Biege-, Umform-, Zieh- oder Ausstanzvorgang an Blechen oder Bandmaterial um. Der Stempel ist in der Regel das männliche Arbeitselement. Der Matrizenblock oder die Matrizenausnehmung ist das weibliche Arbeitselement. Zusammen legen sie die Geometrie des Werkstücks am Kontaktpunkt fest.

Die übrigen Komponenten der Matrize unterstützen diesen Kontakt. Sie führen die obere und untere Matrizenhälfte, halten das Band flach, positionieren das Werkstück, führen die beweglichen Platten zurück, werfen Teile aus und schützen das Werkzeug vor Überlastung oder lokaler Belastung.

Grundlegende Stanzformteile und ihre Funktionen

In Schulungshandbüchern für die Industrie wird ein Stanzwerkzeug häufig anhand einer grundlegenden Gruppe von Bauteilen erläutert: Stanzwerkzeugblock, Stempel, Abheber, Führungsstifte, Führungsbolzen und -buchsen, Stützplatten, Schaft und Befestigungselemente. Echte Produktionsstanzwerkzeuge umfassen oft mehr Komponenten, insbesondere Folgeverbundwerkzeuge mit mehreren bis zu Dutzenden von Stationen.

Eine vereinfachte Stanzformbaugruppe sieht wie folgt aus:

Führungsstifte und Buchsen richten die obere und untere Hälfte aus. Führungsstifte positionieren das Band. Heber/Auswerfer bewegen das Band, die Rohlinge oder die Teile.

Die Darstellung ist vereinfacht. Bei einer Progressivform für die Großserienfertigung können die oberen und unteren Formschuhe mehrere Schläge, Einsätze, Führungsstifte, Führungsschienen, Stößel, Druckplatten, Federn und Auswerfer.

Funktionen von Stempel, Stanzblock, Stanzschuh, Abstreifer, Führungsstift, Führungsbolzen und Buchse

Stanzwerkzeugkomponenten vs. Presswerkzeuge vs. Formkomponenten

Die Terminologie variiert je nach Betrieb, Region und Werkzeugtyp. Manche Teams verwenden den Begriff “Werkzeug” ausschließlich für die Formkammer oder den unteren Arbeitsblock. Andere bezeichnen mit “Stanzwerkzeug” den gesamten Satz aus Ober- und Unterwerkzeug. Der Begriff “Presswerkzeug” ist oft weiter gefasst und kann das Werkzeug, Adapter, Zuführvorrichtungen und Einrichtungszubehör umfassen.

Stanzwerkzeugkomponenten unterscheiden sich von Formkomponenten, die beim Kunststoffspritzguss oder Druckguss zum Einsatz kommen. Stanzwerkzeuge werden unter hoher zyklischer Pressbelastung auf Blech angewendet. Die Hauptrisiken sind Verschleiß, Festfressen, Ausbrüche, Fehlausrichtung, Mitreißen von Stanzabfällen und Ermüdung – und nicht etwa das Fließverhalten von Polymeren oder das Füllverhalten von heißem Metall.

Warum die Auswahl der Komponenten Auswirkungen auf Genauigkeit, Betriebszeit und Wartungshäufigkeit hat

Die Arbeitskomponenten legen die Form des Werkstücks fest, doch die Stützkomponenten entscheiden darüber, wie reproduzierbar diese Form über viele Zyklen hinweg bleibt. Ein harter Stempel mit schlechter Führung kann dennoch brechen. Ein präziser Matrizen-Einsatz in einem schwachen Schuh kann sich unter Belastung verformen. Selbst ein guter Bediener kann die Neigung nicht kontrollieren, wenn Stößel und Materialführungen eine instabile Bewegung des Bandes zulassen.

So wirkt sich der Aufbau einer Stanzform auf die Wartungshäufigkeit aus: Eine Stanzform mit austauschbaren Einsätzen, gut zugänglichen Stempeln, stabilen Führungssystemen, geeigneten Trägerplatten und kontrollierten Schmierstellen lässt sich leichter warten. Eine Stanzform mit schlechtem Zugang, nicht austauschbaren Verschleißzonen oder unzureichender struktureller Unterstützung erfordert möglicherweise längere Stillstandszeiten, wenn Verschleißerscheinungen auftreten.

Machbarkeit: Sind diese Komponenten für das Bauteil und die Presse geeignet?

Die Machbarkeit hängt in erster Linie vom Bauteil, vom Blechmaterial, von der Presse und vom erwarteten Produktionsvolumen ab.

Die Machbarkeit sollte anhand der Teilegeometrie geprüft werden, nicht nur anhand der Bauteilliste. Sehr kleine Löcher im Verhältnis zur Materialstärke, schmale Stege zwischen den Bauteilen, enge Biegeradien, strenge Grenzwerte für die Kantenbeschaffenheit, auf Rückfederung empfindliche Formen, instabile Bandanordnung oder eingeschränkte Wiederholgenauigkeit der Presse können dazu führen, dass ein ansonsten standardmäßiger Bauteilsatz ungeeignet ist. Wenn das Bauteil eine strengere Kontrolle erfordert, als die Bandzuführung, die Werkzeugkonstruktion und die Presse wiederholt gewährleisten können, lässt sich das Risiko nicht allein durch einen Wechsel des Stanzwerkzeug- oder Einsatzmaterials beseitigen.

Alle vier Formkomponenten müssen zueinander passen. Eine Konstruktion, die bei niedriger Drehzahl mit Weichstahl funktioniert, kann bei hoher Drehzahl mit Edelstahl oder abrasivem Blech versagen.

Was ist vor der Auswahl von Stanzwerkzeugkomponenten für das Präzisionsstanzen zu beachten?

Bei der Stanzfertigung mit engen Toleranzen sollte die Auswahl der Bauteile bereits vor dem Werkzeugbau festgelegt werden, da viele Toleranzabweichungen eher auf Systemgrenzen als auf einzelne Teile zurückzuführen sind. Die folgende Checkliste hilft dabei, Prozessrisiken zu erkennen:

• Toleranz der Bauteile und welche Maße funktionskritisch sind
• Plattenmaterial, Dicke, Härte und Abrasivität
• Pressenkapazität, Schließhöhe, Hub und Bettsteifigkeit
• Pressgeschwindigkeit und erwartete Taktzahl
• Werkzeugtyp: Folgeformwerkzeug, Kombinationswerkzeug, Transferwerkzeug, Linienwerkzeug, Stanzwerkzeug, Lochwerkzeug, Biegewerkzeug, Umformwerkzeug oder Ziehwerkzeug
• Anforderungen an das Spiel zwischen Stempel und Matrize
• Zustand oder Spezifikation von Führungsstift und Buchse
• Pilot- und Bestandsleitverfahren
• Art des Abisolierers und Druckregelung
• Wartungszugang für Stempel, Einsätze, Federn, Führungsstifte und Buchsen
• Ersatzteilstrategie und Inspektionsplan

Die Toleranzkontrolle muss als Gesamtsystem und nicht anhand einzelner Spezifikationen bewertet werden. Die Wiederholgenauigkeit der Presse, die thermische Ausdehnung im Dauerbetrieb, die Prüfbarkeit sowie die kumulierten Abmessungsabweichungen an Führungen, Sitzen und austauschbaren Bauteilen bestimmen gemeinsam, ob die Solltoleranz erreichbar ist. Ein hochpräzises Bauteil kann instabile Pressbedingungen oder ein Messsystem, dessen Genauigkeit unter den Abnahmeanforderungen liegt, nicht ausgleichen.

Auswahlkriterien für Stanzstempel und Matrizen aus Edelstahl

Das Stanzen von Edelstahl stellt hohe Anforderungen an Stanz- und Matrizenkomponenten, da die Gefahr des Festfressens größer sein kann als bei leichter zu bearbeitenden Blechwerkstoffen.

Bei der Auswahl von rostfreien Stählen sollten auch die Kaltverfestigung, die Neigung zum Festfressen, die Schmiermittelabhängigkeit und die Empfindlichkeit gegenüber der Oberflächenbeschaffenheit berücksichtigt werden. Die Kantenvorbereitung und die Wahl der Beschichtung müssen auf die Edelstahlsorte und den Einsatzzweck abgestimmt sein, da eine aggressive Kante oder eine ungeeignete Beschichtung das Anhaftungsverhalten und Kantenbeschädigungen beschleunigen kann, anstatt den Verschleiß zu verringern. Die Härte allein ist kein ausreichendes Auswahlkriterium für Anwendungen mit rostfreien Stählen.

Härte verbessert zwar die Verschleißfestigkeit, löst jedoch nicht jedes Problem. Ist ein Bauteil für die jeweilige Belastungssituation zu spröde, kann es zu Ausbrüchen kommen. Sind die Oberflächengüte, die Schmierung oder die Beschichtung nicht geeignet, kann es dennoch zu Festfressen kommen. Bei der Entscheidung gilt es, ein Gleichgewicht zwischen Standzeit, Rissbeständigkeit, Herstellbarkeit und Wartungskosten zu finden.

Wenn ein Material für den Stanzblock nicht für abrasives Blech geeignet ist

Ein Material für einen Stanzblock ist möglicherweise für abrasives Blech ungeeignet, wenn es dem Kantenverschleiß nicht standhalten kann, ohne unter wiederholter zyklischer Belastung abzublättern oder zu reißen.

Ein weicheres oder kostengünstigeres Material lässt sich zwar leicht bearbeiten und senkt die Anschaffungskosten, kann jedoch bei abrasiven Platten zu schnell verschleißen.

Die Materialauswahl sollte unter Berücksichtigung der Verschleißart, der Stoßbelastung, der Kantenbrüchigkeit, der Nachschleifbarkeit und der Lieferzeit für Ersatzteile getroffen werden. Werkzeugstahl lässt sich oft leichter reparieren und ist weniger stoßempfindlich, während Hartmetall- oder beschichtete Einsätze zwar die Standzeit verbessern können, jedoch weniger tolerant gegenüber Ausbrüchen, Schwachstellen in der Auflage oder einer instabilen Ausrichtung sind. Eine verschleißfeste Variante ist nicht geeignet, wenn die Matrize diese im Produktionsbetrieb nicht dauerhaft tragen kann.

Ein sehr hartes Material mag zwar verschleißfest sein, erhöht jedoch die Gefahr von Ausbrüchen, wenn Stöße oder Fehlausrichtungen auftreten. Werkstücke aus Hartmetall oder mit Beschichtung können in Bereichen mit starkem Verschleiß Abhilfe schaffen, bringen jedoch möglicherweise Einschränkungen hinsichtlich der Herstellbarkeit und des Austauschs mit sich.

Standard-Werkzeugkomponenten in kundenspezifischen Stanzwerkzeugen

Standard-Stanzwerkzeugkomponenten werden häufig in kundenspezifischen Stanzwerkzeugen eingesetzt, wenn ihre Größe, ihr Material und ihre Genauigkeit den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entsprechen. Standard-Stempel, Buchsen, Federn, Führungsstifte und Verschleißteile können die Beschaffung vereinfachen und den Austausch erleichtern.

Die Einschränkungen von Standard-Werkzeugkomponenten in kundenspezifischen Stanzwerkzeugen treten zutage, wenn die Teilegeometrie, der Kraftfluss, das Spiel, das Material oder die Anforderungen an den Wartungszugang von den im Katalog zugrunde gelegten Annahmen abweichen.

Wie die Komponenten einer Stanzform im Presszyklus zusammenwirken

Während eines Presshubs bewegt sich die obere Matrize auf die untere Matrize zu. Führungsstifte und Buchsen richten die beiden Hälften aus. Der Abstreifer berührt oder steuert das Band. Führungsstifte positionieren das Material. Die Stempel dringen in das Blech ein und wirken gegen die Matrizenöffnungen oder Umformflächen. Hebevorrichtungen und Auswerfer helfen anschließend dabei, das Band, den Schrott oder das Fertigteil freizugeben.

Toleranzen von Stanzwerkzeugen und Stanzteilen im Präzisionsstanzen

Das Präzisionsstanzen hängt vom Zusammenspiel zwischen den Abmessungen des Stempels, den Abmessungen der Matrizenöffnung, der Ausrichtung der Führungen und der Materialkontrolle ab. Die Maßhaltigkeit beim Stanzen wird maßgeblich durch das Spiel zwischen Stempel und Matrize sowie durch die Ausrichtung der Führungen beeinflusst, die den Grundsätzen internationaler geometrischer Produktspezifikationen unterliegen, wie beispielsweise ISO-Normen für Maßtoleranzen, und die beeinflussen, wie die obere und die untere Matrizenhälfte bei jedem Presszyklus ineinandergreifen. Beim Vergleich der Toleranzen von Stempel- und Matrizenkomponenten im Präzisionsstanzen geht es nicht nur darum, dass ein einzelnes Teil genau ist. Es geht darum, wie sich ihr gemeinsames Spiel auf das geschnittene oder geformte Merkmal auswirkt.

Die empfohlenen Spaltmaße hängen von der Materialart, der Materialstärke, der Härte, den Anforderungen an die Kantenqualität sowie davon ab, ob es sich um einen Durchstanz-, Stanz- oder umformbezogenen Beschnittvorgang handelt. Ein zu großes Spiel äußert sich häufig zunächst in verstärktem Überrollen, Gratbildung und Abweichungen bei den Werkstückmerkmalen, während ein zu kleines Spiel tendenziell die Schnittkraft, die Wärmeentwicklung, das Festfressen und das Risiko von Kantenausbrüchen erhöht. Das Spiel muss pro Seite und als Teil des gesamten Lastpfads bewertet werden, nicht als isolierter Zeichnungswert.

Ist das Spiel für das Material und die Ausrichtungsbedingungen zu gering, kann es zu einer Kollision zwischen Stempel und Matrize kommen. Ist das Spiel zu groß, kann dies zu einer Zunahme von Graten, Umknicken oder Maßabweichungen führen. Die konkreten Spielwerte sind konstruktionsspezifisch und sollten anhand des Materials, der Dicke, des Arbeitsvorgangs und der für das Projekt verwendeten Werkzeugnorm überprüft werden.

Einfluss des Führungsstift-Spiels auf die Stanzgenauigkeit

Das Spiel der Führungsstifte wirkt sich unmittelbar auf die Stanzgenauigkeit aus, da Führungsstifte und Buchsen dafür sorgen, dass die obere und die untere Matrizenhälfte wiederholgenau zusammenpassen. Wenn das Spiel durch Verschleiß zunimmt, können sich die Matrizenhälften verschieben. Diese Verschiebung verändert das Spiel zwischen Stempel und Matrize und kann zu Maßabweichungen führen.

Verschleiß an den Führungen kann sich zunächst in Form von Gratbildung, ungleichmäßigen Schnittkanten, Verschleiß an den Führungsstiften, Ausbrüchen am Stempel oder veränderten Bauteilabmessungen äußern. Der Zustand der Buchsen ist ebenso wichtig wie der Zustand der Führungsstifte. Verunreinigungen und unzureichende Schmierung können den Verschleiß verstärken und die Wiederholgenauigkeit der Ausrichtung beeinträchtigen.

Wie die Konstruktion der Abstreifplatte Probleme beim Auswerfen von Bauteilen beeinflusst

Abziehplatten halten das Material flach und entfernen es nach dem Stanzen oder Umformen vom Stempel. Feststehende Abziehplatten bieten eine festgelegte Öffnung und sind einfach aufgebaut. Druckabziehplatten nutzen Federn, Gasfedern oder andere Kraftsysteme, um eine Niederhalterkraft auszuüben.

Inwiefern die Konstruktion der Abstreifplatte Probleme beim Auswerfen von Bauteilen beeinflusst, hängt von Kraft, Spiel, Ausrichtung und der Kontrolle des Stanzabfalls ab. Bei zu geringer Kontrolle kann Material mit dem Stempel mitgerissen werden. Zu hoher oder ungleichmäßiger Druck kann dünnes Material verformen oder den Vorschub beeinträchtigen. Eine schlechte Ausrichtung der Abstreifplatte kann zu Reibung an den Stempeln führen und den Verschleiß erhöhen.

Wie Piloten, Führungsstangen, Hebevorrichtungen und Auswerfer den Bandvorschub steuern

Bei einem Folgeverbundwerkzeug wird das Band mit jedem Presshub zur nächsten Station weitergeleitet. Führungsstifte positionieren das Band an kritischen Punkten. Materialführungen regeln die seitliche Position. Heber heben das Band während des Vorschubs aus dem Bereich der Werkzeugelemente an. Auswerfer entfernen Teile oder Schrottstücke, damit es nicht zu einem Stau im Werkzeug kommt.

Ist eine dieser Komponenten verschlissen, läuft das Band möglicherweise nicht mehr korrekt. Ein Einzugsfehler kann Stempel und Einsätze beschädigen, da sich das Material nicht mehr an der Stelle befindet, an der es das Stanzwerkzeug erwartet.

Vorteile, Einschränkungen und Kompromisse bei der Auswahl der Komponenten

Es gibt keine Komponente, die für jedes Stanzwerkzeug optimal geeignet ist. Die richtige Auswahl hängt von der Belastung, dem Material, der Geschwindigkeit, der Toleranz, dem Werkzeugtyp und der Wartungsstrategie ab.

Standard- vs. kundenspezifische Werkzeugkomponenten: Abwägung zwischen Genauigkeit, Wartung und Austausch

Die Kostenabwägungen zwischen Standard- und kundenspezifischen Formkomponenten hängen mit der Beschaffung, der Bearbeitung, der Prüfung und dem Austausch zusammen. Standardteile können die Beschaffungskomplexität verringern und die Verwaltung von Ersatzteilen vereinfachen. Kundenspezifische Teile können die Passgenauigkeit und Funktion verbessern, erfordern jedoch in der Regel eine genauere Kontrolle der Zeichnungen und eine sorgfältigere Planung der Vorlaufzeiten.

Werkzeugstahl, Hartmetall und beschichtete Bauteile: Haltbarkeit vs. Herstellbarkeit

Bei der Auswahl von Werkzeugstahl müssen Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit unter Berücksichtigung der in ASTM-Werkstoffnormen für Werkzeugstahl, sowie die Belastungsverhältnisse, den Verschleißgrad und das Stoßrisiko.

Werkzeugstähle bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Zerspanbarkeit. Hartmetall kann in bestimmten Anwendungsbereichen eine hohe Verschleißfestigkeit bieten, ist jedoch bei Stößen oder Fluchtungsfehlern möglicherweise weniger unempfindlich.

Die Angaben der Werkstofflieferanten und die Angaben zur Wärmebehandlung sind wichtig, da die angestrebten Härtewerte von der Werkstoffsorte und der Anwendung abhängen. Typische Härtebereiche für Werkstückkomponenten liegen je nach Werkzeugstahlsorte, Wärmebehandlung und Einsatzbedingungen im Bereich von HRC 58–62. Die Härte sollte jedoch nicht als allgemeingültige Regel betrachtet werden, da die Leistungsfähigkeit auch von der Zähigkeit, der Beschichtung und der Betriebsbeanspruchung abhängt.

Inwiefern sich die Härte eines Bauteils auf das Risiko des Festfressens auswirkt, hängt vom Oberflächenverhalten ab und nicht allein von der Härte. Eine höhere Härte kann zwar in manchen Fällen den Adhäsionsverschleiß verringern, doch können eine unzureichende Schmierung, eine ungeeignete Beschichtung, eine raue Oberflächenbeschaffenheit oder der Kontakt mit Edelstahl dennoch zum Festfressen führen.

Federn, Gasfedern und Urethan-Systeme: Kraftregelung vs. Komplexität der Wartung

Bei der Auswahl der Feder sind Vorspannung, Arbeitshub, Pressgeschwindigkeit und Ermüdungslebensdauer zu berücksichtigen. Ein vorzeitiger Federausfall deutet häufig auf eine falsche Durchbiegung, Verunreinigungen, Hitzeeinwirkung oder einen Betrieb außerhalb des Auslegungshubs hin.

Die Steifigkeit der Stanzform beim Stanzen mit hoher Tonnage

Zu den Faktoren, die die Steifigkeit des Stanzschuhs beim Stanzen mit hohen Tonnagen beeinflussen, gehören die Dicke des Stanzschuhs, das Blechmaterial, die Abstützung der Trägerplatte, die Anordnung der Befestigungselemente, die Abstützung des Pressentisches, die Steifigkeit des Stanzwerkzeugsatzes und die Lastverteilung. Der Stanzschuh muss die Arbeitskomponenten in der richtigen Ausrichtung halten und gleichzeitig wiederholten Pressbelastungen standhalten.

Stützplatten tragen dazu bei, konzentrierte Belastungen hinter Stempeln und Matrizen-Einsätzen zu verteilen. Eine unzureichende Abstützung kann zu lokalen Durchbiegungen führen, wodurch sich das Spiel verändert und der Kantenverschleiß zunimmt. Bei Arbeiten mit hoher Presskraft sollten der Matrizensatz und die Pressabstützung als ein System betrachtet werden und nicht als separate Komponenten.

Häufige Ausfallursachen bei Bauteilen für Metallstanzwerkzeuge

Häufige Ausfallursachen bei Bauteilen von Metallstanzwerkzeugen im Hochleistungsbetrieb hängen in der Regel mit Verschleiß, Ermüdung, Hitze, Schmierung, Fehlausrichtung oder Überlastung zusammen. Das am Bauteil feststellbare Symptom ist oft der erste Hinweis darauf.

Bevor Teile ausgetauscht werden, sollte die Grundursache ermittelt werden. Gratbildung, Ausbrüche, Verklemmen oder Schrittabweichungen können durch Verschleiß, Ausrichtungsänderungen, Materialschwankungen, Schmiermittelverlust oder Verschiebungen der Einstellung verursacht werden. Zunächst sollte geprüft werden, welcher Zustand sich verändert hat, bevor das Symptom auftrat. Ähnliche Mängel sollten nicht als Beweis für den Ausfall einer einzelnen Komponente gewertet werden.

Häufige Ausfallarten von Bauteilen für Metallstanzwerkzeuge bei der Hochleistungsfertigung

Was führt bei wiederholter Belastung durch die Presse zu Rissen im Formschuh?

Die Ursache für Risse im Formschuh bei wiederholter Belastung durch die Presse liegt in der Regel in einem Problem mit der Lastabstützung. Mögliche Ursachen sind Überlastung, unzureichende Abstützung des Pressentisches, mangelnde Steifigkeit des Formschuhs, Spannungskonzentrationen, beschädigte Befestigungsflächen oder wiederholte außermittige Belastung.

Risse können in der Nähe von Befestigungslöchern, scharfen Übergängen oder nicht abgestützten Bereichen entstehen. Treten Risse auf, kann ein Austausch des Schuhs ohne Korrektur des Lastpfads dazu führen, dass der Schaden erneut auftritt.

Auswirkungen von Ausrichtungsfehlern bei Stanzwerkzeugen auf den Stanzstempelbruch

Ausrichtungsfehler bei der Werkzeugaufspannung können schwerwiegende Folgen für den Stempelbruch haben. Wenn die obere und die untere Werkzeughälfte nicht korrekt aufeinanderpassen, kann der Stempel mit der Werkzeugöffnung in Kontakt kommen, anstatt mit dem vorgesehenen Spiel in diese einzudringen.

Verschleiß an den Führungselementen, abgenutzte Buchsen, eine fehlerhafte Pressenkonfiguration, lose Befestigungselemente oder beschädigte Befestigungsflächen können zu einer Kollision zwischen Stempel und Matrize führen. Dünne Stempel und kleine Stanzwerkzeuge sind besonders anfällig, da sie eine geringere Querschnittsfestigkeit aufweisen.

Warum Stanzwerkzeugteile in Hochgeschwindigkeitspressen vorzeitig ausfallen

Teile von Metallstanzwerkzeugen können in Hochgeschwindigkeitspressen vorzeitig ausfallen, da Hitze, Verschleiß, Schmierversagen, Federermüdung, das Risiko von Einzugsstörungen und die Materialermüdung mit steigender Taktzahl zunehmen. Bei hohen Geschwindigkeiten bleibt weniger Zeit für die Materialabhebung, was die Entsorgung der Stanzabfälle erschweren kann.

Das Hauptrisiko ist die Wechselwirkung. Ein kleines Schmierproblem kann den Verschleiß der Führungen verstärken. Der Verschleiß der Führungen kann das Spiel verändern. Eine Veränderung des Spiels kann zum Bruch der Stempel führen. Bei Hochgeschwindigkeitswerkzeugen muss besonders auf eine wiederholgenaue Ausrichtung, das Abstreifen, den Hub und den Zugang für Inspektionen geachtet werden.

Leitfaden zur Fehlerbehebung: Verschleiß, Fehlausrichtung, Grate und Staus

Bei der Fehlersuche sollte man sich nicht auf einzelne Symptome konzentrieren, sondern den Zusammenhang zwischen den Komponenten untersuchen. Grate, Staus und Stanzfehler werden oft durch mehr als eine Komponente verursacht.

Halten Sie sich an eine festgelegte Diagnoseabfolge: Überprüfen Sie den Bauteilfehler, kontrollieren Sie die letzte Einrichtung oder den letzten Materialwechsel, prüfen Sie die Bandzuführung und die Schrottkontrolle und messen Sie anschließend den Verschleiß der Führungen, den Sitz der Bauteile und die Arbeitsspielräume. Erst nach diesen Überprüfungen sollten einzelne Stempel, Einsätze, Federn oder Führungsstifte als defekt eingestuft werden. Dies verringert das Risiko, beschädigte Teile auszutauschen, während die eigentliche Ursache für die Abweichung im Werkzeug oder in der Presse verbleibt.

Ursachen für den Verschleiß von Führungsstiften in Stanzwerkzeugen

Zu den Ursachen für den Verschleiß von Führungsstiften in Stanzwerkzeugen zählen mangelhafte Schmierung, Verunreinigungen, zunehmendes Spiel, Verschleiß der Buchse, Fehlausrichtung und seitliche Belastung. Ein Führungsstift ist nicht nur eine Positionierstange. Er bildet zusammen mit der Buchse ein Lagerpaar.

Der Verschleiß ist möglicherweise nicht an allen Stiften gleichmäßig. Ein ungleichmäßiger Verschleiß kann auf eine außermittige Belastung, eine fehlerhafte Einrichtung der Matrize oder einen beschädigten Schuh hindeuten.

Risiken einer unzureichenden Schmierung der Führungsstifte beim Einsatz von Folgeverbundwerkzeugen

Zu den Risiken einer unzureichenden Schmierung der Führungsstifte beim Einsatz von Folgeverbundwerkzeugen zählen Riefenbildung, Verschleiß der Buchsen, erhöhtes Spiel, Wärmeentwicklung und eine verminderte Wiederholgenauigkeit der Ausrichtung.

Prüfcheckliste:

• Stellen Sie sicher, dass die Schmierstellen zugänglich sind
• Auf trockene oder zerkratzte Führungsflächen prüfen
• Achten Sie auf Metallstaub oder Schmutz in der Nähe der Buchsen
• Verschleiß und Sitz der Buchse prüfen
• Prüfen Sie, ob sich das Führungsspiel vergrößert hat
• Prüfen Sie, ob die Art der Schmierung und die Schmierintervalle der Pressgeschwindigkeit und den Umgebungsbedingungen entsprechen.

So verhindern Sie eine Fehlausrichtung der Abstreifplatte in Folgewerkzeugen

Um eine Fehlausrichtung der Abhebeplatte in Folgewerkzeugen zu verhindern, kommt es in erster Linie auf die Genauigkeit der Führung und den Druckausgleich an. Die Abhebeplatte muss rechtwinklig und wiederholgenau verlaufen. Wenn sie sich neigt oder verschiebt, kann sie an den Stempeln reiben, das Material ungleichmäßig ziehen oder den Anpressdruck verändern.

Überprüfen Sie die Führungselemente, den Zustand der Befestigungselemente, die Federkraft, den Verschleiß an den Stanzöffnungen sowie die Kontaktflächen der Platte. Eine ungleichmäßige Federkraft oder beschädigte Befestigungselemente können zu einer Verschiebung des Abstreifers führen, selbst wenn der Hauptstanzsatz korrekt ausgerichtet ist.

Einfluss des Drucks der Abstreifplatte auf die Gratbildung

Der Einfluss des Drucks der Abstreifplatte auf die Gratbildung beruht auf der Materialkontrolle während des Schneidvorgangs. Eine angemessene Niederhalterkraft begrenzt die Bewegung des Materials um den Stempel herum. Ist der Druck zu gering oder ungleichmäßig, kann sich das Material anheben oder verschieben, was die Schneidbedingungen verändert.

Die Gratbildung wird auch durch den Verschleiß des Stempels und das Spiel zwischen Stempel und Matrize beeinflusst. Der Abdrückdruck kann eine abgenutzte Schneidkante nicht ausgleichen, doch ein zu geringer Abdrückdruck kann dazu führen, dass die Verschleißerscheinungen früher auftreten.

Kosten-, Toleranz- und Vorlaufzeit-Faktoren

Die Kosten für Stanzwerkzeugkomponenten hängen vom erforderlichen Präzisionsgrad, der Verschleißfestigkeit und dem Grad der individuellen Anpassung ab. Die niedrigsten Anschaffungskosten bedeuten nicht immer auch die niedrigsten Produktionskosten, wenn die Komponente zu längeren Ausfallzeiten oder mehr Ausschuss führt.

Wodurch werden die Kosten für Stanzwerkzeugkomponenten beeinflusst?

Zu den wichtigsten Kostenfaktoren zählen die Werkstoffgüte, die Härte, die Wärmebehandlung, das Präzisionsschleifen, die Beschichtung, die Komplexität, die Austauschbarkeit, die Prüfanforderungen und die kundenspezifische Anpassung. Funktionskomponenten wie Stempel und Matrizen-Einsätze erfordern oft eine strengere Kontrolle als Strukturteile.

Auch die Auslegung im Hinblick auf den Austausch wirkt sich auf die Kosten aus. Ein austauschbarer Einsatz mag zwar zusätzlichen Konstruktions- und Bearbeitungsaufwand erfordern, kann jedoch zukünftige Ausfallzeiten reduzieren, wenn der Verschleißbereich vorhersehbar ist.

Toleranzsumme zwischen Stempeln, Matrizen-Einsätzen, Führungsstiften und Führungssystemen

Herausforderungen beim Austausch verschlissener Stanzwerkzeugkomponenten ohne Verlust der Ausrichtung

Zu den Herausforderungen beim Austausch verschlissener Stanzwerkzeugkomponenten ohne Verlust der Ausrichtung zählen die Passgenauigkeit, der Sitz der Buchsen, die Kontrolle der Stempellänge, die Positionierung der Führungsstifte, das Unterlegen von Ausgleichsscheiben sowie die Überprüfung nach der Montage. Die Austauscheinsätze müssen sauber sitzen und genau an ihrer ursprünglichen Position angebracht werden.

Der Austausch von Buchsen und Führungsstiften kann schwieriger sein, als es auf den ersten Blick scheint, da sie das gesamte Zusammenspiel der Stanzwerkzeuge beeinflussen. Nach dem Austausch sollten die Stanzwerkzeuge auf Schließhöhe, Spiel, Führungsstift-Timing und die Abmessungen der Probestücke überprüft werden.

Lieferfristrisiken bei kundenspezifischen Stempeln, Stanzwerkzeugeinsätzen, Buchsen und Trägerplatten

Das Lieferzeitrisiko steigt, wenn für das Bauteil spezielles Material, eine Wärmebehandlung, eine Beschichtung, Präzisionsschleifen oder eine detaillierte Prüfung erforderlich ist.

Checkliste zur Verringerung des Durchlaufzeitrisikos:

• Vollständige Zeichnungen mit Revisionsstand
• Materialgüte und Zertifizierungsanforderungen
• Anforderungen an die Wärmebehandlung
• Anforderungen an Beschichtungen oder Oberflächenbehandlungen
• Kritische Maße und Prüfverfahren
• Passungsanforderungen für zusammenpassende Teile
• Ersatzteilmenge und Austaussstrategie
• Genehmigungsverfahren für Ersatzprodukte

Anwendungen und Bauteilanordnungen nach Chip-Typ

Verschiedene Chip-Typen verwenden viele der gleichen Komponenten, doch ihre Anordnung und ihr Risikoprofil unterscheiden sich.

Stanzteile aus Folgeverbundwerkzeugen für die Großserienfertigung

Zu den Komponenten für das Stanzverfahren mit Folgeverbundwerkzeugen in der Großserienfertigung gehören Führungsstifte, Materialführungen, Heber, Abstreifer, austauschbare Stempel, Werkzeugeinsätze, Federn und Auswerfer. Progressivwerkzeuge sind oft bei Großserienfertigung sinnvoll; in einigen Branchenrichtlinien wird eine Stückzahl von 100.000 Teilen pro Jahr und mehr als typischer Bereich genannt, ab dem der Einsatz von Progressivwerkzeugen wirtschaftlich sein kann.

Die zentrale Frage bei der Entscheidung lautet, ob der Streifen durch alle Stationen hindurch ohne Neigungsabweichungen, Auftriebsprobleme oder Verstopfungen durch Klumpen gesteuert werden kann.

Verbundstempelkomponenten zum Stanzen mehrerer Elemente in einem Presshub

Kombinationswerkzeuge stanzen mehrere Merkmale in einem Presshub an einer Station. Sie können das Ausschneiden und Lochen in einem kompakten Werkzeugaufbau kombinieren. Dies stellt hohe Anforderungen an die Stempelanordnung, die Stempelblockabstützung, die Konstruktion der Abstreifvorrichtung und die Schrotteinsammlung.

Da mehrere Schneidvorgänge gleichzeitig ablaufen, ist die Lastverteilung von Bedeutung. Die Stützplatten und die Halterung des Stanzblocks sollten überprüft werden, um lokale Spannungen und Ausbrüche zu vermeiden.

Überlegungen zu Transfer- und Linienstanzkomponenten

Bei Transfer- und Reihenwerkzeugen kommt es eher auf die Handhabung der Teile zwischen den Stationen an als auf den kontinuierlichen Bandvorschub durch ein Folgewerkzeug. Zu den wichtigsten Aspekten zählen die Positionierung der Teile, das Auswerfen, die Abstützung während der Umformung sowie die Wiederholgenauigkeit von Station zu Station.

Für das Transferwerkzeug sind unter Umständen spezielle Aufnahmen, Positioniervorrichtungen, Heber und Auswerfer erforderlich, da das Teil nicht mehr vom Bandmaterial getragen wird. Das Entscheidungsrisiko verlagert sich von der Steuerung des Bandabstands hin zur Handhabungsstabilität und der Wiederholgenauigkeit der Positionierung.

Prioritäten bei Stanz-, Loch-, Biege-, Umform- und Ziehvorgängen

Entscheidungshilfe: So bewerten oder spezifizieren Sie Komponenten für Stanzwerkzeuge

Eine gute Spezifikation für Formkomponenten sollte Funktion, Werkstoff, Passung, Prüfung und Wartbarkeit festlegen. Außerdem sollte darin angegeben werden, welche Teile Verschleißteile sind und wie sie ausgetauscht werden.

Was sollten Einkäufer prüfen, bevor sie die Spezifikationen für Formkomponenten genehmigen?

Käufer sollten Folgendes prüfen:

• Aktuelle Zeichnungen und Versionskontrolle
• Teiltoleranzen und kritische Maße
• Plattenmaterial und Dickebereich
• Werkstoffgüte der Komponente
• Anforderungen an die Härte oder Wärmebehandlung
• Anforderungen an die Beschichtung oder Oberflächenbehandlung
• Prüfplan und Messverfahren
• Austauschbare Verschleißteile
• Ersatzstempel, Einsätze, Federn, Führungsstifte und Buchsen
• Wartungszugänge und Schmierstellen

Wie sollten Ingenieure die Wartbarkeit von Komponenten bewerten?

Ingenieure sollten prüfen, ob in Bereichen mit hohem Verschleiß austauschbare Einsätze verwendet werden, ob Stempel entfernt werden können, ohne die grundlegende Ausrichtung zu beeinträchtigen, und ob die Schmierstellen zugänglich sind. Standardersatzteile können das Ausfallrisiko verringern, jedoch nur, wenn diese Standardteile den tatsächlichen Anforderungen hinsichtlich Belastung und Toleranzen entsprechen.

Die Häufigkeit der Inspektionen sollte auf die Pressgeschwindigkeit, die Abrasivität des Materials und das Fehlerrisiko abgestimmt sein. Eine Hochgeschwindigkeits-Folgeform, in der abrasives Material verarbeitet wird, erfordert mehr planmäßige Kontrollen als eine einfache Stanzform für geringe Stückzahlen.

Wann sollten Stempel, Stanzwerkzeuge, Federn oder Buchsen repariert und wann ausgetauscht werden?

Checkliste für Angebotsanfragen und Lieferantenbewertung für Stanzwerkzeugkomponenten

Eine Angebotsanfrage für Stanzwerkzeugkomponenten sollte Materialzertifikate, Nachweise zur Wärmebehandlung, Prüfdaten sowie eine Revisionskontrolle der Zeichnungen enthalten. In der Anfrage sollten kritische Merkmale, zusammenpassende Komponenten sowie etwaige Anforderungen an Beschichtungen oder Oberflächenbehandlungen angegeben werden.

Zu den nützlichen Überprüfungen gehören:

• Werkstoffgüte und Prüfverfahren
• Aufzeichnungen zur Wärmebehandlung oder Bestätigung
• Angaben zur Beschichtung (falls verwendet)
• Maßprüfbericht
• Funktionskritische Abmessungen
• Zeichnungsüberarbeitung und Änderungskontrolle
• Verpackungsschutz für geschliffene oder beschichtete Oberflächen
• Kennzeichnung und Rückverfolgbarkeit von Ersatzteilen

Die Entscheidung sollte auf der Eignung für das Bauteil, die Presse, das Material und den Wartungsplan basieren. Verwenden Sie Standardkomponenten, sofern diese den Anforderungen entsprechen. Verwenden Sie Sonderanfertigungen, wenn Geometrie, Belastung, Toleranz oder Verschleißrisiko dies erfordern. Vermeiden Sie unzureichend spezifizierte Werkstoffe, schwache Stützkonstruktionen, mangelhafte Schmiersysteme für Führungen sowie Konstruktionen, die nicht gewartet werden können, ohne dass die Ausrichtung verloren geht.

FAQ

Referenzen

https://www.iso.org

https://www.astm.org