Generelle Unterschiede: Schwenkbiegen und Gesenkbiegen

 

Beim Abkanten von Blechen stehen dem Anwender generell zwei verschiedene Varianten zur Verfügung. Zum einen die Biegeumformung mit drehender Werkzeugbewegung, das Schwenkbiegen, und zum anderen die Biegeumformung mit geradliniger Werkzeugbewegung, das Gesenkbiegen. Beim Schwenkbiegen wird die umformende Energie mit der Biegewange über den Außenwinkel erzeugt, und beim Gesenkbiegen direkt über den Innenwinkel. Beide Systeme haben durch Ihre individuellen Vorteile eine Daseinsberechtigung. Die Anforderung des Anwenders entscheidet über das für ihn passende Verfahren. Wir möchten Ihnen nachstehend die Unterschiede sowie die entscheidenden Vorteile der beiden Biegeverfahren ausführlich erläutern.

Schwenkbiegen

Beim Schwenkbiegen wird das Blech zwischen der Ober- und Unterwange in der Maschine geklemmt und durch die nach oben schwenkende Biegewange auf den gewünschten Winkel gebogen. Eine bedeutende Eigenschaft von Schwenkbiegemaschinen ist, dass prinzipiell mit einem Standardwerkzeugsatz jeder gewünschte Winkel gebogen werden kann, von 0° bis ca. 135° (Außenwinkel), ohne dabei die Werkzeuge dafür wechseln zu müssen. Dies hat bei vielen Anwendungen enorme Vorteile da sich die Rüstzeiten minimieren, oder komplett wegfallen. Das heißt aber nicht dass ein Werkzeugwechsel bei Motor-Abkantmaschinen überhaupt keine Bedeutung hat. Je nach Profil müssen die Werkzeuge ggf. angepasst werden. Allerdings haben Schwenkbiegemaschinen in der Regel einen deutlich niedrigeren Werkzeugbedarf und dadurch niedrigere Rüstzeiten als Abkantpressen. Bei Abkantpressen müssen die Werkzeuge deutlich öfter getauscht werden, je nach Profil z. B. auch während der Kantfolge. Eine Erläuterung warum das so ist finden Sie weiter unten im Abschnitt „Gesenkbiegen“.

Die Schonung der Oberfläche ist beim Schwenkbiegen ebenfalls ein großer Aspekt. Da sich dass komplette Werkzeug nicht über das ganze Profil abrollt bzw. keine großflächige Reibung entsteht wird die Materialoberfläche deutlich mehr geschont als es beim Gesenkbiegen der Fall ist. Bei Abkantpressen muss bei empfindlichen Oberflächen zusätzlich eine Abkantfolie über die Matrize (das Gesenk) gelegt werden, damit das Material nicht verkratzt. Beim Gesenkbiegen wird das Material über die Ecken bzw. Kanten in die Matrize gedrückt, und dadurch können je nach Material deutliche Spuren entstehen. Auch sollte der Oberwerkzeugradius der Blechdicke und dem Biegewinkel angepasst werden, da auch hier sonst abdrücke sichtbar sein können.

Gerade bei Dünnblechen bis 3.000mm Abkantlänge sind Motor-Abkantmaschinen die deutlich schnellste Wahl Bleche zu kanten, da diese motorisch/mechanisch angetrieben werden und deutlich schneller sind als hydraulische Abkantpressen. Motor-Abkantmaschinen haben kürzere Arbeitszyklen. Dies sorgt für eine schnellere Produktion als beim Gesenkbiegen mit gleicher Blechdicke. Wie schon erwähnt trifft dies aber nur im Dünnblech-Bereich zu. Hier ist die Motor-Abkantmaschine wohl die wirtschaftlichste Option.

Bei speziellen Anwendungen wie beim Falzen und Zudrücken haben Schwenkbiegemaschinen einen deutlichen Vorteil gegenüber Abkantpressen. Beim Falzen und Zudrücken wird bei Schwenkbiegemaschinen dass Blech in zwei kurzen Arbeitsschritten lediglich zuerst auf den maximalen Biegewinkel vorgekantet und danach mit der Oberwange zugedrückt, während bei der Abkantpresse spezielle Werkzeuge hierfür erforderlich sind. Hier lässt sich zwar ein Umschlag auch in zwei Arbeitsschritten realisieren, aber für den ganzen Prozess muss die Abkantpresse zuerst mit speziellen Werkzeugen aufwendig umgerüstet werden. 

Schwenkbiegemaschinen haben zudem einen Vorteil beim Handling der Bleche, da diese in den allermeisten Fällen mit einem Arbeitstisch oder mit Blechauflagen in der Maschine ausgestattet sind. Das bedeutet das Bleche während der Biegefolge insgesamt deutlich weniger durch den Anwender neu positioniert werden müssen, da die Bleche durchgehend gestützt werden und das Anschlagsystem dass Blech im Idealfall lediglich nach vorne schiebt (wenn es nicht gedreht oder gewendet werden muss). Dadurch ergibt sich ein interessanter Effekt. Bei Schwenkbiegemaschinen wird nach Möglichkeit versucht das Lange Stück des Bleches meist in der Maschine zu platzieren, während der kurze Schenkel nach vorne weg gekantet wird, und die Kantfolge diesem Prozess nach vorne aus der Maschine folgt. Deshalb geben sich auch alle Hersteller große Mühe den Freiraum gerade vor der Maschine möglichst groß zu halten, in dem sie die Werkzeuggeometrien optimieren und/oder die Ober- sowie Biegewange in einem spitzeren Winkel konstruieren.

Bei Abkantpressen ist zwar ein Anschlag aber kein Hochhaltesystem in der Maschine vorhanden (bei manchen Herstellern als Option über den Anschlag möglich). Hier geschieht im Prinzip genau das Gegenteil. Es wird in der Regel immer versucht den langen Schenkel vor der Maschine zu halten, damit dieser durch den Anwender gestützt werden kann. Der kurze Schenkel wird dann in der Maschine angeschlagen. Auch nachdem einige Kantungen am Profil vorgenommen wurden, wird nach Möglichkeit immer versucht das längere Teil vor der Maschine zu halten, es also ggf. zu wenden. Aufgrund dieser Thematik sind standardmäßig die meisten gekröpften Werkzeuge auch hinten frei, da in der Regel „von vorne nach hinten“ gekantet wird. Üblicherweise müssen Profile deshalb deutlich öfter gewendet werden als bei Schwenkbiegemaschinen. Zwar haben Abkantpressen mit R-Achse oft die Möglichkeit den Anschlagpunkt zu versetzen, in dem das Profil dann auf dem Anschlagfinger aufliegt, trotzdem verursacht dies einen größeren Handlingsaufwand und ist auch nur bei begrenzter Profiltiefe möglich, da besonders Tiefe Bleche ansonsten zum Anschlag hin auch wieder „durchhängen“. Alle Abkantpressen haben in der Regel vor der Maschine Auflagearme, die dem Anwender bei Handling unterstützen. Das größte Problem beim Handling ist, dass das Blech bei einer Abkantpresse während dem Biegevorgang nicht geklemmt wird (anders als bei Schwenkbiegemaschinen, die das Blech mit der Oberwange klemmen). Das Blech zieht während dem Abkantvorgang mit den Schenkeln nach oben und verliert die Balance. Der Anwender muss das Blech halten, wenn die Maschine nicht mit mitfahrenden Blechauflagen (Biegehilfen) ausgestattet ist. Das Handling ist prinzipiell also aufwendiger als bei Schwenkbiegemaschinen. Nichts desto trotz tritt der oben beschriebene Effekt aber auch beim Schwenkbiegen auf. Dies passiert nachdem der Anschlag das gekantete Profil so weit nach vorne geschoben hat, dass auch hier der Anwender das Blech halten muss, damit es nicht aus der Maschine fällt (wenn die Oberwange nach oben fährt). Dadurch muss es dann neu positioniert werden.

Kurz gefasst wird der Anwender einer Schwenkbiegemaschine versuchen das Blech zuerst komplett in die Maschine zu legen und dann dass Profil aus der Maschine heraus zu kanten, während der Anwender einer Abkantpresse versuchen wird den längeren Teil des Bleches immer vor der Maschine zu halten. Hinweis: Wie erwähnt wird der Anwender dies versuchen, da aber jedes Profil anders gekantet werden muss reden wir hier nur vom Idealfall.

Bei Motor-Abkantmaschinen begrenzen die Ständereinheiten weder den Verfahrweg des Anschlags noch die Einlegetiefe, wie dass bei Abkantpressen mit C-Rahmen Konstruktion der Fall ist. In wie weit dies ein Nachteil für die Abkantpresse ist sei dahingestellt, da die Maschine einfach nur etwas größer dimensioniert werden muss, oder eine Abkantpresse mit O-Rahmen erworben werden kann, wenn es für den Anwender überhaupt eine Rolle spielt. Die Ständereinheiten der Langabkantmaschine begrenzen das Anschlagsystem nicht direkt, da dieses über die volle Länge genutzt werden kann, allerdings ist die Einlegetiefe konstruktionsbedingt begrenzt, entsprechend der Ausladung in den Ständereinheiten.

Gesenkbiegen

Die Abkantpresse (auch Gesenkbiegepresse) wird zum Biegen von Blechtafeln verwendet. Die Verformung des Materials erfolgt durch ein von oben senkrecht geführtes Oberwerkzeug/Stempel, welches auf einem beweglichen Pressbalken fixiert ist. Das Blech liegt auf dem darunter liegenden starren Prisma/Matrize (Gesenk) mit V-förmiger Öffnung, in welches es durch das Oberwerkzeug gedrückt wird. Je nach Werkzeugform und Eintauchtiefe des Stempels biegt sich das Blech mit dem gewünschten Winkel. Hierbei unterscheidet man grundsätzlich die beiden hauptsächlichen Bearbeitungsvarianten von Prägebiegung und Freibiegen/Luftbiegen. Siehe Gesenkbiegeverfahren.

Abkantpressen haben naturgemäß einen deutlich höheren Werkzeugbedarf als Schwenkbiegemaschinen und dadurch auch höhere Rüstzeiten. Dies liegt bei Abkantpressen erstens daran, dass jedes Werkzeug in einem speziellen Winkel gefräst wird und zweitens dass für so gut wie jede Materialdicke die Matrizenöffnung angepasst werden muss, um das entsprechende Profil überhaupt maßhaltig kanten zu können. Da bei Abkantpressen der Pressbalken immer vertikal und zentrisch auf den Maschinentisch zufährt, lassen sich Biegungen mit entsprechenden Winkeln überhaupt nur über die Werkzeuge realisieren. Das bedeutet die Maschine bringt mit Ihren elementaren Teilen den Druck auf, hat aber selbst keine formgebende Funktion, wie im Vergleich zur Biegewange der Schwenkbiegemaschine. Der Biegewinkel im Profil wird bei Abkantpressen also nur von den Werkzeugen erzeugt. Oberwerkzeuge müssen generell immer einen kleineren Winkel aufweisen als Unterwerkzeuge, damit es hier zu keiner Kollision kommt.

Die Werkzeuge werden wie erwähnt mit einem eigenen Winkel gefräst. Danach ist es möglich Kantungen bis zu genau diesem Winkel zu realisieren (zzgl. Auffederung). Ein Beispiel: Ist das Ober- sowie Unterwerkzeug mit einem Winkel von 85° gefräst, lassen sich Profile mit Kantungen von 180° - 85° realisieren. Für Winkel unterhalb dieses Bereichs müssen die Werkzeuge hierfür gewechselt werden. Werkzeuge mit großem Winkel können mit einer größeren V-Öffnung konstruiert werden. Das bedeutet es können dickere Bleche verarbeitet werden, dafür aber nur höhere Winkel-/Gradzahlen. Bei Matrizen mit klein gefrästen Winkel ist es genau andersrum. Es können zwar engere Winkel beim Kanten realisiert werden, allerdings nur mit dünneren Blechen, da die V-Öffnung nur entsprechend kleiner produziert werden kann. Dies ist natürlich physikalisch logisch und stellt prinzipiell kein Problem dar, trotzdem macht dieses Beispiel deutlich warum Werkzeuge bei Abkantpressen öfter gewechselt werden müssen.

Der wohl größte Vorteil von Abkantpressen ist die Fähigkeit dicke Bleche besonders wirtschaftlich zu Biegen. Ab 4,00mm Stahl 400 N/mm² bei ca. 3.000mm Abkantlänge ist die wirtschaftlichste Antwort in den meisten Fällen sicherlich eine Abkantpresse. Natürlich gibt es Anwendungsfälle bei welchen hier sogar noch eine große Motor-Abkantmaschine Sinn macht. Aber spätestens bei 6,00mm Stahl sollte eine Abkantpresse eigentlich außer Frage stehen. Durch die vertikale und hydraulische Krafteinwirkung von oben (bei hydraulischen Antriebskonzepten), können mit einer relativ kompakten Bauweise große Kräfte wirtschaftlich realisiert werden. Zudem sind Abkantpressen genauso in der Lage Dünnbleche maßhaltig zu Kanten und stehen in Sachen Präzision der Schwenkbiegemaschine in nichts nach.

Das Anschlagsystem einer Abkantpresse kann deutlich komplexer ausgeführt werden als bei einer Schwenkbiegemaschine. Anschlagsysteme mit bis zu 8 Achsen sind möglich. Gleichzeitig fahren die Anschlagfinger bei voller Achsenausstattung autonom voneinander. Jeder Finger kann individuell positioniert werden, ohne die Einschränkungen eines Anschlagbalkens oder einer durchgehenden Welle. Dies hat gerade bei kleinen, speziellen und filigranen Profilen (z. B. bei Gehäusen) eine große Bedeutung.

Da bei Abkantpresse wie erwähnt naturgemäß häufiger Werkzeuge gewechselt werden müssen als bei Schwenkbiegemaschinen, existieren eine Vielzahl von Werkzeugherstellern. Dies hat besondere Vorteile wenn spezielle Werkzeuge benötigt werden. Sollte zum Beispiel ein spezielles Werkzeug zum Kanten eines Profils benötigen werden, kann es vermutlich oft einfacher sein, ein solches standardmäßig für eine Abkantpresse zu erhalten, als es für eine Schwenkbiegemaschine der Fall wäre. Auch sind bei Abkantpressen spezielle Werkzeuge als Sonderanfertigung dadurch oft günstiger erhältlich, als dies bei Schwenkbiegemaschine der Fall ist. Die größere Werkzeugauswahl eröffnet auf jeden Fall im Bereich des Gesenkbiegens viele Möglichkeiten.

Auf einer Abkantpresse sind Multistations-Biegeprozesse möglich. Das bedeutet das kleine Werkstücke an verschiedenen Stationen nacheinander gebogen werden. Jede Station ist hierbei mit verschiedenen Werkzeuge ausgestattet. Man ist hier natürlich in der Auswahl begrenzt, da sich nur gleich oder ähnlich hohe Werkzeuge verwendet lassen bzw. auf diverse Faktoren geachtet werden muss (z. B. auf die Matrizenöffnung). Dieses Biegesystem hat große Vorteile, da Profile in einem Durchgang gekantet werden können, bei welchen ansonsten vielleicht mehrere Werkzeugwechsel notwendig wären. Bei Falzarbeiten ist diese Arbeitsweise besonders gut geeignet, vorausgesetzt es werden viele homogene Teile benötigt, damit sich ein Umbau für das Stationen-Biegen lohnt (was generell für das Stationen-Biegen gilt). Eine Station kantet hierbei vor, die andere drückt das Blech zu (s. Abbildung nachstehend). In die Steuerung können die Positionen der Werkzeuge eingegeben werden. Über eine Maßskala positioniert der Anwender dann die Werkzeuge in die Aufnahme. Es gibt zwischenzeitlich aber auch schon Aufnahmesysteme die dem Anwender optisch (über LED´s) anzeigen, wo die programmierten Werkzeuge richtig eingesetzt werden sollen. Eine ausführliche Erläuterung zum Thema Stationen-Biegen finden Sie hier

Falzen

Hiermit bestätigen wir, dass Maschinenberatung.de diese Arbeit selbständig verfasst und keine anderen Quellen und Hilfsmittel verwendet hat. Wir weisen speziell darauf hin, dass sich verschiedene Vor- und Nachteile sowie Eigenschaften die beschrieben werden nicht auf alle Fabrikate anwenden lassen. Oft sind andere Faktoren maßgeblich entscheidend, auf welche Hersteller individuell eingehen um somit Ihre Produkte zu verbessern. Dieser Text soll als ein genereller Leitfaden angesehen werden, welcher sich bedingt durch unsere langjährige Erfahrung so darstellt. Ausnahmen bestätigen aber die Regel.

München im Oktober 2016

 

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