Technologien zum automatisierten Entgraten von autogen- und plasmageschnittenen Werkstücken

Autor: Dipl. Inform., Dipl. Wirtsch.-Ing. Markus Lindörfer, LIMA Ventures GmbH

Anlass: Mitschrift vom Referat am Deutschen Schneidkongress® 19.04.2018 in Essen
Inhaltsangabe und Sprungverzeichnis
Kapitel Inhalt und Sprungverzeichnis
Kapitel 1 Anforderungen an die Entgrattechnik
Kapitel 2 Vorstellung technischer Umsetzungen
Kapitel 3 Aspekte bei der Investitionsentscheidung
Anhang Autor Vorstellung, Kontakt, Curriculum Vitae

 

 

Ausgangssituation

Manuelles Entgraten
Manuelles Entgraten von Plasmateilen

Kaum ein Arbeitsschritt in der Anarbeitung ist so zeitaufwändig und gesundheitsgefährdend wie das manuelle Entgraten. Während immer leistungsfähigere Plasmaquellen und Brennmaschinen immer mehr Teile in immer kürzerer Zeit produzieren wird dem Engpass entgraten bestenfalls mit zusätzlichem Personal (häufig Leihkräfte) begegnet. Denn kaum ein Mitarbeiter kann diese Arbeit mit der berühmten "Flex" lange ausüben.

Das Ergebnis: "Staubige Luft, verschlissene Gelenke und eine Produktion die keinen Preis für Sauberkeit erhält." Und die Folgearbeitsgänge warten, bis die Teile endlich entgratet wurden. Doch die Verfahren zum Entgraten von Feinbleich sind häufig nicht in der Lage Toleranz und Verzug auszugleichen und die Grate sind oft ein Vielfaches stärker. Auch die Verrundung der Werkstückkanten gewinnt zunehmend an Bedeutung.

Deshalb beleuchten wir hier:

  • Welche Technologien tragen den besonderen Anforderungen von Brenn- und Plasmazuschnitten Rechnung (hohe Grate, Verzug der Teile)
  • Welche Verfahren eignen sich für eine intensive Verrundung der Werkstückkanten

Die Lösung: Maschinelles Entgraten mit Substitutions-Verhältnissen von bis zu 1:40, ergo: 40 Teile maschinell entgratet in der Zeit in der manuell nur eines bearbeitet werden kann.

 

Kapitel 1: Anforderungen an die Entgrattechnik

Zunächst definieren wir den Begriff der "Entgratung", denn jeder versteht etwas anderes darunter.

Unter Entgratung verstehen wir die Herstellung der ursprünglichen Teilegeometrie.

 

Aspekte des Entgratens:

  • Entschlacken
  • Entgraten
  • Entfernen von Schmelzaustrieb, Einstechspritzern, Reflektionen des Auflagerosts

 

Umgangssprachlich wird jedoch häufig weiteres mit Entgratung assoziiert. Häufig wird darunter auch verstanden: 

  • Kanten Brechen / Kanten verrunden
  • Entfernen der Oyxdschicht an den Kanten
  • und Edelstahlbearbeiter möchten auf der Entgratmaschine auch gerne das Schleifen der Oberfläche erledigt haben.

 

Quelle: Schneidforum: Entgratete Brennteile auf Lissmac-Anlage

Bild: Quelle Schneidforum Consulting zeigt entgratetes Werkstück

Werden Autogen- und plasmageschnittene Werkstücke aus mehreren Tafeln gebrannt, so können die Werkstücke in Bezug auf ihre Stärke deutlich variieren. Die Entgratung von Autogen- und Plasmabrennteilen erfordert eine andere Maschinenbauart. Denn eine Entgratmaschine für thermisch erzeugte Brennteile sollte diese Dickenvarianzen kompensieren können, da sonst jedes Werkstück vor dem Bearbeiten vermessen und die Maschine auch entsprechend eingestellt werden müsste. Was realistisch nicht umsetzbar wäre.
Darüber hinaus weisen die Werkstücke häufig einen großen Verzug nach dem Schneiden auf. Auch dies sollte eine entsprechende Entgratmaschine ausgleichen können, denn eine exakte Werkstückstärke kann in diesem Fall nicht mehr bestimmt und somit eingestellt werden.

Besondere Anforderungen bei Dickblech:

Anforderung 1: Toleranz und Verzugsausgleich

Hohe Toleranzen der Werkstückdicken von Platte zu Platte und auch innerhalb einer Platte, zusätzlich die Ebenheitstoleranzen bringen die höheren Anforderungen an das Entgratungssystem mit sich. Nach dem Schneiden besitzen die Werkstücke durch die Wärmeeinbringung noch mehr Verzug, die Werkstücke sind danach geschüsselt. Mit einer klassischen Maschine, die nach dem Prinzip eines Stärken-Hobels arbeitet, kann man folglich nicht arbeiten, wenn die Werkstücke 5 oder 6 mm uneben sind. Die Stärken- und Ebenheitstoleranzen sind nach DIN-EN 10029:2010 definiert.

Der Anwender steht vor der Frage, ob er die Schleifmaschine auf die Stärke des Blechs oder auf das Istmaß einstellen soll? Spätestens bei verzogenen Werkstücken kann der Bediener keine passende Stärke mehr einstellen.

Die folgende Grafik dokumentiert das Dilemma.

 

Quelle: blech-entgratung.de: Beispiel eines „starren“ Schleifaggregates
Quelle: blech-entgratung.de: Beispiel eines „starren“ Schleifaggregates das auf wenige 1/10 mm genau positioniert werden muss.

 

Betrachten wir zunächst das Prinzip einer Schleifanlage, wie es sie seit 100 Jahren gibt:
Ein Schleifband läuft über eine angetriebene Kontaktwalze und eine Umlenkrolle.
Teile mit innerhalb der Norm abweichender Stärke könnten theoretisch mit einem starren Schleifsystem bearbeitet werden – allerdings müsste jedes Werkstück vor der Bearbeitung vermessen werden.
Aber: Teile mit Verzug (3. Werkstück von links) können mit einem starren Aggregat nicht sinnvoll bearbeitet werden.

Anforderung 2: Entfernung von Schlacke und starken Graten

Im Gegensatz zum Feinblech tritt bei Dickblech massiver Grat auf.

Auch wenn das nicht der Standard in einer Fertigung sein sollte, aber Grat lässt sich beim thermischen Schneiden von Dickblech kaum vermeiden. Folglich muss eine Schleifmaschine für Plasma- und Autogenteile in der Lage sein, sehr große Gratbildungen zu zerspanen und viel Schlacke zu entfernen.

 

Generell gilt:
Grat befindet sich immer nur an der Kante des Werkstücks.
Aus diesem Grund empfiehlt sich der Einsatz eines Schleifsystems, das in erster Linie die Kante bearbeitet und die Oberfläche schont.

Bei Brenn- und Plasmateilen gilt: Anlagen sollen den Kantenbereich entgraten und nicht auf der Oberfläche schleifen!

  • Energieverbrauch
  • Schleifmitteleinsatz
  • Geschliffene Stahloberflächen bilden schnell Flugrost

Was sich nicht empfiehlt, ist das Abschleifen der Walzhaut, wenn gleich dies sicher ein Wunsch mancher Anwender ist, um so das Strahlen zu vermeiden. Doch dies ist nicht realistisch, da die Werkstücke nicht eben sind und der Einsatz von Schleifmitteln und Energieverbrauch so hoch wäre, dass es unwirtschaftlich wird. Man schleift mit einer Schleifmaschine nur im Kantenbereich, da wo der Grat auch auftritt und die Fläche sollte möglichst unbearbeitet bleiben.

 

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