Was wissen Sie über die Typen und Aufbauten pneumatischer Pressen?
Es gibt keine Grenze für die Anzahl an Fertigungs- und Bearbeitungssystemen, in denen pneumatische Stanzgeräte als Arbeitstiere eingesetzt werden. Mit Druckluft liefern sie schnell und zuverlässig den nötigen Kraftstoß, um ein Loch zu stanzen, eine Form auszuschneiden oder ein Material einzudellen. Die Erkenntnis, dass ihre grundlegenden Varianten und Strukturen entscheidend sind, ist wichtig, um ihre Vielseitigkeit und breite Anwendbarkeit zu verstehen.
Grundlegendes Funktionsprinzip:
Grundsätzlich wandeln pneumatische Stanzgeräte Druckluftenergie in mechanische Energie um. Die Druckluft wird in einen Zylinder geleitet und treibt einen Kolben an. Die lineare Bewegung dieses Kolbens wird entweder direkt oder über Verstärkungseinrichtungen auf ein Stanzwerkzeug übertragen, das die Bewegung auf das Werkstück weiterleitet.
Häufige Arten pneumatischer Stanzgeräte:
1. Hubspindel-Pneumatikstanzgeräte:
Beschreibung: Die gebräuchlichste Art. Der pneumatische Zylinder bewegt das Stanzwerkzeug geradlinig, nach unten während des Stanzvorgangs und nach oben beim Rückzug.
Untertypen (basierend auf Rahmen/Konstruktion):
- C-Rahmen-Pressen: Haben die Form des Buchstabens C. Der Zylinder ist vertikal angeordnet, und am oberen Arm schwingt ein Stößel, der durch das Material hindurch nach unten getrieben wird und in eine Matrize am unteren Arm/Tisch eindringt. Bietet guten Zugang von vorne und von den Seiten zum Arbeitsbereich. Typischerweise für leichte bis mittelschwere Arbeiten und kleinere Werkstücke geeignet.
- O-Rahmen- (Geradseiten-) Pressen: Verfügen über eine vollständig umschlossene, kastenähnliche Konstruktion rund um den Arbeitsbereich. Der Zylinder ist oben vertikal angebracht und drückt den Stößel nach unten. Die Steifigkeit, Stabilität und genaue Ausrichtung dieser Konstruktion bieten die größere Festigkeit, die bei höheren Presskräften, dickeren Materialien oder Präzisionsstanzarbeiten erforderlich ist, bei denen äußerste Genauigkeit entscheidend ist. Reduziert die Verformung des Rahmens unter Belastung.
2. Rotationspneumatik-Pressen:
Beschreibung: Sie verfügen nicht über lineare Stanzhübe, sondern über einen rotierenden Mechanismus. Ein Kolben drückt gegen einen Kurbel- oder Nockenmechanismus, der von Druckluft angetrieben wird, und wandelt die lineare Bewegung eines Kolbens in eine Drehbewegung eines Revolvers oder Rades mit mehreren Stanz- und Matrizen-Sätzen um.
Funktion: Während sich der Revolver dreht, sind verschiedene Satzwerkzeuge oberhalb des Werkstücks positioniert. Das Loch wird dann durch separate, nach unten gerichtete Betätigung (in der Regel pneumatisch) des entsprechenden Stempels ausgestanzt. Hervorragend geeignet für schnelle, wiederholte Stanzvorgänge unterschiedlicher Lochformen oder -größen, ohne dass manuelle Werkzeuge gewechselt werden müssen.
Wichtige strukturelle Komponenten:
Pneumatische Stanzen aller Art weisen grundlegende Konstruktionselemente gemeinsam auf:
1. Rahmen: Gewährleistet stabile Unterstützung und enthält die übrigen Teile. Absorbiert Stöße. Steifigkeit und Kapazität werden durch Materialien (Gusseisen, Stahl) und Bauart (C-Rahmen, O-Rahmen) bestimmt.
2. Luftzylinder: Ein luftdichter Abschnitt, in dem eine Druckluftkraft verwendet wird, um auf einen Kolben zu drücken. Die maximale theoretische Stanzkraft (Tonnage) hängt von der Zylinderausladung und dem Luftdruck ab.
3. Kolben: Im Zylinder eingeschlossen, wird er durch den Luftdruck zur geradlinigen Bewegung gezwungen. Sein Kolbenstange überträgt die Kraft direkt auf den Stößelhalter oder ein Verstärkungsmechanismus.
4. Stößelhalter / Hubkolben: Dies ist die Baugruppe, in die das Stanzwerkzeug durch Klemmung sicher eingeführt und gehalten wird. Er ist direkt mit der Kolbenstange verbunden (bei einfachen Konstruktionen) oder bewegt sich in dem Gestell. Beginnt sich vertikal in Richtung des Stanzhubs zu bewegen.
5. Matrizenhalter / Tisch: Der feste oder bewegliche Teil, der die Matrize fest unterstützt. Direkt unterhalb des Stößelhalters. Der Stempel oder die Matrize hält das Material zwischen sich und der Matrize fest.
6. Steuerventile:
- Richtungsventile (z. B. Schieberventile): Regeln präzise den Zu- und Abfluss von Druckluft in und aus den Zylinderräumen, wodurch die Position der Kolben (ausfahren, einfahren, stoppen) bestimmt wird.
- Druckregler: Der Druckregler stellt sicher, dass der Druck der in das System eingespeisten Luft kontrolliert wird, was sich direkt auf die erzeugte Stanzkraft auswirkt.
- Drosselrückschlagventile: Regeln die Menge der Luft, die zum Speisen oder Entlüften des Zylinders verwendet wird, und steuern somit die Geschwindigkeit der Stanzbewegung in den Zylinder hinein und wieder zurück.
7. Führungs-system: Von Bedeutung für Genauigkeit und Haltbarkeit. Der Stempelträger/Hubkolben bewegt sich entlang linearer Lager oder Buchsen, um ihn exakt in der Mitte des Matrizensteins zu zentrieren; während des Hubes ist die seitliche Belastung minimal. O-Rahmen-Konstruktionen bieten normalerweise eine bessere Führung.
8. Optionaler (aber üblicher) Luftvorratsbehälter: Ein Behälter mit Druckluft um den Stößel herum. Stellt eine sofort verfügbare Luftmenge bereit, um einen konstanten Hub der Stößelkraft zu gewährleisten und vor allem bei schnellem und raschem Zyklenbetrieb, bei dem die Hauptversorgungsleitung an Druck verlieren könnte.
9. Hubverstellmechanismus (üblich): Ermöglicht es den Bedienern, die Hubweite des Stößels nach unten einzustellen. Dadurch wird die Zykluszeit reduziert (Abfall wird minimiert) und die Werkzeuge geschont. Kann mechanische Anschläge oder Einstellungen umfassen.
Von der Konstruktion beeinflusste Betriebseigenschaften:
Kraft (Tonnage): Dies ergibt sich aus der Zylinderbohrungsgröße und der Luftdruckhöhe. O-Rahmen können höhere Tonnagen erzeugen – mehr Steifigkeit.
Geschwindigkeit (Hubzahl pro Minute – SPM): Hängt von der Zylinderausführung, der Luftdurchflussrate, der Ventilgeschwindigkeit und der bewegten Masse ab. Die höchsten SPM-Werte werden durch Rotationsschneidmaschinen erreicht.
Genauigkeit und Wiederholbarkeit: Beeinflusst durch die Rahmensteifigkeit, die Qualität der Führungen und die Genauigkeit des Steuerventils. O-Rahmen gewährleisten in der Regel die größte Genauigkeit.
Fazit:
Die pneumatischen Stanzmaschinen rechtfertigen ihre Leistungsfähigkeit durch die Kombination von hoher Geschwindigkeit und Sauberkeit bei einem relativ unkomplizierten Steuerungssystem im Vergleich zum hydraulischen System. Das Verständnis des Unterschieds zwischen Hubtypen (C-Rahmen, O-Rahmen) und rotierenden Typen vermittelt einen Eindruck ihrer Einsatzstärken, sei es beim vielseitigen Einzelstationen-Betrieb oder beim Hochgeschwindigkeitsbetrieb mit mehreren Werkzeugen. Ihre Fähigkeiten lassen sich anhand von Kraft, Geschwindigkeit, Genauigkeit und Haltbarkeit zusammenfassen, die auf der zugrundeliegenden Struktur beruhen, bestehend aus robustem Rahmen, leistungsstarkem Luftzylinder, präziser Führung und schneller Regeleinrichtung. Die Kombination aus Mechanik und Pneumatik macht sie somit zu sehr nützlichen und unverzichtbaren Werkzeugen bei der effizienten Bearbeitung von Materialien.