Die Gestellsteifigkeit einer Umformmaschine hat erheblichen Einfluss auf die Verformgenauigkeit von Werkzeugen, den Werkzeugverschleiss und die Produktqualität der Erzeugnisse. Hinzu kommt die Führungsgeometrie und das Führungspiel zwischen Stößel und Ständer. Elastische Durchfederung des Maschinengestell und des Triebwerk nehmen ebenfalls Einfluss auf die Werkstückgenauigkeit und den Verschleiss der Werkzeuge.

Nach Ickert ist „die Genauigkeit der Grad der gewünschten Annäherung an ein gewolltes Ergebniß“ Der verwendete Maßstab für die „Genauigkeit“ stellt die „Bestmögliche“ Ungenauigkeit, d.h. die Abweichung zwischen dem gewünschten Sollwert und dem Istwert dar. Die so gewählte „Toleranz“ ist damit eine zuverlässige und vereinbarte Abweichung des Istwert vom Sollwert.

Das Genauigkeitsverhalten von Pressen muss funktionsnotwendig ausgelegt werden. Die konstruktive Ausbildung der Querschnitte, Herstellung in Stahlschweißkonstruktion oder Gusskörper und die Auswahl des Triebwerk bestimmen vielfach die Qualität der Erzeugnisse.Parallelität der Werkzeugaufnahmen/Bohrungen zwischen Tisch und Stößel. Rechtwinkeligkeit der Stößelbewegung zum festen Pressentisch. Ausreichende Steifigkeit des Maschinengestell und wenig Schwankungen des Arbeitsvermögen der Presse bilden die Grundlage um wirtschaftlich fertigen zu können.

Eine zu klein dimensionierte Maschine wird dauernd überlastet während eine zu groß ausgelegte Maschine unwirtschaftlich produziert.

Die Genauigkeit der Stößelbewegung kann ohne Last bestimmt werden, durch feststellen der Winkeligkeit des Stößelhub in zwangsfreier Bewegung. Die Bewegungsgenauigkeit des Stößel unter Last  mit zwansgeführten Hub kann mittels Hochgeschwindigkeitskamera ermittelt werden. Die Aufnahmen sind bei der Fehlersuche oftmals hilfreich.

Mögliche Fehler am Produkt sind auf verschiedene Faktoren zurück zu führen

1.Kippen des Stößel in der Abwärtsbewegung-Führungsspiel

2.Elastische Verformungen der Führung oder des Maschinengestell

3.Aussermittige Belastung – Verschiebefehler – Schlagschnitt

4.Neigen des Gestell während des Arbeitshub

5.Auftrefflagefehler durch schlechte Führungsgeometrie/Führungsspiel

6.Fehlende Parallelität zwischen Tisch und Stößel-Parallelitätsfehler

7.Kein Winkelhub des Stößel zum festen Pressentisch

8.Fehlende Flucht der Werkzeugaufnahmen am Ober und Unterteil des Werkzeug

9.Werkzeugaufnahmeflächen sind verschliessen-WZG biegt sich durch

10.Unausgeglichene Massenmomente-Stößelgewichtsausgleich

Stößel Gewichtsausgleichsysteme werden eingesetzt um die gesamte Masse des Stößels samt Werkzeug während der Abwärtsbewegung in ihrer Beschleunigung abzubremsen und umgekehrt den Stößel in der Aufwärtsbewegung zu beschleunigen. Stößel Gewichtsausgleichszylinder müssen so dimensioniert sein das sie das Gewicht des Stößels, des Werkzeugoberteils, der Druckstangen, der Exzenterwelle und der Zahnräder ausgleichen. So werden die Lagerspiele während des Auftreffens der bewegten Massen beim Umformprozess unwirksam und es entsteht eine durchgehende Kraftlinie.

Um die Fehler am Produkt zu erkennen und klar festzustellen ob es an einer Ungenauigkeit der Maschine, an fehlerhaften Einbau von Werkzeugen oder andere Gründe vorliegen, muss man interdisziplinär mit allen Abteilungen am Prozess arbeiten und transparent kommunizieren.Zufällige Fehler lassen sich schwer eingrenzen, systematische Fehler sind nach eingehender Analyse zu beseitigen.

041

🏗️ Gestellsteifigkeit – Basis für Präzision

  • Gestellsteifigkeit ist entscheidend für:
    • Verformgenauigkeit der Werkzeuge
    • Werkzeugverschleiß
    • Produktqualität
  • Elastizität in Gestell oder Triebwerk führt zu Abweichungen bei der Umformung und steigert den Verschleiß

🔩 Führungsgeometrie & Führungsspiel

  • Die präzise Führung von Stößel und Ständer (inklusive Führungsspiel) beeinflusst deutlich:
    • Kippen des Stößels
    • Auftrefflagefehler
    • Parallelitäts- und Rechtwinkeligkeitsabweichungen
  • Zu großes Spiel ist ein häufig genannter Problempunkt .

📏 Definition: Genauigkeit & Toleranz

  • Laut Ickert ist Genauigkeit die Angleichung an das gewollte Ergebnis; Toleranz definiert die maximal zulässige Abweichung von Sollwerten
  • Für Pressen bedeutet das, die Maschinengenauigkeit so zu gestalten, dass unter Sollbedingungen die geforderte Präzision erreicht wird.

⚙️ Konstruktive Maßnahmen zur Genauigkeit

  • Dimensionierung von Querschnitten, Bauart (Stahlschweiß- vs. Gussgestell), und Triebwerksauswahl wirken sich direkt auf Qualität und Genauigkeit aus
  • Wesentliche Kriterien sind:
    • Parallelität von Werkzeugaufnahmen
    • Rechtwinkligkeit der Stößelbewegung zum Tisch
    • Konstant bleibendes Arbeitsvermögen

⚠️ Typische Genauigkeitsfehler im Betrieb

Wichtige Fehlerquellen laut Liste im Artikel:

  1. Kippen des Stößels
  2. Elastische Durchbiegung
  3. Außermittige Belastung
  4. Gestellneigung
  5. Auftrefflagefehler
  6. Fehlende Parallelität
  7. Kein rechtwinkliger Hub
  8. Fehlende Flucht der Werkzeugaufnahmen
  9. Werkzeugbiegen
  10. Unausgeglichene Massenmomente

🌐 Prüfverfahren zur Genauigkeit

  • Ohne Last: Messung der Winkeligkeit des Stößelhubs (Kurbelwinkel)
  • Unter Last: Einsatz von Hochgeschwindigkeitskameras zur Analyse der Stößelbewegung während des Pressenvorgang/Umformung

🧮 Steifigkeit & Nachgiebigkeit – mechanisch verstanden

  • Steifigkeit (k) beschreibt den Widerstand gegen Verformung bei Last; der Kehrwert ist die Nachgiebigkeit (d = 1/k) (de.wikipedia.org).
  • In Umformmaschinen manifestiert sich Steifigkeit in Biege-, Schub- und Torsionssteifigkeit – wichtig für Gestell und Führungen (de.wikipedia.org).

🎯 Zusammengefasst – technische Essenz

  • Maschinengenauigkeit ist das Zusammenspiel aus:
    • hoher Gestellsteifigkeit
    • präziser Führung
    • stabiler Triebwerkleistung
  • Eine solide konstruktive Auslegung (Querschnitte, Materialwahl, Schweiß- oder Gussbauweise) plus geeignete Prüfmethoden (Mechanik, Kameras, Sensorik) gewährleisten:
    • geringe Werkzeugverschleißrate
    • hohe Produktqualität
    • reproduzierbare Toleranzen

✅ Ausblick & Optimierungsansätze

  • Regelmäßige machine health checks mit dynamischer Steifigkeitsmessung (z. B. Gasdruckfedern oder hydraulische Lastsimulation) zur frühzeitigen Identifikation von Verschleiß oder Setzungen (umformtechnik.net).
  • Justage des Führungsspiels mit präzisen Keil- oder Schraubmechanismen zur Minimierung von Stößelspiel (wartungsplan.jimdofree.com).
  • Einsatz von Kameratechnik für Lastanalysen, um Kipp- oder Schiefstellungsfehler dynamisch zu detektieren .

🛠️ Fazit

Eine hohe Gestellsteifigkeit und exakte Führung sind zentral für Pressen, um Werkzeughaltbarkeit und Teilequalität zu sichern. Bauweise, Materialwahl und präzise Auslegung beeinflussen maßgeblich, wie gut und zuverlässig eine Presse produziert.