Der Energiespeicher von mechanischen Pressen Servotechnik mal ausgenommen) ist meist der gute, alte Schwungradantrieb.
Das maximale Arbeitsvermögen einer mechanischen Presse wird durch die Schwungmomentgröße (Gewicht und Drehzahl) und durch die Triebwerksleistung (Motoren) bestimmt.
Reibungsarbeit der Führungen,Beschleunigungsarbeit und die Trägheit der Massen beeinflussen das Arbeitsvermögen und müssen bei Berechnungen berücksichtigt werden.
Das Arbeitsvermögen von Pressen unterscheidet sich natürlich auch zwischen Dauerhub und Einzelhubfertigung. Im Dauerhubbetrieb kann sich die Leistungsabgabe sprich das Arbeitsvermögen der Presse um bis zu 25% reduzieren.Der Drehzahlabfall des Schwungrad im Dauerlauf und somit die zur Verfügung stehende Energie sind geringer als im Einzelhub.Im Einzelhub kann der Elektromotor einen Drehzahlabfall, durch die Arbeitspausen zwischen den Arbeitsentnahmevorgängen, ausgleichen.Die zur Verfügung stehende Aufladezeit des Schwungmoment durch den Motor beeinflusst die Leistungsabgabe also maßgeblich.
Arbeitsvermögen
Energieinhalt
Drehzahlabfall
Größe Gewichtsausgleich Stößel
Federarbeit Rahmen und Tisch
Nennkraft der Presse
Presskraft in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel
Niederhalterkraft
Kraft-Weg-Kennlinie
Tischbelastungs- Rahmenbelastungsschaubild
Mechanische Pressen werden zur spanlosen Formgebung mittels einer geradlinigen Werkzeugbewegung eingesetzt. Die Formgebung findet zwischen dem meist festen Pressengestell und dem beweglichen Pressenstössel statt. Die bei dem Umformprozess entstehenden Verformungskräfte wirken auf das Werkstück, das Werkzeug und die Presse und erfordern dementsprechend hohe Gegenkräfte der Presse und des Pressengestells sowie passende Antriebskräfte für das Triebwerk.
Das meist verwendete Antriebssystem für mechanische Pressen ist der Kurbeltrieb, verwendet bei Exzenterpressen, Kurbel und Schleppkurbelpressen und teilweise als Grundlage der Kniehebelpressen und Keilpressen. Der Kurbeltrieb wir in verschiedenen Bauformen und Varianten angewendet.
Das Arbeitsvermögen einer Presse wird durch den Antrieb und die Schwungmomentgröße bestimmt. Für den störungsfreien Betrieb einer mechanischen Presse sollte das Arbeitsvermögen nicht überschritten werden. Bei zu leichten Pressen wird das Pressengestell stark beansprucht und die Steifigkeit fehlt. Zu groß ausgelegte Maschinen sind im Betrieb unwirtschaftlich.
Der Arbeitsweg einer Presse ist der Teil des Hubs bei dem der Umformprozess stattfindet und die Presskraft aufgewendet wird.
Der Hub einer Presse ist der gesamte Weg des Stößels vom oberen Umkehrpunkt bis zum unteren Umkehrpunkt.
Technische Daten und Beschreibungen.
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.
Stößel Höhenverstellungen werden für eine genaue Werkzeugjustierung benötigt. So können unterschiedliche Werkzeughöhen realisiert werden und es kann eine Druckeinstellung vorgenommen werden. Die einfachste Variante ist die Schubstangenverstellung mittels Ratsche oder Schlüssel.
Größere Pressen mit Mehrpunktantrieben werden über das Verdrehen eines Gewindekugeltopfs im Stößel umgesetzt. Durch Mitnehmer wird die Kugelschraube in der Schubstange verstellt. Der Antrieb erfolgt über einen Schneckenantrieb der über einen Motor angetrieben wird. Keilverstellungen sind für besonders große Pressen von Vorteil. Die großen Flächen erlauben es sehr hohe Presskräfte stabil zu realisieren. Verstellt wird der Keil über einen Schneckenantrieb und Verstellspindel.
Arbeitsvermögen mechanischer Pressen
⚡ Was ist das Arbeitsvermögen einer mechanischen Presse?
- Das Arbeitsvermögen (Eₘ) ist die im Schwungrad gespeicherte Energie, die im Presszyklus zur Umformarbeit zur Verfügung steht
- Es hängt ab von:
- dem Schwungmoment (Masse × Drehzahl),
- der Motorleistung,
- Verlusten durch Beschleunigung, Reibung und Trägheitsarbeit
🎛️ Dauerhub vs. Einzelhub
- Einzelhub: Der Motor kann zwischen den Hüben das Schwungrad wieder auf Drehzahl bringen → volles Arbeitsvermögen.
- Dauerhub: Häufige Hübe führen zu einem Drehzahlabfall – das Arbeitsvermögen sinkt um bis zu 25 %
🛠️ Wichtige Kenngrößen & Definitionen
| Kenngröße | Bedeutung |
|---|---|
| Kurbelhub / Arbeitsweg | Strecke, über die aktiv umgeformt wird |
| Nennenergie (Eₙ) | Max. Energie verfügbar pro Zyklus |
| Stößelkraft (Fₛ) | Momentane Kraft des Stößels |
| Nennkraft (Fₙ) | Maximalkraft, die einsetzbar ist |
| Prellkraft (Fₚ) | Auftreffkraft bei extremem Aufprall (de.wikipedia.org, artizono.com, chemie-schule.de) |
🔄 Einsatzkriterien & Grenzen
- Maschine muss so dimensioniert sein, dass Arbeitsvermögen ≥ Arbeitsbedarf der Umformoperation
- Zu geringe Auslegung → Überlastung, Versagen des Gestells; zu stark → unwirtschaftlich
- Mechanische Presse hat einen „weggebundenen“ Hub: die Kraftkurve folgt der Getriebekinematik (Kurbel-, Knie-, Schleppkurbelantrieb) (de.wikipedia.org).
📉 Wirkungsgradwerte
Mechanische Pressen erreichen:
- Einzelhub: Gesamtwirkungsgrad η ≈ 0,40 – 0,51
- Dauerhub: η ≈ 0,50 – 0,66 (4ming.de).
Diese Effizienz nimmt bei Tiefziehen (großer Hubanteil) ab – hydraulische Pressen sind hier oft sinnvoller (4ming.de).
✅ Zusammenfassung
- Das Arbeitsvermögen beschreibt das nutzbare Energiepotenzial pro Hub, gespeist durch Schwungrad und Antrieb.
- Verlustfaktoren wie Reibung, Trägheit und Ladezeiten wirken sich deutlich aus, besonders im Dauerbetrieb.
- Eine korrekte Auslegung nach Arbeitsbedarf ist essenziell für Leistung, Lebensdauer und Effizienz.
📐 Berechnung des Arbeitsvermögens (Eₘ) mechanischer Pressen
Das Arbeitsvermögen wird meist über die Rotationsenergie des Schwungrads berechnet:
Dabei gilt:
- EmEₘ: Arbeitsvermögen [Nm oder J]
- JJ: Massenträgheitsmoment des Schwungrads [kg·m²]
- ω1,ω2\omega_1, \omega_2: Anfangs- und Endwinkelgeschwindigkeit [rad/s]
Alternativ über die Drehzahl:
Wenn man das ΔE betrachtet (z. B. von Nenndrehzahl auf Minimaldrehzahl während des Hubs), ergibt sich das verfügbare Energieintervall – wichtig für den Dauerhub.
⚖️ Vergleich: Mechanische vs. Hydraulische Pressen
| Merkmal | Mechanische Presse | Hydraulische Presse |
|---|---|---|
| Kraftverlauf | Weggebunden (durch Kinematik) – Max. Kraft nur nahe UT | Kraft über gesamten Hub konstant steuerbar |
| Hubgeschwindigkeit | Hoch (besonders bei Exzentergetriebenen Pressen) | Vergleichsweise langsam, v. a. bei langen Hüben |
| Kraftregelung | Eingeschränkt (durch Schwungrad + Kupplung) | Sehr fein regelbar über Hydraulikdruck |
| Energieeffizienz | Gut bei Standardprozessen mit kurzer Umformzeit | Weniger effizient bei kurzen Taktzeiten |
| Einrichtefreundlichkeit | Gering (starre Kinematik, keine Lasthaltung im UT) | Hoch (Lasthaltung möglich, präzises Anfahren) |
| Wartung | Geringerer Wartungsbedarf (weniger Öl, einfache Mechanik) | Höher (Dichtungen, Hydrauliköl, Temperaturverhalten) |
| Platzbedarf | Kompakter durch kompakte Mechanik | Größer durch Pumpen, Speicher, Aggregate |
| Kosteneffizienz | Günstig bei hohen Stückzahlen und Standardformen | Günstig bei Tiefziehen, großen Teilen oder Sonderformen |
🧠 Wann welche Presse?
| Mechanische Presse ideal für | Hydraulische Presse ideal für |
|---|---|
| Stanz- und Umformteile in Serie | Tiefzieh-, Biege-, Kalibrierprozesse |
| Hohe Taktzahlen | Große Bauteile mit variablem Kraftverlauf |
| Kurze, harte Umformarbeit | Lasthaltung, langsame Umformgeschwindigkeit |
| Hohe Wiederholgenauigkeit | Hohe Flexibilität bei kleiner Stückzahl |
🧩 Fazit
- Mechanische Pressen sind hochproduktiv, effizient und günstig in der Serienfertigung – aber unflexibler.
- Hydraulische Pressen bieten maximale Flexibilität, höhere Umformkräfte und bessere Steuerung – besonders bei großen oder komplexen Bauteilen.
Ersatzteilauswahl-_InstandProzessbeschreibung (2)
Maintenance - Interim Management - Wartung & Instandhaltung 