Stabgeradheit meistern: Wesentlicher Leitfaden für Maschinenbaubetriebe

Rundstäbe werden manchmal fälschlicherweise als am einfachsten zu richten angesehen und sind häufig Gegenstand von Kundenbeschwerden. Tatsächlich sind symmetrische Formen am einfachsten zu richten.

Stabgeradheit ist gewissermaßen wie die Luft, die wir atmen – man denkt nur wirklich darüber nach, wenn sie verunreinigt ist oder ganz fehlt.

In meinen fast 50 Jahren Erfahrung in der Fertigung, der Großteil davon verbunden mit Produktion und Einsatz von Metallstäben für die Zerspanung, habe ich gelernt, dass Stabgeradheit eine Eigenschaft ist, die für einen erfolgreichen Zerspanungsprozess kritisch sein kann. Fehlende ausreichende Stabgeradheit kann vielfältige Probleme verursachen: Stanzuführungsprobleme, out-of-tolerance Teile, übermäßigen Lärm, vorzeitigen Maschinenverschleiß und Werkzeugbruch. Wer einen Maschinenbaubetrieb besitzt oder leitet, kennt das nur zu gut.

Offensichtlich sind manche Zerspanungsprozesse empfindlicher gegenüber Stabgeradheitsproblemen als andere. Prozesse, deren Zufuhrmaterial ein gewickelter Draht oder Stab ist, haben mechanische Designmerkmale, die das Material als Teil ihres initialen Zuführmechanismus richten oder halten.

Doch viele Operationen erfordern einen hohen Grad an Stabgeradheit, besonders wenn das Material einem Stangenlader zugeführt wird. Für diesen Marktsektor folgt eine kurze Übersicht der Schritte, die Ihr Stablieferant unternehmen kann, um positive Ergebnisse zu sichern. Diese Diskussion gilt gleichermaßen für alle Materialien: Aluminium, Messing, Bronze und Stahl. Zudem rüstet sie Sie mit Fragen aus, die Sie Ihrem Materiallieferant stellen können, falls Geradheitsprobleme auftreten.

Es gibt im Wesentlichen drei Arten oder Konfigurationen von geradem Stangenmaterial als Rohmaterial für zerspante Teile: Rundmaterial; Standard- und symmetrische Formen (Sechskant, Achteck, Quadrat); nicht-symmetrische Sonderformen (Doppel-D, Tropfen, Schlüssel, Doppellappen). Jeder Typ erfordert einen anderen Herstellungsansatz, um ausreichende Geradheit für den Zerspanungskunden zu gewährleisten.

Möglichkeiten, die Stabgeradheit zu kontrollieren (oder zu ruinieren), bestehen in acht Phasen der Herstellung und Lieferung:

1. Ursprünglicher Warmumformprozess (Walzen oder Strangpressen)
2. Kaltziehprozess
3. Endbearbeitung (oder Richten)
4. Sammeln und Bündeln
5. Bündelhandling und Lagerung
6. Versand
7. Entladen und Lagern beim Kunden
8. Laden der Stäbe in den Zerspanungsprozess des Kunden

Einfach ordnungsgemäße Standardarbeitsverfahren zu haben, die sicherstellen, dass die Stäbe direkt aus der Ziehmatrize konsistent sind, ist der Schlüssel zur Lieferung gerader Rundstäbe, besonders kaltgezogener Material. Nachfolgende „Richt“-Operationen an Rundstäben kontrollieren innere Spannungen eher als absolute Geradheit. Beispielsweise können bleihaltige Legierungen nach aggressivem Richten in Zweiwalzenoperationen (z. B. auf Medart- oder Mecco-Anlagen) im Durchmesser zunehmen. Die Kontrolle solcher innerer Spannungen kann auch bei bleifreien Materialien ein „Dealbreaker“ sein, wenn der Stab asymmetrisch bearbeitet wird – wie bei Automobil-Lenkstangen, wo eine Seite eines Rundstabs selektiv abgetragen wird, was innere Spannungen freilegen kann, die zu verbogenen Fertigteilen führen, wenn der Effekt solcher Spannungen vom Stablieferanten nicht gut verstanden und kontrolliert wird.

Rundstäbe werden manchmal fälschlicherweise als am einfachsten zu richten angesehen und sind häufig Gegenstand von Kundenbeschwerden. Tatsächlich sind symmetrische Formen am einfachsten zu richten. Die Stäbe müssen die Kaltveredelungsmatrize gerade verlassen. Diese simple Vorstellung erfordert ein gründliches Verständnis des Ziehprozesses durch den Stablieferanten und den „Management-Willen“, geeignete Techniken zu entwickeln und den Prozess akribisch zu kontrollieren.

Nicht-symmetrische Formen können eine Herausforderung sein, aber der Schlüssel zur Lieferung eines geraden Stabs für den Kunden ist Fertigungskonsistenz. In vielen Fällen haben die Strangpress- oder Ziehoperationen eine Technik entwickelt, um einen leichten, aber konsistenten Bogen zu erzeugen, der, wenn er der finalen Richtoperation präsentiert wird, die Möglichkeit bietet, einen konsistenten Korrekturdruck auszuüben, was zu einem geraden Stab führt.

Operationen, die sich nur auf aggressives nachträgliches Richten konzentrieren, erkennen oft nicht, inwieweit die Produktgeradheit im Strangpressen oder Ziehen kontrolliert werden kann. Kontrolle der Geradheit nach dem Fertigungsvorgang ist fundamental darum, nachträgliche Schäden zu vermeiden. Sorgfältiges Design und Betrieb von Stangenhandling, Bündelung, Verpackung, Transport, Laden, Entladen und Lagerung – oft einfach gesunder Menschenverstand – trägt weit dazu bei, dass das Produkt seine Geradheit bis zum Eingriff des Werkzeugs in die Maschine in der Kundenanlage behält.

Über den Autor

Roger Bassett ist pensionierter Unternehmenspräsident und Universitätsprofessor mit einer über 40-jährigen Karriere in der Metallindustrie. Er unterstützt derzeit Franconia Industries und Diehl Brass Solutions bei der Geschäftsentwicklung. Bassett diente der Precision Machined Products Association über Jahre in vielen Führungspositionen und als Redner auf lokalen und nationalen Treffen. Kontakt: 586-212-5122 oder bassett@tm.net.