Kaltpressmaschinen: Umfassender Leitfaden für effizientes Metallumformen

Was ist eine Kaltpressmaschine?

Eine Kaltpressmaschine ist eine Kaltumformmaschine, bei der Metallbleche unter hohem Druck durch Werkzeuge geformt werden. Kaltumformung wird auch als Kaltverformen, Kaltformen oder manchmal Kaltgeschmieden bezeichnet. Alle Kaltverformungs- oder Kaltformprozesse formen Metallmaterialien bei Raumtemperatur – unterhalb der Rekristallisationstemperatur der Metalle, typischerweise bei Umgebungstemperatur. Kaltformen wie Kaltpressen, Kaltbiegen, Kaltstrangpressen, Kaltwalzen steht im Kontrast zu Warmformmethoden wie Warmwalzen, Warmgeschmieden, Schweißen etc.

Kaltpressmaschinen, auch Kaltformpressen oder Kaltmaschinenpressen genannt, werden für Kaltgeschmieden und Pressen von Metallblechen oder Drahtspulen unter hohem Druck zur Verformung eingesetzt. Die Metallmaterialien werden konsistent auf die befohlene Länge gemessen und geschnitten, dem Werkzeugbereich zugeführt und dann gegen eine Reihe von Werkzeugen gepresst. Es gibt eine breite Palette verformbarer Metallmaterialien, auch die verfügbaren Drahtspulenmaterialien variieren in Durchmessern und Längen.

Kaltpressmaschinen können manchmal gefährlich sein, daher sind Sicherheitsverfahren wichtig in Design und Anwendung. Ein gängiger Unfallverhütungsweg ist die Zweihandbedienung (Bi-manual Control), bei der Bediener beide Hände zum Drücken der Tasten nutzen müssen. Lichtschranken sind ebenfalls hilfreich: Wenn sich der Bediener in gefährlicher Nähe zu den Werkzeugen befindet, sendet der Lichtsensor ein Signal und stoppt die Pressmaschine.

Verschiedene Typen von Kaltpressmaschinen

Das Design der Kaltpressmaschine steht in direktem Bezug zu den geformten Produkten. Gängige Bauarten umfassen, aber nicht beschränkt auf: Rückengetriebene, getriebene, geradseitige, offene hinten kippbare und offene hinten stationäre Typen. Bei Klassifizierung nach dem Rahmen, auf dem die Arbeitskomponenten montiert sind, gibt es hydraulische und mechanische Kaltpressmaschinen.

Kaltpressmaschinen variieren in Rahmenkonfigurationen. Die zwei klassischsten Typen sind der C-Rahmen-Typ (auch Lückenrahmen/Gap-Frame genannt) und die Geradseitenpresse. Der C-Rahmen-Kaltpressautomat ermöglicht einfachen Zugang zum Werkzeugbereich auf 3 Seiten (vorne, links, rechts), benötigt weniger Stellfläche. Offene hinten kippbare C-Rahmen-Presse kann den Rahmen drehen für einfacheren Teileauswurf; offene hinten stationäre C-Rahmen-Presse kann Luftstoßintervalle und Fördergeschwindigkeit automatisch regeln, was Teile- oder Schrottauswurf unterstützt. Bei Geradseiten-Kaltpressmaschinen sind Säulen vertikal an beiden Seiten der Pressen montiert, was Winkelverformung im Kaltpressprozess eliminiert. Dieser Typ hat höhere Presskraft-Anwendungen.

Aufbau der Kaltpressmaschine

Die wesentlichen Elemente einer Kaltpressmaschine umfassen einen Anlagetisch (Bolster Plate), einen Stößel (Ram) und eine Steuerung mit automatischem Zuführer. Es ist bedeutsam, dass der Bediener die Pressmaschine und Presskraft je nach Anwendungsart, Formverfahren, Förderer, Folgeverbund- und Stanzprozess auswählt. Der Bediener sollte auch Tragfähigkeit und exzentrische Belastungsprobleme kennen, um vorzeitigen Verschleiß der Kaltpresse zu reduzieren.

Anlagetisch (Bolster Plate)

Ein Anlagetisch wird auf dem Pressenbett der Kaltpressmaschine installiert. Es ist ein stationärer, großer Metallblock, an dem der untere Teil der Werkzeuge montiert ist. Große Kaltpressmaschinen in Automobilfertigungslinien sind häufig mit Werkzeugkissen am Anlagetisch ausgestattet. Mit dieser Anordnung kann die Pressmaschine Gegenziehkräfte ausüben, nötig für den Tiefziehprozess in einer einfachwirkenden Kaltpressmaschine. Die Materialien werden zwischen Anlagetisch und Stößel oder Führungsgleitung in die Werkzeuge gefördert, wobei sie gegen sowohl oberes als auch unteres Werkzeug geformt werden.

Stößel / Führungsgleitung (Ram / Slide Guidance)

Der Stößel (oder Schlitten) ist die Komponente, an der der obere Teil des Werkzeugs installiert ist, und führt das Formwerkzeug zum Pressen der Materialien. Die vertikale Bewegung des Stößels in einer Kaltpressmaschine ähnelt dem Hammer auf dem Amboss. Die Antriebskraft der Gleitung variiert. Typischerweise nutzt eine mechanische Pressmaschine Exzenterantrieb zur Steuerung des Stößelschlittens und der Hubwege. Bei hydraulischen Kaltpressen werden Hydraulikzylinder zum Bewegen der Stößelschlitten verwendet. Die Antriebseigenschaften definieren die Kraftverlaufskurve während des Stößelhubs. Stößel oder Schlitten ist eine lebenswichtige Komponente, die die Werkzeuglebensdauer verlängert.

Steuerung und Zuführer

Generell sind Kaltpressen mit programmierbarer elektrischer Steuerung und automatischem Zuführer ausgestattet, der Rohmaterialien durch das Formwerkzeug führt. Vor dem Transfer der Metalle zu den Werkzeugen werden die Rohmaterialien von einer Spule durch verschiedene Richtmaschinen abgewickelt. Zur Überwachung der aufgebrachten Kraft pro Hub ist ein Kraftmonitor hilfreich.

Warum Kaltpressen?

Ohne konsistentes Erhitzen und Verformen der Metalle bei hoher Temperatur bietet Kaltverformung, einschließlich Kaltpressen, bessere Oberflächengüte, größere Dimensionsgenauigkeit und einen saubereren Prozess. Kaltumformung reduziert auch effektiv Kosten im Vergleich zu Warmformprozessen, die Heizelemente benötigen und mehr Energie verbrauchen. Zudem kann Kaltpressen Metalle ohne Metallspäne formen – im Gegensatz zum Scherschneiden.

Im Vergleich zum Warmformen stellen diese Kaltpressvorteile sicher, dass Verunreinigungen vollständig eliminiert oder minimiert werden und Rohmaterialverschwendung reduziert wird. Die Materialeinsparung kommt dem Bediener besonders bei Großserienproduktion oder bei der Verarbeitung teurer Metalle zugute.