Längsteilanlage: Aufbau, Messerbestückung und Schnittqualität

Werkzeugdaten der Anlage

Standardbereiche für die Bestückung einer Längsteilanlage. Vor der Bestellung sind Außendurchmesser, Bohrung, Dicke und Toleranzklasse gegen die vorhandenen Messerwellen zu bestätigen.

Aufbau: was jede Station der Anlage leistet

Der Coilwagen bringt das Muttercoil zur Abhaspel, die es über den Spreizdorn aufnimmt und mit Bremszug hält. Dieser Eingangszug wird häufig unterschätzt: läuft das Coil lose, kommt das Band bereits welliger an der Schere an, und keine Korrektur weiter hinten holt das zurück. Anschließend richtet der Treib und Richtapparat das Band und zentriert es zur Anlagenmitte.

Die Kreismesserschere ist die einzige Station, die die Geometrie des Werkstoffs verändert. Zwei parallele Messerwellen, eine obere und eine untere, tragen Kreismesser im Wechsel mit Distanzringen. Das Band läuft dazwischen durch und wird in so viele Bandstreifen geschnitten, wie Messerpaare bestückt sind. Die Säumstreifen der beiden Außenkanten werden zur Besäumhaspel abgeführt, damit sie nicht im Bandlauf bleiben.

Hinter der Schere laufen alle Streifen gemeinsam weiter. Die Separierstation hält sie mit Separierscheiben auf getrennten Spuren, die Zugstation legt einen gleichmäßigen Zug über alle Streifen und die Aufhaspel wickelt sie auf. Läuft ein Streifen mit weniger Zug als seine Nachbarn, wickelt er lose auf, und das ist am fertigen Bund sofort sichtbar.

Messerwelle bestücken: die Reihenfolge auf der Welle

Das Paket wird von einer Bezugsfläche der Messerwelle aus aufgebaut und nach außen fortgesetzt, im Wechsel Messer und Distanzring. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messern ist die Breite des Bandstreifens aus dieser Position. Die Breite wird also nicht an einem Handrad eingestellt, sondern aus Bauteildicken errechnet und durch Stapeln in der richtigen Reihenfolge hergestellt.

Neben den Messern sitzen gummierte Ringe und Auswerferringe, im Einkauf oft auch als Abstreifringe geführt. Der Gummi greift den Streifen und drückt ihn von der Schneide ab, damit er nicht aufsteigt oder sich um die Welle wickelt, während der durchgehärtete Stahlkern die Last trägt. Weil Gummi unter Last nachgibt, legen diese Ringe nie ein kritisches Maß fest; das bleibt immer Aufgabe der Distanzringe aus Stahl.

Separierscheiben arbeiten weiter hinten auf der Aufwickelseite und halten die geschnittenen Streifen auseinander. Sie werden auf dieselbe Bohrungstoleranz geschliffen wie Messer und Distanzringe, weil sie sich die Welle mit ihnen teilen und jede Abweichung sich im Paket addiert.

Schneidluft und Eintauchtiefe richtig einstellen

Die Schneidluft ist der waagerechte Abstand zwischen Ober und Untermesser und wird als Prozentsatz der Werkstoffdicke angegeben. Sie beeinflusst den Grat stärker als jede andere Einstellung und wird zugleich am häufigsten falsch gesetzt. Als Ausgangswert gelten 8 bis 12 Prozent der Dicke bei Kohlenstoffstahl, 5 bis 8 Prozent bei Edelstahl und 12 bis 15 Prozent bei Aluminium. Ein festerer Werkstoff braucht weniger Schneidluft, nicht mehr.

Bei zu großer Schneidluft wird der Werkstoff nicht geschnitten, sondern gerissen: es entsteht ein hoher Grat und eine verrundete Kante. Bei zu kleiner Schneidluft reiben die Schneiden aneinander, was beide Messer innerhalb weniger Stunden zerstört und feine Späne erzeugt, die das Band verunreinigen. Zwischen diesen Grenzen liegt ein schmales Fenster, und dieses Fenster verschiebt sich mit jeder Änderung von Dicke oder Güte.

Die Eintauchtiefe, also wie weit Ober und Untermesser einander senkrecht überdecken, wird üblicherweise auf ein Drittel bis die Hälfte der Werkstoffdicke gesetzt. Mehr Eintauchtiefe verbessert den Schnitt nicht, erhöht aber die Belastung der Messerwelle und den Verschleiß der Schneide.

Bohrungstoleranz: warum sich der Fehler über das Paket addiert

Die Bohrung ist die Stelle, an der sich der Fehler summiert. Jeder Distanzring stützt sich über seine Bohrung auf der Welle ab. Hat ein Ring einige Hundertstel Übermaß, verschieben sich alle Schnitte hinter ihm um genau diesen Betrag. Das ist kein örtlicher Fehler, sondern eine Verschiebung, die das restliche Paket mitnimmt.

Daraus folgt die Beschaffungsregel: Kreismesser, Distanzringe, gummierte Ringe und Separierscheiben müssen dieselbe Auffassung von Bohrungstoleranz teilen. Werden sie bei verschiedenen Lieferanten mit unterschiedlichen Toleranzauffassungen bezogen, addieren sich die Abweichungen im Paket, die Endbreite lässt sich nicht mehr vorhersagen und es wird mit Ausgleichscheiben nachgeholfen, also ausgerechnet dort ein weiterer Fügespalt eingebaut, wo Steifigkeit gebraucht wird.

Der zweite Term, der die Rechnung verschiebt, ist das Nachschleifen. Jeder Nachschliff nimmt Material von der Planfläche und verringert die Messerdicke um wenige Hundertstel, aber das summiert sich. Rechnet das System nach drei Nachschliffen weiter mit der Katalognenndicke, verschiebt sich die resultierende Bandbreite systematisch, und der Fehler wird fälschlich der Maschine zugeschrieben.

DIN EN 10131 und DIN EN 10346: was die Norm über die Breite sagt

In Deutschland kommt die Bestellung auf europäische Normen referenziert. Für kaltgewalztes, nicht überzogenes Feinblech regelt DIN EN 10131 die Grenzabmaße und Formtoleranzen. Für schmelztauchveredeltes Band stehen die technischen Lieferbedingungen in DIN EN 10346, die Grenzabmaße und Formtoleranzen in DIN EN 10143.

Eine Unterscheidung ist dabei entscheidend und wird regelmäßig übersehen: Diese Normen legen die Toleranz des gelieferten Erzeugnisses fest, nicht die des Werkzeugaufbaus. Die zulässige Breitentoleranz der Norm ist das Fenster, das der Kunde am Bandstreifen akzeptiert. Das Fenster, mit dem das Distanzpaket aufgebaut werden muss, ist zwangsläufig enger, weil sich darüber der Dickenversatz aus dem Nachschleifen, die Bohrungstoleranz und der Rüstfehler legen. Wer in beiden Fällen mit derselben Zahl arbeitet, liefert früher oder später außerhalb der Spezifikation, ohne an der Anlage etwas falsch gemacht zu haben.

Fordert der Kunde eine engere Breite als die Norm, und in der Zulieferkette ist das der Normalfall und nicht die Ausnahme, muss dieser Spielraum aus dem Werkzeug kommen: im Satz geschliffene Distanzringe aus Stahl, dieselbe Bohrungstoleranz über alle Teile und gemessene Istdicken statt Nenndicken.

Der Werkstoffmix an deutschen Anlagen: verzinktes Band und höherfeste Güten

Ein großer Teil des Volumens auf deutschen Längsteilanlagen ist schmelztauchveredeltes Band, also GI und das geglühte GA, sowie höherfeste Güten für das Kaltumformen. Dieser Mix verschiebt, welcher Verschleißmechanismus überhaupt bestimmend ist, und damit auch die Werkzeugentscheidung.

Bei verzinktem Band geht die Schneide nicht in erster Linie durch Abrasion verloren, sondern durch Anhaften: Zink lagert sich an der Schneide an und verändert die Schnittgeometrie, bevor das Messer wirklich verschlissen ist. Genau hier bringt eine TiN Beschichtung einen messbaren Effekt, weil sie dieses Anhaften verringert und die Standzeit der Schneide um 40 bis 60 Prozent verlängert. Bei unbeschichtetem Kohlenstoffstahl ist der Nutzen deutlich geringer und rechtfertigt den Aufpreis selten.

Höherfeste Güten drehen die Einstellung in die andere Richtung, als die Intuition nahelegt: mit steigender Streckgrenze wird die Schneidluft kleiner, nicht größer, und die Rückfederung nach dem Schnitt nimmt zu. Wird das Fenster mit der Gewohnheit aus weichem Kohlenstoffstahl gesetzt, entsteht ein Grat, der sich nachgelagert nicht mehr korrigieren lässt. Deshalb gehören Werkstoff und Streckgrenze in die Anfrage und nicht in die Rückfrage danach.

Häufige Fragen

Was ist eine Längsteilanlage?

Eine Längsteilanlage trennt ein breites Coil in mehrere schmalere Bandstreifen, die einzeln wieder aufgehaspelt werden. Sie besteht aus Abhaspel, Richtapparat, Kreismesserschere mit den Messerwellen, Separierstation, Zugstation und Aufhaspel. Geschnitten wird durch Scheren zwischen Kreismessern auf zwei parallelen Wellen, nicht durch Spanen, und die Breite jedes Streifens ergibt sich aus dem Abstand zweier benachbarter Messer.

Was ist der Unterschied zwischen Längsteilanlage und Spaltanlage?

Im Bereich der Bandbearbeitung werden beide Begriffe weitgehend gleichbedeutend verwendet, wobei Längsteilanlage der bei deutschen Anlagenbauern übliche Begriff ist. Spaltanlage wird daneben auch außerhalb der Metallbearbeitung benutzt, weshalb bei einer Anfrage Werkstoff, Banddicke und Wellendurchmesser mit angegeben werden sollten, damit die Zuordnung eindeutig ist.

Welche Schneidluft ist an der Längsteilanlage einzustellen?

8 bis 12 Prozent der Werkstoffdicke bei Kohlenstoffstahl, 5 bis 8 Prozent bei Edelstahl und 12 bis 15 Prozent bei Aluminium. Je fester der Werkstoff, desto weniger Schneidluft. Zu große Schneidluft erzeugt hohen Grat und eine verrundete Kante, zu kleine lässt die Schneiden aneinander reiben und zerstört beide Messer innerhalb weniger Stunden.

Wie wird die Bandbreite an der Anlage eingestellt?

Gar nicht über eine Einstellung: Die Bandbreite ergibt sich aus der Summe der Istdicken aller Teile zwischen zwei benachbarten Messern, also Distanzringe, Ringe und Ausgleichscheiben. Gerechnet werden muss mit den gemessenen Dicken der Teile, die tatsächlich montiert werden, nicht mit Katalognennmaßen, weil das Nachschleifen die Messerdicke fortlaufend verringert.

Warum verschiebt ein Distanzring mit Übermaß alle nachfolgenden Schnitte?

Weil das gesamte Paket von einer einzigen Bezugsfläche aus bemaßt wird und die Positionen kumulativ sind. Ein Ring mit einigen Hundertstel Übermaß verschiebt jeden Schnitt hinter sich um denselben Betrag, nicht nur die unmittelbar angrenzende Position. Deshalb sollten Messer, Distanzringe, Auswerferringe und Separierscheiben auf derselben Bohrungstoleranz gefertigt und als Satz bezogen werden.

Wozu dienen gummierte Ringe und Auswerferringe?

Sie drücken den geschnittenen Bandstreifen von der Schneide ab, damit er nicht aufsteigt oder sich um die Messerwelle wickelt. Der Gummi greift und dämpft, der durchgehärtete Stahlkern trägt die Last. Weil Gummi unter Last nachgibt, werden sie nie zum Festlegen eines kritischen Maßes verwendet: die Breite legen immer die Distanzringe aus Stahl fest, die gummierten Ringe arbeiten daneben, nicht an ihrer Stelle.

Lohnt sich eine TiN Beschichtung beim Längsteilen von verzinktem Band?

Ja. Bei verzinktem und feuerverzinkt geglühtem Band ist das Anhaften von Zink an der Schneide der bestimmende Verschleißmechanismus und nicht die Abrasion, und genau dagegen wirkt die Beschichtung. In dieser Anwendung verlängert TiN die Standzeit der Schneide um 40 bis 60 Prozent. Bei unbeschichtetem Kohlenstoffstahl fällt der Gewinn deutlich kleiner aus.

Welche Angaben braucht der Werkzeuglieferant für ein Angebot?

Werkstoff und Streckgrenze, Banddicke, Breite des Eingangscoils, Außen und Bohrungsdurchmesser des Messers, Messerdicke mit geforderter Toleranzklasse, Maße der Passfedernut und die Anzahl der Bandstreifen. Ohne Streckgrenze und Dicke lassen sich weder Stahlsorte noch Schneidluft begründet empfehlen, und die Bohrungstoleranz muss zur vorhandenen Messerwelle passen.