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Entgratverfahren
Entgraten ist ein entscheidender Schritt in der Fertigungsindustrie, der die Qualität und Sicherheit von Produkten verbessert. Durch das Entfernen von scharfen Kanten und Graten werden Verletzungen vermieden und die Funktionalität der Teile optimiert.
Wir stellen Ihnen hier die gängigen Entgratverfahren vor, die in verschiedenen Branchen eingesetzt werden, um die Effizienz und Präzision in der Fertigung zu steigern. Von traditionellen manuellen Methoden bis hin zu fortschrittlichen automatisierten Lösungen bieten wir einen Überblick über die vielfältigen Techniken, die zur Entgratung verwendet werden können.
Was ist ein "Grat"?
Definition "Grat" nach DIN ISO 13715: Als "gratig" werden Werkstückkanten angesehen, deren Überstand eine Abweichung von > 0,05 mm zur idealgeometrischen Form beträgt. Kleinere Grate gelten als scharfkantig bzw. als gratfrei.
Dem gegenüber stehen Zeichnungsangaben bzw. Kundenanforderungen die von "scharfkantig gratfrei" bis zu einer definierten Fase reichen.
Mitentscheidend für die Auswahl der optimalen Entgratlösung ist die Größe der Grate bzw. die Stärke der Gratwurzel. Die Gratstärke schränkt die Anzahl möglicher Entgratlösungen deutlich ein.
Massive Gratbildung erfordert i.d.R. eine Vorentgratung (z.B. Fräsen). Dies führt aber oft zu einer Sekundärgratbildung, was wiederum eine Nachbearbeitung erforderlich macht.
Eine große Rolle bei der Bildung von Graten spielt die Kantenform. Bei flachen Kantenwinkeln <30° (bzw. >150° gefaste Kante) entsteht i.d.R. praktisch kein Grat. Extrem positive, spitze Kantenwinkel erschweren das Entgraten enorm. Auch gehärtete Werkstoffe schränken das Spektrum an möglichen Entgratwerkzeugen stark ein. 
Grundsätzlich gilt: Je massiver der Grat, umso weniger Entgratlösungen. Das Ziel sollte deshalb eine gratminimierte Vorbearbeitung sein.
Eine Möglichkeit sind speziell entwickelte Werkzeuge wie gratminimierte Bohrer (ExBurr Drill) oder spezielle Entgratfräser (Burrless Chamfering Cutter).
Unser Ziel ist die Integration der Entgratlösung in den Zerspanungsprozess, d.h. fertig entgratete Bauteile direkt von der Maschine. Im Folgenden wollen wir aber auch auf alternative Entgrattechniken eingehen.
Welche Entgratverfahren gibt es?
Mechanisches Entgraten »
- Manuelles Entgraten / Handentgratung
- Maschinelles Entgraten
- Entgraten mit Robotik
Alternative Entgratverfahren »
- Elektrochemisches Entgraten (ECM)
- Thermisches Entgraten (TEM)
- Hochdruckwasserstrahl-Entgraten (HDW)
- Druckfließschleifen / HEG Strömungsschleifen
- Gleitschleifen / Schleppschleifen
- Ultraschall-Entgraten
- Strahlen mit Granulat / Kugelstrahlen
- CO² Schneestrahlen & Trockeneisstrahlen
Mechanisches Entgraten
Mechanisch Entgraten bedeutet, dass der beim Zerspanen am Bauteil entstandene Grat durch gezieltes Bürsten, Fräsen oder Polieren auf der Innen- oder Außenseite des Werkstücks entfernt wird.
Dieser Schritt erfolgt bei Kleinserien oder wenn situativ erforderlich oft per "Handarbeit".
Bei höheren Qualitätsanforderungen oder größeren Serien ist es empfehlenswert, noch im Bearbeitungsprozess direkt auf der Maschine zu entgraten. Hierbei kommt das Bauteil fertig produziert aus der Maschine. Der letzte Fertigungsschritt des Entgratens kann sogar automatisiert werden oder per Robotik erfolgen. Entgraten direkt auf der Maschine bietet einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil, da damit Prozesskosten und Durchlaufzeiten gesenkt werden.
Manuelles Entgraten / Handentgratung
Bei Kleinserien oder wo situativ erforderlich, ist das händische Entgraten weit verbreitet. Was sich einfach anhört, darf aber nicht unterschätzt werden.
Eine qualitativ hochwertige, möglichst gleichbleibende Handentgratung erfordert bei Lärm und Schmutz eine hohe Konzentration und viel handwerkliches Geschick. Oftmals erfolgt die Handentgratung vom Maschinenbediener in Verbindung mit der Zerspanung direkt neben der Maschine. Meist wird nur bei Einzelteilen oder situativ von Hand entgratet.
Am Markt gibt es einige Anbieter, die spezielle Handentgrater mit verschiedensten Klingenformen anbieten. KEMPF liefert hierfür z.B. den Shaviv Handentgrater.
Oft kommen auch druckluftbetriebene oder elektrische Werkzeuge mit Schleifstiften, Entgratfräsern oder Bürsten zum Einsatz. Hier empfehlen wir die XEBEC Oberflächenbürsten aus selbstschärfender Keramikfaser, unsere HM Rotierfräser oder unsere Keramikfaser Schleifstifte.
Zum manuellen Entgraten zählen auch Schrupp- und Schlichtfeilen, Schleifscheiben, Schleifpapier o.ä.
Für den manuellen Einsatz können aber auch ausgewählte Entgratwerkzeuge, die für die maschinelle Bearbeitung vorgesehen sind, manuell eingesetzt werden. Hierfür bieten sich u.a. halbautomatische Entgrater mit gefederten Schneiden an, wie z.B. unser Burraway, die Burr-Off Entgratgabeln oder der E-Z-Burr.
VORTEILE
- Kostengünstige Entgratwerkzeuge, speziell für Kleinserien
- Entgratung sensibler Bauteile und kritischer Konturen möglich
- Direkte Kontrolle durch den Anwender
NACHTEILE
- Keine konstanten Entgratergebnisse, oft "tagesformabhängig"
- Z.T. hohe Anforderungen an die Geschicklichkeit der Mitarbeiter
- Risiko von Beschädigungen am Werkstück
- Hoher Aufwand für die Nachkontrolle
- Relativ aufwendig und hohe Personalkosten
1. Entgraten von Bohrungen mit Entgratwerkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide
Es handelt sich hier um ein zerspanendes Verfahren. I.d.R. wird damit die Rückseite von Bohrungen entgratet, oft auch mit der Option einer vorderseitigen Entgratung.
Die Schneiden stehen unter Druck (Federdruck, Vorspannung bei Gabelwerkzeugen oder Kühlmittel). Der Druck ist meist einstellbar oder kann an die Entgratung bzw. an den Werkstoff angepasst werden.
Diese Werkzeuge werden wie Bohrwerkzeuge eingesetzt, d.h. im Rechtslauf zentrisch durch die zu entgratende Bohrung geführt. Die Schneide klappt im Vorschub automatisch ein. Eine definierte Entgratung ist mit gefederten Schneiden nur bedingt und mit Einschränkungen möglich.
Als Werkzeuge empfehlen wir Ihnen
- für das vorder- und rückseitige Entgraten und Anfasen von Bohrungen unseren Burraway, Burr-Off oder E-Z-Burr,
- für das rückseitige Entgraten und Anfasen von Bohrungen das GMO Entgratwerkzeug oder
- für das Entgraten von sich kreuzenden Bohrungen das HSD Tool.
Maschinelles Entgraten
Beim maschinellen Entgraten erfolgt das Finishing des Werkstücks direkt im Bearbeitungszentrum. Das Bauteil kommt fertig produziert und in konstanter Qualität aus der Maschine - ein weiterer Prozessschritt für das Entgraten entfällt.
Das Entgraten kann darüber hinaus automatisiert in den Zerspanungsprozess integriert werden. Hier werden die erforderlichen Entgratwerkzeuge im Werkzeugmagazin der CNC Maschine gelagert und über den Werkzeugwechsel automatisch eingewechselt.
Generell bietet das maschinelle Entgraten den großen Vorteil, dass konstante, reproduzierbare Ergebnisse zu erwarten sind. Selbst bei den heutigen Anforderungen hochpräziser Bauteile mit immer diffiziler werdenden Werkstückkonturen werden Bauteile in gleichbleibend hoher Qualität #gratfrei gefertigt. Vormals gebundene Ressourcen können anderweitig eingesetzt werden.
Der Wettbewerbsvorteil liegt auf der Hand: Prozess- und Durchlaufzeiten werden verringert, Qualitätsmängel werden minimiert.
VORTEILE
- Automatisiertes Entgraten
- Bauteile kommen fertig entgratet direkt von der Maschine
- Gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, dadurch hohe Prozesssicherheit
- Kostengünstige Standard Entgratwerkzeuge
- Preisgünstige Ersatzschneiden in HSS oder HM erhältlich
NACHTEILE
- Eine definierte Entgratung ist mit gefederten Schneiden nur bedingt und mit Einschränkungen möglich
- Bei Überschneidungen ist der Einsatzbereich je nach Bohrungsverhältnis limitiert
2. Entgraten von Bohrungen, Konturen, Kanten und 3D-Formen mit Zirkular-Entgratfräsern mit geometrisch bestimmter Schneide
Zirkular-Entgratfräser führen selbst an schwer zugänglichen Stellen eine präzise und gleichmäßige Entgratung durch. Ihre spezielle Schneidengeometrie ermöglicht eine effiziente Materialentfernung, selbst bei 3D-Formen. In Verbindung mit 3-Achs Maschinen und entsprechender Programmierung sind dem Einsatzbereich dieser Werkzeuge kaum Grenzen gesetzt. Einschränkungen können höchstens durch die Arbeitslänge entstehen.
Der Einsatz von Entgratfräsern setzt definierte Konturen in relativ engen Werkstücktoleranzen voraus. Um den Einsatzbereich auch auf undefinierte Kanten (z.B. bei Gussteilen, geschmiedeten oder geschweißten Teilen) zu erweitern, besteht die Möglichkeit, einen Axial-Ausgleichshalter einzusetzen. Axialausgleich auf Zug und Druck ermöglicht in Verbindung mit speziell entwickelten 45° Entgratfräsern auch die Bearbeitung undefinierter Kanten und Konturen. Der Fräser wird aufgrund seines Ausgleichshalters beim Abfahren von Maßabweichungen am Werkstück weggedrückt und entgratet daher bei gleichbleibender Kraft rundherum gleichmäßig.
Als Werkzeuge empfehlen wir Ihnen
- für das vorder- und rückseitige Entgraten von Kanten auf 3D gekrümmten Oberflächen das Back-Burr Cutter & Path Entgratsystem. Es wurde speziell für die Entgratung entwickelt und ermöglicht eine sekundärgratfreie Bearbeitung. Aufgrund der oft sehr aufwendigen CNC-Programmierung bieten wir hier optional NC-Datensätze für ein optimales Entgratergebnis und für maximale Standzeiten an.
- für das Entgraten auch von nicht definierten Konturen das IBEX Entgratsystem mit Axial Ausgleichshalter
- für das Entgraten von Konturen mittels Roboter oder in Druckluft- oder Elektroschleifern unsere HM Rotierfräser
VORTEILE
- Automatisiertes Entgraten
- Bauteile kommen fertig entgratet direkt von der Maschine
- Gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, dadurch hohe Prozesssicherheit
- Sehr gutes Entgratergebnis für definierte Kanten
- Mit Axial-Ausgleichshalter sogar für undefinierte Kanten geeignet, kann somit auch auf 2-Achs-Maschinen eingesetzt werden
- Hohe Standzeiten
- Optional NC-Datensätze zur CNC-Programmierung erhältlich
NACHTEILE
- Ohne Axial-Ausgleichshalter sind 3-Achs CNC-Maschinen erforderlich
- Hoher Programmieraufwand (ausser mit Ausgleichshalter)
- Nicht geeignet für undefinierte Kanten wie Gusskonturen o.ä. (ausser mit Ausgleichshalter)
- Arbeitslänge limitiert den Einsatzbereich
3. Entgraten und Polieren von Bohrungen, Oberflächen und Kanten mit Bürsten mit geometrisch unbestimmter Schneide
Das Entgraten mit Bürsten ist auch auf CNC Maschinen weit verbreitet. Die Entgratkontur muss hierbei nicht definiert abgefahren werden, was eine Zeitersparnis mit sich bringt. Bei unterschiedlich starker Gratbildung kann es jedoch schwierig sein, ein gleichmäßiges Entgratergebnis zu erhalten. Auch zu beachten ist, dass der Abrieb von abrasiven Entgratbürsten mit dem Kühlmittel mitgeschwemmt wird und zu Verschmutzung der Maschine führen kann.
Am Markt gibt es eine Vielzahl von Anbietern mit unterschiedlichsten Bürstentypen, von Stahl, Messing oder Nylonbürsten mit unterschiedlichstem Besatz (AlO, SiC, Diamant u.v.m.) und mit Körnungen von 36 bis 8000 bis hin zu Keramik-Faserbürsten oder Honbürsten.
Wir haben uns auf Keramik-Faserbürsten spezialisiert, deren gebundene Fasern nicht nur mit Keramik beschichtet sind, sondern die durchgehend zu 80% aus abrasiver Keramik bestehen. Sie bieten den großen Vorteil, dass die selbstschärfenden Schneidkanten eine konstante Schleifleistung ermöglichen.
Im Gegensatz zu Drahtbürsten kehren die Keramik-Faserstäbe auch nach der Bearbeitung wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Speziell in Verbindung mit einem Axial-Ausgleichshalter sind diese Bürsten in einem großen Anwendungsbereich einsetzbar und punkten durch hohe Standzeiten, höhere Produktivität und niedrigere Kosten.
Diese Keramikfaserbürsten empfehlen wir Ihnen:
- für das Entgraten und Polieren von Oberflächen die XEBEC Oberflächen-Bürste
- für das Entgraten von Querbohrungen sowie das Polieren oder Entzundern von Bohrungswandungen die XEBEC Cross-Hole Bürste
- für das seitliche Entgraten und Polieren von Oberflächen, Kanten und Gewinden die XEBEC Rundbürste Wheel Type
VORTEILE
- Einfache und schnelle Anwendung
- Unterschiedlichste Bürstentypen mit großem Einsatzspektrum
- Auch für nicht definierte Kanten geeignet
- Oberflächenverbesserung möglich (Schleifen / Polieren von Oberflächen)
- Z.T. hohe Standzeiten möglich
- Mit Axial-Ausgleichshalter flexibel einsetzbar
NACHTEILE
- Meist eher geringe Abtragsleistung
- Verschleiß und Zerspanungsleistung schwer kalkulierbar
- Keine definierte Entgratung
- Evtl. Verschmutzung durch Abrieb und Partikel möglich
Entgraten mit Robotik
Die Entgratung mittels Roboter erfolgt mit Entgratwerkzeugen wie sie auch sonst für maschinelles Entgraten Verwendung finden. Hier handelt es sich primär um Werkzeuge zum Schleifen, Bürsten, Fräsen oder Senken.
Die Herausforderung bei der Roboterbearbeitung zeigt sich beim Zusammenspiel zwischen Werkzeug, Vorrichtung und Roboter. Je weiter der Roboterarm ausfährt, desto labiler wird die Zerspanung. Es ist also auf eine ausreichende Steifigkeit zu achten.
Beim Aufbau der Roboteranlage finden sich zwei grundsätzlich verschiedene Strategien:
1. Werkstückgeführte Roboterentgratung
Hierbei werden die zu entgratenden Werkstücke vom Roboter per Greifer aufgenommen und programmgesteuert an der fest montierten Entgrateinheit entlang geführt.
Dieses Vorgehen wird vor allem bei kleineren und mittleren Bauteilen bevorzugt sowie üblicherweise in der Serienfertigung eingesetzt.
2. Werkzeuggeführte Roboterentgratung
Hier bearbeitet der flexible Roboterarm ein fest eingespanntes Werkstück und fährt die Werkstückkanten definiert ab.
Besonders bei größeren Bauteilen mit komplexen Konturen wird die werkzeug-geführte Strategie bevorzugt, da es hier deutlich einfacher ist, das Werkzeug zu bewegen statt das große, sperrige Bauteil. Vorteilhaft ist hier auch, dass der Roboter über eine Wechselstation mehrere Werkzeuge aufnehmen kann und durch einen automatischen Werkzeugwechsel unterschiedlichste Entgratoperationen am Bauteil durchführen kann.
VORTEILE
- Universell mit unterschiedlichsten Entgratwerkzeugen einsetzbar
- Bearbeitung auch komplexer Konturen möglich
- Externer Entgratprozess verkürzt die Maschinenlaufzeiten für die Teilebearbeitung
- Effizientes Verfahren für die Fertigung von Großserien
NACHTEILE
- Hohe Investitionskosten für Roboter und Entgrateinheit
- Externe, separate Roboterstation erforderlich
- Meist nur in der Serienproduktion rentabel
- Aufwendige Programmierung bei komplexen Bauteilen
Alternative Entgratverfahren
Unser Spektrum an hochwertigen Entgratlösungen für fast jeden Anwendungsfall deckt den großen Bereich des mechanischen Entgratens ab, wie soeben vorgestellt.
Dennoch möchten wir Ihnen hier einen Überblick geben über zahlreiche alternative Entgratverfahren, bei denen die Entgratung losgelöst von der Teilefertigung in einem separaten Prozess erfolgt.
ECM - Elektrochemisches Entgraten
Bei diesem Entgratverfahren nach DIN 8590 wird mittels Elektrolyse durch Gleichstrom ein gezielter Materialabtrag ermöglicht.
Das Werkstück bildet die Anode (Pluspol), das Werkzeug die Kathode (Minuspol). Das Werkzeug wird in geringem Abstand zur Werkstückkante positioniert. Eine Elektrolytlösung erzeugt die elektrische Verbindung. Die Grate lösen sich durch Elektrolyse auf.
Dieses Verfahren zum Entgraten ist besonders interessant zur gezielten Verrundung von Kanten und Bohrungsübergängen.
VORTEILE
- Schnelles Entgratverfahren für hohe Stückzahlen
- Entgratung an schwer zugänglichen Stellen möglich
- Hartbearbeitung möglich
- Sekundärgratfreie Bearbeitung
- Erzeugt i.d.R. gute Werkstückoberflächen
NACHTEILE
- Externe, separate ECM-Maschine, hohe Investitionskosten
- Aufnahmevorrichtung und Werkzeug/Kathode muss speziell an die jeweilige Bearbeitung angepasst werden
- Gefahr von Kurzschluss bei zu massivem Grat
- Grathöhe max. 0,3mm zulässig
- Keine Verschmutzung durch Öl, Emulsion o.ä. zulässig
- Nur in der Serienproduktion rentabel oder als Lohnarbeit
TEM - Thermisches Entgraten
Das thermisch-chemische Entgratverfahren wird auch "Explosionsentgraten" genannt. Bei diesem Verfahren werden mittels Zündung eines Sauerstoff-Gasgemischs in einer Brennkammer hohe Temperaturen bis zu 3000°C erzeugt, die für einige Millisekunden auf das Werkstück einwirken. Diese hohen Temperaturen bringen die feinen vorstehenden Grate zum Verdampfen, das Werkstück selbst wird nur moderat auf bis zu 160°C erhitzt.
Verfügt ein Werkstück über innenliegende, schlecht zugängliche Grate, eignet sich dieses Verfahren gut.
VORTEILE
- Kein Abtrag an der Werkstückoberfläche, minimale Kantenverrundung
- Geeignet für oxidierende Werkstoffe und für Kunststoffe
- Auch für Schüttgut geeignet
- Stärke der Entgratung lässt sich durch das Gasgemisch steuern
- Variabel einsetzbar für diverse Konturen und Bauteile
- Für Tieflochbohrungen geeignet
- Gut geeignet für schlecht zugängliche, innenliegende Bohrungsüberschneidungen und komplexe Konturen
- Kurze Bearbeitungszeiten
NACHTEILE
- Externe, separate TEM-Maschine nötig - Hohe Investitionskosten
- Keine definierte Kantenverrundung möglich
- Nur bedingt geeignet für gehärtete Teile
- Gratstärke max. 0,2mm
- Kritisch bei dünnwandigen Teilen (starke Erwärmung)
- Verbrennungsrückstände (Nacharbeit) und optische Beeinträchtigung der Oberfläche möglich
- Begrenzung der Teilegröße und der Stückzahlen durch die Größe der Brennkammer
Wasserstrahl Hochdruckentgraten
Beim Wasserstrahl- bzw. Hochdruckentgraten wird ein Wasserstrahl mit bis zu ca. 1000 bar Druck für die Entgratung eingesetzt. Der Druck wird über Düsen gezielt auf die zu bearbeitenden Stellen gerichtet. Dadurch werden die vorstehenden Grate abgetrennt. Dieses Verfahren ist besonders für Werkstücke mit schwer zugänglichen Stellen oder auch zum Reinigen geeignet. Entgraten und Reinigen können direkt in einem Arbeitsgang erfolgen.
VORTEILE
- Geeignet für komplexe Konturen, Tieflochbohrungen, innenliegende Bohrungsüberschneidungen, ...
- Für verschiedenste Materialien geeignet (Metall, Kunststoffe, ...)
- Geringe Kantenverrundung (scharfkantig gratfrei)
- Entgraten und Reinigen in einem Arbeitsgang
NACHTEILE
- Externe, separate HD-Maschine benötigt - Hohe Investitionskosten
- Keine definierte Kantenverrundung möglich
- Nur bedingt geeignet für massive Grate (Gratwurzel bleibt ggf. stehen) und für zähe Materialien
Druckfließschleifen / HEG Strömungsschleifen
Bei diesem Verfahren wird ein mit Schleifmitteln versetztes Medium (Fluid) über eine Hydraulikkomponente unter Druck durch das Werkstückinnere und wieder zurück gepresst. Dieser Vorgang wird i.d.R. mehrfach wiederholt, abhängig von der Gratstärke und der gewünschten Kantenverrundung. Durch verschiedenste Schleifpartikel (Keramik, Diamant, Aluminiumoxid, ...) in unterschiedlichen Partikelgrößen erfolgt eine Anpassung an verschiedenste Werkstoffe, Gratstärken sowie an Oberflächenanforderungen.
VORTEILE
- Geeignet auch für kleinste Bohrungsdurchmesser ab 0,1mm
- Entgratung an schwer zugänglichen Stellen möglich
- Oberflächenverbesserung und -glättung möglich
- Definierter Kantenabtrag möglich
- Für sehr viele Materialien geeignet
NACHTEILE
- Externe, separate HEG-Maschine benötigt - Hohe Investitionskosten
- Begrenzte Bauteilgröße, abhängig von der Kammergröße
- Speziell angepasste Aufnahmeform / Belademodul für jedes Werkstück erforderlich
- Aufwendige Bauteilreinigung und Recycling des Fluids zur Wiederverwendung
- Das Fluid nimmt den Weg des geringsten Widerstands, d.h. bei stark unterschiedlichen Bohrungsdurchmessern werden kleine Bohrungen schwächer entgratet
Gleitschleifen / Schleppschleifen / Trowalisieren
Das Verfahren wurde nach dem Hersteller Walther Trowal benannt, gemäß Definition nach DIN 8589 lautet es "Gleitspanen".
Beim Gleitschleifen werden die Bauteile in einer rotierenden, vibrierenden oder oszillierenden Trommel bearbeitet. Es werden Schleifkörper (Chips) in unterschiedlichsten Größen und Formen eingesetzt und meist noch ein Zusatzmittel in wässriger Lösung zugegeben. Durch die Bewegung des Behälters werden die Kanten des Werkstücks aufgrund der Schleifkörper abgerundet bzw. entgratet.
Das Verfahren wird sowohl bei der Feinentgratung als auch zur Oberflächenverbesserung und zum Reinigen von Bauteilen eingesetzt. Dabei wird das gesamte Bauteil, aussen und innen, bearbeitet. Es kann kein definiertes Entgraten erfolgen, sondern alle Werkstückoberflächen, die mit den Schleifkörpern in Berührung kommen, werden abgeschliffen und gerundet. Die Abtragsleistung und damit die Stärke der Entgratung kann durch eine unterschiedliche Auswahl von Schleifkörpern und Zusatzmittel sowie die Laufzeit der Anlage variiert werden.
VORTEILE
- Universell einsetzbar für verschiedenste Bauformen und Geometrien
- Für Aussen- und Innenbearbeitung geeignet
- Trommeln in unterschiedlichsten Größen erhältlich
- Gute Anpassungsmöglichkeiten durch unterschiedliche Schleifkörper
- Unterstützung der Schleifkörper durch eine chemische Lösung, dem Compound
- Für unterschiedlichste Werkstoffe geeignet
- Geeignet zum Feinentgraten, Polieren, Verbesserung der Oberfläche, Schleifen von Werkstückkanten, zum Mattieren, Reinigen, Entrosten und Entzundern
- Auch für Schüttgut geeignet
NACHTEILE
- Externe, separate Gleitschleifmaschine erforderlich
- Die Größe der Trommel begrenzt ggf. den Einsatzbereich
- Der Abtrag erfolgt nicht gezielt, sondern am gesamten Bauteil; das kann ein Vorteil, aber auch ein Nachteil sein
- Bei der Innenbearbeitung neigen die Schleifkörper zum Verklemmen
- Massive Grate lassen sich nicht entfernen (Grathöhe < 0,1mm)
Ultraschall-Entgraten
Bei dieser Entgratmethode handelt es sich um ein berührungsloses Verfahren. Das Entgraten mit Ultraschall erfolgt in einem Flüssigkeitsbad. Ultraschallschwingungen erzeugen Schallwellen und Kavitation. Bei der Implosion der Kavitationsblasen entstehen Druckspitzen, die die Grate scharfkantig abtragen - punktuell oder flächig. Es kann gezielt der Grat bearbeitet werden während der Rest der Oberfläche unbehelligt bleibt.
Ultraschall-Entgraten eignet sich für alle gängigen Metalle bis hin zu faserverstärkten Kunststoffen.
Ultraschallgeräte gibt es von Handmodulen bis zu kompletten Ultraschall-Entgratanlagen mit Roboterbedienung.
VORTEILE
- Berührungslose Bearbeitung, auch für sensible Oberflächen
- Für Dünnwandige- und Mikro-Werkstücke geeignet
- Bearbeitung von Metallen und Kunststoffen möglich
- Bohrungen ab Drm. 0,1mm können entgratet werden
- Innen- und Aussenbearbeitung möglich
- Scharfkantig gratfreie Entgratung
- Energieeffizientes Verfahren, geringer Stromverbrauch
NACHTEILE
- Hohe Investitionskosten bei einer externen Ultraschall-Entgratanlage
- Größe der Bauteile vom Flüssigkeitsbecken begrenzt
- Nur für Feinentgratung geeignet, keine größeren Grate
- Nicht für alle Werkstoffe geeignet
Strahlen mit Granulat / Kugelstrahlen
Die Strahltechnik wird umgangssprachlich oft als "Sandstrahlen" oder "Kugelstrahlen" bezeichnet. Dabei werden abrasive Strahlpartikel (z.B. Sand, Stahlkugeln, Glasperlen oder Trockeneis) meist per Druckluft auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt.
Strahlen wird in der Bauteilereinigung, zum Entrosten und Entzundern sowie zum Feinentgraten, aber auch zur Oberflächenveredelung eingesetzt. Eine Entgratung erfolgt i.d.R. unter erhöhtem Druck und im Nassstrahlverfahren. Dabei werden dem Strahlmittel Flüssigkeiten (fluids) beigegeben. Gestrahlt wird sowohl manuell mit Strahldüsen als auch in kompletten Strahlanlagen mit Teiletransport bis hin zur vollautomatisierten Linienfertigung.
Je nach Anforderung wird das passende Strahlverfahren definiert. Zu berücksichtigen sind Faktoren wie die Art der Oberfläche, die Art der Verunreinigung, die Größe der Oberfläche sowie die Kosten des jeweiligen Verfahrens.
VORTEILE
- Großflächige Bearbeitung möglich
- Auch schwer zugängliche Stellen sind erreichbar
- Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung durch unterschiedlichste Granulate (Keramik, Korund, Glas, Stahl, ...) in verschiedensten Formen und Größen
- Für die Serienproduktion und für Großbauteile geeignet
NACHTEILE
- Der Strahlbereich lässt sich nicht exakt definieren, Randbereiche werden in abgeschwächter Form mitgestrahlt oder müssen abgedeckt werden
- Ein exakt definierter Abtrag ist nicht möglich
- Verschlechterung der Qualität durch Verschleiß der Strahldüsen
- Hohe Investitionskosten beim Strahlanlagen
- Arbeitsschutz sowie Absaug- und Filteranlagen sind erforderlich
Eine spezielle Form des Strahlens ist das CO² Schneestrahlen. Das Strahlmedium ist hier flüssiges Kohlendioxid, das beim Austritt aus der Düse zu festen Schnee- bzw. Eiskristallen wird. Anwendungsbereiche sind die Feinstentgratung und Bauteilereinigung, auch bei empfindlichen Oberflächen wie in der optischen Industrie und in der Medizintechnik.
Eine weitere spezielle Form ist das Trockeneisstrahlen. Das Prinzip ist ähnlich wie bei der herkömmlichen Strahltechnik, aber statt Granulat werden Trockeneis-Partikel eingesetzt.
Fazit
Entgratwerkzeuge, alternative Entgratverfahren und Entgratstationen leisten einen unverzichtbaren Beitrag zur Effizienz und zur Qualität in der zerspanenden Fertigung. Prozesssicherheit, Vermeidung von Beschädigungen an Bauteilen und eine Steigerung der Produktivität sind dabei nur einige Aspekte.
Ob in der Metallverarbeitung, im Maschinenbau, in der Automobilindustrie, in der Luft- und Raumfahrttechnik oder in der Medizintechnik: Entgratwerkzeuge spielen eine entscheidende Rolle bei der Optimierung von Fertigungsprozessen und beim Erreichen vorgeschriebener Bauteilqualitäten. Durch technologische Weiterentwicklungen und kontinuierliche Innovationen werden Entgratlösungen den stetig steigenden Anforderungen in der Industrie gerecht.
Entgratwerkzeuge sind ein unverzichtbarer Bestandteil der modernen Zerspanungsindustrie und tragen maßgeblich zur Herstellung hochwertiger und präziser Bauteile bei.
Unsere Übersicht zeigt die gängigsten Entgratverfahren in einer Kurzbeschreibung, die keinen Anspruch auf Vollständigkeit und Machbarkeit erhebt und lediglich einen Überblick über mögliche Entgratlösungen verschaffen soll. Wir übernehmen keine Gewähr, zumal laufend technische Weiterentwicklungen in die jeweiligen Entgratverfahren einfließen.
Was ist ein Grat und wie beeinflussen Sie schon bei der Vorarbeit die Gratbildung?
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Manuelles Entgraten / Handentgratung
Bei Kleinserien oder wo situativ erforderlich, ist das händische Entgraten weit verbreitet. Was sich einfach anhört, darf aber nicht unterschätzt werden.
Eine qualitativ hochwertige, möglichst gleichbleibende Handentgratung erfordert bei Lärm und Schmutz eine hohe Konzentration und viel handwerkliches Geschick. Oftmals erfolgt die Handentgratung vom Maschinenbediener in Verbindung mit der Zerspanung direkt neben der Maschine. Meist wird nur bei Einzelteilen oder situativ von Hand entgratet.
Am Markt gibt es einige Anbieter, die spezielle Handentgrater mit verschiedensten Klingenformen anbieten. KEMPF liefert hierfür z.B. den Shaviv Handentgrater.
Oft kommen auch druckluftbetriebene oder elektrische Werkzeuge mit Schleifstiften, Entgratfräsern oder Bürsten zum Einsatz. Hier empfehlen wir die XEBEC Oberflächenbürsten aus selbstschärfender Keramikfaser, unsere HM Rotierfräser oder unsere Keramikfaser Schleifstifte.
Zum manuellen Entgraten zählen auch Schrupp- und Schlichtfeilen, Schleifscheiben, Schleifpapier o.ä.
Für den manuellen Einsatz können aber auch diverse Entgratwerkzeuge, die für die maschinelle Bearbeitung vorgesehen sind, manuell eingesetzt werden. Hierfür bieten sich u.a. halbautomatische Entgrater mit gefederten Schneiden an, wie z.B. unser Burraway, die Burr-Off Entgratgabeln oder der E-Z-Burr.
Bei Kleinserien oder wo situativ erforderlich, ist das händische Entgraten weit verbreitet. Was sich einfach anhört, darf aber nicht unterschätzt werden.
Eine qualitativ hochwertige, möglichst gleichbleibende Handentgratung erfordert bei Lärm und Schmutz eine hohe Konzentration und viel handwerkliches Geschick. Oftmals erfolgt die Handentgratung vom Maschinenbediener in Verbindung mit der Zerspanung direkt neben der Maschine. Meist wird nur bei Einzelteilen oder situativ von Hand entgratet.
Am Markt gibt es einige Anbieter, die spezielle Handentgrater mit verschiedensten Klingenformen anbieten. KEMPF liefert hierfür z.B. den Shaviv Handentgrater.
Oft kommen auch druckluftbetriebene oder elektrische Werkzeuge mit Schleifstiften, Entgratfräsern oder Bürsten zum Einsatz. Hier empfehlen wir die XEBEC Oberflächenbürsten aus selbstschärfender Keramikfaser, unsere HM Rotierfräser oder unsere Keramikfaser Schleifstifte.
Zum manuellen Entgraten zählen auch Schrupp- und Schlichtfeilen, Schleifscheiben, Schleifpapier o.ä.
Für den manuellen Einsatz können aber auch diverse Entgratwerkzeuge, die für die maschinelle Bearbeitung vorgesehen sind, manuell eingesetzt werden. Hierfür bieten sich u.a. halbautomatische Entgrater mit gefederten Schneiden an, wie z.B. unser Burraway, die Burr-Off Entgratgabeln oder der E-Z-Burr.
Maschinelles Entgraten
Beim maschinellen Entgraten erfolgt das Finishing des Werkstücks direkt im Bearbeitungszentrum. Das Bauteil kommt fertig produziert und in konstanter Qualität aus der Maschine - ein weiterer Prozessschritt für das Entgraten entfällt.
Das Entgraten kann darüber hinaus automatisiert in den Zerspanungsprozess integriert werden. Hier werden die erforderlichen Entgratwerkzeuge im Werkzeugmagazin der CNC Maschine gelagert und über den Werkzeugwechsel automatisch eingewechselt.
Generell bietet das maschinelle Entgraten den großen Vorteil, dass konstante, reproduzierbare Ergebnisse zu erwarten sind. Selbst bei den heutigen Anforderungen hochpräziser Bauteile mit immer diffiziler werdenden Werkstückkonturen werden Bauteile in gleichbleibend hoher Qualität #gratfrei gefertigt. Vormals gebundene Ressourcen können anderweitig eingesetzt werden.
Der Wettbewerbsvorteil liegt auf der Hand: Prozess- und Durchlaufzeiten werden verringert, Qualitätsmängel werden minimiert.
Maschinelles Entgraten
Beim maschinellen Entgraten erfolgt das Finishing des Werkstücks direkt im Bearbeitungszentrum. Das Bauteil kommt fertig produziert und in konstanter Qualität aus der Maschine - ein weiterer Prozessschritt für das Entgraten entfällt.
Das Entgraten kann darüber hinaus automatisiert in den Zerspanungsprozess integriert werden. Hier werden die erforderlichen Entgratwerkzeuge im Werkzeugmagazin der CNC Maschine gelagert und über den Werkzeugwechsel automatisch eingewechselt.
Generell bietet das maschinelle Entgraten den großen Vorteil, dass konstante, reproduzierbare Ergebnisse zu erwarten sind. Selbst bei den heutigen Anforderungen hochpräziser Bauteile mit immer diffiziler werdenden Werkstückkonturen werden Bauteile in gleichbleibend hoher Qualität #gratfrei gefertigt. Vormals gebundene Ressourcen können anderweitig eingesetzt werden.
Der Wettbewerbsvorteil liegt auf der Hand: Prozess- und Durchlaufzeiten werden verringert, Qualitätsmängel werden minimiert.
1. Entgratung von Bohrungen mit Entgratwerkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide
Es handelt sich hier um ein zerspanendes Verfahren. I.d.R. wird damit die Rückseite von Bohrungen entgratet, oft auch mit der Option einer vorderseitigen Entgratung.
Die Schneiden stehen unter Druck (Federdruck, Vorspannung bei Gabelwerkzeugen oder Kühlmittel). Der Druck ist meist einstellbar oder kann an die Entgratung bzw. an den Werkstoff angepasst werden.
Diese Werkzeuge werden wie Bohrwerkzeuge eingesetzt, d.h. im Rechtslauf zentrisch durch die zu entgratende Bohrung. Die Schneide klappt im Vorschub automatisch ein. Eine definierte Entgratung ist mit gefederten Schneiden nur bedingt und mit Einschränkungen möglich.
Als Werkzeuge empfehlen wir Ihnen
- für das vorder- und rückseitige Entgraten und Anfasen von Bohrungen unseren Burraway, Burr-Off, E-Z-Burr,
- für das rückseitige Entgraten und Anfasen von Bohrungen das GMO Entgratwerkzeug oder
- für das Entgraten von sich kreuzenden Bohrungen das HSD Tool.
2. Entgratung von Bohrungen, Konturen, Kanten und 3D-Formen mit Zirkular-Entgratfräsern mit geometrisch bestimmter Schneide
Zirkular-Entgratfräser führen selbst an schwer zugänglichen Stellen eine präzise und gleichmäßige Entgratung durch. Ihre spezielle Schneidengeometrie ermöglicht eine effiziente Materialentfernung, selbst bei 3D-Formen. In Verbindung mit 3-Achs Maschinen und entsprechender Programmierung sind dem Einsatzbereich dieser Werkzeuge kaum Grenzen gesetzt. Einschränkungen können höchstens durch die Arbeitslänge entstehen.
Der Einsatz von Entgratfräsern setzt definierte Konturen in relativ engen Werkstücktoleranzen voraus. Um den Einsatzbereich auch auf undefinierte Kanten (z.B. bei Gussteilen, geschmiedeten oder geschweißten Teilen) zu erweitern, besteht die Möglichkeit, einen Axial-Ausgleichshalter einzusetzen. Axialausgleich auf Zug und Druck ermöglichen in Verbindung mit speziell entwickelten 45° Entgratfräsern auch die Bearbeitung undefinierter Kanten und Konturen. Der Fräser wird aufgrund seines Ausgleichshalters beim Abfahren von Maßabweichungen am Werkstück weggedrückt und entgratet daher bei gleichbleibender Kraft rundherum gleichmäßig.
Als Werkzeuge empfehlen wir Ihnen
- für das vorder- und rückseitige Entgraten von Kanten auf 3D gekrümmten Oberflächen das Back-Burr Cutter & Path Entgratsystem. Es wurde speziell für die Entgratung entwickelt und ermöglicht eine sekundärgratfreie Bearbeitung. Aufgrund der oft sehr aufwendigen CNC-Programmierung bieten wir hier optional NC-Datensätze für ein optimales Entgratergebnis und für maximale Standzeiten an.
- für das Entgraten auch von nicht definierten Konturen das IBEX Entgratsystem mit Axial Ausgleichshalter
- für das Entgraten von Konturen mittels Roboter oder in Druckluft- oder Elektroschleifern unsere HM Rotierfräser
3. Entgratung und Polieren von Bohrungen, Oberflächen und Kanten mit Bürsten mit geometrisch unbestimmter Schneide
Das Entgraten mit Bürsten ist auch auf CNC Maschinen weit verbreitet. Die Entgratkontur muss hierbei nicht definiert abgefahren werden, was eine Zeitersparnis mit sich bringt. Bei unterschiedlich starker Gratbildung kann es jedoch schwierig sein, ein gleichmäßiges Entgratergebnis zu erhalten. Auch zu beachten ist, dass der Abrieb von abrasiven Entgratbürsten mit dem Kühlmittel mitgeschwemmt wird und zu Verschmutzung der Maschine führen kann.
Am Markt gibt es eine Vielzahl von Anbietern mit unterschiedlichsten Bürstentypen, von Stahl, Messing oder Nylonbürsten mit unterschiedlichstem Besatz (AlO, SiC, Diamant u.v.m.) und mit Körnungen von 36 bis 8000 bis hin zu Keramik-Faserbürsten oder Honbürsten.
Wir haben uns auf Keramik-Faserbürsten spezialisiert, deren 1000 gebundene Fasern nicht nur mit Keramik beschichtet sind, sondern die durchgehend zu 80% aus abrasiver Keramik bestehen. Sie bieten den großen Vorteil, dass die selbstschärfenden Kanten eine konstante Schleifleistung ermöglichen.
Im Gegensatz zu Drahtbürsten kehren die Keramik-Faserstäbe auch nach der Bearbeitung wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Speziell in Verbindung mit einem Axial-Ausgleichshalter sind diese Bürsten in einem großen Anwendungsbereich einsetzbar und punkten durch hohe Standzeiten, höhere Produktivität und niedrigere Kosten.
Diese Keramikfaserbürsten empfehlen wir Ihnen:
- für das Entgraten und Polieren von Oberflächen die XEBEC Oberflächen-Bürste
- für das Entgraten von Querbohrungen sowie das Polieren oder Entzundern von Bohrungswandungen die XEBEC Cross-Hole Bürste
- für das seitliche Entgraten und Polieren von Oberflächen, Kanten und Gewinden die XEBEC Rundbürste Wheel Type
Entgraten mit Robotik
Die Entgratung mittels Roboter erfolgt mit Entgratwerkzeugen wie sie auch sonst für maschinelles Entgraten Verwendung finden. Hier handelt es sich primär um Werkzeuge zum Schleifen, Bürsten, Fräsen oder Senken.
Die Herausforderung bei der Roboterbearbeitung zeigt sich beim Zusammenspiel zwischen Werkzeug, Vorrichtung und Roboter. Je weiter der Roboterarm ausfährt, desto labiler wird die Zerspanung. Es ist also auf eine ausreichende Steifigkeit zu achten.
Beim Aufbau der Roboteranlage finden sich zwei grundsätzlich verschiedene Strategien:
1. Werkstückgeführte Roboterentgratung
Hierbei werden die zu entgratenden Werkstücke vom Roboter per Greifer aufgenommen und programmgesteuert an der fest montierten Entgrateinheit entlang geführt.
Dieses Vorgehen wird vor allem bei kleineren und mittleren Bauteilen bevorzugt sowie üblicherweise in der Serienfertigung eingesetzt.
2. Werkzeuggeführte Roboterentgratung
Hier bearbeitet der flexible Roboterarm ein fest eingespanntes Werkstück und fährt die Werkstückkanten definiert ab.
Besonders bei größeren Bauteilen mit komplexen Konturen wird die werkzeug-geführte Strategie bevorzugt, da es hier deutlich einfacher ist, das Werkzeug zu bewegen statt das große, sperrige Bauteil. Vorteilhaft ist hier auch, dass der Roboter über eine Wechselstation mehrere Werkzeuge aufnehmen kann und durch einen automatischen Werkzeugwechsel unterschiedlichste Entgratoperationen am Bauteil durchführen kann.
Wasserstrahl Hochdruckentgraten
Beim Wasserstrahl- oder Hochdruckentgraten wird ein Wasserstrahl mit bis zu ca. 1000 bar Druck für die Entgratung eingesetzt. Der Druck wird über Düsen gezielt auf die zu bearbeitenden Stellen gerichtet. Dadurch werden die vorstehenden Grate abgetrennt. Dieses Verfahren ist besonders für Werkstücke mit schwer zugänglichen Stellen oder auch zum Reinigen geeignet. Entgraten und Reinigen können direkt in einem Arbeitsgang erfolgen.
Gleitschleifen / Schleppschleifen / Trowalisieren
Das Verfahren wurde nach dem Hersteller Walther Trowal benannt, laut Definition nach DIN 8589 lautet es "Gleitspanen".
Beim Gleitschleifen werden die Bauteile in in einer rotierenden, vibrierenden oder oszillierenden Trommel bearbeitet, unter Einsatz von Schleifkörpern (Chips) in unterschiedlichsten Größen, Formen und Schleifpartikeln sowie meist noch einem Zusatzmittel in wässriger Lösung. Durch die Bewegung des Behälters werden die Kanten des Werkstücks aufgrund der Schleifkörper abgerundet bzw. entgratet.
Das Verfahren wird sowohl bei der Feinentgratung als auch zur Oberflächen- verbesserung und zum Reinigen von Bauteilen eingesetzt. Dabei wird das gesamte Bauteil, aussen und innen, bearbeitet. Es kann kein definiertes Entgraten erfolgen, sondern alle Werkstückoberflächen, die mit den Schleifkörpern in Berührung kommen, werden abgeschliffen und gerundet. Die Abtragsleistung und damit die Stärke der Entgratung kann durch eine unterschiedliche Auswahl von Schleifkörpern und Zusatzmittel sowie die Laufzeit der Anlage variiert werden.
Strahlen mit Granulat / Kugelstrahlen
Die Strahltechnik wird umgangssprachlich oft als "Sandstrahlen" oder "Kugelstrahlen" bezeichnet. Dabei werden abrasive Strahlpartikel (z.B. Sand, Stahlkugeln, Glasperlen oder Trockeneis) meist per Druckluft auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt.
Strahlen wird in der Bauteilereinigung, zum Entrosten und Entzundern sowie zum Feinentgraten, aber auch zur Oberflächenveredelung eingesetzt. Eine Entgratung erfolgt i.d.R. unter erhöhtem Druck und im Nassstrahlverfahren. Dabei werden dem Strahlmittel Flüssigkeiten (fluids) beigegeben. Gestrahlt wird sowohl manuell mit Strahldüsen als auch in kompletten Strahlanlagen mit Teiletransport bis hin zur vollautomatisierten Linienfertigung.
Je nach Anforderung wird das passende Strahlverfahren definiert. Zu berücksichtigen sind Faktoren wie die Art der Oberfläche, die Art der Verunreinigung, die Größe der Oberfläche sowie die Kosten des jeweiligen Verfahrens.
Wir zeigen es Ihnen persönlich!
In unserem Online-Seminar "#gratfrei direkt von der Maschine produzieren", das sich speziell mit Entgraten und gratminimaler Vorbearbeitung beschäftigt, erfahren Sie mehr zu diesem umfangreichen Thema.
Während und nach dem Seminar sind Sie herzlich dazu eingeladen, Ihre spezifischen Fragen zu stellen oder Ihr Entgratproblem zu erläutern. Wir unterstützen Sie bei der Lösung von auftretenden Bearbeitungsproblemen.
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