Was ist eine Schermaschine? Arten, Verwendungen und Funktionsweise

A Schermaschine ist ein mechanisches Schneidgerät, das verwendet Zwei scharfe Klingen bewegen sich aneinander vorbei und schneiden Bleche, Platten und andere Materialien in einer geraden Linie. Im Gegensatz zum Sägen oder Bohren erzeugt das Scheren saubere, rechtwinklige Schnitte, ohne dass Hitze oder Späne entstehen, was es zu einer unverzichtbaren Ausrüstung in Metallverarbeitungsbetrieben, Produktionsstätten und auf Baustellen weltweit macht.

Die Maschine funktioniert nach einem einfachen Prinzip: Eine Klinge bleibt stationär, während sich die andere vertikal oder horizontal bewegt, um das Material zu durchtrennen. Dieser Vorgang ähnelt dem Schneiden von Papier mit einer Schere, erfordert jedoch deutlich mehr Kraft, die von industriellen Schermaschinen erzeugt werden kann zwischen 20 und 600 Tonnen Schneiddruck , abhängig von ihrer Größe und Kapazität.

Wie Schermaschinen funktionieren

Der Schervorgang umfasst vier verschiedene Phasen, die innerhalb von Sekunden ablaufen. Das Material wird zunächst am Hinteranschlag positioniert, was genaue Schnittmaße gewährleistet. Bei Aktivierung senkt sich die obere Klinge schnell ab und übt dabei eine konzentrierte Kraft entlang der Schnittlinie aus, während die untere Klinge fixiert bleibt.

Wenn die Klingen ineinandergreifen, erzeugen sie ein Scherzone, in der plastische Verformung auftritt bevor das Material bricht. Der Klingenspalt – typischerweise zwischen 5 % und 10 % der Materialstärke eingestellt – bestimmt die Schnittqualität. Ein zu großer Spalt führt zu rauen Kanten; Zu schmal führt zu übermäßigem Verschleiß der Messer.

Kraftübertragungsmethoden

Moderne Schermaschinen nutzen drei primäre Antriebssysteme:

• Mechanischer Antrieb: Verwendet ein Schwungrad- und Kupplungssystem und bietet Geschwindigkeiten von bis zu 60 Hüben pro Minute für die Massenproduktion
• Hydraulischer Antrieb: Bietet variable Geschwindigkeitsregelung und konstante Kraft über den gesamten Schneidhub, ideal für dickere Materialien
• Pneumatischer Antrieb: Wird häufig bei kleineren Maschinen für leichtere Materialien verwendet und bietet schnelle Reaktionszeiten

Arten von Schermaschinen

Tafelschere

Tafelscheren stellen den am weitesten verbreiteten Typ dar und verfügen über eine vertikale Schneidklinge, die sich gerade nach unten bewegt. Diese Maschinen verarbeiten Materialien aus dünne Folien bis zu 1 Zoll dicken Stahlplatten . Die Schneidkapazität reicht von 4 Fuß bis über 40 Fuß Breite, wobei größere Modelle in Stahl-Service-Centern und Schiffbauanlagen zu finden sind.

Alligatorschere

Alligatorscheren sind nach ihrem kieferähnlichen Aussehen benannt und verfügen über einen gelenkigen Schneidvorgang, bei dem sich beide Klingen bewegen. Diese Maschinen eignen sich hervorragend zum Schneiden von Altmetall, Baustahl und unregelmäßig geformten Materialien. Auf Schrottplätzen werden üblicherweise Alligatorscheren zur Verarbeitung eingesetzt bis zu 200 Tonnen Metall täglich , schneidet mühelos Bewehrungsstäbe, Rohre und Winkeleisen.

Tischschere

Tischscheren sind kompakte, handbetriebene Werkzeuge, die für leichte Arbeiten geeignet sind. Auf Werkbänken montiert, schneiden sie normalerweise Materialien bis zu 16-Gauge-Stahl. Kleine Fertigungsbetriebe und HVAC-Auftragnehmer bevorzugen diese Geräte wegen ihrer Portabilität und den geringen Betriebskosten.

Rotationsschere

Rotationsscheren verwenden kreisförmige Klingen anstelle von geraden Kanten, was gekrümmte und unregelmäßige Schnitte ermöglicht. Der kontinuierliche Schneidvorgang macht sie 40 % schneller als eine Tafelschere für bestimmte Anwendungen, insbesondere in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie, wo komplexe Formen erforderlich sind.

Industrielle Anwendungen und Materialien

Schermaschinen verarbeiten ein breites Spektrum an Materialien in zahlreichen Branchen. Im Automobilbau schneiden sie Karosserieteile und Strukturbauteile aus Aluminium und hochfestem Stahl. Die Haushaltsgeräteindustrie ist bei der Produktion auf Scheren angewiesen über 15 Millionen Kühl- und Waschmaschinenpaneele pro Jahr allein in Nordamerika.

Materialkompatibilität

Unterschiedliche Materialien erfordern spezifische Klingenwinkel und Abstände für optimale Ergebnisse:

• Weichstahl: Das am häufigsten geschnittene Material, das einen Standardmesserabstand von 6–8 % der Dicke erfordert
• Edelstahl: Erfordert schärfere Klingen und 10–12 % Freiraum aufgrund der Kaltverfestigungseigenschaften
• Aluminium: Verwendet größere Abstände (12–15 %) und geringere Schnittwinkel, um Materialanhaftungen zu verhindern
• Kupfer und Messing: Aufgrund ihrer abrasiven Beschaffenheit sind häufige Klingenwechsel erforderlich

Bauunternehmen verwenden tragbare Schermaschinen, um Dachplatten, Fassadenverkleidungen und Metalldecks vor Ort zu schneiden. HLK-Auftragnehmer verarbeiten Rohrleitungen aus verzinktem Stahl der Stärke 24 Tausende präziser Schnitte pro Projekt ohne dass Funken oder Wärmeeinflusszonen entstehen.

Vorteile gegenüber alternativen Schneidmethoden

Das Scheren bietet im Vergleich zum Plasmaschneiden, Laserschneiden oder Sägen deutliche Vorteile. Der Prozess produziert Keine Wärmeeinflusszonen , wodurch die Materialeigenschaften entlang der Schnittkante erhalten bleiben. Dies macht das Scheren ideal für Anwendungen, bei denen thermische Verformung die Teilegenauigkeit beeinträchtigen würde oder bei denen anschließendes Schweißen erforderlich ist.

Die Betriebskosten bleiben deutlich niedriger als bei thermischen Schneidverfahren. Eine hydraulische Schere verbraucht im Betrieb etwa 15 Kilowatt, während ein vergleichbarer Laserschneider 30–50 Kilowatt benötigt. Dies entspricht einer Betriebsdauer von über einem Jahr Energieeinsparungen in Höhe von 8.000 bis 12.000 US-Dollar für Betriebe, die täglich im Zweischichtbetrieb arbeiten.

Geschwindigkeitsvorteile zeigen sich in der Großserienproduktion. Moderne CNC-Scheren erledigen Schnitte in 2–3 Sekunden, einschließlich der Materialpositionierung. Das Laserschneiden desselben Teils kann 8–12 Sekunden dauern, was den Durchsatz um 60–70 % reduziert. Für Hersteller, die Tausende identischer Teile produzieren, wirkt sich diese Effizienz direkt auf die Rentabilität aus.

Schlüsselkomponenten und Funktionen

Hinteranschlagsystem

Der Hinteranschlag positioniert das Material vor dem Schneiden genau. Moderne CNC-Hinteranschläge erreichen Wiederholgenauigkeit innerhalb von ±0,004 Zoll , unerlässlich für die Einhaltung enger Toleranzen über Produktionsläufe hinweg. Mehrachsige Hinteranschläge ermöglichen Winkelschnitte und komplexe Teilegeometrien ohne manuelle Neupositionierung.

Klingenkonstruktion

Schermesser bestehen typischerweise aus Werkzeugstahl mit einer Härte zwischen 58 und 62 HRC. In Umgebungen mit hoher Produktivität werden Klingen mit langlebigen gehärteten Einsätzen oder Hartmetallkanten verwendet 5-10 mal länger als Standard-Werkzeugstahl. Vierseitige, wendbare Klingen reduzieren Ausfallzeiten, indem sie es dem Bediener ermöglichen, zu neuen Schnittkanten zu wechseln, ohne die Klinge entfernen zu müssen.

Sicherheitssysteme

Moderne Schermaschinen verfügen über zahlreiche Sicherheitsfunktionen, die von der OSHA und internationalen Standards vorgeschrieben sind. Lichtvorhänge erkennen das Eindringen des Bedieners und stoppen die Messerbewegung innerhalb von Millisekunden. Zweihandsteuerungen verhindern eine versehentliche Aktivierung, während der Klingenschutz den Bediener vor umherfliegenden Teilen und Quetschstellen schützt.

Auswahl der richtigen Schermaschine

Die Wahl der geeigneten Scherausrüstung hängt von mehreren Faktoren ab. Die Materialstärke bestimmt die erforderliche Tonnage – eine allgemeine Regel zur Schätzung 1 Tonne Kraft pro Zoll Weichstahlbreite bei einer Dicke von einem Viertel Zoll. Eine Werkstatt, die regelmäßig 10 Fuß breiten Viertelzoll-Stahl schneidet, benötigt eine mindestens 120 Tonnen schwere Schere.

Die Produktionsmenge hat Einfluss darauf, ob ein mechanischer oder hydraulischer Antrieb wirtschaftlich sinnvoll ist. Mechanische Scheren kosten anfangs 20–30 % weniger, arbeiten aber mit festen Geschwindigkeiten. Hydraulische Modelle bieten eine variable Geschwindigkeitsregelung und eine einfachere Wartung, was höhere Preise in Betrieben rechtfertigt, die im Mehrschichtbetrieb arbeiten.

Genauigkeitsanforderungen bestimmen, ob CNC-Steuerungen notwendig sind. Manuelle Hinteranschläge reichen für grobes Schneiden und die Verarbeitung von Schrott aus und erreichen Toleranzen um ±0,030 Zoll. Teile, die strengere Spezifikationen erfordern, erfordern eine CNC-Positionierung 15.000 bis 50.000 US-Dollar zu den Maschinenkosten, eliminiert jedoch Messfehler und reduziert die Rüstzeit um 75 %.

1. Berechnen Sie die maximal benötigte Materialstärke und -breite
2. Bestimmen Sie das Produktionsvolumen und die erforderliche Zykluszeit
3. Bewerten Sie die Toleranzanforderungen für Ihre Anwendungen
4. Berücksichtigen Sie die verfügbare Stellfläche und die Stromversorgung
5. Bewerten Sie die langfristigen Kosten für Wartung und Klingenaustausch

Überlegungen zu Wartung und Betrieb

Die richtige Wartung verlängert die Lebensdauer der Schere und erhält die Schnittqualität. Die Hydraulikflüssigkeit sollte jedes Mal gewechselt werden 2.000 Betriebsstunden oder jährlich, je nachdem, was zuerst eintritt. Verunreinigte Flüssigkeit verursacht unregelmäßige Stößelbewegungen und beschädigt Dichtungen, was zu kostspieligen Reparaturen in Höhe von durchschnittlich 3.000 bis 8.000 US-Dollar führt.

Die Intervalle für das Schärfen der Klingen hängen von der Materialart und dem Produktionsvolumen ab. Beim Schneiden von unlegiertem Stahl müssen die Klingen normalerweise nach 40.000–60.000 Schnitten geschärft werden. Edelstahl reduziert diese Zahl aufgrund des erhöhten Verschleißes auf 20.000–30.000 Schnitte. Professionelles Schärfen kostet 200 bis 400 US-Dollar pro Klingensatz, stellt aber die Leistung wieder in einen nahezu neuwertigen Zustand.

Bei täglichen Inspektionen sollten der richtige Sägeblattspalt, die Genauigkeit des Hinteranschlags und die Funktion des Sicherheitssystems überprüft werden. Die wöchentliche Schmierung der Leisten, Verschleißplatten und Drehpunkte verhindert vorzeitigen Verschleiß. Berichte über Einrichtungen, die vorbeugende Wartungspläne umsetzen 60 % weniger ungeplante Stillstände im Vergleich zu denen, die nur reaktive Reparaturen durchführen.