Daniel Wilhelm
Ihr 3D-Messtechnik Spezialist für taktile Messtechnik.
Warum man Kanten immer brechen sollte
Der Kantenbruch ist ein fester Bestandteil der zerspanenden Bearbeitung von Werkstücken. Er sieht vor, dass scharfe Winkel vermieden werden. Stattdessen wird an der Spitze des Winkels eine leichte Abschrägung eingebracht. Diese hat folgende Vorteile:
- Entfernung vom Grat
- Verringerung der Verletzungsgefahr
- Erleichterung des Zusammenbaus
- Vermeidung von Spannungsspitzen.
Ein Grat ist bei der zerspanenden Bearbeitung kaum zu vermeiden. Vor allem an scharfkantigen Überhängen bauen die rotierenden Schneidwerkzeuge an der freien Seite diesen unerwünschten Überhang auf. Dieser stört die Toleranzen, was den Zusammenbau erschwert. Da er seinerseits sehr scharfkantig sein kann, besteht die Gefahr von Schnittverletzungen bei Berührung. Außerdem begünstigt eine Gratleiste in Metall ein unerwünschtes Schneid- und Fressverhalten, welches andere Bauteile beschädigt. Spannungsspitzen führen dazu, dass Risse im Werkstück entstehen. Der Kantenbruch räumt zuverlässig diese Gefahren aus und macht die Werkstücke wesentlich zuverlässiger und langlebiger.
Beispiel für Fehler beim Kantenbruch
Volkswagen und Mercedes-Benz sahen sich in den 2000er Jahren einem merkwürdigem Phänomen ausgesetzt. Steuerketten, die eigentlich weit über hunderttausend Kilometer halten sollten, längten sich und rissen schon bei weit unter der Hälfte der angedachten Lebensdauer. Viele kapitale Motorschäden waren die Folge. Die Ursache war ein unzulässig langer Gebrauch von Stanzwerkzeugen für die Kettenglieder. Dies führte zu einer Gratbildung, welche sich in die Steckbolzen eingefressen hat. Dadurch längten sich die Ketten zuerst und rissen dann ab. Eine Nachbearbeitung der Kettenglieder hätte dieses Phänomen vermieden.
Berechnung des Kantenbruchs
Kanten dürfen nicht beliebig gebrochen werden. Für die Berechnung des Kantenbruchs wurde deshalb die ISO 13715 ins Leben gerufen. Sie legt fest, wie Kanten gebrochen werden und wie diese Brechung darzustellen ist.
Fasen haben entlang gerader Kanten in der Regel einen Winkel von 45°. Bei Bohrungen sind Kantenbrüche von 60° üblich. Sie werden in der Zeichnung als Winkel mit schräg abgesetztem Pfeil dargestellt. Die Zahlen im Winkel geben den Toleranzbereich in Mikrometer an.
Arten von Kantenbrüchen
Die ISO 13715 unterscheidet bei Kantenbrüchen zwischen folgenden drei Ausprägungen:
- Gratig
- Scharfkantig
- Gratfrei
Als „Gratig“ gelten Außenkanten, die eine Toleranz zwischen +0,1 bis +0,5 haben. Das Endmaß liegt damit immer über dem Nennmaß und erzeugt damit stets den eigentlich unerwünschten Überhang.
Als „Scharfkantig“ gelten Außenkanten, die eine Toleranz zwischen +- 0,02 und +- 0,05 aufweisen. Ihr Überhang ist sehr gering oder sogar negativ. Beim Einhalten der negativen Toleranz wird eine Gratbildung in jedem Fall vermieden. In positiver Richtung ist dieser Effekt sehr gering. Eine Verletzungsgefahr besteht aber immer noch.
„Gratfrei“ wird ein Kantenbruch, wenn er eine Toleranz zwischen -0,1 und -0,5 einhält. Die Kante ist nicht nur frei von Graten, es ist auch der Zusammenbau erleichtert und die Verletzungsgefahr minimiert.
Herstellung des Kantenbruchs
Der Kantenbruch wird bei CNC-Bauteilen in der Werkstückprogrammierung berücksichtig. Dazu wird wahlweise das gerade verwendete Dreh- oder Fräswerkzeug eingesetzt oder ein separates dazu ausgewählt. Die CNC programmierte Kantenbrechung ermöglicht auch die Fertigung von Rundfasen. Diese sind besonders komfortabel und sicher. Bei manueller Fertigung wird die Kante mithilfe einer Feile gebrochen.
