Was ist Entgraten? Methoden, Werkzeuge, Maschinen und CNC-Techniken

Was ist Entgraten?

Jedes bearbeitete Teil wird geschnitten, gebohrt oder gefräst. Fast alle diese Prozesse hinterlassen etwas Unerwünschtes: einen Grat. Entgraten ist daher ein entscheidender Schritt für Ingenieure und Hersteller, die präzise, ​​sichere und montagefertige Teile benötigen. Beim Entgraten werden diese scharfen, unerwünschten Kanten und Oberflächen der bearbeiteten Teile entfernt. Es trägt maßgeblich zur Qualität des fertigen Teils bei.

ProLean Tech bietet Entgratungsdienste Für CNC-gefräste, Blech- und Fertigungsteile. Ob Sie nach der Bearbeitung Entgraten oder vor dem Beschichten oder der Montage Kanten nachbearbeiten müssen – unser Team bearbeitet sowohl Kleinaufträge als auch Serienfertigungen mit gleichbleibend guten Ergebnissen.

Dieser Artikel behandelt das Entgraten und seine verschiedenen Techniken sowie die benötigten Werkzeuge.

 

Was ist Entgraten?

Das Entgraten ist ein Nachbearbeitungsprozess in der Fertigung. Es dient dazu, Grate – kleine, erhabene Kanten oder Materialvorsprünge – zu entfernen, die sich an der Oberfläche oder den Kanten eines Werkstücks bilden. In den meisten Fertigungsprozessen sind diese Unregelmäßigkeiten ein natürliches Nebenprodukt. Selbst wenn ein Teil per Laser geschnitten oder auf einer CNC-Drehmaschine bearbeitet wird, bleiben immer Materialreste zurück. Durch das Entgraten werden Geometrie und Oberflächenqualität des Werkstücks wiederhergestellt.

Bedeutung des Entgratens

In der Präzisionsfertigung ist das Auslassen des Entgratens unerlässlich. Grate können die korrekte Passung von Teilen verhindern, Sicherheitsrisiken bei der Handhabung bergen und Spannungskonzentrationen verursachen, die zu vorzeitigem Versagen führen können. Entgraten von Metall Entfernt diese unerwünschten Kanten, sodass die Teile wie vorgesehen montiert, geprüft und verwendet werden können.

Das Entgraten trägt dazu bei, dass Teile die Qualitätsprüfung bestehen und sich reibungslos in Baugruppen einfügen. Es verbessert die Qualität und Lebensdauer von Metallkomponenten und ist in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik häufig vorgeschrieben.

 

Verschiedene Entgratungsmethoden

In der Fertigung werden verschiedene Entgratungsverfahren eingesetzt, wie zum Beispiel

Handentgraten

Zum schonenden Entfernen von Graten werden kleine Feilen, Schleifpapier oder andere Handwerkzeuge verwendet.

Strahlenentgraten

Um die Grate zu entfernen, werden Materialien wie Aluminiumoxid oder Glasperlen unter hohem Druck erhitzt.

Automatisches Entgraten

Zum schnellen Entgraten von Teilen werden Roboter-, Bürsten- oder riemengetriebene Maschinen eingesetzt. Dies kann die Produktionseffizienz steigern.

 

Was ist ein Grat und wie wirkt er sich auf die Bearbeitung aus?

Auswirkungen des Entgratens

Ein Grat ist ein erhabener, unerwünschter Materialrest. Nach einem Bearbeitungs- oder Schneidvorgang bleibt er als dünner Vorsprung am Werkstück zurück. Grate können an Kanten, Bohrungen oder flachen Oberflächen auftreten. Ihre Größe und Form können je nach Material und Bearbeitungsprozess stark variieren. 

Selbst kleinste Grate beim Entgraten von Edelstahl oder Aluminium können die Produktqualität beeinträchtigen. Solche Unregelmäßigkeiten können die Abmessungen verändern und Verletzungen verursachen.

 

Arten von Fräsern

Bei der Fertigung entstehen verschiedene Arten von Graten. Die Kenntnis der jeweiligen Art hilft bei der Auswahl des richtigen Entgratungsverfahrens.

Poisson Burr

Sie entsteht durch Druckkräfte im Schnittbereich. An den Werkstückkanten verursacht sie eine seitliche Materialausdehnung. Sie tritt am häufigsten beim Drehen und Fräsen auf.

Rollover Grat

Sie entsteht, wenn sich Material über die Kante biegt, anstatt sauber abzubrechen. Überrollgrate sind besonders häufig beim Fräsen oder Bohren zu beobachten.

Tränengrat

Ein Rissgrat entsteht, wenn das Werkstück gerissen statt sauber geschnitten wird. Er kann zu ausgefransten Kanten führen.

Abtrenngrat

Beim Abtrennen eines Werkstücks vom Rohmaterial entsteht ein Trenngrat.

Thermischer Grat

Es entsteht, wenn geschmolzenes Material an der Kante wieder erstarrt. Dies ist auf hitzeintensive Prozesse wie Laserschneiden oder Plasmaschneiden zurückzuführen.

 

Was verursacht Grate bei der maschinellen Bearbeitung?

Bei der Rohmaterialverarbeitung sind Grate nahezu unvermeidbar. Die Art der Grate hängt von der jeweiligen Bearbeitungsart ab.

Bearbeitungsprozess

Die Grate, die während des Bearbeitungsprozesses entstehen, sind:

• Bohren: Beim Bohren drückt der Bohrer das Werkstück nach außen. Dadurch entsteht an der Austrittsseite ein typischer Grat. Bei stumpfen Bohrern verschärft sich das Problem.
• Gravur: Wenn der Schnittweg schmaler wird, entstehen Mikrograte entlang der gravierten Linien, insbesondere bei weichen Metallen und Kunststoffen.
• Mahlen: Grate bilden sich typischerweise an den Austrittsstellen der Werkzeuge. Dies geschieht bei Richtungsänderungen beim Fräsen, insbesondere an Ecken und Kanten von Taschen. 
• Drehen: Die seitlichen Schnittkräfte drücken das Werkstück am Ende des Schnitts nach außen. Entlang zylindrischer Oberflächen entstehen Poisson-Grate. 

Schneidprozess

Die beim Schneidevorgang entstehenden Grate sind

• Ausblendung: Beim Stanzen eines Formteils aus Blechblättern entsteht eine Schnittkante am Rohling. An der Austrittsseite der Matrize bildet sich ein Grat am verbleibenden Blech.
• Stanzen: Beim Stanzen entstehen, ähnlich wie beim Ausschneiden, Grate um das Loch herum. Diese Grate bilden sich meist auf der Austrittsseite des Blechs aus der Matrize.
• Laser schneiden: Durch die Hitze schmilzt das Metall. Das geschmolzene Werkstück kann an den Kanten als Schlacke oder thermischer Grat wieder erstarren.
• Plasmaschneiden: Beim Plasmaschneiden werden extrem hohe Temperaturen eingesetzt. Dies kann insbesondere bei dickeren Metallquerschnitten zu starken thermischen Graten führen.
• Scheren: Beim geradlinigen Scheren von Blechen bilden sich Roll- und Abrissgrate.

 

Schritte des Entgratungsprozesses

Entgraten einer Metallstange

Das Entgraten erfolgt systematisch. Dadurch wird sichergestellt, dass die Arbeitsschritte einheitlich sind und die Teile während des Arbeitsablaufs nicht beschädigt werden.

Inspektion des Grats

Zunächst wird der Grat untersucht. Das Werkstück wird geprüft, um Lage, Art und Ausmaß des Grats zu ermitteln. Die Entgratungsstrategie ergibt sich aus diesem Prozess.

Vorbereitung des Teils

Das Werkstück wurde gewaschen. Vor dem Entgraten müssen alle Beschichtungen, Öle und Späne entfernt werden. Dadurch lassen sich Verunreinigungen oder weitere Beschädigungen vermeiden.

Auswahl des Entgratungsverfahrens

Die am besten geeignete Entgratungstechnik wird ausgewählt. Dies hängt von der Art des Grats, dem Material, der Teilegeometrie und dem Produktionsvolumen ab.

Kantenentgratungsprozess

Mit der angegebenen Methode werden Grate von allen genannten Kanten und Oberflächen des Werkstücks entfernt.

Oberflächenprüfung

Die Teileprüfung wird wiederholt, um sicherzustellen, dass nach dem Entgraten alle Grate entfernt wurden. Dadurch wird auch überprüft, ob die Oberfläche während des Prozesses beschädigt wurde.

Endbearbeitung

Das Bauteil kann je nach Anwendungsanforderungen weiteren Oberflächenbearbeitungsverfahren unterzogen werden. Zu den Oberflächenbearbeitungsverfahren gehören Polieren, Beschichten oder Passivieren.

 

Wie man CNC-Entgratungswerkzeuge verwendet

Verfahren des Entgratens mit einem Werkzeug

CNC-Entgraten bietet ein reproduzierbares Verfahren zum Entgraten von Teilen in der Serienfertigung. Hier finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Verwendung der CNC-Entgratwerkzeuge.

Schritt 1: Auswahl des richtigen Werkzeugs

Die Wahl des Entgratwerkzeugs hängt vom Werkstoff und der Schneidengeometrie ab. Bei harten Legierungen eignen sich Hartmetallwerkzeuge gut. Für weichere Werkstoffe ist Schnellarbeitsstahl (HSS) geeignet. Für die effektive Bearbeitung von Querbohrungen und Innenkanten sind Rückfaswerkzeuge ideal.

Schritt 2: Z-Tiefe und Offsets einstellen

 Stellen Sie sicher, dass das Werkzeug den Grat entfernt und die genaue Z-Tiefe eingestellt ist. Überprüfen Sie vor dem Programmstart die Werkzeuglängenkorrekturen. Selbst kleine Fehler können zu unvollständiger Entgratung oder Oberflächenbeschädigungen führen.

Schritt 3: Optimierung von Vorschub, Drehzahl und Gleichlauffräsen

Verwenden Sie für Werkzeug und Material stets die vom Hersteller empfohlenen Schnittgeschwindigkeiten. Beim Entgraten erzeugt Gleichlauffräsen in der Regel eine sauberere Schneide als Gegenlauffräsen. Die Gefahr von Ausbrüchen oder Sekundärgratbildung verringert sich bei geringeren Vorschubgeschwindigkeiten. 

Schritt 4: Richtige Werkstückspannung für gleichmäßige Fasen

Ungleichmäßige Werkstückspannung kann zu ungleichmäßigen Fasentiefen führen. Um sicherzustellen, dass das Werkstück in derselben Position gehalten wird, verwenden Sie stets spezielle Vorrichtungen, um Probleme zu vermeiden. Bei der Entgratung kleiner Teile ist die Wiederholgenauigkeit besonders wichtig.

Verschiedene Arten von Entgratungstechniken

Dies sind die verschiedenen Arten von Entgratungstechniken.

Manuelles Entgraten

Beim manuellen Entgraten kommen Handwerkzeuge wie Feilen, Schaber und Entgratklingen zum Einsatz. Für Kleinserien oder komplexe Geometrien eignet sich diese Methode. Sie ist jedoch arbeitsintensiv und fehleranfällig.

Mechanisches Entgraten

Bei mechanischen Entgratungsmaschinen kommen Trommelpoliermaschinen, Vibrationspoliermaschinen oder Bürstensysteme zum Einsatz. Die Grate werden durch abrasiven Kontakt entfernt. Für die Serienbearbeitung von Kleinteilen ist dieses Verfahren äußerst effektiv, da es auch bei großen Stückzahlen eine hohe Ergebniskonstanz gewährleistet.

Thermisches Entgraten

Es ist auch als thermisches Energieverfahren (TEM) bekannt. Bei dieser Technik wird eine kontrollierte Verbrennungsreaktion in einer Druckkammer genutzt. Für komplexe Innengeometrien eignet es sich ideal zum Entgraten von Edelstahl und anderen Metallen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Es ist das am häufigsten angewandte Verfahren.

Elektrochemisches Entgraten (ECD)

Beim elektrochemischen Entgraten (ECD) wird eine Elektrolytlösung verwendet. Zum Entfernen der Grate wird ein kontrollierter elektrischer Strom eingesetzt. Das Verfahren ist auch bei gehärteten Werkstoffen wirksam. Es eignet sich ideal für Innenkanten und Querbohrungen, die mechanisch schwer zugänglich sind.

Laserentgraten

 Beim Laserentgraten wird aufgrund seiner außergewöhnlichen Präzision ein Laserstrahl eingesetzt, um überschüssiges Material zu verdampfen. Es eignet sich ideal für Mikrobauteile in der Elektronik- und Medizintechnik.

 

Vorteile des Entgratens 

Nachfolgend sind die Vorteile des Entgratens aufgeführt

Erhöhte Sicherheit

Gratfreie Teile vermeiden scharfe Kanten. Dies schützt die Arbeiter vor Verletzungen bei der Handhabung und Montage.

Verbesserte Ästhetik

Saubere Kanten sorgen für ein professionelleres Erscheinungsbild. Bei Anwendungen mit Kundenkontakt spielt eine ansprechende Ästhetik eine wichtige Rolle.

Bessere Montage

Gratfreie Teile lassen sich beim Zusammenfügen präziser montieren. Dadurch werden Montageaufwand und Fehler reduziert.

Erhöhte Langlebigkeit

Durch das Entgraten entstehen Spannungsspitzen. Das Entfernen der Grate verlängert die Dauerfestigkeit und erhöht die Lebensdauer der Bauteile.

Verbesserte Haftung

Wenn das Werkstück glatt und gratfrei ist, nehmen seine Oberflächen Beschichtungen, Klebstoffe und Farben gleichmäßiger auf.

Reduzierte Folgeschäden

Während des Betriebs können sich Grate bilden, die Hydrauliksysteme, Motoren oder elektronische Baugruppen verunreinigen und zu vorzeitigem Ausfall führen können.

Effiziente Betriebsabläufe

Dank automatisierter Entgratungsmaschinen ist die Teilebearbeitung deutlich schneller als bei manuellen Verfahren. So konnten beispielsweise 54 Stunden manuelle Arbeit auf 9 Stunden reduziert werden. Die höhere Produktionsgeschwindigkeit verkürzt die Taktzeit.

 

Nachteile des Entgratens 

Es werden verschiedene Entgratungsverfahren angewendet. Jedes Verfahren hat seine Vor- und Nachteile. Einige gängige Verfahren werden im Folgenden zusammen mit ihren Nachteilen erläutert.

Methodik	Nachteile
Manuelles Entgraten	Langsamer, arbeitsintensiver Prozess, unbeständige Ergebnisse, Ermüdung des Bedieners, Risiko von Teilebeschädigung
Mechanisches/Automatisiertes Entgraten	Hohe Anlagenkosten, ungeeignet für komplexe Geometrien, können die Bauteilabmessungen verändern
Chemisches/Elektrolytisches Entgraten	Gefährliche Chemikalien, strenge Abfallentsorgungsvorschriften und beschränkt auf leitfähige Materialien
Trommeln/Massenfinish	Nicht geeignet für empfindliche Teile, lange Zykluszeiten, kann zu Beschädigungen an den Teilen führen.

 

Werkzeuge, die beim Entgraten verwendet werden 

Die Wahl des richtigen Werkzeugs beschleunigt, sichert und sorgt für ein gleichmäßigeres Entgraten. Die Werkzeugauswahl hängt vom Werkstück, dessen Geometrie und dem gewünschten Oberflächenfinish ab.

Manuelle Entgratungswerkzeuge

Zu den manuellen Entgratungswerkzeugen gehören:

• Handfeilen: Es handelt sich um das einfachste Entgratungswerkzeug. Es ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich (flach, rund und halbrund). Für Außenkanten an einfachen Geometrien eignet es sich gut.
• Entgratungsklingen: Für das Entgraten von Kanten sind ihre Klingen speziell entwickelt. Diese Klingen sind austauschbar und schwenkbar, um gekrümmten Kanten zu folgen. Sie werden häufig zum Entgraten von Metallteilen eingesetzt.
• Schleifwerkzeuge: Sie werden zum Entfernen leichter Grate und zur Oberflächenbearbeitung von Weichmetallen verwendet. Dazu gehören Schleifsteine, Schleifpapier und Schleifpads.

 

Automatisierte Entgratungswerkzeuge

Automatisierte Entgratungswerkzeuge steigern die Effizienz des Bearbeitungsprozesses. Dazu gehören

• Rotationswerkzeuge: Es werden Hochgeschwindigkeits-Rotationswerkzeuge eingesetzt. Diese sind mit Hartmetallfräsern, Schleifaufsätzen oder Drahtbürsten bestückt und finden sowohl in manuellen als auch in CNC-gesteuerten Anwendungen Verwendung.
• Spezialwerkzeuge zum Entgraten: Entgratwerkzeuge für Querbohrungen und Orbital-Entgratköpfe sind für spezifische Geometrien, wie z. B. sich kreuzende Bohrungen oder Innenkanäle, ausgelegt. Diese Werkzeuge gewährleisten hohe Präzision, Wiederholgenauigkeit und reduzierte Zykluszeiten.

 

Arten von Entgratungsmaschinen

Für verschiedene Produktionsvorgänge werden spezielle Entgratungsmaschinen eingesetzt, um präzisere Ergebnisse zu erzielen.

Arten des Entgratens

Dies sind die verschiedenen Arten von Entgratungsmaschinen, die in der Fertigung eingesetzt werden.

Trommelmaschinen

Trommelpoliermaschinen sind Trommelpoliermaschinen, die Werkstücke mit Schleifmitteln rotieren lassen. Der ständige Kontakt zwischen Schleifmittel und Werkstücken entfernt Grate von den Oberflächen und glättet diese nach und nach. Ideal zum Entgraten kleiner und sperriger Teile.

Vibrationsentgratmaschinen

Die Teile und das Schleifmittel werden in einen Vibrationsbehälter gegeben. Durch die Vibrationsbewegung wird ein gleichmäßiger Kontakt aller Oberflächen gewährleistet. Dieses Verfahren ist schonender und besser für empfindliche Bauteile geeignet als das Trommelpolieren.

Laser-Entgratungsmaschinen

Diese Maschinen verwenden lasergesteuerte Köpfe, die CNC-gesteuert präzise Grate entfernen. Sie eignen sich ideal für Anwendungen, die nur minimalen Materialabtrag und die Fertigung von Mikrobauteilen erfordern.

CNC-Entgratungsmaschinen

Mehrachsige CNC-Entgratungsmaschinen mit Werkzeugen zur automatischen Gratentfernung und Kantenfasung folgen vorprogrammierten Bahnen. Diese Maschinen eignen sich ideal für die Fertigung großer Stückzahlen mit hoher Teilevielfalt und gleichbleibender Teilegeometrie.

So wählen Sie die richtige Maschine aus

Die Auswahl der richtigen Maschine hängt von der Teilegröße, der geometrischen Komplexität, dem Material, dem Produktionsvolumen und dem Budget ab. Vibrationssysteme eignen sich ideal für empfindliche oder komplexe Teile. Für große Serien robuster Teile sind Trommelpoliermaschinen optimal. Bei Präzisionsbauteilen mit engen Toleranzen bietet die CNC-Bearbeitung die größte Flexibilität.

 

Häufige Anwendungen des Entgratens

Entgraten ist ein Oberflächenbearbeitungsverfahren, das in verschiedenen Fertigungsprozessen eingesetzt wird. Es findet Anwendung in Branchen, die Metall, Verbundwerkstoffe und Kunststoffe verarbeiten. Typische Anwendungsgebiete sind:

• Luft- und Raumfahrt: Um die erforderliche Stabilität zu gewährleisten und die Flugsicherheitsanforderungen zu erfüllen, müssen die Kanten gratfrei sein. Es wird für Turbinenschaufeln und Strukturhalterungen verwendet.
• Automotive: Das Entgraten wird in der Automobilindustrie eingesetzt, um die korrekte Montage von Bauteilen sicherzustellen. Es findet Anwendung an Motorblöcken, Getriebegehäusen und Bremskomponenten.
• Elektronik: Es wird in der Elektronikindustrie eingesetzt, um die elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen und die Passgenauigkeit des Werkstücks zu gewährleisten. Es dient zur Erzielung enger Toleranzen bei elektrochemischen Verfahren. Beispiele hierfür sind Leiterplattenverbinder, Sensorgehäuse und andere Bauteile.
• Medizinische Behandlung: In der Medizintechnik wird das Verfahren zum Entfernen scharfer Grate an chirurgischen Instrumenten eingesetzt. Implantate und Diagnosegeräte sind Beispiele hierfür. Die elektrochemische Entgratung eignet sich am besten zum Entgraten von medizinischen Edelstahlteilen.
• Haushaltsgeräte: Das Entgraten dient der Verbesserung der Sicherheit und des Aussehens. Es findet breite Anwendung bei Haushaltsgeräten, beispielsweise bei Halterungen und Gehäusen.
• Sanitär- und Rohrverbindungen: Das Entgraten ist notwendig, um die Dichtheit von Rohrenden und Formstücken zu gewährleisten. Dadurch wird eine Verunreinigung der Rohre durch Gratpartikel verhindert.

Fazit

Was ist Entgraten? Entgraten ist mehr als nur eine einfache Definition. Es umfasst die Prüfung, die Werkzeugauswahl und die Wahl des geeigneten Verfahrens. Es dient dazu, festzustellen, ob ein gefertigtes Bauteil sicher, funktionsfähig und für die Serienproduktion bereit ist. Moderne Technologien ermöglichen eine präzisere und effizientere Bearbeitung. Es gibt zahlreiche Optionen, von der manuellen Bearbeitung mit Feilen bis hin zum Laser- und CNC-Entgraten. Das Entgraten von Metalllegierungen in der Luft- und Raumfahrt oder bei der Serienfertigung von Automobilbauteilen kann einen erheblichen Einfluss auf Qualität, Kosten und Lieferzeiten haben.

ProLean Tech bietet umfassende Fertigungs- und Oberflächenbearbeitungsdienstleistungen für die Anforderungen moderner Industrien. Alle gängigen Entgratungsverfahren, wie elektrochemische, mechanische und Laserentgratung, werden abgedeckt. Von Kleinteilen bis hin zu komplexen Produktionsaufträgen – ProLean Tech fertigt schnell und präzise. Kontaktieren Sie uns, um dies zu besprechen. Entgratungs- oder Nachbearbeitungsarbeiten erforderlich.