Kreissäge

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Kreissägemaschinen, oft und im Folgenden auch nur als Kreissäge bezeichnet, sind Werkzeugmaschinen zum Trennen von Halbzeugen. Nach der DIN 8580 ordnet man diese Maschinen den spanenden Fertigungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide zu, da die Form und Anzahl der Schneiden bekannt und definiert sind. Die Schneiden von Kreissägen werden aufgrund ihrer Form auch Zähne genannt und sind namensgebend außen auf einem kreisförmigen Sägeblatt positioniert. Da diese Maschinen nach der Form des Sägeblattes eingeteilt werden, sind ihre Ausführungsformen recht verschieden. In diesem Artikel werden nur Kreissägen beschrieben, welche für die Metall- und Kunststoffindustrie relevant sind.

Siehe auch Sägemaschine für den Leitartikel oder Sägen für das Verfahren.

Arbeitsbereich eines Sägeautomates der Firma Kaltenbach

Allgemeiner Aufbau

Aufgrund der vielen Ausführungen und Varianten von Kreissägen lässt sich ein allgemeiner Aufbau kaum definieren. Herzstück einer jeden Kreissäge ist allerdings das Sägeaggregat. Es besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor, der Lagerung des Sägeblattes, dem Sägeblatt und optional je nach Modell einem Getriebe oder einer elektrischen Vorregelung des Motors zum Einstellen der Drehzahl. Der restliche Aufbau der einzelnen Maschinen ist zu unterschiedlich, um ihn allgemein zu beschreiben.


Arten und Bauformen

Kapp- und Gehrungssäge

Kapp- und Gehrungssägen werden zum Ablängen von stangenartigen Halbzeugen verwendet. Der charakteristische Schnitt erfolgt dabei durch ein Halbzeug, welches ein Seitenverhältnis Länge > Breite/Dicke aufweist, quer zur Länge. Die Säge taucht dabei von oben in das Material ein. Zur Erhöhung der möglichen Schnittbreite kommen häufig Zugeinrichtungen zum Einsatz. Dabei ist das Sägeaggregat auf einer Führung befestigt und kann in Längsrichtung bewegt werden. Durch diesen konstruktiven Vorteil muss das Sägeblatt lediglich den Materialdurchmesser abdecken können und kann das Werkstück trotzdem auf gesamter Breite durchtrennen. Diese Maschinen sind oft in Kombination mit Rollbahnen anzutreffen. Diese werden beidseitig an den Sägen angebracht um das Werkstück, sowie das abgelängte Stück zu tragen. Die Rollen erleichtern dabei das Bewegen der Werkstücke. Kapp- und Gehrungssägen arbeiten auf Druck, um das Werkstück beim Zerspanen auf die Auflagefläche der Säge anzupressen und ein Anheben zu verhindern. Für ein sicheres Arbeiten muss das Werkstück zwingend mit der dafür vorgesehenen Spannvorrichtung fixieren. Diese sind bei alten Modellen mechanisch über eine manuell betriebene Spindel oder ein Nockenwelle mit Spannhebel ausgeführt. Später wurden dann hydraulische und pneumatische Spannvorrichtungen populärer, wohingegen bei modernen, professionellen Maschinen automatische Spannvorrichtungen mit hydraulischer Kraftübertragung üblich sind. Dabei wird mit Starten des Vorgangs erst der Spanner betätigt, dann das Sägeblatt rotiert und zuletzt der Vorschub betätigt. Je nach Maschine kann man den Winkel des Sägeblattes in horizontaler und/oder vertikaler Richtung verstellen. Üblich sind hierbei Winkel von 45° bis 65°. Bei dieser Erweiterung spricht man von einer Kapp- und Gehrungssäge, ohne diese Funktion nur von einer Kappsäge. Abhängig vom Modell können auch Parameter wie Schnitthöhe, wenn das Werkstück geschlitzt und nicht durchtrennt werden soll, und Drehzahl eingestellt werden. Üblich ist weiterhin ein verstellbarer Anschlag, welcher in der Regel an der Rollbahn geführt wird und mit dem mit hoher Wiederholgenauigkeit abgelängt werden kann und eine optische Markierung, wie ein zum Beispiel ein Laser, mit der die Position des Schnittes angezeigt werden kann.

Sägeautomat

Bei einem Sägeautomaten handelt es sich um eine CNC-gesteuerte Kapp- und Gehrungssäge. Diese hat den Vorteil bei hohen Stückzahlen völlig automatisch und so gut wie ohne zuwirken von Menschen Werkstücke und Halbzeuge abzulängen oder zu schlitzen. Dabei werden über ein Bedien-Panel alle nötigen Informationen und Parameter eingestellt. Die Maschine arbeitet anschließend den programmierten Vorgang ab. Nach einem ersten Schnitt bei dem die oft unsauberen, ungeraden Enden abgetrennt werden erfolgt den Längsvorschub für die weiteren Schnitte automatisiert. Dies kann über einen Anschlag erfolgen, welcher über eine Spindel am Ende des Halbzeuges dieses weiter über die Rollbahn schiebt. Diese Variante ist allerdings nicht so genau wie die einer Spannbacke, welche das Halbzeug während der Vorschubbewegung fixiert und damit ein Verrutschen vermeidet. Um die Produktivität bei Großserienfertigung zu maximieren können Sägeautomaten mit Robotersystemen gekoppelt werden, welche die Maschine beschicken, die abgesägten Halbzeuge aus der Maschine entnimmt und gegebenenfalls sofort in einen Schleifautomat weitergibt und den großen Grat der beim Sägen mit Kreissägeblättern entsteht entfernt. Auch eine anschließende Palletierung der Halbzeuge ist natürlich möglich.

Tischkreissäge

Eine Tischkreissäge besteht aus einem Maschinentisch und einem unterseitig angebrachten Sägeaggregat. Das Sägeaggregat kann dabei je nach Ausführung höhenverstellbar sein und den Winkel verändern. Wichtig für die Sicherheit ist bei diesen Sägen der Sägeblattschutz, welcher meist als Haube vorkommt und sich federbelastet der Materialdicke anpasst oder zuvor vom Bediener eingestellt und fixiert wird. Als Anschlag dient ein Schlitten, welcher in ein oder zwei Führungsnuten im Tisch geführt wird und das Halbzeug in Längs- oder Querrichtung zum Schnitt führen kann. Für die Metallbearbeitung sind diese Maschinen nur bedingt einsetzbar für das Trennen von dünnen Blechen, Band- und Flachhalbzeugen aus Leichtmetallen, wie Aluminium. Hauptsächlich kommen Tischkreissägen bei der Holzbearbeitung und vereinzelt für den Zuschnitt von Kunststoffplatten zum Einsatz. Eine Verbesserung der Tischkreissäge ist die Formatkreissäge. Diese führt vor allem großes Bleche besser durch den Einsatz von Schlitten. Allerdings ist auch diese Variante eher in der Holzbearbeitung anzutreffen und weist die gleichen Einschränkungen wie herkömmliche Tischkreissägen auf.

Handkreissäge

Handkreissägen sind von Hand geführte Werkzeugmaschinen. Sie bestehen aus dem Sägeaggregat, einem planen Blech als Führung auf dem Material und einem Griff mit Start-Stop-Drucktaster. Außerhalb der Holzindustrie werden können sie für das Zerteilen von Dämmmaterial wie Styropor, Rigips oder Kunststoff eingesetzt werden. Auch wenn es verschiedene Führungssysteme gibt ist das Arbeiten mit Handkreissägen in der Regel relativ ungenau und daher nur für grobe Zuschnitte einsetzbar. Eine Anpassung der Schnitthöhe an die Materialdicke verändert die Sägeleistung und Qualität enorm. Aufgrund ihrer Handlichkeit und Beweglichkeit, werden sie vorwiegend im Außeneinsatz verwendet. Für die Metallindustrie haben diese Sägen keinerlei Bedeutung.

Weitere Bauarten

Es gibt noch weitere für die Metall- und Kunststoffbearbeitung nicht relevante Kreissägen. Diese seien nur kurz genannt:

  • Wippkreissäge zum Schneiden von Brennholz
  • Spaltkeil-Kreissäge
  • Kreissägen für Traktoren (über Zapfwelle angetrieben)
  • Besäumkreissäge zum entfernen des Saumes (fachl. für Waldkante) von Brettern
  • Funiersäge
  • Steinkreissäge
  • Pendelkreissäge

Einsatzgebiete

Kreissägen sind in der Metallindustrie im Vergleich zu Bandsägen eher seltener anzutreffen. In den letzten Jahrzehnten wurden sie zunehmend zusammen mit Bügelsägen von Bandsägen mit endlosem Sägeband ersetzt. Lange Zeit waren Kreissägen zum Ablängen von Halbzeugen in der Metallindustrie geschätzt wegen ihrer Genauigkeit. Seitdem aber auch Bandsägen immer genauer geworden sind und vergleichbare Schnittergebnisse erzielen können ist der entscheide Vorteil verloren gegangen. Eingeschränkt wird der Einsatz von Kreissägen vor allem durch das Sägeblatt. Da lediglich 30-40 % des Sägeblattes nutzbar sind, müssen diese sehr groß dimensioniert werden. Die größten Kreissägen für die Metallbearbeitung haben eine mögliche Schnittleistung von 500 mm.

Sicherheitsaspekte

Unfallverhütung

Die Anforderungen für einen sicheren Umgang mit Kreissägen hängt stark von der Ausführung ab und sind in der DIN EN ISO 16093 festgelegt. Kapp- und Gehrungssägen, sowie ihre automatisierte Variante als Sägeautomat, sind durch Schutztüren, Lichtschranken und Spannvorrichtungen sehr sicher geworden. Nur durch eine unsachgemäße Bedienung besteht hier noch Gefahr. Im Falle eines Unfalles geht die Berufsgenossenschaft dann aber auch von fahrlässigem bis grob fahrlässigem Verhalten aus. Dadurch kann der Bediener einen Großteil seines Versicherungsschutzes verlieren.

Es sind eher Tisch,- Format- und Handkreissägen welches ein großes Gefahrenpotential besitzen. Risiken wie ein Greifen in das laufende Sägeblatt und so genannte Kick-Backs, ein Schleudern des Werkstückes durch Verklemmen, können lebensgefährlich sein. Der Einsatz für das Sägen von Metall und Kunststoff sollte daher nur eine Notlösung sein. Für Betriebe mit einem erhöhten Einsatz bei diesen Aufgaben sollte dringen nach Alternativen wie Schermaschinen gesucht werden.

Die zu benutzende PSA (persönliche Schutzausrüstung) bei dem Arbeiten an Kreissägemaschinen besteht aus einer Schutzbrille, einem Gehörschutz und eng anliegender Arbeitskleidung. Von dem Tragen von Schmuck, Schals und weiteren losen Kleidungsstücken sollte dringend abgesehen werden. Diese können bei Kontakt leicht in das Kreissägeblatt gezogen werden und zu schweren Verletzungen führen. Auch das Tragen von Handschuhen ist untersagt. Auch diese können zu leicht von dem Sägeblatt erfasst werden und zum Abtrennen von Gliedmaßen führen. Vor allem bei Tisch- und Formatkreissägen sollten Hilfsmittel wie Schiebehilfen verwendet werden, um den Abstand vom Körper zum Sägeblatt immer so groß wie möglich zu halten.

Arbeitsschutz

Zum Schutz des Bedieners und seiner Arbeitsumgebung gibt es schon seit vielen Jahren bestimmte Sägeblätter, die die Geräuschemission des Sägeblattes stark mindern. Da diese den Geräuschpegel des Antriebes und Getriebes bei weitem übertrifft, gilt es hier auch die größte Ersparnis zu erreichen. So genannte Sandwichblätter sind bei der Bearbeitung von Metall, Kunststoff und Stein dabei am effektivsten. Sie können die Lautstärke um bis zu 16 db senken. Ein Gehörschutz sollte weiterhin getragen werden, allerdings kann die Umgebung geschont werden und der Bediener kann auf andere Geräusche besser reagieren.


Hersteller

Wichtige Hersteller sind:

  • Kaltenbach GmbH & Co. Kg: Die Firma Kaltenbach ist ein deutsches Traditionsunternehmen mit einer 130-jährigen Firmengeschichte. Mit 22 Niederlassungen und 10 Tochtergesellschaften deckt der Familienbetrieb eine große Bandbreite an Produkten der Metallbearbeitung ab. Die Kaltenbach-Gruppe hat uns freundlicherweise die Fotos für diesen Artikel zur Verfügung gestellt. Dafür bedanken wir uns recht herzlich. Gelangen Sie hier zur Firmenwebsite.

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Forschung

Kompetenzzentrum Sägen

Das Kompetenzzentrum Sägen in Stuttgart gehört zur Fraunhofer-Gruppe und forscht in mehreren Bereichen zu Verbesserungen zum Thema Sägen. Das Sägen ist vergleichsweise zu anderen spanenden Verfahren relativ unerforscht. Daher hat man in Stuttgart ein Kompetenzzentrum errichtet als Anlaufstelle für Unternehmen und Hersteller. Einige konkrete Themen sind:

  • hybrides ultraschallunterstütztes Sägen
  • Hochleistungs- und Hochgeschwindigkeitssägen
  • Kühl- und Schmierkonzepte für Sägeprozesse
  • Neuartige Werkzeugkonzepte und Schneidstoffe

Ein konkretes Forschungsprojekt lag in der Untersuchung der Auswirkung von Dämpfungsschlitzen im Kreissägeblatt. Herausgefunden wurde, dass durch kleine, strahlenartig angeordnete Dämpfungsschlitze zur Verminderung von Schwingungen und Ausgleich wärmebedingter Dehnung führen. Dabei wurden verschiedene Schlitzformen und -positionen ermittelt, um die optimale Verbesserung von Schnittqualität und dynamischen Verhalten zu erreichen.

Fraunhofer Institut

Das Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) der Fraunhofer Gruppe forscht mit der Universität Stuttgart an den Bereichen Ultraschallsägen, Stammblattauslegung und -optimierung, sowie an Maschinen und dem Zerspanungsprozess an sich. Geforscht wird dabei im Auftrag der Industrie von Seiten der Maschinenherstellern zur Konstruktionsoptimierung und von Seiten der Zerspanungsindustrie zur Findung von optimalen Prozessparametern.

Universität Stuttgart

Die Forschungsgruppe Zerspanungstechnologie des Institutes für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart hat Forschungen zum Ersatz von metallischen Schneidstoffen durch Keramiken an Sägewerkzeugen durchgeführt. Konzentriert wurde sich dabei auf Sägeblätter zur Metallbearbeitung, zum Beispiel von dem Baustahl S355, Aluminium EN-AW-7075, sowie mit Grauguss GG25 und GGG60. Getestet wurden die Keramiken Oxid- (SN 60), Nichtoxid-(Beta-Si3N4) und Mischkeramik (Alpha/Beta-SiAlON) eingesetzt. Referenzwerte wurden durch den metallischen Schneidstoff MG 12 erzeugt.

Nachweise und Literatur

Weiterführende Informationen auf IndustryArena.com


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