Entgraten Bedeutung: Was versteht man unter dem Begriff Entgraten?

• Das Entgraten von Werkstücken aus Metall ist ein herausfordernder, aber unverzichtbarer Prozessschritt in der Produktion. Wird nicht entgratet, leidet die Qualität und die Funktion des Werkstücks.
• Grate entstehen als Nebenprodukt in der zerspanenden Fertigung. Die am schwierigsten zu entfernenden Grate liegen an Innenseiten oder Rückseiten von Werkstücken.
• Fürs Entgraten gibt es verschiedene Methoden und Verfahren, welche je nach Materialien und Anforderungen ans Ergebnis ausgewählt werden.

Das Entgraten spielt eine entscheidende Rolle in vielen Industrien, darunter die Metall-, Holz- und Kunststoffverarbeitung. Dieser Bericht legt den Fokus auf metallfertigende Industrien wie Automotive, Aircraft oder auch Pneumatik.

Doch was genau ist Entgraten? Beim Entgraten werden Splitter, Auffaserungen oder Späne, sogenannte Grate, von der scharfen Kante oder der Werkstückoberfläche entfernt. Folgen hat dies nicht nur aufs Aussehen des Werkstücks, sondern vor allem auf dessen Funktionstüchtigkeit und Sicherheit. Je nach Werkstoff des Bauteils sind andere Verfahren notwendig. 

Wie entsteht eine Gratbildung? Diesen Aspekt betrachten wir im nächsten Abschnitt.

Verschiedene Faktoren beeinflussen dabei die Grösse und Beschaffenheit des Grates. Dazu gehören die Art der Bearbeitung (bspw. zu hohe Vorschubgeschwindigkeiten), der Zustand des eingesetzten Werkzeugs (bspw. unscharfe Klinge), fehlerhafte Maschineneinstellungen und das Material des Werkstücks. Es gibt Möglichkeiten, die Bildung von Graten zu vermeiden oder zu reduzieren. Dazu gehören hochwertige Werkzeuge.

Es gibt zahlreiche Gründe, weshalb der Grat vom Bauteil entfernt werden muss. Diese betrachten wir im nächsten Abschnitt.

Werden Grate nicht entfernt, kann die Funktionsfähigkeit resp. die Funktionalität des Werkstücks eingeschränkt sein oder es kann Probleme in der Weiterverarbeitung geben. Es ist möglich, dass das Teil nicht mehr zu den anderen Bauteilen passt oder die Effizienz des fertigen Produktes reduziert wird.

Weiter stellt der Grat ein Sicherheitsrisiko resp. ein Verletzungsrisiko für den Mitarbeiter dar. Werden die Grate nicht fachgerecht entfernt, können scharfe Kanten zu Schnittwunden beim Anwender führen. Zur Minimierung des Verletzungsrisikos ist es deshalb essentiell, scharfe Kanten fachgerecht zu entgraten.

Als Drittes erwähnen wir die Ästhetik des Bauteils, welche beeinflusst wird.

Da wir nun die Gründe verstanden haben, wollen wir uns die verschiedenen Methoden zum Entgraten ansehen.

Fürs Entgraten von Metall gibt es verschiedene Verfahren und Methoden, die je nach Situation und Anforderungen eingesetzt werden. Zuerst muss ausgewählt werden zwischen dem Gratentfernen bei Aussenkanten, Bohrungen oder Oberflächen. Für jede Formabweichung gibt es eigene Prozesse, bspw. Interpolieren, Trowalisieren oder Stufenbohren.

Zu den Entgratverfahren für Bohrungen gehören:

• Manuelles Entgraten
• Mechanisches Entgraten
• Thermisches Entgraten (TEM)
• Elektrochemisches Entgraten (ECM)
• Hochdruckwasserstrahl-Entgraten
• Strahlen mit Granulaten
• Bürstentgraten

Nachfolgend betrachten wir diese Methoden genauer.

Manuelle Entgratung

Die manuelle Entgratung ist die gebräuchlichste Methode zur Entfernung von Graten. Sie erfolgt in einem manuellen Arbeitsgang und kommt insbesondere bei Einzelteilen oder Kleinserien zum Einsatz. Der Bediener der Entgratwerkzeuge braucht ein hohes Mass an Konzentration und handwerklichem Geschick. Es ist eine einfache, flexible Methode für kleine Losgrössen und geringen Qualitätsanforderungen, die aber auch einige Nachteile mit sich bringt:

• Entgraten von Hand ist sehr zeitintensiv
• Hohe Kosten bei grossen Serien
• Qualitätsabweichungen, unregelmässige Arbeitsergebnisse
• Hohe Verletzungsgefahr für Bearbeiter

Thermisches Entgraten (TEM)

Beim thermischen Entgraten (TEM) wird der abzutragende Werkstoff durch die von einer chemischen Reaktion verursachte grosse Hitze verdampft. Insbesondere bei komplexen Geometrien, kaum zugänglichen Bereichen oder bei vielen Bohrungen wird TEM eingesetzt. Aussen- und innenliegende scharfe Kanten werden im Prozess gleichzeitig entgratet. Nahezu alle oxidierenden Werkstoffe sind bearbeitbar. Als Ergebnis stehen scharfkantige oder leicht verrundete Bohrungskanten. Die Grösse der Entgratkammer limitiert die Werkstückgrösse resp. -menge. Geprüft werden muss der Einfluss der Wärme auf das Material und die Geometrie des Bauteils.  

Elektrochemisches Entgraten (ECM)

Beim elektrochemischen Entgraten (ECM) erfolgt die Gratentfernung durch die anodische Auflösung von Metall. Eingesetzt wird es bei nahezu allen Metallen, sogar bei einem gehärteten Werkstück. Da es sich um ein kontaktfreies Verfahren mit sehr geringem Wärmeeintrag handelt, gibt es keinen Werkzeugverschleiss, keine Bildung von Sekundärgraten und keine mechanische Belastung. Die maximale Gratlänge ist auf ungefähr 0.3 mm limitiert. Das Metallteil muss vor und nach der Behandlung gründlich gereinigt werden.

Hochdruckwasserstrahl-Entgraten

Beim Hochdruckwasserstrahl-Entgraten (HDW) werden mehrere Kanten gleichzeitig und schwer zugängliche Bohrungen entgratet. Ein Wasserstrahl wird mit einem Druck von bis zu 1‘000 bar gezielt auf die zu bearbeitenden Stellen des Bauteils gelenkt. Zu prüfen ist, ob sich durch die mechanische Beanspruchung Partikel an der Bohrungskante lösen und ob durch die nur bedingte Entfernung der Gratfahnen raue Oberflächen entstehen.

Strahlen mit Granulaten

Beim Strahlen mit Granulaten werden Materialien wie beispielsweise Sand mit Geschwindigkeiten von bis zu 80 m/s auf die Bohrungskante gelenkt. Auch angrenzende Bereiche werden beeinflusst. Die Reinigung nach dem Entgraten kann eine Herausforderung darstellen.

Bürstentgraten

Beim Bürstentgraten werden Grate beim Werkstück durch spezielle Bürstwerkzeuge entfernt. Die Handhabung ist einfach und das Einsatzspektrum ist aufgrund der vielfältigen Werkzeugvarianten vielfältig. Grenzen fürs Bürstentgraten liegen in grösseren Graten, sehr harten Werkstoffen und schwer zugänglichen Stellen.

HEULE entwickelt und produziert Werkzeuglösungen ausschliesslich fürs mechanische Entgraten mit definierter Schneide. Diese Technologie bietet zahlreiche Vorteile gegenüber alternativen Verfahren wie Interpolieren, Bürsten, Stufenbohrern, elektro-chemischem Entgraten oder manuellem Entgraten.

1. Steigerung der Prozesssicherheit: Bessere Qualität durch gleichbleibendes Entgratresultat dank definierter Schneide
2. Kosteneinsparung: Tiefe Qualitätskontroll-Kosten, reduzierter Logistikaufwand, geringere Investitionskosten
3. Reduziertes Fehler-Risiko: Eliminierung von manuellen Eingriffen wie Umspannen des Werkstücks
4. Durchlaufzeit-Gewinn: Automatisierter Prozess im eigenen Haus und Wegfall von extern ausgeführten Entgratoperationen
5. Tiefere Maschinenbelegung: Effizienteres Entgraten schafft freie Maschinenkapazität und geringeren Investitionsbedarf
6. Zufriedene Mitarbeiter: Einfaches und sicheres Handling der Werkzeuge bei Wartung, Inbetriebnahme und Betrieb

HEULE bietet verschiedene Möglichkeiten für das Entfernen des Grates an. Es bestehen Werkzeuge für verschiedene Bohrdurchmesser, aber auch für Teile mit Querbohrungen. Falls gewünscht, werden Werkzeuge auch individuell angepasst oder entwickelt.

COFA: Ab Bohr-Ø 2.0 mm: Entgraten vor- und rückwärts von ebenen und unebenen Bohrungen in einem Arbeitsgang

DL2: Bohr-Ø 1.0 mm bis Ø 2.1 mm: Entgraten vor- und rückwärts von ebenen und leicht unebenen Bohrungen in einem Arbeitsgang

X-BORES: Kundenspezifische Lösungen für die Entgratung von sich kreuzenden Bohrungen, sogenannten Querbohrungen

Lösungen für Ihre spezifische Anwendung: Ihre Anwendungssituation ist nicht abgebildet? Gerne beraten wir Sie und entwickeln eine auf Ihre Anwendung angepasste Lösung.

Das Einsatzgebiet mechanischer Entgratwerkzeuge in der Praxis ist gross. Insbesondere in der Produktion von Grossserien ist die direkte Integration in die CNC Maschine stark gefragt, da dadurch die Prozesszeiten reduziert und die Prozesssicherheit stark gesteigert werden.

Zu den Kunden von HEULE zählen grosse Namen aus folgenden Industrien: Automotive, Luft- und Raumfahrt, Maschinen- und Anlagenbau, Transport, Medizintechnik. Typische Teile haben schwer zugängliche Bohrungskanten oder herausfordernde Geometrien. Als klassisches Beispiel gelten Gabelstücke, Kurbelwellen oder auch Aluminiumfelgen.

Oft werden in der Industrie bestehende Fertigungsmethoden durchs mechanische Entgraten ersetzt. Der Kunde erhält durch die gratlosen Kanten eine Verbesserung hinsichtlich Prozesszeiten und Prozesssicherheit.

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Metallteile in der Industrie nach der Herstellung in den meisten Fällen entgratet werden müssen. Einerseits aus Qualitätsgründen, andererseits aus Sicherheitsgründen. Fürs Entgraten gibt es verschiedene Verfahren, die je nach Situation und Anforderungen zum Einsatz kommen. Die richtige Wahl der Entgratmethode ist entscheidend, da diese einen erheblichen Einfluss auf die Qualität des Ergebnisses und die Prozesssicherheit hat.