Stanz- und Schneidkraft berechnen
Berechnen Sie die erforderliche Stanz- bzw. Schneidkraft beim Scherschneiden (Ausschneiden, Lochen) nach F = l·s·τ_aB. Wählen Sie die Schnittkontur (Rundloch, Rechteck oder freie Umfangslänge), geben Sie Blechdicke und Werkstoff an – der Rechner liefert Schnittlinienlänge, Scherfläche, Schneidkraft in kN und die Schneidarbeit, live mit jeder Eingabe.
Stanz- & Schneidkraft-Rechner (Scherschneiden)
Scherschneiden nach F = l·s·τ_aB mit τ_aB ≈ 0,8·Rm (Näherung aus der Zugfestigkeit, fachliteraturbelegt). Die Schneidarbeit W = x·F·s nutzt den Kraftweg-Beiwert x als Literatur-Richtwert (0,4 … 0,7). Schneidspalt, Schrägschliff und Werkzeugverschleiß verändern die reale Kraft. Für die Presse einen Sicherheitszuschlag vorsehen.
Ergebnisse
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Formeln und Grundlagen
Beim Scherschneiden trennt der Stempel das Blech entlang der Schnittkontur ab. Die erforderliche Schneidkraft folgt aus F = l·s·τ_aB. Dabei ist l die Schnittlinienlänge (der Umfang der Kontur, beim Rundloch l = π·d, beim Rechteck l = 2·(a+b)), s die Blechdicke und τ_aB die Scherfestigkeit des Werkstoffs. Das Produkt A_s = l·s ist die Scherfläche, die abgeschert wird.
Die Scherfestigkeit wird als Näherung aus der Zugfestigkeit abgeschätzt: τ_aB ≈ 0,8·Rm. Diese Beziehung ist in der Fertigungstechnik-Fachliteratur doppelt belegt (F = l·s·k_s mit k_s ≈ 0,8·Rm). Die tatsächliche Kraft hängt zusätzlich vom Schneidspalt ab und sinkt bei größerem Spalt um bis zu etwa 14 Prozent; ein Schrägschliff der Schneide (Dachschliff) reduziert die Maximalkraft weiter, weil nicht die gesamte Kontur gleichzeitig schneidet.
Die Schneidarbeit W = x·F·s beschreibt die über den Schneidweg (etwa die Blechdicke s) verrichtete Arbeit. Der dimensionslose Kraftweg-Beiwert x berücksichtigt, dass die Kraft über den Weg nicht konstant ist, sondern der Fläche unter der Kraft-Weg-Kurve entspricht. Sein Zahlenwert ist ein Literatur-Richtwert (x ≈ 0,4 bis 0,7, häufig 0,5) und in den Fachbüchern nicht mit festem Wert tabelliert – dünne, weiche Bleche liegen höher, dicke, harte niedriger.
Rechenbeispiel
Ein Rundloch mit Durchmesser d = 20 mm soll in ein Stahlblech der Dicke s = 3 mm mit Zugfestigkeit Rm = 400 N/mm² gestanzt werden. Die Scherfestigkeit ist τ_aB = 0,8·400 = 320 N/mm², die Schnittlinienlänge l = π·20 = 62,83 mm.
Damit ergibt sich die Schneidkraft F = l·s·τ_aB = 62,83 · 3 · 320 = 60 319 N, also rund 60,3 kN. Die abgescherte Scherfläche beträgt A_s = l·s = 188,5 mm².
Mit dem Kraftweg-Beiwert x = 0,5 folgt die Schneidarbeit W = x·F·s = 0,5 · 60 319 · 3 = 90 478 Nmm, also rund 90,5 J. Für die Auslegung der Presse ist zusätzlich ein Sicherheitszuschlag üblich, da Verschleiß der Schneidkanten die Kraft um bis zu Faktor 1,6 erhöhen kann.
Häufige Fragen
Wie hängen Scherfestigkeit τ_aB und Zugfestigkeit Rm zusammen?
Als Näherung gilt τ_aB ≈ 0,8·Rm. Dieser Faktor ist in der Fachliteratur belegt und für die überschlägige Auslegung üblich. Der genaue Wert hängt von Werkstoff, Wärmebehandlung und Schneidspalt ab; für harte oder kaltverfestigte Bleche kann er etwas abweichen. Im Rechner lässt sich der Beiwert frei anpassen.
Was ist die Schnittlinienlänge l?
Die Länge der gesamten zu schneidenden Kontur, also ihr Umfang. Beim Rundloch ist l = π·d, beim Rechteck l = 2·(a+b). Bei beliebigen Konturen (Freiform) geben Sie die Umfangslänge direkt ein. Die Schneidkraft ist zu dieser Länge proportional.
Warum sinkt die Kraft bei Schrägschliff?
Bei geradem Schliff schneidet die gesamte Kontur gleichzeitig, die Maximalkraft ist voll wirksam. Ein Schrägschliff (Dachschliff am Stempel oder in der Matrize) sorgt dafür, dass die Kontur nach und nach schneidet – die Kraftspitze verteilt sich über den Weg und sinkt, die Schneidarbeit bleibt jedoch etwa gleich.
Wie groß darf ein gestanztes Loch mindestens sein?
Als Faustregel sollte der Lochdurchmesser nicht kleiner als die Blechdicke sein (d ≥ s), sonst droht der Stempel durch Knickung zu brechen. Der Rechner weist darauf hin, wenn d < s gewählt wird. Für dünne, harte Bleche gelten teils strengere Grenzen.
Ist die berechnete Kraft die Nennkraft der Presse?
Nein. Die Formel liefert die theoretisch erforderliche Schneidkraft für den scharfen, neuwertigen Schnitt. Für die Auswahl der Presse sind ein Sicherheitszuschlag sowie der Werkzeugverschleiß (Faktor bis etwa 1,6) zu berücksichtigen. Rückdruck- und Abstreiferkräfte kommen je nach Werkzeug zusätzlich hinzu.
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