Schnittspiel

Schnittspiel beim Stanzen: Definition, Berechnung und Einfluss auf die Schnittkante

Das Schnittspiel beim Stanzen ist die Maßdifferenz zwischen Stempel und Matrize. Es entsteht durch die beiden seitlichen Schneidspalte und gehört zu den wichtigsten Auslegungsgrößen beim Scherschneiden von Blech.

Ein richtig gewähltes Schnittspiel verbessert die Schnittqualität, begrenzt die Gratbildung und erhöht die Standzeit der Schneidwerkzeuge. Ein falsches Schnittspiel verursacht dagegen hohen Werkzeugverschleiß, unsaubere Schnittflächen, Maßabweichungen oder eine unerwünschte Verformung des Werkstücks.

Was ist das Schnittspiel?

Beim Stanzen dringt der Stempel in das Blech ein und drückt den Werkstoff gegen die Schneidkante der Matrize. Zwischen der Stempelschneide und der Matrizenöffnung muss auf jeder Seite ein definierter Abstand vorhanden sein. Dieser Abstand wird als Schneidspalt bezeichnet.

Das Schnittspiel ist die gesamte Maßdifferenz zwischen Stempel und Matrize. Bei einem zentrisch ausgerichteten runden Werkzeug entspricht es dem doppelten einseitigen Schneidspalt:$$z = 2u$$

Formelzeichen	Bedeutung	Einheit
$u$	einseitiger Schneidspalt	mm
$z$	gesamtes Schnittspiel	mm
$s$	Blechdicke	mm
$k$	Schneidspaltfaktor als Anteil der Blechdicke	–

In Katalogen, Tabellen und Berechnungsprogrammen muss immer geprüft werden, ob ein angegebener Prozentwert den einseitigen Schneidspalt oder das gesamte Schnittspiel bezeichnet. Eine Verwechslung verdoppelt oder halbiert den tatsächlich ausgeführten Spalt.

Schnittspiel und Schneidspalt: der Unterschied

Die Begriffe werden in der Praxis häufig gleichgesetzt, beschreiben aber nicht dasselbe:

Begriff	Definition
Schneidspalt uu	Kleinster Abstand zwischen Stempel- und Matrizenschneide auf einer Seite
Schnittspiel zz	Gesamte Maßdifferenz zwischen Stempel und Matrize; bei symmetrischer Anordnung $z = 2u$

Beträgt der Schneidspalt links und rechts jeweils 0,10 mm, ergibt sich ein gesamtes Schnittspiel von 0,20 mm.

Wie wird das Schnittspiel berechnet?

Der einseitige Schneidspalt wird häufig als prozentualer Anteil der Blechdicke festgelegt:$$u = k \cdot s$$

Daraus folgt für das gesamte Schnittspiel:$$z = 2 \cdot k \cdot s$$

Wird der Schneidspalt beispielsweise mit 8 Prozent der Blechdicke angesetzt, ist für $k$ der Dezimalwert 0,08 einzusetzen.

Berechnungsbeispiel

Gegeben sind:

• Blechdicke: $s = 2{,}00\,\text{mm}$
• Schneidspaltfaktor: $k = 0{,}08$

Einseitiger Schneidspalt:$$u = 0{,}08 \cdot 2{,}00\,\text{mm} = 0{,}16\,\text{mm}$$

Gesamtes Schnittspiel:$$z = 2 \cdot 0{,}16\,\text{mm} = 0{,}32\,\text{mm}$$

Das Werkzeug benötigt somit zwischen Stempelmaß und Matrizenmaß eine gesamte Maßdifferenz von 0,32 mm.

Werkzeugmaße beim Lochen und Ausschneiden

Ob der Stempel oder die Matrize das Nennmaß erhält, hängt davon ab, welcher Teil nach dem Schnitt als Werkstück verwendet wird.

Verfahren	Nutzteil	Maßgebendes Werkzeugmaß	Berechnung
Lochen	Blech mit Innenkontur	Stempel erhält das Loch-Nennmaß	Matrizenmaß = Stempelmaß + $z$
Ausschneiden	ausgeschnittene Platine oder Außenkontur	Matrize erhält das Außen-Nennmaß	Stempelmaß = Matrizenmaß − $z$

Beispiel beim Lochen

Ein Loch mit einem Nenndurchmesser von 10,00 mm soll mit einem Schnittspiel von 0,32 mm hergestellt werden:$$D_\text{Matrize} = 10{,}00\,\text{mm} + 0{,}32\,\text{mm}$$$$D_\text{Matrize} = 10{,}32\,\text{mm}$$

Der Stempel erhält das Nennmaß von 10,00 mm, die Matrize einen Durchmesser von 10,32 mm.

Beispiel beim Ausschneiden

Eine runde Platine soll einen Nenndurchmesser von 30,00 mm erhalten. Bei einem Schnittspiel von 0,32 mm gilt:$$D_\text{Stempel} = 30{,}00\,\text{mm} – 0{,}32\,\text{mm}$$$$D_\text{Stempel} = 29{,}68\,\text{mm}$$

Die Matrize erhält das Nennmaß von 30,00 mm, der Stempel einen Durchmesser von 29,68 mm.

Bei nicht runden Konturen wird der Schneidspalt nicht einfach auf eine einzige Breite addiert. Die Stempel- oder Matrizenkontur wird umlaufend um den einseitigen Wert $u$ normal zur Kontur versetzt.

Richtwerte für den Schneidspalt

Der optimale Schneidspalt hängt unter anderem von Werkstoff, Festigkeit, Blechdicke, Werkzeuggeometrie, Werkzeugzustand und der geforderten Schnittflächenqualität ab.

Die folgenden Werte dienen deshalb nur als Startwerte für den einseitigen Schneidspalt und ersetzen keine werkstoff- und werkzeugspezifische Freigabe.

Werkstoffgruppe	Einseitiger Schneidspalt $u$ in Prozent der Blechdicke	Typische Tendenz
Weiche Aluminiumlegierungen	3–6 %	kleiner Spalt, gute Glattschnittzone
Harte Aluminiumlegierungen	6–10 %	größerer Spalt wegen höherer Festigkeit
Kupfer und Messing	4–8 %	abhängig von Härtezustand und Legierung
Unlegierte und niedriglegierte Stähle	5–10 %	üblicher Ausgangsbereich
Nichtrostende Stähle	7–12 %	größerer Spalt zur Verschleißbegrenzung
Hochfeste Stähle und Sonderwerkstoffe	8–15 %, gegebenenfalls mehr	Abstimmung durch Schnittversuch erforderlich

Moderne Werkzeugkonzepte können je nach Anwendung auch deutlich größere Schneidspalte nutzen, um Reibung, Stempelerwärmung und Verschleiß zu reduzieren.

Ein größerer Spalt ist jedoch nicht automatisch besser. Maßhaltigkeit, Kanteneinzug, Bruchflächenwinkel, Grat, Butzenführung und Werkzeugbauart müssen gemeinsam beurteilt werden.

Wie entsteht die Schnittfläche?

Der Werkstoff wird beim Stanzen nicht über die gesamte Blechdicke glatt abgeschert. Der Schneidvorgang läuft in mehreren Phasen ab:

1. Elastische Verformung: Stempel und Niederhalter belasten das Blech, ohne dass bereits eine bleibende Trennung eintritt.
2. Plastische Verformung: Das Blech wird an den Schneidkanten eingezogen. Es entsteht der Kanteneinzug.
3. Glattschnitt: Die Schneidkanten dringen in den Werkstoff ein und erzeugen eine vergleichsweise glatte, glänzende Zone.
4. Rissbildung: Von Stempel- und Matrizenschneide gehen Risse aus.
5. Bruchtrennung: Treffen die Risse günstig aufeinander, trennt sich das Werkstück mit einer gleichmäßigen Bruchzone.
6. Gratbildung: An der Austrittskante bleibt ein mehr oder weniger ausgeprägter Grat zurück.

Eine typische Schnittfläche besteht daher aus:

• Kanteneinzug
• Glattschnittzone
• Bruchzone
• Grat

Beim Lochen befindet sich der Grat am verbleibenden Blech typischerweise auf der Matrizenseite. Beim Ausschneiden liegt der Grat des ausgeschnittenen Nutzteils auf der gegenüberliegenden Seite.

Die spätere Einbaulage und eine eventuell erforderliche Entgratung sollten deshalb bereits bei der Werkzeug- und Prozessplanung berücksichtigt werden.

Auswirkungen eines zu kleinen Schnittspiels

Ist der Schneidspalt zu klein, treffen die von Stempel und Matrize ausgehenden Risse nicht optimal aufeinander. Der Werkstoff wird teilweise ein zweites Mal abgeschert.

Dies kann eine breite Glattschnittzone erzeugen, erhöht jedoch zugleich die Werkzeugbelastung.

Typische Folgen sind:

• hohe Schneid- und Abstreifkräfte
• starke Reibung am Stempel
• erhöhte Erwärmung und Aufbauneigung
• schneller Verschleiß an den Schneidkanten
• Ausbrüche oder Bruchgefahr bei schlanken Stempeln
• Doppelbruch oder sekundäre Scherzone
• Klemmen des Stanzbutzens in der Matrize
• erhöhtes Risiko des Butzenhochziehens beim Stempelrückzug

Eine besonders große Glattschnittzone ist daher nicht automatisch ein Zeichen für einen wirtschaftlich optimalen Prozess.

Auswirkungen eines zu großen Schnittspiels

Bei einem zu großen Schneidspalt wird der Werkstoff stärker in die Matrizenöffnung gezogen, bevor er bricht. Die plastische Verformung nimmt zu und die Schnittfläche wird schräger und rauer.

Typische Folgen sind:

• stärkerer Kanteneinzug
• große und geneigte Bruchzone
• erhöhte Gratbildung
• konische oder tonnenförmige Lochkontur
• Maßabweichungen zwischen Ein- und Austrittsseite
• Verformung kleiner Stege und schmaler Werkstückbereiche
• stärkere Belastung und Verschleißneigung an der Matrize
• geringere Schnittflächenqualität

Merkmale eines passenden Schnittspiels

Ein gut abgestimmtes Schnittspiel zeigt sich nicht allein an einem kleinen Grat. Die gesamte Schnittfläche und das Verhalten des Werkzeugs müssen beurteilt werden.

Günstige Merkmale sind:

• gleichmäßiger Kanteneinzug über den gesamten Umfang
• gleichmäßige Glattschnitt- und Bruchzone
• keine ausgeprägte sekundäre Scherzone
• geringe und umlaufend ähnliche Grathöhe
• keine einseitigen Verschleißspuren
• zuverlässiges Abführen des Stanzbutzens
• stabile Werkstückmaße über die Standzeit
• vertretbare Schneid- und Abstreifkräfte

Einseitiger Grat oder ungleichmäßige Glattschnittzonen weisen häufig nicht auf einen grundsätzlich falschen Tabellenwert, sondern auf Fluchtungsfehler, Führungsverschleiß oder eine exzentrische Belastung hin.

Einflussgrößen auf das optimale Schnittspiel

Werkstofffestigkeit und Duktilität

Mit steigender Festigkeit wird häufig ein größerer Schneidspalt erforderlich. Sehr duktile Werkstoffe neigen dagegen zu starkem Einzug, Aufbauschneiden und Butzenhochziehen.

Die reine Werkstoffbezeichnung reicht deshalb nicht aus. Auch Legierungszustand, Zugfestigkeit und Härte sind zu berücksichtigen.

Blechdicke

Da der Schneidspalt meist als Prozentsatz der Blechdicke festgelegt wird, wächst sein absoluter Wert mit zunehmender Materialdicke. Schwankungen der realen Blechdicke wirken sich direkt auf den relativen Schneidspalt aus.

Werkzeugschärfe

Verschlissene oder verrundete Schneidkanten erhöhen den Kanteneinzug, die Schneidkraft und die Gratbildung.

Ein Prozess darf daher nicht ausschließlich durch eine Änderung des Schnittspiels korrigiert werden, wenn die eigentliche Ursache stumpfe Werkzeuge sind.

Werkzeugführung und Ausrichtung

Der Schneidspalt muss über den gesamten Umfang möglichst gleichmäßig sein. Schon geringe Achsabweichungen zwischen Stempel und Matrize verkleinern den Spalt auf einer Seite und vergrößern ihn auf der gegenüberliegenden Seite.

Dadurch entstehen einseitiger Grat, ungleicher Verschleiß und Querkräfte am Stempel.

Konturgeometrie

Kleine Lochdurchmesser, schmale Stempel, enge Radien und lange Schneidlinien reagieren besonders empfindlich auf Abweichungen. Bei asymmetrischen Konturen können zusätzliche Querkräfte auftreten.

Qualitätsziel

Ein kleinerer Schneidspalt kann den Glattschnittanteil erhöhen, belastet jedoch das Werkzeug stärker. Ein größerer Schneidspalt kann die Reibung und den Stempelverschleiß reduzieren, vergrößert aber häufig Kanteneinzug und Bruchflächenwinkel.

Die Auslegung ist daher immer ein Kompromiss zwischen Schnittqualität, Maßhaltigkeit, Prozesssicherheit und Standzeit.

Fehlerbilder richtig deuten

Beobachtung	Mögliche Ursache	Prüfschritt
Grat umlaufend zu hoch	stumpfe Schneiden oder zu großes Schnittspiel	Werkzeugschärfe und Spaltwert prüfen
Grat nur auf einer Seite	Stempel und Matrize nicht fluchtend	Führung, Aufnahme und Zentrierung prüfen
sehr breite Glattschnittzone mit Doppelbruch	Schnittspiel zu klein	Spalt schrittweise vergrößern
starke Einzugsrundung und schräge Bruchfläche	Schnittspiel zu groß	Spalt und Werkstoffdaten prüfen
Butzen klemmt in der Matrize	Spalt zu klein oder Matrizenfreischnitt ungeeignet	Matrizenmaß und Durchbruch prüfen
Butzen wird hochgezogen	Haftung, Unterdruck, Magnetismus oder ungeeignete Butzenführung	Abstreifung und Butzenkontrolle prüfen
Stempel verschleißt einseitig	Fluchtungsfehler oder Querkräfte	Werkzeugausrichtung kontrollieren
Maße driften während der Serie	Werkzeugverschleiß, Erwärmung oder Materialschwankung	Schneidkanten, Schmierung und Charge prüfen

Praktische Vorgehensweise bei der Auslegung

1. Werkstoff, Festigkeitszustand und reale Blechdicke feststellen.
2. Klären, ob gelocht oder eine Außenkontur ausgeschnitten wird.
3. Geforderte Maßtoleranz und Schnittflächenqualität bestimmen.
4. Einseitigen Schneidspalt anhand belastbarer Werkzeug- und Werkstoffdaten wählen.
5. Das gesamte Schnittspiel mit $z = 2u$ berechnen.
6. Stempel- und Matrizenmaß vom maßgebenden Nutzteil ableiten.
7. Fertigungs- und Führungstoleranzen des Werkzeugs berücksichtigen.
8. Probeschnitte mit dem tatsächlich eingesetzten Material durchführen.
9. Schnittfläche, Grat, Maß, Schneidkraft und Butzenverhalten bewerten.
10. Den freigegebenen Wert zusammen mit Werkstoffcharge, Blechdicke und Werkzeugzustand dokumentieren.

Schnittspiel beim Nibbeln

Beim Nibbeln werden viele sich überlappende Einzelhübe ausgeführt. Das Schnittspiel beeinflusst deshalb nicht nur jede einzelne Schnittkante, sondern auch die Rauheit der erzeugten Kontur, die Belastung des Werkzeugs und die Ausbildung der Nibbelmarken.

Ein ungeeigneter Spalt kann sich durch die große Zahl der Hübe besonders schnell in Form von Verschleiß, Grat und Maßabweichungen bemerkbar machen.

Zusätzlich zum Schnittspiel müssen beim Nibbeln der seitliche Versatz je Hub, die Überdeckung, die Stempelgeometrie und die Vorschubrichtung berücksichtigt werden.

Abgrenzung zum Feinschneiden

Beim Feinschneiden wird mit einer besonders kontrollierten Werkzeugführung, einem sehr kleinen Schneidspalt und zusätzlicher Werkstoffeinspannung gearbeitet.

Ziel ist ein sehr hoher Glattschnittanteil über nahezu die gesamte Blechdicke. Die Richtwerte des konventionellen Stanzens dürfen deshalb nicht ungeprüft auf das Feinschneiden übertragen werden.

Häufig gestellte Fragen zum Schnittspiel

Ist Schnittspiel dasselbe wie Schneidspalt?

Nein. Der Schneidspalt $u$ ist der Abstand auf einer Seite. Das Schnittspiel $z$ ist die gesamte Maßdifferenz zwischen Stempel und Matrize. Bei einer symmetrischen Werkzeuganordnung gilt $z = 2u$.

Welches Werkzeug erhält beim Lochen das Nennmaß?

Beim Lochen bestimmt der Stempel die Innenkontur und erhält deshalb grundsätzlich das Loch-Nennmaß. Die Matrize wird um das gesamte Schnittspiel größer ausgeführt.

Reale Lochmaße können durch Rückfederung, Werkzeugverschleiß und Werkstoffeigenschaften geringfügig vom Stempelmaß abweichen.

Welches Werkzeug erhält beim Ausschneiden das Nennmaß?

Beim Ausschneiden einer nutzbaren Außenkontur erhält die Matrizenöffnung das Nennmaß. Der Stempel wird umlaufend um den Schneidspalt kleiner ausgeführt.

Ist ein möglichst kleines Schnittspiel immer besser?

Nein. Ein kleiner Spalt kann zwar den Glattschnittanteil vergrößern, erhöht aber meist Reibung, Schneidkraft, Abstreifkraft und Werkzeugverschleiß. Entscheidend ist ein zur Anwendung passender Spalt.

Warum entsteht Grat nur auf einer Seite besonders stark?

Einseitiger Grat deutet häufig auf eine fehlerhafte Ausrichtung von Stempel und Matrize, verschlissene Führungen oder Querkräfte hin. Der umlaufende Schneidspalt sollte deshalb vor einer Änderung des Nennwerts auf Gleichmäßigkeit geprüft werden.

Kann das Schnittspiel die Schneidkraft beeinflussen?

Ja. Ein sehr kleiner Spalt kann die maximale Schneid- und Abstreifkraft erhöhen.

Das Schnittspiel darf jedoch nicht allein zur Kraftreduzierung vergrößert werden, weil dadurch Schnittkante, Maßhaltigkeit und Gratbildung beeinträchtigt werden können.

Fazit

Das Schnittspiel ist die gesamte Maßdifferenz zwischen Stempel und Matrize und entspricht bei symmetrischer Anordnung dem doppelten einseitigen Schneidspalt.

Seine richtige Auslegung entscheidet wesentlich über Schnittqualität, Gratbildung, Maßhaltigkeit, Werkzeugbelastung und Standzeit. Beim Lochen erhält der Stempel das Nennmaß, beim Ausschneiden die Matrize.

Prozentuale Richtwerte bilden lediglich den Ausgangspunkt. Die endgültige Freigabe sollte immer anhand des realen Werkstoffs, des verwendeten Werkzeugs und der erzeugten Schnittfläche erfolgen.