Bearbeitung
Werkstoff
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Schnitt läuft
Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Zeitspanvolumen und Schnittleistung für Drehen, Fräsen und Bohren. Wählen Sie Bearbeitung und Werkstoff, und Sie erhalten einen sicheren Startwert. Ändern Sie einen beliebigen Wert, und alles wird sofort neu berechnet.
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Die Drehzahl ergibt sich aus der Schnittgeschwindigkeit und dem Durchmesser, an dem geschnitten wird. Die Schnittleistung wird mit der spezifischen Schnittkraft kc nach Kienzle berechnet: Sie steigt, je dünner der Span wird, daher brauchen leichte Schnitte mehr Energie pro cm³.
Die Schnittgeschwindigkeiten sind mittlere Werte für unbeschichteten Schnellarbeitsstahl (HSS) und beschichtetes Hartmetall mit Kühlschmierstoff. Die Werkstoffgruppen folgen ISO 513 (P Stahl, M nichtrostender Stahl, K Gusseisen, N Nichteisenmetalle, S warmfeste Legierungen, H gehärtete Werkstoffe). kc1.1 und mc sind typische Tabellenwerte. Beginnen Sie mit diesen Werten und erhöhen Sie die Schnittgeschwindigkeit, bis Verschleiß oder Rattern eine Grenze zeigen. Für die genaue Sorte gilt immer der Katalog des Werkzeugherstellers.
Dieser Rechner macht aus Schnittgeschwindigkeit und Vorschub die Werte, die Sie an Drehmaschine, Fräsmaschine oder Bohrmaschine einstellen: Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit in mm/min und in/min, Zeitspanvolumen, Schnittleistung, Spindeldrehmoment und Hauptzeit. Die Leistung wird über die spezifische Schnittkraft nach Kienzle abgeschätzt. Zerspanungsmechaniker, CNC-Programmierer, Hobbyhandwerker und Studierende nutzen ihn, um einen neuen Auftrag einzurichten, um zu prüfen, ob ein Schnitt zur Spindelleistung passt, und um die Schnittgeschwindigkeit für HSS- oder Hartmetallwerkzeuge in eine Drehzahl umzurechnen.
Stellen Sie die Drehmaschine auf etwa 1.270 U/min und 0,2 mm/U ein. Der Schnitt braucht am Motor etwa 3,7 kW und passt damit mit Reserve auf eine Maschine mit 5,5 kW. Mit konstanter Schnittgeschwindigkeit (G96) steigt die Drehzahl, wenn der Durchmesser kleiner wird.
Metrisch gilt n = 1000 × Vc / (π × D) mit der Schnittgeschwindigkeit Vc in m/min und dem Durchmesser D in mm. In Zoll-Einheiten gilt RPM = 12 × SFM / (π × D), oft gerundet auf 3,82 × SFM / D mit D in Zoll. Beispiel: Ein Schaftfräser Ø 10 mm läuft bei 150 m/min mit 4.775 U/min, ein 0,5-in-Fräser bei 500 SFM mit etwa 3.820 U/min. Beim Drehen ist D der Werkstückdurchmesser, beim Fräsen und Bohren der Werkzeugdurchmesser.
Multiplizieren Sie den Vorschub pro Zahn mit der Schneidenzahl und der Drehzahl: vf = fz × z × n. Ein dreischneidiger Schaftfräser mit 0,05 mm pro Zahn bei 4.775 U/min fährt mit 0,05 × 3 × 4.775 = 716 mm/min, das sind etwa 28 in/min. In Zoll-Einheiten gilt IPM = Zahnvorschub × Schneidenzahl × RPM. Beim Drehen und Bohren wird der Vorschub pro Umdrehung angegeben, also vf = f × n.
Die Schnittgeschwindigkeit – metrisch in m/min, in den USA in SFM (surface feet per minute) – gibt an, wie schnell die Schneide am Werkstoff vorbeiläuft. Sie hängt von Werkstück- und Schneidstoff ab und ist für jeden Durchmesser gleich. Die Drehzahl gibt an, wie schnell sich die Spindel dreht, und hängt vom Durchmesser ab. Ein kleines Werkzeug muss schneller drehen als ein großes, um dieselbe Schnittgeschwindigkeit zu erreichen. Umrechnung: 1 m/min = 3,281 SFM.
Beim Drehen gilt Q = Vc × ap × f in cm³/min, wenn Vc in m/min und ap und f in mm eingesetzt werden. Beim Fräsen gilt Q = ap × ae × vf / 1000 mit Schnitttiefe, Schnittbreite und Vorschubgeschwindigkeit in mm/min. Beim Bohren gilt Q = π × D² / 4 × vf / 1000. Umrechnung: 1 in³/min = 16,39 cm³/min. Zeitspanvolumen mal spezifische Schnittkraft ergibt die Leistung, die der Schnitt braucht.
Die Schnittleistung ist Pc = Q × kc / 60.000 in kW, mit dem Zeitspanvolumen Q in cm³/min und der spezifischen Schnittkraft kc in N/mm². Für Stahl liegt kc etwa zwischen 1.500 und 2.500 N/mm² und steigt, je dünner der Span ist. Teilen Sie durch den Wirkungsgrad des Antriebs (etwa 0,8), um die Motorleistung zu erhalten; kW × 1,341 ergibt hp. Für 80 cm³/min Baustahl braucht man an der Schneide etwa 3 kW.
Ist die Schnittbreite ae kleiner als der halbe Fräserdurchmesser, wird der tatsächliche Span dünner als der programmierte Vorschub pro Zahn. Eine gängige Näherung für die mittlere Spanungsdicke ist hm = fz × √(ae / D). Bei einem Fräser Ø 12 mm mit 0,06 mm pro Zahn und 3 mm Schnittbreite beträgt hm nur 0,03 mm. Zu dünne Späne reiben statt zu schneiden; bei kleiner Schnittbreite wird der Vorschub pro Zahn deshalb erhöht, damit die Spanungsdicke stimmt.
In Holz begrenzt fast immer die Spindel die Schnittgeschwindigkeit, deshalb geht man vom Zahnvorschub aus. Für einen zweischneidigen Hartmetallfräser liegt ein typischer Startwert in Weichholz bei etwa 0,25–0,3 mm bei Ø 6 mm und 0,4–0,5 mm bei Ø 12 mm, in Hartholz etwas niedriger, in MDF etwas höher. Vorschubgeschwindigkeit = Zahnvorschub × Schneidenzahl × Drehzahl. Ein zu kleiner Zahnvorschub reibt, verbrennt die Kante und macht den Fräser stumpf; kann Ihre Maschine nicht schnell genug verfahren, senken Sie die Drehzahl und halten Sie den Zahnvorschub.
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