Die Schnittgeschwindigkeit ist einer der wichtigsten Betriebsparameter von Drehmaschinen, Fräsmaschinen und anderen Geräten für die Bearbeitung von Werkstoffen.
Es handelt sich um die Geschwindigkeit, mit der das materialabtragende Element (Fräser, Drehmesser usw.) mit der bearbeiteten Oberfläche in Kontakt kommt.
Die richtige Wahl hat einen direkten Einfluss auf die Werkzeugstandzeit und das Ergebnis der Bearbeitung.
Was ist die Schnittgeschwindigkeit und worauf bezieht sie sich?
Definicja
Die Definition der Schnittgeschwindigkeit ist ganz einfach: Sie ist die (lineare) Geschwindigkeit, mit der sich die Schnittfläche ("materialabtragendes Element") relativ zum Werkstück bewegt. Die Schnittgeschwindigkeit ist einer der wichtigsten Betriebsparameter von Drehmaschinen, Fräsmaschinen und anderen Geräten für die Bearbeitung von Werkstoffen.
Es handelt sich um die Geschwindigkeit, mit der das materialabtragende Element (Fräser, Drehmesser usw.) mit der bearbeiteten Oberfläche in Kontakt kommt.
Die richtige Wahl hat einen direkten Einfluss auf die Werkzeugstandzeit und das Ergebnis der Bearbeitung.
Die Schnittgeschwindigkeit ist einer der wichtigsten Parameter beim Schneiden, d.h. bei der Spanbearbeitung, obwohl sie auch aus Sicht der Schleifbearbeitung (z.B. beim Schleifen) wichtig ist.
Bei Berechnungen und in der technischen Dokumentation wird dieser Parameter mit dem Symbol Vc bezeichnet (V = Geschwindigkeit oder Drehzahl; c = Schneiden oder Schnitt).
Manchmal wird er auch als "Schnittgeschwindigkeit" bezeichnet, aber um der Präzision wegen werde ich mich an die Wörterbuchdefinition dieses Parameters halten (V = velocity, aus dem Englischen häufiger mit "Geschwindigkeit" als mit "velocity" übersetzt).
Dieser Parameter wird vom Hersteller des Schneidelements (Fräser, Drehbankmesser usw.) für bestimmte Materialien mit einer bestimmten Zerspanbarkeit (d.h. einer Zerspanbarkeit aufgrund physikalischer und technischer Eigenschaften) angegeben.
Die Auswahl eines spezifischen Wertes aus diesem Bereich hängt davon ab, dass der Bediener andere Arbeitsparameter kennt, wie z.B.:
- die Qualität der zu bearbeitenden Oberfläche (z.B. unterschiedlich beim Schrupp- und Schlichtbearbeiten),
- die besondere Art des zu bearbeitenden Materials und damit seine Bearbeitbarkeit (z.B. Stahllegierung oder Kunststoff),
- die Steifigkeit der Werkzeugmaschine,
- die erwartete Leistungsfähigkeit der Bearbeitung.
Bei Fräsmaschinen ist es die Geschwindigkeit, mit der sich die Außenfläche der Hauptspindel relativ zum Werkstück dreht.
Eine vergleichbare Definition gilt für Schleifmaschinen (dieselbe: sie wird auf der Grundlage des Werkzeugdurchmessers berechnet).
Bei Drehmaschinen ist die Schnittgeschwindigkeit ein Maß für den zeitlichen Abstand, den die Oberfläche des Werkstücks relativ zur Klinge zurücklegt.
Wie Sie erkennen können, sind die Außenflächen der Werkstücke - Werkstück und Werkstück - hier sehr wichtig.
Es ist die Geschwindigkeit dieser Oberflächen, die zur Berechnung der tatsächlichen Schnittgeschwindigkeit herangezogen wird.
Es sollte hinzugefügt werden, dass dieser Parameter mit der Drehzahl - des Fräsers auf der Spindel oder dem Drehkopf - zusammenhängt.
Die richtige Einstellung wirkt sich direkt auf die Lebensdauer der Schneidmesser aus. Zu niedrige oder zu hohe Geschwindigkeiten können zu vorzeitigem Verschleiß führen, ebenso wie die Verwendung von Fräsern oder Drehmessern zur Bearbeitung ungeeigneter Materialien.
Wie berechnet man die Schnittgeschwindigkeit: Formel?
Die Formel für die Schnittgeschwindigkeit (Vc), mit der dieser Parameter schnell berechnet werden kann, lautet Vc = (Π x d x n)/1000, wobei:
- Vc ist der Parameter für die Schnittgeschwindigkeit;
- Π (≈ 3,141592),
- d ist der Durchmesser des Objekts, das die Drehbewegung ausführt (Schneidefläche oder Werkstück), oft ausgedrückt in der Arbeitsform fi,
- n ist die Drehzahl ( ausgedrückt in Umdrehungen pro Minute, RPM).
Mit dieser Formel können Sie schnell die geeignete Schnittgeschwindigkeit für das Werkstück berechnen.
Dabei handelt es sich um einen Parameter, der vom Hersteller des zu bearbeitenden Werkstücks angegeben wird - normalerweise in Form eines Wertebereichs.
Die Auswahl eines bestimmten Wertes aus dem Bereich liegt ganz im Ermessen des Anwenders und basiert auch auf der Kenntnis des jeweiligen Materials.
Dennoch lohnt es sich, die Formel zu kennen, auch wenn es im Internet Rechner für die Schnittgeschwindigkeit oder Vorschubgeschwindigkeit gibt.
Auswahl der Schnittgeschwindigkeit für Materialien - wie wird das gemacht?
Bevor Sie mit Bearbeitungsmaschinen sicher arbeiten können, ist es sehr wichtig, wichtige Parameter einzustellen, wie z.B:
- die Schnittgeschwindigkeit (d.h. die Geschwindigkeit, mit der Material aus der geschnittenen Schicht entfernt wird),
- die Vorschubgeschwindigkeit pro Schneide,
- die Spindeldrehzahl der Fräsmaschine oder des Drehkopfes,
- und schließlich: die geeignete Wahl der Schnittgeschwindigkeit für die Art des zu bearbeitenden Materials.
Jeder dieser Schnittparameter ist stark abhängig von der Art des Materials und seiner Anfälligkeit für eine bestimmte Art der Bearbeitung.
Deshalb unterscheidet sich unter anderem die Schnittgeschwindigkeit für Stahl von der, die der Werkzeughersteller für die Bearbeitung von Aluminium empfiehlt.
Zusätzlich zu den allgemeinen Materialgruppen sind auch die Legierungsarten wichtig, die sehr unterschiedlich sein können (z.B. erfordert das Fräsen von 2xxx Aluminium eine andere Schnittgeschwindigkeit als das Fräsen von 7xxx Aluminium).
Diese Unterschiede sind für erfahrene Fräs- und Drehmaschinenbediener leicht zu erkennen, aber bei der Arbeit mit neuen Schneidwerkzeugen kann es mehr Sorgfalt und eine strenge Einhaltung der Richtlinien des Herstellers und eine Beobachtung der Arbeit erfordern.
Und obwohl Vc-Informationen in der technischen Dokumentation enthalten sind, kann die Berechnung von Schnittgeschwindigkeiten in Situationen nützlich sein, in denen diese Informationen nicht verfügbar sind - nicht nur bei einer Prüfung.
Bei der Wahl der Schnittgeschwindigkeit für das Material gibt es eine Verbindung zwischen diesem Wert und der Härte der zu schneidenden Oberfläche.
Je höher die Härte, desto niedriger sollte die Vc sein; je niedriger die Härte, desto höher kann die Vc sein.
Es wird davon ausgegangen:
- der typische Bereich der Schnittgeschwindigkeiten für Stahl 80 bis 120 m/min beträgt.
- ein typischer Bereich von Schnittgeschwindigkeiten für Aluminium 600 bis 800 m/min beträgt,
- ein typischer Bereich von Schnittgeschwindigkeiten für Kunststoffe (hier am Beispiel von POM) 50 bis 100 m/min beträgt.
Schnittgeschwindigkeit und Einfluss auf den Messerverschleiß
Jedes Werkzeug, auch wenn es ordnungsgemäß verwendet wird, verschleißt früher oder später und wird für den weiteren Gebrauch ungeeignet.
Einer der Parameter, der sich direkt auf die Lebensdauer auswirkt, ist die Wahl der richtigen Schnittgeschwindigkeit - neben der Wahl des richtigen Klingentyps für das zu bearbeitende Material.
Es gibt vier Hauptgründe für den Werkzeugverschleiß:
- Adhäsion, d.h. die Entstehung eines 'Aufbaus' von Werkstückmaterial auf der Oberfläche der Klinge. Dies führt zu einer erheblichen Beeinträchtigung sowohl der Effektivität des Werkzeugs als auch der Qualität der bearbeiteten Oberfläche (z.B. Ausbrüche). In diesem Fall ist das Element, das das Material abträgt, nicht die Klinge, sondern die unerwünschte "Anhaftung". Anhaftungen an Fräs- oder Drehmessern können durch die Verwendung einer zu niedrigen Schnittgeschwindigkeit entstehen. Die Lösung für dieses Problem kann darin bestehen, die Geschwindigkeit zu erhöhen (auf ein für das Material geeignetes Niveau) oder die Arbeit zu unterbrechen und das Werkzeug zu reinigen, bevor die Bearbeitung fortgesetzt wird,
- Diffusion und Oxidation, d.h. die Ablagerung von Materialpartikeln auf der Schneide infolge hoher Temperaturen (z.B. verursacht durch mangelnde Kühlung der Schnittfläche oder durch eine zu hohe Schnittgeschwindigkeit). Die Lösung besteht darin, den Vc-Wert auf den für das Material empfohlenen Wert zu reduzieren,
- mechanischer Verschleiß - dies ist ein ganz natürlicher Abnutzungsprozess des Werkzeugs als Folge seiner Verwendung. Einige Hersteller von Schneidklingen geben für ihre Produkte einen Lebensdauerparameter an (oft ausgedrückt in Arbeitsstunden), der auf Berechnungen des Betriebs mit den entsprechenden Schneidparametern beruht.
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