Metalary

Zerspanung

Schnittgeschwindigkeit, Drehzahl und Vorschub berechnen

Kurz gesagt

Die Drehzahl ist n = 1000 · Vc / (π · D) in min⁻¹, mit Vc der Schnittgeschwindigkeit in m/min und D dem Durchmesser in mm. Der Vorschub ist Vf = f · n beim Drehen und Bohren und Vf = fz · z · n beim Fräsen; ohne eingegebenes Vc nimmt die Berechnung den Katalog-Startwert für Werkstoff und Werkzeug.

Berechnung

Beispiel, berechnet mit den Standardwerten des Werkzeugs.

Eingaben

Bearbeitung
Drehen
Berechnung
Vc und Vorschub → n und Vf
Werkstoff
P · Unlegierter Stahl C 0,25–0,55 %, geglüht (C45)
Schneidstoff
Hartmetall
Werkstück-Ø
50 mm
Schnitttiefe ap
2 mm
Wirkungsgrad der Maschine
0,8

Ergebnisse

Drehzahl n
2016 min⁻¹
Vorschub Vf
403 mm/min
Schnitt-Geschw. Vc
317 m/minStart: Walter WPP20G (P2), A 19
Vorschub pro Umdrehung f
0,200 mm/U
fØ 50,0Ø 50,0ap 2,0ap 2,0fØ 50,0Ø 50,0ap 2,0ap 2,0
Bemaßte Zeichnung des Beispiels

Durchgerechnetes Beispiel

Alle Werte dieses Abschnitts gehören zum Beispiel, berechnet mit den Standardwerten des Werkzeugs.

Weitere Ergebnisse des Beispiels

Mittlere Spanungsdicke hm
0,199 mm
Spezifische Schnittkraft kc
2545 MPakc1.1 = 1700 N/mm², mc = 0.25 (Walter P2)
Schnittleistung Pc
5,37 kW
Erforderliche Motorleistung
6,71 kW
Spindeldrehmoment
25,4 N·m
Zeitspanvolumen Q
126,7 cm³/min
  • Richtwerte: an der Maschine und mit der Werkzeugdokumentation bestätigen.

Rechenweg Schritt für Schritt

  1. Start-Vc

    Vc = Walter WPP20G (P2), A 19, über f interpoliert

    317 m/min

  2. Drehzahl

    N = 1000 · Vc / (π · D)

    1000 × 317 / (π × 50,0) = 2016 min⁻¹

  3. Vorschub (mm/min)

    Vf = f · N

    0,200 × 2016 = 403 mm/min

  4. Spezifische Schnittkraft

    kc = kc1.1 · hm^(−mc), hm = f · sin κr

    1700 × 0,199^(−0.25) = 2545 N/mm²

  5. Schnittleistung

    Pc = ap · f · Vc · kc / 60 000

    2,00 × 0,200 × 317 × 2545 / 60 000 = 5,37 kW

  6. Zeitspanvolumen

    Q = Vc · ap · f

    126,7 cm³/min

Startwerte: Unlegierter Stahl C 0,25–0,55 %, geglüht (C45)

BearbeitungVc (m/min)VorschubWerkzeug, Seite
Drehen, Hartmetall350–190f 0,10–0,60Walter WPP20G (P2), A 19
Drehen, HSS18.3–24.4—TC 9-524, table 7-2 (moyen carbone)
Fräsen, Hartmetall144n° 8Sutton E603/E307, p. 436
Fräsen, HSS70n° 6Sutton E118, p. 448
Bohren, Hartmetall130n° 8Sutton D329, p. 426
Bohren, HSS20n° 5Sutton D186/D100, p. 428

n für Vc = 317 m/min

Ø (mm)N (min⁻¹)
1010 080
205040
303360
402520
502016
601680
801260
1001008
150672
200504

So geht’s

  1. Bearbeitung (Drehen, Schaftfräsen oder Bohren) und Richtung wählen: Vc und Vorschub → n und Vf, oder n und Vf der Maschine → Vc und Vorschub.
  2. Werkstoff und Schneidstoff wählen: Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl (HSS).
  3. Maße eingeben: Werkstück-Ø beim Drehen, Werkzeug-Ø beim Fräsen und Bohren, Zähnezahl des Fräsers, Schnitttiefe ap.
  4. Vc und Vorschub eingeben oder leer lassen, um mit den Katalogwerten zu starten; bei Bedarf die max. Drehzahl der Maschine eingeben.
  5. Drehzahl n, Vorschub Vf, Schnittgeschwindigkeit Vc und beim Drehen oder Bohren den Vorschub pro Umdrehung f ablesen.

Häufige Fragen

Wie berechnet man die Drehzahl aus der Schnittgeschwindigkeit?

n = 1000 · Vc / (π · D), mit Vc in m/min und D dem Durchmesser in mm (Werkstück-Ø beim Drehen, Werkzeug-Ø beim Fräsen und Bohren). Umgekehrt gilt Vc = π · D · n / 1000. Begrenzt die Maschine die Spindel, deren max. Drehzahl eingeben: n wird begrenzt und Vc neu berechnet.

Was ergibt die Berechnung der Schnittgeschwindigkeit beim Drehen?

Stahl C45 geglüht, Ø 50 mm, Hartmetallplatte, Vorschub 0,2 mm/U: Der Startwert Walter WPP20G (P2), über f interpoliert, ergibt Vc = 317 m/min. n = 1000 × 317 / (π × 50) = 2016 min⁻¹ und Vf = 0,200 × 2016 = 403 mm/min. Mit ap = 2 mm beträgt die Schnittleistung 5,37 kW, am Motor 6,71 kW bei einem Wirkungsgrad von 0,8.

Wie berechnet man den Vorschub beim Fräsen?

Beim Fräsen gilt Vf = fz · z · n, mit fz dem Vorschub pro Zahn und z der Zähnezahl. Beim Drehen und Bohren gilt Vf = f · n, mit f dem Vorschub pro Umdrehung in mm/U. Aus den Maschinenwerten ergibt die Rückrechnung fz = Vf / (z · n) beim Fräsen oder f = Vf / n.

Welchen Vorschub pro Zahn nimmt die Berechnung beim Fräsen?

Bleibt fz leer, liest die Berechnung ihn in der Vorschubtabelle des Sutton-Katalogs (S. 436) nach Fräserdurchmesser und Werkstoff ab; außerhalb des Bereichs 2 bis 25 mm wird fz am Tabellenrand genommen. Die Startwerte für VHM-Schaftfräser sind dort zum Beispiel 144 m/min für Stahl C45, 72 m/min für Edelstahl und 220 m/min für Aluminium.

Wie wird die Schnittleistung abgeschätzt?

Die spezifische Schnittkraft ist kc = kc1.1 · hm^(−mc), mit hm der mittleren Spanungsdicke und kc1.1, mc der Walter-Zerspanungsgruppe (C45: 1700 N/mm² und 0,25). Beim Drehen gilt Pc = ap · f · Vc · kc / 60 000 in kW; die erforderliche Motorleistung ist Pc geteilt durch den Wirkungsgrad der Maschine.

Grenzen

Richtwerte: Startwerte, die Werkzeughersteller (Walter, Sutton) und für das Drehen mit HSS das Handbuch TC 9-524 für ihre Werkzeuge veröffentlichen, mit Kühlschmierung, kurzer Auskragung und steifer Maschine. An der Maschine und mit der Werkzeugdokumentation bestätigen. Gibt es für Werkstoff und Werkzeug keinen veröffentlichten Wert, verlangt die Berechnung die Eingabe von Vc oder Vorschub.

Quellen

Aktualisiert am · Herausgeber: The Level Code

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