CNC-Bearbeitung ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, bei dem Materialspäne abgeschert werden, bis das Endprodukt entsteht. Daher müssen Maschinisten zunächst wissen, wie viel Material die Maschine bei einer Umdrehung abschert und mit welcher Geschwindigkeit sich die CNC-Maschine bewegt. Hier ist der Unterschied zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit wichtig.
Wenn die Funktion Entwerfen der Teile für die CNC-BearbeitungEs ist wichtig, diese Parameter zu berücksichtigen. Denn sie sorgen für die Optimierung verschiedener Teile des CNC-Bearbeitungsprozesses. Während die Schnittgeschwindigkeit für die Optimierung von Faktoren wie Werkzeugstandzeit und Stromverbrauch wichtiger ist, ist die Vorschubgeschwindigkeit entscheidend für die Bearbeitungszeit und die Rauheit des fertigen Bereichs. In diesem Artikel wird der Vorschub mit der Schnittgeschwindigkeit verglichen und erläutert, wie man die einzelnen Werte ableitet.
Was ist Schnittgeschwindigkeit?
Die Schnittgeschwindigkeit wird im Allgemeinen als die relative Geschwindigkeit zwischen der Oberfläche des Werkstücks und dem Schneidwerkzeug definiert. Einige Experten definieren sie auch als die Geschwindigkeit, mit der sich das Werkstück an der Schneide des Werkzeugs vorbeibewegt. Maschinisten messen sie in Oberflächenfuß pro Minute (SFM) oder Metern pro Minute (m/min) oder Fuß pro Minute (ft/min). Die Schnittgeschwindigkeit ist ein ziemlich wichtiger Faktor bei der Bestimmung anderer Parameter der CNC-Bearbeitung, wie Schnitttemperatur, Stromverbrauch, Werkzeuglebensdauer usw. Ihr Einfluss auf diese Parameter macht den Unterschied zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit erheblich aus.
Faktoren, die die Schnittgeschwindigkeit bestimmen
Es muss sichergestellt werden, dass die Schnittgeschwindigkeit optimal ist, damit der CNC-Bearbeitungsprozess das beste Teil liefert. Es ist jedoch möglich, die optimale Schnittgeschwindigkeit für einen bestimmten CNC-Bearbeitungsprozess durch Berücksichtigung anderer Faktoren vorherzusagen. Beispiele für solche Faktoren sind:
Werkstückhärte
Einer der wichtigsten Faktoren, die die Schnittgeschwindigkeit bestimmen, ist die Härte des zu schneidenden Materials. Je härter das Material, desto langsamer die Schnittgeschwindigkeit und umgekehrt. Beispielsweise erfordert die Bearbeitung von Materialien wie Stahl eine geringere Schnittgeschwindigkeit als Aluminium.
Schneidwerkzeugmaterial
Es gibt verschiedene Drehwerkzeuge Wird für verschiedene CNC-Bearbeitungen verwendet. Jedes dieser Werkzeuge besteht außerdem aus unterschiedlichen Materialien und weist daher unterschiedliche Härteeigenschaften auf. Das Schneidwerkzeugmaterial hat einen erheblichen Einfluss auf die Schnittgeschwindigkeit, die in einem Bearbeitungsprozess verwendet wird. Wenn das Schneidmaterial eine hohe Festigkeit aufweist, kann der Zerspanungsmechaniker mit geringem Nachteil eine hohe Schnittgeschwindigkeit nutzen. Allerdings neigen weichere Schneidwerkzeugmaterialien bei höheren Schnittgeschwindigkeiten dazu, schnell abzunutzen. Dies führt zu einer kürzeren Werkzeugstandzeit.
Die erwartete Werkzeuglebensdauer
Ein weiterer wichtiger Faktor für die Bestimmung der Schnittgeschwindigkeit ist die Lebensdauer des Werkzeugs durch den Maschinenbediener. Dazu gehört die Berücksichtigung von Variablen wie etwa den Werkzeugkosten und den Kosten des Werkzeugs im Vergleich zur Menge der produzierten Teile. Wenn solche Variablen günstig sind, könnte eine hohe Geschwindigkeit sinnvoll sein.
Schnitttiefe
Tiefere Schnitte entfernen mehr Material, erhöhen die Belastung des Werkzeugs und erhöhen die Hitze. Um dies auszugleichen, reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit. Überhöhte Geschwindigkeit bei hohen Schnitttiefen führt zu schnellem Werkzeugverschleiß, erhöht die Schnittkraft und verringert die Oberflächenqualität. Kleinere Schnitte ermöglichen jedoch höhere Geschwindigkeiten.
Was ist die Vorschubgeschwindigkeit?
Die Vorschubgeschwindigkeit ist die Distanz, die das Schneidwerkzeug während einer Spindelumdrehung zurücklegt. Sie wird auch als die Geschwindigkeit definiert, mit der der Fräser gegen das Werkstück vorgeschoben wird. Sie wird bei Dreh- und Bohrvorgängen entweder in Zoll pro Umdrehung oder Millimeter pro Umdrehung (ipr oder mpr) gemessen. Bei Fräsvorgängen verwenden Maschinisten jedoch Zoll pro Minute oder Millimeter pro Minute (ipm oder mpm). Bei der Berechnung der Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigt der Maschinist die Anzahl der Nuten (oder Zähne), die das Schneidwerkzeug hat, und berechnet die Vorschubgeschwindigkeit für jeden Zahn.
Faktoren, die die Vorschubgeschwindigkeit bestimmen
Auch die Vorschubgeschwindigkeit beeinflusst die gleichen Faktoren wie die Schnittgeschwindigkeit. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Auswirkungen geringer sind. Die Vorschubgeschwindigkeit ist jedoch wichtig für das endgültige ästhetische Erscheinungsbild des bearbeiteten Teils (dh die Oberflächenbeschaffenheit des bearbeiteten Teils). Daher ist seine Optimierung auch sehr wichtig CNC-Bearbeitungsverfahren. Um den optimalen Wert zu bestimmen, berücksichtigen Maschinisten Faktoren wie die folgenden:
Schnittbreite
Jede Schnittbreite, die weniger als die Hälfte des Durchmessers beträgt, führt zu einer Spanverdünnung. Spanverdünnung ist ein Herstellungsfehler, bei dem die Spanlast (Materialmenge, die das Werkzeug bei einer Umdrehung schneidet) verringert wird. Spanverdünnung könnte zu einer längeren Vorlaufzeit führen; Daher ist es wichtig, dies zu vermeiden. Darüber hinaus trägt eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit dazu bei, die Auswirkungen der Spanverdünnung zu reduzieren und so die Produktivität und Werkzeugstandzeit zu erhöhen.
Weitere Überlegungen zur Vorschubgeschwindigkeit
Zu den weiteren Faktoren, die die Vorschubgeschwindigkeit beeinflussen können, gehören:
- Der Typ des Werkzeugs.
- Die an der Maschinenspindel verfügbare Leistung.
- Die Stärke des Werkstücks.
- Die Gewinde pro Zoll (TPI) für Gewindebohrer, Schneidköpfe und Gewindewerkzeuge usw.
Was ist der Unterschied zwischen Vorschub und Schnittgeschwindigkeit?
Aufgrund der ähnlichen Definitionsarten beider Parameter ist es möglich, sie miteinander zu verwechseln. Einige Maschinisten würden diesen Parameter auch als Differenz zwischen Geschwindigkeiten und Vorschüben bezeichnen. Es gibt eine ganze Reihe praktischer Faktoren, die den Unterschied zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit ausmachen. Beispiele für solche Faktoren sind:
Schnitttemperatur und Werkzeugstandzeit
Die Schnitttemperatur ist ein entscheidender Faktor, der den Unterschied zwischen Vorschub und Schnittgeschwindigkeit bestimmt. Dies liegt daran, dass die höhere Schnitttemperatur Parameter wie die Werkzeuglebensdauer und die Oberflächengüte des Teils beeinträchtigen kann. Das Ausmaß der Auswirkung beider Parameter auf Schnitttemperatur und Standzeit unterscheidet sie voneinander. Sie hat einen vergleichsweise geringeren Einfluss auf die Schnitttemperatur und die Werkzeugstandzeit als die Schnittgeschwindigkeit für den Vorschub. Daher ist der Unterschied zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit das Ausmaß ihres Einflusses auf die Schnitttemperatur und die Werkzeugstandzeit.
Oberflächenrauheit und Wellenmarkierungen
Jakobsmuschelmarken werden auch als Futtermarken bezeichnet. Diese Markierungen begleiten immer CNC-bearbeitete Prototypen und Teile, und sie sind die Hauptursache für die Oberflächenrauheit. Die Vorschubgeschwindigkeit hat einen direkten Einfluss auf die auf jedem Teil vorhandenen Wellenmarkierungen. Je höher also die Vorschubgeschwindigkeit, desto höher der Grad der Wellenkanten und die Oberflächenrauheit. Allerdings hat die Schnittgeschwindigkeit keinen Einfluss auf die Wellenkanten; Daher hat es keinen Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit.
Directrix und Generatrix
In der Geometrie ist eine Erzeugende ein Punkt oder eine Fläche, die eine neue Form erzeugt, wenn sie entlang eines bestimmten Teils bewegt wird. Der vorgegebene Weg, auf dem sich die Erzeugende bewegt, ist die Leitlinie. Bei der maschinellen Bearbeitung besteht das grundlegende Ziel darin, geometrische Oberflächen mit ästhetisch ansprechender Oberfläche und höherer Genauigkeit zu erzeugen. Daher sind diese beiden Parameter bei Bearbeitungsprozessen erforderlich. Der Unterschied zwischen Geschwindigkeiten und Vorschüben besteht darin, dass die Schnittgeschwindigkeit die Erzeugende und die Vorschubbewegung die Leitlinie liefert.
Weitere Faktoren, die zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit unterscheiden, sind:
- Maßeinheiten.
- Auswirkungen auf Schnittkraft und Stromverbrauch.
- Auch die Bewegung, die die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub erzeugt, ist unterschiedlich (Schnittbewegung bzw. Vorschubbewegung).
| PARAMETER | SCHNEIDGESCHWINDIGKEIT | VORSCHUBGESCHWINDIGKEIT |
| Definition | Geschwindigkeit der Schneide des Schneidwerkzeugs über der Werkstückoberfläche. | Geschwindigkeit, mit der das Schneidwerkzeug in das Werkstück eindringt. |
| Einheit | Oberflächenfuß pro Minute (SFM) oder Fuß pro Minute (ft/min) oder Meter pro Minute (m/min) | Zoll pro Umdrehung (IPR) oder Millimeter pro Umdrehung (mm/U) beim Drehen; Zoll pro Minute (IPM) oder Millimeter pro Minute (mm/min) beim Fräsen. |
| Primärer Einfluss | Standzeit, Stromverbrauch, Schnitttemperatur. | Bearbeitungszeit, Oberflächengüte, Spanbelastung. |
| Beeinflussende Faktoren | Werkstoff des Werkstücks (Härte), Werkstoff des Werkzeugs, Schnitttiefe, gewünschte Standzeit. | Werkzeugtyp, Oberflächengüteanforderung, Schnittbreite, Gewindegänge pro Zoll (TPI) zum Gewindeschneiden, Anzahl der Nuten/Zähne. |
| Auswirkungen auf Schnitttemperatur und Werkzeuglebensdauer | Großer Einfluss. Höhere Geschwindigkeit = mehr Hitze, schnellerer Werkzeugverschleiß. Direkter Zusammenhang. | Mäßiger Einfluss. Geringerer Einfluss als die Schnittgeschwindigkeit, beeinflusst den Werkzeugverschleiß jedoch indirekt durch Spanbelastung und Reibung. |
| Auswirkungen auf die Oberflächenbeschaffenheit | Indirekter Einfluss. Wirkt sich hauptsächlich auf die Oberfläche durch Spanbildung und mögliches Rattern aus. | Direkter und erheblicher Einfluss. Höhere Geschwindigkeit = höhere Rauheit und Potenzial für Wellenkanten. Spanverdünnung bei niedriger Vorschubgeschwindigkeit wirkt sich auch auf die Oberflächengüte aus. |
| Auswirkungen auf Schnittkraft und Stromverbrauch | Großer Einfluss. Höhere Geschwindigkeit = höhere Schnittkraft und erforderliche Leistung. Proportionale Beziehung. | Mäßiger Einfluss. Beeinflusst Kraft und Leistung durch Spanvolumen und Materialabtragsrate. |
| Geometrische Analogie | Erzeugt die Erzeugende (den Verlauf der Schneide). | Erzeugt die Leitlinie (den Pfad der Werkzeugbewegung). |
| Erzeugte Bewegung | Schneidbewegung (rotierend oder linear). | Vorschubbewegung (linear). |
| Berechnung | Betrifft Spindeldrehzahl und Werkzeugdurchmesser (zB, SFM oder ft/min = (π * Durchmesser * Spindeldrehzahl (RPM)) / 12). | Betrifft Spindeldrehzahl und Vorschub pro Zahn/Umdrehung. (zB, IPM = Vorschub pro Zahn * Anzahl der Zähne * U/min). |
So bestimmen Sie Schnittgeschwindigkeit und Vorschub
Dieses Bild zeigt alle Parameter, die bei der Bestimmung der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubs eine Rolle spielen. Sie werden feststellen, dass die Spindeldrehzahl die Grundlage für die Bestimmung sowohl der Schnittgeschwindigkeit als auch des Vorschubs ist. Außerdem umfasst die Vorschubgeschwindigkeit zwei Formeln, bevor sie zur endgültigen Antwort gelangt. Zunächst muss der Vorschub pro Zahn ermittelt werden. Dieser Wert wird dann zur Bestimmung der Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs verwendet.
Fazit
Die Bestimmung der optimalen Vorschub- und Schnittgeschwindigkeit sowie Faktoren wie Schnitttiefe, Werkzeugtyp und gewünschte Oberflächenbeschaffenheit können die Faktoren sein, die Ihren CNC-Bearbeitungsprozess verbessern, um ein angemessen bearbeitetes Teil zu erhalten. Wenn Sie jedoch an RapidDirect auslagern, müssen Sie sich über keine dieser Produktionsprobleme Gedanken machen. Mit unseren erfahrenen Maschinisten und CNC-Maschinenprogrammierern erhalten Sie bei jeder Zusammenarbeit mit uns immer das am besten bearbeitete Teil. Wenden Sie sich also noch heute für alle Ihre CNC-Bearbeitungsanforderungen an RapidDirect.
Häufig gestellte Fragen zu Vorschub und Schnittgeschwindigkeit bei der CNC-Bearbeitung
Diese vier Variablen steuern, wie Ihre CNC-Maschine Material entfernt. Hier ist eine Aufschlüsselung der vier Faktoren:
Die Spindeldrehzahl (U/min): Wie schnell sich die Spindel dreht.
Schnittgeschwindigkeit (SFM und M/min): Wie schnell sich die Spitze des Fräsers über das Material bewegt. Dies ist der wichtigste Faktor, der die Lebensdauer des Werkzeugs beeinflusst. Wenn sie zu schnell ist, nutzt sich das Werkzeug schnell ab.
Vorschubgeschwindigkeit (IPM oder mm/min): Wie schnell sich der Fräser in das Material hinein bewegt. Dies hat vor allem Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit des Materials und darauf, wie lange die Arbeit dauert.
Vorschub pro Zahn (IPT oder mm/t, zum Fräsen): Wie viel Material jeder Zahn des Fräsers pro Umdrehung abträgt. So lässt sich die Gesamtvorschubgeschwindigkeit berechnen.
Warum sind sie wichtig? Die richtigen Einstellungen sind entscheidend, um ein gutes Ergebnis zu erzielen. Falsche Einstellungen können zu Werkzeugschäden, schlechter Oberflächenqualität und längerer Bearbeitungszeit führen. Beachten Sie immer die empfohlenen Einstellungen für das jeweilige Material und Werkzeug, das Sie verwenden.
Diese Begriffe beziehen sich alle auf die Geschwindigkeit, mit der sich der Fräser bewegt. Sie werden jedoch auf unterschiedliche Weise ausgedrückt:
U/min (Umdrehungen pro Minute): Wie schnell sich die Spindel dreht. Stellen Sie sich das als die Geschwindigkeit eines Motors in einem Auto vor.
SFM (Oberflächenfuß pro Minute): Wie schnell die Klinge des Fräsers durch die Oberfläche des Materials gleitet. Dies ist die tatsächliche Schnittgeschwindigkeit, die normalerweise in imperialen Einheiten angegeben wird.
m/min (Meter pro Minute): Dasselbe wie SFM. Allerdings werden stattdessen Metriken verwendet.
ft/min (Fuß pro Minute): Gleich wie SFM mit imperialen Einheiten, die oft für Drehoperationen verwendet werden.
Warum so viele Einheiten? SFM, m/min und ft/min beziehen sich alle auf dasselbe: Schnittgeschwindigkeit, aber in unterschiedlichen Einheiten. RPM hingegen bezieht sich auf die Rotationsgeschwindigkeit der Spindel und muss unter Berücksichtigung des Fräserdurchmessers in Schnittgeschwindigkeit umgerechnet werden.
Nutzen Sie zur Umrechnung diese Formeln:
– SFM oder ft/min = (RPM x π x Durchmesser) / 12 (Durchmesser in Zoll)
– m/min = (U/min x π x Durchmesser) / 1000 (Durchmesser in mm
Ein größerer Fräser hat bei gleicher Drehzahl eine höhere Schnittgeschwindigkeit (SFM, m/min oder ft/min). Dies liegt daran, dass die Außenkanten des Schneidgeräts bei jeder Umdrehung eine längere Strecke zurücklegen.
Die Schnittgeschwindigkeit (N), gemessen in U/min, definiert die Spindelrotationsfrequenz. Die Schnittgeschwindigkeit (Vc) ist jedoch die Tangentialgeschwindigkeit der Schneidkanten am Werkstück. Sie wird in SFM oder m/min gemessen. Vc wird durch U/min und Durchmesser (D) bestimmt: Vc = πDN / 1000 (D in mm). Ein größerer Durchmesser führt bei einer bestimmten U/min zu einem höheren Vc. Beispielsweise hat ein Werkzeug mit 25 mm Durchmesser und 1000 U/min eine Vc von etwa 78.5 m/min, während ein Werkzeug mit 50 mm Durchmesser bei der gleichen U/min die doppelte Vc hat (ungefähr 157 m/min). Dies wirkt sich direkt auf die Lebensdauer des Werkzeugs sowie auf die Wärmeentwicklung und den Materialabtrag aus. Vc und Vorschub beeinflussen sich außerdem gegenseitig und steuern die Spanbildung und Oberflächengüte. Ein höheres Vc erfordert normalerweise einen höheren Vorschub, um eine gleichmäßige Spandicke zu gewährleisten. Wird die Beziehung zwischen Vc und Durchmesser ignoriert, kann dies zu übermäßigem Werkzeugverschleiß und schlechten Ergebnissen führen. Durch das Verständnis dieser Erkenntnisse können die Bearbeitungseffizienz optimiert und eine hohe Qualität erreicht werden.
