Berechnen von Arbeitsgrößen für Bohren, Drehen & Fräsen

Jede Dreh-, Fräs- oder Bohrmaschine besitzt bestimmte Arbeitsgrößen, die vor dem Bearbeitungsvorgang eingestellt werden müssen.

Welche sind diese Arbeitsgrößen? Und woher weißt du, welche Werte eingestellt werden müssen?

simpleclub verschafft dir den Überblick der wichtigsten Arbeitsgrößen.


Erklärung

Die wichtigsten Arbeitsgrößen bei zerspanenden Fertigungsverfahren sind die Drehzahl nnn, Schnittgeschwindigkeit v_cvcv_c und die Vorschubgeschwindigkeit v_fvfv_f.

Drehzahl nnn

Die Drehzahl, auch Umdrehungsfrequenz genannt, wird in \frac{1}{min}1min\frac{1}{min} angeben und gibt an, wie viele Umdrehungen der jeweilige Bohrer oder Fräser pro Minute macht. Beim Drehen gibt sie an, wie viele Umdrehungen das Werkstück pro Minute macht.

Drehzahl:

n=\frac{v_c}{d\cdot\pi}n=vcdπn=\frac{v_c}{d\cdot\pi}

Schnittgeschwindigkeit

Die Schnittgeschwindigkeit v_cvcv_c ist die Geschwindigkeit, mit der der Trennvorgang erfolgt. Sie ist die Geschwindigkeit am äußeren Umfang des Fräsers oder Bohrers oder am äußeren Umfang das Werkstücks beim Drehen.

Die Schnittgeschwindigkeit wird in \frac{\text{m}}{\text{min}}mmin\frac{\text{m}}{\text{min}} angegeben.

Schnittgeschwindigkeit:

v_c=n \cdot d \cdot \pivc=ndπv_c=n \cdot d \cdot \pi

Vorschubgeschwindigkeit

Die Vorschubbewegung ist charakterisiert durch die Vorschubrichtung und die Vorschubgeschwindigkeit v_fvfv_f. Die Vorschubgeschwindigkeit wird aus dem Zahnvorschub f_zfzf_z, der Zähnezahl zzz und der Drehzahl nnn berechnet.
Die Vorschubgeschwindigkeit wird in \frac{\text{mm}}{\text{m}}mmm\frac{\text{mm}}{\text{m}} angegeben.

Vorschubgeschwindigkeit:

v_f=n \cdot z \cdot f_zvf=nzfzv_f=n \cdot z \cdot f_z

Fräsen

Um an einer Fräsmaschine zu arbeiten, müssen die Drehzahl des Fräsers und die Vorschubgeschwindigkeit v_fvfv_f berechnet werden. Hierzu muss zuerst die Schnittgeschwindigkeit v_cvcv_c und der Zahnvorschub f_zfzf_z ausgewählt werden.

Auswahl von Schnittgeschwindigkeit und Zahnvorschub

Die Auswahl der Schnittgeschwindigkeit v_cvcv_c und des Zahnvorschub f_zfzf_z hängt von folgenden Eigenschaften ab:

  • Werkstoff des Fräsers
  • Werkstoff des Werkstücks
  • Bearbeitungsart (Schruppen oder Schlichten)
  • Durchmesser des Fräsers

Die Tabellen für die Schnittgeschwindigkeiten und Zahnvorschübe findest du im Tabellenbuch. Hier siehst du die Tabelle mit Richtwerten für Fräsen mit HSS - Schaftfräsern.

Werkstoffgruppe

Bearbeitungsart

Durchmesser d in mm bis 20

f_zfzf_z

mm

v_cvcv_c

m/min

Allgemeiner Baustahl

Schruppen

Schlichten

0,05

0,05

25

30

Messing

Schruppen

Schlichten

0,05

0,02

60

74

AI-Knetlegierung

Schruppen

Schlichten

0,03

0,01

300

360

Wenn du jetzt mit einem Schaftfräser aus HSS- Stahl:

  • 14 mm Durchmesser
  • 3 Zähne

einen allgemeinen Baustahl bearbeiten und diesen im ersten Schritt schruppen willst, dann schaust du in der Tabelle nach und wählst folgende Werte aus:

Zahnvorschub f_zfzf_z= 0,05 mm

Schnittgeschwindigkeit v_cvcv_c= 25 \frac{\text{m}}{\text{min}}mmin\frac{\text{m}}{\text{min}}

Mit den ausgewählten Werten aus der Tabelle, und den gegebenen Werten:

Zähnezahl~z=3Za¨hnezahlz=3Zähnezahl~z=3Durchmesser~d=14~mmDurchmesserd=14mmDurchmesser~d=14~mm

kannst du jetzt die Drehzahl nnn und die Vorschubgeschwindigkeit v_fvfv_f berechnen.

Drehzahl n berechnen

Gegeben
v_c=25~\frac{m}{min}vc=25mminv_c=25~\frac{m}{min}d=14~mm=0,014~md=14mm=0,014md=14~mm=0,014~m
Gesucht n
n=\frac{v_c}{d*\pi}n=vcdπn=\frac{v_c}{d*\pi}n=\frac{25~m}{min~*0,014~m*\pi}n=25mmin0,014mπn=\frac{25~m}{min~*0,014~m*\pi}n=500,2~\frac{1}{min}n=500,21minn=500,2~\frac{1}{min}

Vorschubgeschwindigkeit v_fvfv_f berechnen

Mit der berechneten Drehzahl nnn und dem aus der Tabelle ausgewählten Zahnvorschub f_zfzf_z sowie der gegebenen Größe, der Anzahl der Zähne des Fräsers zzz, kannst du jetzt die Vorschubgeschwindigkeit v_fvfv_f berechnen.

Gegeben

Zähnezahl~z=3Za¨hnezahlz=3Zähnezahl~z=3Drehzahl~n=500,2~\frac{1}{min}Drehzahln=500,21minDrehzahl~n=500,2~\frac{1}{min}Zahnvorschub~f_z=0,05~mmZahnvorschubfz=0,05mmZahnvorschub~f_z=0,05~mm
Gesucht f_zfzf_z
v_f=n*z*f_zvf=nzfzv_f=n*z*f_zv_f=500,2~\frac{1}{min}*3*0,05~mmvf=500,21min30,05mmv_f=500,2~\frac{1}{min}*3*0,05~mmv_f=75,03\frac{mm}{min}vf=75,03mmminv_f=75,03\frac{mm}{min}

Bohren

Beim Bohren wird die Drehzahl nnn berechnet, indem die Schnittgeschwindigkeit v_cvcv_c aus der Tabelle ausgesucht wird. Die Auswahl der Schnittgeschwindigkeit richtet sich nach:

  • Dem Durchmesser des Bohrers
  • Dem zu bearbeiten Werkstoff

Der Vorschub ist beim Bohren zu vernachlässigen, da dieser meist von Hand ausgeführt wird.

Drehen

Beim Drehen wird die Schnittgeschwindigkeit v_cvcv_c aus der jeweiligen Tabelle ausgesucht und die Drehzahl nnn berechnet. Den Vorschub kannst du auch aus der unten gezeigten Tabelle entnehmen. Die Tabelle findest du auch im Tabellenbuch.

Richtwerte für das Drehen mit Hartmetall-Werkzeugen: Längsrunddrehen

Werkstoff der Werkstücke

Schruppen

Schlichten

Werkstoffgruppe

Zugfestigkeit

R_mRmR_m in N/mm^{2}N/mm2N/mm^{2}

Schnittgeschwindigkeit v_cvcv_c

in m/min

Baustahl

R_mRmR_m \leq\leq500

150 - 220 - 300

280 - 340 - 400

R_mRmR_m>500

100 - 170 - 240

220 - 290 - 350

Automatenstahl

R_mRmR_m \leq\leq500

130 - 200 - 270

240 - 300 - 360

R_mRmR_m>500

100 - 160 - 220

200 - 250 - 360


Beispiel

Drehzahl berechnen

Ein Rundbolzen aus S253JR soll bei konstanter Drehzahl von Durchmesser 50 mm auf 30 mm längsrund gedreht werden. Berechne die Drehzahl für den Schruppvorgang.

Gegeben

Ausgewählt aus der Tabelle:

Schnittgeschwindigkeit~v_c=220 \frac{m}{min}Schnittgeschwindigkeitvc=220mminSchnittgeschwindigkeit~v_c=220 \frac{m}{min}

Aus der Aufgebenstellung entnommen:

Durchmesser~d=50~mm=0,05~mDurchmesserd=50mm=0,05mDurchmesser~d=50~mm=0,05~m

Hinweis: Das Umrechnen in m erleichtert das Rechnen mit der Formel für die Drehzahl. Dazu musst du einfach die 50~ mm / 100050mm/100050~ mm / 1000 rechnen.

Gesucht nnn

Lösungsweg

Anwenden der Formel für die Drehzahl:

n=\frac{v_c}{d*\pi}n=vcdπn=\frac{v_c}{d*\pi}n=\frac{220~m}{min~*0,05~m*\pi}n=220mmin0,05mπn=\frac{220~m}{min~*0,05~m*\pi}n=1400,6~\frac{1}{min}n=1400,61minn=1400,6~\frac{1}{min}
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