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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 n $n$ , Schnittgeschwindigkeit v_c $v_c$ und die Vorschubgeschwindigkeit v_f $v_f$ .

Drehzahl n $n$

Die Drehzahl, auch Umdrehungsfrequenz genannt, wird in \frac{1}{min} $\frac{1}{min}$ 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=\frac{v_c}{d\cdot\pi}

Schnittgeschwindigkeit

Die Schnittgeschwindigkeit v_c $v_c$ 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}} $\frac{\text{m}}{\text{min}}$ angegeben.

Schnittgeschwindigkeit:

v_c=n \cdot d \cdot \pi

v_c=n \cdot d \cdot \pi

Vorschubgeschwindigkeit

Die Vorschubbewegung ist charakterisiert durch die Vorschubrichtung und die Vorschubgeschwindigkeit v_f $v_f$ . Die Vorschubgeschwindigkeit wird aus dem Zahnvorschub f_z $f_z$ , der Zähnezahl z $z$ und der Drehzahl n $n$ berechnet.
Die Vorschubgeschwindigkeit wird in \frac{\text{mm}}{\text{m}} $\frac{\text{mm}}{\text{m}}$ angegeben.

Vorschubgeschwindigkeit:

v_f=n \cdot z \cdot f_z

v_f=n \cdot z \cdot f_z

Fräsen

Um an einer Fräsmaschine zu arbeiten, müssen die Drehzahl des Fräsers und die Vorschubgeschwindigkeit v_f $v_f$ berechnet werden. Hierzu muss zuerst die Schnittgeschwindigkeit v_c $v_c$ und der Zahnvorschub f_z $f_z$ ausgewählt werden.

Auswahl von Schnittgeschwindigkeit und Zahnvorschub

Die Auswahl der Schnittgeschwindigkeit v_c $v_c$ und des Zahnvorschub f_z $f_z$ 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
Werkstoffgruppe	Bearbeitungsart	f_z $f_z$ mm	v_c $v_c$ 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_z $f_z$ = 0,05 mm

Schnittgeschwindigkeit v_c $v_c$ = 25 \frac{\text{m}}{\text{min}} $\frac{\text{m}}{\text{min}}$

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

\textsf{Zähnezahl}~z=3

\textsf{Zähnezahl}~z=3

\textsf{Durchmesser}~d=14~\text{mm}

\textsf{Durchmesser}~d=14~\text{mm}

kannst du jetzt die Drehzahl n $n$ und die Vorschubgeschwindigkeit v_f $v_f$ berechnen.

Drehzahl n berechnen

Gegeben

v_c=25~\frac{\text{m}}{\text{min}}

v_c=25~\frac{\text{m}}{\text{min}}

d=14~\cdot\text{mm}=0,014~\text{m}

d=14~\cdot\text{mm}=0,014~\text{m}

Gesucht n

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

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

n=\frac{25~\text{m}}{\text{min}~\cdot0,014~\text{m}\cdot\pi}

n=\frac{25~\text{m}}{\text{min}~\cdot0,014~\text{m}\cdot\pi}

n\approx568,4~\frac{1}{min}

n\approx568,4~\frac{1}{min}

Vorschubgeschwindigkeit v_f $v_f$ berechnen

Mit der berechneten Drehzahl n $n$ und dem aus der Tabelle ausgewählten Zahnvorschub f_z $f_z$ sowie der gegebenen Größe, der Anzahl der Zähne des Fräsers z $z$ , kannst du jetzt die Vorschubgeschwindigkeit v_f $v_f$ berechnen.

Gegeben

\textsf{Zähnezahl}~z=3

\textsf{Zähnezahl}~z=3

\textsf{Drehzahl}~n=500,2~\frac{1}{\text{min}}

\textsf{Drehzahl}~n=500,2~\frac{1}{\text{min}}

\textsf{Zahnvorschub}~f_z=0,05~\text{mm}

\textsf{Zahnvorschub}~f_z=0,05~\text{mm}

Gesucht f_z $f_z$

v_f=n \cdot z \cdot f_z

v_f=n \cdot z \cdot f_z

v_f=500,2~\frac{1}{\text{min}}\cdot3\cdot0,05~\text{ mm}

v_f=500,2~\frac{1}{\text{min}}\cdot3\cdot0,05~\text{ mm}

v_f=75,03\text{ }\frac{\text{mm}}{\text{min}}

v_f=75,03\text{ }\frac{\text{mm}}{\text{min}}

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Bohren

Beim Bohren wird die Drehzahl n $n$ berechnet, indem die Schnittgeschwindigkeit v_c $v_c$ 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_c $v_c$ aus der jeweiligen Tabelle ausgesucht und die Drehzahl n $n$ 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_m $R_m$ in \frac{\text{N}}{\text{mm}^{2}} $\frac{\text{N}}{\text{mm}^{2}}$	Schnittgeschwindigkeit v_c $v_c$ in \frac{\text{m}}{\text{min}} $\frac{\text{m}}{\text{min}}$
Baustahl	R_m $R_m$ \leq $\leq$ 500	150 - 220 - 300	280 - 340 - 400
Baustahl	R_m $R_m$ >500	100 - 170 - 240	220 - 290 - 350
Automatenstahl	R_m $R_m$ \leq $\leq$ 500	130 - 200 - 270	240 - 300 - 360
Automatenstahl	R_m $R_m$ >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:

\textsf{Schnittgeschwindigkeit}~v_c=220~ \frac{\text{m}}{\text{min}}

\textsf{Schnittgeschwindigkeit}~v_c=220~ \frac{\text{m}}{\text{min}}

Aus der Aufgebenstellung entnommen:

\textsf{Durchmesser}~d=50~\text{mm}=0,05~\text{m}

\textsf{Durchmesser}~d=50~\text{mm}=0,05~\text{m}

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

Gesucht n $n$

Lösungsweg

Anwenden der Formel für die Drehzahl:

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

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

n=\frac{220~\text{m}}{\text{min}~\cdot0,05~\text{m}\cdot\pi}

n=\frac{220~\text{m}}{\text{min}~\cdot0,05~\text{m}\cdot\pi}

n=1400,6~\frac{1}{min}

n=1400,6~\frac{1}{min}

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