Leitfaden zur Berechnung der Arbeitsgeschwindigkeit von Fräsern für CNC-Fräser

Bevor Sie einen Fräser zum Schneiden einrichten, sind bestimmte Parameter zu beachten, wenn Sie die erforderliche Oberflächengüte und Präzision erzielen möchten. Einer der wichtigsten dieser Faktoren ist die Spanlast pro Zahn bzw. die Spandicke (Cpt). Die Spandicke lässt sich definieren als die Größe bzw. Dicke des Spans, der pro Nut bei jeder Umdrehung abgetragen wird.

Bei der Materialbearbeitung muss der Fräser mit einer bestimmten Drehzahl rotieren und mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit vorschieben, um eine optimale Spanabnahme zu gewährleisten. Bei der Wahl der richtigen Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit sind verschiedene Faktoren zu berücksichtigen.

Die verwendete Vorschubgeschwindigkeit hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, darunter die Leistung und Steifigkeit der CNC-Fräsmaschine, die Art der Werkstückspannung, die Leistung der Frässpindel, die Schnitttiefe und -breite, die Schärfe des Schneidwerkzeugs, das Design und das Material des Fräsers sowie das zu bearbeitende Material.

Um die optimale Spanlast zu erreichen, müssen Sie diese Variablen zusammen mit Ihrer Fräsmaschine (CNC-Router) und den Materialien berücksichtigen, die Sie schneiden möchten. So finden Sie für jedes Werkzeug und jedes Material die beste Vorschubgeschwindigkeit und die beste Drehzahl pro Minute.

Wichtig ist, dass Späne entstehen und kein Staub. Die Späne führen die beim Schneiden entstehende Wärme ab, verlängern dadurch die Standzeit des Werkzeugs und verbessern die Kantenqualität. Vorschübe und Drehzahlen werden in der Regel in der Programmiersoftware festgelegt, mit der das Maschinenprogramm erstellt wird. Es gibt viele Quellen, die helfen, die passenden Einstellungen für bestimmte Kombinationen aus Material und Routerfräser zu ermitteln.

Diese bieten oft einen guten Ausgangspunkt, lassen sich aber meist durch Ausprobieren noch weiter verbessern. Die meisten Fräsmaschinensteuerungen ermöglichen die Anpassung des Vorschubs während der Programmausführung. Durch das Hören des Fräsgeräuschs lassen sich die Parameter optimieren.

Die Vorschubgeschwindigkeit wird mit der folgenden Gleichung berechnet:

Vorschubgeschwindigkeit = N x T x Z

N = Anzahl der Schneidkanten (Nuten oder Spannuten)

T = Spanlast ist die Materialmenge, die von jeder Schneide des Fräsers entfernt werden muss, wenn er sich dreht und in das Werkstück eindringt (mm pro Zahn).

Z = Arbeitsgeschwindigkeit (U/min), die Geschwindigkeit, mit der sich der Fräser dreht.

Nun analysieren wir den Zusammenhang zwischen Vorschub, Schneidenanzahl, Spanvolumen und Drehzahl. Für die meisten Werkstoffe gibt es eine empfohlene Spanvolumenzahl.

Bei einer Drehzahl von 18000 U/min mit einem 25-mm-Zweischneider und einer empfohlenen Spanbelastung von 0,1 mm/Zahn:

Vorschub = 2 x 0,1 x 18000 = 3600 mm pro min

Wenn wir die Drehzahl auf 24000 erhöhen, sehen die neuen Berechnungen folgendermaßen aus:

Vorschub: 2 x 0.1 x 24000 = 4800 mm pro min

Basierend auf dieser Gleichung erhöht sich mit steigender Drehzahl auch der Vorschub, sofern alle anderen Einstellungen unverändert bleiben. Ändert sich die Anzahl der Schneiden, erhöht oder verringert sich der Vorschub, je nachdem, ob die Anzahl zunimmt oder abnimmt. Gleiches gilt für die Spanlast; beträgt die empfohlene Spanlast 0,1 mm/Zahn, können Drehzahl, Vorschub oder Anzahl der Schneiden erhöht oder verringert werden, um die erforderliche Spanlast zu gewährleisten. Bleibt die Spanlast unverändert und steigt der Vorschub, muss daher entweder die Drehzahl oder die Anzahl der Schneiden erhöht werden, um die empfohlene Spanlast zu gewährleisten.

Bei der Berechnung des Vorschubs für jedes auf einer CNC-Fräse zu bearbeitende Material ist die Spanlast einer der wichtigsten Faktoren, da sie die Materialmenge bestimmt, die jeder Zahn abträgt, sowie die Belastung, die jeder Zahn tragen muss. Ein weiterer Faktor, der die Spanlast beeinflusst, ist der Durchmesser des Fräsers. Ein größerer Fräser kann eine höhere Spanlast bewältigen.

Abhängig vom Werkzeugdurchmesser erhöht sich daher bei gleichbleibender Drehzahl und Schneidenanzahl mit einem größeren Fräserdurchmesser die Spanmenge und damit auch der Vorschub. Bei der Bearbeitung weicherer Materialien oder bei Verwendung eines steifen Fräsers kann die Spanmenge erhöht sein. Bei Verwendung eines sehr langen Fräsers sollte die Spanmenge reduziert werden.

Für die meisten Materialien, die Sie mit einer CNC-Fräse bearbeiten, stellen Sie die Drehzahl üblicherweise zwischen 12000 und 24000 U/min ein und passen den Vorschub an, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Die gewählten Drehzahlen und Vorschübe können von der Leistung der verwendeten Spindel beeinflusst werden. Leistungsstärkere Spindeln erzeugen ein höheres Drehmoment, sodass die Maschine mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden kann (das Drehmoment nimmt mit abnehmender Drehzahl ab).

Obwohl es Formeln zur Berechnung der Vorschubgeschwindigkeit gibt, wird die optimale Vorschubgeschwindigkeit durch Erfahrung bestimmt. Normalerweise beginnt man mit der berechneten Vorschubgeschwindigkeit. Idealerweise wird empfohlen, die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit auf etwa die Hälfte des berechneten Werts einzustellen und schrittweise entsprechend der Leistungsfähigkeit der Maschine und dem gewünschten Finish zu erhöhen.

Verarbeitungsabteilung

Sobald Sie Vorschub und Drehzahl festgelegt haben, sind weitere Faktoren zu berücksichtigen. Als nächstes ist die Schnittrichtung zu berücksichtigen, also die Richtung, in der der Fräser in das Material eindringt. Gegenlauffräsen oder Vorwärtsfräsen ist die am häufigsten verwendete Methode. Bei dieser Methode wird das Werkstück entgegen der Drehrichtung des Fräsers vorgeschoben. Die andere Methode ist das Gegenlauffräsen oder Rückwärtsfräsen. Für diese Bearbeitungsmethode müssen Werkstück und CNC-Fräser starr sein. Bei der Bearbeitung von Nichteisenwerkstoffen sollte Gegenlauffräsen verwendet werden, um ein gutes Finish zu erzielen.

Ein weiterer Faktor ist die Schnitttiefe. Sie beeinflusst die Kantenbeschaffenheit und die Lebensdauer des Werkzeugs. Je nach Materialart und Fräsergröße müssen Sie die Schnitttiefe anpassen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Beim Schneiden von Nichteisenmetallen ist eine Schnitttiefe, die dem Radius des Fräsers entspricht, in der Regel ein guter Ausgangspunkt.

Zu tun:

– Achten Sie auf den passenden Fräser für das zu bearbeitende Material

– Achten Sie beim Programmieren eines neuen Fräsertyps für Ihren CNC-Fräser auf empfohlene Einstellungen

– Wenden Sie sich an Ihren Lieferanten für Holzbearbeitungsmaschinen, wenn Sie nicht die erwartete Qualität oder Produktivität erzielen

– Stellen Sie sicher, dass Ihre Pinzette nicht abgenutzt ist und dass das Werkzeug richtig montiert ist

– Beginnen Sie mit niedrigeren Vorschub- und Eintauchgeschwindigkeiten, um mögliche Werkzeugbrüche oder Maschinenschäden zu vermeiden

So vermeiden Sie:

– Probeschnitte an einem Reststück Material sind keine gute Möglichkeit, die Einstellungen vor dem Start des Hauptprogramms zu prüfen

– Verwenden Sie KEINE verschlissenen oder beschädigten Fräser, da diese Überhitzung und eine schlechte Schnittqualität verursachen können

– Schneiden Sie NICHT weiter, wenn Sie ein ungewöhnliches Schneidgeräusch hören.

– Halten Sie die Maschine NICHT an und prüfen Sie weder den Fräser noch die Einstellungen des Routers

– Schneiden Sie NICHT zu tief in einem einzigen Durchgang. Manchmal kann es effizienter sein, einen höheren Vorschub und zwei oder mehr Durchgänge zu verwenden, statt eines einzigen Schnitts mit niedrigem Vorschub.