Vorschub und Schnittgeschwindigkeit:Was ist der Unterschied in der CNC-Bearbeitung?

Die CNC-Bearbeitung (Computerized Numerical Control) ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, der programmierte Codes verwendet, um die Bewegung der Werkzeugachse zu steuern. Die programmierten Codes enthalten alle notwendigen Schnittparameter wie die Bewegung des Schneidwerkzeugs, Spindeldrehzahlen, Vorschübe, Drehzahlen usw.

Es ist wichtig, diese Parameter bei der Konstruktion der Produkte für die CNC-Bearbeitung zu berücksichtigen. Durch diese Parameter wird die Optimierung verschiedener Teile des CNC-Bearbeitungsprozesses sichergestellt. Die Standzeit und der Stromverbrauch werden durch die Schnittgeschwindigkeit optimiert. Die Bearbeitungszeit und die Oberflächenrauheit der fertigen Produkte werden durch die Vorschubgeschwindigkeit bestimmt.

Daher müssen die Ingenieure und Maschinisten die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub sowie den Unterschied zwischen ihnen kennen und wissen, wie die Schnittgeschwindigkeit und der Vorschub abzuleiten sind. Lesen Sie weiter.

Was ist Vorschub?

Während einer Spindelumdrehung wird der vom Schneidwerkzeug zurückgelegte Weg als Vorschubgeschwindigkeit bezeichnet. Sie kann auch als Eingriffsgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs bezeichnet werden und wird beim Fräsen im Allgemeinen in Zoll/Minute oder Millimeter/Minute gemessen.

Für Bohr- und Drehoperationen kann sie in Zoll/Umdrehung oder Millimeter/Umdrehung gemessen werden. Die Schwankungen der Vorschubgeschwindigkeiten hängen vom Material des Rohlings (Stahl, Holz, Aluminium, Edelstahl usw.), dem Werkzeugmaterial (HSS-Schneidwerkzeug, Keramik, Cermet usw.) und anderen Schneidfaktoren wie der Oberfläche ab Finish und die Eigenschaften der CNC-Maschine.

Die Ästhetik der bearbeiteten Produkte hängt von der Vorschubgeschwindigkeit ab, und daher ist die Optimierung der Vorschubgeschwindigkeit bei CNC-Bearbeitungsprozessen von entscheidender Bedeutung.

Auswahl der optimalen Vorschubgeschwindigkeit

Jeder Aspekt des CNC-Bearbeitungsprozesses steht in direktem Zusammenhang mit der Vorschubgeschwindigkeit, von der Sicherheit bis zur Produktivität, Standzeit und Produktqualität. Bei der Auswahl der Vorschubgeschwindigkeit sind folgende Faktoren zu berücksichtigen.

Produktivität

Bei höheren Produktivitätsraten kann die Vorschubgeschwindigkeit erhöht werden, indem die Oberflächenqualität verloren geht. In einem anderen Fall kann die Schnittgeschwindigkeit erhöht werden, indem die Vorschubgeschwindigkeit stabil gehalten wird.

Oberflächenbeschaffenheit

Durch die niedrigeren Vorschübe kann eine bessere Oberflächengüte erreicht werden. Für den Schruppschnitt kann ein grober Vorschub berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Vorschubgeschwindigkeit als 0,01–0,05 mm/U für die Schlichtoperation und 0,1–0,3 mm/U für die Schruppdrehoperation angesehen werden.

Vorschubbegrenzung

Die verfügbaren Werkzeugmaschinen haben eine Vorschubstange innerhalb der minimalen und maximalen Grenze. Für diese Werkzeugmaschinen ist eine Überschreitung der Grenze nicht zulässig, aber für die konventionellen Drehmaschinen-Werkzeugmaschinen können nur wenige Vorschuboptionen innerhalb des Bereichs angewendet werden.

Schneidwerkzeuggeometrie

Die Oberflächengüte der Produkte kann neben der Vorschubgeschwindigkeit auch durch die Werkzeuggeometrie beeinflusst werden. Ein höherer Wert für die Werkzeuggeometrie kann bevorzugt werden, wenn es die Geometrie zulässt.

Werkzeugmaschinenfähigkeit

Durch den höheren Vorschub können hohe Schnittkräfte und starke Vibrationen auftreten. Die Vorschubgeschwindigkeit ist abhängig von der Aufnahme und Übertragung hoher Kräfte und Schwingungen der Werkzeugmaschine zu wählen.

Was ist Schnittgeschwindigkeit?

Die relative Geschwindigkeit zwischen dem Schneidwerkzeug und der Oberfläche des Werkstücks wird allgemein als Oberflächengeschwindigkeit oder Schnittgeschwindigkeit bezeichnet. Es kann auch definiert werden als die lineare Entfernung in Metern pro Minute oder Fuß pro Minute, die das Schneidwerkzeugmaterial für einen Schneidprozess über die Werkstückoberfläche bewegt.

Die wichtigsten Parameter der CNC-Bearbeitung wie Stromverbrauch, Schnitttemperatur und Standzeit etc. werden durch die Schnittgeschwindigkeit bestimmt. Die Werte für die Schnittgeschwindigkeit variieren je nach Material, z. B. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Aluminium und Kunststoffe. Einige Werkzeuge oder Prozesse wie Gewindewerkzeuge und Rändelwerkzeuge werden mit niedrigeren Schnittgeschwindigkeiten als den genannten betrieben.

Auswahl der optimalen Schnittgeschwindigkeit

Um die beste Leistung aus dem CNC-Bearbeitungsprozess zu erzielen, muss die optimale Schnittgeschwindigkeit sichergestellt werden. Die optimale Schnittgeschwindigkeit für einen bestimmten CNC-Bearbeitungsprozess kann anhand der folgenden Faktoren vorhergesagt werden.

Werkstückhärte

Die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Verformung durch Abrieb, Eindrücke und Kratzer wird allgemein als Härte bezeichnet. Während des Bearbeitungsprozesses muss auf die härteren Werkstücke eine gewisse Sorgfalt geachtet werden, da sie die Werkzeugleistung leicht beeinträchtigen können. Bei der Bearbeitung eines härteren Materials müssen langsamere Schnittgeschwindigkeiten auferlegt werden. Beispielsweise ist für Titan im Vergleich zu Stahl eine geringere Schnittgeschwindigkeit erforderlich.

Die Stärke des Schneidwerkzeugs

Bei Zerspanungsoperationen spielt die Werkzeugstärke der Schneide eine entscheidende Rolle für die zulässigen Schnittgeschwindigkeiten. Beispielsweise können bei der Zerspanung für höhere Schnittgeschwindigkeiten Schneidwerkzeuge aus hochfesten Werkstoffen wie Diamant und Bornitrid eingesetzt werden. Andererseits können für niedrigere Schnittgeschwindigkeiten Schneidwerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl verwendet werden.

Standzeit

Bei höheren Schnittgeschwindigkeiten verschleißen die weicheren Schneidstoffe schnell, was zu kürzeren Standzeiten führt. Ein weiterer entscheidender Faktor zur Bestimmung der Schnittgeschwindigkeit ist, wie lange der Ingenieur oder Maschinist an diesem Werkzeug arbeiten möchte. Dazu gehören in erster Linie Parameter wie die Werkzeugkosten und die produzierte Stückzahl. Liegen diese Parameter innerhalb der zulässigen Grenzen, kann die hohe Schnittgeschwindigkeit genutzt werden.

Warum sind Geschwindigkeiten und Vorschübe bei der Bearbeitung wichtig?

Geschwindigkeiten und Vorschübe sind bei der Bearbeitung wichtig, da sie die Geschwindigkeit bestimmen, mit der Material entfernt wird, und wie viel Material entfernt wird.

Die Geschwindigkeiten und Vorschübe können die Lebensdauer eines Werkzeugs erheblich beeinflussen.

Der Unterschied zwischen Vorschub und Schnittgeschwindigkeit kann durch einen entscheidenden Faktor namens Schnitttemperatur bestimmt werden, da die höhere Schnitttemperatur die Parameter wie Standzeit und Oberflächenrauheit beeinträchtigen kann.

Die minderwertigen Auswirkungen von Geschwindigkeiten und Vorschüben sind bei weicheren Materialien (Aluminium oder Harz) nicht sichtbar, da hier viel Platz für Fehler vorhanden ist. Bei härteren Materialien (Titan oder Inconel) sind jedoch die minderwertigen Auswirkungen von Geschwindigkeiten und Vorschüben sichtbar, da die Fehlermöglichkeiten begrenzt sind.

Das Schneidwerkzeug bricht sofort, wenn es einen kleinen Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Vorschub gibt.

Die Geschwindigkeiten und Vorschübe sind obligatorisch, um eine bessere Oberflächenrauheit zu erreichen. Wenn die Maschine mit einem hohen Wert von Werkzeugrate und Spindeldrehzahl läuft, erscheinen die Rattermarken auf der Materialoberfläche.

Unterschied zwischen Vorschub und Schnittgeschwindigkeit

Obwohl sowohl die Vorschubgeschwindigkeit als auch die Schnittgeschwindigkeit die Gesamtleistung der Maschine beeinflussen, beziehen sie sich eigentlich auf zwei verschiedene Dinge. Um die besten Ergebnisse mit Ihrer CNC-Maschine zu erzielen, ist es wichtig, den Unterschied zwischen den beiden zu verstehen.

1. Der Hauptunterschied zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit besteht darin, dass die Vorschubgeschwindigkeit die Geschwindigkeit ist, mit der sich das Werkzeug durch das Werkstück bewegt, während die Schnittgeschwindigkeit die Geschwindigkeit ist, mit der sich die Schneidkante des Werkzeugs bewegt.

Mit anderen Worten, die Vorschubgeschwindigkeit ist ein Maß dafür, wie schnell sich das Werkzeug durch das Material bewegt, während die Schnittgeschwindigkeit ein Maß dafür ist, wie schnell das Werkzeug tatsächlich schneidet.

2. Die Schnittgeschwindigkeit gibt eine Erzeugende an und wird im Allgemeinen in m/min oder ft./min gemessen, bezeichnet mit Vc. Die Vorschubgeschwindigkeit gibt eine Leitlinie an und wird im Allgemeinen in mm/U oder mm/min gemessen, bezeichnet mit s oder f.

3. Während der Bearbeitung beeinflusst die Schnittgeschwindigkeit die Schnittkraft und den Stromverbrauch. Aber die Vorschubgeschwindigkeit hat keinen Einfluss.

4. Die Schnittgeschwindigkeit spielt keine Rolle bei der Abweichung der Spanrichtung von der orthogonalen. Die Vorschubgeschwindigkeit beeinflusst jedoch fast immer den Verlauf der tatsächlichen Spanrichtung.

5. Die Schnitttemperatur, der Werkzeugverschleiß und die Standzeit werden weniger von der Vorschubgeschwindigkeit beeinflusst. Aber die Schnittgeschwindigkeit wird stark beeinträchtigt.

6. Die Erzeugung von Wellen- oder Vorschubspuren auf der bearbeiteten Oberfläche hat keinen direkten Einfluss auf die Schnittgeschwindigkeit. Die Muschelspuren auf der Oberfläche des Endprodukts haben jedoch eine direkte Auswirkung auf die Vorschubgeschwindigkeit und dies repräsentiert direkt die Oberflächenrauheit.

Das folgende Diagramm der Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit vermittelt ein besseres visuelles Verständnis der Unterschiede.

Parameter	Schnittgeschwindigkeit	Vorschubgeschwindigkeit
Generatrix und Directrix	Directrix wird durch die Schnittgeschwindigkeit generiert	Erzeugende wird durch Vorschubrate generiert
Bewegungseinheiten und S kurz F form	Gemessen in Metern pro Minute (m/min) oder Fuß pro Minute (ft/min) und bezeichnet mit Vc	Gemessen in Metern pro Umdrehung (mpr) oder Zoll pro Umdrehung und mit s oder f bezeichnet
Chip D Richtung	Keine Auswirkung bei Abweichung von der orthogonalen Spanrichtung	Beeinflusst die tatsächliche Späneflussrichtung
Schneiden F Kraft und Stromverbrauch	Schneidkraft und Stromverbrauch beeinflussen	Beeinflusst nicht die Schneidkraft und den Stromverbrauch
Oberflächenrauhigkeit und Muschelspuren	Steht nicht in direktem Zusammenhang mit den Ausbuchtungen oder Markierungen, die auf der bearbeiteten Oberfläche erzeugt werden	Steht in direktem Zusammenhang mit den gezackten Markierungen auf der fertigen Oberfläche
Schnitttemperatur, Standzeit und Werkzeugverschleiß	Stark betroffen	Weniger betroffen

Wie werden Vorschub und Schnittgeschwindigkeit bestimmt?

Die obige Tabelle zeigt alle notwendigen Parameter, die zur Bestimmung der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubs erforderlich sind. Zur Bestimmung von Schnittgeschwindigkeit und Vorschub ist die Spindeldrehzahl die Grundvoraussetzung. Der endgültige Vorschub kann auf zwei Arten erreicht werden, erstens durch Bestimmung des Vorschubs pro Zahn und zweitens durch Verwendung dieses Vorschubs pro Zahn kann der Vorschub des Werkzeugs bestimmt werden.

Weitere wichtige Überlegungen

Spindelgeschwindigkeitsbegrenzung

Die Oberfläche in Fuß pro Minute (SFM) basierend auf dem Material und dem Fräserdurchmesser wird benötigt, um die Drehzahl des Fräsers in U/min zu definieren. Manchmal führt die berechnete Geschwindigkeit bei der Geschwindigkeitsberechnung mit winzigen Werkzeugen und/oder bestimmten Materialien zu einer nicht durchführbaren Geschwindigkeit.

In einem solchen Fall muss der Zerspaner das Werkzeug mit der für ihn angenehmen Maschinen-Maximaldrehzahl fahren und die erforderliche Spanlast für den Durchmesser wird eingehalten. Dadurch können bei der Höchstgeschwindigkeit der Maschine die optimalen Parameter erreicht werden.

Nichtlinearer Pfad

Im Allgemeinen werden die Vorschubgeschwindigkeiten als eine lineare Bewegung angenommen, d. h. die zurückgelegte lineare Distanz. Dennoch gibt es Fälle, in denen die Vorschübe in einer Kreisbogen- oder Kreisinterpolationsbahn (Außendurchmesser oder Innendurchmesser) betrachtet werden. Mit zunehmender Schnittiefe steigt der Eingriffswinkel an einem Werkzeug, was zu einem nichtlinearen Pfad führt. Der Eingriff des Werkzeugs ist bei Innenecken höher als bei Außenecken.

Zusammenspiel von Schnittgeschwindigkeit und Vorschub

Während der Bearbeitung komprimiert das Schneidwerkzeug die Werkstückoberfläche und trägt eine dünne Materialschicht in Form eines Spans ab. Die Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Fräser ist erwünscht, um die erforderliche Druckkraft zu übertragen. Die primäre Relativgeschwindigkeit wurde durch die Schnittgeschwindigkeit erzeugt, was hilft, sich den Materialabtrag vorzustellen.

Um sich das von der gesamten Werkstückoberfläche entfernte Material vorzustellen, muss eine andere synchrone Bewegung, die als Vorschubbewegung bekannt ist, für die Schneide oder das Werkstück (unterschiedlich für verschiedene Fräsoperationen) entlang der beabsichtigten Richtung bereitgestellt werden. Diese gleichzeitigen Aktionen von Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit zusammen mit der Vorschubbewegung erfüllen die grundlegenden Anforderungen der Bearbeitung.

Schlussfolgerung

Die Geschwindigkeiten und Vorschübe sind erforderlich, um die verschiedenen Teile der CNC-Bearbeitungsparameter wie Standzeit, Stromverbrauch, Zeit und Rauheit zu optimieren. Das Zusammenspiel von Schnittgeschwindigkeit und Vorschub ist für die Produktion von CNC-bearbeiteten Teilen von großem Vorteil. Um die Geschwindigkeiten und Vorschübe zu bestimmen, müssen die Ingenieure und Maschinisten sie vollständig verstehen.

Bei WayKen stehen unsere erfahrenen Ingenieure und Maschinisten zur Verfügung, um unterschiedliche Bearbeitungsanforderungen zu erfüllen und sicherzustellen, dass die von Ihnen benötigten Teile und Produkte hergestellt werden. Wenn Sie sich Sorgen über die Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe Ihrer CNC-bearbeiteten Teile machen, kontaktieren Sie uns noch heute. Sie erhalten immer das am besten bearbeitete Teil, das Sie erwarten.

Häufig gestellte Fragen

Sind Schnittgeschwindigkeit und Vorschub gleich?

Nein, Schnittgeschwindigkeit und Vorschub sind nicht gleich. Schnittgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Schneidwerkzeug durch das zu schneidende Material bewegt. Die Vorschubgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich das zu schneidende Material am Schneidwerkzeug vorbeibewegt.

Was bedeutet SFM in der Bearbeitung?

SFM, auch Oberflächengeschwindigkeit genannt, steht für Surface Feet per Minute und ist ein gängiges Maß für die Schnittgeschwindigkeit bei der Bearbeitung. Es stellt die Anzahl der Meter dar, die ein Werkzeug in einer Minute über ein Werkstück zurücklegen kann. Je höher der SFM, desto höher die Schnittgeschwindigkeit.

Warum müssen die Ingenieure und Zerspaner die Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe bei der CNC-Bearbeitung berücksichtigen?

Die Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe müssen bei der CNC-Bearbeitung von den Ingenieuren und Zerspanern berücksichtigt werden, da sie sich direkt auf die Qualität des Endprodukts auswirken. Wenn die Schnittgeschwindigkeit zu langsam ist, wird das Material nicht sauber geschnitten und es besteht die Gefahr von Graten oder anderen Mängeln.