Vorschubgeschwindigkeit vs. Schnittgeschwindigkeit: Wichtige CNC-Bearbeitungsparameter erklärt

Die CNC-Bearbeitung ist ein subtraktives Fertigungsverfahren, bei dem Materialspäne abgetragen werden, bis das Endprodukt erreicht ist. Zunächst müssen Zerspaner wissen, wie viel Material die Maschine in einer Umdrehung abträgt und mit welcher Geschwindigkeit sich die CNC-Maschine bewegt. Genau hier wird der Unterschied zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit entscheidend.

Was ist Schnittgeschwindigkeit?

Die Schnittgeschwindigkeit wird allgemein als die relative Geschwindigkeit zwischen der Werkstückoberfläche und dem Schneidwerkzeug definiert. Manche Experten beschreiben sie auch als die Geschwindigkeit, mit der das Werkstück an der Schneide des Werkzeugs vorbeibewegt wird. Sie wird in Metern pro Minute (m/min) oder Fuß pro Minute (ft/min) gemessen. Die Schnittgeschwindigkeit ist ein entscheidender Faktor für die Bestimmung anderer CNC-Bearbeitungsparameter wie Schneidetemperatur, Leistungsaufnahme, Standzeit des Werkzeugs usw. Ihr Einfluss auf diese Parameter stellt einen wesentlichen Unterschied zur Vorschubgeschwindigkeit dar.

Es ist notwendig, dass die Schnittgeschwindigkeit optimal eingestellt wird, damit der CNC-Bearbeitungsprozess das beste Bauteil liefert. Die optimale Schnittgeschwindigkeit für einen bestimmten Prozess lässt sich jedoch vorhersagen, indem man folgende Faktoren berücksichtigt:

Werkzeughärte

Einer der wichtigsten Faktoren für die Schnittgeschwindigkeit ist die Härte des zu bearbeitenden Materials. Je härter das Material, desto niedriger muss die Schnittgeschwindigkeit sein – und umgekehrt. So erfordert die Bearbeitung von Stahl eine niedrigere Schnittgeschwindigkeit als Aluminium.

Schneidwerkzeugmaterial

Es gibt verschiedene Drehwerkzeuge für diverse CNC-Bearbeitungen, die aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind und somit unterschiedliche Härtegrade aufweisen. Das Werkzeugmaterial hat einen erheblichen Einfluss auf die verwendbare Schnittgeschwindigkeit. Ist das Schneidmaterial hochfest, kann eine hohe Schnittgeschwindigkeit mit geringem Nachteil genutzt werden. Weichere Werkzeugmaterialien verschleißen bei höheren Schnittgeschwindigkeiten schneller, was zu kürzerer Standzeit führt.

Erwartete Werkzeugstandzeit

Wie lange der Zerspaner das Werkzeug nutzen möchte, ist ein weiterer wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Schnittgeschwindigkeit. Dazu gehören Variablen wie Werkzeugkosten und das Kostenverhältnis zur produzierten Stückzahl. Sind diese Variablen günstig, kann eine hohe Geschwindigkeit sinnvoll sein.

Was ist Vorschubgeschwindigkeit?

Die Vorschubgeschwindigkeit ist die Strecke, die das Schneidwerkzeug während einer Spindelumdrehung zurücklegt. Sie wird auch als die Geschwindigkeit definiert, mit der der Fräser gegen das Werkstück vorschreitet. Gemessen wird sie in Zoll pro Umdrehung oder Millimeter pro Umdrehung (ipr oder mpr) beim Drehen und Bohren,而在 Fräsprozessen in Zoll pro Minute oder Millimeter pro Minute (ipm oder mpm). Bei der Berechnung berücksichtigt der Zerspaner die Anzahl der Schneiden (Zähne) des Werkzeugs und berechnet den Vorschub pro Zahn.

Die Vorschubgeschwindigkeit beeinflusst dieselben Faktoren wie die Schnittgeschwindigkeit, allerdings in geringerem Maße. Sie ist jedoch entscheidend für das finale ästhetische Erscheinungsbild des bearbeiteten Teils – also die Oberflächengüte. Daher ist ihre Optimierung in CNC-Prozessen ebenso wichtig. Zur Ermittlung des Optimalwerts werden Faktoren wie folgende herangezogen:

Schnittbreite

Jede Schnittbreite, die weniger als der halbe Werkzeugdurchmesser beträgt, verursacht Spanndünnung. Dabei wird der Spanquerschnitt (Materialmenge, die pro Umdrehung abgetragen wird) reduziert. Dies kann zu längeren Durchlaufzeiten führen und sollte vermieden werden. Eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit mindert die Auswirkungen der Spanndünnung und steigert so Produktivität und Werkzeugstandzeit.

Weitere Einflussfaktoren auf die Vorschubgeschwindigkeit sind:

• Werkzeugtyp
• Verfügbare Leistung an der Maschinenspindel
• Festigkeit des Werkstücks
• Gangzahl (TPI) für Gewindebohrer, Schneideisen und Gewindeschneidwerkzeuge etc.

Unterschied zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit

Aufgrund der ähnlichen Definitionen werden beide Parameter oft verwechselt. Manche Zerspaner sprechen auch vom Unterschied zwischen „Speeds and Feeds“. Es gibt mehrere praktische Faktoren, die sie unterscheiden:

Schneidetemperatur und Werkzeugstandzeit

Die Schneidetemperatur ist ein entscheidender Differenzierungsfaktor. Höhere Temperaturen beeinträchtigen Werkzeugstandzeit und Oberflächengüte. Der Einfluss der Schnittgeschwindigkeit auf Temperatur und Standzeit ist deutlich größer als der der Vorschubgeschwindigkeit.

Oberflächenrauheit und Riefenbildung

Riefen (auch Vorschubmarken genannt) begleiten CNC-gefertigte Prototypen und Teile stets und sind die Hauptursache für Oberflächenrauheit. Die Vorschubgeschwindigkeit beeinflusst die Riefenbildung direkt: Je höher der Vorschub, desto stärker die Riefen und die Rauheit. Die Schnittgeschwindigkeit hingegen hat keinen Einfluss auf Riefen und damit nicht auf die Oberflächengüte.

Direktrix und Generatrix

In der Geometrie ist eine Generatrix ein Punkt oder eine Fläche, die durch Bewegung entlang eines vorgegebenen Pfads (Direktrix) eine neue Form erzeugt. In der Bearbeitung geht es um die Erzeugung geometrischer Oberflächen mit ansprechender Optik und hoher Genauigkeit. Die Schnittgeschwindigkeit liefert die Generatrix, die Vorschubbewegung die Direktrix.

Weitere Unterschiede:

• Maßeinheiten
• Einfluss auf Schneidkraft und Leistungsaufnahme
• Unterschiedliche Erzeugungsbewegungen (Schneidbewegung vs. Vorschubbewegung)

Ermittlung von Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit

Die Spindeldrehzahl bildet die Grundlage für die Bestimmung beider Parameter. Die Vorschubgeschwindigkeit erfordert zwei Formeln: Zuerst wird der Vorschub pro Zahn ermittelt, dieser Wert dient dann zur Berechnung der endgültigen Vorschubgeschwindigkeit.

Fazit

Die optimale Einstellung von Vorschub- und Schnittgeschwindigkeit kann den CNC-Bearbeitungsprozess entscheidend verbessern. Sie müssen sich jedoch nicht selbst darum kümmern: Bei RapidDirect sorgen erfahrene Zerspaner und CNC-Programmierer dafür, dass Sie jedes Mal optimal bearbeitete Teile erhalten. Kontaktieren Sie RapidDirect noch heute für all Ihre CNC-Bearbeitungsanforderungen.