Vorschubgeschwindigkeit vs. Schnittgeschwindigkeit: Die wichtigsten CNC-Bearbeitungsparameter meistern

Die computergesteuerte numerische Steuerung (CNC) ist eine der weltweit am häufigsten verwendeten subtraktiven Fertigungstechnologien aufgrund ihrer hohen Genauigkeit und Präzision. Ein Hauptgrund für ihren Erfolg ist die CNC-gesteuerte relative Bewegung zwischen Werkstück und Schneidwerkzeug.

Wir können diese Bewegungen als Schneid- und Vorschubbewegungen klassifizieren und sie mittels Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit messen.

Was ist Schnittgeschwindigkeit und wie unterscheidet sie sich von der Vorschubgeschwindigkeit? Und wie tragen diese Bearbeitungsparameter zum Erfolg Ihres Fertigungsprojekts bei? Dieser Artikel beantwortet all diese Fragen und mehr.

Was ist der Unterschied zwischen Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit?

Um diese beiden Begriffe zu verstehen, betrachten wir eine einfache Analogie: Ein Auto bewegt sich mit einer linearen Geschwindigkeit von 60 km/h, während sich die Räder mit 500 U/min drehen. Sie werden zustimmen, dass der Raddurchmesser und die Drehzahl für die Bewegung des Autos auf einer asphaltierten Straße verantwortlich sind. Wenn Sie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einem Freund beschreiben, würden Sie sie in Kilometern pro Stunde angeben.

Schnittgeschwindigkeit kann mit der linearen Geschwindigkeit des Autos verglichen werden, die vom Raddurchmesser und der Drehzahl abhängt. Sie misst die lineare Strecke, die das Schneidwerkzeug relativ zum bearbeiteten Teil in einer gegebenen Zeit zurücklegt. Die Schnittgeschwindigkeit wird in Millimeter pro Minute (mm/min), Meter pro Minute (m/min) oder Fuß pro Minute (ft/min) gemessen.

Im Gegensatz dazu können wir die Vorschubgeschwindigkeit mit der Radrotation in der Auto-Analogie vergleichen. Die Vorschubgeschwindigkeit ist einfach die Strecke, die das Werkzeug während einer Umdrehung des Teils zurücklegt. Wir messen sie in Zoll pro Umdrehung (inch/rev) oder Millimeter pro Umdrehung (mm/rev).

Illustration: Vorschubgeschwindigkeit vs. Schnittgeschwindigkeit

Bleiben wir bei der Auto-Analogie: Ein Rad, das mit höherer Drehzahl rotiert, wird wahrscheinlich mehr Leistung verbrauchen und schneller verschleißen als Räder, die sich mit niedrigerer Drehzahl drehen. Dieser Verschleiß resultiert aus Reibung und hohen Temperaturen zwischen Reifen und Straße. Ähnlich beeinflusst die Schnittgeschwindigkeit die Werkzeugstandzeit, die Schneidetemperatur und den Energieverbrauch.

Vorschubgeschwindigkeiten beeinflussen ebenfalls die Werkzeugstandzeit und den Energieverbrauch während der Bearbeitung, doch ihre Effekte sind im Vergleich zur Schnittkraft meist vernachlässigbar. Stattdessen wirken sich Vorschubgeschwindigkeiten eher auf die Bearbeitungszeit und die Oberflächengüte des bearbeiteten Teils aus.

Die optimale Schnittgeschwindigkeit wählen

Um die optimale Schnittgeschwindigkeit für Ihr Bearbeitungsprojekt zu bestimmen, müssen Sie die Werkzeughärte und die Festigkeit des Schneidwerkzeugs berücksichtigen.

Härte beschreibt den Widerstand eines Materials gegen Verformung durch Abrieb, Eindrücken oder Kratzen. Härtere Werkstückmaterialien erfordern besondere Aufmerksamkeit während der Bearbeitung, da sie die Leistungslebensdauer von Schneidwerkzeugen leicht reduzieren können.

Als Faustregel gilt: Je härter das Werkstückmaterial, desto niedriger die Schnittgeschwindigkeit, die Sie während der Bearbeitung einsetzen sollten. Materialien wie Titan erfordern beispielsweise eine niedrigere Schnittgeschwindigkeit im Vergleich zu Stahl.

Die Festigkeit des Schneidwerkzeugs spielt eine Rolle bei den zulässigen Schnittgeschwindigkeiten für Bearbeitungsoperationen. Sie können beispielsweise hohe Schnittgeschwindigkeiten beim Fräsen mit einem Schneidwerkzeug aus hochfesten Materialien wie Diamant und kubischem Bornitrid verwenden, während Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl niedrigere Schnittgeschwindigkeiten erfordern.

Tabelle 1 zeigt einige gängige Schneidwerkzeugmaterialien und ihre zulässigen Schnittgeschwindigkeitsbereiche.

Weiterführend: CNC-Bearbeitungsmaterialien

Spanausdünnung und optimale Vorschubgeschwindigkeit

Spanausdünnung ist ein Fertigungsfehler, der auftritt, wenn Sie ein Werkstück so bearbeiten, dass die Schnittbreite weniger als die Hälfte des Durchmessers der Schneidwerkzeugbreite beträgt. Dies reduziert die Spanlast (die Größe oder Menge des vom Schneidwerkzeug pro Umdrehung entfernten Materials) und führt zu längeren Bearbeitungszeiten.

Eine Möglichkeit, den Effekt der Spanausdünnung zu reduzieren, besteht darin, Ihr Werkstück mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten zu bearbeiten. Dies verbessert Ihre Produktivität und Werkzeugstandzeit.

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Nun, da Sie die Unterschiede zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit verstehen, werden Sie zustimmen, dass diese beiden Bearbeitungsparameter während der CNC-Bearbeitung wichtig sind. Doch auch nachdem Sie die ideale Schnittgeschwindigkeit und Vorschübe gewählt haben, hängt der Erfolg Ihres Projekts vom Maschinenbauer ab, mit dem Sie zusammenarbeiten.

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