Um die Geschwindigkeiten der CNC-Fräsmaschine zu berechnen, muss man eine Reihe von Parametern beachten, die in der Regel von den Herstellern der Werkzeugmaschine festgelegt werden; dabei sind die Vorschubgeschwindigkeit, die Schnittgeschwindigkeit, die Umdrehungen pro Minute, die Eigenschaften des zu bearbeitenden Werkstücks und so weiter zu berücksichtigen.

Bearbeitungsparameter der Werkzeugmaschinen

Bevor man die Geschwindigkeiten der Fräsmaschine für die Bearbeitung von Metall-, Holz- und anderen Werkstücken berechnet, ist es wichtig, die verschiedenen zu berücksichtigenden Parameter zu kennen, um die Berechnungen richtig durchführen zu können. Die geeignete Geschwindigkeit der Fräsmaschine hängt von den nachfolgend beschriebenen Parametern ab.

Vorschubgeschwindigkeit

Die Vorschubgeschwindigkeit (VF) ist ein Begriff, der bei Werkzeugmaschinen verwendet wird und sich auf die relative Momentangeschwindigkeit bezieht, mit der sich das Schneidwerkzeug (in diesem Fall der Fräser) der Oberfläche des Materials nähert, um es abzutragen; es handelt sich um die Geschwindigkeit der Schnittbewegung (nicht zu verwechseln mit der Schnittgeschwindigkeit). Dieser Parameter wird aus der Bahn berechnet, die das Schneidwerkzeug in Vorschubrichtung in einer Minute zurücklegt.

Die Vorschubgeschwindigkeit wird in Metern pro Minute angegeben.

Schnittgeschwindigkeit

Die Schnittgeschwindigkeit (VC) ist die Geschwindigkeit, mit der die Schneide des Fräsers über das zu bearbeitende Werkstück rotiert. Dieser Parameter, der in Metern pro Sekunde angegeben wird, bestimmt den Weg des Zahnpunkts des Schneidwerkzeugs. Die Schnittgeschwindigkeit wird meist vom Hersteller des Werkzeugs vorgegeben; dieser bestimmt die empfohlene Geschwindigkeit und die Grenze der Maschine, die nicht überschritten werden darf.

Diese Geschwindigkeit variiert je nach Werkstoff des Werkstücks sowie der durchzuführenden Bearbeitung. Für die Berechnung der Schnittgeschwindigkeit gilt, dass mit größerem Durchmesser des Fräsers auch die Schnittgeschwindigkeit steigt. Gleiches gilt für die Umdrehungen pro Minute; sind diese höher, steigt ebenfalls die Schnittgeschwindigkeit.

Umdrehungen pro Minute

Dieser Wert gibt die Geschwindigkeit des Fräskopfes an, also wie schnell der Kopf rotiert und wie viele volle Umdrehungen er in einer Minute macht. Die CNC-Fräsmaschine hat meist zwischen 6.000 und 24.000 Umdrehungen pro Minute (U/min).

Spanungsdicke

Auch als Vorschub pro Zahn bezeichnet, ist dies die Dicke des Materials, die jeder Zahn des Schneidwerkzeugs bei einer vollen Umdrehung von der Werkstückoberfläche abträgt. Die richtige Spanungsdicke reguliert die Temperatur des Fräsers und verhindert Überhitzung. Der Vorschub pro Zahn hängt von der Drehzahl und der Vorschubgeschwindigkeit ab.

Axiale Schnitttiefe

Die axiale Schnitttiefe oder Schnitttiefe pro Durchgang beeinflusst die Geschwindigkeiten der Fräsmaschine. Bei geringerer Tiefe ist das Fräsen sicherer, erfordert aber mehrere Durchgänge, was die Bearbeitungszeit erhöht. Wenn man die Tiefe erhöhen möchte, was die Spanungsgröße vergrößert, muss die Vorschubgeschwindigkeit der Maschine verringert werden.

Radiale Schnitttiefe

Die radiale Schnitttiefe oder Schnittbreite variiert je nach Stabilität der CNC-Werkzeugmaschine. Für ein gutes Seitenfräsen ist es wichtig, die Vorschubgeschwindigkeit um bis zu 25 % zu reduzieren.

Bedeutung der Geschwindigkeiten der Fräsmaschine

Die Geschwindigkeiten der Fräsmaschine sind unerlässlich, damit die Bearbeitungsergebnisse gut ausfallen. Besteht ein Ungleichgewicht zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Umdrehungen pro Minute der Spindel, entstehen schlechte Oberflächen und manchmal kann die Werkzeugmaschine instabil werden und zum Bruch des Fräsers führen. Deshalb ist es wichtig, dass alle zuvor beschriebenen Schnittparameter entsprechend der Steifigkeit der Fräsmaschine, aber auch in Abhängigkeit von Leistung und Eigenschaften der Maschine eingestellt werden.

Es ist auch zu beachten, dass die Fräser, die in CNC-gesteuerten Maschinen verwendet werden, aus Schnellarbeitsstahl (HSS), Hartmetall, PCD-Diamant usw. gefertigt sein können. Das bedeutet, dass mit zunehmender Härte des Schneidwerkzeugs auch die Schnittgeschwindigkeit steigt; im Gegenzug kann die Vorschubgeschwindigkeit reduziert werden.

Die Geschwindigkeiten der Fräsmaschine hängen nicht nur von der Maschine und den verschiedenen Parametern ab, sondern auch von der Arbeit am Material und den Eigenschaften des Werkstücks (Material, Gestaltung, Form usw.). So variieren die Geschwindigkeiten der Fräsmaschine, je nachdem, ob gefräst, genutet oder eine andere Bearbeitung durchgeführt wird. Wie wirken sich die Geschwindigkeiten der Fräsmaschine auf die Arbeiten aus? Zum Beispiel führt eine höhere Vorschubgeschwindigkeit zu besserer Spanabfuhr, kürzerer Schnittzeit und geringerem Werkzeugverschleiß. Allerdings steigt dadurch auch das Risiko eines Fräserbruchs und die Wahrscheinlichkeit von Rauheiten auf der Oberfläche nimmt zu. Andererseits, wenn die Vorschubgeschwindigkeit verringert wird, sind die Späne länger und die Bearbeitungsqualität verbessert sich; die Nachteile sind höherer Fräserverschleiß, längere Bearbeitungszeit und höhere Kosten.