Unterschied zwischen Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit bei der CNC-Bearbeitung

Bei der CNC-Bearbeitung sind Vorschub und Schnittgeschwindigkeit zwei kritische Parameter, die sich direkt auf die Bearbeitungseffizienz, die Teilequalität und die Werkzeuglebensdauer auswirken. Die Wahl des richtigen Vorschubs und der richtigen Schnittgeschwindigkeit kann nicht nur die Bearbeitungsprozesse beschleunigen und Verkürzung der Produktionszeit sondern verbessern auch die Oberflächenqualität und verlängern die Werkzeuglebensdauer. Ein tiefes Verständnis dieser Parameter und ihrer Anwendung in der tatsächlichen Bearbeitung ist für die Optimierung von CNC-Prozessen unerlässlich.

Im folgenden Text geht Yonglihao Machinery näher darauf ein, wie die optimale Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit basierend auf spezifischen Bearbeitungsanforderungen ausgewählt werden kann.

Wie hoch ist die Vorschubgeschwindigkeit?

Bei der CNC-Bearbeitung ist die Vorschubgeschwindigkeit (auch Vorschubgeschwindigkeit genannt) das Maß für die Distanz, die ein Werkzeug pro Zeiteinheit entlang der Werkstückoberfläche zurücklegt. Sie wird üblicherweise in Millimetern pro Minute (mm/min) oder Zoll pro Minute (U/min) angegeben. Die Vorschubgeschwindigkeit ist ein entscheidender Parameter im Bearbeitungsprozess und beeinflusst direkt die Bearbeitungseffizienz, den Werkzeugverschleiß, die Bearbeitungsqualität und die Gesamtbearbeitungszeit. Die Wahl der Vorschubgeschwindigkeit muss präzise auf die jeweilige Bearbeitungsaufgabe, die Materialeigenschaften, den Werkzeugtyp und die Anforderungen an die Oberflächenqualität abgestimmt werden.

Auswahl der optimalen Vorschubgeschwindigkeit

Bei der Auswahl der optimalen Vorschubgeschwindigkeit müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:

Anforderungen an Werkstückqualität und Oberfläche: Die Maßtoleranz, die Formkomplexität und die Anforderungen an die Oberflächengüte des Werkstücks beeinflussen die Wahl des Vorschubs. Ein niedrigerer Vorschub ist in der Regel erforderlich, um die Oberflächenrauheit zu reduzieren und die Bearbeitungspräzision zu gewährleisten, insbesondere für hochwertige Bearbeitungsergebnisse.

Werkstückstoff und WerkstoffeigenschaftenHärte, Zähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und weitere Eigenschaften verschiedener Materialien (wie Aluminiumlegierungen, Edelstahl usw.) beeinflussen die Wahl des Vorschubs direkt. Härtere Materialien erfordern typischerweise niedrigere Vorschubgeschwindigkeiten, um Werkzeugschäden zu vermeiden. Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit benötigen sogar noch niedrigere Vorschubgeschwindigkeiten, um Überhitzung und Ausglühen des Werkzeugs zu verhindern. Die Anpassung des Vorschubs an die Materialeigenschaften ist unerlässlich, um effizientes Schneiden zu gewährleisten und vorzeitigen Werkzeugverschleiß zu vermeiden.

Werkzeugmaterial und -typ: Für jedes Werkzeugmaterial (z. B. Hartmetall, Schnellarbeitsstahl usw.) und jeden Werkzeugtyp (z. B. Schaftfräser, Drehwerkzeuge usw.) gelten spezifische Vorschubanforderungen. Die Härte und Verschleißfestigkeit des Werkzeugs bestimmen seine Leistung bei unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten.

Schneidwerkzeuggeometrie: Die Geometrie des Werkzeugs (z. B. Spitzenradius, Spanwinkel, Freiwinkel usw.) beeinflusst den optimalen Vorschub. Bei speziellen Geometrien kann der Vorschub angepasst werden, um eine optimale Schnittleistung zu erzielen.

Andere Faktoren, die die optimale Vorschubgeschwindigkeit beeinflussen

Art der Bearbeitung: Anders Bearbeitungsvorgänge (wie CNC-Fräsen, CNC-Drehen und Bohren) erfordern unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten. Beim Fräsen ist typischerweise eine höhere Vorschubgeschwindigkeit erforderlich, während beim Präzisionsbohren möglicherweise eine niedrigere Vorschubgeschwindigkeit erforderlich ist, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Schnittbreite: Eine größere Schnittbreite erhöht die Schnittkraft und erfordert eine geringere Vorschubgeschwindigkeit, um eine Überlastung des Werkzeugs zu vermeiden.

Haltbarkeit und Lebensdauer des Werkzeugs: Ein zu hoher Vorschub erhöht die Werkzeugbelastung und beschleunigt den Werkzeugverschleiß. Eine korrekte Anpassung des Vorschubs kann die Werkzeugstandzeit verlängern und gleichzeitig die Bearbeitungseffizienz verbessern. Die Abstimmung zwischen Produktivität und Werkzeugstandzeit ist entscheidend für die Optimierung des Vorschubs.

Produktivität: Ein höherer Vorschub erhöht in der Regel die Bearbeitungsgeschwindigkeit, verkürzt die Zykluszeit und steigert somit die Produktivität. Ein zu hoher Vorschub kann jedoch zu einer verringerten Oberflächenqualität und erhöhtem Werkzeugverschleiß führen. Daher ist es wichtig, Qualitätsanforderungen und Kostenkontrolle in Einklang zu bringen und gleichzeitig die Produktivität zu steigern.

Werkzeugmaschinenfähigkeit: Die maximale Vorschubgeschwindigkeit einer Werkzeugmaschine hängt von ihrer Konstruktion und den Möglichkeiten des Antriebssystems ab. Wird die Maschinenkapazität überschritten, kann es zu Vibrationen, Werkzeugklappern oder sogar zu Bearbeitungsfehlern kommen.

Was ist Schnittgeschwindigkeit?

Die Schnittgeschwindigkeit ist ein entscheidender Parameter und gibt an, wie schnell sich die Schneide eines Werkzeugs relativ zur Werkstückoberfläche bewegt. Bei der CNC-Bearbeitung wird sie üblicherweise in Metern pro Minute (m/min) oder Fuß pro Minute (ft/min) angegeben. Sie beeinflusst nicht nur die Bearbeitungseffizienz, sondern hat auch erhebliche Auswirkungen auf die Bearbeitungsqualität, den Werkzeugverschleiß und die Bearbeitungskosten. Die richtige Schnittgeschwindigkeit kann den Bearbeitungsprozess optimieren, die Produktionseffizienz steigern und die Lebensdauer des Werkzeugs verlängern.

Auswahl der optimalen Schnittgeschwindigkeit

Bei der Wahl der optimalen Schnittgeschwindigkeit müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, um Bearbeitungsqualität und Effizienz in Einklang zu bringen. Zu den wichtigsten Einflussfaktoren zählen:

Werkstückhärte: Die Härte des Werkstückmaterials beeinflusst direkt die Wahl der Schnittgeschwindigkeit. Härtere Materialien erfordern niedrigere Schnittgeschwindigkeiten, um den Werkzeugverschleiß zu reduzieren und die Werkzeuglebensdauer zu verlängern. Umgekehrt können zu hohe Schnittgeschwindigkeiten den Werkzeugverschleiß beschleunigen und die Oberflächenqualität des Werkstücks verschlechtern.

SchneidwerkzeugstärkeMaterial, Festigkeit und Verschleißfestigkeit des Werkzeugs bestimmen die Schnittgeschwindigkeit, der es standhalten kann. Hartmetallwerkzeuge können mit höheren Schnittgeschwindigkeiten arbeiten, während Schnellarbeitsstahlwerkzeuge typischerweise niedrigere Geschwindigkeiten benötigen. Unzureichende Werkzeugfestigkeit kann zu Werkzeugbruch oder schnellem Verschleiß führen und das Bearbeitungsergebnis beeinträchtigen.

WerkzeuglebensdauerHöhere Schnittgeschwindigkeiten können zwar die Bearbeitungseffizienz steigern, erhöhen aber auch die thermische Belastung des Werkzeugs, beschleunigen den Verschleiß und verkürzen dessen Lebensdauer. Die Wahl einer geeigneten Schnittgeschwindigkeit kann den Werkzeugverschleiß reduzieren, die Werkzeuglebensdauer verlängern und eine hohe Bearbeitungsqualität und -effizienz gewährleisten. Bei der Optimierung des Bearbeitungsprozesses ist es entscheidend, das optimale Gleichgewicht zwischen Werkzeuglebensdauer und Schnittgeschwindigkeit zu finden.

Warum sind Geschwindigkeit und Vorschub bei der Bearbeitung wichtig?

Geschwindigkeit (Schnittgeschwindigkeit) und Vorschubgeschwindigkeit sind zwei entscheidende Parameter bei der Bearbeitung, da sie verschiedene Aspekte des Bearbeitungsprozesses direkt beeinflussen, darunter Effizienz, Oberflächenqualität, Werkzeuglebensdauer und Gesamtbearbeitungskosten.

Bearbeitungseffizienz: Höhere Schnittgeschwindigkeiten können die Bearbeitungszeit verkürzen, während ein entsprechender Vorschub für einen schnellen Materialabtrag sorgt, wodurch die Produktionszyklen verkürzt und die Leistung erhöht werden.

OberflächenqualitätZu hohe Schnittgeschwindigkeiten können zu einer erhöhten Oberflächenrauheit führen, während ein zu hoher Vorschub Werkzeugspuren oder Oberflächenfehler verursachen kann. Durch Anpassung von Geschwindigkeit und Vorschub können die gewünschte Oberflächengüte und Teilegenauigkeit erreicht werden.

StandzeitHöhere Schnittgeschwindigkeiten und schnellere Vorschübe erhöhen die thermische Belastung des Werkzeugs, was zu beschleunigtem Verschleiß und kürzeren Standzeiten führt. Durch die Optimierung dieser beiden Parameter lässt sich die Standzeit effektiv verlängern, die Werkzeugwechselhäufigkeit reduzieren und die Produktionskosten senken.

Bearbeitungskosten: Falsche Parametereinstellungen, ob zu hoch oder zu niedrig, können zu unnötigen Kostensteigerungen führen. Die Optimierung dieser beiden Parameter kann Materialabfall reduzieren, den Werkzeugverbrauch senken und die Energiekosten senken, was letztendlich die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung verbessert.

Bearbeitungsstabilität: Angemessene Geschwindigkeits- und Vorschubeinstellungen tragen dazu bei, die Stabilität des Bearbeitungsprozesses aufrechtzuerhalten, Vibrationen und Lärm zu reduzieren, einen reibungslosen Betrieb sicherzustellen und so die Produktkonsistenz und -zuverlässigkeit zu verbessern.

Unterschiede zwischen Vorschub und Schnittgeschwindigkeit

Vorschub und Schnittgeschwindigkeit haben bei der CNC-Bearbeitung unterschiedliche physikalische Bedeutungen und Auswirkungen. Der Vorschub steuert die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs relativ zum Werkstück, während die Schnittgeschwindigkeit die Bewegungsgeschwindigkeit der Werkzeugschneide auf der Werkstückoberfläche bestimmt. Der Vorschub beeinflusst hauptsächlich die Bearbeitungseffizienz und die Oberflächenqualität, während die Schnittgeschwindigkeit einen größeren Einfluss auf die Werkzeugstandzeit und die Bearbeitungstemperatur hat. Die folgende Tabelle zu Schnittgeschwindigkeit und Vorschub verdeutlicht den Unterschied:

Schnitttemperatur und Werkzeuglebensdauer

Die Schnitttemperatur beeinflusst die Werkzeugstandzeit direkt. Hohe Schnitttemperaturen beschleunigen den Werkzeugverschleiß und verkürzen dessen Lebensdauer. Durch die Anpassung von Schnittgeschwindigkeit und Vorschub können Schnitttemperatur und Werkzeugstandzeit gesenkt werden.

Oberflächenrauheit und Wellenlinien

Vorschub und Schnittgeschwindigkeit beeinflussen maßgeblich die Oberflächenqualität des Werkstücks. Ein hoher Vorschub kann die Oberflächenrauheit erhöhen und sogar Wellenschliff verursachen. Um eine glattere Oberfläche zu erzielen, ist es notwendig, den Vorschub zu reduzieren und die Schnittgeschwindigkeit zu optimieren.

Leitlinie und Mantellinie

Steigung und Mantellinie sind entscheidende Faktoren bei der Beschreibung der Werkstückgeometrie. Vorschub und Schnittgeschwindigkeit beeinflussen die Präzision dieser geometrischen Formen, was wiederum die Gesamtmaß- und Formtoleranzen des Werkstücks beeinflusst.

Physikalische Unterschiede und Funktionsweise

Die physikalischen Eigenschaften von Vorschub und Schnittgeschwindigkeit bestimmen ihre unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten im Betrieb. Der Vorschub beeinflusst die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs, während die Schnittgeschwindigkeit die Kontaktgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück beeinflusst.

Werkzeugbewegung

Die Werkzeugbewegung wird gemeinsam durch die Vorschubgeschwindigkeit und die Schnittgeschwindigkeit bestimmt und beeinflusst die Bahn des Werkzeugs und das endgültige Bearbeitungsergebnis während des Prozesses.

Spanrichtung

Vorschub und Schnittgeschwindigkeit beeinflussen die Bildung und Auswurfrichtung der Späne. Falsche Einstellungen können zu Spanansammlungen führen und den reibungslosen Bearbeitungsablauf beeinträchtigen.

Schnittkraft und Stromverbrauch

Vorschub und Schnittgeschwindigkeit beeinflussen direkt die Schnittkraft und damit den Stromverbrauch der Werkzeugmaschine. Durch die richtige Einstellung können Sie die Schnittkraft reduzieren, den Energieverbrauch senken und die Werkzeuglebensdauer verlängern.

Vorschub und Schnittgeschwindigkeit bestimmen

Faktoren, die Vorschub und Schnittgeschwindigkeit beeinflussen

Bei der Bestimmung von Vorschub und Schnittgeschwindigkeit müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, darunter Materialeigenschaften, Werkzeugtyp, Bearbeitungsmethode und Maschinenleistung, um die Effizienz und Qualität der Bearbeitung sicherzustellen.

Materialeigenschaften und WerkzeugtypHärte, Zähigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Werkstückmaterials beeinflussen direkt die Wahl von Vorschub und Schnittgeschwindigkeit. Härtere Materialien erfordern im Allgemeinen geringere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe, um den Werkzeugverschleiß zu reduzieren. Auch Werkzeugmaterial und -geometrie bestimmen den geeigneten Vorschub und die Schnittgeschwindigkeit. Beispielsweise können Hartmetallwerkzeuge höheren Schnittgeschwindigkeiten standhalten, während Schnellarbeitsstahlwerkzeuge für niedrigere Geschwindigkeiten geeignet sind.

Bearbeitungsart und OberflächenanforderungenVerschiedene Bearbeitungsvorgänge stellen unterschiedliche Anforderungen an Vorschub und Schnittgeschwindigkeit. Auch die Anforderungen an die Oberflächengüte des Werkstücks beeinflussen die Wahl dieser Parameter. Hochwertige Oberflächen erfordern in der Regel geringere Vorschubgeschwindigkeiten und Schnittgeschwindigkeiten, um Oberflächenrauheit und -fehler zu minimieren.

Spindeldrehzahl und Maschinenleistung: Die Spindeldrehzahlbegrenzung wirkt sich direkt auf die Schnittgeschwindigkeit aus. Es ist entscheidend, die Schnittgeschwindigkeit an die Spindeldrehzahl anzupassen, während der Betrieb innerhalb des zulässigen Bereichs der Maschine erfolgt. Ebenso muss die Vorschubkapazität der Maschine mit den eingestellten Parametern übereinstimmen, um Überlastungen zu vermeiden und die Bearbeitungsstabilität zu gewährleisten.

Wechselwirkung zwischen Schnittgeschwindigkeit und Vorschub: Schnittgeschwindigkeit und Vorschub beeinflussen sich gegenseitig und es ist notwendig, während der Bearbeitung das optimale Gleichgewicht zwischen ihnen zu finden, um Qualität, Effizienz und Werkzeuglebensdauer sicherzustellen.

Nichtlineare Pfade und betriebliche AnpassungenBei komplexen, nichtlinearen Bearbeitungspfaden kann es erforderlich sein, Vorschub und Schnittgeschwindigkeit dynamisch an die Pfadvariationen anzupassen, um einen gleichmäßigen Schnitt und eine stabile Bearbeitung zu gewährleisten. In der Praxis sollten die Parameter kontinuierlich anhand der Bearbeitungsergebnisse angepasst werden. Bei schnellem Werkzeugverschleiß oder schlechter Oberflächenqualität sollten umgehend Anpassungen vorgenommen werden, um die Bearbeitungsergebnisse zu optimieren.

Berechnung von Vorschub und Schnittgeschwindigkeit

Die Berechnung von Vorschub und Schnittgeschwindigkeit ist ein entscheidender Schritt bei der Bestimmung der Bearbeitungsparameter. Diese Berechnungen basieren typischerweise auf Materialart, Werkzeugspezifikationen, Bearbeitungsbedingungen und dem gewünschten Ergebnis. Empirische Formeln und Daten von Werkzeugherstellern dienen häufig als Referenz. Korrekte Berechnungen stellen sicher, dass die gewählten Parameter die Bearbeitungsanforderungen erfüllen und gleichzeitig Effizienz, Qualität und Werkzeugstandzeit in Einklang bringen. Bei komplexen Bearbeitungsvorgängen sollte bei der Berechnung besonders auf nichtlineare Bahnen oder spezielle Materialien geachtet werden, um sicherzustellen, dass die Endergebnisse den Erwartungen entsprechen.

Fazit: Maximierung der CNC-Bearbeitungseffizienz

Der Schlüssel zur maximalen Effizienz in der CNC-Bearbeitung liegt in der Kenntnis und Anwendung von Vorschub und Schnittgeschwindigkeit. Die Wahl des optimalen Vorschubs und der optimalen Schnittgeschwindigkeit steigert die Produktivität. Sie verlängert zudem die Werkzeugstandzeit und gewährleistet hochwertige Teile. Diese Parameter müssen präzise eingestellt werden. Berücksichtigen Sie Werkstück- und Werkzeugmaterialien, die Bearbeitungsart und die Leistungsfähigkeit der Maschine. Dies bildet die Grundlage für eine effiziente und wirtschaftliche Bearbeitung. Daher ist es wichtig, die Auswirkungen dieser Bearbeitungsparameter zu verstehen. Die optimalen Einstellungen für eine Aufgabe durch kontinuierliches Testen zu finden, ist ein effektiver Weg, die Effizienz der CNC-Bearbeitung zu verbessern. Was Sie wissen sollten vor der Durchführung einer CNC-Produktionsbearbeitung beinhaltet, wie diese wichtigen Parameter eingestellt und angepasst werden und wie Sie die richtigen Bearbeitungsbedingungen für Ihre spezifische Aufgabe und Ihr Material auswählen.

Häufig gestellte Fragen

Beeinflussen Vorschub und Schnittgeschwindigkeit die Standzeit des Werkzeugs?

Ja, Vorschub und Schnittgeschwindigkeit haben einen erheblichen Einfluss auf die Werkzeugstandzeit. Zu schnelles Schneiden kann zu Überhitzung und schnellem Werkzeugverschleiß führen. Zu schnelles Vorschub kann Werkzeugbruch oder vorzeitigen Verschleiß verursachen. Die richtige Auswahl und Optimierung dieser Parameter ist entscheidend für eine längere Werkzeugstandzeit. Sie sichert die Bearbeitungsqualität und steigert die Produktivität.

Sind Schnittgeschwindigkeit und Vorschub gleich?

Nein, das ist nicht dasselbe. Die Schnittgeschwindigkeit bezeichnet die Oberflächengeschwindigkeit der Schneide des Werkzeugs, während die Vorschubgeschwindigkeit die Geschwindigkeit bezeichnet, mit der sich das Werkzeug relativ zum Werkstück bewegt.

Wie hoch ist der Vorschub bei der CNC-Bearbeitung?

Die Vorschubgeschwindigkeit bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der sich das Werkzeug relativ zum Werkstück bewegt. Sie wird normalerweise in Millimetern pro Minute oder Zoll pro Minute gemessen.

Was passiert, wenn meine Schnittgeschwindigkeit zu hoch ist?

Eine zu hohe Schnittgeschwindigkeit kann zu schnellem Werkzeugverschleiß führen, hohe Temperaturen erzeugen, die Bearbeitungsqualität verschlechtern und sogar das Werkzeug oder Werkstück beschädigen.

Was hat den größten Einfluss auf Vorschub und Schnittgeschwindigkeit?

Die Härte des Werkstücks und die Verschleißfestigkeit des Werkzeugs sind die wichtigsten Faktoren. Sie haben den größten Einfluss auf Vorschub und Schnittgeschwindigkeit. Harte Werkstoffe erfordern geringere Schnittgeschwindigkeiten und entsprechende Vorschübe, um den Werkzeugverschleiß zu minimieren. Gleichzeitig ermöglichen Hartmetall und andere Hochleistungswerkstoffe höhere Schnittgeschwindigkeiten. Dies geschieht, ohne die Standzeit wesentlich zu beeinträchtigen.

Kann ich für unterschiedliche Materialien denselben Vorschub und dieselbe Schnittgeschwindigkeit verwenden?

Normalerweise nicht. Verschiedene Materialien weisen unterschiedliche Härten und Eigenschaften auf und erfordern daher unterschiedliche Vorschub- und Schnittgeschwindigkeiten, um Werkzeugverschleiß und Qualitätsprobleme bei der Bearbeitung zu vermeiden.

Warum müssen Ingenieure und Maschinisten bei der CNC-Bearbeitung Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigen?

Denn diese beiden Parameter wirken sich direkt auf die Bearbeitungseffizienz, die Oberflächenqualität, die Werkzeuglebensdauer und die Gesamtbearbeitungskosten aus.