Die Definition einer Geschwindigkeit kennt jeder!
v = \frac l t = \frac {100 \,\mathrm {km}} {1 \,\mathrm{h}} = 100 \,\frac {\mathrm{km}} {\mathrm{h}}\\
Bei der Zerspanung ist die Geschwindigkeit auch von zentraler, grundlegender Bedeutung.
Je schneller das Werkzeug durch den Werkstoff „schneidet“, desto höher ist die Belastung! Ist die Belastung zu hoch, wird der Schneidstoff -und damit das Werkzeug- zerstört!
Diese wichtige Geschwindigkeit ist die Schnittgeschwindigkeit vc , zum besseren Verständnis die Maximal- Geschwindigkeit der Zerspanung. Die Einheit wird immer angegeben in [m/min].
-(warum vc : aus dem Englischen ev. Latein „velocity of cutting“)-
Hauptsächlich hängt die Maximal- Geschwindigkeit vc von drei Dingen ab:
- Werkstoff (des Werkstücks):
Weicher Werkstoff kann oder muss sogar sehr schnell zerspant werden. - Schneidstoff (des Werkzeugs):
je zäher und härter der Schneidstoff, desto höher kann ich mit der Schnittgeschwindigkeit gehen. - Die Zerspanungsart:
Sägen oder Bohren oder Schleifen oder Drehen oder Fräsen oder Reiben oder Senken …. - weitere Einflüsse: Kühlmittel, Geometrie der Schneide, notwendige Oberfläche …
Diese maximale Zerspanungs- Geschwindigkeit vc muss ich aus dem Tabellenbuch heraus suchen. Andere Nachschlagewerke sind auch möglich, meist liefert die Werzeug- Firma ihre Werte für ihre Werkzeuge.
Schnittgeschwindigkeit Bohren
| Werkstoff | Zugfestigkeit [N/mm²] | HSS- Wert [m/min] | HM- Wert [m/min] |
|---|---|---|---|
| Baustahl | < 500 | 50 | 85 |
| > 500 | 37 | 85 | |
| Automatenstahl | < 550 | 37 | 85 |
| > 550 | 31 | 75 | |
| Einsatzstahl, unleg. | 37 | 85 | |
| Einsatzstahl, leg. | <750 | 22 | 75 |
| >750 | 12 | 65 | |
| Werkzeugstahl | < 750 | 16 | 75 |
| > 750 | 12 | 55 | |
| Gusseisen | 25 | 85 | |
| Aluminium | (Knetleg.) | 87 | 240 |
| (Gussleg.) | 50 | 170 | |
| CuZn- Leg. (Messing) | kurz | 100 | 170 |
| lang | 56 | 170 | |
| CuSn- Leg. (Bronze) | kurz | 50 | 170 |
| lang | 29 | 135 | |
| Kunststoffe (Thermoplaste) | 30 | - |
Drehzahn n
Für die Bestimmung der Drehzahl n bei Bohr-, Dreh- oder Fräsmaschinen benötige ich diese Schnittgeschwindigkeit vc.
Wie komme ich jetzt aber auf die Drehzahl für Bohrmaschine, Drehmaschine oder auch Fräsmaschine?
Nun, oben ist ja die Grundformel für die Geschwindigkeit:
v=\frac l t
Welche Länge legt ein Schneidenpunkt P zurück?
Richtig, ein Schneidenpunkt dreht ja nur um die Drehachse des Bohrers, also legt ein Schneidenpunkt nur seinen Umfang U zurück.
U = d\cdot \pi
Und wie oft legt der Schneidenpunkt diesen Weg zurück? Nun, das sagt ja die Drehzahl aus! 5-mal oder 100- mal, aber halt pro Minute! So ist die allgemeine Schnittgeschwindigkeit eines Schneidenpunkts P klar:
v_P = U_P \cdot n = d_P \cdot \pi \cdot n
Und wo ist die Geschwindigkeit am Höchsten? Richtig, dort wo der Durchmesser am Größten ist! Und das ist dann immer Außen!
Damit und mit dem Umfang U des Bohrers (besser: des Werkzeugs) kann ich dann die maximale Drehzahl n für die Maschine berechnen oder auch im Tabellenbuch im Drehzahldiagramm nachschlagen.
n= \frac{v_c} { d \cdot \pi}Im Normalfall kommt als Drehzahl immer ein „krummer“ Wert raus! Damit das Werkzeug (der Bohrer) geschont bleibt, muss ich nun abrunden! Ach ja, praxisrelevant: großzügig abrunden … z. B.
n = 150 1/min!
Die einfachste, praktische Zusammenfassung:
- Kleine Bohrerdurchmesser d können mit hoher Drehzahl n gebohrt werden,
- Große Bohrerdurchmesser D müssen mit niedriger Drehzahl n gebohrt werden.
Das Drehzahldiagramm kommt als nächstes dran? Ja, hier endlich!
„Drehzahldiagramm“
Das Diagramm ersetzt die Berechnung, leider gehört auch hier eine Fertigkeit dazu, mit dem Diagramm zu arbeiten. Unten, waagerecht ist der Durchmesser d des Bohrers / des Fräsers zu wählen. Links, senkrecht ist die maximale Schnittgeschwindigkeit v aufgetragen. Bei der Schnittgeschwindigkeit wird waagrecht nach rechts gegangen. Beim gewählten Durchmesser wird senkrecht nach oben gegangen. Im Schnittpunkt wird dann nach oben rechts entlang der roten Linien gegangen und außen die Drehzahl abgelesen.