CNC-Stromversorgung und Geschwindigkeiten erklärt

Wenn Sie Ihre CNC-Kenntnisse verbessern wollen, ist es wichtig zu verstehen, wie Vorschubgeschwindigkeiten und Drehzahlen funktionieren. Es hilft Ihnen, Ihre Bearbeitungsgeschwindigkeiten zu optimieren, eine bessere Oberflächengüte zu erzielen und, was am wichtigsten ist, eine längere Werkzeugstandzeit zu haben.

Wenn Sie von Mekanika gekaufte Fräser verwenden, können Sie die voreingestellten Vorschübe und Geschwindigkeiten für Autodesk Fusion 360 auf den hier einsehen ("Fusion360 Tool Libraries").

• Drehzahlen beziehen sich auf die Drehzahl Ihrer Spindel, ausgedrückt in U/min (Umdrehungen pro Minute). Die Bestimmung der richtigen Drehzahlen ist vor allem eine Frage der Bestimmung, wie schnell Sie Ihr Werkzeug drehen können, ohne es beim Schneiden zu überhitzen.
• Vorschübe beziehen sich auf die Vorschubgeschwindigkeit, d. h. die lineare Geschwindigkeit Ihrer Maschine, die meist in mm/min angegeben wird. Bei der Optimierung Ihrer Vorschubgeschwindigkeit geht es darum, die Menge des geschnittenen Materials pro Zeiteinheit

Die richtige Einstellung von Vorschub und Geschwindigkeit bedeutet also, den optimalen Punkt zu finden, an dem sich Ihr Werkzeug mit der perfekten Geschwindigkeit im Verhältnis zu seiner Bewegungsgeschwindigkeit im Material dreht.

Dieser optimale Punkt kann je nach Zielsetzung unterschiedlich sein: Erzielen der besten Oberflächengüte, schnellste Bearbeitung Ihrer Teile oder Maximierung der Werkzeugstandzeit.

Diese Konzepte lassen sich visuell in einer Grafik zusammenfassen, in der der Vorschub gegen die Spindeldrehzahl aufgetragen wird und die uns hilft, 6 verschiedene Zonen zu identifizieren.

Wie oben dargestellt, gibt es hauptsächlich zwei schlechte Stellen, die Sie vermeiden möchten. Die erste tritt auf, wenn Sie die Spindeldrehzahl im Verhältnis zur Vorschubgeschwindigkeit zu stark reduzieren. Dadurch zwingen Sie die Nuten Ihres Schaftfräsers, zu viel Material abzuschneiden, was zu unerwünschten Vibrationen oder schlimmer noch zu einem Werkzeugbruch führen kann.

Auf der anderen Seite der Grafik gilt: Wenn Sie die Vorschubgeschwindigkeit im Verhältnis zur Spindeldrehzahl zu stark reduzieren, beginnen die Nuten Ihres Schaftfräsers, das Material zu reiben, anstatt schöne Späne zu schneiden.

Dadurch wird Ihr Werkzeug überhitzt und somit weich. Seine scharfen Kanten werden stumpf, und wenn Sie mit stumpfen Kanten weiterarbeiten, wird die Oberfläche Ihres Materials sehr schnell beschädigt.

Eine gute Faustregel ist, immer daran zu denken, dass Sie Späne und keinen Staub erzeugen müssen.

Die Frage ist nun: Wie finden wir die optimalen Einstellungen für ein bestimmtes Material?

Der Parameter, der diese Konzepte miteinander verbindet und der weithin als Standardmaß zur Bestimmung der optimalen Vorschübe und Geschwindigkeiten verwendet wird, heißt Spanlast.

Die Spanlast, auch „Vorschub pro Zahn“ genannt, ist die Materialdicke, die jeder Schneide zugeführt wird, während sie sich durch das Werkstück bewegt.

Die Spanlast wird in mm/Zahn ausgedrückt und kann mit der folgenden Gleichung ermittelt werden:

Vorschub = N x Spanlast x U/min

wobei N die Anzahl der Schneiden des Schaftfräsers und U/min die Drehzahl der Spindel ist.

Lassen Sie uns dieses Konzept veranschaulichen und uns vorstellen, dass Sie Sperrholz mit einem 6 mm 2-schneidigen Schaftfräser schneiden möchten. In unserem Fall liegt die empfohlene Spanlast für Sperrholz bei etwa 0,1 mm/Zahn (siehe Erweiterte Spanlasttabelle am Ende dieses Artikels).

Definieren wir eine beliebige Vorschubgeschwindigkeit von 2.000 mm/min. Mit der vorherigen Gleichung können wir feststellen, dass die Spindel mit 10.000 U/min rotieren muss, um die richtige Spanlast zu erreichen:

2.000 = 2 x 0,1 x 10.000

Aus dieser mathematischen Beziehung geht hervor, dass wir, wenn wir die Vorschubgeschwindigkeit erhöhen wollen, um das Sperrholz schneller zu schneiden, auch die Spindeldrehzahl erhöhen müssen, um eine konstante Spanlast zu erhalten:

4 000 = 2 x 0,1 x 20 000

Nehmen wir nun an, dass Ihre Spindel nicht schneller als 10.000 U/min laufen kann. Wir können die Vorschubgeschwindigkeit dennoch erhöhen, indem wir einen 3-schneidigen Schaftfräser verwenden und eine konstante Spanlast beibehalten:

3 000 = 3 x 0,1 x 10 000

Auf der Grundlage dieses Wissens können wir nun Tabellen verwenden, mit denen wir unsere Vorschübe und Geschwindigkeiten berechnen und eine optimale Spanlast für jedes beliebige Material erreichen können.

Spantabelle für Anfänger

Wenn du ein Anfänger bist, empfehlen wir dir, zunächst mit niedrigeren Werten für die Spandicke zu arbeiten und diese mit zunehmender Erfahrung zu erhöhen. In der folgenden Tabelle sind die Werte absichtlich niedrig gehalten, damit du dich mit deiner CNC vertraut machen kannst und Anfängerfehler "verzeihen" kannst (zu große Zustelltiefe, falsche Einstellung der Operationen, usw.).

Du kannst dir unten auch unseren Vorschub- und Rotationsrechner für Anfänger ansehen, der diese Werte für die Spänelast verwendet, um Parameter entsprechend deinem Maschinenmodell vorzuschlagen.

Beachten Sie, dass in Fusion360, wenn Sie zwei der drei Parameter (Vorschub, Rotation, Spandicke) einstellen , der dritte automatisch angepasst wird. Mit diesem Werkzeug können wir also verschiedene Vorschub- und Drehzahlwerte testen und gleichzeitig unsere Spandicke im Auge behalten.

Dies ist ein guter Ausgangspunkt, wenn Sie Anfänger sind. Wenn Sie sich sicherer fühlen, erhöhen Sie langsam und schrittweise die Chip-Last (siehe unten).

Erweiterte Spantabelle

Hier ist eine Spanbelastungstabelle für den Fall, dass Sie genug Vertrauen gewonnen haben , um optimierte Vorschubgeschwindigkeiten zu fahren. (Werte in mm/Zahn)

Wie bereits in diesem Artikel erwähnt, empfehlen wir Ihnen, den tatsächlichen Vorschub Ihrer Maschine zunächst unter dem Wert aus der Tabelle einzustellen und ihn dann schrittweise zu erhöhen. Im Allgemeinen werden Sie feststellen, dass Sie Ihre optimalen Vorschübe und Drehzahlen durch Erfahrung und Versuch und Irrtum ermitteln.

Bei den meisten Werkstoffen können Sie beispielsweise die Spindeldrehzahl zwischen 16.000 und 22.000 U/min einstellen und den Vorschub anpassen, um mit Ihrer Maschine gute Ergebnisse zu erzielen.

Ebenso empfehlen wir Ihnen, die Schnitttiefe bei diesen Tests langsam zu erhöhen . Eine zu große Schnitttiefe führt nämlich zu einer Durchbiegung des Werkzeugs (siehe diesen Artikel , um zu verstehen, warum das problematisch sein kann).

Die meisten CNC-Anwender nutzen ihre Erfahrung, um den Vorschub, die Geschwindigkeit und die Schnitttiefe für eine bestimmte Situation zu bestimmen.

Obwohl die Theorie zur Berechnung der optimalen Spanmenge einfach ist (und es gibt zahlreiche Online-Rechner, die Ihnen helfen, dies nicht von Hand zu machen), weicht die Realität oft von den theoretischen Werten ab.

Um Ihnen zu helfen, einen Ausgangspunkt für das Fräsen neuer Materialien zu finden, haben wir einen Vorschub- und Geschwindigkeitsrechner für Einsteiger entwickelt, der konservative und "sichere" Werte vorschlägt, die Ihrer Maschine, Ihrem Werkzeug und Ihrem Material entsprechen. Das heißt, Sie können mit diesen Werten beginnen und sie schrittweise erhöhen, um die optimalen Parameter zu finden.

ABER denken Sie daran: viele Faktoren können den optimalen Vorschub/die optimale Geschwindigkeit beeinflussen, wie z.B. die Steifigkeit der Maschine, die Art des Materials und die Fixierung, die Schnitttiefe, der Typ und der Zustand des Schaftfräsers sowie die gewünschte Oberflächengüte... Verwenden Sie also nicht blindlings die Werte eines Rechners, sondern nutzen Sie immer Ihren gesunden Menschenverstand und Ihre Erfahrung, um sie bei Bedarf anzupassen.

MEKANIKA CNC VORSCHUB & GESCHWINDIGKEIT RECHNER

Wie Sie aus diesen Tabellen ersehen können, kann die Art des zu fräsenden Materials einen großen Einfluss auf die angestrebte Spanmenge und die Frässtrategien haben.

Um Ihnen zu helfen, haben wir eine Bibliothek der gängigsten Materialien erstellt, die in 3-Achsen-CNC-Fräsmaschinen verwendet werden, um Anfängern zu helfen und Tipps zu den Besonderheiten zu geben , die jedes Material aufweist.

Die Ratschläge beziehen sich auf jede unserer Mekanika-Maschinen, können aber auch auf jede andere Marke angewendet werden.

Zusammen mit dem Vorschub- und Geschwindigkeitsrechner für Anfänger , den Sie unten finden, sollten Sie genügend Informationen erhalten, um mit dem Fräsen aller Arten von Materialien zu beginnen.

Abgesehen von Zahlen und Werten, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass die folgenden Variablen die Qualität Ihrer Schnitte und die erreichbare Spanlast auf derselben Maschine stark beeinflussen.

Werkstückspannung

Spannen Sie Ihr Werkstück immer auf die bestmögliche Weise. Ein loses Werkstück vibriert beim Schneiden und führt zu einer schlechten Oberflächenbeschaffenheit.

Wenn du dir nicht sicher bist, wie du dein Werkstück festklemmen sollst, schau dir unsere Anleitung zum Befestigen von Rohlingen an , oder verwende Holzschrauben, um dein Werkstück an vielen Stellen auf dem Marterl zu befestigen. Das ist vielleicht nicht die eleganteste Art, dein Werkstück an Ort und Stelle zu halten, aber zumindest ist es effektiv.

Härte des Materials

Je härter das Stück, desto mehr wird Ihr Schaftfräser abgelenkt.

Dies führt zu Rattern und Vibrationen. Seien Sie beim Fräsen von hartem Material geduldig und verwenden Sie kleinere Schritte oder verringern Sie Ihre Vorschubgeschwindigkeit.

Schärfen des Schaftfräsers

Ein Schaftfräser ist ein Schneidwerkzeug und wird mit der Zeit stumpf. Wenn er abgenutzt ist, müssen Sie es langsamer angehen lassen und die Vorschubgeschwindigkeit reduzieren, um eine gute Oberflächengüte zu erhalten. Sie können ihn auch einfach ersetzen oder nachschärfen.

Schnitttiefe

Je nachdem, wie tief Sie mit Ihrem Schaftfräser in das Material eindringen möchten, müssen Sie Ihre Vorschubgeschwindigkeit anpassen, um ihn zu schonen.

• Die Faustregel für Anfänger lautet:
  Maximale Schnitttiefe = halber Durchmesser des Werkzeugs.
  
  
• Die erweiterte Version dieser Regel für erfahrene Anwender lautet:
  Maximale Schnitttiefe = Werkzeugdurchmesser

Denken Sie aber, wie oben erwähnt, daran, dass einige komplexere oder härtere Materialien eine geringere Schnitttiefe erfordern (typische Beispiele sind Aluminium und Plexiglas...), und dass einige weichere Materialien oder weniger aggressive Bearbeitungen eine größere Schnitttiefe zulassen können.

Wenn Sie in den meisten Fällen auf Nummer sicher gehen wollen, denken Sie daran: Maximale Schnitttiefe = ½ Werkzeugdurchmesser.

Werkzeugeingriff

Bei einigen Fräsvorgängen „berührt“ mehr als ein Viertel des Umfangs Ihres Werkzeugs das Material während des Fräsens. Infolgedessen kann der Schaftfräser nicht richtig abkühlen und neigt leicht zur Überhitzung.

Daher müssen Sie bei diesen schwereren Fräsvorgängen eine geringere Vorschubgeschwindigkeit verwenden, damit Ihr Fräser kühl bleibt, oder einfach die Schnitttiefe verringern.

Leichtes Engagement	Starkes Engagement

Zusammenfassung des Prozesses