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Schnittgeschwindigkeit beim Fräsen berechnen

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Schnittdatenrechner

Bedeutung der Schnittgeschwindigkeit

Fräsgeschwindigkeit Frässpindel

Optimale Schnittgeschwindigkeit

Die Schnittgeschwindigkeit ist jene Geschwindigkeit, mit der die Werkzeugschneide am Werkstück den Span abhebt.

Sie ist jedoch nicht zu verwechseln mit der Vorschubgeschwindigkeit oder der Werkzeugdrehzahl.

Wichtig wird sie vor allem, wenn kürzeste Bearbeitungszeiten und hohe Teileausbringung in der Massenfertigung gefordert sind.

Dem gegenüber stellt man im Hobby-Bereich die Geschwindigkeit der Werkzeugschneide über die Geschwindigkeit des Vorschubs und die Drehzahl der Spindel richtig ein, um ein gutes Fräsbild zu erhalten und die Standzeit des Werkzeugs zu verlängern.

Folgen falscher Schnittgeschwindigkeiten

Die Schnittgeschwindigkeit wird durch Werkstoffparameter wie Zugfestigkeit, E-Modul, Härtezustand und Zähigkeit beeinflusst.

Zu hohe Schnittgeschwindigkeit

Zu hohe Geschwindigkeiten lassen zum einen das Werkzeug schneller verschleißen.

Zum anderen führt es dazu, dass der Werkstoff des Werkstücks versagt.

Zum Beispiel führt eine zu hohe Schnittgeschwindigkeit beim Bearbeiten von Kunststoffen zum Schmelzen des Werkstücks und setzt den Fräser zu.

Zu niedrige Schnittgeschwindigkeit

In der Regel führt eine zu niedrige Schnittgeschwindigkeit zu Aufbauschneiden und schlechter Spanabfuhr.

Bei Holz führt zu niedrige Schnittgeschwindigkeit auch zum Verbrennen des Materials (schwarze Schnittkanten, da der Fräser nicht schneidet sondern nur reibt). Das gleiche Problem kann bei Holz auftreten, wenn die Drehzahl sehr hoch und gleichzeitig die Vorschubgeschwindigkeit niedrig ist.

In folgendem Artikel findest du mehr Informationen zum Fräsen von Holz.

So berechnest Du die Schnittgeschwindigkeit

Um die erwähnten Nachteile der falschen Schnittgeschwindgikeit zu vermeiden, gibt es Formeln und Erfahrungswerte nach welcher du sie überschlägig und schnell berechnen kannst.

Die Drehzahl für das Fräsen wird mit Hilfe der folgenden Formel berechnet:
n  = vc / (d x pi)
n = Drehzahl des Fräsers in U/min
vc = Schnittgeschwindigkeit in mm/min
d = Fräserdurchmesser in mm
pi = Kreiszahl (3,14)

Ergänzung für alle, die keine Einheiten umrechnen wollen:
n [U/min] = (vc [m/min] *1000) / (3.14 * Ød1 [mm])

Faustwerte

Als Faustwerte für die Schnittgeschwindigkeit vc dienen folgende Werte (Vorsicht, Einheiten müssen umgerechnet werden):

  • Stahl: 40 – 120 m/min
  • Aluminium: 100 – 500 m/min
  • Kupfer, Messing und Bronze: 100 – 200 m/min
  • Kunststoffe: 50 – 150 m/min
  • Holz: Bis zu 3000 m/min

Die Werte gelten für Frästiefen t < 2 – 3 * Schneiden-Durchmesser.

Sie gelten für das Fräsen der angegebenen Materialien.

Je nach Oberflächenbehandlung und Gefügestruktur können andere Werte möglich sein. Außerdem sind je nach Fräsertyp und Schneidwerkstoff eine andere Schnittgeschwindigkeit notwendig sein.

Bei VHM Fräsern sind z.B. in der Regel höhere Schnittgeschwindigkeiten möglich als bei HSS Fräsern.

[Quelle der Faustwerte http://www.gis-tec.com/]

Berechnen der Vorschubgeschwindigkeit

Die Vorschubgeschwindigkeit des Fräsers wird über folgende Formel berechnet:
vf = n * z * fz
vf = Vorschubgeschwindigkeit in mm/min
n = Fräserdrehzahl in U/min
z = Anzahl der Schneiden am Fräser
fz = Zahnvorschub in mm/Zahn (Bei Aluminium üblicherweise 0,1 mm/Zahn)

Weitere Tipps für ein gutes Fräsergebnis:

  • Erwärmung von Werkstück und Werkzeug durch Kühlmittelzufuhr kompensieren
  • Verschlissenes Werkzeug austauschen
  • Kürzest mögliche Spannzange/Fräser/Bohrer für maximale Werkzeugstabilität verwenden
  • Spanabfuhr berücksichtigen und kontrollieren.

Weitere Tools zum berechnen der Schnittwerte:

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14 Gedanken zu „Schnittgeschwindigkeit beim Fräsen berechnen“

  1. Was für Schnittgeschwindigkeit und Vorschub ist empfehlenswert bei einem VHM-Schruppfräser (Hachenbach) Durchmesser 16 mit 4 Schneiden.
    Zu bearbeiten ist der Kaltarbeitsstahl K 340. Es ist eine Nut zu fräsen, 5 mm tief und 20mm breit.

  2. Hey Toni,
    Finde alles oben auch sehr gut beschrieben!
    Zur Berechnung der Drehzahl habe ich noch einen kleinen Tipp, anstatt wie gewohnt zu rechnen: n=Vc/(3,14×D)=xxxU/min
    Kann man sich die Klammern sparen und es wird wie folgt in Taschenrechner eingetippen:
    n=Vc/3.14/D=xxxU/min
    Einfach 2 mal geteilt rechnen und man kommt auf das gleiche Ergebnis! Einfaches Bruchrechengesetz, für alle die tippfaul sind;)

    Grüße Luana

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  5. Moin moin, mir ist der Unterschied zwischen den Vc und Vf glaube ich nocht nicht ganz klar geworden. Ich weiß meine Fräse für den Hobbybereich schafft max.500mm/min das ist doch Vf richtig?
    Wenn ich nun ein 3mm fräser 3schneider nehme mit 0.05mm pro zahn und will den nun bei Alu mit VC von 100m/min einsetzen.
    Wie schnell muss dann mein Vf gewählt werden um die Scheide nichtzu überlasten? Bzw. Wie schnell muss die Frässpindel drehen?

    1. Hallo Markus,
      richtig, bei den Fräsen wird üblicherweise die maximale Vorschubgeschwindigkeit angegeben, was also vf entspricht. Wenn ich Deine Angaben nochmal zusammenfassen darf:
      Gegeben:
      Zähnezahl z=3
      Zahnvorschub fz = 0,05 mm
      Schnittgeschwindigkeit vc = 100m/min
      Fräserdurchmesser d=3mm
      Gesucht: Vorschubgeschwindigkeit vf und Fräserdrehzahl n
      n=vc/(d*pi) = 10610 U/min
      vf=n*z*fz = 1500 mm/min (kann Deine Maschine leider nicht)
      Das heißt: Entweder Du nimmst einen anderen Fräser (z.B. größerer Durchmesser) oder Du versuchst mit der Schnittgeschwindigkeit runterzugehen. Es handelt sich hier ja immer um theoretische Werte, von denen man in der Praxis durchaus auch abweichen kann.

      Viele Grüße,
      Toni

      1. Hey Toni Danke für die Antwort.
        Wie kann ich den aber runter gehen mit der VC wenn mein Werkstoff hier als Beispiel ALU 100 m/min benötigt um am besten Abgespannt zu werden?

        Wenn ich als Beispiel die Drehzahl auf 3000 1/min senke habe ich ein Vorschub vf von 450mm/min genau richtig für meine Maschine. Aber daraus folgt doch nun das ich nur noch 28,2 m/min VC für ALU habe. Welches aufgrund von den Materialeigenschaften doch auch nicht gut ist, oder geht man dann diesen Kompromiss ein. Besser Vf richtig statt VC?

        1. Hey Markus,
          meiner Meinung nach ist vc der wichtigste Kennwert, wobei die 100m/min aus den Tabellenwerken eher für Profi Maschinen gelten. Du kannst hier i.d.R. auch auf ca. 50m/min runtergehen. Was jetzt die besten Schnittdaten für Dich sind, kann man das leider nicht so pauschal beantworten, das hängt immer auch viel von der jeweiligen Maschine ab, wie steif der Aufbau und von welcher Qualität der Fräser ist. Gefühlt würde ich es in Deinem Fall mal mit maximaler Fräserdrehzahl anfangen und dann mit der Vorschubgeschwindigkeit variieren bis es passt. Wichtig ist immer gut zu kühlen dabei, damit nichts verschmiert.
          Ich habe den Artikel auf dieser Seite aktualisiert und am Ende noch zwei Links zu Drehzahlrechnern eingefügt. Sieh Dir mal den Drehzahlrechner von VHF an, bei dem kannst Du auch Deine Maschinendaten mit eingeben.

    2. inhaltlich ist mir einiges nicht ganz klar:
      Holz: Bis zu 3000 m/min
      das sind 50m/Sekunde

      Beim Berechnen der Schnittgeschwindigkeit oben ist der Wert v[m/min] = v[mm/min]

  6. Hallo Toni,

    sehr schöne übersichtlich Webpage!!

    Die Formel n = vc / d x pi solltest du vielleicht wie auf der gis page mit Klammern wiedergeben.
    n [U/min] = (vc [m/min] *1000) / (3.14 * Ød1 [mm])

    Viele Grüße

    Joachim

    1. Hallo Joachim,
      danke für das Kompliment und die Ergänzung! Ich habe Deinen Vorschlag gleich mit reingenommen. Ist super für alle, die keine Einheiten umrechnen wollen 🙂

      Viele Grüße,

      Toni

  7. Hallo Toni,
    ist alles einwandfrei geschildert aber leider ist das oft mit den Lowcost Maschinen nicht oder gar nicht umsetzbar. Erst recht kaum mit Bausatzmaschinen, da die Toleranzen der mechanischen Komponenten größer gewählt werden müssen, um einen Zusammenbau mit heimischen Hilfsmitteln und Werkzeugen überhaupt möglich zu machen.
    Meist ist daher eine Bearbeitung von Metallen nicht möglich, selbst nicht von dünnen Blechen.

    Zudem kommt der Fakt, daß alle errechneten Vorschubgeschwindigkeiten leider in starker Abhängigkeit zur Qualität des Fräswerkzeuges einhergehen. Aussehen ist oft identisch aber die Scharfkantigkeit der Schneide merkt man oft erst beim Fräsergebnis. Hier gilt ganz klar: Teures Werkzeug: Lange Standzeit, besseres Oberflächenergebnis !
    Es kommt meist am Ende aufs gleiche raus mit den Billigwerkzeugen im Bezug auf Standzeit und Preis mit einem gravierenden Unterschied zu den teuren Fräsern: Ihr habt schneller bessere Ergebnisse erzielt und somit ist das auch etwas fürs EGO 🙂

    Also bitte niemals am Werkzeug sparen und einfach probieren, probieren ………….. Oft wird einfach zu wenig zugestellt. Man traut sich nicht ……………. Einfach mal im Alu zwei mm zustellen anstelle 0,5mm ! Der Fräser will was zum schneiden haben, nicht nur mit der empfindlichsten Stelle ( der äußersten Schneidenspitze ) im Material rumschleifen. Und bei Alublechen kann man immer als Faustregel sagen: Kühlt das mit Wasser oder Spiritus !! Top Ergebnisse sind die Folge. Bleche sind immer aus Material mit hohem Anteil Aluminium, daher sehr weich. Man muss hier eine Kühlung einsetzen sonst sitzen die Spannuten ruckzuck zu und der Fräser bricht ab weil er nicht mehr schneiden kann.

    Beim PVC ist es so daß Ihr oft ganz runter müsst mit der Drehzahl !! Sonst schmilzt euch das Material weg und ………. Fräser sitzt zu, Bruch. Oft nur die Kress auf Stufe ein stellen und hohen Vorschub einlegen. Mit Luft kühlen reicht oft schon aus.

    Holz ……………. wenns dunkel wird beim Fräsen, Drehzahl runter, Vorschub hoch, sonst brennt es weg und der Fräser glüht aus und ist Müll.
    Einfach viel probieren …………….
    Aber Faustregeln mit relativ exakten Drehzahlen und Vorschüben gibt es keine da es viel zu viele verschiedenen Fräser und auch Materialien gibt.
    Fräst mal ein gegossenes Plexiglas im Vergleich zu einem Extrudierten. Dann wisst ihr was ich meine …..

    In diesem Sinne.
    Viel Erfolg

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