Verständnis von CNC-Vorschüben und Geschwindigkeiten

Wir erhalten mehr Fragen zu Vorschüben und Geschwindigkeiten als zu jedem anderen Thema. Wie schnell sollten Sie Ihre Maschine laufen lassen? Wie viele RPMs? Wie viele IPMs? Und wir haben die endgültige Antwort: Es kommt darauf an.

CNC-Bediener beziehen sich oft auf Vorschub- und Geschwindigkeitstabellen oder -rechner, aber wie der Pirat sagt, sind dies eher Richtlinien als tatsächliche Regeln. 

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Wichtigste Erkenntnisse

• Vorschub- und Geschwindigkeitstabellen sind nur empfohlene Ausgangspunkte. Führen Sie immer einen Probeschnitt an einem Stück Restmaterial durch und nehmen Sie entsprechende Anpassungen vor.
• Es geht um die Menge der Späne. Sie wollen Späne, keinen Staub. 
• Die Vorschubgeschwindigkeit gibt an, wie schnell sich die Maschine seitlich durch Ihr Material bewegt, gemessen in Zoll pro Minute (IPM).
• Die Geschwindigkeiten beziehen sich auf die Spindel-/Routerumdrehungen pro Minute (RPM).
• Eine Erhöhung der Spindeldrehzahl (RPM) bedeutet nicht automatisch, dass der Vorschub erhöht oder verringert werden muss. In einigen Fällen kann eine höhere Drehzahl einen höheren Vorschub erfordern, aber das ist keine Regel. 
• Es gibt keine Regeln.

Wichtige Definitionen

Lassen Sie uns zunächst die Begriffe klären. 

Chip-Belastung

Die "Spanbelastung" ist ein grundlegendes Konzept bei allen CNC-Bearbeitungen, einschließlich des Fräsens. Bei der Spanbelastung geht es um die physische Größe der Späne, die der Fräser erzeugt. Wenn sich der Fräser dreht und die Schneide das Material abschneidet, ist der Span, der dabei entsteht, die Spanmenge.

Technisch gesehen handelt es sich um die Menge an Material, die von jeder Schneide (oder Spannut) des Werkzeugs während einer einzigen Umdrehung abgetragen wird. 

Die Spandicke ist im Wesentlichen die Dicke des Materialspans, der von jeder Spannut des Fräsers geschnitten wird. Sie wird normalerweise in Zoll oder Millimeter pro Zahn (IPT oder MMPT) gemessen. Spanlast=Vorschubrate/[Drehzahl x Anzahl der Schneiden]

Höhere Vorschubgeschwindigkeiten erzeugen größere Späne. Höhere Geschwindigkeiten erzeugen feinere Späne.

Wenn die Späne zu groß sind, besteht die Gefahr, dass das Gebiss bricht. 

Wenn Ihre Späne wirklich wie "Staub" (Sägemehl) sind, dann stumpfen Sie wahrscheinlich Ihren Meißel unnötig ab und überhitzen möglicherweise Ihr Material.

Die Aufrechterhaltung einer optimalen Spänebelastung ist aus mehreren Gründen entscheidend:

• Lebensdauer des Werkzeugs: Eine korrekte Spanbelastung trägt zur Verlängerung der Lebensdauer des Schneidwerkzeugs bei. Eine zu geringe Spanlast kann zu Reibung statt zu Schneiden führen und übermäßige Hitze und Verschleiß erzeugen. Andererseits kann eine zu große Spanlast zu Werkzeugbruch führen.
• Oberflächengüte: Die richtige Spankonzentration trägt zur Qualität der Oberflächengüte bei. Eine gleichmäßige und angemessene Spanbelastung sorgt für einen glatteren Schnitt.
• Effizienz: Die richtige Einstellung der Spänebelastung ermöglicht einen effizienten Materialabtrag und macht den Bearbeitungsprozess produktiver.
• Anpassungen: Die Anpassung der Spanbelastung kann durch Änderung der Vorschubgeschwindigkeit, Änderung der Spindeldrehzahl oder durch Verwendung eines Fräsers mit einer anderen Anzahl von Spannuten erfolgen. Dies muss sorgfältig unter Berücksichtigung des zu bearbeitenden Materials und der Möglichkeiten Ihrer CNC-Maschine erfolgen.

Für eine erfolgreiche CNC-Bearbeitung ist es unerlässlich, die Spanbelastung zu verstehen und zu kontrollieren, da sie sich direkt auf die Qualität des Schnitts, den Zustand des Schneidwerkzeugs und die Gesamteffizienz des Bearbeitungsprozesses auswirkt.

Vorschubgeschwindigkeit

"Vorschub" bezieht sich darauf, wie schnell sich der Fräser durch das zu bearbeitende Material bewegt. Er wird in der Regel in Zoll pro Minute (IPM) oder Millimeter pro Minute (MMPM) gemessen. Die Vorschubgeschwindigkeit beeinflusst die Qualität des Schnitts, die Oberflächengüte und die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs.

Die optimale Vorschubgeschwindigkeit hängt von mehreren Faktoren ab, darunter das zu schneidende Material, die Art des Schneidwerkzeugs, die Spindeldrehzahl und die gewünschte Qualität des Schnitts. 

Spindeldrehzahl

Dies ist die Drehzahl der Spindel, die das Schneidwerkzeug hält. Sie wird in Umdrehungen pro Minute (RPM) gemessen. Die richtige Drehzahl hängt von dem zu schneidenden Material und der Art des verwendeten Schneidwerkzeugs ab. Die Drehzahl wirkt sich auf den Schneidprozess, die Standzeit des Werkzeugs und die Oberfläche des Materials aus.

Rampe abwärts

Die Vorschubgeschwindigkeit wird langsamer, wenn Sie in das Material eintauchen. Wir empfehlen für diesen Vorgang etwa die halbe Geschwindigkeit.

Materialien: Holz, Aluminium oder Kunststoff

Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Härtegrade, was sich sowohl auf den Vorschub als auch auf die Geschwindigkeit auswirkt.

• Holz: Im Vergleich zu Metallen sind in der Regel schnellere Vorschubgeschwindigkeiten und höhere Drehzahlen erforderlich. Das liegt daran, dass Holz ein weicheres Material ist und sich leichter schneiden lässt. Eine schnellere Vorschubgeschwindigkeit bei Holz verhindert Verbrennungen und sorgt für einen saubereren Schnitt.
• Aluminium: Als Metall ist Aluminium härter als Holz und erfordert langsamere Vorschübe und Geschwindigkeiten. Dadurch wird eine übermäßige Abnutzung des Werkzeugs vermieden und eine gute Oberflächengüte erzielt. Beim Schneiden von Metallen entsteht in der Regel mehr Hitze. Langsamere Geschwindigkeiten helfen, diese Hitze zu bewältigen und Werkzeugschäden zu vermeiden.
• Kunststoff: Die Bearbeitung von Kunststoffen erfordert in der Regel mittlere bis hohe Spindeldrehzahlen und kontrollierte Vorschübe, um Schmelzen und Verformungen zu vermeiden.
  Da Kunststoffe in ihrer Härte variieren, ist der Ansatz unterschiedlich: Weichere Kunststoffe benötigen niedrigere Drehzahlen, um ein Schmelzen zu vermeiden, während härtere Kunststoffe höhere Drehzahlen für sauberere Schnitte vertragen.

Alles zusammenfügen

In dem obigen Video bezieht sich Jeff auf den 46172-k 2-Flute Compression Bit. und er zeigt uns die Tabelle für diese Serie. Er sagt, er schneidet MDF, also empfiehlt die Tabelle eine Vorschubgeschwindigkeit von 260.

Aber er hat eine 7-PS-Maschine, so dass er am Ende eine Vorschubgeschwindigkeit von 720 hat! 

Würde er hingegen eine Desktop-CNC wie eine ShopBot verwenden, würde er seine Inches pro Minute langsamer fahren, vielleicht mit 120.

Es geht nicht nur um die Pferdestärken. Es kommt auch darauf an, wie steif die Maschine ist. Eine starre Maschine kann mehr Kraft aufbringen, während sich eine weniger starre Maschine unter der Belastung einer so hohen Vorschubgeschwindigkeit verbiegen würde.

Sogar Wikipedia sagt, dass "Maschinenbediener mit Hilfe von Tabellen und Formeln die ungefähren Geschwindigkeits- und Vorschubwerte vorhersagen können, die für einen bestimmten Auftrag am besten geeignet sind, aber sie können die genauen optimalen Werte nicht kennen, bevor sie den Auftrag ausführen."

Sie müssen nur einen Testschnitt auf Ihrer Maschine, auf Ihrem Material und mit Ihrem Werkzeug durchführen und sehen, was passiert.

Weitere Lektüre:

Einen detaillierteren Blick auf Feeds und Geschwindigkeiten finden Sie in dem hervorragenden Artikel von Shapeoko.