Schnittwerte beim Fräsen sind entscheidend für wirtschaftliche, präzise und prozesssichere Zerspanung. Sie bestimmen, wie schnell ein Fräser rotiert, wie zügig er durchs Material fährt und wie stark das Werkzeug belastet wird.
Richtig gewählte Fräsparameter verbessern die Standzeit, Oberflächengüte und Maßhaltigkeit. Falsche Schnittwerte führen dagegen zu Werkzeugbruch, Vibrationen, Aufbauschneiden oder schlechter Spanbildung.
1. Was sind Schnittwerte beim Fräsen?
Zu den wichtigsten Schnittwerten gehören:
- Schnittgeschwindigkeit vc: Geschwindigkeit, mit der die Schneide durch das Material läuft, angegeben in m/min. Sie hängt stark vom Werkstoff, Werkzeugmaterial und der Beschichtung ab.
- Drehzahl n: Umdrehungen des Fräsers pro Minute, angegeben in 1/min.
- Vorschub pro Zahn fz: Weg, den eine Schneide pro Umdrehung zurücklegt, angegeben in mm/Zahn.
- Vorschubgeschwindigkeit vf: Maschinenvorschub in mm/min.
- Zustellung ap und ae: Axiale Schnitttiefe ap und radiale Eingriffsbreite ae. Sie beeinflussen Spanvolumen, Kräfte und Stabilität.
2. Schnittwerte berechnen
Die wichtigsten Formeln lauten:
- Drehzahl berechnen: n = (vc × 1000) / (π × D)
- Vorschubgeschwindigkeit berechnen: vf = n × z × fz
- Schnittgeschwindigkeit berechnen: vc = π × D × n / 1000
Dabei gilt:
- D = Werkzeugdurchmesser in mm
- z = Anzahl der Schneiden
- n = Drehzahl in 1/min
- vc = Schnittgeschwindigkeit in m/min
- fz = Vorschub pro Zahn in mm
- vf = Vorschub in mm/min
Beispiel: Ein 10-mm-VHM-Fräser mit 3 Schneiden bearbeitet Aluminium mit vc = 250 m/min und fz = 0,04 mm.
- n = 250 × 1000 / 3,14 × 10 ≈ 7.960 1/min
- vf = 7.960 × 3 × 0,04 ≈ 955 mm/min
3. Typische Schnittwerte beim Fräsen
Die folgenden Werte sind grobe Richtwerte für VHM-Fräser bei stabiler Spannung und geeigneter Kühlung.
| Werkstoff | vc ca. m/min | fz ca. mm/Zahn |
|---|---|---|
| Aluminium, AlMg, AlCu | 200-600 | 0,03-0,20 |
| Automatenstahl, z. B. 11SMn30 | 120-250 | 0,03-0,12 |
| Baustahl, z. B. S235 | 100-220 | 0,03-0,12 |
| Vergütungsstahl, z. B. C45 / 42CrMo4 | 80-180 | 0,02-0,10 |
| Werkzeugstahl weich | 60-140 | 0,02-0,08 |
| Edelstahl, z. B. 1.4301 / 1.4404 | 40-120 | 0,015-0,08 |
| Gusseisen, GG25 / GJL-250 | 80-180 | 0,03-0,12 |
| Titan, z. B. TiAl6V4 | 25-70 | 0,01-0,06 |
| Messing, CuZn | 150-400 | 0,03-0,15 |
| Kupfer | 80-250 | 0,02-0,12 |
| Bronze | 80-220 | 0,03-0,12 |
| Nickelbasislegierungen, z. B. Inconel | 20-60 | 0,01-0,05 |
Bei den genannten Schnittwerten handelt es sich ausschließlich um Richtwerte. Die tatsächlich optimalen Werte hängen von Werkzeug, Beschichtung, Aufspannung, Maschine, Frässtrategie, Kühlung, Werkstoffzustand und Bauteilgeometrie ab.
Gerade in der Serienfertigung, bei der sich ein höherer Optimierungsaufwand lohnt, können die Schnittwerte durch den Einsatz bestmöglicher Werkzeuge, Aufspannungen, Strategien, Maschinen und Betriebsmittel teilweise deutlich gesteigert und in geeigneten Fällen mehr als verdoppelt werden.
4. Fazit
Schnittwerte beim Fräsen sind die Grundlage für effiziente CNC-Bearbeitung. Entscheidend sind Schnittgeschwindigkeit, Drehzahl, Zahnvorschub, Vorschubgeschwindigkeit und Zustellung.
Wer Schnittwerte korrekt berechnet und an Werkstoff, Werkzeug, Maschine und Spannverhältnisse anpasst, erzielt bessere Oberflächen, längere Werkzeugstandzeiten und sichere Fräsprozesse.