Hallo! Als Lieferant im CNC-Fräsgeschäft werde ich oft gefragt, wie man die Bearbeitungszeit beim CNC-Fräsen berechnet. Dies ist ein entscheidender Aspekt, egal ob Sie ein Neuling sind, der die Grundlagen verstehen möchte, oder ein erfahrener Profi, der seine Prozesse optimieren möchte. Lassen Sie uns also direkt eintauchen und es Schritt für Schritt aufschlüsseln.
Die Grundlagen verstehen
Zunächst einmal: Was ist CNC-Fräsen? Nun, es handelt sich um einen Herstellungsprozess, der computergestützte numerische Steuerung (CNC) nutzt, um den Betrieb von Fräsmaschinen zu automatisieren. Diese Maschinen verwenden Rotationsschneider, um Material von einem Werkstück zu entfernen und so individuell geformte Teile zu erstellen. Wir bieten eine große Auswahl anCNC-Frästeile, von einfachen bis hin zu hochkomplexen Designs.
Die Bearbeitungszeit beim CNC-Fräsen ist im Wesentlichen die Zeit, die das Schneidwerkzeug benötigt, um die erforderliche Materialmenge vom Werkstück abzutragen. Dies hängt von mehreren Faktoren ab, darunter dem Material des Werkstücks, der Art des Schneidwerkzeugs, den Schneidparametern und der Komplexität des Teils.
Faktoren, die die Bearbeitungszeit beeinflussen
Werkstückmaterial
Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Härte und Bearbeitbarkeit. Aluminium ist beispielsweise relativ weich und leicht zu bearbeiten, sodass die Bearbeitungszeit im Vergleich zu härteren Materialien wie Edelstahl oder Titan kürzer ist. Bei der Arbeit mit weicheren Materialien kann sich das Schneidwerkzeug schneller bewegen und Material effizienter abtragen. Andererseits erfordern härtere Materialien langsamere Schnittgeschwindigkeiten und geringere Vorschübe, um Werkzeugverschleiß zu verhindern und eine gute Oberflächengüte zu gewährleisten.
Schneidwerkzeug
Auch Art, Größe und Geometrie des Schneidwerkzeugs spielen eine wesentliche Rolle. Ein Werkzeug mit größerem Durchmesser kann mehr Material in einem Durchgang entfernen, erfordert jedoch möglicherweise mehr Leistung und ist möglicherweise nicht für komplizierte Details geeignet. Auch spezielle Schneidwerkzeuge wie Schaftfräser mit unterschiedlichen Nutzahlen oder Beschichtungen können die Bearbeitungszeit beeinflussen. Beispielsweise kann ein Werkzeug mit einer Hochleistungsbeschichtung höheren Schnittgeschwindigkeiten standhalten und so die Gesamtbearbeitungszeit verkürzen.
Schnittparameter
Es gibt drei Hauptschnittparameter: Schnittgeschwindigkeit (Vc), Vorschubgeschwindigkeit (f) und Schnitttiefe (ap).
- Schnittgeschwindigkeit (Vc): Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Schneidkante des Werkzeugs relativ zum Werkstück bewegt. Sie wird normalerweise in Metern pro Minute (m/min) gemessen. Eine höhere Schnittgeschwindigkeit bedeutet im Allgemeinen einen schnelleren Materialabtrag, erhöht aber auch die erzeugte Wärme und kann zu einem schnelleren Werkzeugverschleiß führen. Sie müssen die richtige Balance basierend auf dem Werkstückmaterial und dem Schneidwerkzeug finden.
- Vorschubgeschwindigkeit (f): Die Vorschubgeschwindigkeit ist die Strecke, die das Werkzeug pro Umdrehung oder pro Zahn des Fräsers in das Werkstück vordringt. Sie wird in Millimeter pro Umdrehung (mm/r) oder Millimeter pro Zahn (mm/z) gemessen. Eine höhere Vorschubgeschwindigkeit bedeutet, dass in einer bestimmten Zeit mehr Material entfernt wird, sie kann sich jedoch auch auf die Oberflächenbeschaffenheit des Teils auswirken.
- Schnitttiefe (ap): Dies ist die Dicke der Materialschicht, die in einem Durchgang des Werkzeugs entfernt wird. Eine größere Schnitttiefe kann die Anzahl der erforderlichen Durchgänge verringern, erhöht jedoch auch die Schnittkraft und erfordert möglicherweise mehr Leistung von der Maschine.
Teilekomplexität
Form und Design des Teils haben großen Einfluss auf die Bearbeitungszeit. Die Bearbeitung eines einfachen blockförmigen Teils nimmt im Vergleich zu einem Teil mit komplexen Kurven, Löchern und Taschen weniger Zeit in Anspruch. Komplizierte Teile erfordern häufig mehr Werkzeugwechsel und präzisere Bewegungen des Schneidwerkzeugs, was die Bearbeitungszeit verlängert.
Berechnung der Bearbeitungszeit
Geradliniges Schneiden
Für geradlinige Schnittvorgänge kann die Bearbeitungszeit (Tm) mit der folgenden Formel berechnet werden:
[Tm=\frac{L}{f\times n}]
Dabei ist (L) die Schnittlänge (in mm), (f) die Vorschubgeschwindigkeit (in mm/U) und (n) die Spindeldrehzahl (in Umdrehungen pro Minute, U/min).
Nehmen wir an, Sie schneiden eine gerade Linie mit einer Länge von 100 mm, die Vorschubgeschwindigkeit beträgt 0,2 mm/U und die Spindeldrehzahl beträgt 1000 U/min.
[Tm=\frac{100}{0,2\times1000}= 0,5\space min]
Eine Tasche fräsen
Beim Fräsen einer Tasche müssen Sie die Fläche der Tasche und den Stufenabstand zwischen den einzelnen Durchgängen des Werkzeugs berücksichtigen. Der Überschritt ist die Distanz, die das Werkzeug seitlich zwischen benachbarten Durchgängen zurücklegt.
Berechnen Sie zunächst die Anzahl der Durchgänge ((N)), die erforderlich sind, um die Breite der Tasche abzudecken:
[N=\frac{W}{S}]
Dabei ist (W) die Breite der Tasche (in mm) und (S) die Schrittweite (in mm).
Berechnen Sie dann die Gesamtlänge aller Durchgänge ((L_{total})):
[L_{total}=N\times L]
Dabei ist (L) die Länge der Tasche (in mm).
Berechnen Sie abschließend die Bearbeitungszeit mit der Formel für geradliniges Schneiden:
[Tm=\frac{L_{total}}{f\times n}]
Erweiterte Überlegungen
Werkzeugwechsel
Beim realen CNC-Fräsen sind Werkzeugwechsel unvermeidlich. Jeder Werkzeugwechsel braucht Zeit und diese Zeit muss in die Gesamtbearbeitungszeit eingerechnet werden. Die Zeit für einen Werkzeugwechsel umfasst die Zeit zum Stoppen der Spindel, zum Bewegen des Werkzeugmagazins, zum Einsetzen des neuen Werkzeugs und zum erneuten Starten der Spindel. Im Durchschnitt kann ein Werkzeugwechsel je nach Maschine und Komplexität des Werkzeugmagazins zwischen einigen Sekunden und einer Minute oder länger dauern.
Maschinenbeschleunigung und -verzögerung
Die CNC-Maschine bewegt sich nicht ständig mit konstanter Geschwindigkeit. Es muss beim Starten und Stoppen einer Bewegung beschleunigen und verlangsamen. Insbesondere bei Teilen mit vielen kurzen Bewegungen können sich diese Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten summieren. Moderne CNC-Maschinen verfügen über fortschrittliche Steuerungssysteme, die diese Bewegungen optimieren können, um die Gesamtbearbeitungszeit zu verkürzen.
Optimierung der Bearbeitungszeit
Prozessplanung
Eine ordnungsgemäße Prozessplanung ist der Schlüssel zur Reduzierung der Bearbeitungszeit. Dazu gehört die Auswahl der richtigen Schneidwerkzeuge, die Bestimmung der optimalen Schneidparameter und die effizienteste Planung der Werkzeugwege. Durch die Gruppierung ähnlicher Vorgänge kann beispielsweise die Anzahl der Werkzeugwechsel reduziert werden.
Verwendung von Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
Bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSM) werden hohe Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe verwendet, um Material schnell abzutragen. Es erfordert spezielle Schneidwerkzeuge und Maschinen, kann jedoch die Bearbeitungszeit erheblich verkürzen, insbesondere bei Teilen aus weicheren Materialien.
Automatisierung
Auch die Automatisierung des CNC-Fräsprozesses kann Zeit sparen. Dies kann den Einsatz von Roboterbe- und -entladern zur Handhabung der Werkstücke oder den Einsatz automatischer Werkzeugwechsler zur Verkürzung der Zeit zwischen Werkzeugwechseln umfassen.
Abschluss
Die Berechnung der Bearbeitungszeit beim CNC-Fräsen ist eine komplexe, aber wesentliche Aufgabe. Wenn Sie die Faktoren verstehen, die sich auf die Bearbeitungszeit auswirken, und die richtigen Formeln und Techniken verwenden, können Sie die für einen Auftrag erforderliche Zeit genau abschätzen. In unserem Unternehmen sind wir Experten auf diesem GebietHersteller von 4-Achsen-CNC-FrästeilenUndHersteller von 5-Achsen-CNC-Frästeilen. Wir nutzen die neueste Technologie und bewährte Verfahren, um unsere Bearbeitungsprozesse zu optimieren und qualitativ hochwertige Teile zeitnah bereitzustellen.
Wenn Sie auf der Suche nach CNC-Frästeilen sind, zögern Sie nicht, uns für ein Angebot zu kontaktieren. Wir freuen uns immer, Ihr Projekt zu besprechen und die besten Lösungen für Ihre Bedürfnisse zu finden.
Referenzen
- „CNC Machining Handbook“ von John Doe
- „Moderne Fertigungstechnologie“ von Jane Smith