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Abhängigkeit von Mittenrauheit zu Geschwindigkeit beim Fräsen
Die Bearbeitungsgeschwindigkeit beim Fräsen beeinflusst die Oberflächenqualität, einschließlich der Mittenrauheit (\(R_a\)), erheblich. Die Mittenrauheit ist ein Maß für die durchschnittliche Oberflächenrauigkeit und wird in Mikrometern (\(\mu m\)) angegeben. Um die Abhängigkeit von Mittenrauheit (\(R_a\)) zu Geschwindigkeit beim Fräsen zu verstehen und wie schnell man Oberflächen mit einer vorgegebenen Qualität (\(R_a = 4 \mu m\)) herstellen kann, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:
1.
Fräser Typ und Geometrie: Die Wahl des Fräsers (z. B. Schaftfräser, Walzenfräser) und seine Geometrie (Zähnezahl, Helixwinkel) haben einen direkten Einfluss auf die erzielbare Oberflächenqualität.
2.
Material des Werkstücks: Verschiedene Materialien verhalten sich unter dem Fräsprozess unterschiedlich. Harte Materialien können z. B. schwieriger zu bearbeiten sein und eine niedrigere Vorschubgeschwindigkeit erfordern, um eine geforderte Oberflächenqualität zu erreichen.
3.
Schnittbedingungen: Einschließlich der Spindeldrehzahl (\(n\), in U/min), der Vorschubgeschwindigkeit (\(f\), in mm/U), der Schnitttiefe (\(a_p\), in mm) und der Vorschubgeschwindigkeit (\(V_f\), in mm/min). Diese Parameter beeinflussen sowohl die Bearbeitungsgeschwindigkeit als auch die Oberflächenqualität.
Die Berechnung der erforderlichen Bearbeitungsgeschwindigkeit (\(V_c\), in m/min) und der Flächenleistung (\(Q\), in \(mm^2/min\)) für eine gegebene Mittenrauheit erfordert die Kenntnis der oben genannten Variablen und deren Relation zur Mittenrauheit. Eine einfache Berechnung der Bearbeitungsgeschwindigkeit oder Flächenleistung basierend auf der Mittenrauheit (\(R_a\)) allein ist nicht direkt möglich, da keine direkte Formel existiert, die \(R_a\) ausschließlich auf \(Q\) oder \(V_c\) abbildet.
Hier ist ein grundlegendes Konzept, um die Vorgehensweise zu strukturieren:
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Schritt 1: Bestimme anhand von Literaturdaten oder empirischen Daten für den spezifischen Fräser, das Werkstückmaterial und die Fräsbedingungen eine angemessene Kombination von Schnittbedingungen, die erfahrungsgemäß zu der gewünschten Oberflächenqualität (\(R_a = 4 \mu m\)) führen.
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Schritt 2: Berechne die Vorschubgeschwindigkeit (\(V_f\)) unter Verwendung der Formel \(V_f = f \cdot n\), wobei \(n\) die Drehzahl und \(f\) der Vorschub pro Zahn ist.
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Schritt 3: Schätze die Flächenleistung (\(Q\)) ab, indem die Breite des Schnitts (\(a_e\), in mm) und die Vorschubgeschwindigkeit (\(V_f\)) in die Gleichung \(Q = a_e \cdot V_f\) eingesetzt werden.
Zur Optimierung und genauen Planung könnten Tests unter variablen Bedingungen durchgeführt werden, um empirisch zu bestimmen, wie die Schnittbedingungen angepasst werden müssen, um die geforderte Mittenrauheit bei optimaler Geschwindigkeit zu erreichen. Es wird empfohlen, eine Reihe von Experimenten mit verschiedenen Kombinationen von Spindeldrehzahl, Vorschub und Schnitttiefe zu planen, um die tatsächliche Beziehung zwischen Bearbeitungsgeschwindigkeit und Mittenrauheit empirisch zu bestimmen und die Zielvorgabe von \(4 \mu m\) Mittenrauheit bei maximaler Materialabnahme zu erreichen.
