Drehzahlen und Vorschübe beim Aufbohren: Berechnen und anschließend den Schnitt überprüfen

Einstellung Drehzahlen und Vorschübe bei der Aufbohrung besteht aus fünf Schritten: Ermittlung der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubs für das jeweilige Werkzeug und die jeweilige Anwendung, Festlegung der Einheiten, Berechnung der Drehzahl, Berechnung des linearen Vorschubs und Überprüfung des Befehls in einem kontrollierten Schnitt. Ein Rechner kann die mittleren Schritte ausführen. Er kann jedoch nicht entscheiden, ob die Ausgangsdaten mit der Reibahle, dem Werkstoff, der Vorbohrung, dem Aufmaß, dem Kühlmittelsystem, dem Halter, der Maschine und den Anforderungen an die Bohrung übereinstimmen.

Probieren Sie den Rechner aus

Diese Unterscheidung verhindert zwei kostspielige Fehler. Der erste besteht darin, eine mathematisch korrekte Drehzahl auf der Grundlage einer irrelevanten Werkstofftabelle einzugeben. Der zweite besteht darin, den Vorschub pro Umdrehung mit dem Vorschub pro Zahn oder dem linearen Vorschub zu verwechseln. Beides führt zu Befehlen, die zwar präzise aussehen, aber eine falsche physikalische Bedeutung haben.

Verwenden Sie diesen Artikel als Arbeitsblatt für Berechnungen und Freigaben. Er enthält bewusst keine pauschale Materialtabelle: Die Entscheidung muss auf der Grundlage werkzeugspezifischer Daten und gemessener Prozessdaten getroffen werden.

Erstellen Sie das Eingabeblatt, bevor Sie den Taschenrechner öffnen.

Beginnen Sie nicht mit der Drehzahl (RPM). Beginnen Sie mit dem Zustandstupel hinter den Schnittdaten. Ist eine der folgenden Eingaben unbekannt, ist der berechnete Befehl vorläufig.

Wählen Sie eine geeignete Werkzeugfamilie erst dann aus, wenn Material, Durchmesser, Toleranz, Bohrungsgeometrie und Maschine bekannt sind. Die PCD-Reibahlen Dient als Orientierungshilfe zur Ermittlung geeigneter PCD-Familien; es handelt sich nicht um eine Schneiddaten-Tabelle, und es wird damit nicht festgestellt, dass PCD für jedes Werkstück geeignet ist. Holen Sie sich vor der Programmierung die aktuellen Anwendungsdaten des ausgewählten Modells ein.

Das Aufreiben ist ein Endbearbeitungsvorgang. Dabei wird eine vorhandene Bohrung um einen kontrollierten Betrag vergrößert; dieser Vorgang dient in der Regel der Verbesserung der Maßhaltigkeit und der Oberflächenbeschaffenheit. Er ist kein Ersatz für die Festlegung der erforderlichen Bohrungslage oder die Korrektur größerer Geradheitsfehler. Die Übersicht von „CNC Cookbook“ über Drehzahlen, Vorschübe und Bohrungsvorbereitung beim Reiben trifft dieselbe prozessbezogene Unterscheidung: Die vorbereitete Bohrung und die Betriebsbedingungen bleiben Teil des Ergebnisses.

Ermitteln Sie, was die Feed-Nummer bedeutet

Bevor Sie Berechnungen anstellen, lesen Sie bitte die Überschrift der Katalogspalte und die darin angegebene Einheit. Drei Futtermengeangaben werden häufig verwechselt.

Vorschub pro Umdrehung bezeichnet den axialen Vorschub pro Spindelumdrehung. Er kann als IPR, in/U, mm/U oder f_rev. Wenn ein Reibdornlieferant diesen Wert angibt, berechnen Sie den linearen Vorschub, indem Sie ihn mit der Drehzahl (RPM) multiplizieren:

Linearvorschub = Drehzahl × Vorschub pro Umdrehung

Vorschub pro Zahn bezeichnet den jedem Schneidezahn zugewiesenen Vorschub. Er kann als IPT, in/Zahn, mm/Zahn oder f_z. Nur wenn in der Quelle ausdrücklich der Vorschub pro Zahn angegeben ist, sollte die Anzahl der Nuten in die Umrechnung einfließen:

Linearvorschub = Drehzahl × Anzahl der wirksamen Zähne × Vorschub pro Zahn

Linearvorschub ist der Befehl für den Axialvorschub der Maschine, üblicherweise in IPM, in/min, mm/min oder F. Es handelt sich bereits um eine Strecke pro Minute. Multiplizieren Sie diesen Wert nicht noch einmal mit der Drehzahl.

Diese Einheitenprüfung ist wichtig, da viele Reiberdatensätze den Vorschub pro Umdrehung verwenden, während in Fräsanleitungen häufig der Vorschub pro Zahn angegeben wird. Bei einem sechsschneidigen Reiberdürfen Sie den IPR-Wert nicht einfach mit sechs multiplizieren. Dadurch würde sich der vorgegebene Vorschub um einen Faktor ändern, der in der Definition des Herstellers gar nicht vorgesehen ist.

Ebenso kann ein IPM- oder mm/min-Wert nicht aus einer anderen Einstellung übernommen werden, ohne dass die Drehzahl angegeben wird, bei der dieser Wert ermittelt wurde. Ändert sich die Spindeldrehzahl und soll der beabsichtigte Vorschub pro Umdrehung konstant bleiben, muss sich der lineare Vorschub im gleichen Verhältnis ändern.

Eine von Menschen moderierte Shop-Diskussion zum Thema Vorschübe und Drehzahlen bei der CNC-Reibbearbeitung Dies verdeutlicht die Verwirrung in der Praxis. Die Mitwirkenden schlagen unterschiedliche Bohrverhältnisse, Oberflächengeschwindigkeiten, Vorschübe und Aufmaße vor, da sich ihre Werkzeuge, Werkstoffe und Erfahrungen unterscheiden. Die daraus zu ziehende Lehre lautet, die Quelle der Angaben und die Einheiten zu ermitteln und anschließend unter den tatsächlichen Bedingungen zu testen – anstatt die Antworten zu einem neuen Diagramm zu mitteln.

Spindeldrehzahl aus Schnittgeschwindigkeit berechnen

Die Schnittgeschwindigkeit ist die Tangentialgeschwindigkeit der Schneidkante am Werkzeugdurchmesser. Bei gleicher Schnittgeschwindigkeit muss sich eine Reibahle mit kleinerem Durchmesser schneller drehen als eine mit größerem Durchmesser.

In Katalogen mit Zollangaben wird diese Größe oft als Oberflächengeschwindigkeit und wird als SFM angegeben. In metrischen Katalogen wird die Schnittgeschwindigkeit üblicherweise in Metern pro Minute angegeben. Die physikalische Beziehung ist dieselbe, doch der Zahlenwert und der Umrechnungsfaktor hängen vom Einheitensystem ab.

Bei Zoll-Einheiten, wenn die Schnittgeschwindigkeit in Fuß pro Minute (Oberfläche) und der Durchmesser in Zoll angegeben ist:

Drehzahl (RPM) = (SFM × 12) ÷ (π × Durchmesser in Zoll)

Die Laden-Näherung Drehzahl (RPM) = (SFM × 3,82) ÷ Durchmesser in Zoll Verwendungszwecke 12 ÷ π ≈ 3,82. Achten Sie bei der Berechnung auf eine ausreichende Genauigkeit und runden Sie anschließend auf einen Befehl ab, den die Maschine ausführen kann.

Bei metrischen Einheiten, wenn die Schnittgeschwindigkeit in Metern pro Minute und der Durchmesser in Millimetern angegeben wird:

Drehzahl = (Schnittgeschwindigkeit in m/min × 1000) ÷ (π × Durchmesser in mm)

Die Umrechnungen sind geometrischer Natur. Die schwierigste Eingangsgröße ist die Schnittgeschwindigkeit. Beziehen Sie diese vom ausgewählten Reibahle-Anbieter unter Bedingungen, die dem Schneidwerkstoff, der Werkstückgruppe und dem Zustand, der Kühlmittelart, der Bohrungsart und der Anwendung entsprechen. Ein mit “Hartmetall” gekennzeichneter Wert gilt nicht automatisch für jede Hartmetallsorte oder Geometrie; die Bezeichnung einer Werkstofffamilie reicht nicht aus, wenn Härte oder Wärmebehandlung die Zerspanbarkeit wesentlich verändern.

Überprüfen Sie die Einheitenkombinationen, bevor Sie auf „Berechnen“ klicken. Die Eingabe eines metrischen Durchmessers in die Zoll-Gleichung, die Behandlung von Metern pro Minute als SFM oder die Eingabe des Nennbohrungsdurchmessers, wenn der Lieferant einen anderen effektiven Durchmesser angibt, führt zu einem großen Fehler, ohne dass der Rechner eine Warnung ausgibt.

Linearvorschub aus dem Vorschub pro Umdrehung berechnen

Sobald die Drehzahl (RPM) bekannt ist, wandeln Sie den Vorschub des Lieferanten pro Umdrehung in einen Maschinenvorschubbefehl um.

Für Zoll-Einheiten:

Vorschub in IPM = Drehzahl × Vorschub in IPR

Für metrische Einheiten:

Vorschub in mm/min = Drehzahl × Vorschub in mm/Umdrehung

Die Dimensionsprüfung ist nützlich:

U/min × Länge/Umdrehung = Länge/min

Die Umrechnungen heben sich gegenseitig auf, sodass die korrekte lineare Vorschubeinheit übrig bleibt. Falls sich die Einheiten nicht vollständig aufheben, halten Sie an und normalisieren Sie sie vor der Programmierung.

Wenn der Hersteller tatsächlich den Vorschub pro Zahn angibt, verwenden Sie die für dieses Werkzeug und diese Anwendung festgelegte Anzahl der effektiven Schneidezähne:

Vorschub = Drehzahl × wirksame Zähne × Vorschub pro Zahn

Gehen Sie nicht davon aus, dass die sichtbare Rillenanzahl und die effektive Zahnanzahl immer gleichbedeutend sind. Die Steigungsauslegung, ungleichmäßige Abstände, Führungsmerkmale und spezielle Geometrien können dazu führen, dass eine allgemeine Annahme hinsichtlich der Kantenanzahl unzutreffend ist. Die Definition ergibt sich aus den Werkzeugdaten.

Ein Beispiel für eine transparente Kennzahl erarbeiten

Nehmen wir an, ein ausgewählter Reibahlenlieferant hat für ein bestimmtes 10-mm-Werkzeug bei einer optimal abgestimmten Anwendung einen hypothetischen Ausgangswert von 60 m/min Schnittgeschwindigkeit und 0,20 mm/U Vorschub angegeben. Diese Zahlen dienen lediglich der Veranschaulichung; sie stellen keine Empfehlungen für ein bestimmtes Material oder ein SCT-Werkzeug dar.

Berechnen Sie zunächst die Drehzahl:

U/min = (60 × 1000) ÷ (π × 10)

Drehzahl ≈ 1909,9

Runden Sie auf einen ausführbaren Startbefehl ab, zum Beispiel 1910 U/min, sofern die Maschine und der Prozess dies zulassen.

Berechnen Sie anschließend den linearen Vorschub:

Zufuhr = 1910 × 0,20

Vorschub = 382 mm/min

Notieren Sie sowohl das ungerundete Berechnungsergebnis als auch die programmierten Werte. Falls die Steuerung nur eine andere Drehzahlschrittweite zulässt, berechnen Sie den Vorschub anhand der tatsächlichen Drehzahl neu, anstatt den Wert von 382 mm/min unverändert zu lassen.

Wenn der tatsächliche Befehl beispielsweise 1800 U/min lautet:

Vorschub = 1800 × 0,20 = 360 mm/min

Das vorgesehene Verhältnis von 0,20 mm/U wird beibehalten. Dies ist die Kernfunktion eines Rechnerprogramms für Drehzahlen und Vorschübe bei der Reibbearbeitung: konsistente Einheitenumrechnung und Arithmetik. Die eingegebenen Werte von 60 m/min oder 0,20 mm/U werden nicht auf ihre Richtigkeit überprüft.

Neu berechnen, wenn die Maschine das Ergebnis nicht ausführen kann

Eine Maschinenbegrenzung ändert den ausführbaren Befehl. Sie sollte die ausgewählte Vorschubbeziehung nicht ohne Rückmeldung ändern.

Wenn die berechnete Drehzahl den zulässigen Spindelgrenzwert überschreitet, legen Sie die erreichbare Drehzahl fest und berechnen Sie den Linearvorschub anhand des gewünschten Vorschubs pro Umdrehung neu. Wenn die Spindel bei einer sehr niedrigen berechneten Drehzahl nicht stabil läuft, überprüfen Sie das Verhalten der Maschine unter Last und die Eignung der jeweiligen Werkzeug-Prozess-Kombination, anstatt die Drehzahl zu erhöhen, ohne die Schnittgeschwindigkeit neu zu berechnen.

Wenden Sie dieselbe Disziplin auch auf die Vorschubgrenzen an. Wenn die Steuerung, die Achse, der Festzyklus oder die Einrichtung den berechneten linearen Vorschub nicht gleichmäßig liefern können, führt eine bloße Verringerung des Vorschubs zu einer Verringerung des Vorschubs pro Umdrehung. Dies kann dazu führen, dass der Kontakt der Schneidkante vom Schneiden zum Reiben wechselt. Die richtige Lösung könnte eine andere, vom Werkzeughersteller zugelassene Kombination aus Schnittgeschwindigkeit und Vorschub, ein anderes Werkzeug oder eine andere Maschine sein – nicht jedoch eine falsch aufeinander abgestimmte Befehlskombination.

Auch Übersteuerungen erfordern eine Kontrolle. Eine Spindelübersteuerung ohne proportionale Vorschubänderung verändert den Vorschub pro Umdrehung. Eine Vorschubübersteuerung ohne Spindeländerung bewirkt dasselbe. Zeichnen Sie während der Erprobung beide Übersteuerungsprozentsätze auf und berechnen Sie das tatsächliche Verhältnis, bevor Sie zu dem Schluss kommen, dass sich der Prozess verbessert hat.

Überprüfen Sie Leistung, Drehmoment, Halterkapazität, Kühlmittelzufuhr und Werkstückspannung unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen. Die Tatsache, dass eine Steuerung einen Wert akzeptiert, bedeutet noch nicht, dass das mechanische System diesen Wert auch aushalten kann.

Halten Sie die Kovariablen während des Probeschnitts fest.

Beim ersten Schnitt dürfen nur die Bedingungen berücksichtigt werden, die unter Kontrolle bleiben. Messen Sie die Vorbohrung vor dem Aufreiben. Überprüfen Sie die Maße anhand der Tiefe, der Geradheit oder der Achsenlage (sofern erforderlich), der Rundheitsanzeige, der Einlauffasung und der Oberflächenbeschaffenheit. Notieren Sie die tatsächliche Zugsicherheit, nicht nur den Nennbohrdurchmesser.

Ein zu großer Aufmaßwert kann die Schnittkraft, die Wärmeentwicklung und die Durchbiegung erhöhen. Ein zu geringer Aufmaßwert kann zu unregelmäßigem Kontakt oder Reibung führen. Der zulässige Wert hängt vom Durchmesser, der Werkzeugauslegung, dem Werkstoff, der Qualität der Vorbohrung und den Prozessbedingungen ab. Orientieren Sie sich an den ausgewählten Werkzeugdaten, anstatt einen Prozentsatz oder einen festen Aufmaßwert aus einer anderen Quelle als Regel zu verwenden.

Das montierte Spindelhalter-Reibsystem ist gemäß der anerkannten Messpraxis zu vermessen. Schnittstellen sind zu reinigen, der Überstand zu kontrollieren und die Ausrichtung zu überprüfen. Durch Rundlaufabweichungen kann eine Kante unverhältnismäßig stark belastet werden; daher kann eine Änderung des programmierten Vorschubs zwar das Symptom beheben, die mechanische Ursache jedoch unberührt lassen.

Stellen Sie sicher, dass Kühlmittel oder Schmiermittel den Schneidbereich erreicht und dass für Späne ein für Durchgangs- oder Sacklöcher geeigneter Abflussweg vorhanden ist. Überprüfen Sie den Ein- und Ausfahrzyklus und klären Sie dabei, ob der Lieferant einen Spindelstopp, einen Rücklauf oder eine bestimmte Rückzugsmethode zulässt. Überprüfen Sie die Reibahle vor dem Test, damit neue Verschleißerscheinungen oder Materialablagerungen von bereits bestehenden Zuständen unterschieden werden können.

Materialcharge und -zustand, Maschine, Halter, Werkzeug, Vorbohrweg, Kühlmittelzustand, Programmversion und Prüfverfahren sind konstant zu halten. Andernfalls vergleicht der Test Prozessbündel statt einer einzelnen Parameteränderung.

Bestimmen Sie den Startpunkt anhand der Bohrung und des Werkzeugs

Führen Sie den ersten Probeschnitt nach Möglichkeit an einem Testteil oder einem Opferteil durch. Vermeiden Sie es, ein hochwertiges Serienteil als Testobjekt zu verwenden.

1. Überprüfen Sie die Vorbohrung und notieren Sie die Materialzugabe.
2. Werkzeug, Halter, Rundlauf, Kühlmittel und Programmidentität überprüfen.
3. Die berechnete Drehzahl und den Vorschub ohne nicht protokollierte Übersteuerungen ausführen.
4. Messen Sie den Bohrungsdurchmesser am Einlass, in der Mitte sowie am Auslass bzw. am Boden, und zwar in verschiedenen Ausrichtungen, sofern die Prüfmethode dies zulässt.
5. Geben Sie die in der Zeichnung geforderten Merkmale hinsichtlich Verjüngung, Trichteröffnung, Rundheit oder Lage an.
6. Überprüfen Sie die Oberflächenbeschaffenheit, Werkzeugspuren und Anzeichen von Zerspanung.
7. Erfassen Sie die Spindelbelastung, Geräusche, Schwingungen, Temperaturverläufe und den Zustand der Schneidkanten.
8. Wiederholen Sie die Messungen so oft, bis Sie einen stabilen Prozess von einem einzelnen positiven Ergebnis unterscheiden können.

Das Bohrloch und das Werkzeug müssen gemeinsam betrachtet werden. Eine glatte Bohrung, die durchgehend überdimensioniert ist, führt zu anderen Untersuchungsergebnissen als Ratter Spuren, Konizität, eine Einlaufverbreiterung, schneller Kantenverschleiß oder Abweichungen von Werkstück zu Werkstück. Die Oberflächengüte allein ist kein Nachweis für die Maßhaltigkeit, und eine reine Durchmessermessung kann Konizität oder Lobing verschleiern.

Legen Sie vor dem Test den zulässigen Bereich fest: akzeptable Größe und Geometrie, Oberflächenanforderungen, Wiederholbarkeit, Belastungsverhalten, Kantenbeschaffenheit und Eingriffsgrenzen. Ohne diesen Bereich könnten die Bediener so lange Anpassungen vornehmen, bis eine Messung zufriedenstellend aussieht.

Ändere einen Parameter nur dann, wenn die Fakten dafür sprechen.

Geschliffene oder polierte Kanten: Überprüfen Sie zunächst, ob der Materialvorrat ausreichend und kontinuierlich ist, die Vorbohrung in ordnungsgemäßem Zustand ist und die Schneidkante scharf und sauber ist. Wenn diese Punkte erfüllt sind und die Anzeichen auf eine unzureichende Zerspanungsleistung hindeuten, nehmen Sie eine angemessene Änderung des Vorschubs oder der Drehzahl vor. Rechnen Sie damit, dass sich die Schnittspuren und das Temperaturverhalten ebenso wie die Maßhaltigkeit ändern; andernfalls kehren Sie zur Ursachenanalyse zurück.

Unregelmäßigkeiten oder ein periodisches Oberflächenmuster: Überprüfen Sie vor der Bearbeitung der Befehle den Rundlauf, die Ausrichtung, den Überstand, den Halter, die Spannvorrichtung, die Vorbohrung und die unterbrochenen Elemente der Baugruppe. Wenn das mechanische System die Prüfung besteht, testen Sie eine vom Lieferanten unterstützte Änderung und halten Sie fest, ob sich Schwingungen, Geräusche und Oberflächenperiodizität darauf auswirken. Eine gleichzeitige Reduzierung aller Parameter kann zu einer Verlagerung der Schwingungen führen, ohne dass das stabile Fenster ermittelt wird.

Übergröße, konisch oder Glockenform: Überprüfen Sie das Messgerät, erfassen Sie die Bohrung nach Tiefe und Ausrichtung, vergleichen Sie die Vorbohrungskarte und prüfen Sie die Ausrichtung und den Rundlauf. Gehen Sie nicht davon aus, dass eine Drehzahlreduzierung die durch das Bohren entstandenen Geometrieabweichungen oder einen falsch ausgerichteten Bohrungsanfang korrigiert. Ändern Sie die Schnittdaten erst, nachdem die mechanischen und messtechnischen Prüfschritte abgeschlossen sind.

Schneller Verschleiß, Hitzeentwicklung oder Kantenbildung: Überprüfen Sie das Werkstückmaterial und dessen Härte, die Werkzeugbezeichnung, die Kühlmittelkonzentration bzw. das Schmiermittel, den Vorschub, die Aufmaße und den Spanabtransport. Liegt die eingegebene Schnittgeschwindigkeit außerhalb der für das ausgewählte Werkzeug angegebenen Werte, beheben Sie diesen einzelnen Fehler und führen Sie den Test erneut durch. Wenn bei einer zugelassenen Einstellung weiterhin Anhaftungen oder Abrieb auftreten, könnte die Wahl des Werkzeugmaterials oder der Geometrie der eigentliche Entscheidungspunkt sein.

Verdichtete Chips oder gerillte Oberfläche: Check hole type, flute direction, coolant path, depth and withdrawal. A feed change cannot create an exit path that the setup lacks. Correct the evacuation condition first; then qualify feed within the selected tool’s data.

Every adjustment should carry a prediction. State what evidence is expected to improve, change one variable, rerun the same measurement sequence, and compare against the baseline. If the predicted response does not occur, restore the controlled baseline before testing another hypothesis.

Den qualifizierten Prozessdatensatz sperren

A released reaming process should show where every number came from. Record the tool supplier and document revision, exact tool identity, work material and condition, cutting speed, feed definition and units, formulas, diameter used, unrounded result, programmed RPM and feed, machine caps, overrides, pre-hole and allowance, holder/runout result, coolant condition and inspection data.

Also record the qualified operating window and stop conditions: dimensional drift, surface change, load or vibration change, edge wear, chip behavior, tool count and required inspection frequency. This turns a successful proof cut into a repeatable production standard.

The final commands are not merely calculator outputs. They are the intersection of verified tool data, unit-safe arithmetic, an executable machine envelope and evidence from the actual hole. Preserve all four, and the next setup can reproduce the reasoning instead of guessing at two numbers.