Inhalte des Arbeitsblatts
Übersicht aller Aufgaben und Lesetexte aus diesem Materialpaket.
Infoblatt / Fachtext
1. Grundlagen der Zerspanungsberechnung
In der Ausbildung zum Werkzeugmechaniker ist Präzision alles. Um Werkstücke exakt nach Plan fertigen zu können, müssen Maschinen richtig eingestellt werden. Die Berechnung von Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten ist dabei eine grundlegende Fähigkeit. Sie sichert nicht nur die Qualität des Werkstücks, sondern schont auch Werkzeug und Maschine und sorgt für Sicherheit am Arbeitsplatz.
2. Wichtige Formelgrößen in der Zerspanungstechnik
Für die Berechnung sind einige Schlüsselgrößen wichtig, die du kennen und unterscheiden musst. | Größe | Formelzeichen | Einheit | Erklärung | |---|---|---|---| | Schnittgeschwindigkeit | v_c | m/min | Geschwindigkeit, mit der die Werkzeugschneide am Werkstück entlangfährt. | | Drehzahl | n | 1/min (U/min) | Anzahl der Umdrehungen des Werkstücks (Drehen) oder Werkzeugs (Bohren/Fräsen) pro Minute. | | Durchmesser | d | mm | Durchmesser des Werkstücks oder Werkzeugs. | | Vorschub | f | mm/U | Weg, den das Werkzeug pro Umdrehung der Spindel zurücklegt. | | Vorschubgeschwindigkeit| v_f | mm/min | Geschwindigkeit, mit der sich das Werkzeug pro Minute in Vorschubrichtung bewegt. |
3. Die Berechnungsformeln
*2.1 Schnittgeschwindigkeit (v_c)** Die Schnittgeschwindigkeit ist abhängig vom Durchmesser und der Drehzahl. Die Formel berücksichtigt den Umfang des Werkstücks (U = π * d). Formel: `v_c = (π * d * n) / 1000` *Tipp:* Der Faktor 1000 ist ein Umrechnungsfaktor, da der Durchmesser `d` in **Millimetern (mm)**, die Schnittgeschwindigkeit `v_c` aber in **Metern pro Minute (m/min)** angegeben wird (1 m = 1000 mm). *2.2 Drehzahl (n)** Wenn die für ein Material empfohlene Schnittgeschwindigkeit bekannt ist (aus Tabellenbüchern), muss die passende Drehzahl an der Maschine eingestellt werden. Dafür stellt man die obige Formel um. Formel: `n = (v_c * 1000) / (π * d)` *2.3 Vorschubgeschwindigkeit (v_f)** Die Vorschubgeschwindigkeit gibt an, wie schnell ein Arbeitsgang (z.B. eine Bohrung) ausgeführt wird. Formel: `v_f = n * f`
4. Das musst du wissen
* Achte immer auf die richtigen Einheiten! `d` in mm, `v_c` in m/min, `n` in 1/min. * Die Schnittgeschwindigkeit `v_c` ist keine Maschineneinstellung, sondern ein berechneter Wert. An der Maschine wird die Drehzahl `n` eingestellt. * Unterschiedliche Werkstoffe (z.B. Stahl, Aluminium, Kunststoff) erfordern unterschiedliche Schnittgeschwindigkeiten. * Die Formeln sind die Grundlage für eine wirtschaftliche und qualitativ hochwertige Fertigung.
Aufgabenstellung (7 Aufgaben)
- Ordne den Fachbegriffen der Zerspanungstechnik die jeweils korrekte Beschreibung zu.
- Schnittgeschwindigkeit
- Drehzahl
- Vorschub
- Durchmesser
- Die in den Formeln üblicherweise verwendete Einheit der Schnittgeschwindigkeit v_c ist Meter pro Sekunde (m/s).
- Berechne die resultierende Schnittgeschwindigkeit v_c in m/min. Gib deinen Rechenweg an.
Ein zylindrisches Werkstück aus Baustahl mit einem Durchmesser von 50 mm soll gedreht werden. Die Spindel der Drehmaschine läuft mit einer Drehzahl von 600 1/min.
- Die Formel zur Berechnung der Drehzahl `n` lautet: `n = (v_c * 1000) / (π * d)`. Der Faktor 1000 ist notwendig, um die Einheit des Durchmessers (___) an die Einheit der Schnittgeschwindigkeit (___) anzupassen.
- Erläutere den Rechenweg und bestimme die Drehzahl n, die an der Maschine eingestellt werden muss.
Für das Drehen eines Aluminium-Werkstücks mit 30 mm Durchmesser wird laut Tabellenbuch eine optimale Schnittgeschwindigkeit von v_c = 120 m/min empfohlen.
- Beurteile, welche primäre Anpassung an der Maschine vorgenommen werden muss, um technologisch korrekt zu arbeiten.
Ein Werkzeugmechaniker bearbeitet bisher Baustahl (Richtwert für v_c ≈ 35 m/min) und stellt die Produktion auf Messing (Richtwert für v_c ≈ 80 m/min) um. Der Durchmesser des Werkstücks bleibt gleich.
- Die Drehzahl muss maßgeblich erhöht werden, da Messing eine höhere Schnittgeschwindigkeit erfordert.
- Die Drehzahl muss maßgeblich gesenkt werden, da weichere Metalle langsamer bearbeitet werden.
- Der Vorschub f muss verdoppelt werden, um die höhere Schnittgeschwindigkeit auszugleichen.
- Der Durchmesser des Werkstücks muss vergrößert werden, da die Formel sonst nicht mehr gilt.
- Begründe deinen Rechenweg und berechne die Vorschubgeschwindigkeit v_f in mm/min, mit der der Bohrer in das Material eintaucht.
Ein Bohrer mit einem Durchmesser von 10 mm soll eine Bohrung in ein Stahlteil einbringen. Die gewählte Schnittgeschwindigkeit ist v_c = 20 m/min und der Vorschub pro Umdrehung beträgt f = 0,15 mm/U.