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Episode 6 - Spindeldrehzahl
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Hallo und herzlich willkommen zu unserer sechsten Folge des Coromil Plura Inside Broadcast zum Thema Auswahl der richtigen Spindeldrehzahl beim Schaftfräsen. In der letzten Folge haben wir uns mit langen Ausgragungen bei Schaftfräsanwendungen beschäftigt. Heute werden wir zusätzlich das Thema Spindeldrehzahl behandeln, welches auch einen sehr großen Einfluss auf das Schwingungsverhalten hat. Dazu müssen wir uns zunächst einmal die Theorie etwas intensiver anschauen. Ja, dann wollen wir uns jetzt mal den Einfluss der Spindeldrehzahl beim Schaftfräsen in der Theorie anschauen. Und zwar wird jedes Fräswerkzeug bei der Bearbeitung ausgelenkt, aufgrund der Bearbeitungskräfte. Diese Auslenkung passiert hauptsächlich in Vorschubrichtungen, Plus-U und Minus-U-Richtungen. Und dabei schwingt es in seiner Eigenfrequenz. Diese Eigenfrequenz ist abhängig von der Länge, vom Durchmesser, aber auch von der Aufnahme, die dahinter sitzt. Und wenn man jetzt davon ausgeht, dass es in seiner Eigenfrequenz schwingt, dann können wir uns den Spahnquerschnitt betrachten. Und wir sehen, dass wenn das Werkzeug in Plus-U-Richtung schwingt, der Spahnquerschnitt größer wird, in Minus-U kleiner. Des Weiteren haben wir noch eine andere Frequenz, die wirkt am Werkzeug, nämlich die Eigengriffsfrequenz, die sich aus der Spindeldrehzahl mal der Zähnezahl ergibt. Wenn man jetzt die Eingriffsfrequenz nicht mit der Ratterfrequenz abstimmt, dann entstehen stark schwankende Spandicken, dynamische Kräfte, die dann zu einem Aufschwingen des Werkzeugs führen. Eine stabile Bearbeitung erhalten wir, wenn wir die Eigenfrequenz genau wie die Ratterfrequenz einstellen. Dabei hinterlässt das Werkzeug genau eine Schwingung im Werkstück. Wir bekommen eine gleichmäßige Spandicke und eine Schnittberuhigung. Das ist ein stabiler Prozess. Einen ähnlichen Effekt bekommen wir bei der Hälfte der Eigenfrequenz. Hier hinterlässt das Werkzeug genau zwei Schwingungen. Im Werkstück. Und wir haben wieder gleichmäßige Spandicken und eine Schnittberuhigung. Diesen Zusammenhang sehen wir nochmal schön dargestellt im folgenden Film. Und zwar sehen wir eine Hochgeschwindigkeitsaufnahme von einem Fräswerkzeug. In diesem Fall ist das ein gedämpfter Adapter mit einem Fräskopf vorne drauf. Und wir erkennen hier in der Hochgeschwindigkeitsaufnahme sehr gut, dass das Werkzeug tatsächlich hier diese Schwingung auf der Werkstückoberfläche hinterlässt. Und wir sehen dann, dass wir diesen Zusammenhang unbedingt beachten müssen. Ja, aus diesem Zusammenhang ergeben sich die sogenannten Stability Lobes, Stabilitätskarten auch auf Deutsch genannt. Diese geben den Zusammenhang zwischen der maximal möglichen Schnitttiefe und der Spindeldrehzahl für ein bestimmtes Werkzeug an. Wir haben eine bestimmte Grenze. Oberhalb dieser Grenze schwingt sich das Werkzeug auf. Unterhalb, im weißen Bereich, ist es stabil. Und wir sehen sehr schön, dass diese stabilen Bereiche, die höher und breiter werden, mit zunehmender Spindeldrehzahl. Der stabilste Bereich, wo die größten Schnitttiefen eingestellt werden können, der befindet sich genau dort, wo das Werkzeug genau eine Schwingung hinterlässt. Der zweitstabilste Bereich genau bei der Hälfte der Spindeldrehzahl, der drittstabilste bei einem Drittel der Spindeldrehzahl und so weiter. Das heißt, wir kommen in stabilere Bereiche, wenn wir höhere Spindeldrehzahlen einstellen. Ja, diesen Zusammenhang möchten wir jetzt gerne mal in der Praxis vorführen. Und zwar haben wir dazu einen 316er Fräskopf auf einem Schwermetallschaft präpariert, 6,5 mal D, Auskragung. Und wir werden dort konstante Schnittwerte bis auf die Spindeldrehzahl einstellen. Für dieses Werkzeug haben wir die Stability Lobes gemessen. Und wir sehen hier die schlechte Drehzahl, die wir gleich einstellen werden, mit dem roten Pfeil markiert bei ca. 5000 Umdrehungen. Und die deutlich bessere im grünen Bereich bei 6000 Umdrehungen. Diese beiden Drehzahlen werden wir nun auf der Maschine sehen und hören. Und wir sehen hier die Stability Lobes gemessen. Ja, das Ergebnis ist beeindruckend. Wir haben bei der schlechten Drehzahl nur eine Schnitttiefe von 0,05 erreicht. Wohingegen bei der guten Drehzahl wir die dreifache Schnitttiefe 0,15 mm einstellen können. Ja, wie Sie gesehen haben, ist die richtige Auswahl der Spindeldrehzahl enorm wichtig für das Einsatzverhalten von Schaftfräsern. Insbesondere bei langen Auskragungen. Durch Einstellung der richtigen Drehzahl kann eine höhere Produktivität, vor allem aber eine bessere Sicherheit und eine höhere Standzeit erreicht werden. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Wir hoffen, Ihnen interessante Einblicke zum Schaftfräsen mit unterschiedlichen Drehzahlen gegeben zu haben. Sollten Sie darüber hinaus an weiteren Informationen zu diesem Thema interessiert sein, besuchen Sie unsere Website oder kontaktieren Sie Ihren Sandvik-Roman-Einsprechpartner. In der siebten Folge behandeln wir das Thema maximales Zeitsparenvolumen, Qmax beim Schaftfräsen. Auf Wiedersehen und bis dahin.