Wie viel Bearbeitungsleistung benötigen Sie?

Die Berechnung der Maschinenleistung mithilfe der relativ einfachen K-Faktor-Methode erhöht die Effizienz, optimiert den Stromverbrauch, senkt die Betriebskosten und verbessert die Produktivität.

In einigen Betrieben ist eine einzelne Maschine oder eine ganze Bearbeitungszelle für die Herstellung eines bestimmten Bauteiltyps aus einem bestimmten Material vorgesehen. In diesem Fall ist es wichtig, die Material-K-Faktoren zu verstehen. Hierbei handelt es sich um Konstanten, die verschiedenen Materialgruppen zugeordnet sind und zur Berechnung der maximalen Materialentfernungsraten (MRR) basierend auf der Leistung einer Maschine verwendet werden.

Während die Bearbeitbarkeitsbewertung des American Iron and Steel Institute (AISI) eine gute Grundlage dafür ist, wie schwierig einige Materialien zu bearbeiten sind, liefert sie keine quantifizierbaren Daten darüber, wie ein Material unter dem Gesichtspunkt der Maschinenanforderungen anzugehen ist. Auch wenn bei Schneidwerkzeugen, CAM-Software und Werkzeugmaschinen viele Fortschritte erzielt wurden, können bestimmte Teile und Maschinenkonfigurationen immer noch von herkömmlichen Methoden zur Schwerschruppbearbeitung profitieren.

Viele Maschinisten befinden sich oft in einer Situation, in der ihr Werkzeug, das bei einem bestimmten MRR-Niveau arbeiten kann, durch die Leistung der Maschine begrenzt ist. Für Lohnfertiger oder Hersteller mit kleineren Losgrößen und mehreren unterschiedlichen Materialien/Teilen stellt dies möglicherweise kein Produktivitätsproblem dar, erfordert jedoch sorgfältige Aufmerksamkeit bei der Programmierung und Werkzeugauswahl. Für Hersteller, die große Mengen eines Einzelteils produzieren, ist die Maschinenleistung entscheidend bei der Entscheidung, in welche Art von Werkzeugmaschinen sie investieren möchten.

Um den PS-Bedarf zu ermitteln, müssen zunächst Schnittparameter ausgewählt werden. Bei größeren Werkzeugen und schweren Schnitten wird viel Kraft von der Maschine benötigt. Hier können wir mit den Berechnungen beginnen, und Schritt Nr. 1 besteht darin, den MRR des Fräsers zu bestimmen.

Beim Mahlen ist MRR die Menge des abgetragenen Materials, angegeben in Kubikzoll pro Minute (IPM). Die Rechnung ist einfach:

MRR = DOC x Schnittbreite x IPM

MRR ist eine hervorragende Möglichkeit, die Maschinenproduktivität zu quantifizieren, da höhere Kubikabtragsraten kürzere Zykluszeiten bedeuten. Wenn ein Maschinist die Leistungsfähigkeit der von ihm verwendeten Schneidgeräte versteht, beginnt er oft, nach leistungsstärkeren Maschinen zu suchen, um seinen MRR zu erhöhen. Um zu bestimmen, welche Art von Leistung erforderlich ist, werden Berechnungen mit dem K-Faktor durchgeführt.

So wie Materialien Zerspanbarkeitsbewertungen zugewiesen werden, gibt es eine weitere Konstante namens K-Faktor, die häufig verschiedenen Materialgruppen zugeordnet wird. Der K-Faktor eines Materials stellt den MMR dar, der mit 1 HP erreicht werden kann. Diese K-Faktoren sind eine Möglichkeit, die Leistung zu bestimmen, die eine Werkzeugmaschine für eine bestimmte Aufgabe benötigt.

Wir verwenden K-Faktoren in einer Formel, um die erforderliche Pferdestärke der Maschine (HPm) basierend auf der MRR des Fräsers, dem K-Faktor und der Spindeleffizienz (E) zu bestimmen, die typischerweise bei etwa 80 Prozent liegt. Die Formel lautet: HPm = (MRR/K)/E.

Um mit diesen Parametern einen MRR von 6,48 Kubik-IPM zu erreichen, benötigt die Maschine etwa 5,2 PS. Dieses Wissen kann sehr nützlich sein, um festzustellen, ob das programmierte Werkzeug und die programmierten Parameter die Aufgabe bewältigen können. Wenn Sie in eine Maschine ausschließlich zum Schruppen eines bestimmten Materials investieren möchten, können Sie Ihren Leistungsbedarf ermitteln, um eine maximale MRR zu erreichen.

Natürlich gibt es bei dieser Berechnung Einschränkungen.

Die Schärfe des Schneidwerkzeugs und die Verteilung der Schneidkräfte beeinflussen die erforderliche Leistung. Faktoren wie die Steifigkeit des Aufbaus können eine Anpassung der Parameter erforderlich machen. K-Faktoren werden ebenfalls auf der Grundlage von Härte und Typ angenähert und gelten für Materialtypen im Allgemeinen, nicht für bestimmte SAE/AISI-Zahlen.

Natürlich gibt es auch andere Methoden zur Berechnung der Leistung, die ein viel tiefergehendes Verständnis der Geometrie eines Schneidwerkzeugs, der Materialeigenschaften des Werkstücks und sogar des Werkzeugverschleißes erfordern.

Für eine schnelle und einfache Annäherung ist die K-Faktor-Methode jedoch sehr nützlich zur Bestimmung der Maschinenleistung – und sie kann einen erheblichen Nutzen bringen.

Mithilfe einfacher Berechnungen können Maschinisten ihre erforderliche Fräsleistung im Voraus bestimmen, um Ausfallzeiten und die Möglichkeit längerer Zykluszeiten aufgrund einer leistungsschwachen Maschine zu vermeiden. Es gibt viele Möglichkeiten, einen Leistungsmangel zu umgehen, einschließlich Hochgeschwindigkeitsfräsmethoden und alternativer Bearbeitungstechnologien. Durch die Annäherung an die erforderliche Leistung können Sie jedoch die MRR und damit die Bearbeitungsproduktivität erhöhen.

Adam Dimitroff ist regionaler Vertriebsmitarbeiter für MC Machinery Systems Canada, 50 Vogell Rd., Unit #1, Richmond Hill, Ontario. L4B 3K6, 905-737-1265, www.mcmachinery.com.