Kostenloses Werkzeug für die Arbeitsvorbereitung
Drehzahl aus der Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Hauptzeit, Schnittkraft und Leistung nach Kienzle, Rauheit aus Vorschub und Eckenradius, Standzeit nach Taylor. Jedes Ergebnis mit Formel und eingesetzten Zahlen, jede Tabelle mit Quelle.
Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Zeitspanvolumen, Schnittkraft und Leistung, Zeit je Schnitt und theoretische Rauheit aus Vorschub und Eckenradius.
S235JR, S355J2, C15, C45, 11SMn30 · 125-210 HB · kc1 = 1700 N/mm², mc = 0.25
Richtwert: 200-330 Schruppen, 280-420 Schlichten
Richtwert: 0,3-0,5 Schruppen, 0,1-0,25 Schlichten
95° für Halter PCLN/DCLN, 45° für SSBC, 93° für DDJN
Positiv senkt die Kraft um etwa 1 % je Grad
0 = keine Grenze
0 = nicht prüfen
Die vorgeschlagenen Werte sind aus den Richtwerttabellen der Kataloge von Dormer Pramet (2026), Walter (2021, 2025), Kennametal, Korloy und Morse übertragen - die Seiten stehen unter jeder Tabelle weiter unten. Der Katalog der konkreten Wendeschneidplatte oder des Fräsers hat Vorrang, und die Standzeit an der Maschine entscheidet. Kraft und Leistung werden nach Kienzle mit Konstanten je ISO-513-Gruppe berechnet - Genauigkeit etwa ±20-30 %.
Anleitung
Vier Schritte: Werkstoff, Zahlen aus der Zeichnung, Grenzen der Maschine, Los. Der Rest wird berechnet - und vorgerechnet.
Die ISO-513-Liste setzt die Schnittkraftkonstanten und die Richtwerte in allen Registern. Dann Durchmesser, Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Schnitttiefe - die Ergebnisse folgen der Eingabe, und die Schaltfläche Aus Tabelle vorschlagen trägt die Mitte des Katalogfensters ein.
Das Feld max. Drehzahl prüft, ob die Spindel die berechnete Drehzahl überhaupt erreicht; wenn nicht, wird alles Weitere mit der realen, niedrigeren Schnittgeschwindigkeit berechnet. Das Feld Spindelleistung vergleicht den Bedarf mit dem, was die Maschine hat.
Rechenweg Schritt für Schritt anzeigen öffnet die Formeln mit Ihren eingesetzten Zahlen in der Reihenfolge der Berechnung - zum Übernehmen in die eigene Tabelle, und damit ein Auszubildender sieht, woher die Zahlen kommen.
Das Register Hauptzeit übernimmt die Parameter aus Drehen, Fräsen und Bohren und ergänzt Schnitte, Bohrungszahl, Rüsten und Losgröße. Standzeit sagt, was jedes zusätzliche Zehntel Schnittgeschwindigkeit kostet; Einheiten ist für Kataloge in SFM und IPR.
Formeln
Ein Zusammenhang in beide Richtungen: vom Katalog ins Programm und vom Programm zurück in den Katalog.
Die Schnittgeschwindigkeit vc ist die Geschwindigkeit, mit der die Schneide über die bearbeitete Fläche läuft, in Metern pro Minute. In der Praxis braucht man häufiger die Umkehrung, denn die Schnittgeschwindigkeit steht im Katalog, und die Drehzahl ist die Zahl, die ins Programm kommt.
Zwei Folgen dieser Formel begegnen einem im Betrieb täglich. Erstens: kleiner Durchmesser heißt hohe Drehzahl. Ein Fräser mit 6 mm Durchmesser bei 300 m/min verlangt 15 900 U/min; auf einer Spindel mit 10 000 U/min beträgt die reale Schnittgeschwindigkeit 188 m/min, und daraus ist der Vorschub zu berechnen - mit dem Katalogwert gerechnet, fällt der Zahnvorschub um die Hälfte zu hoch aus für die Drehzahl, die man tatsächlich hat. Zweitens: beim Plandrehen mit konstanter Drehzahl fällt vc zur Achse hin auf null. Daher die konstante Schnittgeschwindigkeit G96 an CNC-Drehmaschinen, die die Drehzahl laufend nachrechnet - und daher die Drehzahlbegrenzung G50, denn nahe der Mitte würde G96 nach Unendlich verlangen.
Schnittgeschwindigkeit und Umfangsgeschwindigkeit bezeichnen dieselbe Größe; ISO 3002 und die aktuellen Lehrbücher sagen Schnittgeschwindigkeit. Englischsprachige Kataloge geben sie als cutting speed oder surface speed in SFM (Fuß pro Minute) an; 100 SFM sind 30,5 m/min.
Schnittgeschwindigkeit
vc = π · D · n / 1000 [m/min]
D in mm, n in U/min. Beim Drehen ist D der Werkstückdurchmesser an der Schnittstelle, beim Fräsen und Bohren der Werkzeugdurchmesser.
Drehzahl
n = 1000 · vc / (π · D) [U/min]
Beispiel: D = 50 mm, vc = 200 m/min → n = 1000 · 200 / (3,1416 · 50) = 1273 U/min.
Wenn die Spindel nicht mitkommt
vc real = π · D · nmax / 1000
Der Rechner tut das selbst, sobald Sie die maximale Drehzahl der Maschine eintragen, und berechnet Vorschub, Zeit und Leistung aus dieser Geschwindigkeit.
Formeln
Drei Formen des Vorschubs und der häufigste Fehler beim Übertragen von Schnittdaten aus dem Katalog ins Programm.
Drehen und Bohren
vf = n · f [mm/min]
Drehzahl mal Vorschub pro Umdrehung f [mm/U] - der Weg des Werkzeugs während einer Umdrehung.
Fräsen
vf = n · z · fz [mm/min]
Drehzahl mal Zähnezahl mal Zahnvorschub. Beispiel: D = 12, z = 4, fz = 0,08 mm, vc = 200 m/min → n = 5305, vf = 5305 · 4 · 0,08 = 1698 mm/min.
Vorschub pro Umdrehung des Fräsers
f = z · fz [mm/U]
Unter der Adresse F steht immer vf, die Vorschubgeschwindigkeit in mm/min.
Der Vorschub pro Umdrehung f [mm/U] ist der Weg des Werkzeugs während einer Umdrehung - die natürliche Größe für Drehen und Bohren, wo eine Schneide (oder zwei symmetrische) die ganze Umdrehung über arbeitet. Der Zahnvorschub fz [mm/Zahn] ist der Weg zwischen dem Eintritt zweier aufeinanderfolgender Zähne - die natürliche Größe für das Fräsen, wo ein Fräser z Zähne hat und jeder seinen eigenen Span nimmt. Die Vorschubgeschwindigkeit vf [mm/min] ist die Geschwindigkeit des Tischs oder des Schlittens. Fräserkataloge geben fz an, Kataloge für Drehplatten f, Bohrerkataloge f oder in der amerikanischen Fassung IPR. Wer bei einem vierschneidigen Fräser Vorschub pro Umdrehung und Zahnvorschub verwechselt, liegt um den Faktor vier daneben - in die eine Richtung nimmt die Schneide einen so dünnen Span, dass sie reibt statt schneidet, in die andere einen so dicken, dass der Fräser beim ersten Eintritt bricht.
Der dritte Parameter ist die Schnitttiefe ap [mm] - beim Drehen am Radius gemessen (6 mm Aufmaß am Durchmesser sind ap = 3 mm in einem Schnitt oder 2 × 1,5 mm), beim Fräsen entlang der Fräserachse. Beim Fräsen kommt die Eingriffsbreite ae [mm] hinzu, quer zur Achse gemessen; das Produkt ap · ae · vf ist das Zeitspanvolumen Q, und Q ergibt zusammen mit der spezifischen Schnittkraft die Leistung. Beim Umfangsfräsen mit kleiner Eingriffsbreite (ae kleiner als der halbe Durchmesser) erreicht der Zahn nie die volle Spanungsdicke fz, weil er schräg in den Werkstoff eintritt. Das ist die Spanungsdickenausdünnung; der Rechner berechnet die mittlere Spanungsdicke hm aus dem Eingriffswinkel und sagt, wie weit fz anzuheben ist, damit der Span die beabsichtigte Dicke bekommt. Bei ae = 10 % von D beträgt die Korrektur 1,67 - und das ist der Grund, warum HSM-Strategien mit schmaler Zustellung mit Vorschüben laufen, die auf den ersten Blick wie ein Tippfehler aussehen.
Tabellen
Ausgangspunkt, nicht Optimum: Fenster aus Herstellerkatalogen übertragen, mit Seitenangabe unter jeder Tabelle. Werkstoffgruppen nach ISO 513 - dieselbe Liste liefert die Vorschläge im Rechner.
Jeder Hersteller druckt ein eigenes Fenster für seine Hartmetallsorte und Beschichtung, und die Breite dieses Fensters ist genau dafür da, dass die Arbeitsvorbereitung sich darin je nach Steifigkeit der Aufspannung, Kühlung und der Frage bewegt, ob Taktzeit oder Standzeit zählt. Die Wahl zwischen den Enden ist leicht zu merken: Die Schnittgeschwindigkeit bestimmt vor allem die Standzeit, der Vorschub die Rauheit und die Kraft, die Schnitttiefe die Leistung und die Zahl der Schnitte. Fehlt Leistung, senkt man ap; fehlt Standzeit, vc; fehlt Oberflächengüte, f oder man nimmt einen größeren Eckenradius. Alles auf einmal zu senken ist der teuerste Weg zur Ruhe.
| ISO-Gruppe | Werkstoff | vc Schruppen [m/min] | vc Schlichten [m/min] | f Schruppen [mm/U] | f Schlichten [mm/U] |
|---|---|---|---|---|---|
| P | Unlegierter Stahl S235JR, S355J2, C15, C45, 11SMn30 | 200-330 | 280-420 | 0,3-0,5 | 0,1-0,25 |
| P | Niedriglegierter Stahl (normalisiert) 16MnCr5, 42CrMo4 (N), 34CrNiMo6, 20MnCr5 | 170-290 | 240-360 | 0,3-0,5 | 0,1-0,25 |
| P | Vergüteter und hochlegierter Stahl 42CrMo4 (QT), 1.2312, 1.2344 (+A), X40CrMoV5-1 | 120-200 | 160-260 | 0,25-0,4 | 0,1-0,2 |
| M | Austenitischer rostfreier Stahl 1.4301 (304), 1.4307 (304L), 1.4404 (316L), 1.4541 | 130-220 | 175-270 | 0,2-0,4 | 0,1-0,2 |
| M | Duplex-Stahl 1.4462 (2205), 1.4410 (2507) | 90-150 | 120-185 | 0,2-0,35 | 0,1-0,18 |
| K | Grauguss EN-GJL-200, EN-GJL-250, EN-GJL-300 | 200-340 | 260-410 | 0,3-0,5 | 0,15-0,3 |
| K | Sphäroguss EN-GJS-400-15, EN-GJS-500-7, EN-GJS-600-3 | 180-300 | 230-370 | 0,25-0,5 | 0,12-0,25 |
| N | Aluminium-Knetlegierungen EN AW-6082 (PA4), EN AW-6061, EN AW-7075 (PA9), EN AW-5083 | 300-800 | 400-1.000 | 0,2-0,5 | 0,1-0,3 |
| N | Al-Si-Gusslegierungen EN AC-AlSi9Cu3, EN AC-AlSi10Mg, EN AC-AlSi12 | 200-500 | 250-600 | 0,2-0,4 | 0,1-0,3 |
| N | Automatenmessing CuZn39Pb3 (MO58), CuZn40Pb2, CuZn36Pb3 | 250-500 | 320-600 | 0,2-0,4 | 0,08-0,25 |
| N | Kupfer und bleifreie Bronzen Cu-ETP, CuSn8, CuAl10Ni5Fe4 | 150-300 | 200-350 | 0,15-0,35 | 0,08-0,2 |
| S | Titanlegierungen Ti-6Al-4V (Grade 5), Ti-6Al-4V ELI (Grade 23) | 35-60 | 45-70 | 0,15-0,3 | 0,08-0,2 |
| S | Nickelbasis-Superlegierungen Inconel 718, Inconel 625, Hastelloy C-276 | 25-45 | 35-60 | 0,15-0,25 | 0,08-0,15 |
| H | Gehärteter Stahl 50-55 HRC 1.2379 (H), 1.2344 (H), 100Cr6 (H), 42CrMo4 (H) | 90-150 | 120-220 | 0,1-0,3 | 0,05-0,15 |
Quellen: Dormer Pramet, New Products 2026 (Broschüre): VHM-Bohrer RC403/RS403 S. 10-22 und Vorschubtabelle S. 24, Drehplatten T5405/T9425 S. 59-127, VHM-Fräser S9xx S. 150-161 und Vorschubtabelle S. 162 (Spalten P, M, K und S der Sorten T9425 und T5405); Korloy, Katalog ISO-Drehplatten (Auszug): unbeschichtete Sorten H01/H05 S. A18, cBN S. A47, Aluminium und Kupfer S. B90 (Aluminium, Kupfer, Titan, gehärteter Stahl mit cBN). Die Zeilen niedriglegierter, vergüteter, Duplex-, Sphäroguss- und Nickellegierungs-Werkstoffe sind aus der Nachbarspalte desselben Katalogs im Verhältnis seiner Bohrer- oder Fräsertabelle skaliert, weil Dormer eine Spalte je ISO-Gruppe druckt. Schnitttiefe: Schruppen 2-6 mm, Schlichten 0,3-1 mm; gehärteter Stahl mit cBN, ap 0,05-0,5 mm.
| ISO-Gruppe | Werkstoff | vc [m/min] | D6 | D8 | D10 | D12 | D16 | D20 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| P | Unlegierter Stahl | 90-180 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,08 | 0,1 |
| P | Niedriglegierter Stahl (normalisiert) | 90-180 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,06 | 0,08 | 0,1 |
| P | Vergüteter und hochlegierter Stahl | 60-130 | 0,024 | 0,032 | 0,04 | 0,048 | 0,064 | 0,08 |
| M | Austenitischer rostfreier Stahl | 60-140 | 0,027 | 0,036 | 0,045 | 0,054 | 0,072 | 0,09 |
| M | Duplex-Stahl | 40-80 | 0,024 | 0,032 | 0,04 | 0,048 | 0,064 | 0,08 |
| K | Grauguss | 100-210 | 0,042 | 0,056 | 0,07 | 0,084 | 0,112 | 0,14 |
| K | Sphäroguss | 90-210 | 0,036 | 0,048 | 0,06 | 0,072 | 0,096 | 0,12 |
| N | Aluminium-Knetlegierungen | 200-600 | 0,039 | 0,052 | 0,065 | 0,078 | 0,104 | 0,13 |
| N | Al-Si-Gusslegierungen | 150-400 | 0,036 | 0,048 | 0,06 | 0,072 | 0,096 | 0,12 |
| N | Automatenmessing | 90-200 | 0,036 | 0,048 | 0,06 | 0,072 | 0,096 | 0,12 |
| N | Kupfer und bleifreie Bronzen | 100-160 | 0,033 | 0,044 | 0,055 | 0,066 | 0,088 | 0,11 |
| S | Titanlegierungen | 30-75 | 0,018 | 0,024 | 0,03 | 0,036 | 0,048 | 0,06 |
| S | Nickelbasis-Superlegierungen | 20-50 | 0,015 | 0,02 | 0,025 | 0,03 | 0,04 | 0,05 |
| H | Gehärteter Stahl 50-55 HRC | 40-120 | 0,015 | 0,02 | 0,025 | 0,03 | 0,04 | 0,05 |
Quellen: Walter, Perform line catalogue (2021): VHM-Bohrer DC150 S. 38, HSS-Bohrer DA110 (DIN 338) S. 40, Vorschubtabelle VRR S. 41, HSS-E-Gewindebohrer TC115 S. 58, VHM-Fräser MC232 S. 70 (MC232: vc für ae/D = 1/1, 1/2 und 1/10, daher die Breite des Fensters); Dormer Pramet, New Products 2026 (Broschüre): VHM-Bohrer RC403/RS403 S. 10-22 und Vorschubtabelle S. 24, Drehplatten T5405/T9425 S. 59-127, VHM-Fräser S9xx S. 150-161 und Vorschubtabelle S. 162; Kennametal, Recommended Starting Speeds and Feeds - solid carbide end mills, S. C35-C40 (Gruppen nach Härte, fz nach Durchmesser) (der einzige der drei, der gehärteten Stahl, Inconel und Aluminium ausweist). fz aus den Vorschubtabellen beider Kataloge bei D = 10 mm übertragen und mit dem Durchmesser skaliert: 0,4-0,5 % von D für Stahl, 0,65-0,7 % für Gusseisen und Aluminium, 0,25-0,3 % für Titan, Superlegierungen und gehärteten Stahl. Bei Wendeplattenfräsern ist fz zwei- bis viermal so groß und hängt von der Platte ab, nicht vom Durchmesser.
| ISO-Gruppe | Werkstoff | vc Hartmetall [m/min] | vc HSS [m/min] | f D5 Hartmetall | f D8 Hartmetall | f D10 Hartmetall | f D12 Hartmetall | f D16 Hartmetall | f D10 HSS |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| P | Unlegierter Stahl | 100-140 | 25-30 | 0,15 | 0,24 | 0,3 | 0,36 | 0,45 | 0,21 |
| P | Niedriglegierter Stahl (normalisiert) | 85-120 | 23-29 | 0,15 | 0,24 | 0,3 | 0,36 | 0,45 | 0,21 |
| P | Vergüteter und hochlegierter Stahl | 60-100 | 12-15 | 0,11 | 0,18 | 0,22 | 0,26 | 0,35 | 0,19 |
| M | Austenitischer rostfreier Stahl | 40-105 | 5-8 | 0,08 | 0,13 | 0,16 | 0,19 | 0,26 | 0,09 |
| M | Duplex-Stahl | 32-85 | - | 0,06 | 0,1 | 0,12 | 0,14 | 0,19 | - |
| K | Grauguss | 88-110 | 22-28 | 0,17 | 0,27 | 0,34 | 0,41 | 0,45 | 0,28 |
| K | Sphäroguss | 71-110 | 17-25 | 0,17 | 0,27 | 0,34 | 0,41 | 0,45 | 0,28 |
| N | Aluminium-Knetlegierungen | 280-400 | 60-90 | 0,17 | 0,27 | 0,34 | 0,41 | 0,45 | 0,24 |
| N | Al-Si-Gusslegierungen | 200-300 | 40-60 | 0,17 | 0,27 | 0,34 | 0,41 | 0,45 | 0,24 |
| N | Automatenmessing | 160-180 | 41-51 | 0,15 | 0,24 | 0,3 | 0,36 | 0,45 | 0,28 |
| N | Kupfer und bleifreie Bronzen | 160-185 | 35-41 | 0,1 | 0,15 | 0,19 | 0,23 | 0,3 | 0,12 |
| S | Titanlegierungen | 25-45 | - | 0,08 | 0,12 | 0,15 | 0,18 | 0,24 | - |
| S | Nickelbasis-Superlegierungen | 11-40 | 3-4 | 0,05 | 0,08 | 0,1 | 0,12 | 0,16 | 0,07 |
| H | Gehärteter Stahl 50-55 HRC | 20-40 | - | 0,05 | 0,06 | 0,08 | 0,1 | 0,13 | - |
Quellen: Dormer Pramet, New Products 2026 (Broschüre): VHM-Bohrer RC403/RS403 S. 10-22 und Vorschubtabelle S. 24, Drehplatten T5405/T9425 S. 59-127, VHM-Fräser S9xx S. 150-161 und Vorschubtabelle S. 162 (VHM-Bohrer 3-5 × D, Vorschübe nach Buchstabencode); Walter, Perform line catalogue (2021): VHM-Bohrer DC150 S. 38, HSS-Bohrer DA110 (DIN 338) S. 40, Vorschubtabelle VRR S. 41, HSS-E-Gewindebohrer TC115 S. 58, VHM-Fräser MC232 S. 70 (VHM DC150 und HSS DA110 nach Bearbeitungsgruppen P1-S10, Vorschübe nach VRR-Tabelle). Wo die beiden Kataloge voneinander abweichen, umfasst das Fenster beide - bei austenitischem rostfreiem Stahl nennt Dormer 105 m/min, Walter 40. Strich: keiner der Kataloge führt einen HSS-Bohrer für diese Gruppe; Machinery's Handbook, 31. Aufl.: HSS-Bohrgeschwindigkeiten in Aluminiumlegierungen (Aluminium). Gehärteter Stahl: unteres Ende des Kennametal-Fräsbandes, weil kein vorliegender Katalog eine Bohrtabelle für 50-55 HRC druckt. Bohrungen tiefer als 3 × D: Bohren mit Entspänen oder innere Kühlmittelzufuhr und 10-20 % weniger Vorschub.
Ein Gewindebohrer hat keinen Vorschub zu wählen: In einer Umdrehung muss er genau eine Steigung vorrücken, also vf = n · P. Zu wählen bleiben Schnittgeschwindigkeit und Kernlochdurchmesser. Für beschichtete HSS-E-Gewindebohrer nennt Walter Prototyp TC115 (Gewindetiefe 1,5-2,5 × D): unlegierter und niedriglegierter Stahl 26-37 m/min, vergütet 9-14, austenitisch rostfrei 6-8, Duplex 4-6, Grauguss 32-44, Sphäroguss 9-22, ausgehärtetes Knetaluminium 22-32, Messing 25-48, Titan 4-8, Nickellegierungen 3; Morse für HSS-Gewindebohrer: Stahl unter 25 HRC 10-40, rostfrei 5-15, Gusseisen 8-35, Titan 6-10, Inconel 4-8. Für metrisches Regelgewinde gilt die Regel D − P, und die Norm rundet auf einen Bohrer, den es gibt.
| Gewinde | Steigung P [mm] | Kernloch [mm] | D − P [mm] | n bei vc = 10 m/min | vf [mm/min] |
|---|---|---|---|---|---|
| M3 | 0,5 | 2,5 | 2,5 | 1.061 | 531 |
| M4 | 0,7 | 3,3 | 3,3 | 796 | 557 |
| M5 | 0,8 | 4,2 | 4,2 | 637 | 509 |
| M6 | 1 | 5 | 5 | 531 | 531 |
| M8 | 1,25 | 6,8 | 6,75 | 398 | 497 |
| M10 | 1,5 | 8,5 | 8,5 | 318 | 477 |
| M12 | 1,75 | 10,2 | 10,25 | 265 | 464 |
| M14 | 2 | 12 | 12 | 227 | 455 |
| M16 | 2 | 14 | 14 | 199 | 398 |
| M18 | 2,5 | 15,5 | 15,5 | 177 | 442 |
| M20 | 2,5 | 17,5 | 17,5 | 159 | 398 |
| M22 | 2,5 | 19,5 | 19,5 | 145 | 362 |
| M24 | 3 | 21 | 21 | 133 | 398 |
| M27 | 3 | 24 | 24 | 118 | 354 |
| M30 | 3,5 | 26,5 | 26,5 | 106 | 371 |
| M36 | 4 | 32 | 32 | 88 | 354 |
Steigungen nach ISO 261 / ISO 724, Kernlochbohrer nach DIN 336 (empfohlene Größen, ca. 75-80 % Gewindetiefe). Schnittgeschwindigkeiten für das Gewindebohren im Rechner: Walter, Perform line catalogue (2021): VHM-Bohrer DC150 S. 38, HSS-Bohrer DA110 (DIN 338) S. 40, Vorschubtabelle VRR S. 41, HSS-E-Gewindebohrer TC115 S. 58, VHM-Fräser MC232 S. 70 (TC115) und Morse, Katalog HSS-Gewindebohrer 2021, S. 110-119. In zähen Werkstoffen senkt ein um 0,1 mm größerer Bohrer das Drehmoment am Gewindebohrer ohne nennenswerten Verlust an Gewindetragfähigkeit.
Zeit
Die Hauptzeit ist der Werkzeugweg im Werkstoff geteilt durch die Vorschubgeschwindigkeit. Die ganze Schwierigkeit liegt darin, den Weg richtig zu bestimmen.
Drehzeit
th = L / (n · f) [min]
L ist die Drehlänge mit Anlauf (1-2 mm) und Überlauf. Welle Ø50, L = 100 mm, 1273 U/min, f = 0,25: 100 / (1273 · 0,25) = 0,31 min, also 19 s je Schnitt. 6 mm Aufmaß am Durchmesser bei ap = 2 mm sind zwei Schnitte: ⌈(6/2) / 2⌉.
Fräszeit
th = (L + la + lu) / vf [min]
Anlauf la: D/2, wenn der Fräser über die Mitte hinaus eingreift, √(ae · (D − ae)) bei geringerem Eingriff; Überlauf ebenso. Beim Schruppen von Taschen ist die Rechnung über das Volumen genauer: Zeit = V / Q, Q = ap · ae · vf / 1000 [cm³/min].
Bohrzeit
th = (l + Spitze + Überlauf) / (n · f) [min]
Bohrerspitze: (D/2) / tan(σ/2) - 0,30 · D bei 118°, 0,18 · D bei 140°. Eine Durchgangsbohrung braucht zusätzlich Überlauf. Bei vielen Bohrungen kostet das Positionieren (2-3 s je Bohrung) mehr Zeit als das Bohren selbst.
Das Register Hauptzeit berechnet das Fräsen über das Volumen - Sie geben das abzutragende Volumen ein, Q kommt aus den Parametern im Register Fräsen. Das ignoriert die Wege zwischen den Bahnen und unterschätzt deshalb kleine Taschen und dünne Rippen; bei großen Volumina stimmt es auf wenige Prozent. Entspänzyklen (G83) modelliert der Rechner nicht - bei 5 × D sind 30-50 % Zeit aufzuschlagen.
Die Hauptzeit macht meist 40-70 % der Taktzeit aus. Der Rest sind Werkzeugwechsel (3-8 s je Wechsel im Bearbeitungszentrum, 1-2 s an der Drehmaschine mit Revolver), Eilgänge, Messen im Zyklus, Türöffnen und Teilewechsel. In den Teilepreis gehen außerdem die auf das Los verteilte Rüstzeit und die Materialkosten ein - wie daraus ein Maschinenstundensatz wird und wie eine automatische Kalkulation dasselbe aus der Datei des Kunden berechnet, beschreibt die Seite zur CNC-Sofortkalkulation.
Kienzle-Modell
Eine Gleichung von 1952, mit der bis heute jeder Katalog rechnet.
Die Schnittkraft ist proportional zum Spanungsquerschnitt, aber der Proportionalitätsfaktor ist nicht konstant: Je dünner der Span, desto mehr Energie je Volumeneinheit gehen in Verformung und Reibung an der Schneide. Otto Kienzle hat das in eine Gleichung gefasst, in der die spezifische Schnittkraft kc steigt, wenn die Spanungsdicke sinkt.
Wozu das gut ist: Die Schnittleistung ist mit der Spindelleistung geteilt durch den Wirkungsgrad des Antriebs (0,75-0,85) zu vergleichen, das Drehmoment mit der Spindelkennlinie, denn unterhalb der Nenndrehzahl hat eine Spindel konstantes Drehmoment, nicht konstante Leistung. Ein Schruppschnitt in 42CrMo4 bei ap = 4 mm und f = 0,4 mm/U braucht etwa 12 kW; auf einer Drehmaschine mit 7,5-kW-Spindel geht er nur in zwei Schnitten oder mit weniger Vorschub. Der Rechner zeigt das als Warnung, sobald Sie die Maschinenleistung eintragen.
Spezifische Schnittkraft
kc = kc1 · h−mc · (1 − γ0/100)
kc [N/mm²], h - Spanungsdicke [mm], kc1 - spezifische Schnittkraft bei h = 1 mm, mc - Werkstoffexponent (0,2-0,3). Der Term (1 − γ0/100) ist die Katalogkorrektur für den Spanwinkel: etwa 1 % Kraft je Grad.
Kraft, Leistung, Drehmoment
Fc = kc · ap · f [N]
Pc = Fc · vc / 60 000 [kW]
Mc = Pc · 30 000 / (π · n) [Nm]
Drehen: h = f · sin κr, Querschnitt = ap · f. Fräsen: kc wird bei der mittleren Spanungsdicke hm bestimmt, die Leistung aus dem Zeitspanvolumen Q. Bohren: h = (f/2) · sin(σ/2), weil jede der beiden Hauptschneiden den halben Vorschub nimmt.
| ISO-Gruppe | Werkstoff | Härte | kc1 [N/mm²] | mc |
|---|---|---|---|---|
| P | Unlegierter Stahl (P1.1 / P1.2) | 125-210 HB | 1.700 | 0,25 |
| P | Niedriglegierter Stahl (normalisiert) (P2.1 / P2.2) | 175-240 HB | 1.950 | 0,25 |
| P | Vergüteter und hochlegierter Stahl (P2.5 / P3.0) | 260-330 HB | 2.200 | 0,25 |
| M | Austenitischer rostfreier Stahl (M1.0) | 200-300 HB | 2.000 | 0,21 |
| M | Duplex-Stahl (M3.2) | 230-260 HB | 2.300 | 0,21 |
| K | Grauguss (K2.2) | 180-245 HB | 1.100 | 0,28 |
| K | Sphäroguss (K3.2 / K3.3) | 215-265 HB | 1.300 | 0,28 |
| N | Aluminium-Knetlegierungen (N1.2) | 60-100 HB | 600 | 0,25 |
| N | Al-Si-Gusslegierungen (N1.3) | 75-90 HB | 650 | 0,25 |
| N | Automatenmessing (N3.2) | 90 HB | 550 | 0,25 |
| N | Kupfer und bleifreie Bronzen (N3.1) | 100 HB | 1.350 | 0,25 |
| S | Titanlegierungen (S4.3) | 330-375 HB | 1.400 | 0,23 |
| S | Nickelbasis-Superlegierungen (S2.0) | 250-350 HB | 2.800 | 0,25 |
| H | Gehärteter Stahl 50-55 HRC (H1.1 / H1.2) | 50-55 HRC | 3.400 | 0,25 |
Repräsentative Werte je Untergruppe aus zwei unabhängigen Tabellen: Sandvik Coromant, workpiece materials (kc1 bei h = 1 mm, mc, nach ISO-513-Untergruppen) und Walter, Technical Compendium General 2025, S. F9 (kc1.1 und mc nach Bearbeitungsgruppen) - für jede Gruppe liegt der Wert in beiden (unlegierter Stahl: Sandvik 1500-1820, Walter 1500-1700; Grauguss: Sandvik 1100, Walter 800-1200; Nickellegierungen: Sandvik 2650-3000, Walter 2800-3000). Spanwinkel 0°. Derselbe Stahl in anderem Wärmebehandlungszustand weicht um 10-20 % ab, weshalb das Ergebnis als Schätzung mit ±20-30 % zu lesen ist.
Oberflächengüte
Theoretische Rauheit
Rt = f² / (8 · rε)
Ra ≈ f² / (31,2 · rε)
f und rε in mm, Ergebnis in mm (mal 1000 ergibt µm). Beispiel: f = 0,2 mm, rε = 0,8 mm → Ra = 1,6 µm, Rt = 6,25 µm - daher das Paar 0,2 / 0,8 auf so vielen Schlichtplatten.
Beim Drehen mit einer Schneidenecke vom Radius rε bleiben auf der Fläche bogenförmige Rillen im Abstand des Vorschubs; ihre geometrische Höhe und ihr arithmetischer Mittelwert folgen allein aus der Kinematik. Das ist die theoretische Rauheit, eine Untergrenze: Die reale liegt durch Aufbauschneide, Schwingungen, Schneidenverschleiß und die elastische Rückfederung des Werkstoffs bei sehr kleinen Vorschüben höher. Faustregel: Um das Ra der Zeichnung zu erreichen, mit der Formel eine Klasse tiefer zielen.
Umgekehrt ist die Formel Gold wert - sie zeigt, dass die Rauheit mit dem Quadrat des Vorschubs wächst: Der halbe Vorschub bringt die vierfache Oberflächengüte, der doppelte Eckenradius nur die doppelte. Beim Planfräsen übernehmen der Vorschub pro Umdrehung und die Wiper-Platte dieselbe Rolle.
Taylor-Gleichung
Taylor, 1907
vc · Tn = C
T - Standzeit [min], C - Konstante (die Geschwindigkeit für 1 min Standzeit), n - Exponent, der vor allem vom Schneidstoff abhängt. Katalogwerte für vc gelten meist für T = 15 min.
| Schneidstoff | n (Mitte) | Bereich laut Literatur | +10 % vc bedeutet Standzeit |
|---|---|---|---|
| HSS / HSS-E | 0,12 | 0,08-0,20 | −55% |
| Hartmetall unbeschichtet | 0,25 | 0,20-0,50 | −32% |
| Hartmetall beschichtet | 0,35 | 0,20-0,50 | −24% |
| Keramik | 0,55 | 0,50-0,70 | −16% |
Bereiche nach Kalpakjian und Schmid (Manufacturing Engineering and Technology); ein Exponent aus dem eigenen Standzeitversuch nach ISO 3685 ist immer besser als die Tabelle.
Frederick Taylor hat nach sechsundzwanzig Jahren Versuchen und einigen hundert Tonnen zerspanten Stahls die Abhängigkeit der Standzeit von der Schnittgeschwindigkeit in eine Gleichung gefasst, und ihr praktischer Gehalt steckt im Exponenten. Bei n = 0,12 (HSS) halbiert ein Zehntel mehr Geschwindigkeit die Standzeit mehr als; bei n = 0,35 (beschichtetes Hartmetall) kostet es etwa ein Viertel. Deshalb lohnt es sich bei HSS nie, schneller zu fahren, bei Hartmetall manchmal - wenn die Maschinenminute teuer und die Platte billig ist. Der Rechner rechnet in beide Richtungen: welche Geschwindigkeit die geforderte Standzeit liefert und wie viel Standzeit nach dem Beschleunigen bleibt.
Literatur
Die Formeln stammen aus den Lehrbüchern, die Kienzle-Konstanten aus zwei unabhängigen Herstellertabellen, die Fenster für Schnittgeschwindigkeit und Vorschub aus den Richtwerttabellen der unter jeder Tabelle genannten Kataloge mit Seitenangabe. Wo Kataloge voneinander abweichen, umfasst das Fenster beide; wo keiner einen Wert nennt, steht in der Tabelle ein Strich und keine Zahl. Einige Drehzeilen sind aus der Nachbarspalte desselben Katalogs skaliert, und die Tabelle sagt welche. Wo Quellen untereinander abweichen (Kienzle-Konstanten derselben Sorte können um 15 % differieren), wurde ein Wert genommen, der in beiden liegt.
Ein Fehler in einer Formel, ein Wert, der nicht zu Ihrem Katalog passt? Schreiben Sie uns - wir korrigieren und ergänzen die Quelle. metronq.com/de/schnittdaten-rechner
[Kienzle 1952] Kienzle O., Die Bestimmung von Kräften und Leistungen an spanenden Werkzeugen und Werkzeugmaschinen, VDI-Z 94 (1952), S. 299-305. Quelle des Modells der spezifischen Schnittkraft kc = kc1 · h^(−mc).
[Taylor 1907] Taylor F. W., On the Art of Cutting Metals, Transactions of the ASME 28 (1907). Die Standzeitgleichung vc · T^n = C.
[Grzesik 2018] Grzesik W., Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych (Grundlagen der Zerspanung von Konstruktionswerkstoffen), 3. Aufl., PWN, Warschau 2018, ISBN 978-83-01-19919-7. Geometrie der Spanungsschicht, theoretische Rauheit, Wahl der Schnittdaten.
[Jemielniak 2018] Jemielniak K., Obróbka skrawaniem. Podstawy, dynamika, diagnostyka (Zerspanung: Grundlagen, Dynamik, Diagnostik), Verlag der TU Warschau, 2018, ISBN 978-83-7814-860-9. Kinematik von Drehen und Fräsen, Zerspankräfte.
[Klocke 2011] Klocke F., Manufacturing Processes 1: Cutting, Springer, Berlin 2011, ISBN 978-3-642-11978-1 (deutsch: Fertigungsverfahren 1 - Drehen, Fräsen, Bohren). Kienzle-Modell, Spanungsdicke beim Fräsen, Standzeit.
[Sandvik] Sandvik Coromant, Metal Cutting Technology - Training Handbook, und Machining formulas and definitions: turning, milling, drilling - Formeln für Leistung, Drehmoment und mittlere Spanungsdicke; Tabelle kc1 und mc nach ISO-513-Gruppen (workpiece materials). Seite des Herausgebers
[Dormer Pramet 2026] Dormer Pramet, New Products 2026 (Broschüre): Richtwerte vc nach ISO-513-Untergruppen für VHM-Bohrer RC403/RS403 (S. 10-22) mit Vorschubtabelle (S. 24), Drehplatten T5405 und T9425 in den Spalten P/M/K/S (S. 59-127) und VHM-Schaftfräser S9xx (S. 150-161) mit Zahnvorschubtabelle (S. 162). Seite des Herausgebers
[Walter 2021] Walter, Perform line catalogue (2021): VHM-Bohrer DC150 (S. 38) und HSS-Bohrer DA110 DIN 338 (S. 40) nach Bearbeitungsgruppen P1-H4, Vorschubtabelle VRR (S. 41), HSS-E-Gewindebohrer Walter Prototyp TC115 (S. 58), VHM-Fräser MC232 nach ae/D (S. 70). Seite des Herausgebers
[Walter 2025] Walter, Technical Compendium General 2025, S. F9: spezifische Schnittkraft kc1.1 und Exponent mc nach Walter-Bearbeitungsgruppen - eine zweite, von Sandvik unabhängige Quelle der Kienzle-Konstanten.
[Kennametal] Kennametal, Recommended Starting Speeds and Feeds - solid carbide end mills (S. C35-C40): vc und fz nach Durchmesser für Stähle nach Härte, rostfreie Stähle, Gusseisen, Titan, Nickellegierungen, Aluminium und gehärteten Stahl 51-60 HRC.
[Korloy] Korloy, Katalog ISO-Drehplatten (Auszug): empfohlene Schnittgeschwindigkeiten der unbeschichteten Sorten H01/H05 (S. A18), cBN-Platten für gehärteten Stahl (S. A47), Aluminium- und Kupferlegierungen mit kc und Vorschub (S. B90).
[Morse 2021] Morse, Katalog HSS- und HSS-Co-Gewindebohrer (2021), S. 110-119: Schnittgeschwindigkeiten von Maschinengewindebohrern nach Werkstoff (Stahl, rostfrei, Gusseisen, Titan, Inconel, gehärteter Stahl).
[Machinery's Handbook] Oberg E., Jones F. D., Horton H. L., Ryffel H. H., Machinery's Handbook, 31. Aufl., Industrial Press, New York 2020. An- und Überlauf beim Fräsen, Rauheit aus Vorschub und Eckenradius, Gewindetabellen, HSS-Bohrgeschwindigkeiten.
[Kalpakjian 2020] Kalpakjian S., Schmid S. R., Manufacturing Engineering and Technology, 8. Aufl., Pearson 2020. Bereiche des Taylor-Exponenten für HSS, Hartmetall und Keramik.
[Normen] ISO 3002-1 (Grundgrößen beim Zerspanen: vc, f, ap, κr), ISO 513:2012 (Werkstoffgruppen P, M, K, N, S, H), ISO 3685:1993 (Standzeitprüfung), ISO 261 und ISO 724 (metrisches Gewinde - Profil und Steigungen), ISO 21920-2:2021 (Rauheitskenngrößen Ra, Rz, Rt; ersetzt die zurückgezogene ISO 4287).
[Cichosz 2006] Cichosz P., Narzędzia skrawające (Zerspanwerkzeuge), WNT, Warschau 2006. Schneidengeometrie, Einstell- und Spanwinkel, Schneidstoffe.
FAQ
Weiterlesen im Blog:
Mit n = 1000 · vc / (π · D), wobei vc die Schnittgeschwindigkeit in m/min und D der Durchmesser in mm ist - beim Drehen das Werkstück, beim Fräsen und Bohren das Werkzeug. Für D = 50 mm und vc = 200 m/min: n = 1000 · 200 / (3,1416 · 50) = 1273 U/min. Erreicht die Spindel diese Drehzahl nicht, sinkt die reale Schnittgeschwindigkeit und mit ihr die Vorschubgeschwindigkeit - der Rechner berücksichtigt das, sobald Sie die maximale Drehzahl der Maschine eintragen.
Beim Drehen und Bohren vf = n · f (Drehzahl mal Vorschub pro Umdrehung). Beim Fräsen vf = n · z · fz, also Drehzahl mal Zähnezahl mal Zahnvorschub. Ein Fräser D = 12 mm mit z = 4 und fz = 0,08 mm bei 5300 U/min ergibt vf = 5300 · 4 · 0,08 = 1696 mm/min. Das ist der Wert, der als F ins Programm kommt.
vc = π · D · n / 1000 [m/min]. Durchmesser D in mm, Drehzahl n in U/min. Die Formel funktioniert in beide Richtungen: Aus der Drehzahl im Programm lässt sich prüfen, mit welcher Schnittgeschwindigkeit die Schneide tatsächlich läuft. Beim Plandrehen mit konstanter Drehzahl fällt vc zur Achse hin, weshalb CNC-Drehmaschinen die konstante Schnittgeschwindigkeit (G96) haben.
Ja - dieselbe Größe, vc, in m/min. Ältere Tabellenbücher und manche Kataloge sagen Umfangsgeschwindigkeit, ISO 3002 und die aktuellen Lehrbücher Schnittgeschwindigkeit. In englischsprachigen Katalogen heißt sie cutting speed oder surface speed und steht in SFM (Fuß pro Minute); 1 SFM = 0,3048 m/min.
Die Hauptzeit ist der Werkzeugweg geteilt durch die Vorschubgeschwindigkeit: th = L / vf. Beim Drehen th = L / (n · f); bei mehreren Schnitten mal deren Zahl - 6 mm Aufmaß am Durchmesser bei ap = 2 mm sind 2 Schnitte (3 mm am Radius). Beim Fräsen kommen An- und Überlauf zur Länge, beim Bohren die Bohrerspitze (0,3 · D bei 118°). Das Register Hauptzeit summiert das aus den Parametern der anderen Register.
Die Regel für metrisches Regelgewinde: Bohrerdurchmesser = D − P (Nenndurchmesser minus Steigung). M6 x 1 → 5,0 mm; M8 x 1,25 → 6,8 mm; M10 x 1,5 → 8,5 mm; M12 x 1,75 → 10,2 mm. Die Tabelle im Rechner nennt die genormten Durchmesser von M3 bis M36. In zähen Werkstoffen (Aluminium, rostfrei) senkt ein um 0,1 mm größerer Bohrer das Drehmoment am Gewindebohrer ohne Verlust an Tragfähigkeit.
Aus den Richtwerttabellen der Kataloge für beschichtete Hartmetallplatten (Dormer Pramet 2026, Korloy): unlegierter Stahl 200-330 m/min beim Schruppen und 280-420 beim Schlichten, austenitisch rostfrei 130-220 und 175-270, Grauguss 200-340 und 260-410, Knetaluminium 300-1000 (meist durch die Spindel begrenzt), Titan 35-70, Nickellegierungen 25-60, gehärteter Stahl 50-55 HRC mit cBN 90-220. HSS-Bohrer laufen mit 5-30 m/min, HSS-E-Gewindebohrer je nach Werkstoff mit 3-48. Das sind Richtwerte - der Katalog der konkreten Platte hat Vorrang, und die Standzeit entscheidet.
Aus dem Kienzle-Modell: spezifische Schnittkraft kc = kc1 · h^(−mc), wobei h die Spanungsdicke ist und kc1 und mc Werkstoffkonstanten (für C45 etwa 1700 N/mm² bei mc = 0,25). Die Schnittkraft ist kc mal Spanungsquerschnitt, die Leistung Kraft mal Schnittgeschwindigkeit. kc1 und mc stammen aus veröffentlichten Herstellertabellen nach ISO-513-Gruppen, das Ergebnis ist deshalb eine Schätzung mit ±20-30 % - genug, um zu prüfen, ob die Spindel den Schnitt schafft.
Ja. Ist die Eingriffsbreite ae kleiner als der halbe Fräserdurchmesser, erreicht der Zahn nie die volle Spanungsdicke fz. Der Rechner berechnet die mittlere Dicke hm und die maximale hex aus dem Eingriffswinkel und gibt einen korrigierten Zahnvorschub an, der die beabsichtigte Spanungsdicke wiederherstellt - die übliche Korrektur beim HSM mit schmaler Zustellung.
Die Hauptzeit aus dem Rechner ist ein Bestandteil. Zum Preis fehlen Nebenzeiten, Rüsten, Material mit Aufmaß und der Maschinenstundensatz. MetronQ macht genau das aus der Datei des Kunden - 3D-Modell oder Zeichnung: Es vermisst die Geometrie, wählt die Operationen, berechnet die Zeiten und bewertet sie mit den Sätzen des Betriebs; die Arbeitsvorbereitung gibt das Ergebnis frei.
Alles, was diese Seite berechnet, fließt in die eine Zahl, die den Kunden interessiert: den Teilepreis. MetronQ berechnet ihn aus der Datei des Kunden - 3D-Modell oder Zeichnung - vermisst die Geometrie, wählt die Operationen für den Maschinenpark des Betriebs, berechnet die Zeiten und bewertet sie mit Sätzen, die der Betrieb selbst kalibriert. Die Arbeitsvorbereitung gibt frei, der Kunde hat sein Angebot in Minuten.
