Was bedeutet SFM bei der Bearbeitung gängiger Materialien?

SFM (Surface Feet per Minute) ist für Maschinisten von großer Bedeutung, um die Präzision bei der Bearbeitung und die Langlebigkeit der Werkzeuge sicherzustellen. Es ist eigentlich ein Maß für die Werkzeuggeschwindigkeit relativ zum Werkstück. Lassen Sie uns etwas ausführlicher darauf eingehen!

Wofür steht SFM bei der maschinellen Bearbeitung?

SFM ist die Abkürzung für „Surface Feet per Minute“. Es entspricht der effektiven Geschwindigkeit des Werkzeugs, als ob es sich auf einer geraden Linie bewegt. Es hilft den Maschinisten und CNC-Spezialisten, die richtigen Umdrehungen pro Minute (RPM), Vorschübe und Drehzahlen, Spindeldrehzahleinstellungen und das richtige Werkzeug für ein bestimmtes Material zu bestimmen. Daher ist es sehr wichtig, die CNC- und Drehmaschinenparameter optimal einzustellen, um die Leistung des Werkzeugs und die Präzision des Betriebs zu steigern.

Ist SFM einfach zu verwenden?

Ja! Für einen Maschinisten ist das keine große Aufgabe. Es muss nur eine kleine Formel verwendet werden.

Welche Einheiten werden zur Messung von SFM verwendet?

Konventionell ist SFM eine imperiale Einheit, da die spanende Bearbeitung in den frühen 1950er Jahren erstmals in den USA eingeführt wurde. Die Amerikaner verwendeten das imperiale Einheitensystem in „Fuß“. Später jedoch, als die spanende Bearbeitung in anderen Teilen der Welt üblich wurde, wo die Menschen eher an das SI-Einheitensystem gewöhnt waren, begannen sie, „Millimeter“ anstelle von „Fuß“ zu verwenden. So wurde es zu „Oberflächenmillimeter pro Minute“.

Für Konvertierungen:

Oberfläche ft/Minute =

Oberfläche mm/Minute = Oberfläche Fuß pro Minute x 304.8

SFM-zu-RPM-Berechnungen

Ist SFM dasselbe wie RPM?

Wie bereits erläutert, verwendet SFM „Oberflächenfuß“, im Gegensatz zu RPM, bei dem „Umdrehungen“ verwendet werden. RPM hängt hauptsächlich von den Motorspezifikationen und damit der Spindeldrehzahl ab. SFM ist jedoch das tatsächliche Maß für die Entfernung, die das Werkzeug pro Minute zurücklegt. Obwohl beide direkt proportional zueinander sind, können sie nicht anstelle von einander verwendet werden. Es gibt viele andere Faktoren, die sich auf SFM auswirken, wie Werkstückdurchmesser oder Werkzeugdurchmesser. Die Formeln für Spanlast und IPM unterscheiden sich ebenfalls von SFM und RPM, hängen aber auch von der Vorschubgeschwindigkeit ab.

Wie berechnet man SFM bei der Bearbeitung?

Die Beziehung zwischen SFM, Spindeldrehzahl (RPM) und dem Durchmesser des Werkzeugs oder Werkstücks wird wie folgt ausgedrückt:

SFM =

Kennzahlen:

• D: Durchmesser (in Zoll) des Schneidwerkzeugs (beim Fräsen) bzw. Werkstücks (beim Drehen)
• RPM: Spindeldrehzahl (Umdrehungen pro Minute)
• 12: Umrechnungsfaktor von Zoll pro Minute in Fuß pro Minute

Hier ist ein Beispiel zur besseren Erklärung:

Nehmen wir an, dass in unserem Fall der Werkstückdurchmesser (D) 12 Zoll beträgt und die Drehzahl 1500 beträgt. Dann wäre die SFM:

SFM =

SFM = 4712.38 SFM

Faktoren, die die SFM bei der Bearbeitung beeinflussen

Obwohl es viele Faktoren geben kann, die die SFM bei der Bearbeitung beeinflussen, besprechen wir hier den Materialtyp, die Werkzeuggeometrie und die Bearbeitungsfähigkeit:

1. Materialart:

Materialeigenschaften wie Härte, Wärmeleitfähigkeit und Spanbildung beeinflussen die SFM bei der Bearbeitung. Beispielsweise erfordern relativ harte Materialien wie Titan aufgrund des höheren Schnittwiderstands eine geringere SFM als weichere Materialien wie Kunststoff oder Aluminium.

Materialien mit einer guten Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer erfordern im Gegensatz zu Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit wie Edelstahl aufgrund der besseren Wärmeableitung ein niedriges SFM.

Materialien wie Automatenstähle weisen gute Spanbildungseigenschaften auf, sodass sie sich bei relativ hohen SFMs gut verhalten.

2. Werkzeugeigenschaften:

Werkzeugeigenschaften wie Geometrie, Spanwinkel und sogar Materialeigenschaften können die SFM beeinflussen. Diese werden im Detail besprochen

3. Bearbeitungsmöglichkeiten:

Die Leistungsfähigkeit einer Maschine wirkt sich direkt auf die erreichbare SFM aus. Maschinen mit hoher Drehzahl ermöglichen höhere Geschwindigkeiten für kleinere Werkzeuge, während eine begrenzte Drehzahl größere Werkzeuge einschränken kann. Starke, starre Maschinen bewältigen höhere SFM ohne Vibrationen, aber weniger starre Maschinen benötigen niedrigere Geschwindigkeiten für Genauigkeit. Effiziente Kühlmittelsysteme reduzieren die Hitze und ermöglichen schnelleres Schneiden, während eine schlechte Kühlung langsamere Geschwindigkeiten erzwingt. Fortschrittliche CNC-Steuerungen optimieren die SFM in Echtzeit für bessere Leistung und eine bessere Materialabtragsrate (MRR).

Die Rolle von CNC-Werkzeugen bei der SFM-Berechnung

Die Auswahl des richtigen CNC-Schneidwerkzeugs ist von größter Bedeutung, um die Span- und Materialentfernung präzise und kostengünstig zu verbessern und zu optimieren. Hier sind einige der Parameter, die berücksichtigt werden sollten:

1. Schneidstoff

Schnellarbeitsstahl (HSS): Werkzeuge aus diesem Material erfordern im Allgemeinen eine geringe SFM, um einen schnellen Verschleiß zu verhindern. Es kann jedoch ein gutes Gleichgewicht zwischen Kosten und Wirksamkeit sein

Typen & Körnungen: Diese Werkzeuge halten hohen Temperaturen stand und sind verschleißfest. Daher kann ein höherer SFM eingesetzt werden.

Keramik und Cermets: Diese Werkzeuge bieten aufgrund ihrer höheren Hitze- und Verschleißtoleranz eine noch höhere SFM als HSS- und Hartmetallwerkzeuge. Sie werden bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsanwendungen eingesetzt.

2. Werkzeugbeschichtungen:

• Hartbeschichtungen wie TiN oder TiAlN verbessern die Oberflächeneigenschaften wie Reibungskoeffizient und Verschleißfestigkeit erheblich, was wiederum größere SFMs bei CNC-Bearbeitungsanwendungen ermöglicht.

3. Werkzeuggeometrie:

• Werkzeuge mit größerem Durchmesser ermöglichen im Vergleich zu Werkzeugen mit kleinerem Durchmesser eine geringere SFM. Allerdings kann die Spanlast in diesem Fall bei der CNC-Bearbeitung höher sein.

Häufige Fehler und wie Sie falsche SFM-Einstellungen vermeiden

Optimale SFM-Einstellungen sind erforderlich, um eine gute Präzision, eine gute Oberflächengüte, einen guten MRR und eine lange Lebensdauer des Werkzeugs aufrechtzuerhalten. Hier sind die häufigsten Folgen falscher Einstellungen:

Wenn SFM zu hoch ist:

• Übermäßige Wärmeentwicklung durch hohe Reibung
• Geringe Standzeit durch schnelles Abstumpfen des Spitzenradius
• Materialverformung durch übermäßige Hitze
• Wärmeausdehnung führt zu Maßfehlern
• Verschlechterung der Oberflächenbeschaffenheit

Wenn SFM zu niedrig ist

• Niedrige Materialabtragsrate (MRR)
• Übermäßiger Druck auf das Werkzeug: Dies führt zu einer geringen Werkzeuglebensdauer
• Werkzeugrattern

Wie passt man SFM für verschiedene Materialien an?

Beim Anpassen der Oberflächenfuß pro Minute (SFM) für verschiedene Materialien müssen unbedingt Faktoren wie Werkzeugtyp, Materialhärte und Schnittbedingungen berücksichtigt werden. Hier ist ein allgemeiner Ansatz zum Anpassen der SFM für verschiedene Materialien und Prozesse:

SFM zum Drehen von Edelstahl 303

Beim Drehen von Edelstahl 303 können verschiedene Faktoren wie das Werkzeugmaterial und die Schnittart (kontinuierlich oder unterbrochen) die SFM beeinflussen. Normalerweise ermöglichen Hartmetallwerkzeuge eine höhere SFM, aber bei Verwendung von HSS-Werkzeugen oder unterbrochenen Schnitten sollte die SFM reduziert werden. Die Verwendung von Kühlmittel wird auch empfohlen, um die Wärmeentwicklung zu kontrollieren.

SFM zum Bohren von Edelstahl 304

Das Bohren von Edelstahl 304 erfordert je nach Material und Größe des Werkzeugs sorgfältige Anpassungen. Bei größeren Bohrern oder bei Verwendung von HSS-Werkzeugen wird empfohlen, die SFM zu reduzieren. Hartmetallwerkzeuge und -beschichtungen ermöglichen höhere Geschwindigkeiten, und die Verwendung von Peck-Bohrungen kann helfen, die Hitze während des Prozesses zu kontrollieren.

SFM zum Fräsen von 4140-Stahl

Beim Fräsen von 4140-Stahl profitieren Sie von höheren SFMs bei leichteren Schnitten mit Hartmetallwerkzeugen. Bei tieferen Schnitten oder Setups mit geringerer Steifigkeit hilft eine Reduzierung der SFM, Werkzeugverschleiß zu vermeiden und die Bearbeitungsstabilität zu verbessern. Die Verwendung von Kühlmittel oder Luftkühlung kann auch dazu beitragen, die Temperatur zu regulieren und die Werkzeuglebensdauer zu verlängern.

SFM zum Drehen von 4140-Stahl

Beim Drehen von 4140-Stahl muss die SFM je nach Materialzustand angepasst werden. Für geglühten 4140 sind höhere SFM geeignet, für gehärtetes Material oder Aufbauten mit geringer Steifigkeit sollte die SFM jedoch gesenkt werden. Kühlmittel ist entscheidend, um Überhitzung zu verhindern und die Schneidleistung zu verbessern.

SFM zum Schneiden von 6061 Aluminium

6061 Aluminium ist relativ weich, daher sind höhere SFMs angemessen, insbesondere bei Verwendung polierter Hartmetallwerkzeuge. Bei größeren Werkzeugdurchmessern oder um Werkzeugklappern zu vermeiden, kann jedoch eine Reduzierung der SFM erforderlich sein. Kühlmittel, ob Nebel oder Flut, wird empfohlen, um die Hitze zu reduzieren und die Oberflächengüte zu verbessern.

Optimales SFM-Diagramm für gängige Bearbeitungsmaterialien und -prozesse

Tools für genaue SFM-Berechnungen

Nachfolgend finden Sie eine Liste häufig verwendeter Tools für die Leser:

• Zauberer
• Machinist's Calculator Pro (siehe YouTube-Link)

• HSMAditor
• G-Assistent

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Welche Beziehung besteht zwischen Oberflächengeschwindigkeit und SFM?

SFM und Oberflächengeschwindigkeit sind direkt proportional zueinander. Je höher die Oberflächengeschwindigkeit, desto höher die SFM und damit desto höher die Materialabtragsrate (MRR) im optimalen SFM-Bereich.

Was passiert, wenn der SFM-Wert zu hoch oder zu niedrig ist?

Jede Abweichung vom optimalen SFM-Bereich führt zu Präzisionsverlusten, Oberflächenfehlern, Maßungenauigkeiten, Kostensteigerungen, häufigen Werkzeugwechseln und Materialverformungen.

Wie wähle ich das richtige SFM für meine CNC-Maschine aus?

Berücksichtigen Sie Parameter wie Werkstückmaterial, Werkzeugmaterial, Werkzeuggeometrie und Werkstückabmessungen. Ein Beispiel für die SFM für gängige Materialien finden Sie in der obigen Tabelle. Um RPM in SFM umzurechnen, verwenden Sie die oben angegebene Formel.

Können die SFM während desselben Bearbeitungsvorgangs variieren?

Ja, SFM hängt auch vom Durchmesser (D) ab. Wenn sich dieser ändert, ändert sich SFM.