Schnittdaten-Rechner für Drehen, Fräsen und Bohren
Der Rechner bestimmt Drehzahl n, Vorschubgeschwindigkeit vf, Zeitspanvolumen Q und Hauptnutzungszeit t_h für die drei Grundverfahren. Richtwerte für die Schnittgeschwindigkeit vc je Werkstoffgruppe und Schneidstoff sind hinterlegt; beim Drehen lässt sich zusätzlich die Schnittkraft nach Kienzle abschätzen. Alle Richtwerte sind Startwerte für mittlere Bedingungen, die Herstellerangaben zum konkreten Werkzeug gehen vor, live mit jeder Eingabe.
Berechnung
Ergebnisse
- Drehzahl n
- 1.459 1/min
- Schnittgeschw. vc
- 275 m/min
- Vorschubgeschw. vf
- 437,7 mm/min
- Zeitspanvolumen Q
- 206,3 cm³/min
- Hauptnutzungszeit t_h
- 0,283 min (17 s)
- Vorschubweg L
- 124 mm
- nächste Stufe
- 1.600 1/min
Schnittkraft und Leistung (Kienzle)
- h
- 0,3 mm
- b
- 2,5 mm
- kc
- 2.184 N/mm²
- Fc
- 1.638 N
- Pc
- 7,51 kW
- P_M
- 9,39 kW
- M
- 49,1 Nm
Zusammensetzung des Vorschubwegs L
Richtwerttabelle Schnittgeschwindigkeit vc in m/min
Zum Nachschlagen: Angegeben sind der Startwert für normale Bearbeitungsbedingungen und daneben klein der untere und obere Grenzwert. Diese Buchwerte gehen nicht in die Rechnung ein; der Rechner arbeitet mit den kuratierten Spannen der Werkstoffauswahl oben.
Drehen
Längsrunddrehen, Schruppen (Schnitttiefe ap 2 … 4 mm), mit Hartmetall- bzw. HSS-Drehwerkzeug.
| Werkstoffgruppe | Rm in N/mm² bzw. Härte HB | vc Hartmetall | vc HSS |
|---|---|---|---|
| Baustahl | Rm ≤ 500 | 220 (150…300) | 50 (40…60) |
| Baustahl | Rm > 500 | 170 (100…240) | 40 (30…50) |
| Automatenstahl | Rm ≤ 570 | 200 (130…270) | 35 (30…40) |
| Einsatzstahl | Rm ≤ 570 | 210 (150…260) | 30 (25…35) |
| Vergütungsstahl, unlegiert | Rm ≤ 650 | 190 (120…240) | 30 (25…35) |
| Vergütungsstahl, legiert | Rm ≤ 750 | 130 (90…180) | – |
| Werkzeugstahl | Rm ≤ 750 | 125 (85…170) | 20 (18…22) |
| Stahlguss | Rm > 700 | 110 (80…140) | 17 (14…20) |
| Nichtrostender Stahl, austenitisch | Rm ≤ 680 | 110 (90…130) | 20 (18…22) |
| Gusseisen mit Lamellengrafit | ≤ 200 HB | 280 (230…330) | 35 (30…40) |
| Gusseisen mit Kugelgrafit | ≤ 250 HB | 210 (160…260) | – |
| Al-Knetlegierung | Rm ≤ 300 | 450 (380…520) | 140 (120…160) |
| CuZn-Legierung (Messing) | Rm ≤ 600 | 270 (250…300) | 90 (80…100) |
| Thermoplast, Duroplast | – | 360 (270…450) | 225 (200…250) |
Fräsen
Hartmetall: 45°-Planfräsen mit Wendeschneidplatten. HSS: Walzenstirnfräser, beschichtet.
| Werkstoffgruppe | Rm in N/mm² bzw. Härte HB | vc Hartmetall | vc HSS |
|---|---|---|---|
| Baustahl | Rm ≤ 500 | 275 (250…300) | 65 (60…70) |
| Baustahl | Rm > 500 | 235 (220…250) | 65 (60…70) |
| Automatenstahl | Rm ≤ 570 | 250 (230…270) | 65 (60…70) |
| Einsatzstahl | Rm ≤ 570 | 230 (200…260) | 65 (60…70) |
| Vergütungsstahl, unlegiert | Rm ≤ 650 | 230 (200…260) | 65 (60…70) |
| Vergütungsstahl, legiert | Rm ≤ 750 | 220 (190…250) | 55 (50…60) |
| Werkzeugstahl | Rm ≤ 750 | 135 (120…150) | 65 (60…70) |
| Stahlguss | Rm > 700 | 160 (140…180) | 60 (55…65) |
| Nichtrostender Stahl, austenitisch | Rm ≤ 680 | 210 (190…230) | 27 (24…30) |
| Gusseisen mit Lamellengrafit | ≤ 200 HB | 235 (220…250) | 55 (50…60) |
| Gusseisen mit Kugelgrafit | ≤ 250 HB | 215 (200…230) | 55 (50…60) |
| Al-Knetlegierung | Rm ≤ 300 | 725 (600…850) | 350 (340…360) |
| CuZn-Legierung (Messing) | Rm ≤ 600 | 550 (500…600) | 85 (80…90) |
| Thermoplast, Duroplast | – | 500 (400…600) | 325 (300…350) |
Bohren
Spiralbohrer, Hartmetall und HSS jeweils beschichtet.
| Werkstoffgruppe | Rm in N/mm² bzw. Härte HB | vc Hartmetall | vc HSS |
|---|---|---|---|
| Baustahl | Rm ≤ 500 | 85 (70…100) | 50 (38…63) |
| Baustahl | Rm > 500 | 85 (70…100) | 37 (31…44) |
| Automatenstahl | Rm ≤ 550 | 85 (70…100) | 37 (31…44) |
| Einsatzstahl, unlegiert | Rm ≤ 550 | 85 (70…100) | 37 (31…44) |
| Einsatzstahl, legiert | Rm ≤ 750 | 75 (60…85) | 22 (19…25) |
| Vergütungsstahl, unlegiert | Rm ≤ 650 | 85 (70…100) | 37 (31…44) |
| Vergütungsstahl, legiert | Rm ≤ 750 | 75 (60…85) | 21 (19…25) |
| Werkzeugstahl | Rm ≤ 750 | 75 (60…85) | 16 (13…19) |
| Nichtrostender Stahl, austenitisch | Rm ≤ 680 | 40 (30…50) | 19 (13…25) |
| Gusseisen mit Lamellengrafit | ≤ 200 HB | 105 (80…130) | 31 (25…38) |
| Gusseisen mit Kugelgrafit | ≤ 250 HB | 85 (70…100) | 37 (31…44) |
| Al-Knetlegierung | Rm ≤ 350 | 240 (180…300) | 87 (50…125) |
| CuZn-Legierung, kurzspanend | Rm ≤ 600 | 170 (120…230) | 100 (75…125) |
| Thermoplast | – | – | 30 (20…40) |
Quelle: Tabellenbuch Metall (Europa-Lehrmittel), Kapitel 6.6 Spanende Fertigung. Drehen Seite 316 (Hartmetall) und Seite 318 (HSS), Fräsen Seite 324 (Hartmetall) und Seite 326 (HSS), Bohren Seite 332. Startwerte für normale Bedingungen; die Angabe des Werkzeugherstellers geht vor.
Berechnung im Browser, Eingaben nur beim Export oder Speichern an unseren Server.
Formeln und Grundlagen
Kinematik: Drehzahl und Schnittgeschwindigkeit
Aus der Schnittgeschwindigkeit vc und dem maßgebenden Durchmesser ergibt sich die Drehzahl. Beim Drehen ist d der Werkstückdurchmesser, beim Fräsen und Bohren der Werkzeugdurchmesser; der Faktor 1000 rechnet Meter in Millimeter um. Umgekehrt folgt aus einer vorgegebenen Drehzahl die Schnittgeschwindigkeit:
Vorschub
Beim Drehen und Bohren gilt die Vorschubgeschwindigkeit mit dem Vorschub je Umdrehung f. Beim Fräsen summieren sich die Zähne mit dem Vorschub je Zahn fz und der Zähnezahl z; für z = 1 geht die Fräsformel in die Drehformel über:
Zeitspanvolumen und Hauptnutzungszeit
Das Zeitspanvolumen liegt jeweils direkt in cm³/min vor. Die Bohrformel bildet das geometrisch abgetragene Volumen ab; eine in manchen Tabellenbüchern übliche Vereinfachung liefert hier den doppelten Wert:
Die Hauptnutzungszeit ergibt sich aus dem Gesamtvorschubweg L je Schnitt und der Schnittanzahl i:
Der Weg L setzt sich aus Anlauf, Bearbeitungslänge und Überlauf zusammen. Beim Bohren kommt der Anschnittweg der Bohrerspitze hinzu, der für den Standard-Spitzenwinkel 118° etwa 0,3·d beträgt:
Beim Längsdrehen mit schrägem Einstellwinkel κ < 90° kommt zusätzlich der Anschnittweg hinzu, den die Schneide bis zur vollen Schnitttiefe zurücklegt; bei κ = 90° ist er null:
Beim Fräsen wird je nach Weg-Konvention der Fräserdurchmesser zugeschlagen oder abgezogen.
Schnittkraft nach Kienzle (Drehen)
Aus der Spanungsdicke und der Spanungsbreite folgt die spezifische Schnittkraft und daraus die Schnittkraft mit dem Spanungsquerschnitt A:
Die Schnittleistung ist Pc = Fc·vc/60000 in kW, die erforderliche Maschinenleistung P_M = Pc/η und das Spindelmoment M = Fc·d/2000 in Nm. Die Kennwerte kc1.1 und mc sind werkstoffabhängig und streuen je Quelle deutlich.
Schnittgeschwindigkeit berechnen
Die Schnittgeschwindigkeit vc ist die Relativgeschwindigkeit zwischen Schneide und Werkstück am Schnittdurchmesser, angegeben in m/min. Sie ist keine Maschineneinstellung, sondern folgt aus der Paarung von Werkstoff und Schneidstoff: Man gibt den Richtwert vor und rechnet daraus die Drehzahl n = vc·1000/(π·d).
Im Rechner lässt sich beides vorgeben. Im Modus vc entsteht aus der Schnittgeschwindigkeit die Solldrehzahl, im Modus n umgekehrt die tatsächliche Schnittgeschwindigkeit vc = π·d·n/1000, also die Frage, die sich bei einer fest geschalteten Maschinenstufe stellt. Maßgebend ist immer der Durchmesser, an dem geschnitten wird: beim Drehen der Werkstückdurchmesser, beim Fräsen und Bohren der Werkzeugdurchmesser.
vc entscheidet unmittelbar über Standzeit, Schnitttemperatur und Oberfläche. Deshalb liegt zu jeder Werkstoffgruppe und jedem Schneidstoff eine Richtwertspanne bereit, die sich mit einem Klick übernehmen lässt; liegt der eingegebene Wert außerhalb, meldet der Rechner das als Hinweis.
Vorschub berechnen
Der Vorschub ist der Weg, den das Werkzeug je Umdrehung oder je Zahn in Vorschubrichtung zurücklegt. Beim Drehen und Bohren ist das der Vorschub je Umdrehung f in mm, beim Fräsen der Vorschub je Zahn fz in mm, den die Zähnezahl z vervielfacht.
Aus Vorschub und Drehzahl folgt die Vorschubgeschwindigkeit vf = f·n beziehungsweise vf = fz·z·n in mm/min. vf ist die Größe, die die Maschine tatsächlich fährt; zusammen mit dem Vorschubweg L und der Schnittanzahl i ergibt sie die Hauptnutzungszeit t_h = L·i/vf.
Der Vorschub bestimmt zugleich die Spanungsdicke h = f·sin κ und damit Schnittkraft und Rauheit. Ein größerer Vorschub verkürzt die Bearbeitungszeit nahezu proportional, erhöht aber die Schnittkraft und hinterlässt eine gröbere Oberfläche. Der Rechner nennt deshalb zu jeder Werkstoffgruppe eine Richtwertspanne für f und fz, beim Bohren zusätzlich als Vielfaches des Bohrerdurchmessers.
Richtwerttabelle der Schnittgeschwindigkeit
Wer keine Herstellerangabe zur Hand hat, braucht zuerst einen belastbaren Startwert. Unter dem Rechner steht deshalb je Verfahren eine Richtwerttabelle der Schnittgeschwindigkeit für die gängigen Paarungen aus Werkstoffgruppe und Schneidstoff, getrennt nach Drehen, Fräsen und Bohren.
Jeder Eintrag nennt drei Zahlen: den hervorgehobenen Startwert für normale Bearbeitungsbedingungen sowie den unteren und oberen Grenzwert. Ungünstige Bedingungen wie große Auskraglänge, unterbrochener Schnitt, schlechte Kühlung oder eine nachgiebige Aufspannung führen zum unteren Wert, günstige zum oberen.
Die Werte stammen aus dem Tabellenbuch Metall (Europa-Lehrmittel), Kapitel 6.6 Spanende Fertigung. Sie sind Startwerte und keine Freigabe: Die Angabe des Werkzeugherstellers zur konkreten Sorte, Beschichtung und Geometrie geht immer vor.
Rechenbeispiel
Beispiel Drehen einer S235-Welle mit Ø 60 mm, Hartmetall beschichtet: Mit vc = 200 m/min ergibt sich n = 200·1000/(π·60) = 1061 1/min. Bei einem Vorschub f = 0,3 mm folgt vf = 0,3·1061 = 318 mm/min. Mit Schnitttiefe ap = 2,5 mm wird das Zeitspanvolumen Q = 2,5·0,3·200 = 150 cm³/min.
Für eine Drehlänge von 120 mm mit je 2 mm Anlauf und Überlauf ist L = 124 mm und die Hauptnutzungszeit t_h = 124/318 = 0,39 min, also rund 23 Sekunden je Schnitt. Rechnet man zusätzlich die Schnittkraft für 42CrMo4 (kc1.1 = 2500 N/mm², mc = 0,26) bei ap = 3 mm, f = 0,3 mm und κ = 90°, ergeben sich kc = 3419 N/mm², Fc = 3077 N und eine Schnittleistung Pc = 7,7 kW.
Häufige Fragen
Wie berechne ich die Schnittgeschwindigkeit?
Aus Durchmesser und Drehzahl: vc = π·d·n/1000 in m/min, mit d in mm und n in 1/min. Der übliche Weg ist der umgekehrte: Man schlägt die Schnittgeschwindigkeit für die Paarung aus Werkstoff und Schneidstoff nach und rechnet daraus die Drehzahl n = vc·1000/(π·d). Maßgebend ist der Durchmesser im Schnitt, beim Drehen also der Werkstückdurchmesser, beim Fräsen und Bohren der Werkzeugdurchmesser. Der Rechner beherrscht beide Richtungen über den Umschalter vc/n.
Wie berechne ich den Vorschub?
Beim Drehen und Bohren gilt vf = f·n mit dem Vorschub je Umdrehung f in mm, beim Fräsen vf = fz·z·n mit dem Vorschub je Zahn fz und der Zähnezahl z. Das Ergebnis ist die Vorschubgeschwindigkeit in mm/min, aus der zusammen mit dem Vorschubweg L und der Schnittanzahl i die Hauptnutzungszeit t_h = L·i/vf folgt. Zu jeder Werkstoffgruppe zeigt der Rechner eine Richtwertspanne für f und fz an; beim Bohren wird der Vorschub zusätzlich als Vielfaches des Bohrerdurchmessers abgeschätzt.
Was ist der Unterschied zwischen Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit?
Die Schnittgeschwindigkeit vc beschreibt die Bewegung, die den Span abhebt, gemessen am Umfang des Schnittdurchmessers in m/min. Die Vorschubgeschwindigkeit vf beschreibt die Zustellbewegung entlang der Kontur in mm/min und ist um zwei bis drei Zehnerpotenzen kleiner. vc bestimmt vor allem Standzeit und Schnitttemperatur, vf bestimmt die Bearbeitungszeit. Beide hängen über die Drehzahl zusammen: vc legt n fest, und n mal Vorschub ergibt vf.
Wo finde ich eine Schnittdaten-Tabelle für Drehen, Fräsen und Bohren?
Direkt auf dieser Seite: Unter dem Rechner steht je Verfahren eine Richtwerttabelle der Schnittgeschwindigkeit mit den gängigen Werkstoffgruppen und den Schneidstoffen Hartmetall und HSS. Angegeben sind der Startwert für normale Bedingungen sowie der untere und obere Grenzwert. Quelle ist das Tabellenbuch Metall (Europa-Lehrmittel), Kapitel 6.6 Spanende Fertigung.
Woher stammen die Richtwerte für die Schnittgeschwindigkeit?
Die vc-Spannen der Werkstoffauswahl im Rechner sind aus mehreren öffentlichen Quellen (Tabellenbücher, Herstellerkataloge, unabhängige Rechner) je Werkstoffgruppe und Schneidstoff zusammengeführt und gelten für mittlere Bedingungen. Sie sind bewusst als Spanne angegeben, weil Sorte, Beschichtung, Geometrie, Kühlung und Maschinenstabilität den Wert stark verschieben. Die Richtwerttabelle unter dem Rechner ist davon getrennt: Sie gibt die Werte des Tabellenbuchs Metall unverändert wieder. Die Herstellerangabe zum konkreten Werkzeug hat immer Vorrang.
Welcher Durchmesser ist einzugeben?
Beim Drehen ist es der Werkstückdurchmesser, an dem der Schnitt anliegt (bei Absätzen der jeweils aktuelle). Beim Fräsen und Bohren ist es der Werkzeugdurchmesser. Dieser Unterschied entscheidet über die richtige Drehzahl, da die Schnittgeschwindigkeit immer am äußeren Schnittdurchmesser gilt.
Wie genau ist die Schnittkraft nach Kienzle?
Der Kienzle-Ansatz ist eine bewährte Näherung für die gerade Hauptschneide. Im Rechner sind die Korrekturfaktoren für Spanwinkel, Schnittgeschwindigkeit, Verschleiß und Spanstauchung nicht aktiv. Reale Kräfte liegen durch Werkzeugverschleiß typisch 20 bis 50 Prozent höher, und die Kennwerte kc1.1 und mc streuen je Quelle und Charge um etwa ±20 Prozent. Die Werte eignen sich zur Auslegung und Maschinenprüfung, nicht als Messwert.
Warum weicht meine berechnete Drehzahl von der Maschinenstufe ab?
Der Rechner gibt die exakte Solldrehzahl aus der Schnittgeschwindigkeit aus. Ältere Maschinen haben nur feste Drehzahlstufen. Deshalb wird zusätzlich die nächstliegende Stufe einer Vorzugsreihe als Hinweis genannt. Auf der gewählten Stufe stellt sich dann eine leicht abweichende tatsächliche Schnittgeschwindigkeit ein.
Was bedeutet der Anschnittweg beim Bohren?
Die Bohrerspitze muss erst vollständig eintauchen, bevor der volle Durchmesser schneidet. Dieser Anschnittweg beträgt l_s = d/(2·tan(σ/2)) und ergibt für den Standard-Spitzenwinkel 118° rund 0,3·d. Bei kurzen Bohrungen macht das einen erheblichen Anteil der Zeit aus; der Rechner berücksichtigt ihn automatisch.
Was ist der Unterschied zwischen den Fräs-Weg-Konventionen?
Beim Überfahren einer Fläche muss der Fräser vor und hinter dem Werkstück frei stehen, daher wird der Fräserdurchmesser zum Weg addiert. Bei einer geschlossenen Nut fährt der Fräsermittelpunkt um einen Durchmesser weniger, er wird abgezogen. Im Modus direkt gilt der eingegebene Weg unverändert als Weg des Fräsermittelpunkts.
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