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Zur SAV-Kontaktseite Ermittlung der erforderlichen Spannkräfte
SAV 091.17

Besonders beim Fräsen mit großen Spanungsleistungen können die Bearbeitungskräfte sehr groß werden. Zur Aus-
legung der Vorrichtungen und Spannelemente muss man sich mit dem Gesamtproblem beschäftigen, will man sichergehen. Wo aber liegen die optimalen Werte/Bedingungen?
Wir können dies hier nur andeuten. Sehen Sie dazu die entsprechende Fachliteratur und/oder die technischen Informationen der Werkzeughersteller (z.B. für Messerköpfe).

Spezifische mittlere Schnittkraft FSp in daN bei mittl.
Spandicke hm
Werk-
stoff
Rm
N/mm2
hm
0,10 0,63 0,40 0,25 0,16 0,01 0,07
St50 510 195 219 245 278 313 354 398
Ck 45 608 218 229 245 261 279 298 314
16MnCr5 755 206 232 260 296 334 376 422
42CrMo4 716 245 275 309 348 392 441 495
GG-25 350 114 128 144 163 183 207 232
Tabelle 1
 
Das Diagramm gilt für die Bedingungen :
keine Anschläge auf Maschinentisch bzw. Vorrichtung, das Werkstück wird also nur durch den mit Spannkraft FSp er-
zeugten Reibschluss FR (= Kraftschluss) so gehalten, dass durch die Bearbeitungskräfte das Werkstück nicht mehr ver-
rutschen kann.

Maschinenantrieb-Wirkungsgrad n = 75%
Haftreibungsbeiwert µ = 0,2 zwischen Werkstück und Vorrichtung. Für andere Beiwerte µx gilt: FSp x k;
k = 0,2/µx; FSP = p x n x 60/µ x v (in kN)

Beispiel:
Antriebsleistung der Maschine P = 4 kW
Schnittgeschwindigkeit v = 30 m/min
erforderliche Spannkraft FSp = 30 kN
Nachrechnung mit der Vorgabe:
Werkstoff St 50; Fräser = 100 mm;
z = 8; a = 7 mm; b = 80 mm; sz = 0,2; v = 30 m/min
1) Vorschub/Fräserumdrehung s = sz x z
    = 0,2 x 8 = 1,6 mm

2) Drehzahl des Fräsers n = 318 x v/d
    = 318 x 30/100 =95 x 1/min

3) Vorschub/min s’ = n x s
    = 95 x 1,6 = 152 mm/min

4) Mittl. Spandicke(rechn.) hm
    = a x s’/v x1000
    = 7 x 152/30000 = 0,036 mm

5) Mittl. spez. Schnittkraft FS
    nach Tabelle 1 = 290 daN/mm 2

6) Mittl. Vorschubkraft FV = FS x b x hm
    = 290 x 80 x 0,036 = 824 daN

7) Mittl Vorschubleistung P
    = FV x a x b x s’/6,12 x 10
    = 290 x 7 x 80 x 152/61200000
    = ca.4kW

8) Mittl. Umfangkraft am Fräser FU =
    6120 x P/v = 6120 x 4/30 = 816 daN

9) Mindestspannkraft FSp nach der Gleichung :
    P x n x 60/sz x v oder 4 x 0,75 x 60/0,2 x 30
    = 30000 daN = 30 kN

Haftreibungswerte µ
Werkstoff    trocken    geschmiert
Guss auf Guss    0,30    0,19
Guss auf Stahl    0,19    0,10
Stahl auf Stahl    0,15    0,12

Welche Spannkräfte für eine Vorrichtung zur Aufnahme der Reaktionskräfte einer bestimmten Bearbeitungsart erforderlich sind, lassen sich bei genauer Kenntnis der Spanungsbedin-
gungen ziemlich exakt ermitteln siehe Tab. 1. Zur überschlä-
gigen Ermittlung der notwendigen Spannkraft FSp dienen u. a. das Kräftediagramm mit dem Beispiel des Gegenlauf-Wälz-
fräsens. Zur Auswahl geeigneter Spannmittel helfen Richtwerte für übertragbare Kräfte handbetätigter Spannmittel wie z.B. die Auswahl in Tabelle 2 oder die Rechnungsbeispiele mit Spann-
eisen auf SAV 091.18.
Erforderliche Spannkraft FSp abhängig von der Antriebsleistung P und der Schnittgeschwindigkeit v der Werkzeugmaschine


Legende:
a = Schnitttiefe in mm
b = Fräserbreite in mm
d = Fräser ø in mm
hm = mittlere Spandicke (rechnerisch)
in mm (µm)
s’ = Vorschub je Umdrehung
in mm x 1/min
s1 = minutlicher Vorschub in mm/min
sz = Vorschub/Fräserzahn in mm/Zahn
v = Schnittgeschwindigkeit in m/min
z = Zähnezahl des Fräsers
FS = mittl. spez. Schnittkraft in daN
FU = Umfangskraft am Fräser in daN
FV = mittl. Vorschubkraft in daN