Verspaningsparameters en formules

In de verspaning wordt er veel gebruik gemaakt van parameters. Deze parameters worden gebruikt voor bewerkingsinstellingen, in formules en berekeningen, zodat er op een juiste manier verspaand kan worden. Zo zijn o.a. de snijsnelheid, toerental, voedingssnelheid en het verspaand volume te berekenen. Deze freesparameters hebben invloed op het verspaningsproces en de spaandikte.

Parameters in de verspaning

Wat verspanen een ingewikkeld proces maakt, is het grote aantal variabelen. Naast de materiaaleigenschappen zijn er veel geometrische- en bewerkingsparameters die invloed hebben op het verspaningsproces. Van groot belang is de geometrie van het snijgereedschap: de wighoek, vrijloophoek en spaanhoek, die de kwaliteit van freeswerk bepalen.

Wighoek β

De wighoek β is de hoek van het verspanende gereedschap en heeft als functie om de onderlinge aantrekkingskracht van atomen te verbreken. De grote van de wighoek verschilt sterk per materiaal:

  • Kleine wighoek bij zachte materialen.
  • Grote wighoek bij harde materialen.

Vrijloophoek α

Tijdens het verspanen drukt het snijgereedschap op het materiaal. De plaatselijke elastische vervorming die ontstaat, verdwijnt direct na het passeren van het snijgereedschap. Door het instellen van een vrijloophoek α wordt onnodige wrijving, slijtage en warmte-inbreng voorkomen. De vrijloophoek verschilt per materiaalsoort:

  • Grote vrijloophoek (+/- 10 graden) bij zachte staalsoorten.
  • Kleine vrijloophoek (enkele graden) bij harde staalsoorten.

Spaanhoek γ

De spaanhoek γ heeft invloed op de stabiliteit en benodigde snijkrachten bij het verspanen. Het is de hoek tussen het snijvlak en het vlak loodrecht op de bewegingsrichting van het verspanende gereedschap. Een positieve hoek zorgt voor lagere snijkrachten, maar hoe groter de spaanhoek is, hoe kleiner de wighoek kan zijn. Bij harde staalsoorten is een grote wighoek belangrijk. Dan kan worden gekozen voor een negatieve spaanhoek. Dit zorgt voor meer stabiliteit in het gereedschap.

wighoek-verspaningWighoek β
Vrijloophoek verspaningVrijloophoek α
Spaanhoek verspaningSpaanhoek γ

Parameters

De volgende parameters zijn van belang voor het doen van berekeningen en voor het op een juiste manier bewerken van het werkstuk.

Parameter Omschrijving Eenheid
D Snijdiameter van gereedschap mm
Zc Effectief aantal tanden per frees stuks
Vc Snijsnelheid m/min
N Toerental omw/min
Vf Voedingsnelheid of tafelvoeding mm/min
Fz Voeding per tand mm
Q Verspaand volume cm3/min
Fn Voeding per omwenteling mm
Ap Snedediepte mm
Ae Snedebreedte mm
Pc Netto vermogen kW
Mc Draaimoment Nm
Hm Gemiddelde spaandikte mm
Hex Maximale spaandikte mm

Formules en berekeningen

In de verspaning is het kunnen doen van berekeningen rondom het verspaningsproces essentieel. Het juist kunnen interpreteren van de formules heeft invloed op de levensduur van het gereedschap, de kwaliteit van het freeswerk en bepaalt de maakbaarheid van een product.

Lees ook: de theorie achter de formules

Toerental / spilsnelheid N

Voor het berekenen van het toerental N in omw/min zijn de volgende waarden van belang:

  • Vc = Snijsnelheid
  • D = Diameter gereedschap
  • x 1000 = van meter naar millimeter
  • 3,14 = Pi π

N = ( Vc x 1000 ) / ( D x 3,14 )

Snijsnelheid Vc

Voor het berekenen van de snijsnelheid Vc in m/min zijn de waarden variabelen van belang:

  • D = Diameter gereedschap
  • N = Toerental
  • / 1000 = van millimeter naar meter
  • 3,14 = Pi π

Vc = ( D x 3,14 x N ) / 1000


Voedingssnelheid / aanzet Vf

Voor het berekenen van de voeding / aanzet Vf in mm/min zijn de volgende variabelen van belang:

  • Fz = Voeding per tand
  • N = Toerental
  • Zc = Aantal tanden

Vf = Fz x N x Zc

Voeding / aanzet per omwenteling Fn

Voor het berekenen van de voeding per omwenteling Fn mm/omw zijn de volgende variabelen van belang:

  • Fn = Voeding / aanzet per omwenteling
  • Vf = Voedingssnelheid / aanzet
  • N = Toerental

Fn = Vf / N


Voeding per tand Fz

Voor het berekenen van de voeding per tand Fz in mm/z zijn de volgende variabelen van belang:

  • Vf = Voedingssnelheid
  • N = Toerental
  • Zc = Aantal tanden

Fz = Vf / ( N x Zc )

Verspaand volume Q

Voor het berekenen van het verspaand volume Q in mm3/min zijn de volgende variabelen van belang:

  • Ap = Snedediepte
  • Ae = Aanbevolen snedebreedte
  • Vf = Voedingssnelheid

Q = ( Ap x Ae x Vf ) / 1000


De formules en parameters zijn met de grootste zorgvuldigheid samengesteld. Aan deze berekeningen kunnen geen rechten worden ontleend. Fouten in de berekeningen zijn voorbehouden.