Zeitspanungsvolumen berechnen: Q, Schnittleistung und Zerspanzeit
Zeitspanungsvolumen Q beim Fräsen und Drehen berechnen, daraus Schnittleistung und Antriebsleistung ableiten und das abzuspanende Volumen in eine grobe Zerspanzeit umrechnen.
Das Zeitspanungsvolumen beschreibt, wie viel Werkstoff je Minute abgetragen wird: Q = (ae × ap × vf) ÷ 1000 in cm³/min. Der Rechner ergänzt die erforderliche Schnitt- und Antriebsleistung sowie die Zerspanzeit für ein eingegebenes Volumen.
Die verwendeten Formeln
Q = (ae × ap × vf) ÷ 1000Zeitspanungsvolumen beim Fräsen
Q in cm³/min, ae und ap in mm, vf in mm/min.
Q = vc × ap × fZeitspanungsvolumen beim Drehen
vc in m/min, ap in mm, f als Vorschub je Umdrehung in mm.
Pc = (Q × kc) ÷ 60 000Erforderliche Schnittleistung
Pc in kW. Die Antriebsleistung ergibt sich daraus über den Wirkungsgrad.
t = V ÷ QGrobe Schnittzeit
Abzuspanendes Volumen V in cm³ geteilt durch Q ergibt die reine Zerspanzeit in Minuten.
Anhaltswerte für die spezifische Schnittkraft kc
Praxisnahe Mittelwerte für mittlere Spanungsdicken. Für genaue Leistungsrechnungen ist die Kienzle-Gleichung mit kc1.1 und Werkstoffexponent zu verwenden.
| Werkstoff | kc (N/mm²) | Hinweis |
|---|---|---|
| Aluminium AlMgSi / AlCuMg | 500–900 | Geringer Kraftbedarf, meist vorschubbegrenzt |
| Baustahl S235 / S355 | 1.400–1.700 | Gutmütiger Bereich für Schruppstrategien |
| Vergütungsstahl C45 / 42CrMo4 | 1.700–2.100 | Steigt mit Festigkeit und Härtezustand |
| Edelstahl 1.4301 / 1.4404 | 1.900–2.400 | Zähe Späne, hoher Wärmeeintrag |
| Grauguss EN-GJL-250 | 900–1.200 | Kurzspanend, niedriger Kraftbedarf |
| Titan Ti-6Al-4V | 1.300–1.700 | Leistung selten begrenzend, Wärme dagegen schon |
| Messing CuZn | 700–1.000 | Sehr hohe Abtragsraten erreichbar |
Die tatsächlich verfügbare Abtragsleistung wird oft nicht von der Spindelleistung begrenzt, sondern von Stabilität, Spannmittel, Spanabfuhr und Werkzeugstandzeit.
Abtragsleistung ist eine Plausibilitätsprüfung, keine Zeitkalkulation
Das Zeitspanungsvolumen zeigt, ob Prozess und Maschine zusammenpassen. Für eine Angebotszeit müssen Werkzeugwege, Schlichtgänge, Nebenzeiten und Rüsten getrennt bewertet werden.
Wie berechnet man das Zeitspanungsvolumen beim Fräsen?
Das Zeitspanungsvolumen ergibt sich aus Q = (ae × ap × vf) ÷ 1000 und wird in cm³/min angegeben. ae ist der radiale Arbeitseingriff, ap die axiale Schnitttiefe in mm und vf die Vorschubgeschwindigkeit in mm/min. Beispiel: 8 mm × 3 mm × 950 mm/min ergeben 22,8 cm³/min.
Wie berechnet man das Zeitspanungsvolumen beim Drehen?
Beim Drehen gilt Q = vc × ap × f. Mit der Schnittgeschwindigkeit vc in m/min, der Schnitttiefe ap in mm und dem Vorschub je Umdrehung f in mm ergibt sich das Volumen direkt in cm³/min.
Wie viel Leistung braucht die Maschine dafür?
Die Schnittleistung folgt aus Pc = (Q × kc) ÷ 60.000 in kW, mit Q in cm³/min und der spezifischen Schnittkraft kc in N/mm². Die benötigte Antriebsleistung ist wegen Reibung und Verlusten höher: Pan = Pc ÷ Wirkungsgrad, typisch 0,80 bis 0,90.
Warum ist die spezifische Schnittkraft kein fester Wert?
kc hängt neben dem Werkstoff vor allem von der Spanungsdicke ab: Je dünner der Span, desto höher der spezifische Kraftbedarf. Deshalb arbeitet die Kienzle-Gleichung mit kc1.1 und einem Exponenten. Für eine Vorkalkulation genügt meist ein mittlerer Praxiswert.
Wofür ist das Zeitspanungsvolumen in der Kalkulation nützlich?
Es liefert eine schnelle Plausibilitätsprüfung: Aus abzuspanendem Volumen und Q ergibt sich eine grobe Schnittzeit. Weicht diese stark von der detaillierten Zeitberechnung ab, stimmen meist Annahmen zu Eingriff, Vorschub oder Werkzeugweg nicht.
Passende Rechner und Fachseiten
Aus einem Rechenwert wird noch kein Angebot.
Der Rechner zeigt den Rechenweg für „Zeitspanungsvolumen berechnen: Q, Schnittleistung und Zerspanzeit“. In der Kalkulation kommen Geometrie, Zeichnungsanforderungen, Maschinenprofil und betriebliche Kostensätze hinzu – mit sichtbaren Annahmen statt einer einzelnen Zahl.