{
    "slug": "material-removal-rate",
    "title": "Materialabtragsrate nach Spindelleistung: 10 und 20 kW",
    "description": "Leistungsbegrenzte Materialabtragsraten für acht CNC-Legierungen auf 10- und 20-kW-Spindeln, mit der Einheitsleistungstabelle, veröffentlichten Benchmarks und einem durchgerechneten Beispiel.",
    "lang": "de",
    "tables": [
        {
            "caption": "Schrupp-MRR-Kapazität bei 10 und 20 kW Spindelleistung (leistungsbegrenzt, berechnet)",
            "columns": [
                "Material und Zustand",
                "verwendetes K_p (kW je cm³/s)",
                "10 kW Drehen (cm³/min)",
                "10 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)",
                "20 kW Drehen (cm³/min)",
                "20 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Material und Zustand": "Aluminum 6061-T6 (wrought, ~95 HB)",
                    "verwendetes K_p (kW je cm³/s)": "0.76–0.90",
                    "10 kW Drehen (cm³/min)": "425–505",
                    "10 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "340–405",
                    "20 kW Drehen (cm³/min)": "850–1,010",
                    "20 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "680–810"
                },
                {
                    "Material und Zustand": "Aluminum 7075-T6 (wrought, ~150 HB)",
                    "verwendetes K_p (kW je cm³/s)": "0.76–0.90",
                    "10 kW Drehen (cm³/min)": "425–505",
                    "10 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "340–405",
                    "20 kW Drehen (cm³/min)": "850–1,010",
                    "20 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "680–810"
                },
                {
                    "Material und Zustand": "Carbon steel 1045 (190–220 HB)",
                    "verwendetes K_p (kW je cm³/s)": "1.70–2.32",
                    "10 kW Drehen (cm³/min)": "165–225",
                    "10 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "130–180",
                    "20 kW Drehen (cm³/min)": "330–450",
                    "20 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "260–360"
                },
                {
                    "Material und Zustand": "Alloy steel 4140 (Q&T, 280–320 HB)",
                    "verwendetes K_p (kW je cm³/s)": "2.18–3.29",
                    "10 kW Drehen (cm³/min)": "115–175",
                    "10 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "90–140",
                    "20 kW Drehen (cm³/min)": "230–350",
                    "20 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "180–280"
                },
                {
                    "Material und Zustand": "Stainless 304 (annealed, 150–180 HB)",
                    "verwendetes K_p (kW je cm³/s)": "1.64–2.94",
                    "10 kW Drehen (cm³/min)": "130–235",
                    "10 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "105–190",
                    "20 kW Drehen (cm³/min)": "260–470",
                    "20 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "210–380"
                },
                {
                    "Material und Zustand": "Stainless 316 (annealed, 150–180 HB)",
                    "verwendetes K_p (kW je cm³/s)": "1.64–2.94",
                    "10 kW Drehen (cm³/min)": "130–235",
                    "10 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "105–190",
                    "20 kW Drehen (cm³/min)": "260–470",
                    "20 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "210–380"
                },
                {
                    "Material und Zustand": "Titanium Ti-6Al-4V (annealed, 330–350 HB)",
                    "verwendetes K_p (kW je cm³/s)": "1.65–1.77",
                    "10 kW Drehen (cm³/min)": "215–230",
                    "10 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "170–185",
                    "20 kW Drehen (cm³/min)": "430–460",
                    "20 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "340–370"
                },
                {
                    "Material und Zustand": "Brass C36000 (free-cutting, 90–120 HB)",
                    "verwendetes K_p (kW je cm³/s)": "0.82–1.90",
                    "10 kW Drehen (cm³/min)": "200–465",
                    "10 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "160–370",
                    "20 kW Drehen (cm³/min)": "400–930",
                    "20 kW Fräsen, Zyklusmittel (cm³/min)": "320–740"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Welche Materialabtragsrate erreicht eine 10-kW-CNC-Maschine in Aluminium?",
            "columns": [
                "Quelle",
                "Maschine / Fall",
                "Material",
                "MRR (cm³/min)",
                "Anmerkung"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Quelle": "S5",
                    "Maschine / Fall": "40-taper VMC, stable roughing",
                    "Material": "Carbon steel",
                    "MRR (cm³/min)": "50–100",
                    "Anmerkung": "In der Quelle 3–6 in³/min"
                },
                {
                    "Quelle": "S5",
                    "Maschine / Fall": "40-taper VMC, HSM strategy",
                    "Material": "Aluminum",
                    "MRR (cm³/min)": "245–410",
                    "Anmerkung": "In der Quelle 15–25 in³/min"
                },
                {
                    "Quelle": "S5",
                    "Maschine / Fall": "50-taper / horizontal",
                    "Material": "Steel",
                    "MRR (cm³/min)": "100–200",
                    "Anmerkung": "Etwa das Doppelte des 40-Kegel-Werts"
                },
                {
                    "Quelle": "S6",
                    "Maschine / Fall": "120 kW, 27,000 rpm (DST Ecospeed)",
                    "Material": "Aluminum 7050",
                    "MRR (cm³/min)": "5,160",
                    "Anmerkung": "Wettbewerbs-PCD-Werkzeug, Fall 1"
                },
                {
                    "Quelle": "S6",
                    "Maschine / Fall": "120 kW, 27,000 rpm",
                    "Material": "Aluminum 7050",
                    "MRR (cm³/min)": "7,465",
                    "Anmerkung": "RAL90-Beschichtung, derselbe Fall"
                },
                {
                    "Quelle": "S6",
                    "Maschine / Fall": "120 kW, 33,000 rpm (Makino MAG 3.W)",
                    "Material": "Aluminum (cutter diameter 50 mm)",
                    "MRR (cm³/min)": "7,000",
                    "Anmerkung": "420,000 cm³ in 60 min entfernt"
                },
                {
                    "Quelle": "S8",
                    "Maschine / Fall": "Bridgeport 2 hp / HAAS 30 hp comparison",
                    "Material": "Aluminum",
                    "MRR (cm³/min)": "165",
                    "Anmerkung": "10.1 in³/min bei 1.1–3.0 kW Schnittleistung"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Wie viel langsamer ist 304-Edelstahl als 6061 auf derselben 10-kW-Spitze?",
            "columns": [
                "Material",
                "Zustand",
                "ISO",
                "Härte (HB)",
                "K_p (kW je cm³/s)",
                "Quelle (niedrig / hoch)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Material": "Aluminum 6061-T6",
                    "Zustand": "wrought, T6",
                    "ISO": "N",
                    "Härte (HB)": "~95",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "0.76–0.90",
                    "Quelle (niedrig / hoch)": "S4 / S3"
                },
                {
                    "Material": "Aluminum 7075-T6",
                    "Zustand": "wrought, T6",
                    "ISO": "N",
                    "Härte (HB)": "~150",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "0.76–0.90",
                    "Quelle (niedrig / hoch)": "S4 / S3 — take the upper end for 7075"
                },
                {
                    "Material": "Carbon steel 1045",
                    "Zustand": "hot-rolled / normalized",
                    "ISO": "P",
                    "Härte (HB)": "190–220",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "1.70–2.32",
                    "Quelle (niedrig / hoch)": "S2 (190 HB) / S3 (200–220 HB)"
                },
                {
                    "Material": "Alloy steel 4140",
                    "Zustand": "quenched and tempered, 28–32 HRC",
                    "ISO": "P",
                    "Härte (HB)": "280–320",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "2.18–3.29",
                    "Quelle (niedrig / hoch)": "S3 (280–320 HB) / S4 (220–420 HB upper bound)"
                },
                {
                    "Material": "Stainless 304",
                    "Zustand": "annealed",
                    "ISO": "M",
                    "Härte (HB)": "150–180",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "1.64–2.94",
                    "Quelle (niedrig / hoch)": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)"
                },
                {
                    "Material": "Stainless 316",
                    "Zustand": "annealed",
                    "ISO": "M",
                    "Härte (HB)": "150–180",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "1.64–2.94",
                    "Quelle (niedrig / hoch)": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)"
                },
                {
                    "Material": "Titanium Ti-6Al-4V",
                    "Zustand": "annealed",
                    "ISO": "S",
                    "Härte (HB)": "330–350",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "1.65–1.77",
                    "Quelle (niedrig / hoch)": "S4 (300–360 HB) / S3 (Ti-150 A, 340 HB)"
                },
                {
                    "Material": "Brass C36000",
                    "Zustand": "leaded free-machining",
                    "ISO": "N",
                    "Härte (HB)": "90–120",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "0.82–1.90",
                    "Quelle (niedrig / hoch)": "S3 / S4 — see the conflict register"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Welche MRR sollte ich für 4140-Stahl auf einer 10-kW-Maschine planen?",
            "columns": [
                "Material",
                "K_p (kW je cm³/s)",
                "P_c am Werkzeug (kW)",
                "Spindeleingang P_spindle (kW)",
                "Last auf einer 10-kW-Spindel (%)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Material": "Aluminum 6061-T6",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "0.90",
                    "P_c am Werkzeug (kW)": "1.29",
                    "Spindeleingang P_spindle (kW)": "1.5",
                    "Last auf einer 10-kW-Spindel (%)": "15"
                },
                {
                    "Material": "Carbon steel 1045",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "2.32",
                    "P_c am Werkzeug (kW)": "3.33",
                    "Spindeleingang P_spindle (kW)": "3.9",
                    "Last auf einer 10-kW-Spindel (%)": "39"
                },
                {
                    "Material": "Alloy steel 4140",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "3.29",
                    "P_c am Werkzeug (kW)": "4.72",
                    "Spindeleingang P_spindle (kW)": "5.6",
                    "Last auf einer 10-kW-Spindel (%)": "55"
                },
                {
                    "Material": "Stainless 304",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "2.94",
                    "P_c am Werkzeug (kW)": "4.21",
                    "Spindeleingang P_spindle (kW)": "5.0",
                    "Last auf einer 10-kW-Spindel (%)": "50"
                },
                {
                    "Material": "Titanium Ti-6Al-4V",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "1.77",
                    "P_c am Werkzeug (kW)": "2.54",
                    "Spindeleingang P_spindle (kW)": "3.0",
                    "Last auf einer 10-kW-Spindel (%)": "30"
                },
                {
                    "Material": "Brass C36000",
                    "K_p (kW je cm³/s)": "1.90",
                    "P_c am Werkzeug (kW)": "2.72",
                    "Spindeleingang P_spindle (kW)": "3.2",
                    "Last auf einer 10-kW-Spindel (%)": "32"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Ist Titan-Schruppen durch die Spindelleistung begrenzt?",
            "columns": [
                "Posten",
                "Wert",
                "Wie zu lesen"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Posten": "K_p (unit power)",
                    "Wert": "1.65–1.77 kW per cm³/s",
                    "Wie zu lesen": "Unter 4140 — die Spindel ist nicht der Flaschenhals"
                },
                {
                    "Posten": "10 kW turning ceiling",
                    "Wert": "215–230 cm³/min",
                    "Wie zu lesen": "Leistung erlaubt mehr, als Werkstätten üblicherweise fahren"
                },
                {
                    "Posten": "10 kW milling ceiling, cycle avg",
                    "Wert": "170–185 cm³/min",
                    "Wie zu lesen": "Zyklusmittel beim 80 %-im-Schnitt-Faktor"
                },
                {
                    "Posten": "20 kW turning ceiling",
                    "Wert": "430–460 cm³/min",
                    "Wie zu lesen": "Verdoppelt die Decke, nicht den zulässigen Schnitt"
                },
                {
                    "Posten": "Actual limiter",
                    "Wert": "Heat and tool life",
                    "Wie zu lesen": "Die cutting-parameters-Geschwindigkeiten mit Hochdruck-Kühlmittel fahren — Kühlung ist Voraussetzung, keine Option"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Verdoppelt eine 20-kW-Spitze meine Abtragsrate?",
            "columns": [
                "Parameter",
                "Ø12-Werkzeug (durchgerechnet)",
                "Ø20-Werkzeug (illustrativ)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Parameter": "Tool",
                    "Ø12-Werkzeug (durchgerechnet)": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill",
                    "Ø20-Werkzeug (illustrativ)": "Ø20 mm — an example, not a recommendation"
                },
                {
                    "Parameter": "Radial width a_e (mm)",
                    "Ø12-Werkzeug (durchgerechnet)": "6",
                    "Ø20-Werkzeug (illustrativ)": "10"
                },
                {
                    "Parameter": "Axial depth a_p (mm)",
                    "Ø12-Werkzeug (durchgerechnet)": "6",
                    "Ø20-Werkzeug (illustrativ)": "10"
                },
                {
                    "Parameter": "Feed speed V_f (mm/min)",
                    "Ø12-Werkzeug (durchgerechnet)": "2,388",
                    "Ø20-Werkzeug (illustrativ)": "2,000"
                },
                {
                    "Parameter": "MRR (cm³/min)",
                    "Ø12-Werkzeug (durchgerechnet)": "86",
                    "Ø20-Werkzeug (illustrativ)": "200"
                },
                {
                    "Parameter": "Cutting time for 25 cm³",
                    "Ø12-Werkzeug (durchgerechnet)": "17.5 s",
                    "Ø20-Werkzeug (illustrativ)": "7.5 s"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Warum ist die Fräs-MRR auf derselben Maschine niedriger als beim Drehen?",
            "columns": [
                "Schritt",
                "Regel",
                "6061-T6, 10 kW"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Schritt": "1",
                    "Regel": "Turning ceiling: Q_max = 60 × 10 × 0.6375 / K_p, rounded to 5 cm³/min",
                    "6061-T6, 10 kW": "425–505"
                },
                {
                    "Schritt": "2",
                    "Regel": "Milling column = 0.8 × the rounded turning column, rounded to 5 cm³/min",
                    "6061-T6, 10 kW": "340–405"
                },
                {
                    "Schritt": "3",
                    "Regel": "20 kW columns = 2 × the 10 kW columns (exact doubling)",
                    "6061-T6, 10 kW": "850–1,010 turning / 680–810 milling"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Welche Spindellast sollte ich beim Schruppen anstreben?",
            "columns": [
                "Parameter",
                "Wert",
                "Basis"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Parameter": "Rated spindle power P_rated",
                    "Wert": "10 / 20 kW",
                    "Basis": "Die zwei gängigen VMC-Leistungsklassen"
                },
                {
                    "Parameter": "Drive efficiency η",
                    "Wert": "0.85",
                    "Basis": "Planungsannahme, keine Messung — gegen Maschinenbauerdaten bestätigen"
                },
                {
                    "Parameter": "Roughing load factor L",
                    "Wert": "0.75",
                    "Basis": "Mittelpunkt des 70–85 %-Zielbands (S5)"
                },
                {
                    "Parameter": "Usable cutting-power factor",
                    "Wert": "0.85 × 0.75 = 0.6375 ≈ 0.64",
                    "Basis": "Nur 0.64 kW jeder Nennleistungs-kW erreichen den Span"
                },
                {
                    "Parameter": "Tool condition",
                    "Wert": "Sharp carbide",
                    "Basis": "Die K_p-Tabellen sind für scharfe Schnittwerkzeuge erstellt"
                },
                {
                    "Parameter": "Milling in-cut factor",
                    "Wert": "0.80",
                    "Basis": "S5-Beispiel: 80 % des Zyklus im Schnitt"
                },
                {
                    "Parameter": "Coolant and setup",
                    "Wert": "Stable, no chatter",
                    "Basis": "Stahl und Edelstahl überflutet emulgieren; Titan Hochdruck-Kühlung; Aluminium überfluten oder MQL"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Welche MRR-Formel gilt für Fräsen und Drehen?",
            "columns": [
                "Schritt",
                "Größe",
                "Wert"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Schritt": "1",
                    "Größe": "Removal volume V",
                    "Wert": "50 × 50 × 10 mm pocket = 25 cm³"
                },
                {
                    "Schritt": "2",
                    "Größe": "Tool and engagement",
                    "Wert": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill; V_c 300 m/min; f_z 0.10 mm/tooth; a_e = a_p = 6 mm"
                },
                {
                    "Schritt": "3",
                    "Größe": "Spindle speed n = 1,000 × V_c / (π × D)",
                    "Wert": "7,958 → take 7,960 rpm"
                },
                {
                    "Schritt": "4",
                    "Größe": "Feed speed V_f = n × z × f_z",
                    "Wert": "7,960 × 3 × 0.10 = 2,388 mm/min"
                },
                {
                    "Schritt": "5",
                    "Größe": "MRR Q = a_e × a_p × V_f / 1,000",
                    "Wert": "6 × 6 × 2,388 / 1,000 = 85.97 → 86 cm³/min"
                },
                {
                    "Schritt": "6",
                    "Größe": "Cutting time T = V / Q",
                    "Wert": "25 / 86 = 0.291 min = 17.5 s (21.8 s with 20% non-cutting)"
                },
                {
                    "Schritt": "7",
                    "Größe": "Power check P_c = K_p × Q, spindle input P_c / 0.85",
                    "Wert": "0.90 × 1.433 = 1.29 kW → 1.52 kW → 15.2% of 10 kW"
                },
                {
                    "Schritt": "8",
                    "Größe": "Reading",
                    "Wert": "Spindle only 15% loaded — the Ø12 cutter in a 50 mm pocket is tool-limited; the 425 cm³/min ceiling would need V_f 11,806 mm/min, five times beyond this cutter"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Wie rechne ich MRR in Bearbeitungszeit um?",
            "columns": [
                "Ratenfall",
                "Q (cm³/min)",
                "Zeit für 25 cm³ (s)"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Ratenfall": "Worked example toolpath (Ø12 in 6061)",
                    "Q (cm³/min)": "86",
                    "Zeit für 25 cm³ (s)": "17.5"
                },
                {
                    "Ratenfall": "Ø20 cutter example",
                    "Q (cm³/min)": "200",
                    "Zeit für 25 cm³ (s)": "7.5"
                },
                {
                    "Ratenfall": "6061 10 kW turning ceiling",
                    "Q (cm³/min)": "425",
                    "Zeit für 25 cm³ (s)": "3.5"
                },
                {
                    "Ratenfall": "304 planning low end",
                    "Q (cm³/min)": "130",
                    "Zeit für 25 cm³ (s)": "11.5"
                },
                {
                    "Ratenfall": "4140 milling planning low end",
                    "Q (cm³/min)": "90",
                    "Zeit für 25 cm³ (s)": "16.7"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "Wie genau sind diese MRR-Werte für Angebote?",
            "columns": [
                "Konflikt",
                "Quelle A",
                "Quelle B",
                "Behandlung auf dieser Seite"
            ],
            "rows": [
                {
                    "Konflikt": "304 / 316 unit power",
                    "Quelle A": "S3 handbook band 1.64–1.97 (150–200 HB, sharp tools)",
                    "Quelle B": "S4 energy-study value 2.94 (austenitic 150–275 HB)",
                    "Behandlung auf dieser Seite": "Das volle 1.64–2.94-Band bleibt in den Tabellen; vom 130 cm³/min-Unterende ausbieten, außer Härte und Werkzeug sind am günstigen Ende bestätigt"
                },
                {
                    "Konflikt": "C36000 unit power",
                    "Quelle A": "S3 leaded brass 0.82",
                    "Quelle B": "S4 leaded brass 1.90",
                    "Behandlung auf dieser Seite": "0.82 passt zur Kupferphysik (K_p ≈ k_c / 1,000, k_c ≈ 800 N/mm²), daher das 0.82-Ende bevorzugen; das 200–465-Band bleibt als registrierte Hülle"
                },
                {
                    "Konflikt": "1045 / 4140 ranges",
                    "Quelle A": "S3 by 20 HB steps",
                    "Quelle B": "S4 220–420 HB envelope",
                    "Behandlung auf dieser Seite": "Kein Konflikt — das Band folgt der Härte; nicht als streitende Quellen darstellen"
                }
            ]
        }
    ]
}