Materialabtragsrate

Materialabtragsrate (MAR) bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der Material während eines spanenden Fertigungsverfahrens abgetragen wird. Sie wird häufig als Volumen- oder Massefluss pro Zeiteinheit angegeben, z. B. in mm^3/min, cm^3/min, g/min oder kg/min. MAR ist ein zentraler Indikator für Produktivität und Prozessgleichgewicht, da sie Einfluss auf Werkzeugverschleiß, Wärmeentwicklung und Oberflächenqualität hat.

Im Drehen (Turning) ergibt sich die MAR näherungsweise aus dem Zerspanvolumen pro Umdrehung multipliziert mit der Spindeldrehzahl: MRR_turning = π × D × f × a_p × N / 1000, angegeben in cm^3/min. D ist der Werkstückdurchmesser (mm), f das Vorschubmaß pro Umdrehung (mm/U), a_p die Schnitttiefe (mm) und N die Spindeldrehzahl (U/min). Diese Formel setzt eine konstante Geometrie und gleichbleibende Schnittbedingungen voraus.

Beim Fräsen (Milling) ergibt sich MAR aus dem unzerschnittenen Querschnitt multipliziert mit der Vorschubgeschwindigkeit: MRR_milling = a_p × w × f_z × z × N / 1000, wobei a_p die Schnitttiefe (mm) ist, w die Breite des Schnittkanals (mm), f_z das Vorschub pro Zahn (mm/Z, Z Zähne), N die Spindeldrehzahl. Alternativ wird MRR oft als Produkt aus unzerschnittener Fläche (a_p × w) und Gesamtdrehvorschub pro Minute betrachtet.

Für andere Verfahren gilt eine ähnliche Grundidee: MAR = unzerschnittener Querschnitt × Vorschub-/Fortschrittsrate. Beispielsweise kann beim Bohren bzw. Schleifen der MAR als A_uncut × v_cutting angegeben werden, wobei je nach Prozess Geometrie und Zustandsgrößen variieren.

Signifikanz: Eine höhere MAR erhöht die Produktivität, kann jedoch zu stärkerem Werkzeugverschleiß, höherer Wärmeentwicklung, größerer Abtragsfehlergefahr und schlechterer Oberflächenqualität führen. MAR muss daher mit Kühlung, Werkzeugwahl, Spannsystemen und Qualitätszielen abgestimmt werden.