Bearbeitung von Aluminiumteilen – So wählen Sie ein Fräswerkzeug aus?

Ich war in der Werkstatt und habe mich gefragt, worauf es beim Fräsen von Aluminium ankommt, um perfekte Teile zu erhalten.
Also begann ich zu recherchieren, Durch Bücher blättern und das halbe Internet durchsuchen. Alles, was ich zum Thema Aluminiumfräsen finden konnte, habe ich in diesem Artikel zusammengefasst.
Was ist beim Fräsen von Aluminium zu beachten??
From a technical point of view, components made of aluminum with polished surfaces and a dimensional accuracy of 1/100 mm and less can be produced.
Jedoch, in order to achieve very high surface quality and good dimensional accuracy, the boundary conditions must be right when milling aluminum.

end mill

5-axis milling of aluminum parts

In contrast to the processing of wood and steel, aluminum can become soft due to the heat generated during milling. Molten aluminum can then stick the cutting edges of the milling tool.

Infolge, the chips can no longer be removed, the chip space clogs and new chips are no longer cut. The inevitable result is an unusable surface and the breakage of the milling tool.

Milling aluminum – 6 important parameters
So that you can mill aluminum ideally, Sie sollten die wichtigsten Parameter und Eigenschaften des Bearbeitungsprozesses kennen.

Für ein Top-Fräsergebnis, das richtige Zusammenspiel der physikalischen Eigenschaften der Aluminiumlegierung, des Fräswerkzeugs und der Maschinenparameter erforderlich. Ein richtig eingestellter Fräsprozess entscheidet darüber, ob der Bearbeitungsprozess erfolgreich ist oder nicht.

Grundlagen der Aluminiumbearbeitung

Der 6 Die wichtigsten Parameter beim Fräsen von Aluminium sind:

Art der Aluminiumlegierung
Art des Fräsers (Material und Anzahl der Schneiden)
Höhe der Vorschubgeschwindigkeit
Höhe der Fräsgeschwindigkeit
Art des Kühlschmierstoffs (KSS)
Fräsmethode
Diese 5 Parameter werden im Folgenden näher erläutert:
Welche Aluminiumlegierungen zum Fräsen verwendet werden sollen?
Die Wahl eines geeigneten Aluminiummaterials ist die halbe Miete. Weiche Aluminiumbleche aus dem Baumarkt lassen sich vergleichsweise schwer bearbeiten.

Aluminium mit definierten Legierungszusätzen kann um ein Vielfaches fester sein als reines Aluminium. Man kann auch sagen, dass spröde Legierungen mit höherer Zugfestigkeit leichter zu bearbeiten sind.

“Spröde Legierungen mit höherer Festigkeit lassen sich leichter bearbeiten.”

Wenn Sie bei der Bestellung Ihres Materials keine DIN-Bezeichnung angeben können, Bitte stellen Sie sicher, dass Sie beim Drehen mindestens Aluminium anfordern / Fräsqualität.
Wie allgemein bekannt ist, z.B. Die Legierungen EN AW-2007 und EN AW-6012 sind typische Automatenlegierungen. Die Hochfeste “Flugzeugaluminium” EN AW-7075 ist normalerweise sehr einfach zu bearbeiten.

Die folgende Tabelle zeigt die Eignung häufig verwendeter Aluminiumlegierungen zum Fräsen:
EN-Bezeichnung Nr. alte Norm Bearbeiten Schweißen Eloxieren Streckgrenze min.
[N / mm²]
EIN AW-1050A 3.0255 Al99,5 (Reinal) bad mittel gut 20
DE AW-2007 3.1645 AlCuMgPb sehr gut schlecht schlecht 210
DE AW-2011 3.1655 AlCuBiPb very good bad bad 195
EN AW-2017 3.1325 AlCuMg1 very good bad bad 220
EN AW-2024 3.1355 AlCuMg2 Well bad bad 270
EN AW-5083 3.3547 AlMg4,5Mn Well very good Well 110
EN AW-5754 3.3535 AlMg3 middle Well Well 70
EN AW-6012 3.0615 AlMgSiPb very good bad bad 200
EN AW-6026 – AlMgSiBi Well Well Well 240
EN AW-6060 3.3206 AlMgSi0,5 middle Well Well 160
EN AW-6061 3.3211 Mg1SiCu middle very good bad 230
EN AW-6063 – AlMg0,7Si middle middle Well 110
EN AW-6082 3.2315 AlMgSi1 Well Well middle 200
EN AW-7020 3.4365 AlZn4,5Mg1 Well middle middle 270
EN AW-7075 3.4365 AlZnMgCu1,5 very good bad middle 400

Aluminum parts are milled correctly

Selection of milling cutters for machining aluminum
End mill
The shorter and thicker the cutter, the greater its stability and strength. A stable cutter prevents the cutter from swinging and breaking. Similar to milling all other materials, the following rule of thumb also applies to aluminum:

“The milling cutter has to be as thick as possible and as short as possible.”

Zusätzlich, the free removal of the chips by the milling cutter must be guaranteed for a good milling result. The single-edge milling cutter has the best chip evacuation, as this is where the chip space is greatest. Jedoch, the lower the number of cutting edges, the higher the load on the individual cutting edge as a rule.

For this reason, a compromise must be made between cutting edge load and good chip evacuation when milling aluminum.
Inexpensive milling cutters are not recommended because the cutting edges quickly become blunt and the service life of the milling cutter is significantly shorter than with high-quality milling cutters.

Ursprünglich wurde die Aussage vertreten, dass ein einschneidiger Fräser nicht für die Bearbeitung von Aluminium geeignet sei. Glücklicherweise, ein äußerst sachkundiger Leser (JACK) korrigierte meine Fehleinschätzung und wies darauf hin, Zum Beispiel, die sogenannte “Einzahnschneider mit Habichtsschnabel” von UKW, welches sich eigentlich besonders gut für die Bearbeitung von Aluminium eignet!
Geschwindigkeit und Vorschub
Die Schnittgeschwindigkeit (Kombination aus Geschwindigkeit und Vorschub) hat auch beim Fräsen von Aluminium einen wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis.

Faustwerte:
Schnittgeschwindigkeit für Aluminium: vc ~ 100 M / min für hochwertige HSS-Fräser.
Futtermittel für Aluminium: fc ~ 0.1 mm pro Schneide. Bei einem Dreischneider ist dies der Fall 0.3 mm Vorschub pro Fräserumdrehung.
In technischen Tabellen (z.B. Tischbuch aus Metall) können Sie Richtwerte für die Geschwindigkeit ermitteln bzw. berechnen, Größe und Vorschub der verschiedenen Werkzeuge und Legierungen.

Die Geschwindigkeit des Fräsers wird anhand der folgenden Beziehung berechnet:
n = du / d x pi
n = Drehzahl des Fräsers in U/min
vc = Schnittgeschwindigkeit in mm / Mindest
d = Fräserdurchmesser in mm
pi = Kreiszahl (3.14)

Der Vorschub des Fräsers wird nach folgender Formel berechnet:
vf = n * z * fz
vf = Vorschubgeschwindigkeit in mm / Mindest
n = Fräserdrehzahl in U/min
z = Anzahl der Schneiden am Fräser
fz = Zahnvorschub in mm / Zahn

Beispielrechnung:
3 Fräser mit 6 mm Fräserdurchmesser.
Schnittgeschwindigkeit vc = 100 M / min = 100 * 1000 mm / Mindest
Fräserdurchmesser d = 6 mm
Fräsgeschwindigkeit n = 5300 U/min
Futter fz = 0.1 mm / rev
-> Vorschubgeschwindigkeit vf = 1600 mm / Mindest

Für alle CNC-Faule gibt es auch ein Berechnungstool zur Ermittlung der Schnittdaten.

Auswahl des Kühlmittels beim Fräsen von Aluminium
Endlich, Sie sollten über die richtige Kühlung nachdenken.
Generell stellt sich die Frage, ob mit oder ohne Kühlschmierstoff gearbeitet werden soll.
Die Nachteile des Nassfräsens sind hohe Temperaturschwankungen an der Schneide, was zu einer kürzeren Werkzeugstandzeit führt. Bei der Trockenmahlung sind die Schwankungen geringer. Beim Schruppen, möglichst trocken arbeiten.

Einige Bastler verwenden auch Erdöl / Alkohol aus der Spritzflasche zum Abkühlen. Ich empfehle dies nicht, Jedoch, als Erdöl / Alkohol ist leicht entzündlich und daher gefährlich. Wenn Sie mit Minimalmengenschmierung arbeiten, Achten Sie darauf, einen für Aluminium geeigneten Kühlschmierstoff zu verwenden.

Notiz: Bei Verwendung wasserbasierter Kühlschmierstoffe, Bitte reinigen Sie die Maschine nach der Verwendung des KSS vollständig.

Bei längerem Stillstand, Das Wasser trennt sich von der Emulsion und führt dazu, dass Ihre Fräsmaschine rostet.

Außerdem, Stehender Kühlschmierstoff kann leicht zur Ansammlung von Pilzen und Bakterien führen, Deshalb sind oft spezielle Fungizide als Zusatz im Kühlschmierstoff notwendig.
Fräsmethode
Die Wahl der Fräsmethode, wie Gegenlauffräsen, Gleichlauffräsen, Zirkularfräsen, Spiralfräsen oder Trochoidenfräsen (Wirbelfräsen) hat auch direkten Einfluss auf das Fräsergebnis. Das Trochoidenfräsen erhöht die Standzeit enorm.

Das folgende Video zeigt, was genau Trochoidenfräsen ist.

Ein häufiger Tipp ist, weiterhin für eine ausreichende Lieferung zu sorgen. Einspeisungen von 0.3 mm oder weniger belasten die Schneidkante stark und führen zu einem schnelleren Werkzeugverschleiß. Seien Sie einfach mutig und experimentieren Sie mit etwas höheren Einspeisungen.

Anwendungsbeispiele
Täglich werden Tonnen von Aluminiumteilen gefräst.
Typische Anwendungsbeispiele liegen im Maschinen- und Fahrzeugbau, über die Gravur von Schildern bis hin zu Leichtbauteilen im Flugzeugbau.
Das Planfräsen von Dichtflächen an Motor- oder Getriebegehäusen gehört ebenso zu den alltäglichen Aluminium-Fräsaufgaben wie die Herstellung von modischem Aluminiumschmuck.

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