6 Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungsspitzen zum Fräsen von Aluminium

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August gepostet. 30., 2019, | Von WayKen Rapid Manufacturing

Die moderne Industrie benötigt sehr schnell fertige Teile. Schnelle Prototypen oder kundenspezifische Teile müssen jeden Monat höher steigen. Die Kunden wollen ihre Aufträge schneller und die Komponenten müssen präziser sein als zuvor. Eine der am weitesten verbreiteten Legierungen für die moderne Produktion ist Aluminium, scheinbar das beste Material, das es geben kann. Es ist leicht, stark, langlebig und korrosionsbeständig. Aus diesem Grund werden schnell neue Strategien zum Fräsen von Aluminium entwickelt.

Eines der modernen erfolgreichen CNC-Aluminium-Fräsverfahren wird als Hochgeschwindigkeitsbearbeitung bezeichnet. Der Hauptunterschied zum konventionellen Fräsen besteht darin, dass die Geschwindigkeiten beim Hochgeschwindigkeitsfräsen erheblich höher sind und der Zerspaner damit die Schnittvorschübe erhöhen kann. Infolgedessen ist das HSM-Fräsen von Aluminium in vielerlei Hinsicht sehr vorteilhaft. Hier ist, was Sie gewinnen, wenn Sie sich für HSM-Strategien für Aluminium entscheiden, anstatt herkömmliches Fräsen zu verwenden.

Die Effizienz ist viel höher

Durch Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit bis zu 3-mal so schnell wie beim herkömmlichen Aluminiumfräsen ist es möglich, die Vorschübe bis zu 2-mal zu erhöhen (bei weicheren Aluminiumlegierungen). Bearbeitungsvorschübe sind unseres Wissens nach die Parameter, die die Produktivität des gesamten Fräsprozesses bestimmen. Davon abgesehen kann die Effizienz der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung stark mit dem konventionellen Fräsen verglichen werden. Die Bearbeitbarkeit von Aluminium ermöglicht es, die Spindeldrehzahlen auf bis zu 18.000 U/min und mehr zu erhöhen, wodurch die Materialabtragsraten beängstigend werden.

Solche Materialabtragsraten machen Aluminiumbearbeitungsdienstleistungen mit HSM-Strategien für Aluminium zu einem sehr lukrativen Angebot für die Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie. Im ersten Fall erfordern Automotive-Prototypen viel Materialabtrag bei möglichst wenigen Fräsaufspannungen. Im zweiten Fall gibt es viele lange und große Teile mit tiefen Taschen (sie müssen leicht sein, also werden sie meistens zu einem Satz sich kreuzender Rippen bearbeitet) und dünnen Wänden, außerdem sind Aluminiumlegierungen das, was Flugzeuge und Raketen sind bis zu 80 % bestehen.

Die Schnitttemperatur

Es hat sich gezeigt, dass sich die Schnitttemperatur mit zunehmender Geschwindigkeit ändert. Mit zunehmender Geschwindigkeit wächst zunächst auch die Temperatur. Je weiter wir jedoch gehen, desto weiter sinkt die Temperatur drastisch, bis es irgendwann keine Rolle mehr spielt. Eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit senkt die Temperatur nur geringfügig. Dieser Übergang kennzeichnet HSM. Beim Fräsen von Aluminium beispielsweise mit 300-500 m/min können die Temperaturen 600-800 Grad erreichen. Wenn wir jedoch die Geschwindigkeit auf 1200 erhöhen, sinkt die Temperatur auf weniger als 200 Grad, und bei 1800 m/min sind es nur noch 150 Grad. Ab diesem Zeitpunkt ist schnelleres Schneiden sinnlos.

Stellen Sie sich nur vor, nur 150-200 Grad! Keine Materialeigenschaftsveränderung im Schnittbereich durch lokale thermische Bearbeitung, keine Metallkornzunahme und deutlich geringere Anforderungen an die Kühlung. Ein guter Vorteil, würde ich sagen.

Werkzeuge leben länger

Es mag seltsam erscheinen, weil die Schnittgeschwindigkeit größer ist und daher auch der Werkzeugverschleiß, aber wenn wir die Materialmenge vergleichen, die von den Aluminium-Schneidwerkzeugen bei HSM geschnitten wird, mit konventionellem Fräsen und nicht mit der Standzeit in Minuten, wir Werde sehen, der Unterschied ist deutlich und spricht für das Hochgeschwindigkeitsfräsen von Aluminium. Was ist der Grund für eine verlängerte Standzeit? Erstens ist die Schnitttemperatur niedriger und das bedeutet, dass die Materialfestigkeit des Werkzeugs höher ist. Dann ist die Spanbreite beim Hochgeschwindigkeitsfräsen viel geringer (das Werkzeug dreht schneller und schafft es, trotz erhöhter Vorschübe einen dünneren Span zu schneiden).

Darüber hinaus ist bei der Bearbeitung von Aluminium eines der Hauptprobleme, dass es so weich ist, dass es während der Bearbeitung an den Schneidkanten des Werkzeugs haftet. Dies verringert die Werkzeugschärfe und erhöht die Schnittkräfte, wodurch die Werkzeuglebensdauer verringert wird. Aber das passiert nicht bei hohen Geschwindigkeiten. Aluminium geht einfach.

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Die Präzision des Hochgeschwindigkeitsfräsens von Aluminium

Wir alle denken, dass höhere Vorschübe die Oberflächengüte des Aluminiums verringern, weil sich die Werkzeugschneide weiter bewegt, während das Werkzeug eine Drehung ausführen und es abschneiden kann. Im Allgemeinen führt dies zu einem breiteren Span, einer höheren Schnittkraft und einer schlechteren Oberflächengüte. Allerdings ist beim HSM trotz des großen Vorschubs die Geschwindigkeit des Werkzeugs höher, sodass der Span tatsächlich dünner ist als beim konventionellen Fräsen. Außerdem ist die Vibration aufgrund einer geringeren Schnittkraft geringer.

Konstanter Werkzeugeingriffswinkel

Eines der Hauptprobleme beim Fräsen von Hohlräumen mit Schaftfräsern betrifft die Herstellung von Taschenwinkeln. Der Schaftfräser muss sich um 90 Grad drehen, um die Tasche herzustellen, und in diesem Moment verdoppelt sich das zu schneidende Material (von beiden Seiten der Tasche). Dies führt zu einer lokalen Erhöhung der Schnittkraft und ist sehr schlecht für die Standzeit und die Präzision der Teile. Das HSM-Aluminiumfräsen verfügt jedoch über eine Reihe von Strategien zur Erzeugung vorgegebener Werkzeugwege, die einen konstanten Werkzeugeingriffswinkel beinhalten. Das heißt, das Werkzeug nähert sich allmählich dem Winkel, während es das gesamte Material um ihn herum auf einer kreisförmigen Bahn bearbeitet. So bleibt die Schneidkraft konstant und damit auch die Präzision. außerdem wird die Standzeit verlängert.

Kühlmittelverbrauch

Einige HSM-Strategien für die Aluminiumbearbeitung verwenden überhaupt keine Kühlmittel. Ich meine, die Bearbeitung bei 200 Grad erfordert kaum eine Kühlung des Materials und der Schneide. Einige hochpräzise Operationen verwenden jedoch immer noch Kühlmittel, um die Teilequalität zu verbessern, aber die Menge des Kühlmittels ist im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung viel geringer. Einige Aluminium-Hochgeschwindigkeitsfräsverfahren verwenden die sogenannte Minimalmengenschmierung. Die verabreichte Kühlmittelmenge reicht gerade aus, um einen dünnen Film zu bilden, der die Reibung verringert und etwas Kühlung bietet.

Es ist also ganz offensichtlich, dass das Hochgeschwindigkeits-Aluminiumfräsen eine innovative und produktive Möglichkeit ist, kundenspezifische Teile, Prototypen, Kleinserien und andere Sets aus Aluminiumlegierungen herzustellen. Mit der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erhalten Sie bessere Preise und verbringen weniger Zeit damit, auf die Erfüllung Ihrer Bestellung zu warten.