Angriff auf Aluminium:ein Leitfaden zur maschinellen Bearbeitung

Aluminium ist eines der am häufigsten bearbeiteten Materialien, da die meisten Formen des Materials eine hervorragende Bearbeitbarkeit aufweisen und daher ein häufig verwendetes Material in der Fertigung ist. Aus diesem Grund kann der Wettbewerb für die Aluminiumbearbeitung intensiv sein. Das Verständnis der Grundlagen hinter der Werkzeugauswahl, den Betriebsparametern und fortschrittlichen Frästechniken für Aluminium kann Zerspanern helfen, sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.

Materialeigenschaften

Aluminium ist ein hoch formbares, bearbeitbares, leichtes Material. Teile aus diesem Material sind in nahezu allen Branchen zu finden. Darüber hinaus ist Aluminium aufgrund seiner geringen Kosten und Flexibilität zu einer beliebten Wahl für Prototypen geworden.

Aluminium ist in zwei Grundformen erhältlich:Gegossen und geschmiedet. Geschmiedetes Aluminium ist in der Regel fester, teurer und enthält einen geringeren Prozentsatz an Fremdelementen in seinen Legierungen. Geschmiedetes Aluminium ist außerdem hitzebeständiger als Guss und lässt sich besser bearbeiten.

Aluminiumguss hat eine geringere Zugfestigkeit, aber eine höhere Flexibilität. Es kostet weniger und hat einen höheren Prozentsatz an äußeren Elementen (Silizium, Magnesium usw.) in seinen Legierungen, was es abrasiver macht als Schmiedeeisen.

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Werkzeuggeometrie

Für Aluminiumwerkzeuge stehen einige Beschichtungsoptionen zur Verfügung, darunter das beliebte goldfarbene ZrN (Zirkoniumnitrid) und das weniger bekannte, aber hochwirksame TiB₂ (Titandiborid). Unbeschichtete Werkzeuge können auch eine solide Bearbeitungsleistung bieten. Der eigentliche Schlüssel zur Hochleistungsbearbeitung von Aluminium liegt jedoch in der Kenntnis der richtigen Nutenzahl und des Steigungswinkels, die für Ihren Betrieb erforderlich sind.

Flötenzahl

Schaftfräser für Aluminium sind häufig entweder in 2-Schneiden- oder 3-Schneiden-Ausführung erhältlich. Bei höheren Schneidenzahlen wird es schwierig, Späne bei den hohen Geschwindigkeiten, mit denen Sie in Aluminium arbeiten können, effektiv abzutransportieren. Dies liegt daran, dass Aluminiumlegierungen einen großen Span hinterlassen und die Spantäler mit jeder zusätzlichen Nut auf einem Schaftfräser kleiner werden.

Traditionell sind 2-Schneiden-Schaftfräser die bevorzugte Wahl für Aluminium. 3-schneidige Schaftfräser haben sich jedoch in vielen Schlichtoperationen als erfolgreicher erwiesen und können mit den richtigen Parametern auch als Schrupper erfolgreich arbeiten. Während ein Großteil der Debatte zwischen 2- und 3-Schneiden-Schaftfräsern für Aluminium auf persönliche Vorlieben hinausläuft, können sich auch Betrieb, Steifigkeit und gewünschte Materialabtragsraten auf die Werkzeugauswahl auswirken.

Spiralwinkel

Der Steigungswinkel eines Werkzeugs wird durch den Winkel gemessen, der zwischen der Mittellinie des Werkzeugs und einer geraden Tangente entlang der Schneidkante gebildet wird. Schneidwerkzeuge für Aluminium weisen in der Regel höhere Schrägungswinkel auf als Standard-Schaftfräser. Spezielle Steigungswinkel für Aluminium sind typischerweise entweder 35°, 40° oder 45°. Werkzeuge mit variabler Spirale sind ebenfalls erhältlich und eignen sich hervorragend zur Reduzierung von Rattern und Oberschwingungen bei gleichzeitiger Erhöhung der Materialabtragsraten.

Ein Schrägungswinkel von 35° oder 40° ist eine gute Wahl für traditionelle Schrupp- und Schlitzanwendungen. Ein Schrägungswinkel von 45° ist die bevorzugte Wahl für das Schlichten, aber auch für hocheffiziente Fräs-Werkzeugwege, da sich der hohe Schrägungswinkel schneller um das Werkzeug wickelt und für einen aggressiveren Schnitt sorgt.

Werkzeugoptionen

Bei der Bearbeitung von Aluminium werden häufig 2- oder 3-Schneiden-Standardwerkzeuge die Arbeit erledigen. Für bestimmte Anwendungen und Maschinenkonfigurationen gibt es jedoch einige weitere Werkzeugoptionen, die für eine noch bessere Leistung in Betracht gezogen werden sollten.

Spanbrecher-Werkzeug

Eines der wichtigsten Dinge, die bei der Bearbeitung von Aluminium (und vielen anderen Materialien) zu berücksichtigen sind, ist eine effektive Spanabfuhr. Standard-Schaftfräser mit 2-3 Schneiden, die mit den empfohlenen Geschwindigkeiten und Vorschüben und der richtigen Spanlast laufen, können die Späne ziemlich gut abführen. 3-Schneiden-Spanbrecherwerkzeuge können jedoch mit erhöhter Geschwindigkeit und höheren Vorschüben betrieben werden, um eine noch bessere Leistung zu erzielen. Die einzigartige Offset-Spanbrechergeometrie erzeugt kleinere Späne für eine optimale Evakuierung und hinterlässt dennoch eine halbfertige Oberfläche.

Diese Werkzeuge eignen sich hervorragend für fortgeschrittenere Werkzeugwege wie High Efficiency Milling, ein weiteres wichtiges Werkzeug für eine erfolgreiche Erfahrung in der Aluminiumbearbeitung.

Hochwucht-Schaftfräser

Hochausgeglichene Schaftfräser wurden entwickelt, um die Leistung in hochausgeglichenen Bearbeitungszentren mit erhöhten Drehzahlen und Vorschüben erheblich zu steigern. Diese Werkzeuge sind speziell für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung in Aluminium (bis zu 33.000 U/min) präzisionsgewuchtet.

Helical Solutions bietet Werkzeuge mit hoher Wucht in standardmäßigen 2-Nuten-Ausführungen sowie 3-Nuten-Ausführungen mit Kühlmitteldurchführung für reduzierte Hitze, verbesserte Spanabfuhr und erhöhte Materialabtragsraten. Diese Werkzeuge, wie auch die Spanbrecher, sind auch eine ausgezeichnete Wahl für High Efficiency Milling-Werkzeugwege.

Laufparameter

Die Einstellung der richtigen Parameter für Aluminiumanwendungen ist entscheidend, um die Produktivität zu optimieren und bessere Bearbeitungsergebnisse zu erzielen. Da Aluminium ein einfacher zu bearbeitendes Material ist, ist es wichtig, Ihre Maschine an ihre Grenzen zu bringen und das Beste aus Ihrem Werkzeug herauszuholen, um der Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein und weiterhin Aufträge zu gewinnen.

Während viele Faktoren in die Parameter für jeden Job einfließen, gibt es einige allgemeine Richtlinien, die bei der Bearbeitung von Aluminium befolgt werden müssen. Für Aluminiumgusslegierungen (z. B. 308, 356, 380) wird eine Oberflächenlänge von 500-1000 SFM empfohlen, wobei die Drehzahl je nach Fräserdurchmesser variiert. Die grundlegende Berechnung, um einen Ausgangspunkt für Drehzahlen zu finden, wäre (3,82 x SFM) / Durchmesser.

Bei geschmiedeten Aluminiumlegierungen (z. B. 2024, 6061, 7075) wird eine Oberflächenlänge von 800–1500 SFM empfohlen, wobei die gleiche Berechnung verwendet wird, um einen Ausgangspunkt für die Drehzahl zu finden.

Hocheffizientes Mahlen

High Efficiency Milling, allgemein bekannt als HEM, ist eine Strategie, die in der Fertigungsindustrie schnell an Popularität gewinnt. Viele CAM-Programme enthalten jetzt HEM-Werkzeugwege, und obwohl praktisch jede Maschine HEM ausführen kann, muss die CNC-Steuerung über einen schnellen Prozessor verfügen, um mit den zusätzlichen Codezeilen Schritt zu halten. Ein großartiges Beispiel für hocheffiziente Fräs-Werkzeugwege in Aluminium ist unten zu sehen.

Im Kern ist HEM eine Schrupptechnik, die eine geringe radiale Schnitttiefe (RDOC) und eine hohe axiale Schnitttiefe (ADOC) nutzt, um die Schneidkante des Werkzeugs voll auszunutzen. Um mehr darüber zu erfahren, wie High Efficiency Milling Ihre Effizienz steigern, Ihre Werkzeuglebensdauer verlängern, die Kosten niedrig halten und eine bessere Leistung für Aluminium (und andere Materialien) erzielen kann, klicken Sie hier, um das HEM-Handbuch herunterzuladen.

Zusammenfassung

Aluminium ist ein vielseitiges Material mit hoher Bearbeitbarkeit, sollte aber nicht vernachlässigt werden. Um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, ist es wichtig zu verstehen, wie man es am besten angeht. Die Optimierung Ihres Werkzeuglagers, Ihrer Maschineneinstellungen und Werkzeugwege für Aluminium ist unerlässlich, um der Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein und Ihre Werkstatt effizienter zu machen.