Aluminium Fräsen leicht gemacht

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Aluminium Fräsen – Typische Anwendungsbeispiele:

Fräsen eines Aluminiumrads

Aluminumrad fräsen [KraznyOktyabr / Foter / CC BY]

Tagtäglich werden Unmengen an Teilen aus Aluminium gefräst. Die Anwendungen reichen vom Maschinen -und Fahrzeugbau, über Gravuren von Schildern bis hin zu Leichtbauteilen im Flugzeugbau. Das Planfräsen von Dichtflächen bei Motor- oder Getriebegehäusen gehört ebenso zu den alltäglichen Fräsaufgaben, wie die Herstellung von anmutendem Modeschmuck aus Aluminium.

Worauf muss man beim Fräsen von Aluminium achten?

Die mechanischen Eigenschaften von Aluminium ermöglichen die Herstellung von präzisen Bauteilen mit polierten Oberflächen und einer Genauigkeit von einem tausendstel Millimeter. Um diese Genauigkeiten zu erreichen, sind bei Fräsen von Aluminium einige grundsätzliche Dinge zu beachten. Im Unterschied zur Bearbeitung von Holz und Stahl kann Aluminium aufgrund der Wärmeentwicklung beim Fräsen weich werden und das Schneidwerkzeug verkleben. Dadurch können die Späne nicht mehr abgeführt werden, der Spanraum verstopft und neue Späne werden nicht mehr geschnitten. Die unweigerliche Folge ist eine unbrauchbare Oberfläche und der Bruch des Fräswerkzeugs.

Die Kenngrößen und physikalischen Eigenschaften der Aluminiumlegierung sowie das Zusammenspiel der Maschinenparameter geben den Ausschlag darüber, ob der Bearbeitungsprozess erfolgreich abläuft oder nicht.

Die 5 wichtigsten Kenngrößen für das Fräsen von Aluminium sind:

  • Art der Aluminiumlegierung
  • Art des Fräsers (Material und Anzahl der Schneiden)
  • Höhe der Vorschubgeschwindigkeit
  • Höhe der Fräserdrehzahl
  • Art des Kühlschmiermittels (KSS)

Welche Aluminiumlegierungen zum fräsen verwenden?

B&T Metall Aluminium Platte 8,0 mm stark AlMg4,5Mn F 28 (5083) Alu Blech gewalzt blank natur Zuschnitt auf Maß

€13,00
1 neu ab € 13,00
am 4. December 2016 14:21 CET

Eigenschaften

  • Größe 100 x 500 mm (10 x 50 cm)
  • Kreissägeschnitt scharfkantig, bitte achten Sie auf eine korrekte Maßangabe, Umrechnungsfaktor 10 mm = 1 cm
  • Millimetergenauer Zuschnitt auf Wunsch - einfach nächstgrößere Abmessung bestellen und direkt nach Abschluss der Bestellung unter "Verkäufer kontaktieren" Ihr Wunschmaß mitteilen.
  • Standard - Aluminiumlegierung im Maschinenbau - sehr gut zerspanbar, unbearbeitet keine dekorative Oberfläche (fertigungsbedingte Kratzer).
  • AlMg4,5Mn bzw. EN-AW 5083, Zugfestigkeit ca. 280 N/mm²

Die folgende Tabelle zeigt die Fräseignung von häufig eingesetzten Aluminiumlegierungen. Achtet bitte bei Eurer Bestellung darauf ein Aluminium in Dreh-/Fräsqualität anzufordern, falls Ihr keine DIN Bezeichnung angeben könnt. Eine mögliche Bezugsquelle für Rohmaterial ist www.metallstore.de.

Bezeichnung DIN Schlüssel alte Bezeichnung Eigenschaften Zugfestigkeit [N/mm²]
EN AW-1050 3.0255 Al 99,5
(Reinaluminium)
Mäßig zerspanbar
gut verformbar
75 – 110
EN AW-2007 3.1645 AlCuMgPb Sehr gut zerspanbar (Automatenlegierung) 370 – 470
EN AW-2011 3.1655 AlCuBiPb Sehr gut zerspanbar 370 – 410
EN AW-2017 3.1325 AlCuMg1 Sehr gut zerspanbar 385 – 460
EN AW-5083 3.3547 AlMg4,5Mn Gut zerspanbar, Gut schweißbar 275 – 315
EN AW-6012 3.0615 AlMgSiPb Sehr gut zerspanbar (Automatenlegierung) 275 – 390
EN AW-6026 n/a AlMgSiBi Gut zerspanbar > 310
EN AW-6060 3.3206 AlMgSi0,5 Sehr gut schweißbar 215 – 260
EN AW-6082 3.2315 AlMgSi1 Gut zerspanbar Gut schweißbar 300 – 350
EN AW-7075 3.4365 AlZnMgCu1,5 Hohe Festigkeit,
Hartaluminium
> 550

Hier findest du auch eine ausführliche Tabelle mit Angaben zur Zerspanbarkeit und Werkstoffzuständen von Aluminiumlegierungen.
Aluminium mit Legierungszusätzen kann um ein Vielfaches härter sein als reines Aluminium. In technischen Tabellen (z.B. Tabellenbuch Metall) oder in meinem Blogbeitrag zur Berechnung der Schnittgeschwindigkeit, kannst Du die die Richtwerte für Drehzahl, Größe und Vorschub der unterschiedlichen Werkzeuge und Legierungen finden bzw. berechnen.

Geeigneter Fräser für die Zerspanung von Alu

Je kürzer und dicker der Fräser ist, desto höher ist seine Stabilität. Ein stabiler Fräser beugt das Schwingen und ein ständiges Brechen des Fräsers vor. Analog zum Fräsen aller anderen Materialien gilt gerade auch bei Aluminium die Faustregel:

„Der Fräser muss so dick wie möglich und so kurz wie möglich sein.“

Außerdem muss für ein gutes Fräsergebnis der freie Abtransport der Späne durch den Fräser gewährleistet sein. Den besten Spanabtransport hat der Einschneidenfräser, da hier der Spanraum am größten ist. Je geringer die Anzahl der Schneiden ist, desto höher ist in der Regel übrigens die Belastung auf die einzelne Schneide.

Aus diesem Grund muss für das Fräsen von Aluminium ein Kompromiss zwischen Schneidenbelastung und guter Spanabfuhr gemacht werden.

Nachtrag (29.11.2015): Ursprünglich stand hier die Aussage, dass ein Einschneidenfräser für die Aluminiumzerspanung nicht geeignet ist. Ein äußerst fachkundiger Leser (Marc) hat meine Fehleinschätzung zum Glück korrigiert und weist z.B. auf den so genannten „Einzahnfräser mit Habichtschnabel“ von VHF hin, welcher tatsächlich besonders gut für eine Aluminiumzerspanung geeignet ist!

Aluminium Fräsen – Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit

Die Drehzahl des Fräsers wird über folgenden Zusammenhang berechnet:
n = vc / d x pi
n = Drehzahl des Fräsers in U/min
vc = Schnittgeschwindigkeit in mm/min
d = Fräserdurchmesser in mm
pi = Kreiszahl (3,14)

Die Vorschubgeschwindigkeit des Fräsers wird über folgende Formel berechnet:
vf = n * z * fz

vf = Vorschubgeschwindigkeit in mm/min
n = Fräserdrehzahl in U/min
z = Anzahl der Schneiden am Fräser
fz = Zahnvorschub in mm/Zahn

Faustwerte:
Schnittgeschwindigkeit bei Aluminium: vc ~ 100 m/min bei hochwertigen HSS Fräsern.
Vorschub bei Aluminium: fc ~ 0,1 mm pro Schneide. Bei einem Dreischneider sind das somit 0,3 mm Vorschub pro Fräserumdrehung.

Beispielrechnung:
3 Schneider mit 6 mm Fräserdurchmesser.
Schnittgeschwindigkeit vc = 100 m/min = 100*1000 mm/min
Fräserdurchmesser d = 6 mm
Fräserdrehzahl n = 5300 U/min
Vorschub fz = 0,1 mm/U
–> Vorschubgeschwindigkeit vf = 1600 mm/min

Für alle faulen CNCer gibt es hier auch ein Rechentool zum Ermitteln der Schnittdaten. Außerdem gibt es noch einen seperaten Blogbeitrag für die Berechnung der Schnittgeschwindigkeit.

Auswahl des Kühlschmiermittels beim Fräsen von Aluminium

Empfehlung: Verwende am besten eine Minimalmengenschmierung mit entsprechendem Kühlmittel für Aluminium. Hier könnt Ihr eine kostenlose Warenprobe vom Hersteller Oportet anfragen.
Manche Hobbyisten verwenden auch Petroleum/Spiritus aus der Spritzflasche für die Kühlung. Dies empfehle ich jedoch explizit nicht, da Petroleum/Spiritus leicht entflammbar und somit gefährlich ist. Weiterhin muss man beim Spritzen aus der Flasche besonders achtsam vorgehen, da man recht nahe an das rotierende Werkzeug herankommt.

Bohrmilchkonzentrat , Kühlschmierstoff zum Bohren, Drehen und Fräsen

€11,00
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am 4. December 2016 14:21 CET

Eigenschaften

  • Für alle spanenden Arbeiten wie Bohren, Drehen, Fräsen, Schleifen usw.
  • Kühlt und schmiert alle Werkzeuge
  • Verhindert Flecken- und Rostbildung an fertigen Werkstücken
  • 0,5 Liter

Hinweis: Bei Einsatz von Kühlschmiermittel auf Wasserbasis bitte die Maschine nach dem Einsatz des KSS vollständig reinigen. Bei längerem Stillstand trennt sich nämlich das Wasser aus der Emulsion und führt dazu, dass Deine Fräsmaschine zu rosten beginnt. Weiterhin kann stehendes Kühlschmiermittel leicht Pilze und Bakterien ansetzen, deshalb sind häufig spezielle Fungizide als Additiv im Kühlschmiermittel notwendig.

 

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