Wie wählt man je nach Aufgabe den passenden Fräser für Aluminium 6061 aus?

Als Zulieferer, der sich auf die Bearbeitung von Aluminium 6061 spezialisiert hat, verstehe ich die entscheidende Rolle, die die Auswahl des richtigen Fräsers für die Erzielung qualitativ hochwertiger Ergebnisse spielt. Aluminium 6061 ist aufgrund seines hervorragenden Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses, seiner guten Korrosionsbeständigkeit und seiner guten Bearbeitbarkeit in verschiedenen Branchen eine beliebte Wahl. Um diese Eigenschaften jedoch voll nutzen zu können, ist es wichtig, den richtigen Fräser für die jeweilige Aufgabe auszuwählen. In diesem Blog teile ich einige Einblicke, wie man diese entscheidende Auswahl trifft.

Die Eigenschaften von Aluminium 6061 verstehen

Bevor Sie sich mit der Auswahl des Fräsers befassen, ist es wichtig, die Eigenschaften von Aluminium 6061 zu verstehen. Diese Legierung ist eine ausscheidungshärtbare Aluminiumlegierung mit Magnesium und Silizium als Hauptlegierungselementen. Es hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, was bedeutet, dass es bei der Bearbeitung erhebliche Wärme erzeugen kann. Aluminium 6061 neigt außerdem dazu, am Schneidwerkzeug zu haften, was zur Bildung einer Aufbauschneide (BUE) führt, die die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks beeinträchtigen und die Werkzeuglebensdauer verkürzen kann.

Bei der Auswahl eines Fräsers zu berücksichtigende Faktoren

1. Material des Fräsers

• Schnellarbeitsstahl (HSS): HSS-Fräser sind relativ kostengünstig und können zum allgemeinen Fräsen von Aluminium 6061 verwendet werden. Sie haben eine gute Zähigkeit und können einigen Stoßbelastungen standhalten. Allerdings weisen sie im Vergleich zu anderen Materialien eine geringere Hitzebeständigkeit auf. Bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen können HSS-Fräser aufgrund der beim Schneiden entstehenden Hitze schnell verschleißen.
• Hartmetall: Hartmetallfräser sind die beliebteste Wahl für die Bearbeitung von Aluminium 6061. Sie bieten eine hohe Härte, ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und gute Verschleißfestigkeit. Hartmetallfräser können ihre Schneidkante auch bei hohen Schnittgeschwindigkeiten länger behalten. Es gibt verschiedene Hartmetallsorten, und für Aluminium 6061 wird oft eine Sorte mit feiner Kornstruktur bevorzugt, da sie eine bessere Oberflächengüte und eine längere Werkzeuglebensdauer bietet.

2. Fräsergeometrie

• Anzahl der Flöten: Die Anzahl der Spannuten eines Fräsers beeinflusst die Spanabfuhr und die Vorschubgeschwindigkeit. Für Aluminium 6061 werden häufig Fräser mit weniger Schneiden (2–3 Schneiden) empfohlen. Weniger Spannuten bieten mehr Platz für die Spanabfuhr, was entscheidend ist, da Aluminiumspäne lang und zäh sein können. Dadurch wird verhindert, dass sich Späne verstopfen, was zu schlechter Oberflächengüte und Werkzeugbruch führen kann. Andererseits können Fräser mit mehr Schneiden (4–6 Schneiden) für leichte Schlichtschnitte verwendet werden, bei denen keine höhere Vorschubgeschwindigkeit erforderlich ist und eine bessere Oberflächengüte gewünscht wird.
• Helixwinkel: Der Spiralwinkel des Fräsers beeinflusst die Schnittkräfte und die Spanabfuhr. Ein hoher Spiralwinkel (30–45 Grad) ist für die Bearbeitung von Aluminium 6061 von Vorteil. Er trägt dazu bei, die Späne effektiver aus der Schneidzone zu leiten, wodurch die Gefahr des Nachschneidens von Spänen verringert und die Oberflächengüte verbessert wird. Darüber hinaus kann ein hoher Spiralwinkel auch die Schnittkräfte reduzieren, was wichtig ist, um eine Durchbiegung des Werkzeugs zu verhindern und die Maßhaltigkeit zu verbessern.
• Spanwinkel: Der Spanwinkel beeinflusst die Schnittkräfte und die Spanbildung. Bei der Bearbeitung von Aluminium 6061 wird im Allgemeinen ein positiver Spanwinkel verwendet. Ein positiver Spanwinkel reduziert die Schnittkräfte und macht den Schneidprozess effizienter. Wenn der Spanwinkel jedoch zu groß ist, kann die Schneidkante schwach werden und zum Absplittern neigen.

3. Beschichtung

Das Auftragen einer Beschichtung auf den Fräser kann seine Leistung bei der Bearbeitung von Aluminium 6061 deutlich verbessern.

• Diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtung (DLC).: Die DLC-Beschichtung hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten, der dazu beiträgt, die Anhaftung von Aluminiumspänen am Fräser zu reduzieren. Dies reduziert die Bildung von Aufbauschneiden und verbessert die Oberflächengüte des Werkstücks. DLC-beschichtete Fräser weisen außerdem eine gute Verschleißfestigkeit auf und können die Standzeit des Werkzeugs verlängern.
• Titannitrid (TiN)-Beschichtung: TiN-Beschichtung ist eine gängige Beschichtung für Fräser. Es bietet eine gute Verschleißfestigkeit und hält hohen Temperaturen stand. Allerdings ist sie im Vergleich zur DLC-Beschichtung möglicherweise nicht so wirksam bei der Verhinderung der Aluminiumhaftung.

Den Fräser an die Aufgabe anpassen

1. Schruppoperationen

Bei der Schruppbearbeitung besteht das Ziel darin, schnell eine große Materialmenge abzutragen. Hierfür bietet sich ein Hartmetallfräser mit 2 – 3 Schneiden und hohem Spiralwinkel an. Die geringere Spannutenzahl ermöglicht eine effiziente Spanabfuhr und der hohe Spiralwinkel trägt zur Reduzierung der Schnittkräfte bei. Um die Schnittkräfte zu minimieren, kann auch ein Fräser mit positivem Spanwinkel verwendet werden. Die Beschichtung des Fräsers sollte entsprechend den spezifischen Anforderungen ausgewählt werden. Wenn die Verhinderung der Aluminiumanhaftung ein Hauptanliegen ist, ist möglicherweise ein DLC-beschichteter Fräser zu bevorzugen.

2. Abschlussarbeiten

Bei der Endbearbeitung steht die Erzielung einer guten Oberflächengüte und einer hohen Maßhaltigkeit im Vordergrund. Es kann ein Hartmetallfräser mit 4 - 6 Schneiden verwendet werden. Je mehr Nuten vorhanden sind, desto gleichmäßiger ist der Schnitt und die Oberfläche ist besser. Der Drallwinkel sollte dennoch relativ hoch sein, um eine gute Spanabfuhr zu gewährleisten. Ein Fräser mit feinkörnigem Hartmetallmaterial und einer geeigneten Beschichtung kann dabei helfen, die gewünschte Oberflächengüte zu erzielen.

Bedeutung der Schnittparameter

Die Auswahl des passenden Fräsers ist nur ein Teil der Gleichung. Auch die Schnittparameter wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe spielen im Bearbeitungsprozess eine entscheidende Rolle.

• Schnittgeschwindigkeit: Die Schnittgeschwindigkeit sollte basierend auf dem Material des Fräsers und den Eigenschaften von Aluminium 6061 ausgewählt werden. Im Allgemeinen können mit Hartmetallfräsern im Vergleich zu HSS-Fräsern höhere Schnittgeschwindigkeiten verwendet werden. Eine zu hohe Schnittgeschwindigkeit kann jedoch zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung führen, was zu Werkzeugverschleiß und schlechter Oberflächengüte führen kann.
• Vorschubgeschwindigkeit: Die Vorschubgeschwindigkeit hängt von der Anzahl der Spannuten am Fräser und der Spanlast ab. Bei Fräsern mit weniger Spannuten kann eine höhere Vorschubgeschwindigkeit verwendet werden. Allerdings sollte die Vorschubgeschwindigkeit angepasst werden, um sicherzustellen, dass die Späne ordnungsgemäß abgeführt werden und die Oberflächengüte erhalten bleibt.
• Schnitttiefe: Die Schnitttiefe sollte entsprechend der Stärke des Fräsers und des Werkstücks gewählt werden. Bei Schruppbearbeitungen kann eine größere Schnitttiefe verwendet werden, um Material schnell abzutragen. Bei Endbearbeitungsvorgängen wird normalerweise eine geringere Schnitttiefe bevorzugt, um eine bessere Oberflächengüte zu erzielen.

Abschluss

Die Auswahl des geeigneten Fräsers für Aluminium 6061 je nach Aufgabenstellung ist ein komplexer Prozess, der ein gutes Verständnis der Materialeigenschaften, Fräsereigenschaften und Schnittparameter erfordert. Als [Ihre Unternehmensrolle], die auf die Bearbeitung von Aluminium 6061 spezialisiert ist, verfügen wir über umfangreiche Erfahrung in diesem Bereich. Wir können Ihnen eine hohe Qualität bietenCNC-AluminiumdrehteileUndCNC-Bearbeitung von AcrylDienstleistungen. UnserAcryl-CNC-Serviceist auch verfügbar, um Ihre spezifischen Bedürfnisse zu erfüllen.

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Referenzen

• ASM-Handbuch, Band 2: Eigenschaften und Auswahl: Nichteisenlegierungen und Spezialmaterialien.
• Machining Data Handbook, 3. Auflage, Metcut Research Associates, Inc.
• „Machining of Aluminium Alloys“ von Y. Altintas, in Manufacturing Processes and Equipment, 2. Auflage.