Das CNC Aluminium fräsen ermöglicht die Herstellung von Prototypen und Serien unter Einhaltung sämtlicher Spezifikationen. Besonders wichtig ist hierbei die Auswahl der richtigen Legierung wie EN AW-2007, EN AW-6061 oder EN AW-5083, da diese je nach Anwendung unterschiedliche Eigenschaften bieten. Im Vergleich zu Stahl weist Aluminium nur etwa ein Drittel des Gewichts auf, was erhebliche Vorteile im Leichtbau bietet. Die Qualität der Aluminium Frästeile hängt außerdem von entscheidenden Faktoren wie der Geometrie des Fräswerkzeugs, der Maschinenkapazität und der Kühlung ab. In diesem Artikel erfahren wir, worauf beim Bestellen von Alu Fräsen online zu achten ist und wie Sie den optimalen Anbieter für Ihre spezifischen Anforderungen finden.
Einführung in das Aluminium Fräsen
Aluminium ist als Werkstoff in der modernen Fertigung kaum wegzudenken. Seine Kombination aus geringem Gewicht, hoher Korrosionsbeständigkeit und exzellenter Zerspanbarkeit macht es zur ersten Wahl für zahlreiche Anwendungen. Beim Fräsen von Aluminium kommt es besonders auf die richtige Wahl des Fräswerkzeugs und die präzise Einstellung der Bearbeitungsparameter an. Spezielle Fräsern für Aluminium sorgen für eine saubere Oberfläche und verhindern das Anhaften von Spänen. Die optimale Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit sind entscheidend, um beim Fräsen von Aluminium beste Ergebnisse zu erzielen und die Lebensdauer der Werkzeuge zu maximieren. Auch die Einstellung der Maschine und die Auswahl der passenden Frässtrategie spielen eine große Rolle, um die gewünschten Oberflächeneigenschaften und Maßgenauigkeit zu erreichen. Im folgenden Artikel beleuchten wir die wichtigsten Aspekte, die beim Fräsen von Aluminium zu beachten sind, und geben praxisnahe Tipps für die Auswahl des richtigen Werkstoffs und die optimale Bearbeitung.
Technische Anforderungen an Aluminium CNC Frästeile
Bei der Herstellung von CNC-gefrästen Aluminiumteilen bestimmen die technischen Anforderungen maßgeblich die Qualität und Funktionalität des Endprodukts. Nach der Regel sollten dabei Parameter wie Drehzahl und Vorschub stets eingehalten werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Die präzise Einhaltung dieser Spezifikationen ist entscheidend für den Erfolg jedes Projekts.
Hinweis: Achten Sie besonders darauf, dass alle technischen Anforderungen exakt umgesetzt werden, da bereits kleine Abweichungen zu Problemen beim Fräsvorgang führen können.
Toleranzen und Oberflächenqualitäten im Vergleich
Die Präzision moderner CNC-Fertigung ermöglicht beeindruckende Genauigkeiten. Hochwertige Fräsmaschinen erreichen enge Toleranzen bis zu ±0,01 mm, abhängig von Bauteilgeometrie und Material. Besonders leistungsstarke Anlagen können sogar Toleranzen ab ±0,005 mm realisieren. Diese Genauigkeit ist für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Automobilindustrie unerlässlich, wo Toleranzen von bis zu ±0,001 Zoll (±0,0254 mm) gefordert werden.
Für die Einhaltung solch enger Toleranzen ist die exakte Führung der Linie beim Fräsen entscheidend, da die Schnittlinie maßgeblich die Präzision der Kontur und die Qualität des Endprodukts beeinflusst.
Standardmäßig werden Aluminium Frästeile nach DIN ISO-2768mK gefertigt, wobei auch präzisere Toleranzklassen wie IT6 (g6, H6) möglich sind. Die Wahl der richtigen Toleranzklasse – fein (±0,05 bis ±0,5 mm), mittel (±0,1 bis ±3,0 mm), grob (±0,15 bis ±5,0 mm) oder sehr grob (±0,5 bis ±8,0 mm) – hängt vom Einsatzzweck des Bauteils ab.
Bei der Oberflächenqualität lassen sich verschiedene Rauheitswerte erzielen. Die typische Oberflächenrauheit liegt zwischen Ra 0,8 und Rz 3,2, wobei für spezifische Anforderungen Rz-Werte von 4 µm, 6,3 µm oder 16 µm definiert werden können. Zusätzlich sind verschiedene Oberflächenbehandlungen wie Eloxieren, Pulverbeschichten und Polieren möglich.
Einfluss der Bauteilgeometrie auf die Frässtrategie
Die Geometrie eines Bauteils bestimmt entscheidend die Frässtrategie. Moderne 5-Achs-Fräsmaschinen ermöglichen die wirtschaftliche Herstellung komplexer Geometrien und anspruchsvoller Präzisionsteile. Dabei sind Verfahrwege von bis zu 10.000 mm in der X-Achse, 4.300 mm in der Y-Achse und 1.250 mm in der Z-Achse realisierbar.
Bei der Konstruktion von Aluminiumteilen sind einige geometrische Einschränkungen zu beachten. Da beim CNC-Fräsen runde Werkzeuge verwendet werden, müssen scharfe Innenecken vermieden werden. Außerdem sollte die Wandstärke bei Metallteilen mindestens 0,25 mm betragen.
Für stabile Ergebnisse ist die Tiefe-zu-Durchmesser-Relation wichtig. Bei Aluminium sollte die Frästiefe nicht größer als das Zehnfache des Werkzeugdurchmessers sein. Bei tieferen Strukturen können Vibrationen und Instabilität auftreten, was zu ungleichmäßigen Oberflächen führt. Selbst mit stabilen Maschinen wie der High-Z CNC Fräse sind Zustellungen von maximal 8 mm mit einem 6 mm Fräser empfehlenswert.
Eine fortschrittliche CAD/CAM-Software verbessert zusätzlich die Frässtrategie. Besonders bei Rundungen werden Kreisbahnen als echte Kreise berechnet und nicht als Linien zwischen einzelnen Vektorpunkten, was zu saubereren Ergebnissen führt.
Kühlung und Spanabfuhr beim CNC Fräsen von Aluminium
Die richtige Kühlung und Spanabfuhr sind beim Aluminium Fräsen unerlässlich. Aluminium leitet Wärme etwa dreimal besser als Stahl, was einerseits die Konzentration von Hitze an der Schneide verhindert, andererseits aber zur Wärmeausdehnung des Werkstücks führen kann.
Für optimale Ergebnisse sind folgende Kühlmethoden besonders effektiv:
- Minimalmengenschmierung mit speziellen Kühlschmiermitteln für Aluminium
- Hochdruck-Kühlmittel direkt an der Spanbildungsstelle
- Luftkühlung mit Druckluft für geringere Frästiefen
Alternativ kann bei der Trockenbearbeitung von Aluminium eine DLC Beschichtung eingesetzt werden. Diese Beschichtung verbessert die Schmierfähigkeit und Wärmeableitung, wodurch auf Kühlschmierstoffe verzichtet werden kann.
Die Wahl des richtigen Kühlmittels hängt vom Siliziumgehalt der Aluminiumlegierung ab. Für Legierungen mit einem Si-Gehalt unter 8% wird eine Kühlmittelkonzentration von 5% empfohlen, bei 8–12% Si-Gehalt 10% und bei über 12% Si-Gehalt 15%.
Effiziente Spanabfuhr ist besonders wichtig, da Aluminium dazu neigt, an den Schneiden zu haften. Dies kann die Oberflächenqualität beeinträchtigen und das Werkzeug beschädigen. Bei weichen Aluminiumsorten sind Einschneider mit großer Spannut vorteilhafter als mehrschneidige Fräser, da sie den abgeschälten Span besser abtransportieren können.
Geeignete Aluminiumlegierungen für das CNC Fräsen
Die Wahl geeigneter Aluminium Legierungen ist ein entscheidender Faktor für effizientes CNC Fräsen, da verschiedene Legierungen unterschiedliche Zerspanbarkeit und Materialeigenschaften aufweisen. Die Auswahl der passenden Aluminiumlegierung bestimmt maßgeblich den Erfolg beim CNC Fräsen. Je nach Anwendungsgebiet sind unterschiedliche Werkstoffeigenschaften gefragt, die über Bearbeitbarkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit entscheiden.
EN AW-2007 (AlCuMgPb) für hohe Zerspanbarkeit
Diese vielseitige Legierung zeichnet sich durch ihre hervorragenden Zerspanungseigenschaften aus. Mit einem Kupferanteil von 4-5% als Hauptlegierungselement erzeugt sie kurze Späne, was sie ideal für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung macht. EN AW-2007 bietet eine beeindruckende Zugfestigkeit von 270-330 N/mm² und eine Härte von 95 HB. Darüber hinaus eignet sich diese Legierung besonders gut für das Gewindeschneiden und zeigt sich während der Bearbeitung äußerst stabil.
Allerdings weist EN AW-2007 einige Einschränkungen auf: Die Schweißbarkeit ist gering, und trotz allgemeiner Korrosionsbeständigkeit ist sie nicht für stark korrosive Umgebungen geeignet. Hauptsächlich wird diese Legierung in Form von Rundstangen angeboten und ist nicht RoHS-konform. Typische Anwendungsbereiche sind präzise Maschinenteile, Bolzen, Schrauben, Muttern und andere Bauteile, bei denen Maßgenauigkeit entscheidend ist.
EN AW-6061 (AlMg1SiCu) für Strukturbauteile
Als ausgewogene Legierung mittlerer Festigkeit bietet EN AW-6061 ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Formbarkeit und Schweißbarkeit. Mit einer Dichte von 2,8 kg/dm³ enthält sie etwa 1% Magnesium und 0,6% Silizium. Je nach Wärmebehandlung erreicht sie Zugfestigkeiten zwischen 180-260 N/mm².
Diese Legierung wird bevorzugt für Strukturbauteile im Maschinenbau, in der Automobilindustrie und Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt. Besonders bemerkenswert ist ihre gute Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit, wodurch sie sich für geschweißte Konstruktionen eignet. Bei der Zerspanung erzielt man eine hohe Oberflächenqualität bei moderatem Werkzeugverschleiß.
EN AW-5083 (AlMg4,5Mn0,7) für korrosionsbeständige Anwendungen
Wenn maximale Korrosionsbeständigkeit gefordert ist, stellt EN AW-5083 die optimale Wahl dar. Diese Legierung enthält Magnesium sowie Spuren von Chrom und Mangan, was ihr eine außergewöhnlich hohe Beständigkeit in chemischen und maritimen Umgebungen verleiht. Mit einer Zugfestigkeit von 270-350 N/mm² und einer Härte von 70 HB besitzt sie die höchste Festigkeit unter den nicht wärmebehandelbaren Legierungen.
EN AW-5083 eignet sich hervorragend für großflächige, plattenförmige Frästeile und überzeugt durch ihre Schweißbarkeit, Eloxierbarkeit und natürliche Härte. Zudem ist sie besonders resistent gegen Witterungseinflüsse und Chemikalien. In der Praxis findet sie hauptsächlich Anwendung im Maschinen- und Anlagenbau, für Tieftemperaturanlagen, Schiffsanwendungen, Druckanlagen und geschweißte Konstruktionen. Zu beachten ist jedoch, dass diese Legierung nicht für Anwendungen mit Temperaturen über 65°C eingesetzt werden sollte.
Schnittdaten und Werkzeugwahl beim Aluminium Fräsen
Die richtige Wahl von Schnittparametern und Werkzeugen entscheidet über den Erfolg beim Aluminium Fräsen. Die Auswahl des passenden Fräswerkzeugs ist dabei entscheidend, um eine präzise und effiziente Bearbeitung zu gewährleisten. Ebenso spielt der richtige Fräskopf eine zentrale Rolle, da er auf die jeweilige Aluminiumlegierung abgestimmt sein muss. Beim Zerspanen von Aluminium treten häufig Herausforderungen wie Materialanhaftungen oder Schmieren auf, die die Bearbeitungsqualität beeinflussen können. Optimale Schnittgeschwindigkeiten sind unerlässlich, um eine hohe Oberflächenqualität und eine lange Standzeit der Werkzeuge zu erreichen. Zu den wichtigsten Parametern des Fräsens zählen Vorschub, Drehzahl, Kühlung und die Auswahl des geeigneten Schmiermittels. Die Wahl des richtigen Fräsers beeinflusst maßgeblich die Bearbeitungsergebnisse und die Vermeidung von Werkzeugbruch. Im Fall eines plötzlichen Leistungsabfalls, etwa durch Materialanhaftungen oder Werkzeugüberlastung, kann es zu abrupten Stopps und Qualitätsverlusten kommen. Es besteht zudem die Gefahr von Werkzeugschäden durch extreme Wärmeentwicklung, insbesondere beim Fräsen von Aluminium. Die Aluminiumlegierung EN AW 6063, als Vertreter der Gruppe 1 mit niedriger Festigkeit, stellt besondere Anforderungen an das Fräsen, da sie zum Kleben und Schmieren neigt. Für anspruchsvolle Fräsarbeiten bietet EN AW 7075 aufgrund seiner hohen Festigkeit und guten Zerspanbarkeit deutliche Vorteile. Die Materialeigenschaften von Aluminium können durch Reinform oder gezielte Verstärkungen weiter verbessert werden, um Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit zu erhöhen. Die Auswahl geeigneter Werkstoffe ist für jede Fräsanwendung entscheidend, da sie die Bearbeitbarkeit und das Endergebnis maßgeblich beeinflusst.
Die optimale Kombination dieser Faktoren führt zu besserer Oberflächenqualität, längerer Werkzeugstandzeit und wirtschaftlicherer Fertigung.
Optimale Drehzahlen und Vorschübe für Alu Fräsen
Die Oberflächenqualität beim Aluminium Fräsen wird umso glatter, je höher die Schnittgeschwindigkeit ist. Allerdings steigt dadurch auch der Werkzeugverschleiß. Für verschiedene Aluminiumtypen gelten unterschiedliche Richtwerte:
- Weiches, langspanenes Aluminium: 100-500 m/min
- Harte Aluminiumlegierungen: 100-200 m/min
Die Drehzahl lässt sich mit der Formel n = vc / (d × π) berechnen, wobei vc die Schnittgeschwindigkeit, d der Fräserdurchmesser und π die Kreiszahl ist. Für die Vorschubgeschwindigkeit gilt die Formel vf = n × z × fz, wobei n die Fräserdrehzahl, z die Anzahl der Schneiden und fz der Zahnvorschub ist.
Bei der Bearbeitung von Aluminium beträgt der typische Zahnvorschub etwa 0,1 mm/Zahn. Der Vorschub sollte je nach Schneidendurchmesser angepasst werden:
- 2-4 mm Durchmesser: 0,02-0,03 mm Vorschub
- 5-8 mm Durchmesser: 0,05 mm Vorschub
- 9-12 mm Durchmesser: 0,10 mm Vorschub
Unterschiede bei der Bearbeitung mit Oberfräse vs. CNC
Während Oberfräsen für einfache Arbeiten geeignet sind, bieten CNC-Maschinen wesentlich höhere Präzision und Wiederholgenauigkeit. Bei der Aluminium-Bearbeitung mit Oberfräsen sind einige Besonderheiten zu beachten:
- Mehrere flache Durchgänge statt eines tiefen Schnitts durchführen
- Fräser mit 1-2 Schneiden für bessere Spanabfuhr wählen
- Werkzeug mit spiralförmigem Aufwärtsschnitt für gute Oberflächengüte einsetzen
Im Gegensatz dazu ermöglichen professionelle CNC-Maschinen Drehzahlen zwischen 18.000 und 30.000 U/min, was besonders beim HSC-Verfahren (High Speed Cutting) zum Tragen kommt.
Werkzeugbeschichtungen für lange Standzeiten
Die richtige Werkzeugbeschichtung kann die Standzeit erheblich verlängern. Besonders bewährt haben sich:
- ZrN (Zirkoniumnitrid): Reduziert Wiedereinschweißen von Spänen und verbessert die Oberflächengüte
- Diamantbeschichtungen: Erhöhen die Standzeit im Hochgeschwindigkeitsbetrieb um bis zu 300% im Vergleich zu unbeschichteten Werkzeugen
- TiB2 (Titanborid): Eignet sich gut für Aluminiumbearbeitung
Allerdings sind nicht alle Beschichtungen vorteilhaft. TiAlN-beschichtete Hartmetallwerkzeuge zeigen beispielsweise eine schlechtere Leistung als unbeschichtetes Hartmetall, da sie die Schnittkräfte und Wärmeentwicklung erhöhen.
Für optimale Ergebnisse empfehle ich Hartmetallwerkzeuge als Standardlösung für die Aluminiumbearbeitung. Sie bieten ein hervorragendes Verhältnis von Härte, Verschleißfestigkeit und Wirtschaftlichkeit. Außerdem sollte auf ausreichende Kühlung geachtet werden, da Aluminium eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt.
Schlussfolgerung
Fazit und Ausblick
Aluminium Fräsen bietet unbestritten zahlreiche Möglichkeiten für präzise Fertigungsprozesse. Das Thema dieses Artikels ist das Aluminiumfräsen, wobei insbesondere auf Aluminium als Werkstoff, relevante Bearbeitungstechniken sowie Fräsparameter, Oberflächenveredelung und Schmierung eingegangen wird. Die richtige Bestellung von Aluminium Frästeilen online erfordert allerdings fundiertes Wissen über mehrere entscheidende Faktoren.
Zunächst spielt die Wahl der passenden Aluminiumlegierung eine zentrale Rolle. EN AW-2007 eignet sich besonders für hochpräzise Zerspanungsprozesse, während EN AW-6061 durch seine ausgewogenen Eigenschaften bei Strukturbauteilen überzeugt. EN AW-5083 bietet hingegen außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit für maritime Anwendungen. Die technischen Anforderungen an Frästeile müssen ebenso sorgfältig definiert werden, wobei moderne CNC-Maschinen beeindruckende Toleranzen bis zu ±0,01 mm ermöglichen.
Die Bauteilgeometrie beeinflusst maßgeblich die Frässtrategie. Tatsächlich lassen sich mit 5-Achs-Fräsmaschinen selbst komplexe Geometrien wirtschaftlich herstellen. Dabei gilt es jedoch, bestimmte Einschränkungen zu beachten – beispielsweise sollte die Frästiefe nicht größer als das Zehnfache des Werkzeugdurchmessers sein.
Bei den Schnittparametern hängt die optimale Wahl von der jeweiligen Aluminiumlegierung ab. Grundsätzlich gilt: Je höher die Schnittgeschwindigkeit, desto besser die Oberflächenqualität – allerdings auf Kosten der Werkzeugstandzeit. Daher empfehle ich eine sorgfältige Abstimmung zwischen Drehzahl, Vorschub und Werkzeugwahl.
Abschließend betrachtet stellt das Aluminium Fräsen eine vielseitige Fertigungstechnologie dar, die präzise Bauteile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften ermöglicht.
