Tipps für die Arbeit mit Aluminium auf Ihrem CNC-Frästisch

Aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften wie geringes Gewicht, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und (relativ) einfache Herstellung wird Aluminium weltweit in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, vom Schiffbau bis zu Küchengeräten. 

Über diesen "(relativen)" Teil wollen wir heute sprechen. 

Aluminium-Schneidbits sind für CNC-Maschinen konzipiert

Alle Metalle haben einen kleineren "Sweet Spot" - den Bereich der Vorschübe und Geschwindigkeiten, in dem Sie die erforderliche Spanmenge erzielen können - als Holz. Aluminium ist sogar noch empfindlicher als beispielsweise Stahl. Man müsste schon eine menschliche Maschine sein, um den präzisen Vorschub einzuhalten, der nötig ist, um Reibung, Überhitzung, Schweißspäne und, ja, Werkzeugbruch zu vermeiden. 

Tun Sie es nicht. 

Was ist Aluminium?

Aluminium ist im Vergleich zu vielen anderen gängigen Metallen wie Stahl, Edelstahl und Titan ein relativ weiches Metall.

Es hat einen mittleren Härtegrad und eignet sich daher für verschiedene Anwendungen, bei denen Festigkeit und Haltbarkeit erforderlich sind, aber keine extreme Härte benötigt wird.

Aluminium lässt sich mit geeigneten Werkzeugen und Techniken leicht bearbeiten, schneiden und formen. Aber....

Aluminium ist klebrig

Aluminium kann während der Bearbeitung an CNC-Fräser-Bits "kleben", ein Phänomen, das als Spanschweißen oder Aufbauschneiden (BUE) bekannt ist. Dieses Phänomen tritt vor allem bei der Bearbeitung von Aluminium und einigen anderen Metallen auf und ist eine Folge der Kombination aus Hitze, Druck und Reibung, die bei der Bearbeitung entsteht. So passiert es:

• Wärmeentwicklung: Wenn ein CNC-Fräser in Aluminium schneidet, entsteht durch die Hochgeschwindigkeitsrotation und die Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück Wärme. Diese Wärme kann dazu führen, dass das Aluminium weicher und etwas dehnbar wird.
• Druck und Kontakt: Der CNC-Fräser übt Druck auf das Aluminium aus, wenn er das Material durchschneidet. Dieser Druck kann dazu führen, dass sich das erweichte Aluminium verformt und an der Schneide des Werkzeugs haftet.
• Materialübertragung: Wenn das Aluminium weicher wird und an der Schneide des Werkzeugs haftet, können kleine Aluminiumstücke an der Oberfläche des Fräsers verschweißt oder verklebt werden.
• Spanbildung: Im Idealfall sollten bei der Bearbeitung die Späne sauber vom Werkstück entfernt werden. In Fällen von Späneschweißen brechen die Späne jedoch nicht sauber ab, sondern können sich am Werkzeug festsetzen, was zu schlechter Oberflächengüte, erhöhtem Werkzeugverschleiß und verringerter Bearbeitungseffizienz führt.

Um zu verhindern, dass Aluminium an CNC-Fräsbits haftet und Späne verschweißt werden, wenden Zerspanungsmechaniker häufig verschiedene Techniken und Strategien an, darunter die Auswahl der richtigen Fräsbits, die Anpassung der Schnittgeschwindigkeit und des Vorschubs sowie die ordnungsgemäße Spanabsaugung.

Regelmäßiges Überprüfen und Reinigen der Oberfräser, um Kanten- oder Materialrückstände zu entfernen, kann dazu beitragen, dass sie ihre Schneidleistung beibehalten.

10 Tipps für die Arbeit mit Aluminium

1. Wählen Sie den richtigen Fräser: Verwenden Sie Oberfräser, die speziell für das Schneiden von Aluminium entwickelt wurden. Diese Fräser haben eine Geometrie, die eine effektive Spanabfuhr ermöglicht und das Risiko verringert, dass das Material am Fräser kleben bleibt.
   Ein Oberfräser mit mehreren Schneiden hat weniger Platz für die Spanabfuhr, wählen Sie daher einen Fräser mit 1 oder 2 Schneiden. Ein spiralförmiger Aufwärtsschnitt sorgt für eine gute Oberflächengüte und ein effizientes Spänemanagement.
   
   Darüber hinaus haben Amana-Aluminiumfräser eine ZrN-Beschichtung (Zirkoniumnitrid) auf einer Basis aus hochwertigstem Submikrokorn-Hartmetall, ein spezielles, firmeneigenes Kantenbearbeitungssystem und eine hochglanzpolierte Schneide mit einem einzigartigen "Spiegelglanz", was zu sauberen Schnitten, einer geringeren Wahrscheinlichkeit des Wiedereinschweißens von Spänen, einer hervorragenden Oberflächengüte und einer längeren Lebensdauer des Werkzeugs führt. Der spiralförmige O-Nuten-Schärf-/Fertigbearbeitungsprozess erhöht die Vorschubgeschwindigkeiten, so dass mehr Laufmeter in kürzerer Zeit gefräst werden können.
   
   Sie sind einfach die besten Bits zum Schneiden von Aluminium. 
2. Optimieren Sie Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe: Aluminium erfordert andere Geschwindigkeiten und Vorschübe als Materialien wie Holz oder Kunststoff. Bei zu langsamen Geschwindigkeiten besteht die Gefahr, dass das Werkzeug verklebt, während zu schnelle Geschwindigkeiten zu übermäßiger Hitze und Werkzeugverschleiß führen können. Die empfohlenen Geschwindigkeiten und Vorschübe finden Sie in den Richtlinien des Herstellers des Oberfräseneinsatzes.
3. Verwenden Sie ein geeignetes Schmiermittel/Kühlmittel: Die Verwendung eines Kühl- oder Schmiermittels kann verhindern, dass das Aluminium am Schneidegerät festklebt, und hilft, die Wärme abzuleiten. Es gibt spezielle Kühlmittel für Aluminium, aber auch einfache Lösungen wie das Besprühen mit Wasser oder die Verwendung eines Luftstrahls können wirksam sein.
4. Sicheres Einspannen: Stellen Sie sicher, dass das Aluminium sicher eingespannt ist. Aluminium ist weicher als Stahl und kann sich verbiegen oder verziehen, wenn es nicht ausreichend unterstützt wird.
5. Flache Schnitte: Führen Sie mehrere flache Durchgänge anstelle eines einzigen tiefen Schnitts durch. Diese Vorgehensweise schont Ihre Maschine und Ihr Werkzeug und hilft, die Hitze und die Spanabfuhr zu kontrollieren. 
6. Achten Sie auf Späneansammlungen: Aluminiumspäne können die Schneidevorrichtung verstopfen und die Qualität des Schnitts beeinträchtigen. Säubern Sie den Schneidbereich regelmäßig von Spänen und erwägen Sie den Einsatz eines Staubabsaugsystems.
7. Verwenden Sie eine robuste und stabile Maschine: Stellen Sie sicher, dass Ihre CNC-Fräse robust und stabil ist. Jede Biegung der Maschine kann bei der Bearbeitung von Metallen zu Ungenauigkeiten führen.
8. Achten Sie auf den Werkzeugverschleiß: Aluminium kann abrasiv sein. Überprüfen Sie Ihre Oberfräser regelmäßig auf Verschleiß und tauschen Sie sie bei Bedarf aus, um die Schnittqualität und Präzision zu erhalten.
9. Sicherheit geht vor: Tragen Sie immer eine angemessene Schutzausrüstung, einschließlich Augenschutz und Gehörschutz. Achten Sie auf die scharfen Kanten von geschnittenem Aluminium, da sie leicht in die Haut schneiden können.
10. Probeschnitte: Bevor Sie mit Ihrem endgültigen Werkstück beginnen, sollten Sie Probeschnitte an Aluminiumresten durchführen. So können Sie Ihre Einstellungen und Ihr Vorgehen anpassen, ohne Ihr Hauptmaterial zu gefährden.

Denken Sie daran, dass sich jede CNC-Oberfräse und jede Aluminiumsorte anders verhalten kann, so dass oft Experimente und Anpassungen auf der Grundlage Ihrer spezifischen Einrichtung erforderlich sind.

Besondere Herausforderungen von Aluminium

1. Weichheit und Dehnbarkeit: Aluminium ist im Vergleich zu anderen Metallen wie Stahl weicher und dehnbarer. Dies kann dazu führen, dass Material am Schneidwerkzeug kleben bleibt oder das Werkzeug verklebt. Dies erfordert eine sorgfältige Auswahl der Schneidwerkzeuge und Betriebsparameter.
2. Hitzeempfindlichkeit: Aluminium leitet Wärme effizient, was ein zweischneidiges Schwert sein kann. Einerseits hilft es, die beim Schneiden entstehende Wärme abzuleiten, andererseits können Werkzeug und Werkstück zu heiß werden, was den Schneidevorgang beeinträchtigt und möglicherweise das Material beschädigt.
3. Rütteln und Vibrationen: Aufgrund seiner relativ weichen Beschaffenheit ist Aluminium anfälliger für Ratterer und Vibrationen während des Schneidprozesses. Dies kann zu einer schlechten Oberflächengüte und Ungenauigkeiten im Endprodukt führen. Eine schwerere und steifere CNC-Maschine kann dies abmildern, aber egal welche Maschine Sie verwenden, nehmen Sie sich die Zeit, um die Vorschübe und Geschwindigkeiten richtig einzustellen. 
4. Spänemanagement: Aluminium neigt dazu, bei der Bearbeitung lange, fadenförmige Späne zu produzieren. Diese Späne können sich im Werkzeug verfangen oder die Maschine verstopfen, den Zerspanungsprozess beeinträchtigen und möglicherweise zu Werkzeugbruch führen.
5. Oxidation der Oberfläche: Aluminium kann auf seiner Oberfläche eine dünne Oxidschicht bilden, die härter ist als das darunter liegende Material. Dies kann die Werkzeuge schneller verschleißen und die Qualität des Schnitts beeinträchtigen.
6. Auswahl der Werkzeuge: Standardwerkzeuge, die für die Holz- oder Kunststoffbearbeitung verwendet werden, sind für Aluminium nicht geeignet. Es sind spezielle Schneidwerkzeuge für Nichteisenmetalle erforderlich.
7. Neigung zum Verziehen: Bei der Bearbeitung dünner Aluminiumbleche besteht aufgrund der relativ geringen Steifigkeit des Materials und der bei der Bearbeitung entstehenden Wärme die Gefahr des Verziehens.
8. Chemische Reaktivität: Aluminium kann mit bestimmten Chemikalien, die als Kühl- oder Schmiermittel verwendet werden, reagieren, was zu Korrosion oder anderen unerwünschten Auswirkungen führen kann.

Um Aluminium auf einer CNC-Fräse effektiv zu bearbeiten, ist es wichtig, diese Herausforderungen durch den Einsatz geeigneter Werkzeuge, Schnittgeschwindigkeiten, Vorschübe, Kühlmittel und Spanabfuhrmethoden zu meistern. Regelmäßige Werkzeugwartung, die Verwendung einer CNC-Maschine mit ausreichender Steifigkeit und die Anwendung geeigneter Spann- und Stützstrategien können diese Schwierigkeiten ebenfalls abmildern.