Aluminium ist ein äußerst vielseitiger, verformbarer und leichter Werkstoff. Dies lässt die meisten Menschen denken, dass das Fräsen von Aluminium sehr einfach ist und dass die Wahl des richtigen Fräsers daher keine besonderen Probleme bereitet.

Dies ist jedoch nicht der Fall und wir erklären es in diesem Artikel.

Merkmale des Aluminiumfräsens

Das Fräsen von Aluminium scheint auf den ersten Blick ein sehr einfaches Verfahren zu sein. Im Vergleich zur Bearbeitung von Stahl erfordern Aluminium und seine Legierungen eine viel geringere Schnittkraft, so dass die Schneide des zu diesem Zweck verwendeten Fräsers eine relativ geringe mechanische Belastung aufweist.

Aluminium hat zudem eine hohe Wärmeleitfähigkeit, so dass die bei der Bearbeitung entstehenden Späne viel Wärme abführen, was die thermische Belastung der Fräserschneide reduziert.

Aufgrund dieser Eigenschaften zeichnet sich das Aluminiumfräsen durch hohe Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe aus.

Dies ist jedoch keine Garantie dafür, dass die Fräsbearbeitung so einfach ist.

Die metallurgischen Eigenschaften von Aluminium können nämlich dazu führen, dass sich bei der Bearbeitung eine so genannte Verschleppungsschneide bildet. Dieses unerwünschte Phänomen erhöht die mechanische Belastung der Schneide des Fräsers, was die Spanabfuhr erschwert, das Gleichgewicht des Werkzeugs beeinträchtigt und die Effizienz des gesamten Bearbeitungsprozesses verringert.

Die Abfuhr von Aluminiumspänen kann durch die falsche Wahl des Fräsers beeinträchtigt werden. Wenn beispielsweise das Spiralabfuhrvolumen des Fräsers nicht ausreicht, verstopfen lange Späne beim Aluminiumfräsen das Werkzeug. Die Überwindung dieses Hindernisses erfordert die Verwendung eines Fräsers mit weniger Zähnen oder die Reduzierung der angewandten Schnittdaten, Maßnahmen, die sich jedoch negativ auf die Produktivität auswirken.

Unter dem Gesichtspunkt der Bearbeitbarkeit ist Aluminium kein einheitlicher Werkstoff. Die Legierungselemente, die Art des Materials und die Behandlungsmethoden beeinflussen die Zerspanungseigenschaften.

Zahlreiche andere Faktoren wie Arbeitsbedingungen und betriebliche Anforderungen bringen ihre eigenen Grenzen mit sich und müssen bei der Auswahl eines Werkzeugs und seiner Bearbeitungsstrategien berücksichtigt werden.

Die Wahl des richtigen Aluminiumfräsers

Auf dem Markt gibt es eine große Auswahl an Aluminiumfräsern.

Die Wahl des richtigen Fräsers bedeutet in erster Linie die richtige Kombination von „Schneidengeometrie“, Schneidstoff und Bearbeitung sowie die Berücksichtigung der verschiedenen Optionen für eine angemessene Kühlschmierung (im Allgemeinen sorgt das Vorhandensein von Innenkanälen für eine wirksame Kühlschmierung).

Für Schruppbearbeitungen mit hohem Exportanteil müssen beispielsweise Fräser eingesetzt werden, die speziell für diese Aufgabe entwickelt wurden.  Diese Fräser sind in der Regel mit diskontinuierlichen Schneidkanten ausgestattet, die große Späne in kleinere Segmente aufteilen, um sie optimal abzuführen. Innere Kühlmittelkanäle, die auf jede Schneide gerichtet sind, ermöglichen einen ununterbrochenen Kühlmittelfluss in die Schneidzone. Diese beiden Merkmale in Kombination mit den polierten Schneidkanten verbessern die Spanabfuhr erheblich und ermöglichen eine deutlich höhere Produktivität.

Beim Fräsen von Aluminium sind unerwünschte Vibrationen, die während des Schneidprozesses entstehen, ein sehr kritisches Thema. Verschiedene Untersuchungen und Praktiken in der Metallbearbeitung zeigen, dass eine dreischneidige Konfiguration die optimale Ausführung für 90°-Vollhartmetallfräser für die Aluminiumbearbeitung ist.

Die meisten Aluminiumfräser basieren auf diesem Ansatz.

Es gibt jedoch auch Aluminiumfräser mit vier Schneiden, die sowohl beim Schruppen als auch beim Schlichten einen höheren Materialabtrag ermöglichen.

Es gibt auch eine ganze Reihe von Fräsern, die für die präzise Bearbeitung von dreidimensionalen Oberflächen entwickelt wurden.

Auch die Kosten der Fräser spielen eine wichtige Rolle: Klassische Hartmetallfräser werden aus teuren Hartmetallstangen hergestellt. Obwohl der schneidende Teil nur ein Teil des gesamten Fräserkörpers ist, muss nach Abnutzung der Schneide oder einem plötzlichen Bruch das gesamte Werkzeug weggeworfen werden. Es gibt jedoch auch Fräser, bei denen nur der Fräskopf, d.h. nur der Schneidteil, ausgetauscht werden muss.

Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass sich Aluminium nur dann problemlos bearbeiten lässt, wenn effiziente Zerspanungsstrategien angewandt und die für den jeweiligen Anwendungsfall am besten geeigneten Werkzeuge eingesetzt werden.