Eine Einführung in das Fräsen von Aluminium: Die Grundlagen des Aluminiumfräsens beherrschen

Aluminium lässt sich schnell bearbeiten, verursacht weniger Werkzeugverschleiß als Stahl und hält enge Toleranzen ein – aber nur, wenn Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Werkzeug für die jeweilige Legierung korrekt eingestellt sind. Dieser Leitfaden behandelt die wichtigsten Parameter für AluminiumfräsenDies umfasst Werkzeugauswahl, Späneabfuhr und Wärmemanagement bei gängigen Legierungen wie 6061 und 7075. Einen vollständigen Überblick über die CNC-Teilefertigung von Aluminium – von der Konstruktion bis zur Endbearbeitung – finden Sie in unserer Leitfaden für CNC-Aluminiumteile.

Warum ist Aluminium ein bevorzugtes Material zum Fräsen?

Aluminium ist eines der am meisten bevorzugten Materialien zum Fräsen, da es leicht zu bearbeiten, leicht und nicht leicht korrodierend ist. Seine geringere Dichte im Vergleich zu anderen Metalle erleichtern die Handhabung und Bearbeitung, was zu kürzeren Produktionszeiten und -kosten führt. Darüber hinaus verringert die Wärmeableitung von Aluminium beim Schneiden die Wahrscheinlichkeit eines Werkzeugbruchs und gewährleistet gleichzeitig eine konstante Schneidleistung. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich Aluminium hervorragend für verschiedene Branchen wie Transport, Luftfahrt und Elektronik. Mit der zunehmenden Verwendung von Schalungen beim Bau von Hochhäusern hat es sich im Vergleich zu anderen Metallen einen Vorteil verschafft.

Aluminiumlegierungsvarianten verstehen

Aluminiumlegierungen lassen sich in Knetlegierungen und Gusslegierungen unterteilen. Knetlegierungen lassen sich physikalisch zu Blechen, Platten und Strangpressprofilen verarbeiten, während Gusslegierungen geschmolzen und in Formen gegossen werden können, um komplexe Formen zu erzeugen. Jede Legierungsgruppe wird nach ihren Hauptlegierungselementen weiter unterteilt. Die 2xxx-Serie beispielsweise enthält Kupfer für erhöhte Festigkeit, während die 6xxx-Serie Magnesium und Silizium für gute Korrosionsbeständigkeit und mittlere Festigkeit enthält. Jede Legierung ist auf spezifische Leistungsparameter zugeschnitten, um maximale Anpassungsfähigkeit für zahlreiche Anwendungen in unterschiedlichen Bereichen zu gewährleisten.

Gewöhnliche Aluminiumtypen, die beim Fräsen verwendet werden

Einige Aluminiumlegierungen, die häufig bei Fräsprozessen verwendet werden, gehören zu den Serien 6061, 7075 und 2024.

• 6061 Aluminium: Die gute Bearbeitbarkeit, die mittlere Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit dieser Legierung machen sie vielseitig und ideal für allgemeine Fräsarbeiten.
• 7075 Aluminium: Diese hochfeste Legierung wird häufig verwendet in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie aufgrund seiner Härte und überlegenen Haltbarkeit.
• 2024 Aluminium: Diese Legierung wird häufig für Strukturkomponenten von Flugzeugen verwendet. Dank ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses eignet sie sich für anspruchsvolle mechanische Anwendungen.

Gefräste Teile werden auf Grundlage mechanischer Eigenschaften, kundenspezifischer Bearbeitungsmerkmale und Anwendungsspezifikationen ausgewählt.

Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften

Bei der Auswahl von Materialien, die Wasser, Chemikalien oder extremen Bedingungen ausgesetzt sind, ist besonderes Augenmerk auf die Korrosionsbeständigkeit zu legen. Aluminiumlegierungen wie 6061 und 5052 verfügen über eine natürliche Oxidschicht, die sie oxidations- und korrosionsbeständig macht. Für eine längere Haltbarkeit können solche Oberflächen zusätzlich mit Schutzbeschichtungen oder Eloxieren geschützt werden.

Neben diesen Werkstoffen zeichnen sich Aluminiumlegierungen durch weitere positive Eigenschaften aus, wie z. B. ihr geringes Gewicht, ihre hohe Wärmeleitfähigkeit und ihre gute Bearbeitbarkeit. Dank dieser Eigenschaften eignen sich Aluminiumlegierungen für vielfältige Anwendungen, von der Luft- und Raumfahrt bis hin zur Schifffahrt, wo Leistung und Langlebigkeit gleichermaßen entscheidend sind.

So richten Sie Ihre CNC-Maschine für das Aluminiumfräsen ein

Auswahl des richtigen Schneidwerkzeugs und Schaftfräsers

Bei der Auswahl eines Schneidwerkzeugs und eines Schaftfräsers zum Fräsen von Aluminium sollten Sie Werkzeuge berücksichtigen, die für Nichteisenmetalle geeignet sind. Wählen Sie Schaftfräser aus Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl (HSS), da diese Materialien langlebiger und hitzebeständiger sind. Wählen Sie Werkzeuge mit polierten oder mit DLC (diamantähnlichem Kohlenstoff) oder ZrN (Zirkoniumnitrid) beschichteten Oberflächen, die die Materialanhaftung reduzieren und den Materialabtransport verbessern. Schaftfräser mit zwei oder drei Schneiden eignen sich für die werkzeugfreie Aluminiumbearbeitung. Passen Sie Werkzeugdurchmesser und -geometrie an den gewünschten Fräsdurchmesser und die gewünschte Frästiefe an.

Optimierung von Vorschub und Schnittgeschwindigkeit

Effizienz, Standzeit und Oberflächengüte jeder Fräsbearbeitung hängen von drei grundlegenden Parametern ab: Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und der Geschwindigkeit der Schneide, mit der sie in das Material eingreift. Der Vorschub ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Werkzeug über das Material bewegt. Um das optimale Gleichgewicht zwischen diesen beiden Faktoren zu finden, muss man die Eigenschaften des verwendeten Materials, der eingesetzten Werkzeuge und die Leistungsfähigkeit der Maschine verstehen.

Die allgemeine Empfehlung für die Aluminiumbearbeitung lautet: Schnittgeschwindigkeiten von 150 bis 250 Metern pro Minute (m/min) und Vorschubgeschwindigkeiten zwischen 0.01 und 0.5 mm/Zahn, abhängig vom Werkzeugdurchmesser und der Materialhärte. Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsverfahren (HSM) ermöglichen höhere Schnittgeschwindigkeiten von über 500 m/min für spezielle Anwendungen mit fortschrittlichen Werkzeugbeschichtungen und Hochleistungswerkzeugmaschinen. Unzulässig hohe Geschwindigkeiten können jedoch zu thermischen Schäden, übermäßiger Oberflächenverschlechterung und Werkzeugverschleiß führen.

Heutzutage verfügen die meisten CNC-Maschinen über eine Software mit adaptiver Vorschubregelung, die Vorschub und Schnittgeschwindigkeit in Echtzeit abhängig von Parametern wie Werkzeugbelastung und Schnittkräften anpassen kann. Solche Systeme optimieren die Leistung von Bearbeitungsprozessen, minimieren den Werkzeugverschleiß und gewährleisten gleichbleibende Qualität. Präzise Eingabedaten für Vorschübe und Geschwindigkeiten sowie Strategien zur Werkzeugwegoptimierung garantieren eine stabile und produktive Bearbeitung. Die regelmäßige Überprüfung von Dokumenten wie Fertigungshandbüchern oder die Beratung durch Werkzeughersteller ist entscheidend, um diese Werte an den jeweiligen Einsatzzweck anzupassen.

Einstellen der richtigen Drehzahl und Schnitttiefe

Um die genaue Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) zu ermitteln, sollte die Spindeldrehzahl mithilfe dieser Formel berechnet werden: U/min = (Schnittgeschwindigkeit × 4) ÷ Durchmesser, Wobei Die Schnittgeschwindigkeit ist spezifisch für die bearbeitete Artikel und wird üblicherweise von Werkzeuglieferanten oder Bearbeitungsparametern geschätzt.

Die Schnitttiefe richtet sich nach Parametern wie Materialhärte, Werkzeugauflage und Maschinenleistung. Schruppbearbeitungen ermöglichen in der Regel größere Schnitttiefen, während Schlichtbearbeitungen flache Schnitte erfordern. Beachten Sie die Spezifikationen des Werkzeugherstellers, um das Risiko von übermäßigem Verschleiß oder Verformung zu verringern. Achten Sie stets auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Bearbeitungseffizienz und Teilequalität.

Was sind die Best Practices für das CNC-Fräsen von Aluminium?

Sicherstellung einer ausreichenden Spanfreiheit

Um Überhitzung, Beschädigung des Schneidwerkzeugs und eine schlechte Oberflächengüte beim CNC-Fräsen von Aluminium zu vermeiden, ist ein ausreichender Spanraum einzuhalten. Verwenden Sie Schneidwerkzeuge mit größeren Spannuten für eine effiziente Spanabfuhr. Kühlmittelsysteme wie Flutkühlung oder Nebelsysteme unterstützen die Spanabfuhr und sorgen gleichzeitig für Kühlung, um die Hitzeentwicklung zu reduzieren. Passen Sie Schnittgeschwindigkeit und Vorschub an, um einen gleichmäßigen Spanfluss zu gewährleisten und Verstopfungen im Bearbeitungsbereich zu vermeiden. Überprüfen Sie die Bearbeitungsvorgänge regelmäßig auf Spanstau, um einen reibungslosen Prozessablauf zu gewährleisten.

Aufrechterhaltung der Lebensdauer von Fräsern und Werkzeugen

Die Anwendung bestimmter Verfahren und die Einhaltung wichtiger Betriebskennzahlen, wie beispielsweise der Anzahl der Schneiden an Schneidwerkzeugen, können deren Lebensdauer deutlich verbessern. Einer der Hauptfaktoren, die die Werkzeuglebensdauer beeinflussen, ist die bei der Bearbeitung entstehende Hitze, die zu Werkzeugverschleiß und sogar Verformung führt. Beschichtete Werkzeuge, wie beispielsweise Titanaluminiumnitrid (TiAlN) und diamantbeschichtete Werkzeuge, haben sich aufgrund geringerer Reibung und besserer Wärmebeständigkeit als langlebiger erwiesen.

Darüber hinaus ist eine geeignete Werkzeuggeometrie für die Effizienz eines Fräsers von entscheidender Bedeutung. Werkzeuge mit ausreichendem Spanwinkel und guter Kantenpräparation sind einfacher zu bearbeiten, was zu geringerem Werkzeugverschleiß und einer verbesserten Produktqualität führt. Verschleißfeste Werkstoffe wie Hartmetall- oder Keramikwerkzeuge eignen sich zudem hervorragend für die Bearbeitung harter Werkstoffe bei höheren Geschwindigkeiten.

Um eine Werkzeugüberlastung zu vermeiden, müssen die vorgegebenen Schnittparameter wie Vorschub, Spindeldrehzahl und Schnitttiefe eingehalten werden. Studien zeigen beispielsweise, dass eine Anpassung der materialspezifischen Spindeldrehzahlempfehlungen den Verschleiß um bis zu 30 Prozent senken kann. Die rechtzeitige Anpassung und der Austausch verschlissener Werkzeuge tragen zur Aufrechterhaltung der Bearbeitungsgenauigkeit und -effizienz bei. Vorausschauende Wartung und reduzierte Ausfallzeiten werden durch den Einsatz moderner Überwachungssysteme wie Schwingungsanalyse und Körperschallsensoren ermöglicht, die eine frühere Erkennung von Werkzeugverschleiß ermöglichen.

Erreichen einer optimalen Oberflächenbeschaffenheit

Die präzise Steuerung der Bearbeitungsparameter ist entscheidend für eine optimale Oberflächengüte. Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Geometrie des Werkzeugs müssen auf das zu bearbeitende Material abgestimmt sein. Scharfe Schneidwerkzeuge und eine optimale Schmierung minimieren die Oberflächenrauheit. Darüber hinaus gewährleisten die Reduzierung von Werkzeugvibrationen und der Einsatz hochpräziser Vorrichtungen Konsistenz und Qualität. Regelmäßige Überwachung und die Einhaltung vorgeschriebener Bearbeitungsverfahren tragen dazu bei, optimale Oberflächengüten zu erzielen.

Welche Herausforderungen ergeben sich beim effizienten Fräsen von Aluminium?

Die größte Herausforderung bei der Aluminiumbearbeitung

Die Effizienz der Aluminiumbearbeitung wird durch die Haftung an den Schneidwerkzeugen beeinträchtigt, die auf die Duktilität und den niedrigen Schmelzpunkt zurückzuführen ist. Die Haftung beeinträchtigt die Oberflächengüte, erhöht den Werkzeugverschleiß und führt zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung. Dieses Problem lässt sich durch den Einsatz titannitridbeschichteter Werkzeuge, die die Haftung reduzieren, beheben. Eine ordnungsgemäße Schmierung oder Kühlmittelanwendung sowie die optimale Anpassung von Schnittgeschwindigkeit und Vorschub reduzieren effektiv Überhitzung und steigern gleichzeitig die Bearbeitungseffizienz.

Wie sich die Nutlänge auf das Fräsen auswirkt

Die Nutlänge ist entscheidend für Fräsprozesse, da sie die Werkzeugeffizienz, die Bearbeitungszeit und die Genauigkeit bestimmt. Die richtige Einstellung der Nutlänge für bestimmte Materialien und Anwendungen führt zu einer optimalen Spanabfuhr und verringert das Risiko von Verstopfungen und Brüchen. Andererseits kann eine zu lange Nutlänge die Werkzeugfestigkeit beeinträchtigen und zu Durchbiegungen und Vibrationen beim Schneiden führen. Dies wiederum kann die Genauigkeit beeinträchtigen und die Oberflächengüte verschlechtern.

Beispielsweise erfordern härtere oder hochpräzise Anwendungen eine schmalere Nutlänge, da diese eine höhere Steifigkeit und einen stabileren Halt bietet. Verlängerte Nuten eignen sich am besten für weichere Materialien wie Aluminium, die höhere Spanabtragsraten erfordern. Studien zeigen, dass ein Nutlänge-Durchmesser-Verhältnis von etwa 3:1 hinsichtlich Steifigkeit und Spanabfuhr optimal erscheint und die Bearbeitungsleistung verbessert.

Darüber hinaus verbessern fortschrittliche Geometrien und Werkzeugbeschichtungen die Effizienz der Nuten weiter. TiAlN-Beschichtungen erhöhen die Werkzeugstandzeit und tragen in Kombination mit optimalen Nutenlängen zur Hitzebeständigkeit beim Hochgeschwindigkeitsfräsen bei. Die richtige Anpassung der Nutenlänge und anderer Faktoren ermöglicht es dem Anwender, die Produktivität zu steigern, ohne die Qualität der zu bearbeitenden Teile zu beeinträchtigen.

Ausgleich von Flötenlänge und Schlitztiefe

Für die Präzisionsbearbeitung ist die richtige Korrelation zwischen Nutlänge und Nuttiefe entscheidend. Bei der Bearbeitung tiefer Nuten erhöhen kürzere Nutlängen die Steifigkeit und reduzieren Werkzeugdurchbiegung und Vibrationen. Längere Schnitte können jedoch eine größere Nutlänge erfordern, um tiefere, engere oder vertiefte Bereiche zu erreichen. Studien zeigen, dass bei Nuttiefen von mehr als dem dreifachen Werkzeugdurchmesser übermäßiger Werkzeugverschleiß und Bruchgefahr die Verwendung von Sondergeometrien oder Stufenfräsverfahren erforderlich machen.

Moderne Entwicklungen bei Fräswerkzeugen konzentrieren sich auf die Erweiterung um variable Nutenformen, um die Leistung beim Tiefnutenfräsen zu verbessern. Beispielsweise ermöglichen Werkzeuge mit abgestufter Nuttiefe eine effizientere Spanabfuhr bei gleichbleibender Stabilität. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass das Auftragen von Hochleistungsbeschichtungen wie diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) auf solche Werkzeuge deren Verschleißfestigkeit bei längeren Bearbeitungszeiten deutlich erhöht. Der Einsatz von Schnellarbeitsstahl (HSS) oder Hartmetallwerkzeugen mit passenden Nutenlängen und Nuttiefen erhöht die Effizienz und Qualität der Oberflächenbearbeitung für Zerspaner, die mit zähen Materialien wie Titan oder gehärtetem Stahl arbeiten.

Die Auswahlkriterien müssen Materialeigenschaften, Spindelleistung, Schnittvorschub und Kühlart berücksichtigen. Simulationen und anwendungsspezifische Informationen helfen dabei, die genaue Nuttiefe zu erreichen, ohne das Werkzeug zu beschädigen. Dies gewährleistet zuverlässige und wiederholbare Bearbeitungsprozesse.

Wie wirkt sich der Fräsprozess auf Aluminiumteile aus?

Der Einfluss der Schneide auf die Bearbeitbarkeit

Schneidkanten beeinflussen die Bearbeitbarkeit von Aluminiumteilen direkt, da sie die Qualität des Schnitts und die Effizienz des Materialabtrags bestimmen. Eine geschärfte Schneide verringert beispielsweise den Widerstand während des Bearbeitungsprozesses und reduziert so Reibung und Gratbildung, was die Oberflächengüte verbessert. Werkzeuge mit optimierter Schneidkantengeometrie reduzieren zudem die Wärmeentwicklung, was bei der Bearbeitung von Aluminium mit hoher Wärmeleitfähigkeit unerlässlich ist. Eine weitere Verbesserung der Spanabfuhr und -konsistenz wird durch den Einsatz von Aluminiumwerkzeugen, wie polierten, geriffelten Dreischneidern mit geschliffenen Kanten, erreicht. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine gut gepflegte Schneide entscheidend für Präzision, Werkzeugstandzeit und Teilequalität im Fräsprozess ist.

Höhere Spiralwinkel beim Aluminiumfräsen

Ein Vorteil höherer Drallwinkel beim Fräsen von Aluminium besteht darin, dass sie den Spanabtransport deutlich verbessern und die nachlassenden Schnittkräfte verringern. Abgewinkelte Komponenten führen zu einer höheren Schnittgeschwindigkeit, was die glatte Oberfläche des Endschliffs verbessert und gleichzeitig potenzielle Oberflächenschäden minimiert. Die dadurch reduzierten Vibrationen verbessern die Stabilität und Präzision der Bearbeitung. Beim Aluminiumfräsen ist es in der Regel effektiver, Werkzeuge mit einem Drallwinkel von 35° bis 45° zu verwenden, da hier ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Abtragseffizienz und Oberflächenqualität besteht.

Aluminiumteile durch präzises Fräsen veredeln

Das präzise Fräsen von Aluminiumbauteilen erfordert Werkzeuge und Schneidverfahren, die Präzision und Oberflächenqualität maximieren. Scharfe Schneidwerkzeuge mit Beschichtungen wie Titannitrid (TiN) oder diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) verbessern die Schneidleistung und reduzieren den Werkzeugverschleiß. Die Anpassung von Vorschub und Spindeldrehzahl ermöglicht einen konstanten Materialabtrag ohne Überhitzung des Werkzeugs. Darüber hinaus verbessern eine optimale Schmierung und Spankontrolle die Oberflächenqualität und -integrität der Teile. Durch die Abstimmung dieser Faktoren erzielen Hersteller präzise und stabile Aluminiumbauteile.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was sind die Grundlagen des Aluminiumfräsens?

A: Um sich mit dem Fräsen von Aluminium vertraut zu machen, muss man die Eigenschaften von Aluminium, die benötigten Werkzeuge und die anzuwendenden Methoden kennen. Aluminium ist eines der am einfachsten zu bearbeitenden Metalle und kann daher bei fachgerechter Bearbeitung schnell bearbeitet werden. Der Schlüssel zum Erfolg beim Aluminiumfräsen liegt darin, Spanverschweißungen und Werkzeugklappern zu vermeiden und gleichzeitig die Produktivität zu maximieren.

F: Welche Arten von Aluminium werden bei Fräsvorgängen verwendet?

A: Beim Fräsen werden hauptsächlich zwei Aluminiumarten verwendet: Schmiede- und Gussaluminium. Das entscheidende Merkmal von Schmiede- und Gussaluminium ist, dass Gussaluminium eine vergleichsweise grobkörnige Struktur aufweist, die es weniger gut bearbeitbar macht. Gleichzeitig ist Schmiedealuminium biegsamer und leichter zu verarbeiten und wird häufiger in der CNC- und Automatenbearbeitung eingesetzt.

F: Welche Faktoren sollten bei der Auswahl der richtigen Werkzeuge für die Aluminiumbearbeitung berücksichtigt werden?

A: Bei der Aluminiumbearbeitung ist die Wahl von Hartmetallwerkzeugen unerlässlich, da diese robust und präzise sind. Allzweckfräser für Aluminium sollten jedoch ebenfalls gut geeignet sein. Werkzeuge mit zwei Schneiden sind zu bevorzugen, da sie eine effiziente Spanabfuhr ermöglichen. Die Länge der Schneide muss unbedingt an die Tiefe der Nut angepasst sein, um Werkzeugbrüche zu vermeiden und einen optimalen Schnitt zu erzielen.

F: Welchen Einfluss haben Vorschub und Geschwindigkeit auf den Aluminiumfräsprozess?

A: Vorschub und Drehzahl sind beim Aluminiumfräsen gleichermaßen wichtig. Diese Variablen müssen kontrolliert werden, um Aluminium optimal zu bearbeiten. Korrekte Vorschubgeschwindigkeiten und Spindeldrehzahlen tragen zu maximalen Materialabtragsraten bei, erhöhen die Werkzeugstandzeit und senken die Kosten.

F: Sind Oberfräsen geeignete Werkzeuge zum Fräsen von Aluminium?

A: Eine Oberfräse kann Aluminium technisch schneiden, allerdings müssen bestimmte Voraussetzungen hinsichtlich der Schneidwerkzeuge erfüllt sein, um Werkzeugklappern und eine schlechte Oberflächengüte zu vermeiden. Für die meisten Anwendungen empfiehlt sich eine CNC- oder Fräsmaschine für mehr Kontrolle und Genauigkeit.

F: Was sind die häufigsten Herausforderungen bei der effizienten Bearbeitung von Aluminium?

A: Die effiziente Bearbeitung von Aluminium erfordert besondere Aufmerksamkeit auf Oberflächengüte, Maßgenauigkeit, Wärmekonzentration und das Risiko von Spanverschweißungen. Der Einsatz von Kühlmitteln, die Anpassung des Werkzeugwegs und die Anpassung der Schnittparameter sind einige Methoden, die diese Probleme lindern können.

F: Warum ist Hartmetall das bevorzugte Werkzeugmaterial für die Aluminiumbearbeitung?

A: Hartmetallwerkzeuge werden für die Aluminiumbearbeitung bevorzugt, da sie robuster sind und auch bei hohen Temperaturen die Schneidkante halten. Darüber hinaus sorgen sie für ein besseres Finish und vermeiden Werkzeugverschleiß, der beim Hochgeschwindigkeitsfräsen von Aluminium übermäßig auftritt. Daher ist Hartmetall das bevorzugte Werkzeugmaterial.

F: Wie wichtig ist der Aluminiumfräsprozess für CNC- und automatische Maschinen?

A: Der Aluminiumfräsprozess ist für CNC- und andere automatische Maschinen unerlässlich, da er die für eine effektive Aluminiumfertigung notwendige Gleichmäßigkeit und Präzision gewährleistet. Das Wissen, wie diese Faktoren automatisch funktionieren, erleichtert die Werkzeugbewegung und steigert so die Effizienz und reduziert Zeitverluste.

F: Welche Faktoren beeinflussen die Entscheidung über die für ein Projekt zu verwendenden Aluminiumarten?

A: Bei der Auswahl von Aluminium für ein Projekt muss man dessen Festigkeit, Bearbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit berücksichtigen. Aluminiumguss eignet sich für komplexere Konstruktionen, während Schmiedealuminium am besten für Anwendungen geeignet ist, die präzise Bearbeitung und Festigkeit erfordern.

Referenzquellen

1. Verbesserte Mikrofräs-Schnittkraftmodellierung der Aluminiumlegierung LF 21 unter Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes und einer Vielzahl von Aluminiumlegierungen.

• Autoren: Xiaohong Lu et al.
• Veröffentlicht in: Angewandte Wissenschaften, 2022
• Zitat: (Lu et al., 2022)
• Zusammenfassung:
  • Im Mittelpunkt dieser Forschung steht das Mikrofräsen der Aluminiumlegierung LF 21, die aufgrund ihrer Fähigkeit zur Reflexion elektromagnetischer Wellen besondere Anwendungsmöglichkeiten bietet. Ziel dieser Studie ist es, die Probleme im Zusammenhang mit Werkzeugverschleiß und der Verformung der Schlitzstrukturkontur während des Fräsens zu lösen.
  • Methodik: Mithilfe von Schneidtheorie und Prozesssimulationstechnologie wurde in DEFORM 3D ein Simulationsmodell erstellt. Die Forschung ergab einen quantitativen Zusammenhang zwischen dem Bogenradius der Schneide und dem Werkzeugverschleiß. Dadurch konnten Schnittkraftmodelle Werkzeugverschleiß und Rundlauffehler des Fräsers besser berücksichtigen.
  • Wichtige Erkenntnisse: Das Modell wurde experimentell validiert und bestätigt, dass bei Mikrofräsvorgängen der Werkzeugverschleiß berücksichtigt werden muss.

2. Schaftfräsen von Aluminiumlegierungen – Eigenspannung und Oberflächenrauheit – 3D-thermomechanische Simulation

• Autoren: Yabo Zhang et al.
• Veröffentlicht in: The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2022
• Zitat: (Zhang et al., 2022, S. 4489–4504)
• Zusammenfassung:
  • Die Autoren schlagen ein gekoppeltes 3D-Wärmemodell und ein mechanisches Modell zur Analyse der Oberflächenrauheit und der Eigenspannung vor, um die Auswirkungen der Fräsparameter innerhalb von Aluminiumlegierungen zu bewerten.
  • Methodik: Die Autoren verwendeten den Simulationsansatz der thermischen und mechanischen Auswirkungen des Fräsens auf die endgültige Oberflächengenauigkeit der Montage auf eine Weise, die alle Auswirkungen kombiniert.
  • Wichtige Ergebnisse: Vorgeschlagene Methoden zur Definition optimaler Parameter des Fräsprozesses, die festgelegt werden müssen, um eine verbesserte Oberflächenqualität und minimierte Restspannungen des Werkstücks nach der Bearbeitung zu erreichen.

3. Das mechanische Verhalten und das semi-empirische Kraftmodell des Fräsens von Aluminiumlegierungen für die Luft- und Raumfahrt durch die Anwendung nanobiologischer Schmiermittel.

• Autoren: Zhen-Ya Duan et al
• Veröffentlicht in Frontiers of Mechanical Engineering, 2023
• Zitieren als: (Duan et al., 2023)
• Zusammenfassung
  • Diese Studie untersucht die mechanische Reaktion von Aluminiumlegierungen für die Luft- und Raumfahrt während der Anwendung neuartiger nanobiologischer Schmiermittel in Fräsprozessen.
  • Methodik: Zur Abschätzung der Schnittkräfte während des Fräsvorgangs wurde ein semiempirisches Kraftmodell erstellt, wobei die Auswirkung des Schmiermittels auf die Betriebseffizienz und die Materialabtragsrate des Werkzeugs berücksichtigt wurde.
  • Wichtige Erkenntnisse: Die Bearbeitung mit nanobiologischen Schmiermitteln erwies sich als effektiver, was sich in der Verringerung der Schnittkräfte und der Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit zeigte.