Welche Fräser soll ich für Aluminium benutzen?
Dieser Beitrag fasst kurz und knapp zusammen, was die Aluminiumzerspanung auszeichnet und welche Auswirkungen das auf die Wahl des Fräsers hat. Erfahre außerdem, in welchen Fällen Beschichtungen sinnvoll sind, mit welchen Fräsern du als Anfänger am besten starten solltest und viele weitere nützliche Tipps.
Was zeichnet die Aluminiumzerspanung aus?
Die Zerspanung von Aluminium ist - zumindest im Vergleich zur Holzzerspanung - maßgeblich dadurch gekennzeichnet, dass dabei deutlich höhere Zerspankräfte auftreten.
Dadurch steigen die Anforderungen an die Steifigkeit der CNC-Fräse und die eingesetzte Lineartechnik. Denn höhere Kräfte führen zu höheren Durchbiegungen bzw. Schwingungen der Maschinenkomponenten und des Fräsers, welche sich wiederum negativ auf die Maßhaltigkeit des Werkstückes und die Qualität der gefertigten Oberflächen auswirken.
Für die Wahl des Fräsers spielt das allerdings keine wesentliche Rolle, da wir die Zerspankraft über die Schnittdaten einstellen und entsprechend darauf reagieren können.
Viel wichtiger ist an dieser Stelle die Neigung von Aluminium bei höheren Temperaturen zu schmieren und im schlimmsten Fall am Fräser haften zu bleiben. Das kann zum Bruch des Fräsers führen oder zumindest eine Änderung der Schneidengeometrie und in der Folge eine Verschlechterung des Zerspanungsprozesses hervorrufen.
Um das zu verhindern, können verschiedene Gegenmaßnahmen getroffen werden, aber einer der wichtigsten Aspekte ist die Fähigkeit des Fräsers die Späne abzuführen.
Diese ist deshalb so wichtig, weil die Späne einen Teil der Wärme aufnehmen und dementsprechend auch tatsächlich vom Werkstück wegbefördert werden müssen, um die Wärme auf diesem Wege effektiv abführen zu können.
Abgesehen davon ist eine gute Spanabfuhr aber auch generell hilfreich, um eine Verstopfung der Spannut des Fräsers, sowie ein Zerkratzen der Werkstückoberfläche durch die Späne zu verhindern.
Was bedeutet das für die Wahl des Fräsers?
Da wir die Spanabfuhr optimieren wollen, brauchen wir einen Spiralfräser mit Rechtsdrall, sodass die Späne nach oben wegtransportiert werden.
Weiterhin sollte der Fräser den Spänen ausreichend Platz bieten, damit die Späne gut abfließen können. Da Fräser mit einer Schneide, auch "Einzahnfräser" oder "Einschneider" genannt, am meisten Raum innerhalb der Spannut bieten, sind sie ideale Kandidaten für die Aluminiumzerspanung.
Weiterhin sollte der Fräser idealerweise eine polierte Spannut aufweisen, so wie es etwa auch bei unserem VHM-Einschneider für Aluminium der Fall ist. Die besonders glatte Oberfläche innerhalb der Spannut erleichtert das Abfließen der Späne zusätzlich.
Selbstverständlich bedeutet das nicht, dass du ausschließlich Fräser mit den oben genannten Eigenschaften einsetzen kannst und keine anderen Fräser in Frage kommen. Denn wie bereits erwähnt gibt es noch andere Gegenmaßnahmen, um den Eigenheiten von Aluminium zu begegnen, allen voran der Einsatz eines Kühlschmiermittels und die Wahl einer geeigneten Aluminiumsorte (bspw. EN AW-5083).
Aber inbesondere beim trockenen Fräsen (ohne Kühlschmiermittel) und beim Fräsen von Nuten und tiefen Taschen, wo die Späne wenig Raum haben, um zu den Seiten ausweichen zu können, sind Einschneider oftmals die beste Wahl.
In anderen Situationen können auch Fräser mit mehreren Schneiden eingesetzt werden, welche hauptsächlich den Vorteil bieten, dass damit schneller gefräst werden kann. Teilweise sind auch höhere Oberflächenqualitäten mit solchen Fräsern erreichbar.
Eine gute Strategie kann daher auch sein, einen Einschneider zum Schruppen (grobe Materialentfernung) zu verwenden und die Oberfäche hinterher mit geringer seitlicher Zustellung mit einem anderen Fräser zu schlichten. Dafür eignen sich beispielsweise Dreischneider, so wie unser VHM-Schlichtfräser für Aluminium.
Fräser zum Planfräsen von Aluminium
Zum Planfräsen setzt du am besten einen Fräser mit einem flachen Stirnanschliff ein, um eine höhere Oberflächenqualität erreichen zu können. Das ist oftmals eher bei Aluminiumfräsern mit mehreren Schneiden der Fall, während Einschneider meist einen steilen Stirnanschliff aufweisen, der teilweise auch als "Habichtschnabel" bezeichnet wird.
Wenn die CNC-Fräse solide und steif gebaut ist, können auch richtige Planfräser mit großen Durchmessern eingesetzt werden. Allerdings kommen Spindeln aus dem Hobbysegment dabei schnell an ihre Grenzen, sodass nur sehr geringe Tiefenzustellungen im Bereich 0,1 mm möglich sind.
Fräser zum Gravieren von Aluminium
Zum Gravieren von Aluminium kannst du alle Gravierfräser und Gravierstichel einsetzen, die laut Hersteller für die Aluminiumbearbeitung geeignet sind, so wie unser VHM-Gravierstichel.
Da Metallgravuren meistens nicht sehr tief ausgeführt werden, reichen Gravurwerkzeuge mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll (3,175 mm) in der Regel aus. Je kleiner der Winkel des Gravierstichels ist, desto feinere Details kannst du bei gleicher Gravurtiefe abbilden, aber gleichzeitig ist er umso empfindlicher und bricht leichter.
Kleiner Tipp: Du kannst Gravierfräser und -stichel auch zum Anfasen (also zum Entgraten) deiner Aluminiumteile verwenden. Dafür eignet sich ein Winkel von 90° am besten.
VHM oder HSS
Fräser aus Schnellarbeitsstahl (HSS) zeichnen sich gegenüber Fräsern aus Vollhartmetall (VHM) durch eine höhere Biegefestigkeit aus und sind in der Herstellung günstiger.
Aufgrund der hohen Biegefestigkeit lassen sich HSS-Fräser aggressiver und schärfer schleifen als VHM-Fräser. Allerdings stumpfen sie aufgrund der geringeren Härte schneller ab. Da HSS-Fräser außerdem über eine geringere Temperaturbeständigkeit verfügen, überhitzen sie schneller als VHM-Fräser, sobald sie stumpf geworden sind.
Im Umkehrschluss sind VHM-Fräser verschleißfester und verfügen über eine höhere Temperaturbeständigkeit. Der Einsatz von VHM-Fräsern ist aufgrund ihrer Vorteile auch im Hobbybereich üblich. Alle Fräser in unserem Shop bestehen aus VHM.
Beschichtung von Aluminiumfräsern
Es gibt viele verschiedene Arten von Beschichtungen aber der Hintergrund ist fast immer derselbe: Das Beschichtungsmaterial besitzt eine höhere Härte als das eigentliche Material aus dem der Fräser besteht und vermindert so den Verschleiß durch Abrieb. In der Folge bleibt der Fräser länger scharf.
Neben dem Verschleiß vermindern viele Beschichtungen außerdem die Reibung zwischen Fräser und Werkstück, sodass auch die thermische Belastung des Fräsers und die Zerspankraft reduziert werden können.
Deswegen kommen beschichtete Fräser auch oft bei der trockenen Zerspanung von Metallen zum Einsatz (ohne Kühlschmiermittel).
Weiterhin können manche Beschichtungen das Anhaften vom Werkstoff am Fräser verhindern. So kann das Risiko der Ausbildung von Aufbauschneiden reduziert werden.
Aus diesem Grund bieten wir unseren VHM-Einschneider für Aluminium neben der unbeschichteten Variante auch mit DLC-Beschichtung an. Unser VHM-Schlichtfräser für Aluminium ist standardmäßig DLC-beschichtet.
Womit kann ich als Anfänger starten?
Wenn du zum ersten mal Aluminium zerspanen möchtest, kannst du einen Alu-Einschneider mit einem Durchmesser von 4 mm verwenden. Dieser sollte möglichst kurz sein, aber gerade so lang, dass du damit 10 mm starkes Plattenmaterial bearbeiten kannst (bzw. diejenige Plattenstärke, die dir vorschwebt, falls du schon konkrete Pläne hast).
Ein unbeschichteter Einschneider mit einem Durchmesser von 4 mm und einer Schneidenlänge von 12 mm sollte für die ersten Fräsversuche in Aluminium ausreichen. Zum Anfasen und Gravieren kannst du einen Gravierstichel mit 90° Winkel verwenden.
