Beitrag von SMM
Trotz der Vielzahl von neuen Leichtbaumaterialien, die in den letzten Jahren auf dem Markt erschienen sind, erfreut sich Aluminium nach wie vor grosser Beliebtheit. Im Vergleich zu anderen Metallen zeichnet sich Aluminium durch seine Weichheit, das geringe Gewicht und gleichzeitig seine Zähigkeit aus – aber es gibt auch einige Herausforderungen bei der Bearbeitung.
Aluminium ist eines der beliebtesten Materialien bei der spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere beim Fräsen. Das Leichtmetall zeichnet sich durch sein geringes Gewicht, natürliche Korrosionsbeständigkeit, hohen Stabilität und Wärmeleitfähigkeit aus. Zudem schont Aluminium dank der Recyclierbarkeit die umwelttechnischen und finanziellen Ressourcen. Diese Eigenschaften machen Aluminium zu einer vielseitigen Grundlage von Komponenten, die in verschiedenen Branchen wie der Automobilindustrie oder Luft- und Raumfahrt Verwendung finden.
Aluminium fräsen – Herausforderungen und Lösung
Die CNC-Bearbeitung von Aluminium, insbesondere das Fräsen, hat sich als bewährte Methode etabliert, um Bauteile aus verschiedenen Aluminiumlegierungen zu produzieren. Obwohl das Fräsen von Aluminium eine Herausforderung darstellen kann, ist es mit den geeigneten Werkzeugen, Verfahren und Methoden möglich, präzise Aluminiumkomponenten von hoher Qualität zu produzieren. Herkömmliche Plan- und Eckfräser funktionieren, sind in der Anwendung und Handhabung jedoch kompliziert und zeitaufwändig. URMA hat sich dieser Herausforderung gestellt und ihre umfangreiche Erfahrung in der Verwendung hochpräziser Schnellwechsel-Trennstellen genutzt. Das Ergebnis ist das patentierte Plan-Eckfräser-System „MX diamond". Bei diesem modularen Zerspanungswerkzeug setzt URMA auf die bewährte und hochpräzise RX-Schnellwechsel-Trennstelle, die einen perfekten Planlauf beim Wechseln der Schneiden gewährleistet – und dies ganz ohne Nachjustierung.
Die Zähne des Vollhartmetall-Schneidenkörpers sind mit bis zu 20 PKD-Tips (polykristalliner Diamant) ausgestattet und eignen sich optimal für die Bearbeitung von Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium, Magnesium, kupferhaltigen Metallen ohne Eisen, Kompositen und faserverstärkten Kunststoffen (Polymeren). Diese neueste Generation des Planfräsens ermöglicht effiziente Produktionsprozesse und eine automatisierte Fertigung. Aufgrund der hohen Werkzeugsteifigkeit des „MX diamond" können sowohl Schlicht- als auch Schruppschnitte mit derselben Schneide durchgeführt werden. „MX diamond" erreicht einen Vorschub von 0,05 bis 0,3 mm pro Zahn und einer Schnittgeschwindigkeit von bis zu 5000 m/min. Um den individuellen Anforderungen gerecht zu werden, stehen verschiedene Geometrien zur Verfügung.
Bearbeitungszeit um 96 % reduziert
So unterschiedlich Aluminiumanwendungen sind, so verschieden sind die Legierungen und somit auch die Materialeigenschaften. Denn bereits geringe Zusätze der Legierungselemente Magnesium, Silicium, Kupfer, Zink, Nickel und Mangan ändern die Eigenschaften des reinen Aluminiums sehr stark. Ein Schweizer Hersteller von Trägerplatinen verwendet für das Bauteil eine Aluminium-Knetlegierung, welche zum Aufkleben von Material an der Schneidkante neigt, was zu schlechten Oberflächenqualitäten und vorzeitigem Werkzeugverschleiss führt. Zudem ist die Aufspannung des Werkstücks sehr labil, da es sich um ein dünnwandiges Bauteil mit unterschiedlicher Wandstärke (40mm – 4mm) handelt. Aufgrund dessen ist die Gefahr einer Verformung durch die Werkstückaufnahme sehr hoch. Zudem hat der Kunde eine Verringerung der Prozesszeit um 30 Prozent gefordert.
Die Fräsbearbeitungen mit „MX diamond" zeigten bereits in der Testphase auf, dass die Variationen der Wandstärke unkritisch sind. Zudem konnte die hohe Anforderung an die Ebenheit gemäss Kundenvorgabe deutlich übertroffen werden: Die Oberflächengüte liegt nach der Fräsbearbeitung bei Ra <0.4µm. Der vorherige Prozess wurde mit einem einschneidigen PKD-Fräskopf durchgeführt, was zu einer sehr langen Bearbeitungszeit führte und zusätzliche Schlichtbearbeitungen erforderte. Dank der URMA-Schneide mit 20 Zähnen und der Schrupp- sowie Schlichtbearbeitung in einem Prozessschritt, wurde mit „MX diamond" die Bearbeitungszeit um 96 % reduziert. Die Bearbeitung konnte somit von ca. 26 Minuten auf ca. 1 Minute reduziert werden. Dabei ist „MX diamond" nicht nur für Serienfertiger interessant, sondern auch für Betriebe und Präzisionsfertiger mit kleinen Fertigungslosen und vielen unterschiedlichen Bauteile und Anforderungen.
Aluminium fräsen leicht gemacht: MX diamond
Das Schnellwechsel-System „MX diamond" steht für minimalen Einstellaufwand, hohe Steifigkeit, hohe Schnittgeschwindigkeit mit hohem Vorschub und optimaler Spanabfuhr dank der idealen Spanraumgeometrie und der Kühlmittelzufuhr. Das einfache Handling des Schneidenwechsels ohne zusätzlichen Einstellaufwand garantiert zudem höchste Präzision und ermöglicht eine automatisierte Produktion.
