CNC-Bearbeitung von Aluminium: Der ultimative Leitfaden

Die Aluminium-CNC-Bearbeitung ist eine beliebte Fertigungstechnik in der modernen Metallteile-Fertigungsindustrie.

Für eine erfolgreiche CNC-Bearbeitung von Aluminium müssen Sie die beste Materialqualität auswählen, die Vorteile kennen, eine geeignete Technik auswählen, die Kosten abschätzen oder die richtige Oberflächenbehandlung anwenden.

Wenn Sie also ein Experte in der CNC-Bearbeitung von Aluminium werden möchten, lesen Sie diesen Leitfaden.

CNC-Bearbeitungsqualitäten für Aluminium

Unterschiedliche Aluminiumqualitäten finden Verwendung in industriellen Anwendungen, wobei die Kernunterschiede in den inhärenten Eigenschaften aufgeführt sind. Sie beinhalten:

Weitere Ressourcen :

Aluminiumlegierung – Quelle: Wikipedia

Aluminiumsorten – Quelle: Metal Super Market

Aluminiumarten – Quelle: Thomas Net

Aluminium-CNC-Bearbeitungsvorteil

Viele Vorteile ergeben sich aus der Verwendung von CNC-bearbeiteten Aluminiumteilen in Ihrem Projekt.

i. Korrosionsbeständigkeit: Die Beständigkeit von CNC-gefrästen Aluminiumsorten variiert je nach Legierungsbestandteilen. Dennoch ist Korrosionsbeständigkeit eine Standardeigenschaft, die den Einsatz von CNC-gefrästen Teilen in korrosiven oder exponierten Umgebungen ermöglicht.

ii. Bearbeitbarkeit: Aluminium ist aufgrund seiner Duktilität und Formbarkeit sehr gut bearbeitbar. Dies ermöglicht eine wirtschaftliche Produktion, da die Bearbeitung mit geringer Werkzeugbelastung sehr präzise und wiederholgenau erfolgt.

iii. Elektrische Leitfähigkeit: Obwohl die Leitfähigkeit von Aluminium geringer ist als die von Kupfer, ermöglicht es dennoch eine akzeptable elektrische Signalübertragung. Daher können solche CNC-Maschinenteile in Anwendungen eingesetzt werden, in denen Leitfähigkeit erforderlich ist.

iv. Anodisierungspotenzial: Nach der CNC-Bearbeitung von Aluminiumteilen lassen sich deren physikalische Eigenschaften durch Anodisieren verbessern. Die Anodisierung optimiert die Oberflächenqualität des CNC-bearbeiteten Aluminiumteils, beispielsweise hinsichtlich Dicke und Verschleißfestigkeit.

v. Recyclingfähigkeit: Nicht verwendete oder als Abfall anfallende Aluminiumteile aus dem CNC-Bearbeitungsprozess können recycelt und wiederverwendet werden. Recycling reduziert Umweltverschmutzung, Energieverschwendung und sogar Produktionskosten.

vi. Festigkeits-Gewichts-Verhältnis: Das hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnis von Aluminium ermöglicht die CNC-Bearbeitung von Teilen, bei denen Festigkeit und Gewicht eine Rolle spielen.

Weitere Ressourcen :

Was ist CNC-Bearbeitung? – Quelle: Thomas Net

CNC-Bearbeitungsprozess – Quelle: Goodwin University

Einschränkungen der CNC-Bearbeitung von Aluminium

Bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium können einige Schwierigkeiten auftreten. Einige häufige Rückschläge sind:

i. Bearbeitbarkeit: Die verschiedenen Aluminiumsorten und -legierungen stellen bei der CNC-Bearbeitung eine Herausforderung dar und beeinträchtigen Prozesse wie Fräsen und Schneiden.

ii. Betriebstemperatur: Die Weichheit von Aluminium und sein niedriger Schmelzpunkt begrenzen die Betriebstemperatur bei der CNC-Bearbeitung. Daher können CNC-Bearbeitungsvorgänge, die zu einer hohen Wärmeentwicklung führen, Verformungen verursachen.

Vorteile CNC-Bearbeitung von Aluminium-Prototypen

Prototyping ist ein Prozess, der es Ihnen ermöglicht, mit einem Design zu experimentieren oder es zu testen, bevor Sie einen vollständigen Produktionslauf durchführen. Seine Bedeutung wird wie folgt hervorgehoben:

• Aluminium ist leicht verfügbar, leicht zu verarbeiten und recycelbar, wodurch enorme Kosteneinsparungen erzielt werden.
• Bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium-Prototypen können Sie Designs einfach überprüfen und implementieren, ohne große Verluste zu erleiden.

Aluminium-CNC-Bearbeitungsprozesse

Wenn es um die CNC-Bearbeitung von Aluminium geht, gibt es viele Technologien, die Sie abhängig von Ihren Teilespezifikationen anwenden können. Sie möchten beispielsweise Löcher bohren, Gewinde herstellen oder zylindrische Teile bearbeiten.

Als Ergebnis müssen Sie eine geeignete CNC-Bearbeitungstechnik auswählen:

CNC-Drehen von Aluminium

Beim CNC-Drehen von Aluminium bleibt das Schneidwerkzeug in Position, während Sie das Werkstück drehen, um unerwünschtes Material zu entfernen. Die CNC-Drehbank findet Verwendung beim CNC-Drehen von Aluminium unter Verwendung von computergestützten Anweisungen, um das Aluminiumwerkstück in die gewünschte Form umzuwandeln.

Sie können diese CNC-Ausrüstung für die Bearbeitung von Aluminium in Betracht ziehen.

       ich. Vertikale CNC-Drehmaschine

Hier wird die Spindel beim Drehvorgang vertikal fixiert, indem das Werkstück auf und ab bewegt wird. Es ist günstig für einseitige Bearbeitungen und wo das Aufhängen des Werkstücks ein Problem darstellt.

     ii. Horizontale CNC-Drehmaschinen

Statt einer Spindel wie bei ihren vertikalen Kollegen setzen diese CNC-Drehmaschinen horizontal mehrere Köpfe um. Kann Aluminium-CNC-Bearbeitungen in verschiedenen Ausführungen durchführen, wobei Abfallmaterial leicht durch die Schwerkraft abfällt.

Vorteile des CNC-Drehens von Aluminium

Der Einsatz von CNC-Drehen in der Aluminium-CNC-Bearbeitung bietet Ihnen folgende Vorteile:

• Kosteneffizient: Das CNC-Drehen von Aluminium erhöht die Produktionseffizienz, indem es den Prozess in kürzeren Zeiten durchführt und ihn somit kostengünstig macht.
• Effizienz: Die CNC-Abstimmung von Aluminium reduziert die Verschwendung durch hochpräzise Operationen, die die Prozesseffizienz verbessern.

CNC Fräsen von Aluminium

CNC-Fräsen von Aluminiumlegierungen ist heute ein beliebter Vorgang. Sie verwenden ein Mehrpunktwerkzeug, um stationäres Aluminiummaterial zu bearbeiten.

Wenn es um CNC-Fräsen geht, können Sie verwenden:

• Vertikale CNC-Fräsmaschine
• Horizontale CNC-Fräsmaschine
• Mehrachsige CNC-Fräsmaschine

Mehrachsige Fräsmaschinen sind in der Lage, sich in mehreren Achsen zu bewegen, was schnellere und präzisere Bearbeitungen an Aluminiumwerkstücken ermöglicht.

CNC-Fräsverfahren

Es gibt verschiedene Ansätze zum CNC-Fräsen von Aluminiumwerkstücken:

• Winkelfräsen: Hier sind die Rotationsachse der CNC-Fräsmaschine und die Aluminium-Werkstückoberfläche im Winkel getrennt. So entstehen spezielle Designs wie Rillen und andere Winkelschnitte.
• Stirnfräsen: Das Werkzeug arbeitet nach unten gegen das Aluminiumwerkstück und erzeugt komplexe Designs mit der Rotationsachse senkrecht zum Werkstück.
• Formfräsen: Die CNC-Bearbeitung von Aluminium mit diesem Fräsverfahren ermöglicht die Bildung abgerundeter Schnitte durch den Einsatz mehrerer Werkzeuge.
• Profilfräsen: Verwendet einen dreistufigen Prozess aus Schruppen, Vor- und Endbearbeitung bei der Herstellung konkaver und konvexer Aluminiumteile.
• Oberflächenfräsen: Entfernt Material von der Oberfläche des Aluminiumwerkstücks, wobei das Werkstück parallel zur Rotationsachse ist.

CNC Aluminium bohren

Das CNC-Bohren von Aluminiumwerkstücken erfordert den Einsatz spezieller Werkzeuge, sogenannter Bohrer, um Löcher zu erzeugen. Diese Löcher sind für die Montage unerlässlich, insbesondere beim Einsatz von Schrauben, Bolzen und Nieten.

CNC-Bohrertypen

Die folgenden CNC-Bohrertypen können Aluminiumwerkstücke für Ihre Anwendung effektiv umwandeln:

i. Mehrspindelbohrmaschine: Unterstützt mehrere Arbeitsköpfe, die mehrere Spindeln aufnehmen können und zahlreiche Arbeitsgänge gleichzeitig durchführen können.

ii. Mikrobohrmaschine: Verfügt über eine hohe Genauigkeit und kleine Bohrfutter, die sich zum Herstellen sehr kleiner Löcher in Edelstahlteilen eignen.

iii. Mehrspindelbohrmaschine: Verfügt über einen einzigen Arbeitskopf mit mehreren Spindeln, die gleichzeitig arbeiten können.

iv. Radialbohrmaschine : Verwendet einen Bohrkopf, der verschiedene Bewegungen ausführen kann, um mehrere Bearbeitungsvorgänge an einem fixierten Werkstück durchzuführen.

v. Revolverbohrmaschine : Verfügt über einen Revolver mit mehreren Arbeitsköpfen, die einen einfachen Positionswechsel und einen schnellen Werkzeugwechsel ermöglichen.

vi. Ständerbohrmaschine : Bei dieser CNC-Bohrmaschine wird das Werkstück einem Werkzeug zugeführt. Sie verfügt über einen Spindelkopf mit Getriebeantrieb.

CNC-Schneiden von Aluminium

CNC -Schneiden von Aluminium bedeutet, Aluminiumstücke in der passenden Größe aus größeren Blechen oder Stangen entsprechend den Designanforderungen herauszuschneiden. Zu den CNC-Schneidemaschinen, die Sie einsetzen können, gehören unter anderem:

i. CNC-Lasermaschinen: Sie nutzen einen computergesteuerten Hochleistungslaserstrahl zum Schneiden von Aluminium. Der Schneidprozess erfolgt durch Verdampfen, Schmelzen oder Verbrennen und führt so zu hochpräzisen Schnitten.

ii. CNC-Plasmaschneidanlagen: Diese Anlagen erzeugen durch extreme Erhitzung von Druckluft einen leistungsstarken Plasma-Lichtbogen. Dieser Lichtbogen schmilzt das Aluminium und bläst die Schmelze gleichzeitig ab, wodurch das Material computergesteuert durchtrennt wird.

iii. CNC-Fräse: Nutzt einen Schaftfräser, um Material abzutragen oder Aluminiumwerkstücke in die gewünschte Form zu bringen. Sie eignet sich auch zum Trennen größerer Aluminiumteile, wobei Fräsertyp und Vorschubgeschwindigkeit zu berücksichtigen sind.

iv. CNC-Wasserstrahlschneiden: Hierbei werden unter hohem Druck Wasserstrahlen erzeugt, denen Abrasivmittel beigemischt sind. Diese Strahlen werden durch winzige Düsen ausgestoßen. Der Aufprall des Wasserstrahls auf die Aluminiumoberfläche mit hoher Geschwindigkeit bewirkt einen Kaltschnitt ohne Verformung.

5 Tipps zum Schneiden von Aluminium mit CNC-Fräser

Die CNC-Fräse kann Sie bei Ihren Projekten unterstützen, indem sie Aluminium mühelos in die gewünschte Form und Größe zuschneidet. Beachten Sie jedoch die folgenden Tipps für einen korrekten Schnitt:

• Bestimmen Sie Geschwindigkeit und Vorschub für Ihre CNC-Fräse normalerweise mit einem Taschenrechner, um einen sauberen Schnitt zu gewährleisten.
• Bei der Verwendung eines CNC-Fräsers auf Aluminium sind hohe Drehzahlen erforderlich, die den Einsatz von Hartmetallfräsern erfordern.
• Bauen Sie ein Vernebelungssystem in Ihr Setup ein, um als Schmiermittel für den Fräser und das Aluminium zu fungieren, um Verschleiß bzw. Verformung zu verhindern.
• Verwenden Sie progressive flache Durchgänge, um die Schnitttiefe zu erreichen, um eine einfache Spanabfuhr und hochwertige Endergebnisse zu gewährleisten.
• Das CNC-Fräsen von Aluminium mit einer CNC-Fräse arbeitet mit höchstens drei Schneiden, um Spanansammlungen und damit ein Verklemmen zu vermeiden. Auch die Verwendung reduzierter Spannuten geht mit einer Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit einher.

Faktoren, die die Werkzeugauswahl in der Aluminium-CNC-Bearbeitung beeinflussen

Die Werkzeugauswahl in der Aluminium-CNC-Bearbeitung ist entscheidend für die Schnittqualität und den Erfolg des Prozesses. Folglich ist die Werkzeugauswahl ein wichtiger Prozess, der die folgenden Faktoren berücksichtigt:

Schneidflüssigkeit

Während Aluminium weich ist, führt Trockenschneiden zu Gratbildung und ungleichmäßigen Kanten, was den Einsatz von Schneidflüssigkeiten erforderlich macht. Ölemulsionen sind geeignete Schneidflüssigkeiten, da solche mit Spuren von Chlor und Schwefel Flecken auf der Aluminiumoberfläche hinterlassen.

Vorschübe und Geschwindigkeiten

Die Schnittgeschwindigkeit bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium bezieht sich auf die Umdrehungen pro Minute des Werkzeugs. Die Werkzeugparameter Radius und Material beeinflussen die Geschwindigkeit.

Sie können bei Aluminium hohe Schnittgeschwindigkeiten anwenden, um die Bildung von Spänen und Hitze zu reduzieren und die Qualität der Endbearbeitung zu verbessern.

Die Vorschubgeschwindigkeit beschreibt den Weg des Werkzeugs bei einem vollständigen Zyklus. Dies gilt auch für Werkstücke, bei denen es gedreht und das Werkzeug in Position gehalten wird.

Werkzeugkonstruktion

Die Werkzeugkonfiguration, z. B. die Anzahl der Nuten, ist entscheidend für die Herstellung oder das Brechen eines Aluminium-CNC-Bearbeitungsprozesses. Beispielsweise sorgt eine niedrige Schneidenzahl (2-3) bei der Bearbeitung von Aluminium dafür, dass sich keine Späne ansammeln.

Werkzeugmaterial

Aluminium ist ein weiches Metall und Bearbeitungswerkzeuge erfordern scharfe Kanten, die nicht verschleißanfällig sind, wie z. B. Hartmetall.

Alternativ gibt es Werkzeugsysteme aus Kobalt. Dies gilt jedoch für Situationen, in denen keine Reaktivität mit Aluminium besteht.

Die Reaktivität mit Aluminium kann insbesondere bei hohen Temperaturen zu Oberflächenverletzungen führen.

Sie können jedoch Hartmetall mit einem geringen Kobaltgehalt verwenden, um die gewünschte Zähigkeit ohne Verformung zu erreichen.

Winkel der Helix

Es ist der Winkel, der durch die imaginäre Linie gebildet wird, die durch den Mittelpunkt des Werkzeugs und die tangentiale Wirkungsebene schneidet. Ein großer Winkel beschleunigt die Spanabfuhr.

Dies wird natürlich auf Kosten einer erhöhten Reibung gehen. Als Folge kommt es zu einem Temperaturanstieg.

Die entstehende Hitze kann insbesondere bei der Bearbeitung mit hohen Geschwindigkeiten dazu führen, dass die Späne beim Schweißen am Werkzeug haften bleiben. Ein kleiner Schrägungswinkel bewirkt genau das Gegenteil.

Tipps für die CNC-Bearbeitung von Aluminium

Die CNC-Bearbeitung von Aluminium spielt eine zentrale Rolle bei der Herstellung vieler alltäglicher Geräte und Ausrüstungen. Die Einhaltung der folgenden Tipps bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium gewährleistet Qualitätsprodukte und schützt Sie gleichzeitig.

• Immer Gleitmittel auftragen. Das Schmieren Ihres Aktionsbereichs zwischen Werkzeug und Aluminiummaterial reduziert die Reibung und erleichtert den CNC-Bearbeitungsprozess. Es sorgt auch für gerade Kanten und verhindert Hitzeschäden.
• Gebildete Späne immer entfernen. Wenn sich Späne um Ihr Werkzeug herum ansammeln, kann dies zu Bruch und Aluminiumverformung führen.
• Beschleunigen Sie den Vorgang nicht. Verwenden Sie je nach Werkzeug, Aluminiumsorte und Bearbeitungsprozess die geeignete Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl. Sie sollten auch keine sehr langsamen Vorschubgeschwindigkeiten verwenden, da dies das Werkzeug nur stumpf machen würde.
• Gehen Sie mit Fräsern mit kleinen Durchmessern. Dies gilt insbesondere, wenn Sie versuchen, eine tiefe Schnitttiefe zu erreichen, da dies den Prozess glatter macht.
• Verwenden Sie das entsprechende Werkzeug. So sind beispielsweise bei der Bearbeitung von Aluminium Hartmetallwerkzeuge gegenüber HSS und Kobalt vorzuziehen.

So schätzen Sie die Kosten für die CNC-Bearbeitung von Aluminium

Wie bei allen anderen Projekten müssen Sie auch bei der CNC-Bearbeitung von Aluminium einen Kostenvoranschlag erstellen. Mit einem Kostenvoranschlag stellen Sie sicher, dass Sie Ihr Budget für Ihre Bedürfnisse einplanen und die Projektanforderungen erfüllen können.

Bei der Schätzung der Kosten für die CNC-Bearbeitung von Aluminium berücksichtigen Sie die folgenden Faktoren:

Materielle Bedürfnisse

Wesentliche Überlegungen hinsichtlich Ihres Materialbedarfs sind die Aluminiumsorte und die benötigte Größe bzw. Menge. Da die CNC-Bearbeitung von Aluminium subtraktive Prozesse umfasst, beeinflusst die Komplexität des Designs den Materialverbrauch.

Arbeitsbedarf

Obwohl viele CNC-Bearbeitungsgeräte für Aluminium computergesteuert sind, erfordern sie dennoch menschliche Überwachung. Ihr Arbeitsbedarf wird bestimmt, indem die Anzahl der Mitarbeiter, das Qualifikationsniveau, die geleisteten Arbeitsstunden und die Vergütungsformel berücksichtigt werden.

Oberflächenveredelung für CNC-Maschinen Aluminiumteile

Das Aufbringen einer Oberflächenveredelung auf Ihre CNC-bearbeiteten Aluminiumteile kann ihre physikalischen Eigenschaften und ihre Haltbarkeit verbessern. Es sind verschiedene Oberflächenausführungen anwendbar, von denen einige unten erläutert werden.

• Anodisieren: Eloxieren kann durch elektrische Passivierung zu einer klaren, farbigen oder harten Beschichtung führen, die die Korrosions- und Verschleißfestigkeit verbessert.
• Perlstrahlen: Ergibt eine durchgehend glatte CNC-bearbeitete Aluminiumteiloberfläche durch Eliminierung von Werkzeugspuren und anderen Oberflächenverformungen.
• Chromatumwandlungsbeschichtung: Das Hinzufügen dieser Beschichtung zu Ihrem CNC-bearbeiteten Aluminiumteil erhält die Leitfähigkeit und erhöht die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit.
• Dekorative Verchromung: Die Verchromung dient hauptsächlich dem ästhetischen Wert Ihres CNC-bearbeiteten Aluminiumteils und verbessert gleichzeitig die Oberflächenbeständigkeit.
• Polieren: Wendet entweder mechanische oder chemische Mittel an, die dazu führen, dass Ihr Aluminiumteil eine glatte und hochreflektierende Oberfläche erhält.
• Pulverbeschichtung: Hier tragen Sie Farbpulver auf Ihre CNC-bearbeiteten Aluminiumteile auf, bevor Sie sie dem Backen im Ofen unterziehen. Die Pulverbeschichtung verbessert die Oberflächenbeständigkeit und Haltbarkeit.

Sie können mehr über Oberflächenbehandlungen von Aluminium erfahren.

Anwendungen von CNC-bearbeiteten Aluminiumteilen

Die Anwendung von CNC-bearbeiteten Aluminiumteilen erstreckt sich über Branchen hinweg und findet in fast allen Branchen Verwendung. Einige gängige Industrieanwendungen sind wie folgt:

i. Automobilindustrie: Die wichtigsten Eigenschaften, die den Einsatz von Aluminiumteilen im Automobilsektor ermöglichen, sind Festigkeit, geringes Gewicht und Langlebigkeit.

ii. Lebensmittel/Pharmazeutisch: CNC-gefräste Aluminiumteile finden aufgrund ihrer phlegmatischen Eigenschaften beim Kontakt mit Substanzen Anwendung, insbesondere im Verpackungsbereich, in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.

iii. Luft- und Raumfahrt: Die unglaubliche Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht, die CNC-gefräste Aluminiumteile aufweisen, macht ihren Einsatz in Flugzeugen sehr beliebt.

iv. Sport: Viele Sportgeräte und -accessoires verwenden CNC-gefräste Aluminiumteile aufgrund ihrer Langlebigkeit, Festigkeit und ihres geringen Gewichts. Dazu gehören beispielsweise Fahrradrahmen, Baseballschläger, Tennisschläger und Pfeifen.

v. Elektrische Anwendungen: Da Aluminium neben seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit auch über elektrische Leitfähigkeit verfügt, findet es in vielen elektrischen Bauteilen und Geräten Verwendung.

Fazit

Die Vielseitigkeit von Aluminium und die einfache CNC-Bearbeitung ermöglichen seinen breiten Einsatz in der Teile- und Komponentenproduktion. Die CNC-Bearbeitung von Aluminium ermöglicht es Ihnen, Ihre Projektdesigns einfach zum Leben zu erwecken.

Weitere Ressourcen :

CNC-Fräskomponenten – Quelle: HMAKING

CNC-Bearbeitung von Aluminiumteilen – Quelle: Protolabs

CNC-Drehteile – Quelle: HMAKING

CNC-Bearbeitung von Aluminium – Quelle: 3Ds

CNC-Bohrteile – Quelle: HMAKING

Vorteile der CNC-Bearbeitung von Aluminium – Quelle: 3ERP

CNC-Bearbeitung von Aluminium – Quelle: Xomerty

Aluminium für die CNC-Bearbeitung – Quelle: GENSUN