Aluminium is een van de meest gefreesde materialen in de productie. Vanwege de unieke eigenschappen worden velen echter geconfronteerd met uitdagingen wanneer ze ermee werken. Veel technici hebben te maken met slijtage van het gereedschap, slechte oppervlakteafwerking en maatnauwkeurigheid. De juiste technieken kunnen deze problemen oplossen en helpen om snel en efficiënt perfecte aluminium onderdelen te maken.
Het frezen van aluminium vereist een specifieke aanpak die verschilt van andere metalen. De juiste combinatie van snijgereedschappen, snelheden, voedingen en koelmethodes kan uw resultaten drastisch verbeteren. Met de juiste techniek kunt u uitstekende oppervlaktekwaliteiten bereiken, terwijl u de levensduur van uw gereedschap verlengt en strakke toleranties voor al uw projecten handhaaft.
Aluminium frezen vereist precisie en de juiste technieken. Laten we eens kijken hoe deze bewezen methodes uw aluminium freesbewerkingen kunnen verbeteren.
Aluminium als materiaal begrijpen
Voordat we specifieke freestechnieken bespreken, kijken we eerst naar het materiaal waarmee we werken. De unieke eigenschappen van aluminium hebben een directe invloed op de manier waarop we het moeten bewerken.
Eigenschappen van aluminium
Aluminium heeft een aantal bijzondere eigenschappen die het onderscheiden van andere metalen die vaak worden gebruikt bij de productie. Deze eigenschappen bepalen de beste werkwijzen voor freesbewerkingen.
Lichtgewicht maar sterk
Aluminium weegt ongeveer een derde van wat staal weegt, terwijl het goed sterk blijft. Bij het frezen van aluminium betekent dit lichtere gewicht minder druk op het gereedschap dan staal, waardoor hogere snijsnelheden mogelijk zijn.
De sterkte van het materiaal varieert sterk per legering. Sommige luchtvaartlegeringen evenaren staal in sterkte met behoud van het gewichtsvoordeel.
Hoge thermische geleidbaarheid
Aluminium geleidt warmte uitzonderlijk goed, ongeveer drie keer beter dan staal. Deze eigenschap heeft twee cruciale effecten op freesbewerkingen. Ten eerste verspreidt de warmte die ontstaat tijdens het snijden zich snel door het werkstuk in plaats van zich te concentreren bij de snijrand. Dit helpt plaatselijke oververhitting te voorkomen.
Deze hoge geleidbaarheid betekent echter ook dat werkstukken tijdens het bewerken kunnen uitzetten wanneer ze opwarmen. Met deze thermische uitzetting moet rekening worden gehouden bij precisieonderdelen.
Zachtheid vergeleken met andere metalen
De zachtheid van aluminium maakt het makkelijker te snijden dan hardere metalen zoals staal of titanium. Deze zachtheid maakt hogere snijsnelheden en voedingen mogelijk. Gereedschappen slijten minder snel bij het snijden van aluminium, waardoor ze bij correct gebruik langer meegaan.
Het nadeel van deze zachtheid is de spaanvorming. Aluminium produceert lange, draderige spanen die rond het gereedschap kunnen kluwen. Deze spanen kunnen ook aan snijkanten blijven plakken, waardoor een opstaande rand ontstaat die de oppervlakteafwerking ruïneert.
Kies de juiste aluminiumlegering
De specifieke aluminiumlegering die je kiest heeft een directe invloed op je freesproces en -resultaten. Laten we drie veelvoorkomende legeringen en hun freeskenmerken vergelijken.
| Eigendom | 6061 aluminium | 5052 aluminium | 7075 aluminium |
|---|---|---|---|
| Belangrijkste toepassingen | Algemeen gebruik, prototypes, structureel | Marine, elektronica, voedselapparatuur | Ruimtevaart, militair, onderdelen onder hoge druk |
| Hardheid (Brinell) | 95-97 (T6-temperatuur) | 60-70 | 150 (T6-toestand) |
| Spaanvorming | Goed gevormd, breekt netjes | Langere, meer dradige chips | Kleine, brosse chips |
| Slijtagesnelheid gereedschap | Laag | Zeer laag | Matig |
| Mogelijkheid tot oppervlakteafwerking | Uitstekend (32 RMS of beter) | Goed tot uitstekend | Uitstekend met de juiste parameters |
| Warmteopwekking | Matig | Laag | Hoger |
| Belangrijke overwegingen bij het frezen | Uitgebalanceerde eigenschappen maken het vergevingsgezind; gebruik scherp gereedschap | Extreem scherp gereedschap vereist; focus op spaanafvoer | Hogere snijkrachten; kortere standtijd; lagere snelheden |
De juiste gereedschappen kiezen voor aluminium frezen
Gereedschapsselectie vormt de basis van succesvol aluminium frezen. Als we gereedschap kiezen dat speciaal is ontworpen voor aluminium, kunnen we betere resultaten behalen.
Snijgereedschappen
Hogesnelheidsstaal (HSS) en hardmetalen gereedschappen zijn de twee belangrijkste opties voor het frezen van aluminium, maar ze bieden verschillende voordelen afhankelijk van je specifieke behoeften.
Hardmetalen gereedschap heeft verschillende voordelen:
- Ze behouden hun snijkant tot 10 keer langer dan HSS
- Ze maken snijsnelheden mogelijk die 2-3 keer sneller zijn dan HSS
- Ze zijn beter bestand tegen hitte, wat waardevol is bij langdurig frezen
HSS-gereedschappen hebben echter ook hun plaats:
- Ze kosten aanzienlijk minder vooraf
- Ze zijn vergevingsgezinder voor kleine programmeerfouten
- Ze kunnen gemakkelijker opnieuw worden geslepen in huis
Voor optimale resultaten met beide materialen zoek je gereedschap met deze specifieke eigenschappen:
- Gepolijste groeven die wrijving verminderen door een glad oppervlak te bieden voor spaanafvoer
- Scherpe snijkanten met minimale randvoorbereiding om zuiver door aluminium te snijden
- 2-3 groeven (in plaats van 4+ groeven zoals bij staal), waardoor grotere spaankanalen ontstaan
- Gespecialiseerde coatings zoals TiCN (Titanium Carbon Nitride) of ZrN (Zirconium Nitride) verminderen de wrijving en voorkomen opeenhoping van randen.
Gereedschapsgeometrie
De vorm en hoeken van je snijgereedschap hebben een grote invloed op de interactie met aluminium. De geometrie van het gereedschap definieert de "persoonlijkheid" van je snijgereedschap: hoe agressief het snijdt, hoe het omgaat met spaanvorming en hoe het met hitte omgaat.
Voor het frezen van aluminium zijn de meest effectieve geometrieën:
- Hoge positieve hoeken tussen 15 en 20 graden creëren een snijdende in plaats van schrapende actie, waardoor de snijkrachten en warmteontwikkeling worden verminderd.
- Grote groeven: Deze bieden voldoende ruimte voor de relatief grote, zachte spanen van aluminium.
- Spiraalhoeken tussen 35 en 45 graden: Dit middenbereik balanceert spaanafvoer (hogere hoeken stuwen spanen sneller omhoog) met gereedschapsterkte (lagere hoeken creëren sterkere snijkanten).
Snijparameters optimaliseren
De juiste combinatie van snelheid en voeding verandert voldoende aluminium frezen in uitstekend aluminium frezen. Deze parameters werken hand in hand om te bepalen hoe je gereedschap reageert op het aluminium.
Snijsnelheid
Aluminium maakt aanzienlijk hogere snijsnelheden mogelijk dan staal of andere hardere metalen. Deze hogere snelheid komt door de lagere hardheid van aluminium en de reactie van aluminium op de snij-actie.
Overweeg deze snelheidsbereiken voor optimale resultaten:
- HSS gereedschap: 500-1.000 SFM (surface feet per minuut)
- Hardmetalen gereedschap: 1.000-2.500 SFM
- PCD-gereedschappen (polykristallijn diamant): Tot 5.000 SFM voor gespecialiseerde toepassingen
Met deze formule kun je het juiste toerental voor je gereedschap berekenen:
RPM = (SFM × 12) ÷ (π × gereedschapsdiameter in inch)
Bijvoorbeeld met een hardmetalen frees van 1/2 inch en een gewenste snijsnelheid van 1500 SFM:
TPM = (1.500 × 12) ÷ (3,14159 × 0,5) = 11.459 TPM
Toevoersnelheid
De aanvoersnelheid - hoe snel het gereedschap door het materiaal beweegt - beïnvloedt zowel de kwaliteit van de afwerking als de levensduur van het gereedschap. Deze parameter moet zorgvuldig uitgebalanceerd worden.
Voor het frezen van aluminium:
- Begin met aanzetten tussen 0,001-0,005 inch per tand (IPT).
- Gebruik voor voorbewerken de bovenkant van dit bereik
- Gebruik voor nabewerkingen de
Denk er bij het aanpassen van de voedingssnelheid aan dat deze samenwerkt met:
- Het aantal snijkanten op je gereedschap (meer snijkanten = meer snijkanten die per omwenteling door het materiaal gaan)
- Gereedschapsdiameter (grotere gereedschappen kunnen over het algemeen hogere voedingen per tand aan)
- Zaagdiepte (voor lichtere diepten kunnen vaak hogere voedingen worden gebruikt)
Een goed uitgangspunt is om deze formule te gebruiken: Aanzet (inch per minuut) = toerental × aantal spleten × aanzet per tand.
Bijvoorbeeld met een gereedschap met 3 snijkanten dat draait op 10.000 RPM en een aanzet van 0,003″ per tand: Aanzet = 10.000 × 3 × 0,003 = 90 inch per minuut
Alledaagse bewerkingen van aluminium frezen
Aluminium frezen omvat verschillende fundamentele bewerkingen die de basis vormen van de meeste bewerkingsprojecten. Elke bewerking biedt unieke uitdagingen en mogelijkheden bij het werken met aluminium.
Geconfronteerd met
Geconfronteerde operaties vlakke, gladde oppervlakken creëren op aluminium werkstukken. Dit fundamentele freesproces legt referentieoppervlakken vast voor volgende bewerkingen en zorgt voor nauwkeurige dimensionale controle.
Als je aluminium onder ogen krijgt, neem dan deze stappen voor optimale resultaten:
- Gebruik de klimfreesrichting in plaats van conventioneel frezen
- Stel de zaagdiepte in tussen 0,020″ en 0,100″, afhankelijk van de stijfheid van je machine.
- Draaien op hogere snelheden (1000+ SFM) om opgebouwde rand te voorkomen
- Houd de voedingssnelheid hoog genoeg voor een goede spaanvorming
Sleuven
Sleuven snijden kanalen of groeven in aluminium werkstukken. Deze bewerking creëert elementen zoals T-gleuven, spiebanen en montagesleuven. Het beperkte snijgebied maakt spaanafvoer bijzonder belangrijk.
Bij het sleuven maken van aluminium:
- Selecteer frezen met minder groeven (1-2 groeven) om de spaanafvoer te maximaliseren
- Verminder de snijdiepte tot 0,5-1× gereedschapsdiameter per doorgang om spaanpakkingen te voorkomen
- Breng indien mogelijk hogedrukkoelvloeistof rechtstreeks in de sleuf aan
- Gebruik hogere snelheden maar gematigde voedingen om de spanen onder controle te houden
Zakken
Pocketing verwijdert materiaal om interne holtes in aluminium onderdelen te maken. Deze gewone bewerking komt voor in alles van elektronische behuizingen lichtgewicht structurele componenten.
Effectieve aluminium pocketing vereist:
- Spiraalvormige ingang in het materiaal in plaats van duikend
- Gereedschapsdiameter 25-50% kleiner dan inwendige hoekradii
- Hoge spindelsnelheden voor een schone snijwerking
- Trochoïdale freesbanen voor diepere kamers
- Progressieve dieptestrategie voor kamers dieper dan 1× gereedschapdiameter
Problemen met aluminium frezen oplossen
Zelfs met zorgvuldige planning en instelling kunnen er uitdagingen ontstaan bij het frezen van aluminium. Laten we eens kijken naar de meest voorkomende problemen van machinisten met aluminium en hun oplossingen.
Opbouwranden voorkomen (BUE)
Opgezette snijkanten ontstaan wanneer kleine deeltjes aluminium zich vastlassen aan de snijkant van je gereedschap. Hierdoor ontstaat een valse snijkant die de oppervlaktefinish ruïneert en de slijtage van het gereedschap versnelt.
Gelukkig zijn er een aantal beproefde strategieën die de opstaande rand bij het frezen van aluminium drastisch kunnen verminderen of elimineren:
- Snijsnelheden verhogen met 15-20% in plaats van vertragen
- Gebruik aluminiumspecifiek koelmiddel gericht op het snijvlak
- Vervang gereedschap bij de eerste tekenen van slijtage
- Selecteer gereedschappen met gespecialiseerde coatings zoals ZrN of diamantachtige koolstof
- Handhaaf de juiste spaanbelasting om snijwerking te garanderen in plaats van wrijving
Spaanlassen en spaanafvoer beheren
Een goede spaanbeheersing is een van de grootste uitdagingen bij het frezen van aluminium. Als dit niet effectief gebeurt, kunnen lange, draderige spanen zich snel rond gereedschap wikkelen, groeven verstoppen en werkstukken ruïneren.
Als je problemen ondervindt met het afvoeren van spanen tijdens het frezen van aluminium, kunnen deze interventiestrategieën helpen:
- Gebruik hogedrukkoelmiddel direct bij de spaanvorming
- Periodiek terugtrekken van gereedschap programmeren tijdens diepzittende bewerkingen
- Verklein de snijbreedte waar mogelijk tot 30-50% van de gereedschapsdiameter
- Kies gereedschap met minder groeven voor een betere spaanafvoer
- Gereedschappen gebruiken met spaanbrekende geometrieën
Gereedschapbreuk en overmatige slijtage voorkomen
Gereedschapbreuk bij het frezen van aluminium heeft meestal een vermijdbare oorzaak. Als je de waarschuwingssignalen begrijpt en proactieve stappen neemt, kun je de levensduur van het gereedschap aanzienlijk verlengen en de resultaten verbeteren.
Gebruik deze bewezen benaderingen om de standtijd te maximaliseren bij het frezen van aluminium:
- Verhoog de voedingssnelheid als u een hoog piepend geluid hoort
- Minimaliseer de overhang van gereedschap om trillingen te verminderen
- Maak lichtere sneden bij hogere snelheden in plaats van zware sneden bij lagere snelheden
- Gebruik gereedschappen met koelvloeistof voor interne elementen
- Zorg voor een goede spaanafvoer om opnieuw snijden van spanen te voorkomen
Conclusie
Aluminium frezen werkt het beste als je begrijpt hoe dit metaal zich gedraagt onder snijgereedschap. Je hebt de juiste gereedschappen, snelheden en methodes nodig om goede resultaten te krijgen. Elke aluminiumlegering heeft verschillende eigenschappen die invloed hebben op hoe het freest.
Heb je hulp nodig bij je aluminium projecten? Onze ingenieurs kunnen je helpen bij het kiezen van materialen, het vinden van het juiste gereedschap en het verbeteren van je methodes. Neem contact met ons op vandaag nog voor een gratis gesprek over je volgende aluminium klus.
Hey, ik ben Kevin Lee
De afgelopen 10 jaar heb ik me verdiept in verschillende vormen van plaatbewerking en ik deel hier de coole inzichten die ik heb opgedaan in verschillende werkplaatsen.
Neem contact op
Kevin Lee
Ik heb meer dan tien jaar professionele ervaring in plaatbewerking, gespecialiseerd in lasersnijden, buigen, lassen en oppervlaktebehandelingstechnieken. Als technisch directeur bij Shengen zet ik me in om complexe productie-uitdagingen op te lossen en innovatie en kwaliteit in elk project te stimuleren.
