Eine allgemeine Anleitung zum CNC-Fräsen von 7075-Aluminium

7075-Aluminium ist eine hochfeste Legierung, die aufgrund seines hervorragenden Verhältnisses von Festigkeit{3}zu-Gewicht, das mit vielen Stählen vergleichbar ist, häufig in der Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Hochleistungsautomobilindustrie eingesetzt wird. Das CNC-Fräsen ist das primäre Fertigungsverfahren zur Herstellung komplexer, präziser Bauteile aus diesem Material. Dieser Leitfaden bietet einen umfassenden Überblick über die Standardverfahren, Parameter und Überlegungen für die erfolgreiche Bearbeitung von 7075-Aluminium und stellt die Teilequalität, Maßgenauigkeit und Prozesseffizienz für professionelle Ingenieure und Beschaffungsspezialisten sicher.

Materialeigenschaften und Werkstückvorbereitung

7075-Aluminium (entspricht normalerweise Standards wie ASTM B209/AMS 4117) ist eine Zink-basierte Legierung der 7xxx-Serie. Um seine maximale Festigkeit zu erreichen, wird es oft in einem T6-Temper (lösungsglühend und künstlich gealtert) geliefert. Zu den wichtigsten Eigenschaften gehören eine hohe Zugfestigkeit (bis zu 570 MPa oder 83 ksi) und eine gute Ermüdungsbeständigkeit. Im Vergleich zu anderen Legierungen wie 6061 weist es jedoch eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf, was eine anschließende Eloxierung oder andere Oberflächenbehandlungen erforderlich machen kann.

Vor der Bearbeitung ist die ordnungsgemäße Vorbereitung des Werkstücks von entscheidender Bedeutung. Das Rohmaterial sollte sicher befestigt sein, um Vibrationen zu minimieren, die zu Rattern und Maßungenauigkeiten führen können. Für komplexe Geometrien werden kundenspezifische Vorrichtungen oder Schraubstöcke empfohlen. Die Festlegung eines zuverlässigen Bezugspunkts (Referenzpunkt) auf dem Werkstück ist für die genaue Definition des Koordinatensystems durch das CNC-Programm unerlässlich.

Werkzeugauswahl und Geometrie

Für ein effizientes Fräsen ist die Auswahl der Schneidwerkzeuge von größter Bedeutung.

• Werkzeugmaterial:Vollhartmetall-Schaftfräser sind die Standardwahl. Sie bieten im Vergleich zu Schnellarbeitsstahl (HSS) eine überlegene Härte, Steifigkeit und Hitzebeständigkeit. Für längere Werkzeugstandzeiten und höhere Produktivität werden in der Großserienproduktion Werkzeuge mit diamantbeschichteten Hartmetall- oder polykristallinen Diamantspitzen (PKD) eingesetzt.
• Werkzeuggeometrie:Ein positiver Spanwinkel wird im Allgemeinen bevorzugt, da er die Schnittkräfte reduziert und dünnere Späne erzeugt, was zu einer glatteren Oberflächenbeschaffenheit führt. Ein hoher Spiralwinkel (ca. 38 Grad -45 Grad) trägt zur effizienten Spanabfuhr bei. Dreischneidige Schaftfräser bieten oft ein optimales Gleichgewicht zwischen Spanfreiheit und Festigkeit für Vor- und Endbearbeitungsvorgänge in Aluminium.
• Beschichtungen:Antihaftbeschichtungen wie Titanaluminiumnitrid (AlTiN) oder ähnliche Varianten können dazu beitragen, das Anhaften von Aluminium an den Schneidkanten zu verhindern, die Aufbauschneide (BUE) zu reduzieren und die Werkzeugstandzeit zu verbessern.

Bearbeitungsparameter und -strategien

Die Optimierung der Schnittparameter ist entscheidend, um das gewünschte Gleichgewicht zwischen Zerspanungsrate, Werkzeugstandzeit und Oberflächengüte zu erreichen.

1. Schnittgeschwindigkeit (Vc):7075-Aluminium kann mit hohen Oberflächengeschwindigkeiten bearbeitet werden. Bei Hartmetall-Schaftfräsern liegen die Geschwindigkeiten typischerweise zwischen 200 und 400 Metern pro Minute (m/min) oder 650 bis 1300 Oberflächenfuß pro Minute (SFM) zum Schruppen und können zum Schlichten erhöht werden.
2. Vorschubgeschwindigkeit (fz):Der Vorschub pro Zahn ist entscheidend für die Spanbildung. Ein zu niedriger Vorschub kann zu Reibung und Kaltverfestigung führen, während ein zu hoher Vorschub den Werkzeugdruck erhöht. Üblich ist ein Bereich von 0,05 bis 0,15 mm pro Zahn. Die Spandicke sollte beibehalten werden, um eine effiziente Wärmeabfuhr mit dem Span zu gewährleisten.
3. Schnitttiefe (Ap) und Schnittbreite (Ae):Beim Schruppen ist eine hohe axiale Schnitttiefe (bis zum 1-fachen Werkzeugdurchmesser) mit einer moderaten radialen Zustellung (30–50 % des Werkzeugdurchmessers) wirksam. Beim Schlichten werden eine geringe axiale Schnitttiefe (0,1–0,5 mm) und eine radiale Zustellung von 5–10 % des Werkzeugdurchmessers verwendet, um feine Oberflächengüten zu erzielen.
4. Kühlmittel- und Spanabfuhr:Hochdruck-Flutkühlmittel wird dringend empfohlen. Es erfüllt drei Hauptfunktionen: Wärme ableiten, den Schnitt schmieren und, was am wichtigsten ist, Späne aus der Schneidzone abführen. Eine effektive Spanentfernung ist von entscheidender Bedeutung, um ein erneutes Schneiden von Spänen zu verhindern, die die Werkstückoberfläche beschädigen und zu einem vorzeitigen Werkzeugausfall führen können.

Spezifische Mahlvorgänge

• Schruppen:Ziel ist ein maximaler Materialabtrag. Nutzen Sie robuste Werkzeuge mit einem starken Kern und nutzen Sie trochoidale oder adaptive Clearing-Strategien in der CAM-Software. Diese Strategien sorgen für eine konstante Werkzeugbelastung und einen konstanten Eingriff und reduzieren so die Entstehung von Stößen und Hitze.
• Fertigstellung:Das Ziel ist Maßgenauigkeit und eine hervorragende Oberflächengüte. Verwenden Sie scharfe, spezielle Endfräser. Gleichlauffräsen (Gleichlauffräsen) sollte nach Möglichkeit eingesetzt werden, da es im Vergleich zum herkömmlichen Fräsen einen saubereren Schnitt, eine bessere Oberflächengüte und eine längere Werkzeuglebensdauer bietet.

Qualitätssicherung und Post-verarbeitung

Eine Inspektion nach-der Bearbeitung ist obligatorisch. Kritische Abmessungen müssen mit kalibrierten Geräten wie Koordinatenmessgeräten (KMG), optischen Komparatoren oder Präzisionsmessschiebern und Mikrometern überprüft werden. Die Oberflächenrauheit sollte mit einem Profilometer gemessen werden, um sicherzustellen, dass sie den angegebenen Anforderungen entspricht (z. B. Ra < 1,6 µm). Für viele Anwendungen die Zusammenarbeit mit erfahrenen PartnernFräsdienstleistungen für Aluminiumgewährleistet den Zugriff auf fortschrittliche CNC-Ausrüstung, bewährte Bearbeitungsstrategien und strenge Qualitätskontrollprotokolle und garantiert so, dass die endgültigen Teile allen technischen Spezifikationen entsprechen. Schließlich sind Entgraten und Reinigen wesentliche Nachbearbeitungsschritte, um scharfe Kanten und Bearbeitungsrückstände zu entfernen, bevor die Teile zur Verwendung oder weiteren Oberflächenbehandlung freigegeben werden.

Erfolgreiches CNC-Fräsen von 7075-Aluminium erfordert einen systematischen Ansatz, der die richtige Werkzeugauswahl, optimierte Bearbeitungsparameter, effektive Kühlung und strenge Qualitätskontrolle umfasst. Durch die Einhaltung dieser etablierten Industriepraktiken wird die Herstellung hoch{2}integrierter Komponenten sichergestellt, die das volle Potenzial dieser Hochleistungslegierung ausschöpfen und sie zu einem zuverlässigen Prozess für anspruchsvolle technische Anwendungen machen.

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