Zerspanung von Aluminium

Grundsätzliches zur Zerspanung von Aluminium

Im Vergleich zu anderen metallischen Konstruktionswerkstoffen gelten Aluminiumwerkstoffe als leicht spanbar. In die Beurteilung der Spanbarkeit eines Werkstoffes fließen die Kriterien wie

• Spanbildung und – form,
• erreichbare Oberflächengüte,
• Standzeit der Werkzeuge und
• auftretende Schnittkräfte an den Werkzeugen und Maschinen

ein.

Die Spanform ist aufgrund des oft großen Spanvolumens, dass es gilt, abzuführen, ein bedeutendes Kriterium. Gewünscht sind ausnahmslos kurze zylindrische Wendelspäne, Spiralwendelspäne und optimalerweise kurz brechende Späne (sogenannte Brökelspäne). Hierbei bestimmen insbesondere die Werkstoffzusammensetzung, der Werkstoffzustand, die Schnittbedingungen und die Werkzeuggeometrie die Form der entstehenden Späne.

Die Oberflächengüte hängt von den Schnittbedingungen und vom Werkstoffzustand (Festigkeiten) ab. Weiterhin haben aufgrund der großen Schnittgeschwindigkeiten beim Zerspanen von Aluminium auch kinematische Einflüsse über die Maschinentechnik und Werkzeugaufnahme (Schwingungen, Rattermarken) Auswirkungen auf die Oberfläche. Nahezu grundsätzlich kann festgehalten werden, dass die erreichbare Oberflächengüte umso besser wird, je höher die Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes beschaffen sind.

Die Standzeit der Werkzeuge zur Aluminiumbearbeitung kann in weiten Grenzen schwanken. Besondere Auswirkungen lassen sich bei der chemischen Zusammensetzung des zu zerspanenden Werkstoffes erkennen. Finden sich im Grundmetall grobe, harte und abrasive Partikel oder Verbindungen, wie dies durchaus bei beispielsweise siliziumreichen Gusslegierungen der Fall ist, so ist mit teilweise deutlichem Abfall der Standzeiten der Werkzeuge zu rechnen. Bedeutende Auswirkungen hat auch die Auswahl der geeigneten Schneidstoffe (HSS- Werkzeuge, Hartmetalle, Diamantwerkzeuge), die auf den Werkstoff abgestimmt sein muss.

Die auftretenden Schnittkräfte betragen bei Aluminium nur ca. 30% derjenigen von Stahl. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass die Schnittkräfte mit größer werdender Erwärmung der Spanentstehungsstelle kleiner werden. Hier liegt die Ursache (im Zusammenwirken mit veränderter Spanbildung und entsprechenden Reibungsverhältnissen) für die kleinen Schnittkräfte bei hohen Schnittgeschwindigkeiten. Weiterhin wirken sich alle Maßnahmen zum leichteren Spanablauf positiv hinsichtlich einer Schnittkraftverringerung aus. Hierzu zählen u.a. die reichliche Zuführung von Kühlschmierstoff und Werkzeuge mit möglichst großem Spanwinkel.