In de metaalbewerkingsindustrie wordt aluminium veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, elektronica en andere sectoren vanwege zijn lichte gewicht en gemakkelijk te bewerken eigenschappen. De 'gemakkelijk te bewerken' aard van aluminium laat ingenieurs en operators echter vaak voor een raadsel staan: hoe kunnen ze, met talloze freesgereedschappen die op de markt verkrijgbaar zijn, het juiste gereedschap selecteren om de bewerkingskwaliteit te garanderen, de efficiëntie te verbeteren en onnodige slijtage van gereedschap en materiaalverspilling te voorkomen?

SPEED TIGER heeft een gedetailleerde gids uitgebracht over het selecteren van freesgereedschappen voor het bewerken van aluminium, met als doel fabrikanten en ingenieurs te helpen de eigenschappen van aluminium beter te begrijpen en de meest geschikte gereedschappen te kiezen voor verschillende bewerkingsbehoeften, waardoor processen worden geoptimaliseerd en de productiekosten worden verlaagd.

Aluminium is een van de meest voorkomende metalen op aarde, en zijn lichte gewicht en vervormbaarheid maken het ideaal voor talrijke industriële toepassingen. Aluminium is gemakkelijk te frezen, waardoor het zeer in trek is bij fabrikanten. Industrieel aluminium wordt voornamelijk verdeeld in gegoten aluminium en gewalst aluminium. Gegoten aluminium heeft een hogere flexibiliteit en een lagere treksterkte, met lagere productiekosten en een hoger gehalte aan andere elementen zoals magnesium en silicium. Gewalst aluminium daarentegen is een zuiverder metaal met een lagere slijtvastheid, hoge hittebestendigheid en superieure snijprestaties in vergelijking met gegoten aluminium.

De belangrijkste uitdaging bij het bewerken van aluminium ligt in de warmteafvoer. Aluminium heeft een veel lager smeltpunt dan staal, wat kan leiden tot door wrijving veroorzaakte versmelting tussen het gereedschap en het materiaal, waardoor zowel het werkstuk als de apparatuur beschadigd raken. Daarom is het cruciaal om freesgereedschappen te selecteren met de juiste geometrie, coating, groeven en hoeken.

Een freesgereedschap bestaat typisch uit een schacht, nek, groeven en snijkanten. De groeven zijn het deel dat de snijkanten bevat, en zich uitstrekken van de punt van het gereedschap tot de schacht. De schacht is het niet-snijdende cilindrische metalen gedeelte waaruit de groeven zijn bewerkt.

De geometrie van een freesgereedschap verwijst meestal naar de basisvorm en het ontwerp ervan. De keuze van de vorm hangt meer af van de bewerkingsbewerking dan van het materiaal zelf. Bijvoorbeeld:

• Vlakke vingerfrezen (vierkante vingerfrezen): Geschikt voor insteekfrezen, contourfrezen, sleuffrezen en zijfrezen.
• Vingerfrezen met lange nek: Verminderen interferentie tussen het werkstuk en het gereedschap, vaak gebruikt voor het bewerken van holtes.
• Kogelneussnijders: Ideaal voor het creëren van afgeronde contouren en vlakke bodemholtes.
• Vingerfrezen met hoekradius: Worden vaak gebruikt voor het frezen van mallen, omdat ze de noodzaak van frequente gereedschapswisselingen minimaliseren bij het bewerken van vlakke bodemzakken en afgeronde profielen.
• Taps toelopende vingerfrezen: Gebruikt voor het creëren van groeven, gaten en schuine zijfrezen.

Naast de basisvormen zijn er verschillende gereedschapsopties beschikbaar voor het frezen. Zo verbeteren spaanbrekergereedschappen de spaanafvoer. Standaard twee- en drietands vingerfrezen hebben gekartelde randen die zijn ontworpen om spanen van het snijvlak te scheppen, waardoor hogere snelheden mogelijk zijn voor betere voeding. Offset spaanbrekergeometrie vermindert de spaanmaat, waardoor de spaanafvoer wordt verbeterd met behoud van een halfafgewerkt oppervlak.

Daarnaast zijn hooggebalanceerde vingerfrezen ontworpen om hogere voedingssnelheden en toerentallen te bereiken. Deze gereedschappen hebben radicaal veranderde kopvormen, waardoor snijsnelheden tot 33.000 RPM mogelijk zijn. Om de warmte te beheersen, bevatten veel hooggebalanceerde vingerfrezen koelsystemen om de bladtemperaturen te verlagen. Sommige zijn ook uitgerust met spaanbrekers voor zeer efficiënte freesbewerkingen.

Coatings zijn oppervlaktebehandelingen die op de koppen van freesgereedschappen worden aangebracht om de hardheid te verbeteren, slijtage te verminderen, de levensduur van het gereedschap te verlengen en een thermische barrière te creëren tussen het gereedschap en het werkstuk. Sommige coatings verbeteren ook de spaanafvoer, waardoor schade door wrijving verder wordt geminimaliseerd. Er zijn echter maar weinig coatingmaterialen geschikt voor aluminium.

Omdat aluminium een zacht metaal is, hoeven gereedschapcoatings geen significante extra hardheid te bieden. Ongecoate gereedschappen kunnen effectief in aluminium boren. Vanwege het lage smeltpunt van aluminium kunnen coatings echter soms nodig zijn om overmatige warmte te verminderen.

• Tetrahedral Amorphous Carbon (TB) Coating: Beschikt over een hoge smeercoëfficiënt, waardoor spanen zich van het materiaal kunnen verwijderen en de behoefte aan koelmiddel wordt verminderd. De diamantachtige hardheid verlengt ook de levensduur van het gereedschap.
• Aluminiumchroomnitride + siliciumnitride (nACRo): Geschikt voor toepassingen met hoge temperaturen. nACRo beschermt de gereedschapskop tegen slijtage en is bestand tegen temperaturen tot 1100°C voordat het afbreekt.

Over het algemeen wordt zirkoniumnitride (ZrN) gebruikt voor schurende aluminiumlegeringen. Amorfe diamantcoatings verbeteren de smering en slijtvastheid, voorkomen afronding van de randen en leveren superieure prestaties in non-ferro toepassingen.

Bij het selecteren van een freesgereedschap voor aluminium is het aantal groeven misschien wel de belangrijkste overweging. Groeven verwijderen aluminiumspanen van het werkstuk en voorkomen verstopping.

Groeven verwijzen naar het aantal snijkanten dat zich spiraalvormig langs het lichaam van het gereedschap van de punt af beweegt. Een eentands vingerfrees heeft bijvoorbeeld één snijkant, terwijl een tweetands vingerfrees er twee heeft, enzovoort.

Het aantal groeven bepaalt de stijfheid, de spaanafvoer, de slijttijd, de verticale nauwkeurigheid en de prestaties van een gereedschap op zachte en harde materialen. Over het algemeen verhogen meer groeven de stijfheid, maar verminderen ze de spaanafvoer. In vergelijking met een zeskantige vingerfrees heeft een eentands gereedschap een slechtere slijttijd, verticale nauwkeurigheid en oppervlakte ruwheid. Ze presteren echter vaak beter op zachtere materialen zoals aluminium.

Vingerfrezen voor aluminium hebben doorgaans twee of drie groeven. Minder groeven leiden tot overmatige slijtage, terwijl meer groeven de spaanafvoer belemmeren tijdens boren met hoge snelheid. Er bestaan echter uitzonderingen, zoals hieronder wordt besproken.

De keuze tussen tweetands en drietands vingerfrezen hangt af van de taak. Tweetands vingerfrezen zijn al lange tijd de standaard voor het frezen van aluminium, terwijl drietands gereedschappen beter zijn voor het afwerken. Uiteindelijk komt de beslissing neer op voorkeur en ervaring. Een hogere stijfheid verbetert de slijtvastheid, terwijl minder groeven de spaanafvoersnelheid verhogen.

De spiraalhoek is de hoek tussen de hartlijn van het gereedschap en de raaklijn van de snijkant. Gereedschappen met kleinere spiraalhoeken hebben langzamer draaiende snijkanten dan gereedschappen met grotere hoeken.

De spiraalhoek is cruciaal voor het bewerken van aluminium. Voor het snijden van aluminium gebruiken machinisten doorgaans spiraalhoeken van 45°, 50° en 55°. Deze hoeken minimaliseren getril en zorgen voor de beste balans tussen stijfheid en spaanafvoer. Sommige professionals kiezen voor gereedschappen met variabele spiraalhoek voor betrouwbaarder boren in diepe gaten.

Een ondiepe spiraalhoek van 15° zorgt voor uitstekende spaanafvoer en snijkoppel, maar een zwakke axiale spanning. Steilere hoeken boven de 55° bieden een sterke axiale spanning, maar vaak onvoldoende snijkoppel voor veel aluminiumtoepassingen.

Voor het afwerken kiezen machinisten meestal gereedschappen van 45°, omdat ondiepere snijkanten agressief materiaal verwijderen. De spaanafvoer blijft adequaat, terwijl de axiale spanning hoger is.

SPEED TIGER biedt een reeks vingerfrezen die speciaal zijn ontworpen voor aluminium. De AP Vingerfrees met vierkante kop is bijvoorbeeld een gespecialiseerd gereedschap voor het snijden van aluminium, vervaardigd in een ISO-9001-gecertificeerde fabriek. Het ontwerp met één groef zorgt voor een superieure spaanafvoer, terwijl de versterkte buitenkant kracht en duurzaamheid toevoegt voor intensieve toepassingen.

★ Belangrijkste kenmerken van de eentands AP:

1. Geoptimaliseerd voor bewerkingen met hoge snelheid en het verwijderen van grote hoeveelheden materiaal.
2. Uitstekend in het bewerken van hout, aluminium, koper, kunststoffen, messing, koolstofstaal (~HB225), gelegeerd staal (HB225–325) en voorgehard staal (tot HRC45).
3. Geometrie en grote spaanzakken maken efficiënte spaanafvoer mogelijk, waardoor hogere voedingssnelheden en kortere cyclustijden mogelijk zijn.

SPEED TIGER biedt ook de N-serie voor non-ferro toepassingen zoals aluminium. De AL Carbide Boor verbetert de precisie door de ruimte tussen de boorpunt en de snijkant te verkleinen.

★ Speciaal ontwerp van de AL Boor:

1. Dubbele marge—de tweede marge heeft ook een snijkant—zorgt voor soepel oppervlakteboren en zeer precieze rechte sneden.
2. Ontwerp met hoge stijfheid en uitgebreide spaanafvoerruimte.
3. Verbeterde positionering van de marge voor hogere boornauwkeurigheid.

De ALC Carbide Boor deelt de dubbele marge snijkant van de AL voor zeer precieze rechte sneden en soepel oppervlakteboren. Bovendien heeft het een koelvloeistofgat om de temperaturen te verlagen bij toepassingen met hoge toerentallen. Verbeterde positionering van de marge verbetert de gatennauwkeurigheid in werkstukken van aluminium en koperlegeringen.

De N-serie boren zijn geschikt voor verschillende aluminiumlegeringen, waaronder A7075, AlZnCu1.5, AC, ADC en A1070.

★ Speciaal ontwerp van de ALC Koelmiddel-door-boor:

1. Dubbele marge voor soepel oppervlakteboren en zeer precieze rechte sneden.
2. Ontwerp met hoge stijfheid en uitgebreide spaanafvoerruimte.
3. Verbeterde positionering van de marge voor hogere boornauwkeurigheid.

De AUE High-Feed U-Type vingerfrees verbetert de materiaalverwijderingssnelheid (MRR) en de oppervlakteafwerking aanzienlijk dankzij effectieve spaanafvoer bij hoge snelheden. De robuuste tanden en de dubbele lossingshoek zorgen voor een uitstekende productiviteit, met een toename van 100% dankzij de verbeterde tandhardheid.

★ Belangrijkste kenmerken van de AUE Carbide Vingerfrees:

1. Hogere snijsnelheden dankzij superieure MRR, vooral bij sleuffrezen.
2. High-feed U-type ontwerp maakt het ideaal voor aluminium- en koperlegeringen.
3. Robuuste tanden en dubbele lossingshoek—verbeterde tandhardheid verhoogt de productiviteit.
4. Op legering geoptimaliseerd tandontwerp—of het nu gaat om voorbewerken of afwerken, de oppervlakteafwerking wordt sterk verbeterd door efficiënte spaanafvoer.