Aluminium zerspanen: Schnittwerte, Aufbauschneide, dünnwandige Teile
Wissen · CNC-Zerspanung
Warum ist Aluminium so schnell zerspanbar und wo liegt der Haken?
Die Schnittkräfte betragen nur einen Bruchteil derer von Stahl, deshalb laufen Aluminiumjobs mit Schnittgeschwindigkeiten von mehreren hundert bis über 1.000 m/min, wo Baustahl bei 150 bis 250 m/min liegt. Der Haken ist die Klebeneigung: Weiches Aluminium schweißt sich bei falschen Bedingungen an der Schneide fest und bildet eine Aufbauschneide. Die verändert unkontrolliert die Werkzeuggeometrie, verschlechtert Oberfläche und Maß und bricht irgendwann samt Schneidenecke aus. Die Gegenmittel: sehr scharfe, polierte Schneiden mit großem Spanwinkel, hohe Schnittgeschwindigkeit und zuverlässige Kühlschmierung. Stumpfe „Stahlwerkzeuge“ sind der häufigste Anfängerfehler an Aluminium.
Welche Legierung für welches Bauteil?
| Legierung | Eigenschaften | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
| EN AW-6082 T6 | gut zerspanbar, gut schweißbar, ausgewogen fest | Standard für Frästeile im Maschinenbau |
| EN AW-7075 T651 | sehr fest, hervorragend zerspanbar, kaum schweißbar | hochbelastete Präzisionsteile, Vorrichtungen |
| EN AW-5083 | seewasserbeständig, gut schweißbar, schmierend beim Zerspanen | geschweißte Konstruktionen, Platten |
| Gussplatten (z. B. G.AL) | spannungsarm, sehr eben | Grundplatten, Vorrichtungsbau |
Ein Praxis-Tipp: Für Platten- und Vorrichtungsteile lohnen spannungsarm gegossene oder vorgereckte Qualitäten (T651). Gewalzte Standardplatten können beim Ausfräsen großer Taschen ihre Eigenspannungen freisetzen und sich werfen; das kostet dann Richt- oder Ausschussaufwand.
Warum sind dünnwandige Aluminiumteile die eigentliche Kunst?
Weil das Material weich ist und alles nachgibt: Zu hohe Spannkräfte drücken Wandungen ein, die dann nach dem Abspannen zurückfedern und das Maß verlieren. Zerspanungswärme und freigesetzte Eigenspannungen verstärken den Effekt. Die Praxis arbeitet mit angepassten Spannkonzepten (Vakuumtisch, weiche Backen, geringe Spannkräfte), verteilter Materialabnahme in mehreren Umläufen und Schlichtaufmaß im letzten Schnitt. Für Konstrukteure gilt: Wandstärken unter etwa 2 mm und tiefe, dünnwandige Taschen treiben den Aufwand deutlich; wo die Funktion es erlaubt, zahlt sich ein Millimeter mehr Wandstärke direkt im Preis aus.
Was bedeutet die Wärmeausdehnung für enge Toleranzen?
Aluminium dehnt sich mit rund 23 µm/(m·K) etwa doppelt so stark aus wie Stahl. Ein 500-mm-Teil wächst pro Grad Temperaturdifferenz um gut 0,01 mm; zwischen warmer Maschine und klimatisiertem Messraum liegen schnell mehrere Hundertstel. Enge Toleranzen an Aluminium werden deshalb bei Referenztemperatur 20 °C gemessen, nach dem Temperieren des Bauteils. Wer Passungen im Hundertstelbereich fordert, sollte das Messkonzept gleich mit vereinbaren; sonst streiten sich am Ende zwei Messräume über ein Teil, das schlicht unterschiedliche Temperaturen hatte.
Häufige Fragen
Ist Aluminium günstiger zu zerspanen als Stahl?
Bei gleicher Geometrie meist ja: geringere Schnittkräfte, höhere Schnittgeschwindigkeiten, kürzere Laufzeiten. Der Materialpreis pro Kilogramm liegt allerdings höher, und dünnwandige Konstruktionen können den Zeitvorteil wieder aufzehren.
Was ist eine Aufbauschneide?
Aufgeschweißtes Werkstückmaterial an der Werkzeugschneide, typisch bei weichem Aluminium, niedriger Schnittgeschwindigkeit und stumpfen Werkzeugen. Sie ruiniert Oberfläche und Maßhaltigkeit; scharfe polierte Schneiden, hohe Geschwindigkeit und gute Kühlung verhindern sie.
Welche Toleranzen sind an Aluminiumteilen erreichbar?
Grundsätzlich dieselben wie an Stahl, inklusive Passungen im Hundertstelbereich. Wegen der doppelten Wärmeausdehnung gehören enge Toleranzen aber an ein temperiertes Bauteil und eine definierte Messtemperatur von 20 °C.
Kann man gefräste Aluminiumteile schweißen oder eloxieren?
Ja, beides, wenn die Legierung passt: 6082 und 5083 sind gut schweißbar, 7075 praktisch nicht. Fürs Eloxieren sollte die Legierung und der gewünschte Farbton vorab feststehen, weil das Ergebnis legierungsabhängig ist.
Warum verziehen sich große Aluminiumplatten beim Fräsen?
Weil gewalzte Platten Eigenspannungen enthalten, die beim Ausfräsen großer Taschen frei werden. Spannungsarme Gussplatten oder vorgereckte Qualitäten (T651) und beidseitig verteilte Materialabnahme schaffen Abhilfe.