Obróbka aluminium, mimo że z pozoru prostsza niż praca z twardszymi materiałami, stawia przed narzędziami wyjątkowe wymagania. Ze względu na miękkość i podatność na przywieranie wiórów, wybór odpowiedniego frezu ma kluczowe znaczenie dla jakości, wydajności i żywotności narzędzia. Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów frezów przeznaczonych specjalnie do pracy z aluminium, różniących się liczbą ostrzy, geometrią, rodzajem powłoki czy konstrukcją spirali.
Charakterystyka obróbki aluminium – co warto wiedzieć przed wyborem frezu
Aluminium to materiał niezwykle popularny w przemyśle i rzemiośle ze względu na swoje właściwości – jest lekki, odporny na korozję, dobrze przewodzi ciepło i łatwo poddaje się obróbce. Jednak te cechy sprawiają również, że obróbka aluminium może generować konkretne trudności techniczne, zwłaszcza podczas frezowania.
Miękkość tego metalu prowadzi do intensywnego przywierania wiórów do narzędzi skrawających. Wysoka lepkość powoduje zatykanie rowków wiórowych, a nadmierne nagromadzenie materiału może prowadzić do przegrzania i pogorszenia jakości powierzchni. Dodatkowo, niewłaściwie dobrana geometria frezu może skutkować zjawiskiem narostu krawędziowego, co skraca żywotność narzędzia i wpływa negatywnie na precyzję obróbki.
Dlatego tak ważne jest, aby frezy do aluminium miały odpowiednio dobraną geometrię: duże kąty natarcia, szerokie rowki wiórowe oraz odpowiednie chłodzenie. Często wybierane są narzędzia z polerowanymi rowkami wiórowymi, które zmniejszają przywieranie i ułatwiają ewakuację wióra. Już na etapie planowania procesu obróbki warto też uwzględnić prędkość skrawania – aluminium wymaga bardzo wysokich obrotów wrzeciona oraz odpowiedniego posuwu, aby ograniczyć efekt smarowania między wiórem a narzędziem.
Frezy jednopiórowe, dwupiórowe i wielopiórowe – różnice i zastosowania
Wybór frezu do aluminium zależy nie tylko od jego materiału czy pokrycia, ale przede wszystkim od liczby ostrzy (tzw. piór), które bezpośrednio wpływają na efektywność obróbki. Wyróżniamy tu trzy podstawowe grupy: frezy jednopiórowe, dwupiórowe i wielopiórowe (trójpiórowe i więcej).
Oto, czym się różnią:
-
Frezy jednopiórowe – stosowane głównie w maszynach o niskiej sztywności, np. frezarkach CNC typu desktop. Posiadają bardzo szeroki kanał wiórowy, co zapewnia doskonałe odprowadzanie wiórów i minimalizuje ryzyko zapchania. Idealne do szybkiego cięcia zgrubnego cienkościennych detali, zwłaszcza w aluminium anodowanym i miękkich stopach.
-
Frezy dwupiórowe – stanowią kompromis pomiędzy wydajnością a jakością obróbki. Pozwalają na wyższą prędkość skrawania i lepsze wykończenie powierzchni w porównaniu do frezów jednopiórowych. Często wybierane do uniwersalnych zadań, takich jak rowkowanie, konturowanie i frezowanie kieszeni w płytach aluminiowych.
-
Frezy wielopiórowe – wykorzystywane głównie do operacji wykańczających, gdzie wymagana jest duża precyzja i idealna jakość powierzchni. Dzięki większej liczbie ostrzy możliwe jest uzyskanie niższej chropowatości, ale jednocześnie mniejsze rowki wiórowe zwiększają ryzyko zapchania – dlatego konieczne jest efektywne chłodzenie lub stosowanie narzędzi z powłoką przeciwprzyczepną.
Wybór liczby ostrzy powinien zawsze wynikać z rodzaju operacji, charakterystyki materiału oraz możliwości maszyny – zbyt agresywne podejście przy użyciu frezu wielopiórowego może skończyć się jego uszkodzeniem lub spaleniem materiału.
Powłoki i geometria frezów do aluminium – na co zwracać uwagę
Wybór odpowiedniego frezu do aluminium nie kończy się na liczbie ostrzy. Równie istotne są geometria narzędzia oraz zastosowane powłoki, które mogą diametralnie wpłynąć na jakość i bezpieczeństwo obróbki. Aluminium, jako metal miękki i podatny na przywieranie, wymaga specjalistycznego podejścia do budowy frezów.
Najlepiej sprawdzają się frezy o dużym kącie natarcia – zazwyczaj w przedziale 35–45°, a czasem nawet wyżej – które umożliwiają łatwe cięcie i sprawniejsze usuwanie wiórów. Rowki wiórowe powinny być możliwie szerokie i gładko wypolerowane – błyszcząca powierzchnia zapobiega przywieraniu materiału i poprawia ewakuację wiórów, co redukuje ryzyko ich zapchania i przegrzania.
W zakresie powłok szczególnie polecane są:
-
TiB2 (azotek boru tytanu) – jedna z najbardziej skutecznych powłok przy obróbce aluminium. Charakteryzuje się niskim współczynnikiem tarcia, co przekłada się na mniejsze nagrzewanie się frezu i zmniejszoną przyczepność materiału. Świetnie sprawdza się przy dużych prędkościach obrotowych.
-
DLC (Diamond-Like Carbon) – powłoka diamentopodobna, bardzo twarda i odporna na ścieranie. Idealna do obróbki twardych i trudnoskrawalnych stopów aluminium, a także w warunkach suchego skrawania.
-
ZTP (Zero Tendency to Pick-Up) – specjalistyczna powłoka opracowana dla przemysłu lotniczego, która praktycznie eliminuje zjawisko narostu materiału na ostrzu.
Warto też zaznaczyć, że niektóre frezy do aluminium w ogóle nie mają powłok – zwłaszcza jednopiórowe i dwupiórowe. Dzieje się tak dlatego, że powłoki mogą czasem ograniczać przestrzeń rowka wiórowego lub zwiększać chropowatość powierzchni, co z kolei może pogarszać efektywność chłodzenia i ewakuacji wióra. Dobór odpowiedniej kombinacji geometrii i powłoki wymaga więc znajomości konkretnych właściwości obrabianego stopu aluminium oraz warunków pracy narzędzia.
Dobór frezu do rodzaju operacji – cięcie zgrubne, wykańczające, rowkowanie
Skuteczne frezowanie aluminium wymaga nie tylko odpowiedniego doboru narzędzia, ale też jego dopasowania do konkretnego rodzaju operacji technologicznej. Różne etapy procesu skrawania – od obróbki zgrubnej po wykańczającą – stawiają przed frezem zupełnie inne wymagania. Właściwe narzędzie w odpowiednim momencie decyduje o jakości powierzchni, wydajności i trwałości sprzętu.
W zależności od charakteru zadania, warto stosować:
-
Frezy do cięcia zgrubnego – powinny mieć małą liczbę ostrzy (1–2), dużą głębokość skrawania i szeroki rowek wiórowy. Idealne są narzędzia bez powłoki lub z TiB2, które dobrze odprowadzają duże ilości wiórów. Sprawdzają się przy usuwaniu dużej ilości materiału w krótkim czasie.
-
Frezy do obróbki wykańczającej – wymagają większej liczby ostrzy (3–4), mniejszej głębokości skrawania i precyzyjnie wyprofilowanych krawędzi tnących. Powłoki DLC lub ZTP pomagają uzyskać idealną jakość powierzchni i redukują tarcie. Frez musi być stabilny i dostosowany do pracy przy wyższych posuwach, ale mniejszym zagłębieniu.
-
Frezy do rowkowania i frezowania kieszeni – tutaj liczy się kompromis między wydajnością a kontrolą skrawania. Zalecane są frezy dwupiórowe z gładkimi rowkami, które zapewniają dobrą ewakuację wióra przy zachowaniu odpowiedniej sztywności. Jeśli proces wymaga dużej precyzji, warto zastosować narzędzia z geometrią o zmiennym kącie spirali, co redukuje wibracje.
-
Frezowanie konturów i detali cienkościennych – najlepiej wykonać przy użyciu frezów jednopiórowych, które minimalizują ryzyko odkształcenia elementu. W tym przypadku konieczne może być dodatkowe chłodzenie lub zastosowanie mgły olejowej.
Świadomy dobór frezu do konkretnej operacji nie tylko usprawnia frezowanie aluminium, ale również znacząco wpływa na ekonomikę całego procesu – ograniczając zużycie narzędzi, redukując czas obróbki oraz poprawiając jakość gotowego detalu. Warto zatem nie tylko znać różne typy frezów, ale także rozumieć ich praktyczne zastosowanie w kontekście każdej technologii.
