CNC-Schneideffizienz steigern: Synthetische Kühlschmierstoffe für höhere Geschwindigkeiten & Vorschübe

Suchen Sie einen einfachen und kostengünstigen Weg, die CNC-Zerspanungsproduktivität zu erhöhen? Ein Kühlschmierstoff-Makeover könnte alles sein, was Sie brauchen.

Es scheint, als kämen täglich neue oder verbesserte Schneidwerkzeuge, Softwarepakete, Spannsysteme und Werkzeugmaschinen auf den Markt – alle darauf ausgelegt, CNC-Zerspanung effizienter und kostengünstiger zu machen.

Haben Sie aber schon mal darüber nachgedacht, was Sie vielleicht von höherer Produktivität abhält? Die Antwort ist eines der grundlegendsten und oft unterschätzten Puzzleteile der Zerspanung: Ihr Kühlschmierstoff.

„Viele Werkstätten rüsten ihre Maschinen und andere Zerspanungstechnologie auf, denken aber nicht daran, ihre Kühlschmierstoffe gleichzeitig zu aktualisieren“, sagt John Treese, Director of Global Training bei Master Fluid Solutions. „Das ist, als würde man Bleifrei in einen neuen High-Performance-Corvette tanken – er läuft eine Weile, aber irgendwann fangen die Probleme an.“

Die Wichtigkeit der Schmierfähigkeit durch Ester und andere chemische Verbindungen

Chef unter diesen Sorgen: schlechte Standzeit und die Unfähigkeit, das volle Potenzial einer Werkzeugmaschine auszuschöpfen.

Heutige Premium-Halbsynthese-Kühlschmierstoffe bekämpfen beide Probleme mit hochschmierfähigen Estern und anderen chemischen Verbindungen, die das in traditionellen Kühlschmierstoffen enthaltene chlorierte Paraffin und schwefelbasierte EP-Additive (Extreme Pressure) reduzieren oder gar eliminieren.

Laut Treese bilden Ester eine dichte Grenzschicht um die mikroskopischen Öltröpfchen in jeder Emulsionsart von Kühlschmierstoff, wodurch diese unter Druck weniger zerfallen. Da diese Additive polar sind, haften sie auf molekularer Ebene am Werkstück.

Sie haften nicht genug, um Rückstände zu hinterlassen, sind aber hinreichend „haftend“, sodass das Werkzeug den Schmierstoff schwerer verdrängen kann.

Das Ergebnis: bessere Schmierfähigkeit für effizientere Zerspanung über ein breites Metallspektrum – besonders bei den höheren Schnittgeschwindigkeiten und Vorschüben, die moderne Werkzeugmaschinen und Werkzeugbahnen ermöglichen.

Der Einsatz esterbasierter Kühlschmierstoffe bietet weitere Vorteile. Da sie bessere Schmierstoffe sind, wird weniger Konzentrat für die Kühlschmierstoffherstellung benötigt. Ester reduzieren den Schwefel-„Nahrungsanteil“ für Bakterien, die in jedem Maschinenkühlmittelbehälter lauern – was zu weniger Geruch und längerer Produktlebensdauer führt.

Ester erhöhen auch den relativen Wasseranteil in der Emulsion, was die Kühlfähigkeit des Kühlschmierstoffs in der Arbeitszone verbessert – wichtig bei Hochgeschwindigkeitszerspanung von Aluminium. Ein hochleistungsfähiges Halbsynthese-Produkt ist pro Gallone allgemein teurer als Commodity-Grade oder „altmodische“ Kühlschmierstoffe. Die langfristigen Kosten sind oft deutlich niedriger, wenn man den Produktivitätsschub und seine Wirkung auf das Endergebnis einrechnet.

Weitere Innovationen stehen an. Lesen Sie über deren Evolution in „The Future of Metalworking Fluids, Machine Lubricants and Coolants.“

Sauberere Kühlschmierstoff-Chemie

Last but not least: Der Ersatz von Schwefel und chloriertem Paraffin durch Ester ist besser für die Umwelt – und für den Maschinenbediener.

„In den letzten 20 Jahren hat chloriertes Paraffin besonders schwere Prüfung durch die EPA erfahren, also entschieden wir uns proaktiv für sicherere, effektivere Alternativen – Ester unter ihnen“, sagt Tim Stiers, Engineering Manager bei Castrol, einer Division von BP America. „Damit haben wir signifikante Gesundheits- und Sicherheitsbedenken eliminiert.“

Castrol und andere nutzen weiterhin schwefelbasierte EP-Additive, merkt er an, aber diese sind jetzt schwefelisierte Ester – heller in der Farbe, hautfreundlicher und erzeugen weit weniger unangenehme Gerüche als schwefelbasierte Öle. Sie bleiben wahrscheinlich länger in gutem Zustand, da Premium-Kühlschmierstoffe viel widerstandsfähiger gegen Vernachlässigung sind als Legacy-Fluids.

Auch mit neuerer Fluidchemie ist ein Mindestmaß an Wartung nötig für maximale Sumpfleebensdauer.

„Sie halten definitiv länger, aber das heißt nicht, dass Sie sie ignorieren können – egal welche Marke oder wie viel Sie bezahlt haben“, sagt Stiers. „Die Wahrheit ist: Wir besuchen viel zu viele Werkstätten, die Fremdöle nicht abschöpfen, Kühlschmierstoffkonzentration nicht regelmäßig mit dem Refraktometer prüfen, Fluids nicht richtig mischen und sie nicht wie vorgeschrieben recyceln. Deshalb sind wir große Befürworter von Bedienerausbildung und der Bereitstellung der Werkzeuge für ordnungsgemäße Kühlmittelwartung, damit sie den vollen Wert aus dem Fluid ziehen.“

Ein weiterer Weg, Kosten zu senken und Effizienz zu steigern: Kühlschmierstoffe recyceln. Sehen Sie wie in „Recycling MWFs Can Help Reduce Machine Coolant Disposal.“

Effizienz jetzt: High-Performance-Fluids für Hochdruckkühlung (HPC) einsetzen

Stiers weist auf einen weiteren wichtigen Grund für hochleistungsfähige Halbsynthese-Kühlschmierstoffe hin: Hochdruckkühlung (HPC).

„Wer Legacy-Fluids mit HPC probiert hat, hat wahrscheinlich deren Neigung zum Schäumen bei 1.000 PSI und höher entdeckt“, sagt er. „Das mag kein Problem sein, wenn der Sumpf groß genug ist, damit Luftblasen Zeit zum Absetzen haben – aber in den meisten Fällen empfehlen wir ein Halbsynthese-Produkt, das Anti-Schaum-Eigenschaften hat und bei diesen Drücken gut performt.“

Master Fluid Solutions' Treese gab eine weitere, etwas überraschende Empfehlung – bezogen auf Maschinenschnittgeschwindigkeiten.

„Einer unserer Kunden ersetzte seinen alten Kühlschmierstoff durch ein Halbsynthese-Produkt, nur um zu sehen, dass seine Standzeit um 70 Prozent sank“, berichtet er. „Verständlicherweise war er verärgert, also gingen wir vor Ort, um zu sehen, wie die Werkzeuge versagten. Heraus kam: Der neue Fluid war so schmierfähig, dass er verhinderte, dass genug Wärme in der Schneidzone erzeugt wurde, damit das Werkzeug richtig funktionierte.“

Erst als Master Fluids riet, die Schnittgeschwindigkeit zu verdoppeln, erreichte der Kunde seine vorherige Standzeit wieder.

„Wir konnten sie tatsächlich verdreifachen, bevor die Standzeit wieder abfiel“, sagt er. „Der Kunde war begeistert. Ein großartiges Beispiel dafür, wie viel produktiver Werkstätten sein können, wenn sie den richtigen Kühlschmierstoff verwenden.“

Haben Sie auch häufig Schaum im Sumpf? Es könnte am Fehlen von HPC liegen. Sagen Sie Ihre Meinung und stellen Sie Fragen im Metallbearbeitungsforum.