Die entscheidende Rolle von Kühlschmierstoffen in der Präzisionsbearbeitung

Präzisionsbearbeitung erfordert CNC-Maschinen, die strukturell steif und gut gewartet sind, hochwertige Schneidwerkzeuge und meistens Kühlschmierstoffe. Kühlschmierstoffe sind einer der am meisten unterschätzten Teile eines erfolgreichen Bearbeitungsprozesses und spielen dennoch eine große Rolle in sowohl Effizienz als auch Qualität. Allerdings schaffen sie auch Herausforderungen, die die Werkstatt adressieren muss.

Gründe, warum Präzisionswerkstätten Kühlschmierstoffe verwenden

Kühlschmierstoff wird an den Punkt geleitet, an dem das Schneidwerkzeug Material vom Werkstück entfernt. Das Abscheren von Metall erzeugt viel Wärme, von der der größte Teil in den Span geht, der Rest in das Werkzeug selbst. Kühlschmierstoff kühlt die Werkzeug-Werkstück-Schnittstelle, was mehrere Vorteile hat:

• Verhindert, dass Späne am Schneidwerkzeug haften
• Reduziert thermischen Schock, den das Werkzeug erleidet (ein besonderes Problem bei unterbrochenen Schnitten)
• Hält das Werkstück kühl genug, um Oxidation zu vermeiden
• Minimiert thermische Ausdehnung des Schneidwerkzeugs

Zusammen reduzieren diese Werkzeugverschleiß und erhöhen die Werkzeugstandzeit. Dies verhindert die schlechte Oberflächenqualität, die auf dem Teil resultieren würde. Zusätzlich minimiert das Halten des Werkzeugs kühl die Ausdehnung, was zu weniger Dimensionsschwankungen zwischen den bearbeiteten Teilen führt. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass eine kühlere Schneidschnittstelle schnellere Metallabtragsraten ermöglicht.

Weitere Funktionen, die von Kühlschmierstoff ausgeführt werden: Schmieren des Schneidprozesses, Entfernen von Spänen und Hinterlassen eines Rostschutzfilms auf dem Werkstück.

Schmierung senkt Schneidkräfte, was höhere Geschwindigkeiten und Vorschübe ermöglicht. Spanabfuhr ist wichtig, da sie sonst das Werkstück markieren oder die Fähigkeit der Maschine beeinträchtigen könnten, das Werkzeug an eine bestimmte Position zu bewegen. Beim Schleifen hilft Kühlmittel, das Rad frei von Schmutz zu halten.

Arten von Kühlschmierstoffen

Werkstätten können zwischen vier Typen wählen. Diese sind:

• Mineralöle
• Wasserlösliche Fluide
• Luft/andere Gase
• Feste Pasten

Für jeden dieser Typen bieten Hersteller eine breite Palette von Formulierungen an. Eine Präzisionswerkstatt wird typischerweise versuchen, das Fluid auf das zu bearbeitende Metall und die Art der Bearbeitung abzustimmen.

Mineralöle sind gut für Schmierung und Widerstehen hohen Drucks, entfernen aber allgemein nicht gut Wärme. Wasserlösliche Fluide bieten bessere Kühlung, sind aber weniger effektive Schmiermittel.

Bei einigen Bearbeitungsoperationen reicht es, einen Luftstrahl auf die Schnittstelle zu richten. Magnesium ist ein Metall, wo dies gemacht wird. Einige Zerspaner blasen sogar Freon oder CO2, um Temperaturen zu senken.

Feste Pasten werden in spezialisierten Schneidoperationen verwendet, insbesondere beim Gewindeschneiden oder Gewindeformen.

Probleme durch Kühlschmierstoffe

Das größte Problem mit flüssigen Kühlmitteln ist Nebel, der in die Luft gelangt. Dieser wird leicht von Menschen in der Nähe eingeatmet, selbst um geschlossene CNC-Maschinen herum. Da Kühlschmierstoff Biozide enthält, um bakteriellen Aufbau zu verhindern, ist er potenziell sehr schädlich.

Andere Probleme sind Verschütten, Gerüche und Maschinenreinigung. Verschütten resultieren meist aus Flüssigkeit, die von Teilen tropft, wenn sie aus der Maschine genommen werden. Sie müssen aufgewischt werden, um Unfälle zu verhindern, und können, wenn sie liegen bleiben, schnell Gerüche erzeugen, die Werkstätten ihren charakteristischen Geruch geben.

In Werkzeugmaschinen eingebaute Kühlschmierstoffsysteme benötigen regelmäßige Wartung. Filter müssen regelmäßig herausgenommen und gereinigt oder ersetzt werden, und die gesammelten Späne müssen ebenfalls entfernt werden. Spanentsorgung ist selbst ein Problem, da Kühlschmierstoffkontamination Recycling-Optionen einschränkt.

Minimalkühlung und Trockenbearbeitung

Um die Probleme mit Kühlschmierstoffen zu vermeiden, versuchen einige Werkstätten, das notwendige Minimum zu verwenden, während andere ganz darauf verzichten. Minimalkühlungstechniken basieren auf der Bereitstellung eines Nebels, der ausreicht, um Temperaturen zu senken, teilweise durch Verdunstung. Dies hilft, erfordert aber präzise Kontrolle und stellt immer noch einige Gesundheits- und Umweltprobleme dar.

Die Alternative ist Trockenbearbeitung. Dies ist mit der richtigen Präzisionsbearbeitungstechnologie machbar, erfordert aber oft niedrigere Metallabtragsraten. Die Hauptänderung ist die Verwendung von Schneidwerkzeugen, die viel höhere Temperaturen handhaben können, und für unterbrochene Schnitte, thermischen Schock. Geeignete Werkzeugmaterialien sind kubisches Bornitrid, polykristalliner Diamant, Keramik und einige Spezialhartmetalle.

Kühlschmierstoffe im Herzen der Präzisionsbearbeitung

Konsequent hochwertige Arbeit von CNC-Bearbeitung hängt davon ab, die Hitze an der Werkzeug-Werkstück-Schnittstelle zu managen. Die meisten Präzisionswerkstätten tun dies durch sorgfältige Auswahl der verwendeten Kühlschmierstoffe: andere haben Trockenbearbeitung mit den damit verbundenen Kompromissen übernommen.

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