Kühlschmierstoffe erklärt: Vorteile, Arten und Anwendung für längere Werkzeugstandzeiten

Was sind Kühlschmierstoffe?

Kühlschmierstoffe (KSS) sind gasförmige oder flüssige Substanzen, die bei der Zerspanung eingesetzt werden, um die Schneidbedingungen zu verbessern und die Standzeit des Werkzeugs zu verlängern. Je nach Kontext und Art werden sie auch als Kühlmittel, Schmiermittel, Schneidöl oder Schneidpaste bezeichnet. Sie kommen bei Dreh-, Bohr-, Fräs- und anderen Zerspanprozessen zum Einsatz.

Hersteller gewinnen Kühlschmierstoffe aus Erdöldestillaten, Pflanzenölen, tierischen Fetten, Wasser, Luft oder anderen Rohstoffen. Die Wahl des passenden KSS richtet sich primär nach dem Werkstückmaterial. Gusseisen und bestimmte Messinglegierungen lassen sich trocken bearbeiten, wobei auch Messing von Kühlschmierstoff profitiert.

Funktionen von Kühlschmierstoffen

Kühlschmierstoffe erfüllen zwei Hauptfunktionen: Kühlung und Schmierung.

Kühlung

Bei der Zerspanung entsteht durch Reibung und Umformarbeit erhebliche Wärme. Umgebungsluft leitet Wärme aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit schlecht ab. Bei schweren Zerspanvorgängen über längere Zeiträume ist Luftkühlung unzureichend. Flüssige Kühlmittel führen Wärme deutlich schneller und in größeren Mengen ab. Dies beschleunigt den Schneidprozess, reduziert Reibung und Werkzeugverschleiß.

Überhitzen sowohl Werkzeug als auch Werkstück auf Temperaturen, die das Gefüge ruinieren: Beide werden weich, versagen und werden unbrauchbar. Hitze verbrennt angrenzendes Material, verursacht unerwünschte thermische Ausdehnung und kann Oxidation (unerwünschte chemische Reaktionen) auslösen.

Schmierung

Kühlschmierstoffe schmieren die Grenzfläche zwischen Schneide und Span. Dies verhindert Reibung an der Oberfläche und reduziert die Wärmeentwicklung. Zudem verhindern sie, dass Späne an das Werkzeug anschweißen und nachfolgende Schnitte stören.

Zusammengefasst leisten Kühlschmierstoffe Folgendes:

• Wärmeableitung während der Bearbeitung
• Kühlung von Werkstück und Werkzeug
• Reduzierung von Reibung und Verschleiß
• Senkung von Kräften und Energieverbrauch
• Verlängerung der Werkzeugstandzeit
• Abspülen der Späne
• Verbesserung der Oberflächengüte
• Schutz der bearbeiteten Oberfläche vor Korrosion

Eigenschaften guter Kühlschmierstoffe

Um die genannten Funktionen zu erfüllen, muss ein Kühlschmierstoff folgende Eigenschaften aufweisen:

• Hoher Flammpunkt für den Einsatz bei hohen Temperaturen
• Niedrige Viskosität für gute Benetzung des Werkstücks
• Thermische Stabilität bei hohen Temperaturen
• Geringe Schaumbildung
• Gute Schmiereigenschaften zur Reibungsminderung
• Hohe Wärmeaufnahmekapazität
• Chemische Inertheit (keine unerwünschten Reaktionen)
• Geruchsneutralität auch bei Erwärmung
• Ungiftigkeit und Hautverträglichkeit
• Transparenz für freie Sicht auf die Schneidzone

Auswahl des richtigen Kühlschmierstoffs

Bei der Auswahl sind drei Faktoren entscheidend:

1. Werkstück- und Werkzeugmaterial
2. Art des Zerspanverfahrens
3. Gewünschter Kühleffekt und chemische Verträglichkeit

Die folgende Tabelle gibt eine Orientierung für gängige Materialpaarungen:

Material	Empfohlener Kühlschmierstoff
Gusseisen, Messing	Trockenbearbeitung / Druckluft
Kupfer	Terpentinöl
Aluminium	Petroleum / Kerosin
Stahl	Schneidöl oder Schneidpaste
HSS (Hochleistungsschnellschnittstahl)	Wasserfreie Kühlschmierstoffe
Harter Stahl, Bronze	Mineralöl

Klassifikation von Kühlschmierstoffen

Eine branchenweit verbindliche Normierung fehlt, doch hat sich folgende Einteilung bewährt:

I. Gase

Druckluft, Edelgase

II. Wasserbasierte Kühlschmierstoffe

• a) Reines Wasser
• b) Emulsionen (bohrbare Öle)
• c) Chemische Lösungen (Synthetische Kühlschmierstoffe)

III. Nicht wassermischbare Kühlschmierstoffe (Neat Oils)

• a) Mineralöle
• b) Fettige Öle
• c) Compound-Öle (mit Additiven)
• d) EP-Öle (Extremdruck-Öle)
• e) Mehrbereichsöle

Arten von Kühlschmierstoffen im Detail

Wasser

Wasser leitet Wärme gut ab, schmiert jedoch kaum und fördert Korrosion. Es eignet sich 주로 für kurze Schleifprozesse.

Lösbare Öle (Emulsionen)

Diese bestehen aus Mineralöl, Emulgatoren (z. B. Natriumsulfonate, Fettsäureseifen, Ester), Korrosionsschutzadditiven und Wasser. Die übliche Verdünnung beträgt 5 %. Emulsionen bieten mittlere Schmierung und gute Kühlung, eignen sich aber vorwiegend für leichte Zerspanung an Universalmaschinen mit geringen Spanvolumen.

Nicht wassermischbare Öle (Schneidöle)

Dazu zählen Paraffinöle, Naphthenöle und Pflanzenöle. Sie werden unverdünnt eingesetzt und bieten exzellente Schmierung. Pflanzenöle sind biologisch leicht abbaubar, neigen jedoch zur Alterung und Geruchsbildung.

Mineralöle

Für schwere Zerspanung mit hohen Spanvolumen geeignet dank guter Schmiereigenschaften. Ideal für Stähle, jedoch ungeeignet für Kupfer und Kupferlegierungen wegen Korrosionsgefahr.

Synthetische Kühlschmierstoffe

Wasserbasiert, mineralölfrei, Partikelgröße ca. 0,003 mm. Ausgezeichnete Kühlung, aber schwache Schmierung. Korrosionsinhibitoren beugen Rost vor.

Halbsynthetische Kühlschmierstoffe

Mischung aus Emulsion (5–20 % Mineralöl) und synthetischem Fluid. Erzeugen Mikroemulsionen (Partikel 0,01–0,1 mm). Vereinen Vorteile beider Welten und sind weit verbreitet.

Zuführungsarten

Die Wirksamkeit hängt stark von der Applikation ab:

• Flutung (Flood cooling): Große Mengen KSS überfluten die Schneidzone – Standard bei Dreh- und Fräsarbeiten.
• Strahlkühlung (Jet cooling): Hochdruckdüsen richten KSS gezielt auf die Schneide – effektiv bei tiefen Bohrungen und hoher Spanbildung.
• Minimalmengenschmierung (MMS): Feinster Aerosolnebel (Öl-Luft-Gemisch) – umweltfreundlich, für leichte bis mittlere Zerspanung.
• Innere Kühlmittelzufuhr (Through-tool): KSS wird durch Kanäle im Werkzeug direkt an die Schneide geführt – unverzichtbar bei Tieflochbohren und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.

Fazit

Kühlschmierstoffe sind in der metallverarbeitenden Industrie unverzichtbar. Sie kühlen, schmieren, spülen Späne ab und schützen Oberflächen. Die richtige Auswahl – abgestimmt auf Material, Verfahren und Prozessparameter – entscheidet über Werkzeugstandzeit, Oberflächengüte und Wirtschaftlichkeit. Moderne Entwicklungen zielen auf umweltfreundlichere, gesundheitsverträglichere und leistungsfähigere Produkte ab.