Auswahl des richtigen CNC-Kühlmittels:Typen, Verwendungen und Best Practices

Maschinisten verwenden häufig Kühlmittel für CNC-Maschinen, um die Auswirkungen einer Überhitzung auf das Schneidwerkzeug oder die Materialien während des CNC-Bearbeitungsprozesses zu mildern. Diese Kühlmittel wirken als Schmiermittel und Kühlmechanismen und unterstützen die Spanabfuhr.

In diesem Artikel wird erläutert, wie CNC-Kühlmittel funktioniert und wie es zugeführt wird. Außerdem erfahren Sie mehr über die Bedeutung von Kühlmitteln in einer CNC-Maschine, deren Typen und mehr. Machen wir uns an die Arbeit!

Was ist CNC-Kühlmittel?

CNC-Kühlmittel oder Schneidflüssigkeit ist eine Industrieflüssigkeit, die häufig bei der Metallzerspanung zur Verbesserung der Effizienz eingesetzt wird. Das CNC-Bearbeitungskühlmittel besteht aus speziellen chemischen Zusätzen, die durch wissenschaftliche Konzentration von Verbindungen formuliert werden. Zu seinen Hauptbestandteilen gehören tierisches Fett, Wasser, Erdöldestillat, Pflanzenöl und andere Rohstoffe.

Diese Kühlmittel verbessern die Fähigkeit der CNC-Maschinen, Materialien wie hochdichte Kunststoffe, Glasfaser und Metalle zu schneiden und gleichzeitig den Aufbau hoher Temperaturen zu reduzieren.

Wie funktionieren Kühlmittelsysteme?

Während der CNC-Bearbeitung strömt ein CNC-Maschinenkühlmittelgemisch über den Arbeitsbereich. Das Kühlmittel spült Späne und Partikel wie eine Flut aus dem Arbeitsbereich. Dann fließt es in den Sumpf am Boden der Maschine, wo Sie es zur kontinuierlichen Verwendung pumpen und in den Arbeitsbereich zurückführen müssen.

Das Kühlmittel kühlt das Werkstück bei der Bearbeitung mit hohen Drehzahlen und schmiert das Schneidwerkzeug bei niedrigen Drehzahlen. Daher erhöht das CNC-Kühlmittel die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs, indem es es vor Korrosion und das Werkstück vor Verformung schützt. Um Spitzenleistungen zu gewährleisten, müssen Sie die Kühlmittelsysteme zentraler und einzelner CNC-Maschinen überwachen, warten und anpassen.

Ein kleines Kühlmittelsystem verwendet jedoch eine weniger wirksame Komponente für die Ölabscheidung und -filtration, was zu ständigen Änderungen und größeren Konzentrationsschwankungen führt. Daher wäre es am besten, in kleinen Systemen Kühlmittel zu verwenden, die weniger anfällig für Verunreinigungen durch Späne sind.

Verschiedene Kühlmittelzufuhr in CNC-Maschinen

Verschiedene CNC-Maschinen verwenden Kühlmittel mit unterschiedlichen Eigenschaften und Drücken. Daher ist die Wahl des idealen Kühlmittelzufuhrmechanismus Ihrer CNC-Maschine von entscheidender Bedeutung. Wird nicht die richtige Menge gewählt, kann dies zu einer schnellen Erschöpfung der Werkstattressourcen führen, während ein falscher Druck zu Schäden am Werkstück oder an den CNC-Schneidwerkzeugen führen kann. Hier sind einige der häufigsten Arten der Kühlmittelzufuhr in CNC-Maschinen:

Nebelkühlmechanismus

Bei dieser Kühlmittelzuführungsmethode wird ein niedriger Druck verwendet, der für Vorgänge geeignet ist, bei denen die Wärme- und Spanabfuhr keine vorrangige Rolle spielt. Durch die Nebelkühlung werden Werkzeug und Werkstück keiner zusätzlichen Belastung ausgesetzt, da kein hoher Druck ausgeübt wird.

Luftkühlungsmechanismus

Die Luftkühlungstechnik ist für Schmierzwecke nicht ideal, trägt aber dazu bei, die Hitze zu reduzieren und Späne abzusaugen. Die Luftkühlung ist weniger effektiv, da sie kein Kühlmittel auf Öl- oder Wasserbasis enthält.

Darüber hinaus ist die Luftkühlung ideal für den direkten Kontakt mit dem Werkstück bei empfindlicheren Materialien. Es eignet sich jedoch für Kunststoffmaterialien, die anfällig für Thermoschocks oder schnelle Ausdehnungen sind, da direktes Kühlmittel häufig zu einer Kontraktion des Teils führt.

MQL-Mechanismus (Minimum Quality Lubricant)

Die Priorität jeder CNC-Werkstatt besteht darin, durch die Verbesserung der Werkstatteffizienz, die Steigerung der Produktion und die Kostensenkung einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen. Aus diesem Grund greifen CNC-Werkstätten aufgrund der Umweltvorteile häufig auf MMS zurück.

Der MMS-Mechanismus reduziert Kosten und Materialverschwendung durch die Verwendung der erforderlichen Kühlmittelmenge. Sie liegen normalerweise in sehr feiner Nebel- oder Aerosolform vor und liefern ausreichend Kühlmittel, um einen definierten Vorgang effektiv auszuführen.

Hochdruckmechanismus

Bei der Hochdruck-Kühlmittelzufuhr für CNC-Maschinen wird ein Druck von mehr als 1.000 psi verwendet, um die Späne während der Bearbeitungsvorgänge zu entfernen. Diese Methode eignet sich ideal zum Absaugen und Ableiten von Spänen, da die Späne vom Material weggeblasen werden.

Der bei dieser Methode verwendete Druck kann ein Werkzeug mit Mikrodurchmesser beschädigen, obwohl das Teil schnell und effektiv gekühlt werden kann. Daher ist diese Methode mit CNC-Bohr- oder Tieflochbearbeitungen kompatibel und kann mithilfe des Kühlmittels oder des eingebauten Kühlmitteltanks problemlos transportiert werden.

Bearbeitungskühlmittel werden mit ihren jeweiligen Formulierungen in vier Hauptkategorien eingeteilt. Es wäre jedoch hilfreich, ein Kühlmittel auf der Grundlage seiner Effizienz und umfassenden Leistung unter Berücksichtigung des Materials und des Bearbeitungsprozesses auszuwählen. Nachfolgend sind die gängigen Arten von Maschinenkühlmitteln aufgeführt.

Synthetische Flüssigkeiten

Diese Kühlmittel sind die saubersten, da sie weder Erdöl noch Mineralöl enthalten. Synthetische Flüssigkeiten bestehen aus Rostschutzmitteln und chemischen Schmiermitteln, die sich in Wasser zersetzen. Diese Flüssigkeiten werden mit Wasser gemischt, um eine Metallbearbeitungsflüssigkeit herzustellen. Daher verfügen diese CNC-Kühlmittel über eine hohe Kühlkapazität, Korrosionsschutz, einfache Wartung und Schmierfähigkeit.

Darüber hinaus werden synthetische Flüssigkeiten aufgrund ihrer hervorragenden Kühlleistung hauptsächlich bei Bearbeitungsprozessen mit hoher Hitze und hoher Geschwindigkeit wie dem Flachschleifen eingesetzt. Hochleistungs-Synthetikflüssigkeiten eignen sich ideal für die Bewältigung mehrerer Bearbeitungsvorgänge.

Kunststoffe werden je nach Zusammensetzung in einfache und komplexe oder emulgierbare Kunststoffe eingeteilt. Für leichte Schleifarbeiten werden üblicherweise einfache Kunststoffe oder echte Lösungen verwendet. Andererseits enthalten komplexe synthetische Konzentrate synthetische Flüssigkeiten, die für mittelschwere bis schwere Bearbeitungsverfahren geeignet sind. Noch wichtiger ist, dass komplexe synthetische Schmierstoffe hohe Geschwindigkeiten und Vorschübe bei Bearbeitungsvorgängen ermöglichen.

Vorteile

• Synthetische Flüssigkeiten weisen eine hohe mikrobielle Kontrolle und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Ranzigkeit auf.
• Diese Schmierstoffe bieten eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Kühlfähigkeit.
• Sie bieten eine größere Stabilität nach dem Mischen mit Wasser.
• Kunststoffe ermöglichen eine einfache Wartung, da sie sauber und für verschiedene Bearbeitungsvorgänge geeignet sind.

Nachteile

• Maschinenflüssigkeiten wie Schmieröle können synthetische Flüssigkeiten leicht verunreinigen. Daher müssen Sie diese Flüssigkeiten effektiv verwalten und aufrechterhalten.
• Synthetikprodukte erzeugen aufgrund mäßiger bis starker Rührbedingungen feine Nebel oder Schaum, obwohl sie weniger anfällig für Probleme im Zusammenhang mit Flüssigkeiten auf Ölbasis sind.

Halbsynthetische Flüssigkeiten

Halbsynthetische Stoffe sind eine Mischung aus synthetischen Stoffen (Polymer) und löslichen Ölen. Diese Flüssigkeiten enthalten etwa 2-30 % Mineral- oder Erdöl in einer wasserlöslichen Konzentration. Der restliche Anteil einer halbsynthetischen Flüssigkeit besteht aus Wasser und Emulgatoren. Weitere Bestandteile des Konzentrats sind Biozidzusätze, Netzmittel und Korrosionsinhibitoren. Sie werden im Allgemeinen als fertige chemische Emulsionen bezeichnet, da Wasser ihr Hauptbestandteil ist und bei der Herstellung des Konzentrats mit Wasser emulgiert.

Diese halbsynthetischen Flüssigkeiten sind normalerweise durchscheinend. Ihre Eigenschaften können jedoch von leicht durchscheinend bis undurchsichtig variieren. Darüber hinaus weisen viele dieser halbsynthetischen Stoffe eine gute Wärmeempfindlichkeit auf. Daher umgeben halbsynthetische Ölmoleküle das Schneidwerkzeug und sorgen so für eine bessere Schmierfähigkeit.

Vorteile

• Sie sind ausgezeichnete Schmiermittel für mittelschwere bis schwere Anwendungen.
• Halbsynthetische Flüssigkeiten ermöglichen aufgrund ihrer bemerkenswerten Benetzungs- und Kühleigenschaften das Schneiden mit schnelleren Vorschüben und höheren Geschwindigkeiten.
• Diese Flüssigkeiten besitzen eine niedrige Viskosität, was bessere Absetz- und Reinigungseigenschaften ermöglicht.

Nachteile

• Die Wasserhärte beeinträchtigt die Stabilität halbsynthetischer Flüssigkeiten und führt zu Schaumablagerungen im harten Wasser.
• Diese Flüssigkeiten schäumen leicht, da ihre Reinigungszusätze weniger schmierend sind als lösliche Öle.

Straight Oil

Diese Öle werden aus Erdöl, Mineralöl, tierischen und anderen Elementen wie Verbindungen, Gemüse und Fetten gewonnen. Diese reinen Öle enthalten manchmal weitere Inhaltsstoffe wie Phosphor-, Schwefel- und Chlorzusätze. Reine Öle sind normalerweise wasserunlöslich und bieten die beste Schmierung, Rostschutz, längere Lebensdauer der Ölwanne und einfache Wartung.

Da Bakterien nur in Flüssigkeiten mit Wassergehalt gedeihen, sind reine Öle nicht sauer. Diese Öle verringern die Kraft, die beim Schneiden des Materials durch das Schneidwerkzeug entsteht, und sorgen für saubere Schnitte, um eine glatte Oberfläche des Werkstücks zu gewährleisten.

Vorteile

• Einfaches Öl bietet eine gute Schmierfähigkeit und reduziert die Reibung bei Bearbeitungsvorgängen.
• Sie sorgen für hervorragende Oberflächen und minimieren den Werkzeugverschleiß.
• Diese Öle sind oft erschwinglich und weisen eine hohe Verträglichkeit mit verschiedenen Materialien wie Bronze, Stahl und Eisen auf, die häufig in Maschinen und Geräten verwendet werden.

Nachteile

• Einfache Öle haben eine schlechte Kühlleistung.
• Aufgrund ihrer hohen Verschleißeigenschaften erfordern sie in der Regel einen höheren Wartungs- und Ölwechselaufwand.
• Diese Öle sind nicht ideal für bestimmte Hochleistungsanwendungen.
• Einfache Öle haben negative Auswirkungen auf die Umwelt, wenn sie nicht ordnungsgemäß entsorgt werden.

Lösliche Öle

Lösliche Öle, auch Emulsionen oder wasserlösliche Öle genannt, eignen sich hervorragend als Kühlmittel für allgemeine Bearbeitungszwecke und werden häufig neben wasserlöslichen Schneidflüssigkeiten verwendet. Wasserlösliche Öle bilden beim Mischen mit Wasser häufig Emulsionen. Das Ergebnis der Mischung besteht aus dem Grundmineralöl und der Emulsion zur Herstellung von Metallbearbeitungsflüssigkeit. Es leistet in verdünnter Form gute Dienste und bietet hervorragende Schmierfähigkeit und Wärmeübertragungsleistung.

Lösliche Öle sind günstig und werden häufig in der metallverarbeitenden Industrie verwendet. Sie bestehen zu 60–90 % aus Erdöl, Emulgatoren oder Mineralöl und haften bei der Bearbeitung am Werkstück. Es ist ideal zum Schmieren und bietet eine hervorragende Rostbeständigkeit, wenn es mit einer bestimmten Menge Rostschutzmittel gemischt wird.

Vorteile

• Diese Öle ermöglichen aufgrund der Wasser-Öl-Mischung eine bessere Kühlung und Schmierung.
• Lösliche Öle sind vielseitig einsetzbar und ideal für leichte und mittelschwere Anwendungen, einschließlich verschiedener Eisen- und Nichteisenanwendungen.
• Sie können Arbeiten wie Gewindeschneiden und Räumen, die mit reinen Ölen durchgeführt werden, unter Verwendung hochwirksamer löslicher Öle begleiten.

Nachteile

• Der Kühlmitteltank fördert das mikrobielle Wachstum von Bakterien und Pilzen, wenn er unsachgemäß gewartet wird.
• Öl in der Mischung führt zu Rostschutzproblemen, Verdunstungsverlusten und Fremdölverunreinigungen.

Verstehen der Kühlmittelkonzentration in CNC-Maschinen

Die Verwendung einer falschen Kühlmittelkonzentration in Ihrer CNC-Maschine kann zu mehreren Komplikationen führen. Daher ist es wichtig zu verstehen, wie man das richtige Kühlmittelverhältnis für CNC-Maschinen verwendet, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Mit der Verwendung einer Kühlmittelkonzentration, die unter den Mindestanforderungen der CNC-Maschine liegt, sind gewisse Risiken verbunden. Dazu gehören:

• Mikrobielles Wachstum
• Schnellerer Verschleiß der Schneidwerkzeuge
• Korrosionen von Teilen und Maschinen

Zu den Risiken, die durch eine übermäßige Kühlmittelkonzentration entstehen, gehören andererseits:

• Schäumen
• Toxizität
• Konzentrierte Verschwendung
• Reduzierte Wärmeleitung
• Schlechte Schmierung
• Verfärbung von Maschinen und bearbeiteten Teilen
• Verschlechterung der Werkzeuge durch Rückstandsansammlung

CNC-Kühlmittelkonzentrationsdiagramm

Nachfolgend finden Sie ein Kühlmittelkonzentrationsdiagramm mit den Variationen der CNC-Kühlmittelkonzentration:

MaterialFräsenDrehenBohrenGewindeschneidenKupferLösliches ÖlLösliches ÖlLösliches ÖlLösliches ÖlAluminiumMineralöl oder lösliches Öl (mit 96 % Wasser)Mineralöl mit löslichem Öl (oder) 10 % FettLösliches Öl (mit 70–90 % Wasser)Mineralöl gemischt mit 25 % BasisölBronzeLösliches ÖlLösliches ÖlLösliches ÖlMineralöl mit 30 % SchmalzKohlenstoffarmer Stahl und WerkzeugstahlLösliches Öl75 % Mineral mit und 25 % SchmalzölLösliches ÖlMineralöl mit 25–40 % SchmalzölTempergussLösliches ÖlLösliches ÖlLösliches ÖlLösliches ÖlLegierte Stähle90% Mineralöl mit 10% Schmalzöl75% Mineralöl mit 25% SchwefelgrundölLösliches Öl70% Mineralöl mit 30% SchmalzölMessingLösliches Öl (mit 96 % Wassergehalt)Mineralöl mit 10 % FettLösliches ÖlMineralöl mit 10 % – 20 % SchmalzölGusseisenTrockenTrockenTrocken25 % Schmalzöl mit 80 % Mineralöl oder trocken

Wasserbasierte Schneidflüssigkeiten vs. Hochdruck-CNC-Kühlmittel

Wasserbasierte Schneidflüssigkeiten und Hochdruckkühlmittel für CNC-Maschinen sind in Metallbearbeitungsprozessen weit verbreitet. Diese Flüssigkeiten eignen sich hervorragend zum Schmieren von Schneidwerkzeugen und -materialien.

Flüssigkeiten auf Wasserbasis verfügen über hervorragende Wärmeableitungseigenschaften und Schmierfähigkeit. Sie sind im Allgemeinen umweltfreundliche und kostengünstige Alternativen zu Hochdruck-Maschinenkühlmitteln. Allerdings sind wasserbasierte Kühlmittel anfällig für Bakterienwachstum und können die Korrosion bestimmter Metalle fördern.

In der Zwischenzeit wäre es hilfreich, in ein System zu investieren, das Geschwindigkeiten und Vorschübe erhöhen, die Werkzeugstandzeit verbessern und Probleme mit der Spankontrolle verhindern kann, wenn Ihre Maschine mit Hochdruck-CNC-Kühlmitteln arbeitet. Dadurch steigert das Hochdruck-CNC-Kühlmittel die Produktivität erheblich. Es können Drücke von über 1.000 psi auftreten, die für Gewindeschneid- und Tieflochbohrarbeiten unerlässlich sind.

Hochdruck-CNC-Kühlmittel sind jedoch kostspielig und erfordern einen hohen Wartungsaufwand, um eine optimale Funktionalität zu gewährleisten. Darüber hinaus erfordern diese Systeme Fähigkeiten, um einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten.

Schlussfolgerung

Kühlmittel für CNC-Maschinen tragen dazu bei, eine optimale Effizienz in einer CNC-Werkstatt zu erreichen. Diese Kühlmittel tragen dazu bei, die Wärmeentwicklung zu reduzieren, das Schneidwerkzeug zu schmieren und Verfärbungen und Ausfälle bei Bearbeitungsprozessen wie CNC-Fräsen, Drehen oder Bohren zu verhindern.

Zögern Sie nicht, uns bei WayKen zu kontaktieren, wenn Sie die Hilfe von Profis bei der Bestimmung des idealen Schmiermitteltyps und -drucks für Ihre CNC-Maschinen benötigen. Wir sind eine CNC-Werkstatt aus einer Hand für alle Ihre Fertigungsanforderungen und bieten Ihnen zuverlässige und professionelle CNC-Bearbeitungsdienstleistungen.

FAQs

Wann ist der richtige Zeitpunkt, das Kühlmittel einer CNC-Maschine zu wechseln?

Verschiedene Faktoren beeinflussen oft das Intervall, in dem Sie das Kühlmittel Ihrer Maschine wechseln müssen. Sie müssen das bearbeitete Material, die Art des Kühlmittels und den Betriebszustand der CNC-Maschine berücksichtigen. Als allgemeine Faustregel empfehlen die meisten CNC-Maschinenhersteller jedoch alle 6–12 Monate.

Wie töte ich Bakterien im Kühlmittel für die CNC-Bearbeitung ab?

Sie können das Bakterienwachstum im Kühlmittel für CNC-Maschinen verhindern oder stoppen, indem Sie Ozon direkt in das Kühlmittel injizieren. Es tötet Viren, Ausbeute, Bakterien oder Schimmel ab und beseitigt Gerüche im Kühlmittelsumpf.

Was verursacht Schaumbildung in einem CNC-Kühlmittel?

Der Mangel an Mineralien in der Wasserversorgung ist eine Hauptursache für Schaumbildung in Kühlmitteln. Es ist jedoch ratsam, die Wasserhärte mithilfe von Härteprüfstäbchen zu überprüfen.