Das richtige CNC-Kühlmittel wählen: Typen, Anwendungen und Best Practices

Zerspaner nutzen oft CNC-Maschinenkühlmittel, um die Auswirkungen von Überhitzung auf das Schneidwerkzeug oder die Materialien während des CNC-Bearbeitungsprozesses zu mindern. Diese Kühlmittel sind als Schmiermittel und Kühlmechanismen wirksam und unterstützen die Späneabfuhr.

Dieser Artikel bespricht, wie CNC-Kühlmittel funktioniert und seine Zufuhrtechnik. Sie erfahren auch über die Bedeutung von Kühlmitteln in einer CNC-Maschine, Typen und mehr. Lassen Sie uns beginnen!

Was ist CNC-Kühlmittel?

CNC-Kühlmittel oder Schneidflüssigkeit ist eine industrielle Flüssigkeit, die häufig in Metallschneideoperationen für verbesserte Effizienz verwendet wird. CNC-Bearbeitungskühlmittel besteht aus speziellen chemischen Zusätzen, die durch wissenschaftliche Konzentrationsverbindungen formuliert sind. Seine primären Elemente umfassen tierisches Fett, Wasser, Petroleumdestillate, Pflanzenöl und andere Rohstoffe.

Diese Kühlmittel verbessern die Fähigkeit der CNC-Maschinen, Materialien wie hochdichte Kunststoffe, Glasfasern und Metalle zu schneiden, während sie hohe Temperaturaufbauten reduzieren.

Wie funktionieren Kühlmittelsysteme?

Eine CNC-Maschinenkühlmittelmischung fließt während der CNC-Bearbeitungsoperationen 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 pumpen und in den Arbeitsbereich zurückzirkulieren müssen, um es kontinuierlich zu nutzen.

Das Kühlmittel kühlt das Werkstück beim Bearbeiten mit hohen Geschwindigkeiten und schmiert das Schneidwerkzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten. Daher erhöht das CNC-Kühlmittel die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs, indem es es vor Korrosion schützt und das Werkstück vor Verformung bewahrt. Um Spitzenleistung zu gewährleisten, müssen Sie zentrale und einzelne CNC-Maschinenkühlmittelsysteme überwachen, warten und anpassen.

Ein kleines Kühlmittelsystem verwendet jedoch einen weniger effektiven Komponenten für seine Öltrennung und Filtration, was zu konsistenten Änderungen und größeren Schwankungen in den Konzentrationsniveaus führt. Daher wäre es am besten, Kühlmittel zu verwenden, die weniger anfällig für Verunreinigungen durch Späne in kleinen Systemen sind.

Verschiedene Kühlmittelzufuhr in CNC-Maschinen

Verschiedene CNC-Maschinen nutzen Kühlmittel mit unterschiedlichen Eigenschaften und Drücken. Daher ist die Wahl des idealen Kühlmittelzufuhrmechanismus für Ihre CNC-Maschine essenziell. Das Versäumnis, die angemessene Menge zu wählen, kann zu schneller Erschöpfung der Werkstattressourcen führen, während der falsche Druck das Werkstück oder die CNC-Schneidwerkzeuge beschädigen kann. Hier sind einige der gängigen Arten der Kühlmittelzufuhr in CNC-Maschinen:

Nebelkühlmechanismus

Diese Kühlmittelzufuhrmethode verwendet einen niedrigen Druck, der für Operationen geeignet ist, bei denen Wärme und Späneabfuhr nicht das Hauptanliegen sind. Als solches unterwirft Nebelkühlung das Werkzeug und das Werkstück keinen zusätzlichen Belastungen, da kein hoher Druck angewendet wird.

Luftkühlmechanismus

Die Luftkühltechnik ist nicht ideal für Schmierzwecke, hilft aber, Wärme zu reduzieren und Späne zu extrahieren. Die Luftkühlzufuhr ist weniger effektiv, da sie kein öl- oder wasserbasiertes Kühlmittel enthält.

Zudem ist der Luftkühlmechanismus ideal für direkten Kontakt mit einem Werkstück beim Umgang mit empfindlicheren Materialien. Allerdings ist er für Kunststoffmaterialien geeignet, die anfällig für thermischen Schock oder schnelle Ausdehnung sind, da direktes Kühlmittel oft zu Kontraktion im Teil führt.

Minimalmengenschmierung (MMS) Mechanismus

Die Priorität jeder CNC-Werkstatt ist es, einen Wettbewerbsvorteil durch Verbesserung der Werkstatteffizienz, Steigerung der Produktion und Kostensenkung zu erreichen. Daher greifen CNC-Werkstätten oft auf MMS zurück aufgrund seiner Umweltvorteile.

Der MMS-Mechanismus reduziert Kosten und Materialverschwendung, indem er die erforderliche Menge an Kühlmittel verwendet. Sie liegen meist in sehr feiner Nebel- oder Aerosolform vor und liefern ausreichend Kühlmittel, um einen definierten Betrieb effektiv auszuführen.

Hochdruckmechanismus

Hochdruck-CNC-Maschinenkühlmittelzufuhr verwendet Druck über 1.000 psi, um den Span während der Bearbeitungsoperationen zu entfernen. Diese Methode ist ideal für das Extrahieren und Abführen von Spänen, da sie den Span vom Material wegbläst.

Der in dieser Methode verwendete Druck kann ein Mikrodurchmesser-Werkzeug beschädigen, obwohl er das Teil schnell und effektiv kühlen kann. Daher ist diese Methode mit CNC-Bohren oder tiefen Hohlraumoperationen kompatibel und leicht über das Kühlmittel oder den eingebauten Kühlmitteltank zu transportieren.

Arten von Maschinenkühlmitteln

Bearbeitungskühlmittel gibt es in vier Hauptkategorien mit ihren jeweiligen Formulierungen. Es würde jedoch helfen, ein Kühlmittel basierend auf seiner Effizienz und umfassenden Leistung zu wählen, unter Berücksichtigung des Materials und des beteiligten Bearbeitungsprozesses. Im Folgenden sind die gängigen Arten von Maschinenkühlmitteln aufgeführt.

Synthetische Flüssigkeiten

Diese Kühlmittel sind die saubersten, da sie kein Petroleum oder Mineralöl enthalten. Synthetische Flüssigkeiten bestehen aus Rostinhibitoren und chemischen Schmiermitteln, die sich in Wasser auflösen. Diese Flüssigkeiten werden mit Wasser gemischt, um eine metallbearbeitende Flüssigkeit zu erzeugen. Daher besitzen diese CNC-Kühlmittel hohe Kühlkapazität, Korrosionsverhütung, einfache Wartung und Schmierfähigkeit.

Zudem werden synthetische Flüssigkeiten hauptsächlich in Hochwärme-, Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungsprozessen wie Flächen schleifen aufgrund ihrer ausgezeichneten Kühlkapazität eingesetzt. Schwere synthetische Flüssigkeiten sind ideal für die Bewältigung mehrerer Bearbeitungsoperationen.

Synthetische Flüssigkeiten werden als einfache und komplexe oder emulgierbare Synthetika je nach ihrer Zusammensetzung kategorisiert. Einfache Synthetika oder echte Lösungen werden häufig für leichte Schleifarbeiten verwendet. Andererseits enthalten komplexe synthetische Konzentrate synthetische Flüssigkeiten, die für moderate bis schwere Bearbeitungsverfahren geeignet sind. Wichtiger noch, komplexe synthetische Schmiermittel ermöglichen hohe Geschwindigkeiten und Vorschübe in Bearbeitungsoperationen.

Vorteile

• Synthetische Flüssigkeiten weisen hohe mikrobielle Kontrolle und ausgezeichnete Beständigkeit gegen Verderb auf.
• Diese Schmiermittel bieten ausgezeichneten Korrosionswiderstand und hohe Kühlfähigkeit.
• Sie bieten größere Stabilität nach dem Mischen mit Wasser.
• Synthetische Flüssigkeiten ermöglichen einfache Wartung, da sie sauber und für verschiedene Bearbeitungsoperationen geeignet sind.

Nachteile

• Maschinenflüssigkeiten wie Schmieröle können synthetische Flüssigkeiten leicht verunreinigen. Daher müssen Sie diese Flüssigkeiten effektiv verwalten und warten.
• Synthetische Flüssigkeiten erzeugen feine Nebel oder Schaum aufgrund moderater bis hoher Rührbedingungen, obwohl sie weniger anfällig für Probleme im Zusammenhang mit ölbasierten Flüssigkeiten sind.

Halbsynthetische Flüssigkeiten

Halbsynthetische Flüssigkeiten sind ein Hybrid aus Synthetika (Polymer) und löslichen Ölen. Diese Flüssigkeiten enthalten etwa 2–30 % Mineral- oder Petroleumöl in einer wasserverdünnbaren Konzentration. Der verbleibende Prozentsatz einer halbsynthetischen Flüssigkeit besteht aus Wasser und Emulgatoren. Andere Elemente im Konzentrat umfassen Biozidzusätze, Benetzungsmittel und Korrosionsinhibitoren. Sie werden allgemein als vorgefertigte chemische Emulsionen bezeichnet, da Wasser der Hauptbestandteil ist und mit Wasser während der Konzentratsherstellung emulgiert.

Diese halbsynthetischen Flüssigkeiten sind meist durchscheinend. Ihre Eigenschaften können jedoch von leicht durchscheinend bis undurchsichtig variieren. Zudem haben viele dieser Halbsynthetika gute Wärmeempfindlichkeit. Daher umgeben halbsynthetische Ölmoleküle das Schneidwerkzeug und gewährleisten bessere Schmierfähigkeit.

Vorteile

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

Nachteile

• Wasserhärte beeinträchtigt die Stabilität halbsynthetischer Flüssigkeiten und verursacht harte Wasser-Seifenablagerungen.
• Diese Flüssigkeiten schäumen leicht, weil ihre Reinigungszusätze weniger Schmierung als lösliche Öle bieten.

Reines Öl

Diese Öle werden aus Petroleum, Mineralöl, tierischen und anderen Elementen wie Verbindungen, Pflanzen und Fetten gewonnen. Diese reinen Öle enthalten manchmal andere Inhaltsstoffe wie Phosphor, Schwefel und Chlorzusätze. Reines Öl ist meist unlöslich in Wasser und bietet die beste Schmierung, Rostverhütung, bessere Sumpflebensdauer und einfache Wartung.

Da Bakterien nur in Flüssigkeiten mit Wassergehalt gedeihen, werden reine Öle nicht sauer. Diese Öle verringern die Kraft, die entsteht, wenn das Schneidwerkzeug das Material schneidet, und machen saubere Schnitte, um eine glatte Oberflächenveredelung am Werkstück zu gewährleisten.

Vorteile

• Reines Öl bietet gute Schmierfähigkeit und reduziert Reibung in Bearbeitungsoperationen.
• Sie gewährleisten ausgezeichnete Veredelungen und minimieren Werkzeugverschleiß.
• Diese Öle sind oft erschwinglich und haben hohe Kompatibilität mit verschiedenen Materialien wie Bronze, Stahl und Eisen, die häufig in Maschinen und Ausrüstungen verwendet werden.

Nachteile

• Reines Öl hat schlechte Kühlleistung.
• Sie erfordern meist höhere Wartung und Ölwechsel aufgrund ihrer hohen Abbaueigenschaften.
• Diese Öle sind nicht ideal für spezifische Hochleistungsanwendungen.
• Reines Öl zeigt nachteilige Umweltauswirkungen, wenn es nicht ordnungsgemäß entsorgt wird.

Lösliche Öle

Lösliche Öle, auch als Emulsionen oder wasserlösliche Öle bekannt, sind ausgezeichnete Kühlmittelwahl für allgemeine Bearbeitungszwecke und werden häufig unter wasserlöslichen Schneidflüssigkeiten verwendet. Wasserlösliche Öle erzeugen oft Emulsionen, wenn sie mit Wasser gemischt werden. Das Ergebnis der Mischung besteht aus dem basalen Mineralöl und der Emulsion, um eine metallbearbeitende Flüssigkeit zu erzeugen. Es funktioniert gut in verdünnter Form und bietet ausgezeichnete Schmierfähigkeit und Wärmeübertragungsleistung.

Lösliche Öle sind günstig und werden in der Metallbearbeitungsindustrie häufig verwendet. Sie bestehen aus 60–90 % Petroleum, Emulgatoren oder Mineralöl und haften während der Bearbeitung am Werkstück. Es ist ideal für Schmierung und bietet ausgezeichneten Rostwiderstand, wenn es mit einer bestimmten Menge Rostinhibitor gemischt wird.

Vorteile

• Diese Öle ermöglichen bessere Kühlung und Schmierung aufgrund der Wasser-Öl-Mischung.
• Lösliche Öle sind vielseitig und ideal für leichte und mittlere Operationen, einschließlich verschiedener ferroser und nicht-ferroser Anwendungen.
• Sie können Operationen wie Gewindeschneiden und Reiben, die mit reinen Ölen gehandhabt werden, mit schweren löslichen Ölen begleiten.

Nachteile

• Der Kühlmitteltank fördert mikrobielles Wachstum von Bakterien und Pilzen, wenn er unsachgemäß gewartet wird.
• Öl in der Mischung führt zu Rostkontrollproblemen, Verdunstungsverlusten und Fremdölverunreinigung.

CNC-Maschinenkühlmittelkonzentration verstehen

Die Anwendung der falschen Kühlmittelkonzentration in Ihrer CNC-Maschine kann zu mehreren Komplikationen führen. Daher ist es essenziell zu verstehen, wie man das angemessene CNC-Maschinenkühlmittelverhältnis verwendet, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Bestimmte Risiken sind mit der Anwendung einer Kühlmittelkonzentration verbunden, die niedriger ist als die Mindestanforderungen der CNC-Maschine. Dazu gehören:

• Mikrobielles Wachstum
• Schnellerer Verschleiß von Schneidwerkzeugen
• Korrosion von Teilen und Maschinen

Andererseits umfassen Risiken, die durch übermäßige Kühlmittelkonzentration verursacht werden:

• Schäumen
• Toxizität
• Konzentrierte Verschwendung
• Reduzierte Wärmeleitung
• Schlechte Schmierung
• Verfärbung von Maschinen und bearbeiteten Teilen
• Abbau von Werkzeugen durch Rückstandsaufbau

CNC-Kühlmittelkonzentrationstabelle

Im Folgenden finden Sie eine Kühlmittelkonzentrationstabelle mit Variationen in den CNC-Kühlmittelkonzentrationsstufen:

Material	Fräsen	Drehen	Bohren	Gewindeschneiden
Kupfer	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl
Aluminium	Mineralöl oder lösliches Öl (mit 96% Wasser)	Mineralöl mit löslichem Öl (oder) 10% Fett	Lösliches Öl (mit 70-90% Wasser)	Mineralöl gemischt mit 25% Basisöl
Bronze	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Mineralöl mit 30% Schmalz
Niedrigkohlenstoff- und Werkzeugstahl	Lösliches Öl	75% Mineralöl mit 25% Schmalzöl	Lösliches Öl	Mineralöl mit 25%-40% Schmalzöl
Temperguss	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl
Legierte Stähle	90% Mineralöl mit 10% Schmalzöl	75% Mineralöl mit 25% Schwefelbasisöl	Lösliches Öl	70% Mineralöl mit 30% Schmalzöl
Messing	Lösliches Öl (mit 96% Wassergehalt)	Mineralöl mit 10% Fett	Lösliches Öl	Mineralöl mit 10%-20% Schmalzöl
Gusseisen	Trocken	Trocken	Trocken	25% Schmalzöl mit 80% Mineralöl oder trocken

Wasserbasierte Schneidflüssigkeiten vs. Hochdruck-CNC-Kühlmittel

Wasserbasierte Schneidflüssigkeiten und Hochdruck-CNC-Maschinenkühlmittel sind in Metallbearbeitungsprozessen üblich. Diese Flüssigkeiten sind effizient in der Schmierung von Schneidwerkzeugen und Materialien.

Wasserbasierte Flüssigkeiten haben ausgezeichnete Wärmeableitungseigenschaften und Schmierfähigkeit. Sie sind allgemein umweltfreundliche und kosteneffektive Alternativen zu Hochdruck-Maschinenkühlmitteln. Allerdings sind wasserbasierte Kühlmittel anfällig für bakterielles Wachstum und können Korrosion in bestimmten Metallen fördern.

Unterdessen würde es helfen, in ein System zu investieren, das Geschwindigkeiten und Vorschübe erhöhen, Werkzeugstandzeit verbessern und Probleme mit der Spänekontrolle verhindern kann, wenn Ihre Maschine mit Hochdruck-CNC-Kühlmitteln arbeitet. Als Ergebnis steigert Hochdruck-CNC-Kühlmittel die Produktivität erheblich. Sie könnten Drücke über 1.000 psi erleben, die für Gewindeschneiden und Tieflochbohrungen vital sind.

Allerdings sind Hochdruck-CNC-Kühlmittel kostspielig und erfordern hohe Wartung, um optimale Funktionalität zu gewährleisten. Zusätzlich erfordern diese Systeme Fähigkeiten, um sichere und effiziente Operationen zu gewährleisten.

Fazit

Kühlmittel für CNC-Maschinen helfen, optimale Effizienz in einer CNC-Werkstatt zu erreichen. Diese Kühlmittel helfen, Wärmeaufbau zu reduzieren, das Schneidwerkzeug zu schmieren und Verfärbungen und Ausfälle in Bearbeitungsprozessen wie CNC-Fräsen, Drehen oder Bohren zu verhindern.

Zögern Sie nicht, uns bei WayKen zu kontaktieren, wann immer Sie die Hilfe von Profis bei der Bestimmung des idealen Schmiermitteltyps und -drucks für Ihre CNC-Maschinen benötigen. Wir sind ein One-Stop-CNC-Shop für all Ihre Fertigungsbedürfnisse und bieten Ihnen zuverlässige und professionelle CNC-Bearbeitungsdienstleistungen.

FAQs

Wann ist der richtige Zeitpunkt, ein CNC-Maschinenkühlmittel zu wechseln?

Verschiedene Faktoren beeinflussen oft das Intervall, in dem Sie Ihr Maschinenkühlmittel wechseln müssen. Sie müssen das bearbeitete Material, den Kühlmitteltyp und den Betriebszustand der CNC-Maschine berücksichtigen. Die meisten CNC-Maschinenhersteller empfehlen jedoch alle 6–12 Monate als allgemeine Faustregel.

Wie töte ich Bakterien in CNC-Bearbeitungskühlmittel ab?

Sie können bakterielles Wachstum in Kühlmittel für CNC-Maschinen verhindern oder stoppen, indem Sie Ozon direkt in das Kühlmittel injizieren. Es tötet Viren, Hefen, Bakterien oder Schimmel und beseitigt Kühlmittelsumpfgerüche.

Was verursacht Schäumen in einem CNC-Kühlmittel?

Der Mangel an Mineralien in der Wasserversorgung ist eine primäre Ursache für Schäumen in Kühlmitteln. Es ist jedoch ratsam, die Wasserhärte mit Härteprüfstäbchen zu überprüfen.