Bei hohen Zerspangeschwindigkeiten das Werkzeug prozesssicher ‚kaltstellen‘ Aerosol-Trockenschmierung für HSC-Fräsen

Redakteur: Matthias Böhm

>> Die Aerosol-Trockenschmierung (ATS) verfügt über spezifische Vorteile und bietet ein Potenzial auch in schwierigen Anwendungsfällen, etwa bei der HSC- beziehungsweise HPC-Bearbeitung: Wo herkömmliche MMS-Systeme bei Drehzahlen jenseits der 30000er-Marke Schwierigkeiten mit Wandöl und Aerosol-Entmischungen haben, gelangt das Medium bei ATS immer noch prozesssicher und konstant über die Kühlkanäle in die Wirkzone.

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«Selbst bei höchsten Spindeldrehzahlen ist eine optimale Aerosol-Zuführung gewährleistet.» Reiner Rother, Geschäftsführer der Rother Technologie GmbH & Co. KG
«Selbst bei höchsten Spindeldrehzahlen ist eine optimale Aerosol-Zuführung gewährleistet.» Reiner Rother, Geschäftsführer der Rother Technologie GmbH & Co. KG
(Rother)

böh. ATS mit und ohne kryogene Co2-Stickstoffkühlung Cryolub hat sich mittlerweile in vielen Anwendungen als eine prozesssichere Kühlschmiertechnologie etabliert. Schnell und problemlos in den jeweiligen Produktionsablauf integriert, sorgt die wartungsarme, umweltfreundliche Aerosol-Trockenschmierung für Produktivitätssteigerungen auch beim Zerspanen von schwierigen Materialien.

Optimale Schmierung und Kühlung

Der Trick: In einem speziellen Druckbehälter wird eine sehr geringe Menge mineralölfreies Öl in einem Transportgas (Luft) in extrem feine Partikel zerstäubt. Sie sorgen für eine optimale Kühlung sowie Schmierung direkt am Schnitt und verhindern dort übermässige Reibungshitze. Über den Span wird die restliche Wärme abgeführt.

Bei der Bearbeitung kann das Aerosol beispielsweise durch geeignete Drehdurchführungen, die Arbeitsspindel, den Werkzeughalter und den Innenkühlkanal des Werkzeuges bis zur Werkzeugschneide oder mittels einer externen Düse direkt dem Schnitt zugeführt werden. Bei sehr harten Materialien, wie etwa korrosionsbeständigen Nickelbasislegierungen, wird zur Kühlung zusätzlich CO2 (Cryolub) über den Innenkühlkanal des Werkzeugs beigegeben.

Reiner Rother, Geschäftsführer der Rother Technologie GmbH & Co. KG: «Bekannte Einschränkungen herkömmlicher MMS-Systeme wie Endmischung, Dosierung, Regelung, Leitungslänge, kleine Werkzeuge mit Kühlkanaldurchmesser < 0,5 mm treten bei ATS nicht auf. Durchschnittsverbräuche von zirka 3 bis 25 ml Öl/Stunde gewährleisten einen nahezu trockenen Prozess. So kann der Anwender die volle Performance von Werkzeug und Maschine auch bei schwierigen Applikationen wirtschaftlich, umweltschonend und prozesssicher ausreizen.»

Prozesssicher auch bei hohen Spindelumdrehungen

Damit das Gesamt-Zerspansystem prozesssicher funktioniert, muss das Luft-Öl-Gemisch konstant und verlustfrei zielgenau in die Kontaktzone gebracht werden. Reiner Rother: «Gerade in der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung trennt sich dabei die Spreu vom Weizen. Viele MMS-Systeme haben bei hohen Spindeldrehzahlen das Problem der Verwirbelung mit anschliessender Entmischung des Aerosols.»

Wandöl an den Innenseiten des Kühlkanals

So besteht durch die hohe Zentrifugalkraft die Gefahr, dass sich die feinen Ölpartikel von der transportierenden Druckluft trennen und sich als das gefürchtete Wandöl an den Innenseiten des Kühlkanals absetzen. Dadurch kommt an der Schneide nicht mehr genug beziehungsweise falsch dosiertes Aerosol an. Der Kühl- und Schmiereffekt sind dann nicht mehr im gewünschten Mass gegeben.

Reiner Rother: «Bei ATS entsteht kein Wandöl. In der Praxis bewähren sich die konstruktiven Feinheiten des Systems und die speziellen Mischungsverhältnisse. Selbst bei höchsten Spindeldrehzahlen ist eine optimale Aerosol-Zuführung gewährleistet.»

Hohe Bearbeitungspräzision und Prozessfähigkeit

Um diese Praxiserfahrungen zu untermauern, liess Rother ATS auf Fischer-Hochfrequenzspindeln der MFW-Baureihe mit Wellenkühlung und CSC-Technologie (Compact Shaft Cooling) testen.

Durch die Wellenkühlung wird die Wärme dort abgeführt wo sie entsteht. Dadurch erfüllen CSC-Spindeln die höchsten Anforderungen an Bearbeitungspräzision und Prozessfähigkeit. Weitere Vorteile neben diesen positiven thermischen Eigenschaften sind die hohen Drehzahlen, die mit diesen Spindeln gefahren werden können.

Bis 45000 U/min prozesssicher

So wurden Bohrer mit verschiedenen Durchmessern und unterschiedlichen Querschnitten der einzelnen Kühlkanäle mit diversen MMS Schrumpffuttern und Spindeltypen des Schweizer Spindelherstellers Fischer AG Präzisionsspindeln aus Herzogenbuchsee auf Herz und Nieren bei hohen Umdrehungszahlen getestet.

Reiner Rother: «Selbst bei Drehzahlen von 45000 U/min gab es keine Probleme mit der Aerosolzufuhr. Das Medium kam auch bei höchsten Schnittgeschwindigkeiten ohne Entmischung konstant in der Zerspanungszone und damit direkt an der Schneide an.»<<

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