Hochdruck-Kühlschmierstoffzufuhr senkt die Werkzeugtemperatur

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Hochdruck-Kühlschmierstoffzufuhr stellt Spanbruch sicher

Die zielgerichtete Zuführung des Kühlschmierstoffs (KSS) zur Zerspanstelle mit erhöhtem Druck (Hochdruck-KSS-Zufuhr) ist in diesem Zusammenhang ein erfolgsversprechender Ansatz, um Spanbruch sicherzustellen und den Werkzeugverschleiß zu verringern beziehungsweise das Zeitspanvolumen bei gleichem oder verringertem Werkzeugverschleiß signifikant steigern zu können.

Die spanflächenseitige Hochdruck-KSS-Zufuhr ist die am meisten verbreitete Zuführungsvariante, bei der der durch Düsen im Werkzeughalter fokussierte und exakt ausgerichtete KSS-Strahl mit hoher Geschwindigkeit in den im Drehprozess zwischen Spanunterseite und Spanfläche entstehenden Keil zugeführt wird (Bild 1 – siehe Bildergalerie).

Ein Flüssigkeitskeil kühlt und schmiert die Zerspanstelle effektiv

Die gezielte Zuführung des Kühlschmierstoffs (KSS) bewirkt zunächst ein weites Vordringen des KSS zur Schneidkante. Es bildet sich ein Flüssigkeitskeil aus, der die Zerspanstelle effektiv kühlt und schmiert (thermische und tribologische Strahlwirkung). Des Weiteren übt der fokussierte KSS-Strahl eine hydrodynamische Kraft auf die Spanunterseite aus, die wie ein „flüssiger Spanformer“ wirkt (mechanische Strahlwirkung). Dadurch wird der Aufwärtskrümmungsradius des Spans reduziert, definierter Spanbruch begünstigt und die Kontaktzone zwischen Span und Werkzeugspanfläche je nach Anwendungsfall deutlich reduziert.

Aus den beschriebenen Effekten und der im Vergleich zur konventionellen Überflutungskühlung deutlich effektiverne Kühlung der Zerspanstelle im Bereich der sekundären Scherzone resultiert eine deutliche Reduzierung der thermischen Werkzeugbelastung, wodurch der thermomechanisch bedingte Werkzeugverschleiß in den meisten Anwendungsfällen signifikant reduziert werden kann. Dadurch werden beste Voraussetzungen zur Steigerung der Produktivität durch die Steigerung der Schnittparameter geschaffen bei gleichzeitiger Entstehung von kurz gebrochenen Spänen [3 und 4].

Erforderlich ist ein dichter Maschinenraum mit Absauganlage

Voraussetzung für die Nutzung dieser Technologie sind ein dichter Maschinenarbeitsraum mit Absauganlage und – falls noch nicht vorhanden – eine Aufrüstung der Werkzeugmaschine mit einer entsprechenden Hochdruckpumpe und Filterung. Die benötigten Maschinenkomponenten und entsprechende Hochdruck-Werkzeugkonzepte sind zunehmend als Standard- und Sonderlösungen auf dem Markt erhältlich. Die Dimensionierung der Pumpe im Hinblick auf den maximalen Druck (p) und Volumenstrom (Q) hängt dabei stets vom konkreten Anwendungsfall (Werkstoff, Verfahren, Spanungsquerschnitt) ab.

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