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Kühlschmierstoffe

Kühlschmiertechnologien im Vergleich

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Mit der ATS-Technologie die Werkzeugstandzeit steigern

Wie in Bild 3 zu sehen ist, kann durch Anwendung der ATS-Technologie die Werkzeugstandzeit im Vergleich zur Trockenbearbeitung deutlich gesteigert werden. Auffällig hierbei ist, dass eine geringere Schmiermittelmenge sogar noch einen positiveren Effekt auf den Werkzeugverschleiß hat. Ebenso bewegt sich die Verschleißmarkenbreite aller drei Schneiden innerhalb eines engeren Bandes.

Die Frästests mit Überflutungskühlung führten schon frühzeitig zu einem ausgeprägten Werkzeugverschleiß. Eine mögliche Ursache hierfür sind thermische Schocks in der Schneide, die zu einem frühzeitigen Ausbrechen der Schneidkante führen.

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Ökonomische Bewertung der betrachteten Kühlstrategien

Neben den technologischen Vor- und Nachteilen sind auch die wirtschaftlichen Aspekte von großer Bedeutung für die sinnvollste Auswahl einer Kühlstrategie. Für eine Abschätzung der durch die Prozesskühlung hervorgerufenen Kosten wurde eine ganzheitliche Betrachtung der Hauptkostentreiber der Anschaffungs-, Betriebs- und Wiederverwendungsphase durchgeführt und diese einander gegenübergestellt. Ziel war es, die Kosten pro Stunde für jede der betrachteten Kühlstrategien und letztendlich die Kosten pro zu fertigendem Bauteil zu ermitteln. Dabei wurden, um nur einige zu nennen, unter anderen folgende Effekte und Kostentreiber berücksichtigt:

  • Anzahl produktiver Stunden pro Jahr,
  • Zeitverlust durch Reinigung pro Schicht,
  • Wartungsaufwand pro Jahr,
  • Prozesszeit pro Jahr,
  • Kosten für Kühlschmiermittel,
  • Kosten für Wasser und Druckluft,
  • Kosten für Nebenaggregate,
  • Energieverbrauchskosten,
  • Entsorgungs- und Wiederaufbereitungskosten,
  • Raumkosten.

Das im Rahmen dieser Untersuchungen durchgeführte Berechnungsbeispiel umfasst ein Bearbeitungszentrum, welches im Dreischichtbetrieb mit einer Auslastung von 70 % betrieben wird. Es zeigt sich, dass aufgrund der deutlich geringeren Menge an Kühlschmierstoff und der viel kleineren und kostengünstigeren Anlagentechnik die ATS-Technologie gegenüber der Überflutungskühlung einen Kostenvorteil bietet (Bild 4). Dieser Vorteil wird auch nicht durch den erhöhten Verbrauch an Druckluft ausgeglichen, sodass mit 2,84 €/h im Vergleich zu 13,57 €/h die Betriebskosten für die ATS-Anlage geringer ausfallen. Nur die Trockenbearbeitung kann durch vollständigen Wegfall von Kühlschmiermittel und den dafür benötigten Anlagen noch kostengünstiger eingesetzt werden (1,59 €/h).

Aufgrund der durch die ATS-Technologie im Vergleich zur Trockenbearbeitung gesteigerten Werkzeugstandzeiten ergibt sich alleine schon dadurch eine Kostenreduktion gegenüber der Trockenbearbeitung. Eine weitere Kostensenkung durch Produktivitätssteigerung mittels Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit bis zum Angleich der Werkzeugstandzeiten wurde hierbei noch nicht einmal in Betracht gezogen. Somit ergaben sich für die Kostenkalkulation eines fiktiven Bauteils Kostenvorteile von 78 Cent, entsprechend eine Bauteilkostenreduktion von circa 13 % (Bild 4). Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass der Einsatz der ATS-Technologie als Alternative zur Überflutungskühlung sowohl aus technologischer als auch ökonomischer Sicht ein großes Potenzial darstellt. Ebenso zeigte sich wie erwartet, dass aufgrund seines konstruktiven Aufbaus das Bearbeitungszentrum XF6300 für den Einsatz der ATS-Technologie hervorragend geeignet ist. Somit stehen dem Anwender alle Möglichkeiten offen. Es gilt jedoch stets anwendungsspezifisch zu prüfen, welche Kühlstrategie am besten geeignet ist.

* Marc Sieber ist Gruppenleiter Applikation, Dr.-Ing. Dennis Korff ist Head of Research & Development, Dr.-Ing. Dal Ho Lee ist Geschäftsführer des Europe Development & Design Centers, alle bei der Hyundai WIA Corp in 65428 Rüsselsheim, Tel. (0 61 42) 3 30 96-0, info-eddc@hyundai-wia.com

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