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Werkzeugkühlung

Kühlung mit flüssigem Stickstoff erhöht Werkzeugstandzeit

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Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen

Wie diese Untersuchungen zeigen, ist das technologische und wirtschaftliche Potenzial der Kühlung mit Stockstoff bei der Fräsbearbeitung von Titanlegierungen sehr groß. Durch die Nutzung der Stickstoffkühlung ist es möglich, den Werkzeugverschleiß deutlich zu reduzieren, beziehungsweise die Schnittparameter zu steigern. Bei gleichen Schnittparametern betrug der Freiflächenverschleiß unter Einsatz der LN2-Kühlung etwa 10% des Freiflächenverschleißes, der unter konventioneller Überflutungskühlung auftrat.

Ein weiterer Vorteil der LN2-Kühlung bei der Zerspanung ist die Eigenschaft, dass der flüssige Stickstoff noch während der Bearbeitung vollständig vergast und dadurch Werkstücke, Späne und Maschineninnenräume trocken und sauber bleiben. Weil die Umgebungsluft zu 78% aus Stickstoff besteht, sind durch die LN2-Kühlung keine gesundheitlichen Risiken der Maschinenbediener zu befürchten.

Trotz der Vorteile wird die Kryokühlung kaum angewendet

Trotz dieser Vorteile wird die Kryokühlung bei der Zerspanung metallischer Werkstoffe in der produzierenden Industrie kaum angewendet. Es sind deshalb weiterführende Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Kryokühlung erforderlich, um die Einsatzgebiete und das Potenzial der Stickstoffkühlung genauer festzustellen und so eine Grundlage für die industrielle Anwendung der Kryokühlung zu schaffen.

Literatur:

  • [1] Klocke, F., und W. König: Fertigungsverfahren, Band 1: Drehen, Fräsen, Bohren. 8. Auflage. Berlin: Springer-Verlag 2008.
  • [2] López de Lacalle, L. N., und andere: Using High Pressure Coolant in the Drilling and Turning of Low Machinability Alloys. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 16/2000, S. 85-91.
  • [3] Ezugwu, E. O., und andere: Evaluation of the performance of CBN tools when turning Ti-6Al-4V alloy with high pressure coolant supplies. International Journal of Machine Tools & Manufacture 45/2005, S. 1009-1014.
  • [4] Klocke, F., und W. König: Fertigungsverfahren, Band 1: Drehen, Fräsen, Bohren. 7. Auflage. Berlin: Springer-Verlag 2002
  • [5] Khan, A. A., und M. I. Ahmed: Improving tool life using cryogenic cooling. Journal of Materials Processing Technology. 196/2008, S. 149-154.
  • [6] Hong, S. Y., I. Markus und W. Jeong: New cooling approach and tool life improvement in cryogenic machining of titanium alloy Ti-6Al-4V. International Journal of Machine Tools & Manufature. 41. 41/2001, S. 2245-2260.
  • [7] Wang, Z. Y., und K. P. Rajurka: Cryogenic machining of hard-to-cut materials. Wear 239/2000, S. 168-175.

* Prof. Dr.-Ing. Fritz Klocke ist Direktor des WZL der RWTH Achen; Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Alexander Krämer und Dipl.-Ing. Dieter Lung sind wissenschaftliche Mitarbeiter am WZL

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