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Kühlschmierstoff-Konzepte

Punktgenauer Kühlstrahl erzielt beste Wirkung

| Autor / Redakteur: Rüdiger Kroh / Rüdiger Kroh

Die innere Kühlmittelzufuhr durch das Werkzeug bringt den Kühlschmierstoff genau an die Bearbeitungsstelle.
Die innere Kühlmittelzufuhr durch das Werkzeug bringt den Kühlschmierstoff genau an die Bearbeitungsstelle. (Bild: Horn)

Die beste Kühlung nutzt nichts, wenn sie nicht an die Schneide kommt. Kühlschmiermittel können ihre Wirkung nur dann voll entfalten, wenn sie auch zielgerichtet zugeführt werden. Bei der klassischen Überflutungskühlung ist das nur unzureichend möglich. Daher werden immer häufiger Werkzeuge mit integrierter Kühlmittelzuführung eingesetzt. Bei den Kühlmittelstrategien geht laut Experteneinschätzung der Trend in Richtung Minimalmengenschmierung und Hochdruckkühlung.

Sie sollen kühlen, schmieren und Späne wegspülen. Kühlschmierstoffe (KSS) sind mit ihren vielfältigen Aufgaben in der Zerspanung wahre Multitalente. Damit sorgen sie letztendlich für höhere Werkzeugstandzeiten, bessere Werkstückoberflächen sowie eine zuverlässige Spanabfuhr und tragen so entscheidend zur wirtschaftlichen Zerspanung bei. „Kühlschmiermittel sollen die Wärme möglichst schnell von der Bearbeitungsstelle entfernen, um eine Veränderung des Gefüges in den Randschichten von Werkzeug und Werkstück zu vermeiden”, beschreibt Jens Thing, Geschäftsführer von Haas Automation Europe, die Aufgabe. „Auch die Bearbeitungsgenauigkeit profitiert von einer guten Kühlung und es sind höhere Bearbeitungsparameter möglich.”

Auf den Kühlschmierstoff entfallen 8 bis 16 % der gesamten Zerspanungskosten

Allerdings entfallen laut Angaben des Statistischen Bundesamts auch zwischen 8 und 16 % der gesamten Zerspanungskosten auf den Kühlschmierstoff. Dazu gehören die Bereitstellung und Entsorgung des Kühlmittels sowie die Kosten während des Maschinenbetriebs. „Der Anteil der Kühlschmierstoff-Kosten an den Stückkosten zum Herstellen eines Bauteils hängt stark von Werkstück, Material, Maschine und Fertigungskonzept ab”, erläutert Dr. Klaus Christoffel, Manager Product Management & Design bei der Sandvik Tooling Deutschland GmbH, Geschäftsbereich Sandvik Coromant. „In vielen Fällen ist es ein Betrag, der nicht zu vernachlässigen ist und der über den anteiligen Werkzeugkosten liegt.”

Die Überflutungskühlung ist wohl noch am stärksten verbreitet

Grund genug, sich nicht nur den Kühlschmierstoff selbst anzuschauen, sondern auch, in welcher Form und Menge er an die Bearbeitungsstelle kommt. Dabei kann man verschiedene Konzepte unterscheiden. Bei der klassischen Nassbearbeitung werden Werkzeuge und Werkstück mit Kühlschmierstoff überflutet. „Diese Überflutungskühlung scheint gefühlsmäßig auch noch am stärksten verbreitet zu sein”, vermutet Christoffel. „Denn Sie ist einfach umzusetzen und bedarf keiner besonderen Anforderungen an Werkzeuge und Maschine”, erklärt Markus Kannwischer, technischer Leiter und Mitglied der Geschäftsleitung bei der Paul Horn GmbH. Jedoch sei der Energiebedarf hoch und nur wenige Prozent des eingesetzten Kühlschmiermittels würden die eigentliche Stelle der Schneide treffen. Einen weiteren Nachteil nennt Jochen Nahl, Geschäftsführer Vertrieb bei der Grob-Werke GmbH & Co. KG: „Der Aufwand für die Versorgung der Maschine sowie für die Aufbereitung und Entsorgung des Kühlschmierstoffs ist hoch.”

Aus Kostengesichtspunkten spricht also vieles für andere Kühlstrategien, wie die Minimalmengenschmierung (MMS) mit typischen Dosiermengen von 5 bis 50 ml pro Prozessstunde, die Hochdruckkühlung ab 80 bar oder die Trockenbearbeitung. Der grundsätzliche Rat von Kannwischer für die Anwender lautet dabei: „Weniger ist mehr – denn die zielgerichtete Zuführung durch Werkzeuge mit integrierter Kühlmittelzuführung bringt sehr gute Ergebnisse sowohl in Bezug auf den Kühl- und Schmiereffekt als auch beim Späneabtransport.”

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