Zerspanprozesse trockenlegen
Trockenschmierung bei Stahl- und Superlegierungen
In Zerspanprozessen von Superlegierungen, hochwarmfesten Stählen, Titan und ähnlichen High-Tech-Materialien schlummert enormes Optimierungspotenzial. Insbesondere durch neue Kühlschmierstrategien und -verfahren können Hersteller noch deutlich Kosten einsparen. So beispielsweise durch die Aerosol Trockenschmierung ATS bzw. Kalt-Aerosol ATS cryolub des Schmierspezialisten Rother Technologie aus Bad-Urach: Bis zu 250 Prozent mehr an Produktivität ist damit in bestimmten Applikationen gegenüber klassischer MMS oder Überflutungskühlung herauszuholen.
ATS lässt sich schnell nachrüsten
Superlegierungen oder hochwarmfeste Stähle weisen für die Zerspanung äußerst negative Eigenschaften auf: Unter anderem sind sie extrem hart und zäh, neigen zu Kaltverschweißungen oder leiten die Hitze schlecht ab. Daher stehen beim Bearbeiten vor allem optimales Kühlen und Schmieren im Fokus. Wer dort den Hebel mit alternativen Kühlmethoden ansetzt, hat den Grundstein einer erfolgreichen Zerspanung gelegt.
Armin Smajilovic, Product Manager ATS/cryolub bei Rother Technologie: „Die Anforderungen der Industrie gehen auch bei der Zerspanung schwieriger Materialien in Richtung trockener Hochleistungsbearbeitung sowie Energie- und Ressourceneffizienz. Ganz oben auf der Wunschliste stehen Produktivitätssteigerungen und Kosteneinsparungen bei höherer Qualität und gleichzeitiger Schonung von Mensch und Umwelt. Dabei sollen die Werkzeuge länger halten und die Haupt- sowie Nebenkosten sinken: Maschinen- und Werkzeughersteller haben ihre Hausaufgaben gemacht – und unser ATS ebnet den Weg für den Gesamterfolg.“
„Hitze verhindern statt bekämpfen“ ist die Grundbotschaft der Aerosol Trockenschmierung ATS. Dabei wird ein äußerst feines Aerosol mit Schmierpartikeln im Mikrobereich erzeugt. Das Rother Steuergerät führt das Medium konstant geregelt durch die Spindel dem Bearbeitungsprozess zu – verlustfrei intern per Kühlkanal oder extern über eine Aerosoldüse. Spindeldrehzahlen bis Umdrehungsgeschwindigkeiten von 45‘000 rpm sind dabei kein Problem, und es kommt zu keiner Entmischung (Wandöl) des Aerosols.
Auch Werkzeugkühlkanäle von < 0,5 mm sind möglich. Damit sind maximale Schmierung und optimale Reibwerte bei sehr geringem Öl-Verbrauch (ca. 3-25 ml/h) direkt am Schnitt gewährleistet. Eine prozesskritische Temperaturentwicklung wird schon im Ansatz verhindert.
Bewertung verschiedener Kühlschmierstoffkonzepte
ATS tritt auf die Kostenbremse
Armin Smajilovic: „KSS-Kosten machen im Gesamtzerspanprozess rund 16 Prozent aus. Die können nun nahezu komplett eingespart werden. Durch das Vermeiden beziehungsweise die Reduktion von Überflutungskühlung kann der Stromverbrauch eines Fertigungsprozesses um bis zu 50 Prozent gesenkt werden. Bei der Zerspanung mithilfe von ATS machen trockene Späne die Entsorgung einfach und billig, trockene Werkstücke beschleunigen die Weiterverarbeitung. Entsorgungs- und Bereitstellungskosten von Kühlschmiermitteln entfallen, die Arbeitsplätze bleiben sauber, Ressourcen und Umwelt werden geschont.“
Sollte ATS in Primärfunktion zur Prozesskühlung in besonderen Anwendungen nicht ausreichen, kann bei Bedarf die Aerosolkühlung ATS cryolub zugeschaltet werden. Dieses spezielle Gas kühlt die Zerspanungskontaktzone je nach Bedarf auf bis zu -78°C ab. Die Kühlleistung lässt sich, ebenso wie die Aerosolsättigung, bedarfsgerecht und somit bauteil- und materialabhängig einstellen. „Dank ATS beziehungsweise ATS cryolub lassen sich erhöhte Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeugstandzeiten erreichen. Außerdem wird die erreichbare Oberflächengüte besser, und Haupt- sowie Nebenkosten sinken deutlich,“ so Reiner Rother.
Ein Beispiel für die Produktivitätssteigerung durch ATS ist die Bearbeitung von hochwarmfestem Stahl X22CrMoV12-1 (1.4923). Beim Vollnutschruppen (VHM-Tool Ø 10, z = 3, vc = 70 m/min; fz = 0,5 mm; ap = 5 mm; ae = 10 mm) erreichte ATS cryolub® im Zerspantest der Westsächsischen Hochschule Zwickau, Institut für Produktionstechnik (IfP), Forschungsgruppe Spanungstechnik, gegenüber der MMS-Schmierung ein vierfach und gegenüber der Vollstrahlkühlung ein sechsfach gesteigertes Gesamtzerspanvolumen.
Vergleich KSS-Strategien beim Vollnutschruppen
ATS für alle
Armin Smajilovic: „ATS ist umweltfreundlich, wartungsarm, hat sehr guten Bedienkomfort, läuft absolut prozesssicher und funktioniert! Daher haben alle Maschinenhersteller, mit denen wir eng zusammenarbeiten, Interesse an der Integration unseres Systems in ihre Maschinenkonzepte. Darüber hinaus ist ATS mit geringem Adaptionsaufwand und ohne nennenswerte Störung der Produktion in Bearbeitungszentren, Transferstraßen sowie Dreh-, Fräs- und Bohrmaschinen schnell nachrüstbar.“
Die Ergebnisse lassen sich sehen: Laut Rother sparte ein Kunde nach der Umrüstung auf ATS Fertigungskosten von rund 52.000 Euro pro Jahr ein; und ein Präzisionswerkzeugmaschinenhersteller erreiche mit ATS cryolub in bestimmten Applikationen eine Produktivitätssteigerung von 70 Prozent. Ein Luft- und Raumfahrtzulieferer steigerte laut Rother mit ATS cryolub beim Herstellen von Laufrädern, Blisks und Turbinenscheiben die Produktivität gar um 150 bis 250 Prozent.
Zerspanprozess einer Superlegierung
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Rother Technologie GmbH & Co KG |
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Rübteile 20 |
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72574 Bad Urach |
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Tel.: +49 7125 407 905 |
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Fax: +49 7125 407 990 |
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E-Mail: kontakt@rother-technologie.de |
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