Thermisch bedingter Verschleiß macht Werkzeugen etwa beim Schruppen hochwarmfester Materialien das Leben schwer. Ein vielversprechender Ansatz, die extremen Zerspantemperaturen erst gar nicht entstehen zu lassen, ist die kryogene Kühlung mit CO2. In Kombination mit kryotauglichen Werkzeugen bringt das Verfahren deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen KSS-Methoden wie auch gegenüber der problematischen Stickstoffkühlung.
Bei der Zerspanung von hochwarmfesten Materialien, Superlegierungen, Titan und ähnlichen Hightech-Werkstoffen, die etwa in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt oder dem Maschinen- und Automobilbau immer häufiger zum Einsatz kommen, herrschen oft sehr hohe Temperaturen an der Werkzeugschneide. „Die extremen Zerspantemperaturen lassen die eingesetzten Werkzeuge zu schnell verschleißen“, erläutert Armin Smajilovic, Product Manager ATS/cryolub beim Schmiersystem-Spezialisten Rother Technologie aus Bad Urach. „Kühlstrategien mit herkömmlichen Mitteln sowie der problembehafteten Stickstoffkühlung stecken in der Sackgasse und lassen eine hochqualitative Bearbeitung technisch und wirtschaftlich oftmals nicht zu.“
Als Lösung schlägt er die kryogene Kühlung mit CO2 vor, wie sie etwa im Rother-System ATS cryolub implementiert wurde. Die serienreife CO2-Kühlstrategie verhindert Hitze direkt, statt sie zu bekämpfen. In Kombination mit kryooptimierten Werkzeugen, die die Performance der Bearbeitungsmaschine ausreizen können, sind damit deutliche Produktivitätssteigerungen möglich. So etwa in der Turbinenschaufelfertigung. Dort reduziert ATS cryolub in speziellen Applikationen die Werkzeugtemperaturen im Schruppprozess um über 100 °C und trägt dazu bei, im Vergleich zu herkömmlichen Kühlmethoden bei gleicher Werkzeugmenge das Zeitspanvolumen um bis zu 70 Prozent zu erhöhen und die Bearbeitungszeit pro Bauteil um bis zu 40 Prozent zu senken.
Kühler Prozess mit CO2-Doppelnutzung
Das Kühlsystem funktioniert nicht nur prozesssicher, sondern lässt sich auch in kurzer Zeit und ohne nennenswerte Produktionsbeeinträchtigung in den jeweiligen Workflow adaptieren beziehungsweise auf nahezu allen Bearbeitungszentren problemlos nachrüsten. Durch eine spezielle innere Kühlmittelzufuhr – angepasste Kühldurchmesser und hochgenaue Ausrichtung der Kühlkanäle – kann das CO2 unter Druck und optimal dosiert durch die Motorspindel und durch das Werkzeug zielgenau in die Kontaktzone befördert werden.
„Viele potenzielle Anwender sind angesichts der CO2-Thematik nicht schlüssig beziehungsweise haben Sicherheitsbedenken“, berichtet Smajilovic. „Das muss nicht sein. ATS cryolub verbraucht je nach Applikation äußerst wenig CO2.“ So kann je nach Prozess und Werkzeug CO2 und Aerosol getrennt voneinander geregelt und auf diese Weise der Bedarf und Verbrauch optimal dosiert werden. Das heißt, es kommt immer nur das wirklich notwendige an CO2 zum Einsatz, um das Werkzeug bei der gewünschten Temperatur, wie etwa Raumtemperatur, zu halten.
Dabei sollte ATS cryolub laut Rother nur in Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden, die mit einer geeigneten CO2-Sicherheitstechnik ausgestattet sind. Der Maschinenbediener ist so während der Zerspanung und danach, wenn er die handwarmen Werkstücke nach dem Schruppprozess entlädt, keinerlei erhöhten CO2-Werten ausgesetzt. Noch einen wichtigen Punkt führt Smajilovic an: „CO2 ist ein Abfallprodukt aus der Industrie und wird somit beim Einsatz von ATS cryolub doppelt und damit kostengünstig eingesetzt. Der kühle Prozess produziert saubere und trockene Späne und schont nicht nur das Werkzeug, sondern auch Spindel, Lager und Spannmittel.“ ■
Rother Technologie GmbH & Co. KG www.rother-technologie.de
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