Aerosol-Trockenschmierung steigert Produktivität bei der Bearbeitung von Stahl- und Superlegierungen Zerspanprozesse trockenlegen und Fertigungskosten senken

Aerosol-Trockenschmierung steigert Produktivität bei der Bearbeitung von Stahl- und Superlegierungen

Zerspanprozesse trockenlegen und Fertigungskosten senken

Durch neue Kühlschmierstrategien und -verfahren können Hersteller beim Zerspanen von Superlegierungen, hochwarmfesten Stählen, Titan und ähnlichen Hightech-Materialien noch deutlich Kosten sparen. Bild: Rother
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In Zerspanprozessen von Superlegierungen, hochwarmfesten Stählen, Titan und ähnlichen Hightech-Materialien steckt noch viel Optimierungspotenzial. Insbesondere durch neue Kühlschmierstrategien und -verfahren können Hersteller deutlich Kosten sparen. So lässt sich durch die Aerosol-Trockenschmierung (ATS) bzw. Kalt-Aerosol (ATS Cryolub) laut Hersteller Rother in bestimmten Applikationen bis zu 250 Prozent Produktivitätssteigerung gegenüber klassischer MMS oder Überflutungskühlung erzielen.

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.

„Die Anforderungen der Industrie gehen auch bei der Zerspanung schwieriger Materialien in Richtung trockener Hochleistungsbearbeitung sowie Energie- und Ressourceneffizienz“, erläutert Armin Smajilovic, Product Manager ATS/Cryolub bei Rother. Ganz oben auf der Wunschliste stünden Produktivitätssteigerungen und Kosteneinsparungen bei höherer Qualität und gleichzeitiger Schonung von Mensch und Umwelt. Dabei sollten die Werkzeuge länger halten und die Haupt- sowie Nebenkosten sinken.
„Hitze verhindern statt bekämpfen“ ist die Grundbotschaft der Aerosol Trockenschmierung ATS. Dabei wird ein äußerst feines Aerosol mit Schmierpartikeln im Mikrobereich erzeugt. Das 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 U/min 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.
Kosten für Kühlschmierung lassen sich sparen
„KSS-Kosten machen im Gesamtzerspanprozess rund 16 Prozent aus“, verdeutlicht Smajilovic. Diese könnten 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 die Aerosolkühlung ATS Cryolub zugeschaltet werden. Ein spezielles 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“, so Geschäftsführer Reiner Rother. „Außerdem wird die erreichbare Oberflächengüte besser, und Haupt- sowie Nebenkosten sinken deutlich.“
Ein Beispiel für die Produktivitätssteigerung durch ATS liefert 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.
Anlagen umrüsten oder Neumaschinen bestücken
ATS ist 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 Präzisionswerkzeugmaschinenhersteller erreiche mit ATS Cryolub in bestimmten Applikationen eine Produktivitätssteigerung von 70 Prozent, und ein Luft- und Raumfahrtzulieferer steigerte mit ATS Cryolub beim Herstellen von Laufrädern, Blisks und Turbinenscheiben die Produktivität gar um 150 bis 250 Prozent. ■
Rother Technologie GmbH & Co. KG www.rother-technologie.de

Produktivitätsgewinn durch ATS

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