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Dienstag, 23. Januar 2018

Zerspanung

Besser fräsen mit Düsen

Von Stefan Asche | 26. Oktober 2017 | Ausgabe 43

Ein Unternehmen aus dem Schwarzwald ersetzt die konventionelle Überflutungskühlung durch eine Luftströmung.

BU mediumverteiler
Foto: MHT GmbH

200 l Luft treten pro Minute aus dem Düsenkörper aus. In der Praxis gleitet der Luftstrom aufgrund des Venturieffekts am Werkzeug entlang und trifft exakt die Schneide.

Warum gab es eine solche Lösung nicht viel früher? Die Idee ist doch sehr naheliegend: Druckluft führt die Späne ab und kühlt zugleich das Werkzeug. Teure Emulsionen, die nach dem Zerspanungsprozess vom fertigen Bauteil mühsam entfernt und anschließend aufbereitet werden müssten, kommen erst gar nicht zum Einsatz.

Herbert Merz, Mitentwickler des Medienverteilers mit der roten Düse, ist sich selbst nicht ganz sicher, warum ihm die Pionierrolle zufällt. „Vielleicht fehlte den Kollegen, die sich bisher an dem Konzept versucht haben, die nötige Hartnäckigkeit oder das Entwicklungsbudget.“ Denn der Teufel stecke auch hier – wie so oft – im Detail. Schwierigkeiten bereitet hätten beispielsweise die universelle Maschinenkompatibilität oder die optimale Luftstromführung. Der 52-jährige Geschäftsführer der MHT GmbH behauptet, alle Probleme gelöst zu haben.

„Unser Düsenkörper passt auf so ziemlich alle Fräsmaschinen“, unterstreicht er. Eine Nutzung in Dreh-Fräszentren sei ebenfalls möglich. „Zur Anpassung genügen meist unsere Standardschnittstellen. In seltenen Fällen müssen wir aber auch an der vorhandenen Spindelgeometrie etwas ändern.“

Gespeist werde der Düsenkörper in aller Regel über den in Standardspindeln verbauten Druckluftanschluss. „Sollte es einen solchen nicht geben, legen wir eine separate Leitung und integrieren sie in die Maschinensteuerung.“ Die Installation dauere etwa einen Tag.

Jedes Werkzeug bekommt seinen eigenen Düsenkörper. Er umschließt den Werkzeughalter, dreht sich im Betrieb aber nicht mit. „Die Ausströmungsöffnungen werden der Werkzeuggeometrie angepasst. Das ist entscheidend für die optimale Funktion“, erklärt der Industriemeister. Irrelevant sei hingegen, wie weit das Werkzeug ausgespannt ist. „Wenn wir den Schaft genau treffen, kommt der Luftstrom automatisch unten an der Schneide an.“ Zu verdanken sei dies dem Venturiprinzip.

In der Praxis sei die Luftstromkühlung in allen Belangen den gängigen Alternativen überlegen. „Trockenbearbeitung ist immer präziser als Nassbearbeitung“, behauptet Merz. Wegen der 100%igen Spanabführung sei außerdem die Standzeit des Werkzeugs höher, teils um mehr als das Doppelte.

Sollte der Werkstoff Schmiermittel verlangen, so erlaubt es der Düsenkörper, der Luft verschiedenste Medien beizumischen, etwa Fettalkohol oder Kohlenwasserstoff. „Dabei begnügen wir uns mit zwei bis fünf Gramm pro Betriebsstunde“, so Merz. „Das ist noch mal deutlich weniger als bei der herkömmlichen Minimalmengenschmierung.“

An der Schneidkante komme lediglich ein hauchdünner Film an. „Wir kühlen und schmieren also dort, wo es nötig ist – und zwar nur dort!“, unterstreicht der Schwarzwälder. Das Werkzeug müsse sich nicht durch Massen von Schmiermittel kämpfen. „Wir haben also keinen Druck auf der Schneide, wohl aber ausreichende Gleitfähigkeit.“ Deshalb könne die Vorschubgeschwindigkeit erhöht und die Eintauchtiefe erweitert werden.

Ein weiterer Vorteil des MHT-Medienverteilers sei die Energieeffizienz. Für die 200 l Luft, die pro Minute durch die Düsen strömen, reichen nach Angaben des Geschäftsführers 1,1 kW an elektrischer Leistung. Das Wassermanagement in einer konventionell betriebenen Werkzeugmaschine benötige mehr als das Zehnfache.

Profitieren würden auch die Mitarbeiter. „Der Reinigungsaufwand der Maschine wird minimiert, die Belastung der Umgebungsluft mit Emulsionspartikeln reduziert.“

Natürlich gibt es die vielen Vorteile nicht zum Nulltarif: Stolze 300 € werden pro Düsenkörper fällig. Für Umbau und Einrichtung einer Maschine kommen noch mal rund 15 000 € hinzu. „Trotzdem versprechen wir unseren Kunden, dass sich die Investition innerhalb eines Jahres amortisiert“, so Merz. „Wenn das nicht gelingt, hat das Unternehmen wahrscheinlich an anderer Stelle ein Problem – etwa bei der Maschinenauslastung.“

Etwas zurückhaltender zeigt sich die Wissenschaft. Gerd Witt, Inhaber des Lehrstuhls für Fertigungstechnik an der Universität Duisburg-Essen, möchte die vermeintlichen Vorteile jedenfalls nicht ungeprüft bestätigen. „Korrekter wäre es, bei vergleichbaren Bedingungen/Spanungsvorgängen, diesen neuen Ansatz direkt mit bisherigen Lösungen zu vergleichen. Dann könnte genauer ausgeführt werden, ob und vielleicht auch unter welchen Bedingungen die Technologie besser ist.“

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