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09.08.2007 Wasch mir den Pelz, aber mach mich nicht nass CERATIZIT zur Notwendigkeit von Kühlschmierstoffen in der spanabhebenden Bearbeitung

Nass oder trocken? Diese Frage stellt sich bei Zerspanungsprozessen immer wieder. Trockenbearbeitung ist wünschenswert, lässt sich aber nicht bei jedem Werkstückmaterial anwenden. Es bleibt die Nassbearbeitung, bei der mit Emulsionen und/oder Öl gekühlt und geschmiert wird. Das Problem: Kühlschmiermittel führen bei hohen Temperaturen zu chemischen Reaktionen. Auch die Entsorgung der verschmutzten Späne und Flüssigkeiten bereitet zusätzlichen Aufwand. CERATIZIT bietet daher seit Jahren Lösungen, um die Kühlmittelmenge zu reduzieren oder sogar vollkommen trocken zu arbeiten.

Abheben mit der Luft- und Raumfahrtindustrie: Aluminiumbearbeitung mit Minimalmengenschmierung
Vor etwa zwanzig Jahren begann die deutliche Reduzierung der Kühlmittelmengen in der Aluminiumzerspanung. Ausschlaggebend war die Luft- und Raumfahrtindustrie, die erstmals Minimalmengenschmierung anwendete. Dabei wurde das Luft-Flüssigkeitsgemisch, auch Aerosol genannt, in Richtung der Schneide gesprüht. Das viel versprechende Ergebnis waren fast trockene Späne, ein extrem geringer Kühlmittelverbrauch und eine bei hohen Schnittgeschwindigkeiten auf einem akzeptablen Level gehaltene Standzeit.

CERATIZIT ist einer der Hauptlieferanten für HSC-Werkzeuge in der Luft- und Raumfahrt. Bei der Entwicklung dieser Werkzeuge ging es hauptsächlich um die Bearbeitung von Integralbauteilen aus hochfesten Aluminiumlegierungen unter Anwendung der Minimalmengenschmierung. Das Ergebnis: Die Werkzeuge lassen sich bei der Nassbearbeitung, der Minimalmengenschmierung und in der Trockenbearbeitung anwenden. Die CERATIZIT Werkzeugsysteme HSC/HPC19 und HSC11 gelten derzeit als Benchmark für das Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsfräsen.

Verschleißfest, hitzebeständig, zäh: HyperCoat C bei der Bearbeitung von Stahl und Gusseisen
Das Drehen von Stahl mit hohen Geschwindigkeiten in Trockenbearbeitung war eine weitere große Herausforderung. Die Hauptprobleme waren hier die hohen Temperaturen während des Zerspanungsprozesses – im Bereich der Schneidkante bis zu 1200°C (!) – sowie das Verkleben des Werkstückmaterials mit dem Schneidstoff an und in der Nähe der Schneidkante. Um die Neigung zu plastischer Verformung des Hartmetalls bei so hohen Temperaturen zu reduzieren, entwickelte die Forschungsabteilung von CERATIZIT besondere Hartmetallzusammensetzungen mit geringem Kobaltbindergehalt sowie erhöhtem Anteil an kubischen Karbiden, wie etwa TaC, NbC, TiC und ZrC. Diese wurden in den Randzonen des Hartmetallsubstrats mit speziellen Gradienten kombiniert; CTC1110, CTC1115 und CTC1125 sind beispielhafte Sorten. Besonders die neue Sorte CTC1130 aus der innovativen HyperCoat C Reihe mit ihrer speziellen Oberflächenmorphologie erlaubt eine deutliche Reduzierung des Schmiermittels im Bereich P30, da hierbei die Verklebeneigung deutlich reduziert werden konnte.

Die Widerborstigen: Superlegierungen und Titan
Werkstoffe wie hochlegierter Stahl, Superlegierungen und insbesondere Titan wehren sich bis heute erfolgreich gegen die Trockenbearbeitung. Es ist nicht einmal möglich, Kühlung und Schmierung zu reduzieren. Hier müssen daher verklebte Späne, Spanausbringung sowie chemische Reaktionen zwischen Schneidstoff und Werkstück analysiert werden. Für die Herstellung von Titan-Integralbauteilen wird ein dahingehend angepasstes Werkzeugdesign verwendet. Mit Hilfe großer Spanräume und speziell für den Spänetransport optimal ausgerichteter Kühlmittelaustrittsöffnungen, spezifisch geformten Spanleitstufen der Wendeschneidplatten und der neuen Sorte CTP5240 aus der innovativen HyperCoat P-Reihe konnten beachtliche Leistungssteigerungen und damit auch Zeitspanvolumina bei der Nassbearbeitung verzeichnet werden.

Ein eindeutiges Sowohl-als-auch
Trockenbearbeitung? Die Antwort lautet ja und nein. Es gibt sehr erfolgreiche Anwendungen bei der Trockenbearbeitung. Dennoch existieren Bereiche, in denen das Kühlen und Schmieren in näherer Zukunft unverzichtbar bleibt. Hersteller und Werkzeuglieferanten müssen daher gemeinsam weitere Lösungen entwickeln.