Problemstellung

Ein Kühler Schliff

Es ist erstaunlich! Firmen kaufen eine Schleifmaschine für mehrere hunderttausend Euro, montieren eine CBN Schleifscheibe für 10.000 EUR, und koppeln den über einen Euro pro Liter teuren Kühlschmierstoff mit Hilfe von gequetschten Kupferrrohren für wenige Cent in den Prozess ein. Dieses ist keine Seltenheit in der Industrie.

Der Kühlschmierstoff hat eine wichtige Rolle im Schleifprozess und ist nicht nur für die Stabilität des Prozesses wichtig, er spielt auch bei der Wirtschaftlichkeit eine große Rolle.
Die Leistung die in der Schleifspindel umgesetzt wird, fliesst als Wärmestrom in das Bauteil, das Schleifwerkzeug, die Späne und in den Kühlschmierstoff. Der Anteil, der in das Bauteil gelangt muss schnell abtransportiert werden, um hohe Temperaturen und die damit verbundenen Phasenänderungen zu vermeiden. Diese Phasenänderungen haben häufig unerwünschte Zugeigenspannungen, die Ausbildung eines Whitelayers, verminderte Wechselfestigkeit sowie Risse in und unter der Oberfläche zur Folge.
Die Kühlung des Prozesses wird zum einen durch das Zuführen von Kühlschmierstoff erreicht. Zum anderen führt die Wahl geeigneter Prozessparameter dazu, dass der Wärmestrom der in das Bauteil fliesst minimiert wird, indem mehr Wärme über Späne, Schleifscheibe und KSS abgeführt wird.
Der Druck, der Volumenstrom, die Temperatur und die Ausrichtung des Kühlschmierstoffstrahls beeinflussen die Wirtschaftlichkeit und die Qualität. Der Druck beeinflusst die Strahlgeschwindigkeit, der Volumenstrom und die Temperatur des zugeführten Kühlschmierstoffs beeinflussen den Wärmeübergang in die Flüssigkeit und die Richtung des Strahls ermöglicht, dass der Kühlschmierstoff das Luftpolster, das die Schleifscheibe umgibt, verdrängt. Der benötigte Volumenstrom wird maßgeblich vom verwendeten Schleifwerkzeug und der Spindelleistung, die in den Prozess eingebracht wird, bestimmt.
Bei Betrachtung der Produktionsmaschinen drängt sich häufig der Gedanke auf, dass die Tatsache, dass ein KSS-System benötigt wird, bis kurz vor Auslieferung der Maschine verdrängt wurde. Häufig werden sehr einfache Gliederschläuche oder dünnwandige Kupferrohre eingesetzt. Dies besonders häufig bei Werkzeugmaschinen zum Schleifen von Werkzeugen und Luftfahrtkomponenten. Die Gliederschläuche können dem benötigten Druck (typische Drücke liegen im Bereich von 2 bis 4 bar) nicht standhalten und bewegen sich ungewollt oder fallen gar auseinander. Dünnwandige Kupferrohre verbiegen sich aufgrund der Rückstoßkraft, der Auftreffpunkt ist häufig ein Zufallsprodukt.
Andere bekannte Probleme sind die große Strahlaufweitung und die damit verbundene Einmengung von Luft, die Notwendigkeit, die Rohre sehr nahe an die Schleifscheibe heranzuführen und ein Ausrichten nach dem Versuch-und-Irrtum-Prinzip.

Um diesen Problemen zu begegnen, wurde die Kombiation aus Düsen mit zusammenhängendem Strahl in Verbindung mit einer großen Flexibilität in der Anwendung und der Möglichkeit, das System auf einfache Weise nachzuführen, ausgiebig erprobt und zu einem hohen Reifegrad entwickelt. Bei einer kürzlich durchgeführten Optimierung beim Schleifen von Turbinenschaufel-Füßen, konnten folgende Vorteile für den Anwender festgestellt werden:

 

  • Eine Verdopplung der Schleifscheiben-Lebensdauer,
  • Bessere Maßhaltigkeit aufgrund gerinferer hydrodynamischer Kräfte,
  • Vermeidung von Schleifbrand und Rißbildung,
  • Reduktion des Volumenstroms um 33%,
  • Verkürzung der Einrichtdauer durch Verwendung eines Laser-Zielsystems,
  • Reduktion der Leistungsaufnahmen von KSS-Pumpe und Kühlaggregat und
  • Die Möglichkeit, das Düsensystem einfach für neue Aufgaben umzurüsten.


Grundsätzlich sollte bei der Einkopplung von Kühlschmierstoff strategisch vorgegangen werden. Das bedeutet, daß der Kühlschmierstoff nur dort eingebracht wird, wo er benötigt wird. Die eingesetzte Energie soll effizient verwendet werden, und das Produkt so durchdacht sein, dass es die Flexibilität bietet, die erforderlich ist um die Rüstzeit zu minimieren.