1. Gegenüberstellung von
Trocken- und Nasszerspanung
mit besonderem Augenmerk
auf die verschiedenen
Anwendungsbereiche
Seminarvortrag von Vincent Fetzer
20. Juni 2002
3. I Zerspanung als eine Art
von Metallarbeitung
I.1 Hauptoperationen der spanenden Metallformgebung
I.2 Spanbildung beim Orthogonalschnitt
I.3 Konsequenz der Reibung
I.4 Einflußgruppen der Temperatur an der Schneide
I.5 Temperatur an der Schneide mit verscheidenen
Werzeugen
I.6 Temperaturfeld und Wärmebilanz
I.7 Wärmeentstehung und -verbleib beim Drehen
5. Bild I.b
a Spanungsdicke
b Spandicke
c primäre Scherzone
d sekundäre
Scherzone
e Kontaktzone
f Spanfläche
g Freifläche
h Scherwinkel
i Scherebene
b/a Spanstauchung
I.2 Spanbildung beim Orthogonalschnitt
6. Bild I.c
Temparaturfeld im Werkzeug und
Span beim Drehen von Stahl mit
einer Hartmetallschneide
Bild I.d
Wichtige Verschließ-
formen an spanenden
Werkzeugen
I.3 Konzequenz der Reibung
7. 1 ) Werkstück
- Werkstoffeigenschaften
- Werkstücktemperatur
- Werkstückform
- Spanform
I.4 Einflußgruppen der Temperatur an der Schneide
2 ) Werkzeug
- Schneidstoff
- Scneidengeometrie
- Verschleißzustand
- Spanflächenrauheit
3 ) Schnittbedingungen
- Scnittgeschwindigkeit
- Kühlung und Schmierung
- Scnitttiefe
- Vorschub
8. Bild 1.e
Schneidstoffe :
a C 100
b C 10
c Ck 35
d GGL-26
b Ms58
I.5 Temperatur an der Schneide mit
verscheidenen Werzeugen
9. Bild I.f
Temparaturfeld in Werkzeug und
Span beim Drehen von Stahl mit
einer Hartmetallschneide
Bild I.g
I.6 Temperaturfeld und Wärmebilanz
Trockenschnitt
Qges=QSP+QWZ+QWS+QKSS,Luft
11. II Nasszerspanung
II.1 Aufgaben einer Scneidflussigkeit und
Lamellenstruktur von Festschmierstoffen
II.2 KSS Kühlschmierstoff
II.2.1 Unterschiede in den kalorischen Daten zwischen Mineralöl und
Wasser
II.2.2 Mineralöl : Wirksame Temperaturbereiche von
Schneidölwirkstoffen
II.2.3 Wassergemischte Kühlschmierstoffe
II.2.3.1 Aufbau eines Emulsionteilchens
II.2.3.2 Zulässige Werte von Emulsionsansetzwasser
II.2.3.3 Konzentrationen in wassergemischten Kühlschmier-
stoffen bei unterschiedlichen Zerspanungsverfahren
II.3 Schematische Beispiele der Kühlschmierstoffzuführung
II.4 Schneidstoffübersicht
II.5 Beispiele für Nasszerpanende Fertigung
II.6 Charakterisierung der Situation
18. II.2.3.3 Konzentrationen in wassergemischten
Kühlschmierstoffen bei unterschiedlichen
Zerspanungsverfahren
Tabelle II.3
19. Bild II.5
Drehen
a häufig angewandte
Sattstrahlüberluftung
b Sprühnebel
c "Hi-Jet", geziehlter
Hochdruckstrahl
Bohren
d Überluftung aus Düse
Äußere beim Tiefbohren
e Ejektor-Verfahren
f BTA-Verfahren
g Innere beim Tiefbohren
II.3 Schematische Kühlschmierstoff-
zuführungsbeispiele
20. Scneidstoffanforderungen
" Das Geld in der Zerspanung wird an der Schneide verdient ! "
• große Härte und Druckfestigkeit
• große Biegefestigkeit
• Hohe Verschleißfestigkeit
• Hohe Temperaturbeständigkeit
• Wirtschaftlichkeit
II.4 Schneidstoffübersicht
21. II.5 Beispiele für Nasszerpanende Fertigung
Metallische Schneidstoffe
- unlegierter Werkzeugstahl (Wärmharte bis ca. 200°C)
- legierter Werkzeugstahl (Wärmharte bis ca. 300°C)
- Schnellarbeitstahl (Wärmharte bis ca. 600°C)
- Mishkarbidhartmetalle (Wärmharte bis ca. 1000°C)
- beschichtete Hartmetalle
- Cermet
Keramische Schneidstoffe
- Oxidkeramik
- Mischkeramik
- Nitroxidkeramik
- Nichtoxidkeramik
- whiskerverstärkerte Keramik
Diamant
- monokristalliner Naturdiamant
- polykristalliner synthetischer Diamant
Kubisches Bornitrid
26. III Trocknenzerspanung
und MMKS
III.1 Trockenbearbeitung und Minimalmengenschmierung
III.2 MMKS (Minimalmengenkühlschmierstoffe)
III.3 Minimalschmiersysteme
III.4 Schematische MMKS-zuführungsbeispiele
III.5 Schneidstoffe
III.5.1 Typisches Werkzeugerliegen in Al
III.5.2 Themische Isolierung des Werkzeug
III.5.3 Verbesserung der Reibwerte
III.6 Anpassung der Produktionsprozesse
III.7 Beispiele für trockenzerpanende Fertigung
III.8 Technische & ökonomische Grenzen
27. III.1 Trockenbearbeitung und Minimalmengen-
schmierung : warum trockenbearbeiten ?
Bild III.1
Der koventionelle Einsatz von
KSS belastet die Umwelt und
kostet Geld
Bild III.2
Saubere und bilige Fertigungs-
technologien : MMKS und
Trockenbearbeitung
Einhaltung der geforderten
Fertigungstoleranzen
31. III.5 Schneidstoffe :
Bild III.9 : MoS2 Schmierschichten mit MMKS
Bild III.8 : Basis Werkstoffe mit Trockenbearbeitung
III.5.1 Typisches Werkzeugerliegen in Al
32. III.5.2 Themische Isolierung des Werkzeug
Bild III.10
Trockenbohren in Stahl und Al mit oder ohne MoS2-beschichtetem
Werkzeug
III.5 Schneidstoffe :
33. • Schmierschichten aus MoS2 (cf. Bild III.11)
• Schichten mit mechanisch erzeugten geringen Rauheiten
• Beschichtungen mit werkstoffbedingt niedriegen Reibwerten
(Diamant oder DLC)
Bild III.11
III.5.3 Verbesserung der Reibwerte
III.5 Schneidstoffe :
34. Bild III.13
MMKS-Düse
Bild III.12 : Aerosol von MMKS und Luft MMKS-Volumenströme
unter 50 mL/h gespritzt
III.6 Anpassung der Produktionsprozess
35. • Ausgangssituation : Verbindungsprofile aus AlMgSiO.5
Polyamid 6.6 und PUR-Schaum
• Problem : Da es durch Quellen des Polyamids zu Maß-
änderungen kommt, ist aus Qualitätsgründen keine
Nassbearbeitung möglich
• Aufgabe : Trockenbearbeitung, Rauheitmax = 15 µm
• Lösung : Kreissägen mit MMKS
Bild III.14
III.7 Sägen von Al-polyamid-PUR-Verbungsprofilen
36. • Qualitätsanforderungen des zu fertigenden Bauteils
• Bestimmte Werkstoff-/Verfahrenskombinationen
• Eigenschaften von Maschinen oder Vorichtungen
III.8.1 Technische Grenzen
III.8 Grenzen der Trockenbearbeitung
37. • Können alle Arbeitsgänge auf einer Maschine trocken realisiert
werden?
• Welche KSS-Versorgung ist vorhanden ?
• Wie ändert sich die Bearbeitungzeit und die Standzeit der
Werkzeuge ?
• Ist eine Reinigung der Werkstücke nach dem Zerspanen
erforderlich ?
III.8.2 Ökonomische Grenzen
III.8 Grenzen der Trockenbearbeitung
38. Literatur
Bücher, Fachzeitschriften und -Berricht :
Schmierstoffe im Betrieb, U.J. Möller & U. Boor VDI, VERLAG, 1997.
Die Schmierung in der Metallbearbeitung, T. Mang, VOGEL-BUCHVERLAG, 1983.
Zerspantechnik, E. Paucksch, Viegegs, 1992.
Umweltfreundlich Zerspanen, VDI Berichte 1339, 1997.
Zerspanungsversuchsbericht
Websites :
http://www.smbg.de/Sites/arbeitsschutz/chemische_gefaerdung/schmierung/
http://www. wbk.mach.uni-karlsruhe.de/Forschung/Projekte/TTB/
warum_trocken.html
http://www.htwm.de/ft/deutsch/Abtrenntechnik/Versuchbasis/schneistoffe.htm
