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Innere MMS-Technologie auch für Kleinstwerkzeuge – ohne Tropfenbildung und Entmischung

Kurzfassung

Wissenschaftler der Hochschule Furtwangen entwickelten einen Einsatz für herkömmliche Spannfutter, der die Verwendung der Mindermengenschmierung (MMS) auch für Kleinstwerkzeuge ermöglicht. Der MMS-Einsatz fungiert als Adapter zwischen Spannfutter und Werkzeug und kann an eventuell vorhandene Aerosol-Auslassöffnungen im Spannfutter angepasst werden. Der Aufbau der innen liegenden Kühlkanäle verhindert die Entmischung des Aerosols auch bei hohen Drehzahlen.

Hintergrund

In der spanenden Bearbeitung von Werkstoffen sind die Kosten für Einsatz, Reinigung und Entsorgung von Kühlschmierstoffen hoch.
Aus diesem Grund versucht man, wenn möglich, Minimalmengenschmierung (MMS) einzusetzen. Bei dieser Technik gelangt der Kühlschmierstoff als Aerosol an das Werkzeug. Der erfindungsgemäße MMS-Einsatz ermöglicht eine einwandfreie Verwendung der Minimalmengenschmierung auch bei Kleinstwerkzeugen.

Problemstellung

Herkömmlich wird bei der Werkstoffbearbeitung mit sehr kleinen Werkzeugen entweder komplett trocken gearbeitet oder das Werkzeug wird durch äußere Zuführung des Kühlschmiermittels gekühlt. Trockene Bearbeitung wirkt sich aber nachteilig auf die Güte des Werkstückes aus, äußere Zuführung zieht Störkonturen an der Maschine nach sich. Darüber hinaus kann das Aerosol nicht gezielt zugeführt werden. Bestehende Lösungsansätze, Aerosol über Kanäle in Spannfuttern oder Buchsen zuzuführen, haben den Nachteil, dass sich das Aerosol insbesondere bei hohen Drehzahlen entmischt.

Lösung

Wissenschaftler der Hochschule Furtwangen entwickelten einen MMS-Einsatz, dessen innen liegende Kühlkanäle derart ausgeführt sind, dass eine Aerosol-Entmischung auch bei hohen Drehzahlen verhindert wird. Die Vorrichtung kann einfach als Adapterstück mit handelsüblichen Spannfuttern verwendet werden und nimmt dann das Werkzeug auf.
Der MMS-Einsatz ist so konzipiert, dass die Kanäle wendelförmig vom Aerosol-Einlass zum Aerosol-Auslass verlaufen und sich dabei erweitern. Dadurch wird das Öl als Nebel im Aerosol gehalten und kann sich nicht an den Oberflächen der Kanäle niederschlagen. Die Wendelung der Kanäle, die drehzahlabhängig gewählt wird, verhindert zusätzlich die Entmischung, da die Radialbeschleunigung des Aerosols erheblich reduziert wird und die enthaltenen Ölpartikel sich praktisch geradlinig vom Einlass zum Auslass bewegen.
Die Einlassöffnungen sind symmetrisch angeordnet und können auch auf vorhandene Kühlkanäle im Spannfutter angepasst werden. Die Auslassöffnungen werden auf das jeweilige Werkzeug abgestimmt, so dass eine gezielte und gleichmäßige Kühlung des Werkzeuges gewährleistet ist. Ist eine besonders feine Verteilung des Kühlschmierstoffes vorteilhaft, dann können die Auslassöffnungen auch als Lavaldüsen ausgeführt werden.
Die Herstellung des MMS-Einsatzes erfolgt durch gängige Verfahren der Sintertechnik.

Schematische Darstellung des MMS-Einsatzes „MQL Jet Bush“ (Abbildung: Prof. Dr. Siegfried Schmalzried).
Schematische Darstellung des MMS-Einsatzes „MQL Jet Bush“ (Abbildung: Prof. Dr. Siegfried Schmalzried).

Vorteile

  • Adapter-basierte Lösung: einsetzbar ohne Änderungen an Spannzeug oder Werkzeug
  • MMS-Technik auch für kleine Werkzeuge
  • Einfacher Aufbau, daher kostengünstig
  • Höhere Werkzeugfestigkeit durch Verzicht auf innere Kühlkanäle, dadurch geringerer Werkzeugverschleiß und höhere Standzeiten
  • Herstellung der Vorrichtung durch Sintern möglich
  • Guter Rundlauf auch bei hohen Drehzahlen, da keine zusätzliche Störkontur an der Maschine

Anwendungsbereiche

Kühlung und Schmierung von Werkzeugen über innere MMS-Technologie

Exposé
Kontakt
Dr.-Ing. Florian Schwabe
TLB GmbH
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe | Germany
Telefon +49 721-79004-0
schwabe(at)tlb.de | www.tlb.de
Entwicklungsstand
Idee / TRL1
Patentsituation
DE 102014104192 B3 erteilt
US 10,040,157 B2 erteilt
Referenznummer
13/112TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.