Minimalmengenschmierung

Die Minimalmengenschmierung (MMS) oder auch Minimalmengen-Kühlschmierung (MMKS) bezeichnet das Kühlen von Zerspanungsprozessen mit geringen Mengen Kühlschmiermittel. Dabei kommt ein Luft/Ölgemisch zum Einsatz, das durch optimale Schmierung die Entstehung von Reibungswärme verhindert. Die restliche Wärme wird über das Werkzeug und den Span abgeführt. Das Kühlschmiermittel muss prozesssicher dosiert und zum Werkzeug geleitet werden. Dies muss auch bei häufig wechselnden, sehr unterschiedlichen Werkzeugen gewährleistet werden. Außerdem ist der sichere Spanabtransport aus der Maschine und ein Austreten von Aerosoldämpfen zu vermeiden.

Das Verfahren ist eine Weiterentwicklung der üblichen Nassbearbeitung, bei der die Werkzeuge regelrecht mit Kühlschmierstoff umspült werden. Eine verwandte Disziplin ist die Trockenbearbeitung, die gänzlich auf Schmierung bei der Metallzerspanung verzichtet.

Als Minimalmengenschmierung sind Zerspanungsprozesse definiert, welche weniger als 50 ml Kühlschmierstoff pro Stunde verwenden. Sie grenzt sich zu der konventionellen Nassbearbeitung ab.

Die Menge des eingesetzten Kühlschmierstoffs wird bei der Minimalmengenschmierung durch Dosiertechnik auf das für die Schmierung und Kühlung tatsächlich benötigte Maß reduziert und unter Druck oder mit Preßluft direkt an die Eingriffsstelle der Werkzeugschneide gebracht.

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Technologie

Die MMS erfordert je nach Bearbeitungsbedingungen minimale bis weitreichende Änderungen an Werkzeugmaschine und Werkzeug. Kreis-, Bandsägen oder Drehmaschinen können beispielsweise sehr einfach mit einem System zur MMS nachgerüstet werden. Im Bereich des High Performance Cuttings benötigt man jedoch speziell für die MMS konstruierte Maschinen und Werkzeuge.

Die Minimalmengenschmierungstechnik wird in folgende Systeme unterteilt:

• Systeme mit äußerer MMS-Zuführung

Bei der äußeren Zuführung wird dem Werkzeug bzw. der Wirkstelle die Minimalmenge durch eine im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine installierte Düse zugeführt.

• Systeme mit innerer MMS-Zuführung

Die innere Zuführung des MMS-Mediums erfolgt hingegen durch die Arbeitsspindel, die Werkzeugaufnahme und das Werkzeug direkt bis an die Schneide. Hierdurch wird eine optimale Benetzung der Wirkpartner an der Eingriffsstelle ermöglicht. Die Gruppe der MMS-Systeme mit innerer Zuführung wird wiederum in 1-Kanal- und 2-Kanal-MMS-Systeme unterteilt. Bei 1 Kanalsystemen wird das Aerosol außerhalb der Spindel vorgemischt, bei 2 Kanalsystem direkt in der Spindel.

Vorteile

• Finanzielle Vorteile
  • Durch Entfall nahezu sämtlicher Ver- und Entsorgungstechnik für den Kühlschmierstoff entstehen große Einsparungspotenziale.
  • es sind bei optimierten Prozessen höhere Standzeiten zu erwarten
  • in Einzelfällen lässt sich bei optimalen Prozessen die Prozessdauer um bis zu 30% reduzieren
  • Kosten für Kauf, Lagerung und Transport sowie Entsorgung des KSS werden stark reduziert bzw. fallen weg.
  • Aufwand für Prüfen und Pflegen des KSS fällt weg
  • Je nach Anwendung können aufwendige Folgeprozesse für das Reinigen / Waschen der Werkstücke reduziert oder eingespart werden.
  • Trockene Späne können als Recycling-Material verkauft werden, nasse Späne müssen als Sondermüll entsorgt werden.

• Ökologische Vorteile
  • es fallen keine umweltschädlichen Altemulsionen an
  • Havarien durch in großen Mengen auslaufenden KSS sind nicht möglich

• Arbeitssicherheit
  • Durch ein trockenes Maschinenumfeld wird das Risiko von Arbeitsunfällen gemindert.
• Gesundheitsschutz
  • Kühlschmierstoffverursachte Erkrankungen (z.B. im Bereich der Atemwege, Hauterkrankungen) werden vermieden.

Nachteile

• Je nach Konstellation hohe Investitionen für die Umrüstung der Maschinen
• laufende Werkzeugkosten erhöhen sich durch teuerere Spezialwerkzeuge bei einer Optimierung
• eine sehr sorgfältige Abstimmung von Werkstück, Maschinenparametern, Werkzeug und Schmierung ist erforderlich. Die dazu nötige Fachkenntnis fehlt meist und muss zugekauft werden. Bei Einzel- und Kleinserienfertigung ist eine Minimalmengenschmierung deshalb manchmal nicht rentabel.
• die Umstellung auf Minimalmengenschmierung ist nicht für alle Verfahren, Maschinen und Werkstücke sinnvoll, so dass meist die KSS-Versorgung im Unternehmen weiter erforderlich ist.

Links

• Technologienetz Trockenbearbeitung
• Trockenbearbeitung am ISF (Institut für spanende Fertigung, Dortmund)
• Was ist Minimalmengenschmierung ? Berufsgenossenschaft Metall Süd (BGMS)
• Fragenkatalog zur Minimalmengenschmierung, Berufsgenossenschaft Metall Süd (BGMS)