Dipl.-Biol. Bettina Huck, Dipl.-Chem. Michael Rocker
Trotz Schmierung bleibt erfahrungsgemäß noch genügend Reibung, weshalb ordentlich gekühlt werden muss (Abb. 3). Da das Werkzeug den Schmierfilm nicht "vor sich her schieben" kann, gelangt an die ersten paar Millimeter des Werkzeugs i. d. R. gar kein Schmiermedium. Also muss gekühlt werden, wobei das beste Kühlmedium Wasser ist (zumindest in offenen Systemen). Das Problem der Mischbarkeit von Wasser und Öl wird durch Lösungsvermittler gelöst, meistens Emulgatoren und Tenside.
Die Frage nach der Verwendung eines wassergemischten (wg) oder eines nichtwassermischbaren (nw) KSS kann immer nur im Einzelfall beantwortet werden. Sicher ist, dass das Kühlvermögen eines wg-KSS etwa 10-mal so gut ist wie eines nw-KSS. Da beim nw-KSS die Reibung etwas geringer ist, benötigt man bei vergleichbarer Bearbeitung etwa die 6- bis 7-fache Menge an nw-KSS. Allein daran wird klar, dass der Anwender oft gar keine Wahl hat – man denke nur an das 7-fache Volumen in der Werkzeugmaschine, den Reinigungseinrichtungen (z. B. Filterfläche) und Dimensionierung von Pumpen. Zudem besteht bei Anwendung von nw-KSS ein Brand- und Explosionsrisiko, für dessen Beherrschung viele Werkzeugmaschinen nicht ausgestattet sind.
Abb. 3: Wärmebildung beim Schnittprozess (Quelle: BGHM)
Wird die entstehende Wärme nicht (ausreichend) aus dem Bearbeitungsraum abgeführt, führt die Erwärmung von Werkzeugmaschine, Werkzeug, Werkstück und peripheren Einrichtungen wie Späneförderern und -kübeln zu einer ganzen Reihe von Problemen:
- Maßhaltigkeit des Werkstücks: abhängig von Temperatur und Wärmegradienten im Werkstück (Wärmeausdehnungskoeffizient, Wärmebilanzrechnung);
Oberflächengüte des Werkstücks:
- Aufschmelzvorgänge und Riefenbildung durch Aufbauschneiden,
- Verstopfung von Spänekanälen und stumpfe Werkzeuge;
Werkzeugstandzeit:
Aufbauschneiden, Diffusionsprozesse und Legierungsbildung an der Werkzeugoberfläche, Abnahme der Werkzeughärte, Aufrauung der Werkzeugoberfläche mit Erhöhung der Reibung, Werkzeugbruch;
KSS-Standzeit:
- chemischer Abbau mit Funktionseinschränkung,
- zunehmende biologische Aktivität mit z. T. selektivem Additivabbau,
- Überschreitung von Sollwerten (Nitrit);
Arbeitsschutz:
- Zunahme von Emissionen durch leichtere Verdampfung von Inhaltsstoffen,
- Zunahme der Hautschädigung, da schnelleres Durchdringen der Haut und Ablösung des Hautschutzfilms,
- Zunahme der Bildung reizender Abbauprodukte (Aldehyde, Carbonsäuren),
- Zunahme des Bedarfs an Bioziden.