Modellierung, Simulation und Kompensation thermischer Einflüsse beim Wendeltiefbohren unter Minimalmengenschmierung

Iovkov, I.1, a

1)
Institut für Spanende Fertigung, Technische Universität Dortmund, Baroper Str. 303, 44227 Dortmund

a) iovkov@isf.de

Kurzfassung

Die Trockenbearbeitung gewinnt in den letzten Jahren erneut an Bedeutung in der spanenden Fertigung, da sich beim Verzicht auf Kühlschmierstoffe (KSS) neben dem Wegfall der entsprechenden Investitions-, Beschaffungs-, Wartungs- und Entsorgungskosten auch weitere Wettbewerbsvorteile aufgrund der verbesserten Energieeffizienz der Produktionsanlagen ergeben. Da das Bohren und insbesondere das Tiefbohren herausfordernde Verfahren bei der Einführung der Trockenbearbeitung sind, wird dabei oft eine Minimalmengenschmierung (MMS) zur Gewährleistung des Späneabtransports eingesetzt. Des Weiteren ermöglicht die MMS die prozesssichere Bearbeitung von zu Adhäsion neigenden Werkstoffen, wie z. B. Aluminium und dessen Legierungen. Dabei wird Druckluft als Trägermedium für ein fein zerstäubtes Schmiermedium benötigt, deren Bereitstellung allerdings einen zusätzlichen Energieverbrauch verursacht und die resultierende Energieeinsparung verringert. Um das Potenzial der MMS-Bearbeitung beim Tiefbohren von Aluminiumguss als kritisches Verfahren aufzuzeigen, wurden an der Versuchsmaschine GROB BZ600 Wirkleistungsmessungen bei der Bearbeitung mit Emulsion und MMS durchgeführt. Es zeigt sich, dass trotz der energieaufwendigen Druckluftbereitstellung, die im konkreten Fall eine elektrische Leistung von P ≈ 1 kW erfordert, die MMS-Bearbeitung durchaus eine signifikante Reduzierung des Energieverbrauchs ermöglicht. Während bei Emulsion eine Gesamtleistung von ca. P ≈ 13,24 kW notwendig ist, ergibt sich unter Verwendung der MMS eine erhebliche Reduzierung um ca. ΔP ≈ 3,7 kW. Im Zweischichtbetrieb von zehn Maschinen mit 312 Produktionstagen im Jahr ermöglicht die MMS demzufolge eine Energieeinsparung von ca. ΔE ≈ 185 MWh, die bei einem angenommenen Strompreis von 0,10 Euro/kWh zu einer Energiekostensenkung von ca. 18.500 Euro/Jahr beiträgt.

Veröffentlichung

In: Spanende Fertigung, 7. Ausgabe, Biermann, D. (Hrsg.), Vulkan Verlag, Essen, 2017, ISBN 978-3-8027-2989-8 (print), 978-3-8027-3052-8 (ebook), S. 412-420