Gezieltes KSS – Gezielte innere Zufuhr von Kühlschmierstoff unter hohen Drücken beim Fräsen

Beim industriellen Fräsen wird der Kühlschmierstoff innengeführt und kontinuierlich an alle Schneiden abgegeben, obwohl je nach Eingriffswinkel nur wenige mit dem Werkstück und dem Span in Kontakt sind. Ein großer Teil des Volumenstroms verfehlt die Spanbildungszone, erzeugt Sprühnebel und wird ungenutzt abgeführt. Dadurch entstehen Unternehmen hohe Energiekosten durch Hochdruckpumpen sowie Aufwände für die Aufbereitung und Entsorgung des Kühlschmierstoffs. Die eingeschränkte Sicht mindert die Prozesssicherheit und erschwert die Einrichtung. Zudem ist die thermische Führung der Werkzeuge suboptimal, was sich negativ auf die Standzeit und die Bauteilqualität auswirken kann. Angesichts steigender Energiepreise und ESG-Vorgaben wächst der Handlungsdruck. Unternehmen benötigen eine praxistaugliche, drehwinkelabhängige Dosierung der Innenkühlung, um Kühlschmiermittel (KSS) präzise und effizient ausschließlich zu aktiven Schneiden zu führen und so Kosten sowie Emissionen zu senken.

Zielsetzung

Das Projekt zielt auf die Entwicklung und Validierung einer selektiven Innenkühlung für Fräswerkzeuge. Nicht eingreifende Schneiden werden drehwinkelabhängig über integrierte Mikroventile von der KSS Zufuhr getrennt. Geplant sind Strömungsmodellierung Auslegung von Kanalgeometrie Aktorik Sensorik und Regelungstechnik sowie die Einbindung in CNC. Der Wirknachweis erfolgt an industriellen Referenzanwendungen mit Fokus auf Energieeffizienz Prozessstabilität und Bauteilqualität.

Vorteile

• Niedriger Energiebedarf der KSS Pumpe und weniger Emissionen
• Geringerer KSS-Verbrauch sowie reduzierte Aufbereitung und Entsorgung
• Weniger Sprühnebel bessere Sicht und erhöhte Arbeitssicherheit
• Stabilere Temperaturführung höhere Standzeit und Prozesssicherheit
• Konstante Bauteilqualität und kürzere Nebenzeiten

Vorgehen

In Kooperation mit der Pokolm Frästechnik GmbH entsteht ein Prototypenwerkzeug zur selektiven Kühlschmierstoffversorgung. Die Entwicklung wird durch Fluidsimulationen begleitet, wobei der Fokus auf Druckspitzen, Leckagerisiken und der Optimierung der Strömungsführung liegt. Das Design wird iterativ angepasst, anschließend wird das Werkzeug gefertigt und in Fräsversuchen einem typischen Referenzwerkzeug gegenübergestellt. Abschließend wird eine Stellkinematik implementiert, mit der sich die Anzahl und Richtung der Düsen CNC-seitig gezielt steuern lassen.

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