Arten von CNC-Kühlschmierstoffen: Welcher ist der richtige?

Beim Betrieb einer CNC-Maschine ist Hitze stets eine Herausforderung. Um diese zu bewältigen, benötigen Sie den richtigen CNC-Kühlschmierstoff. Doch bei der Vielzahl verfügbarer Arten stellt sich die Frage: Wie wählen Sie den besten für Ihre Anwendung aus?

In diesem Ratgeber erklären wir, was CNC-Kühlschmierstoff ist, warum er wichtig ist und welche verschiedenen Arten von CNC-Kühlschmierstoffen Sie einsetzen können.

Was ist CNC-Kühlschmierstoff?

CNC-Kühlschmierstoff ist eine Flüssigkeit, die bei der Bearbeitung eingesetzt wird, um Hitze und Reibung zu reduzieren. Die Reibung zwischen Schneidwerkzeug und Werkstoff erzeugt hohe Temperaturen, die Werkzeuge beschädigen und die Genauigkeit beeinträchtigen können.

Er hilft außerdem dabei, Späne aus dem Schneidbereich zu entfernen, und beugt Werkzeugverschleiß vor. Der richtige Kühlschmierstoff kann die Oberflächengüte verbessern, die Standzeit der Werkzeuge verlängern und Ihre Maschine effizient am Laufen halten.

Die Bedeutung von Kühlschmierstoffen in der CNC-Bearbeitung

Der Einsatz des richtigen CNC-Kühlschmierstoffs ist aus folgenden Gründen wichtig:

• Verhindert Überhitzung und erhält die Werkstoffeigenschaften.
• Reduziert die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück.
• Spült Metallspäne weg und verhindert Schäden am Werkzeug.
• Schützt Maschinenteile und Werkstücke vor Rost.
• Sorgt für saubere, präzise Schnitte

Wie funktioniert das Kühlschmierstoffsystem?

Während Ihre CNC-Maschine läuft, strömt der Kühlschmierstoff über den Schneidbereich, um Werkzeug und Werkstück zu kühlen und zu schmieren. Gleichzeitig spült er Späne und Verunreinigungen weg.

Anschließend sammelt sich der verbrauchte Kühlschmierstoff in einem Sumpf am Boden der Maschine.

Von dort befördert eine Pumpe ihn durch ein Filtersystem, das Metallspäne, Fremdöl und andere Verunreinigungen entfernt, bevor er über Düsen oder ein Spindel-Innenkühlsystem zurück in den Schneidbereich geleitet und erneut verwendet wird.

Es gibt zwei Hauptarten von Kühlsystemen – das Einzelmaschinensystem und das zentrale Kühlschmierstoffsystem.

Ein Einzelmaschinensystem ist kleiner und versorgt nur eine Maschine. Diese Systeme verfügen nicht immer über eine fortschrittliche Filtration, verschmutzen daher schneller und erfordern häufigere Wartung.

Ein zentrales Kühlschmierstoffsystem versorgt mehrere Maschinen und bietet in der Regel eine bessere Filtration und Ölabscheidung, wodurch es für größere Betriebe effizienter ist.

Unabhängig davon, welches System Sie verwenden, sind regelmäßige Reinigung und eine ordnungsgemäße Filtration wichtig, damit Ihr Kühlschmierstoff wirksam bleibt und Ihre Maschine reibungslos läuft.

Arten von CNC-Kühlschmierstoffen

Es gibt mehrere Arten von CNC-Kühlschmierstoffen, die jeweils unterschiedliche Vorteile bieten. Im Folgenden gehen wir näher darauf ein.

Wasserlösliche Öle

Wasserlösliche Öle sind eine Mischung aus Öl und Wasser, die üblicherweise 5–10 % Öl enthalten. Sie sind die am häufigsten verwendeten CNC-Kühlschmierstoffe, da sie sowohl kühlen als auch schmieren.

• Sie bieten eine gute Schmierung und reduzieren den Werkzeugverschleiß.
• Diese Kühlschmierstoffe helfen, Rost auf Metalloberflächen zu verhindern.
• Sie eignen sich gut für viele verschiedene Werkstoffe und Bearbeitungsvorgänge.

• Mit der Zeit können Bakterien wachsen, was zu unangenehmen Gerüchen und zum Abbau des Kühlschmierstoffs führt.
• Regelmäßige Wartung ist erforderlich, um Verunreinigungen zu vermeiden und die Lebensdauer des Kühlschmierstoffs zu verlängern.

Synthetische Kühlschmierstoffe

Synthetische Kühlschmierstoffe enthalten kein Öl und bestehen aus chemischen Verbindungen, die auf maximale Kühlleistung ausgelegt sind. Sie sind ideal für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und eignen sich gut für Werkstoffe wie Aluminium und Edelstahl.

• Sie bieten eine hervorragende Kühlung und reduzieren den Wärmeaufbau beim Schneiden.
• Synthetische Kühlschmierstoffe halten länger und widerstehen dem Bakterienwachstum.
• Sie hinterlassen weniger Rückstände und halten Maschinen und Werkstücke sauberer.

• Sie schmieren nicht so gut wie ölbasierte Kühlschmierstoffe.
• Einige synthetische Kühlschmierstoffe können bei unsachgemäßer Handhabung Hautreizungen verursachen.

Halb-synthetische Kühlschmierstoffe

Halb-synthetische Kühlschmierstoffe sind eine Mischung aus synthetischen Chemikalien und einer geringen Menge Öl. Sie bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kühlung, Schmierung und Sauberkeit.

• Sie eignen sich sowohl für leichte als auch für schwere Bearbeitungsanwendungen.
• Diese Kühlschmierstoffe widerstehen dem Bakterienwachstum besser als wasserlösliche Öle.
• Sie bieten eine bessere Schmierung als reine Synthetikstoffe.

• Hartes Wasser kann Ablagerungen verursachen, die die Wirksamkeit des Kühlschmierstoffs beeinträchtigen.
• Sie neigen stärker zum Schäumen als andere Kühlschmierstoffe, was die Schmierung beeinträchtigen kann.

Nichtwassermischbare Öle oder reine Kühlschmierstoffe

Nichtwassermischbare Öle, auch reine Kühlschmierstoffe genannt, sind zu 100 % ölbasiert und werden nicht mit Wasser gemischt. Sie werden hauptsächlich für die Schwerzerspanung und das Schneiden zäher Materialien eingesetzt.

• Sie bieten die beste Schmierung, reduzieren die Reibung und den Werkzeugverschleiß.
• Diese Kühlschmierstoffe tragen zu einer glatten Oberflächenveredelung bei.
• Sie eignen sich gut für tiefe Schnitte und die Bearbeitung bei niedriger Geschwindigkeit.

• Sie kühlen nicht so effektiv wie wassermischbare Kühlschmierstoffe.
• Nichtwassermischbare Öle können Rauch entwickeln, daher ist eine geeignete Belüftung erforderlich

Nebelkühlschmierstoffe

Nebelkühlschmierstoffe verwenden einen feinen Sprühnebel aus Schmierstoff oder eine kleine Menge Kühlschmierstoff, die mit Luft vermischt wird. Sie werden häufig bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung eingesetzt, wo nur minimal Kühlschmierstoff benötigt wird.

• Sie reduzieren Kühlschmierstoffabfall und Verschmutzung.
• Nebelkühlschmierstoffe eignen sich hervorragend für die Leichtzerspanung.
• Sie senken die Kühlschmierstoffkosten und sind umweltfreundlicher.

• Sie bieten nicht genügend Kühlung für schwere Schnitte.
• Weniger Schmierung bedeutet, dass Werkzeuge schneller verschleißen können.

Verschiedene Kühlschmierstoffzuführungen in CNC-Maschinen

Verschiedene CNC-Maschinen verwenden unterschiedliche Methoden zur Kühlschmierstoffzuführung, je nach Material, Schnittgeschwindigkeit und erforderlicher Präzision.

Die Wahl des richtigen Kühlschmierstoffzuführungssystems ist wichtig, denn zu viel Kühlschmierstoff verschwendet Ressourcen, während der falsche Druck das Werkstück oder die Schneidwerkzeuge beschädigen kann.

Hier sind einige der gängigen Methoden zur Kühlschmierstoffzuführung, die in CNC-Maschinen verwendet werden:

Nebelkühlsystem

Das Nebelkühlsystem verwendet niedrigen Druck, um Kühlschmierstoff als feinen Nebel zuzuführen. Diese Methode eignet sich am besten, wenn Wärme- und Spanabfuhr keine großen Anliegen sind.

Da keine Hochdruckkraft vorhanden ist, belastet die Nebelkühlung weder das Werkzeug noch das Werkstück zusätzlich. Sie wird häufig für die Leichtzerspanung eingesetzt oder wenn eine kleine Menge Schmierung ausreicht, um die Aufgabe zu erledigen.

Luftkühlsystem

Die Luftkühlung bietet keine Schmierung, hilft aber, die Wärme zu reduzieren und Späne aus dem Schneidbereich zu entfernen. Da sie weder Öl noch wassermischbare Kühlschmierstoffe verwendet, ist sie weniger effektiv als andere Methoden.

Die Luftkühlung ist jedoch nützlich, wenn empfindliche Materialien bearbeitet werden, die durch flüssige Kühlschmierstoffe beschädigt werden könnten. Sie ist auch eine gute Wahl für Kunststoffe, die sich bei plötzlichen Temperaturschwankungen ausdehnen oder zusammenziehen können.

Minimalmengenschmierung (MMS)

Viele CNC-Werkstätten verwenden das MMS-System, um die Effizienz zu steigern, Abfall zu reduzieren und Kosten zu senken. Diese Methode führt nur die notwendige Menge Kühlschmierstoff in Form eines feinen Nebels oder Aerosols zu.

MMS ist eine umweltfreundliche Option, da der Kühlschmierstoffverbrauch minimiert wird und dennoch ausreichend Schmierung für die Zerspanung gewährleistet ist.

Es wird häufig für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung und Anwendungen eingesetzt, bei denen kein überschüssiger Kühlschmierstoff benötigt wird.

Hochdruck-Kühlschmierstoffsystem

Ein Hochdruck-Kühlschmierstoffsystem verwendet einen Druck von über 1000 psi, um Kühlschmierstoff direkt in die Schneidzone zu blasen. Diese Methode ist sehr effektiv für die Spanabfuhr und die Kühlung tiefer Kavitäten.

Sie wird häufig beim CNC-Bohren und anderen tiefen Schnittvorgängen eingesetzt. Der hohe Druck kann jedoch Werkzeuge mit kleinem Durchmesser beschädigen, daher ist es wichtig, ihn nur bei Bedarf einzusetzen.

Dieses System ist in der Regel an einen integrierten Kühlschmierstofftank oder eine externe Kühlschmierstoffversorgung angeschlossen.

Tabelle zur Kühlschmierstoffkonzentration für Maschinen

Um die besten Ergebnisse zu erzielen, müssen Sie die richtige Kühlschmierstoffkonzentration für Ihren Bearbeitungsprozess und Metalltyp verwenden.

Jede Maschine und jeder Kühlschmierstoff haben unterschiedliche Herstellerempfehlungen, aber hier ist eine allgemeine Richtlinie für gängige Bearbeitungsvorgänge:

Material	Fräsen	Drehen	Bohren	Gewindeschneiden
Kupfer	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl
Aluminium	Mineralöl oder lösliches Öl (mit 96 % Wasser)	Mineralöl mit löslichem Öl (oder) 10 % Fett	Lösliches Öl (mit 70–90 % Wasser)	Mineralöl gemischt mit 25 % Basisöl
Bronze	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Mineralöl mit 30 % Schweineschmalz
Kohlenstoffarmer Stahl und Werkzeugstahl	Lösliches Öl	75 % Mineralöl und 25 % Schweineschmalzöl	Lösliches Öl	Mineralöl mit 25 %–40 % Schweineschmalzöl
Temperguss	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl	Lösliches Öl
Legierte Stähle	90 % Mineralöl mit 10 % Schweineschmalzöl	75 % Mineralöl mit 25 % schwefelhaltigem Basisöl	Lösliches Öl	70 % Mineralöl mit 30 % Schweineschmalzöl
Messing	Lösliches Öl (mit 96 % Wasseranteil)	Mineralöl mit 10 % Fett	Lösliches Öl	Mineralöl mit 10 % – 20 % Schweineschmalzöl
Gusseisen	Trocken	Trocken	Trocken	25 % Schweineschmalzöl mit 80 % Mineralöl oder trocken

Faktoren, die Sie bei der Auswahl eines CNC-Kühlmittels berücksichtigen sollten

Bei der Auswahl des richtigen CNC-Kühlmittels müssen Sie das Material, die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Auswirkungen des Fluids auf die Umwelt berücksichtigen. Lesen Sie weiter, um mehr über diese Faktoren zu erfahren!

Materialverträglichkeit

Verschiedene Materialien benötigen unterschiedliche Kühlmittel, um optimal zu funktionieren. Harte Metalle wie hochfester Stahl erzeugen viel Wärme, daher benötigen Sie ölbasierte Kühlmittel, um sie zu kühlen und zu schmieren. Manchmal sind Additive erforderlich, um Überhitzung oder Brandrisiken zu vermeiden.

Weichere Metalle wie Aluminium, Kupfer und Messing arbeiten besser mit wasserbasierten Kühlmitteln. Seien Sie jedoch vorsichtig – einige Fluide enthalten Chlor oder Schwefel, die diese Metalle verfärben können. Außerdem erzeugen verschiedene Materialien unterschiedlich große Metallspäne. Stahl erzeugt größere Späne als Kupferlegierungen und ist daher leichter zu reinigen.

Art der Bearbeitung

Hochgeschwindigkeitsprozesse wie Fräsen und Schleifen erzeugen viel Wärme. Sie benötigen synthetische Kühlmittel, da diese das Werkstück am besten kühlen.

Langsamere Prozesse wie Verzahnen und Gewindeschneiden benötigen mehr Schmierung als Kühlung. Ölbasierte Kühlmittel eignen sich besser für diese Prozesse. Sie sollten stets abwägen, ob Kühlung oder Schmierung wichtiger ist – je nach Material und Bearbeitungsart.

Umwelt- und Gesundheitsaspekte

Kühlmittel können sowohl Mitarbeiter als auch die Umwelt beeinträchtigen. Einige Kühlmittel erzeugen Rauch oder verursachen allergische Reaktionen, sodass die Arbeit in ihrer Nähe unangenehm oder sogar unsicher ist. Andere hinterlassen klebrige Rückstände, die schwer zu reinigen sind und den Arbeitsbereich verunreinigen können.

Um Ihren Arbeitsbereich sicher und sauber zu halten, wählen Sie Kühlmittel, die sowohl wirksam als auch umweltfreundlich sind. Das richtige Kühlmittel hilft Ihnen, effizient zu bearbeiten, schützt die Mitarbeiter und hält die Umwelt frei von Schadstoffen.

Wasserbasierte Kühlschmierstoffe vs. Hochdruck-CNC-Kühlmittel

Sowohl wasserbasierte Kühlschmierstoffe als auch Hochdruck-CNC-Kühlmittel werden in der CNC-Bearbeitung häufig eingesetzt, funktionieren jedoch auf unterschiedliche Weise.

Wasserbasierte Kühlschmierstoffe sind hervorragend darin, Wärme abzuführen und Reibung zu reduzieren. Sie sind zudem umweltfreundlicher und kosteneffizienter als Hochdruck-Kühlmittel.

Wasserbasierte Kühlschmierstoffe können jedoch mit der Zeit zu Bakterienwachstum führen und bei bestimmten Metallen Korrosion verursachen, wenn sie nicht ordnungsgemäß gewartet werden.

Hochdruck-CNC-Kühlmittel hingegen sind darauf ausgelegt, die Schnittgeschwindigkeit zu erhöhen, die Standzeit der Werkzeuge zu verlängern und eine bessere Spankontrolle zu ermöglichen. Diese Systeme arbeiten mit Drücken über 1000 psi und eignen sich daher ideal für Tiefbohr- und Gewindeschneidprozesse.

Hochdruck-CNC-Kühlmittel steigern zwar die Produktivität erheblich, sind aber auch mit höheren Kosten verbunden und erfordern regelmäßige Wartung. Der Betrieb eines Hochdruck-Kühlmittelsystems erfordert zudem Fachkenntnis, um eine sichere und effiziente Nutzung zu gewährleisten.

DEK – Ihr zuverlässiger Partner für CNC-Bearbeitung

Bei DEKverstehen wir die Bedeutung von Präzision und Zuverlässigkeit in der CNC-Bearbeitung. Unser Expertenteam unterstützt Sie dabei, individuelle Komponenten mit dem richtigen Kühlmittel zu bearbeiten. Kontaktieren Sie uns noch heute, um die passende Lösung für Ihre spezifische Anwendung zu finden.

Fazit

Die Wahl des richtigen CNC-Kühlmittels hilft, Ihre Maschine kühl zu halten, schützt Ihre Werkzeuge und erleichtert das Schneiden. Sie können wasserbasierte, synthetische oder Hochdruck-Kühlmittel verwenden; Sie müssen jedoch das Material, die Bearbeitungsgeschwindigkeit sowie die Auswirkungen auf Umwelt und Sicherheit berücksichtigen.

Regelmäßige Reinigung und eine gute Filtration verlängern die Lebensdauer Ihres Kühlmittels und halten Ihre Maschine in gutem Zustand.

Häufig gestellte Fragen

Kann ich dasselbe Kühlmittel für verschiedene Materialien verwenden?

Nicht immer. Verschiedene Materialien benötigen unterschiedliche Kühlmittel, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Wenn Sie das falsche Kühlmittel verwenden, nutzen sich Ihre Werkzeuge möglicherweise schneller ab oder Ihre Teile werden nicht korrekt gefertigt. Prüfen Sie stets, was für das zu bearbeitende Material am besten geeignet ist.

Wie oft sollte ich CNC-Kühlmittel austauschen oder warten?

Sie sollten Ihr Kühlmittel regelmäßig prüfen, damit es zuverlässig funktioniert. Achten Sie auf Farbveränderungen, unangenehme Gerüche oder Verunreinigungen im Kühlmittel. Die meisten wasserbasierten Kühlmittel halten 6–12 Monate, abhängig von der Nutzungshäufigkeit. Die Prüfung von pH-Wert und Konzentration des Kühlmittels hilft Ihnen zu erkennen, wann ein Wechsel nötig ist.

Gibt es umweltfreundliche Alternativen zu herkömmlichen CNC-Kühlmitteln?

Ja! Einige Kühlmittel sind umweltverträglicher, etwa überkritisches Kohlendioxid (scCO₂) und alkoholbasierte Kühlmittel. Sie reduzieren Abfall und hinterlassen keine Rückstände. Prüfen Sie jedoch, ob sie mit Ihrer Maschine kompatibel sind.