Überwachung des Bearbeitungskühlmittels mit Inline-System Rheonics Viskositäts- und Dichtesensoren

Inhaltsverzeichnis

• Einführung
• Kühlmittel in der Bearbeitung
• Lösliche Öle (Emulsionen) und halbsynthetische Öle
• Reine Öle (unverdünnte Öle)
• Überwachung von Kühlmitteln bei der Bearbeitung
• Rheonics Sensoren
• Sensorintegration
• Sensorinstallation

Kühlmittel, auch Schneidflüssigkeiten genannt, sind unverzichtbare Substanzen, die bei der maschinellen Bearbeitung von Metallen (wie Fräsen, Drehen, Bohren und Schleifen) eingesetzt werden, um die Effizienz, Qualität und Sicherheit des Bearbeitungsprozesses zu gewährleisten. Ihre Hauptfunktionen bestehen darin, die Schnittzone zu kühlen und die Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Werkstück zu schmieren.

Die Überwachung spezifischer Fluidparameter ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass das Fluid wirksam bleibt, Werkzeuge und Maschinen geschützt werden und Gesundheits- und Umweltprobleme vermieden werden.

Kühlmittel erfüllen zwei primäre und entscheidende Funktionen bei der maschinellen Bearbeitung: Kühlung und SchmierungBearbeitungsprozesse erzeugen intensive Reibung und plastische Verformung, wodurch die Temperaturen an der Werkzeugspitze stark ansteigen und oft über 100 °C liegen. 500°COhne Kühlschmierstoffe würde diese Hitze schnell zu Folgendem führen:

• Werkzeugverschleiß: Vorzeitige Abstumpfung, thermische Rissbildung und Versagen des Schneidwerkzeugs.
• Werkstückverzug: Wärmeausdehnung und Verformung des Materials führen zu einer mangelhaften Maßgenauigkeit.
• Schlechte Oberflächenbeschaffenheit: Haftung und Verschweißung des Werkstückmaterials mit dem Werkzeug (Aufbauschneide).

Die vier Hauptklassen von Kühlschmierstoffen sind: Reine Öle, lösliche Öle (Emulsionen), halbsynthetische Flüssigkeiten und synthetische Flüssigkeiten.

Für Fräs- und ähnliche spanbildende Bearbeitungsprozesse werden am häufigsten folgende Kühlmittel bevorzugt: lösliche Öle (Emulsionen) or halbsynthetische FlüssigkeitenDiese Flüssigkeiten sind so konzipiert, dass sie eine ausgewogene Kombination aus Kühlleistung und Schmierung bieten, was angesichts des intermittierenden Charakters des Schneidvorgangs beim Fräsen von entscheidender Bedeutung ist.

• Lösliche Öle (Emulsionen): Hierbei handelt es sich um konzentrierte Mineralöle, die mit Wasser (typischerweise 5 bis 10 % Öl) unter Verwendung von Emulgatoren gemischt werden. Sie sind kostengünstig und bieten ausgezeichnete Kühlleistung Aufgrund der hohen spezifischen Wärmekapazität von Wasser sorgt ihr Ölgehalt für eine gute Schmierung, die notwendig ist, um die Reibung zu verringern und den Späneabtransport beim Fräsprozess zu verbessern.
• Halbsynthetische Flüssigkeiten: Diese stellen ein ausgewogenes Verhältnis zwischen löslichen Ölen und vollsynthetischen Flüssigkeiten dar. Sie enthalten einen geringeren Anteil an Mineralöl (2 % bis 10 %) in Kombination mit chemischen Zusätzen und Wasser. Sie bieten überlegene Kühlung Sie bieten eine längere Werkzeugstandzeit als reine Emulsionen und zeichnen sich zudem durch verbesserte Stabilität und Resistenz gegen Bakterienwachstum aus (ein häufiges Problem bei wasserbasierten Kühlmitteln). Die effiziente Kühlung ist beim Fräsen unerlässlich, da der Fräser ständig in das Werkstück ein- und austritt und das Werkzeug dadurch thermischen Belastungen ausgesetzt ist, die ohne entsprechende Maßnahmen zu Rissen führen können.

Nachfolgend sind Marken aufgeführt, die sich auf Öle, Emulsionen, halbsynthetische und synthetische Öle spezialisiert haben, die in industriellen Metallbearbeitungsprozessen wie Fräsen, Drehen und Schleifen verwendet werden.

Tabelle 1: Gängige Kühlmittelmarken und -flüssigkeiten für die maschinelle Bearbeitung

Bei der maschinellen Bearbeitung ist die Aufrechterhaltung der Kühlmittelkonzentration Das Öl-in-Wasser-Emulsionsverhältnis ist ein entscheidender Faktor, weil:

• Wenn die Konzentration zu niedrig ist (zu viel Wasser): Die Schmierung ist mangelhaft, was zu katastrophalem Werkzeugverschleiß, hoher Reibung, Rost und potenziellen Bauteilausfällen führt.
• Wenn die Konzentration zu hoch ist (zu viel Öl): Es wird Konzentrat verschwendet, wodurch die Gefahr der Schaumbildung entsteht, was die Kühlleistung des Kühlmittels beeinträchtigt.

Die Viskosität der Emulsion hat eine direkte und stabile Korrelation zur Öl-in-Wasser-Konzentration. Durch kontinuierliche Viskositätsmessung, Rheonics Sensoren liefern einen präzisen Echtzeit-Wert für die Kühlmittelkonzentration.

Rheonics bietet mit der Sensorreihe Type-SR einen Inline-Sensor für Viskosität und Dichte an. Rheonics Das SRV Inline-Viskosimeter ist der empfohlene Sensor zur Überwachung von Kühlmitteln in der Zerspanung. Es ermöglicht die Messung von Viskosität und Temperatur direkt im Prozess und ist dabei robust gegenüber starken Vibrationen, Blasen und Schaumbildung im Kühlmittel. Dank seiner kompakten Bauweise eignet es sich besonders für den Einbau in beengten Räumen und kleinen Leitungen.

Rheonics SRV ermöglicht die Weiterentwicklung von manuellen oder zeitlich festgelegten Messungen hin zu kontinuierlichen Inline-Messungen von Kühlmitteln. Während die derzeitigen Kühlmittel-Umwälzsysteme periodisch mit Refraktometern oder anderen Messgeräten überprüft werden, Rheonics SRV sendet kontinuierlich Daten an ein entferntes oder lokales Überwachungssystem. Dies ermöglicht eine vollständige Automatisierung, vermeidet Zeitverluste und ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Konzentrationsänderungen aufgrund von Viskosität und Dichte des Fluids.

• Verwenden Sie die SRV-Sensorelektronik mit 4-20mA-Ausgang, oder Kommunikationsprotokolle wie Modbus RTU, Profinet, Ethernet/IP, HART, usw.
• An Alarm kann für den Bediener ein Auslöser zum Handeln sein.
• Dosierpumpen kann aktiviert werden, um entweder mehr Wasser oder mehr Konzentrat hinzuzufügen, wodurch das System sofort wieder auf den exakten Sollwert zurückgeführt wird.

Eine automatisierte Steuerung einschließlich des SRV-Sensors gewährleistet, dass das Kühlmittel stets die optimale Konzentration aufweist, wodurch die Werkzeugstandzeit maximiert, die Teilequalität sichergestellt und der Kühlmittelverbrauch reduziert wird.

Für die Kühlmittelüberwachung bei der maschinellen Bearbeitung wird folgende Sensorvariante empfohlen: SRV-X1-12GDurch seine kompakte Bauweise ist eine unkomplizierte Installation auch in engen Kühlmittelleitungen möglich.

Um eine nahtlose Integration zu gewährleisten, Rheonics bietet verschiedene Montagemöglichkeiten:

Inline-Durchflusszellen: Verwenden Rheonics HPT-12G or HPT-SRV Durchflusszellen zur einfachen Installation direkt in Ihr bestehendes Rohrleitungssystem.

Montage am Kühlmittelbehälter: Die Sonde kann mithilfe einer Schweißverbindung, wie z. B. der folgenden, direkt am Kühlmittelbehälter montiert werden: HAW-12G, ähnlich einer Installation in einem Schale oder schmaler Tank.

Einsatzort: Für kritische Messungen kann der Sensor direkt vor der Kühlmitteldüse montiert werden.