Minimalmengenschmierung - MMS, MMKS

Letzter Autor: induux Redaktion 4. Oktober 2023

Minimalmengenschmierung (MMS) bzw. Minimalmengen-Kühlschmierung (MMKS) bezeichnet ein Verfahren zum Kühlen bei Zerspanungsprozessen in der Metallbearbeitung. Dieses findet mit wenigen Mengen an Kühlschmiermittel statt. Minimalmengenschmierung unterscheidet sich von der konventionellen Nassbearbeitung und wird auch als Verlustschmierung bezeichnet, da der Schmierstoff nur einmal angewandt werden kann.

Synonym(e): Minimalmengenschmiertechnik, minimum quantity lubrication

Technologie

Wie funktioniert MMS?

Bei der Minimalmengenschmierung (MMS) und Minimalmengen-Kühlschmierung (MMKS) kommen Luft-Öl-Gemische (KSS-Aerosol) zum Einsatz. Diese dienen als Schmiermittel und verhindern entstehende Reibungswärme. Restwärme wird entweder durch das Werkzeug oder den Span abgeführt.

Schwierigkeiten können durch eine mangelnde Prozesssicherheit bei der Zuführung des Kühlschmiermittels und Leitung zum Werkzeug entstehen. Vor allem durch den Werkzeugwechsel können solche Schwierigkeiten auftreten. Auch das Austreten von Aerosoldämpfen, bei denen Schwebeteilchen im Gas ausströmen, ist zu verhindern.

Die Technologie der MMS und MMKS ist ähnlich der Nassbearbeitung und Trockenbearbeitung. Im Gegensatz zu diesen beiden Verfahren arbeiten MMS und MMKS allerdings mit geringen Mengen an Schmiermitteln und überfluten weder das Werkzeug, noch wird gänzlich darauf verzichtet.

Minimalmengenschmierung setzt nur geringe Mengen an Kühlschmierstoff ein. Der Wert liegt be ca. 20 ml pro Stunde. Eine Dosiertechnik - Dosieranlagen, Dosiersysteme kann die Menge des Kühlschmiermittels individuell anpassen. Danach wird per Druck diese Menge an die entsprechende Stelle gebracht. Je nach Bedingung werden die Einstellungen an Werkzeugen und Maschinen angepasst. Eine Nachrüstung mit MMS-Systemen ist abhängig von der Werkzeugmaschine. Bei der Hochleistungszerspanung werden spezielle Maschinen benötigt. Minimalmengenschmierungstechnik kann in verschiedene Systeme unterteilt werden:

Systeme mit äußerer/externer MMS-Zuführung: Die Menge an Schmierstoff wird durch eine Düse zugeführt, die sich im Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschine befindet. Vorteile hierbei sind geringe Investitionskosten und ein schnelles Ansprechverhalten. Allerdings sind Einstellmöglichkeiten begrenzt und Abschattungseffekte bzw. Streuverluste möglich.
Systeme mit innerer/interner MMS-Zuführung: Die Menge an Schmierstoff wird durch verschiedene Stationen (Arbeitsspindel, Werkzeugaufnahme, Werkzeug) in die Schneide geführt. So kann die entsprechende Stelle optimal benetzt werden und Streu- und Sprühverluste werden vermieden. Nachteile sind die Anschaffung spezieller Werkzeuge und höhere Investitionskosten, auch wenn die Maschine nicht dafür geeignet ist.
- 1-Kanal-System: Das Aerosol wird außerhalb der Spindel zusammengemischt. Dieses System ist unkompliziert, bedienerfreundlich und bedarf nur einem geringen Platz in der Maschine.
- 2-Kanal-System: Öl und Luft werden getrennt zugeführt und als Aerosol erst in der Spindel gemischt. Hierbei sind höhere Drehzahlen erreichbar und die Verschmutzung von Fixierflächen wird vermieden.

Beides Systeme bieten Vor- und Nachteile. So muss der Einsatz von innerer und/oder äußerer Zuführung für die jeweiligen Prozesse überdacht und die entsprechenden Maschinen verwendet werden.

Anwendung

Welche Unterschiede gibt es bei MMS zur klassischen Metallbearbeitung?

Minimalmengenschmierung wird in verschiedenen Bereichen angewandt. Dabei unterscheiden sich Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide und Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide. Der Einsatz bei Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide ist einfach und mühelos. Bei Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide gestaltet sich dies schwieriger, da die Kühl- und Spülwirkung des Schmierstoffs großen Einfluss auf den Zerspanungsprozess nimmt.

Geometrisch bestimmte Schneide:

Sägen
Fräsen
Drehen
Bohren
Reiben

Geometrisch unbestimmte Schneide:

Schleifen
Honen
Läppen

Der Einsatz verschiedener Werkstoffe ist bei der Minimalmengenschmierung (MMS) zu beachten. Besonders eignen sich Gusswerkstoffe, Bunt- und Nichteisen-Metalle und Stahlwerkstoffe bis zu einer gewissen Festigkeit. Zwar können auch schwer zerspanbare Werkstoffe bearbeitet werden, allerdings ist hierbei eine optimale Prozessauslegung zu beachten.

Die Anwendung findet für verschiedene Branchen statt. Dazu gehören:

Automobilindustrie (bestimmte Gehäuse, Zahnräder oder Wälzlager)
Druckmaschinenhersteller (Leisten)
Kraftwerkshersteller (Turbinen)
Luftfahrt (Integralteile)
Werkzeugbau und Formenbau

Schmierstoffe

Da die Schmierstoffe (siehe auch Hersteller Schmiermittel) in der Minimalmengenschmierung hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt werden, können diese unter Umständen in Form von Dämpfen und Aerosolen in den Arbeitsbereich wandern. Daher werden nach Möglichkeit toxikologisch unbedenkliche Schmierstoffe eingesetzt. Solche sind:

synthetische Ester
Fettalkohole

Bestimmte Kriterien wie emissionsarme Eigenschaften, angenehmer Geruch, gute Versprühbarkeit, Anpasssung der Additivierung oder ein Korrosionsschutz sind zu beachten und helfen bei der Entscheidungsfindung für den passenden Schmierstoff.

Vorteile

Welche Vorteile bietet MMS?

Minimalmengenschmierung bietet gegenüber der konventionellen Nassbearbeitung mehrere Vorteile. Dazu gehören:

höhere Schnittgeschwindigkeiten reduzieren die Bearbeitungszeiten um bis zu 30%
Werkstücke und Späne bleiben trocken und können als Recyclingmaterial verkauft werden
Einfetten der Teile ist nicht mehr notwendig
Öl wird nicht um die Maschine verschleppt
Emulsionspflege und -prüfung ist weniger aufwendig
bessere Oberflächen durch einen reinen Schmierstoff
längere Werkzeugstandzeiten durch fehlende Thermoschock-Beanspruchung
weniger Investitionen in Neumaschinen
Einsparungen bei der Ver- und Entsorgung für Kühlschmierstoffe
keine umweltschädlichen Altemulsionen an
Arbeitsunfälle mit großen Mengen an Kühlschmiermittel sind nicht möglich
Risiko von Arbeitsunfällen durch ein trockenes Maschinenumfeld minimiert
gesundheitliche Gefahren durch Kühlschmierstoff (Atemwege, Hauterkrankungen, ...) werden vermieden

Zahlen, Daten, Fakten

Ökologie

knapp 50 % weniger CO2-Emissionen
bis zu 90 % weniger Wasserverbrauch
ungefähr 98 % weniger ölhaltige Abfälle

Ökonomie

Prozesszeiten bis zu 30 % gekürzt
fast hundertprozentige Nutzung des Schmiermittels

Gefahren

Um Gefahren zu vermeiden, ist bei der Minimalmengenschmierung einiges zu beachten. Folgende Liste zeigt die potenziellen Gefahren, die es auch nach der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) einzuschätzen gilt:

Emissionen: Um eine Dampf- oder Rauchentwicklung zu vermeiden, muss der richtige Schmierstoff eingesetzt werden. Dieser sollte qualitativ hochwertig und eher hochviskos sein. So können bei der Metallbearbeitung mit Minimalmengenschmierung die Emissionen stark abgesenkt werden.
Brand- und Explosionsschutz: Brennbare Metallspäne und brennbarer Staub sollte vermieden oder entsprechend abgeleitet werden. In der Regel fällt bei der MMS nur grobkörniger Abfall an und der Schmierstoff verklebt die Späne, allerdings sollte auf die entsprechende Reinigung und damit den passenden Brand- und Explosionsschutz geachtet werden.
Lärm: Die Lärmbelastung bei der MMS gleicht der der Nassbearbeitung. Um einen zusätzlichen Lärm durch Druckluft zu vermeiden, sollten Druckluftdüsen installiert werden, die den Geräuschpegel mindern.
Hautschutz: Obwohl die eingesetzten Schmierstoffe meist verträglicher sind, muss trotzdem bei einem längeren Kontakt mit den Maschinenanlagen bei der Minimalmengenschmierung auf den entsprechenden Hautschutz geachtet werden, da Esteröle und Fettalkohole auf Dauer ebenfalls fettlösend wirken. Daher ist in solchen Fällen der Einsatz von Hilfswerkzeugen und Schutzhandschuhen zu raten.
Arbeitsunterweisungen: Eine Schulung der Mitarbeiter ist dringend zu empfehlen, sodass keine Gefahren für den Arbeiter entstehen. Dazu zählen ein Hautschutzplan, Schulungen zum Schutz vor Verbrennungen und herumfliegenden Spänen, sowie eine Einweisung in die Reinigungsarbeiten.
Reinigung: Durch eine mangelhafte Reinigung können Maschinen auf Dauer Funktionsschäden erleiden , die Bearbeitungsqualität abnehmen und der Brandschutz nicht mehr garantiert sein. Deshalb ist auf eine entsprechende Reinigung bei der Minimalmengenschmierung zu achten.

Hersteller von MMS/MMKS-Systemen

bielomatik: Neben dem Bereich Kunststoffschweißen besitzt die Firma bielomatik die Branche Schmiertechnik. Hier bietet bielomatik als einziges Unternehmen MMS 1-Kanal- und MMS 2-Kanal-Systeme an. Eine Neuerung ist ebenso die Entwicklung von MMS 2+-Systemen.

Steidle: Das Leverkusener Unternehmen entwickelt MMKS-Systeme, die sowohl mit innerer als auch äußerer Zuführung arbeiten. Dazu liefert Steidle Kühlschmierstoffe.

SINNTEC: Zwar ist SINNTEC namhafter Hersteller für Pumpen aller Art, dennoch bietet das Unternehmen auch Kompaktaggregate unterschiedlicher Schmiertechniken für die Minimalmengenschmierung an.

DLS: DLS entwickelt keine kompletten MMS-Systeme, dafür aber Einzelapplikationen. Ein Beispiel sind Pumpen zur Kontrolle der Schmierstoffausgabe. Daneben werden auch Schmierstoffe und Spezialfette für besondere Industriezweige angeboten.

WERUCON: WERUCON entwickelt ebenfalls keine kompletten MMS-Systeme, bietet stattdessen Dosiergeräte, Pumpen und Schmierstoffe.

hebro chemie: Hebro Chemie ist eine Zweigniederlassung der Rockwood Specialties Group. Das Unternehmen entwickelt Schmierstoffe, die perfekt an die Anforderungen der Minimalmengenschmierung angepasst sind.

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