Abschnitt 6.2.1 - 6.2 Fertigungsverfahren
6.2.1 Minimalmengenschmierung
6.2.1.1
Allgemeines
Die Minimalmengenschmierung ist eine Verlustschmierung, bei der im Gegensatz zur Nassbearbeitung/Überflutungsschmierung kein Kreislaufsystem vorhanden ist. Im Gegensatz zur Nassbearbeitung (Schwallkühlung) wird der Schmierstoff in Form von Tröpfchen (Aerosolen) direkt auf die Wirkstelle mit einem Minimalmengenschmiersystem (MMS-System) nach folgenden Applikationsverfahren aufgebracht:
äußere Zuführung über Düsen/Injektor,
innere Zuführung durch das Werkzeug.
Minimalmengenschmiersysteme (MMS-Systeme) sind Dosiersysteme zur exakten Dosierung und Positionierung des Schmierstoffes an die Wirkstelle.
Für erfolgreichen Einsatz der Minimalmengenschmierung eignen sich besonders Bearbeitungsprozesse, bei denen die Schmierung im Vordergrund steht. Durch das Aufbringen eines wirksamen Schmierfilms wird die entstehende Reibungswärme reduziert. Der Kühlung kommt dabei nur eine untergeordnete Rolle zu.
Verfahren mit unterbrochenem Schnitt, wie das Sägen, Fräsen, Drehen oder Bohren lassen sich heute standardmäßig mit Minimalmengenschmierung realisieren.
Wesentlich schwieriger realisierbar ist der Einsatz von Minimalmengenschmierung bei Verfahren mit zunehmend unbestimmter Geometrie der Werkzeugschneide.
Beim Schleifen, wo die Kühl- und Spülwirkung des Kühlschmierstoffes einen großen Einfluss auf den Zerspanungsprozess hat, wird die MMS in der Praxis nicht wirtschaftlich eingesetzt.
6.2.1.2
Emissionen bei der Minimalmengenschmierung
Bei der Metallbearbeitung mit Minimalmengenschmierung treten in Abhängigkeit vom Bearbeitungsverfahren hauptsächlich Kühlschmierstoff-Dämpfe und -Aerosole im Arbeitsbereich auf.
In der BG/BGIA-Empfehlung "Minimalmengenschmierung bei der Metallzerspanung" sind die Kriterien für die Erfüllung des Standes der Technik festgelegt. Der Anwender erhält gezielte Hinweise zur wirksamen Reduzierung von Gefahrstoff-Emissionen sowie Vorgaben zum Einsatz der MMS als emissionsarmes Verfahren.
Siehe Information "Minimalmengenschmierung bei der Metallzerspanung" (BGI/GUV-I 790-023)
Bei Einhaltung der folgenden Bedingungen kann nach aktuellem Wissensstand auf Kontrollmessungen nach den Technischen Regeln für Gefahrstoffe "Ermitteln und Beurteilen der Gefährdungen bei Tätigkeiten mit Gefahrstoffen: Inhalative Exposition" (TRGS 402) verzichtet werden:
Art des verwendeten Kühlschmierstoffes,
Für die emissionsarme Metallbearbeitung sollten Flüssigkeiten mit geringer Verdampfungsneigung und einem hohen Flammpunkt eingesetzt werden. Zur Zeit sind dies vorzugsweise synthetische Esteröle und Fettalkohole mit einer Viskosität von > 10 mm2/s bei 40 °C.
Als Richtwerte zur Auswahl eines emissionsarmen Schmierstoffes haben sich insbesondere Flammpunkt sowie Verdampfungsverlust nach Noack bei 250 °C bewährt; siehe DIN EN ISO 2592 "Mineralölerzeugnisse; Bestimmung des Flamm- und Brennpunktes; Verfahren mit offenem Tiegel nach Cleveland" und DIN 51581-1 "Prüfung von Mineralölerzeugnissen; Bestimmung des Verdampfungsverlustes; Teil 1: Verfahren nach Noack".
Richtwerte zur Auswahl eines emissionsarmen Schmierstoffes Viskosität bei 40 °C
DIN 51562
[mm2/s]Flammpunkt offener Tiegel
DIN EN ISO 2592
[°C]Verdampfungsverlust
Noack 250 °C
DIN 51581-01
[%]> 10 > 150 < 65 > 22 > 200 < 15 Für die Minimalmengenschmierung nicht einzusetzen sind:
Wassergemischte Kühlschmierstoffe und deren Konzentrate,
Schmierstoffe mit organischen chlor- oder zinkhaltigen Additiven,
Schmierstoffe, welche nach Gefahrstoffverordnung kennzeichnungspflichtig sind,
Produkte auf der Basis mineralischer Grundöle mit > 3 ppm Benzo[a]pyren im Kühlschmierstoff,
Native Ester (Rapsöl, Rüböl) mit Neigung zur Verharzung an Aggregaten, Führungen sowie Alterung/Verharzung wegen geringer Oxidations- und Hydrolyse-Stabilität.
MMS-Schmiersysteme/Dosiergeräte.
Von besonderer Bedeutung für die Prozesssicherheit und geringe Emissionen ist die Einhaltung folgender Systemanforderungen:
Kontinuierliche Zufuhr des Schmierstoffs (keine Aussetzer, Unterbrechungen),
Kurze Ansprechzeit und Verfügbarkeit des Schmierstoffes an der Wirkstelle (< 0,1 sec) auch nach längeren Stillstandszeiten,
Verlustfreier Schmierstofftransport bis zur Übergabestelle Düse oder Werkzeug gewährleistet (keine Leckagen),
Weitere Informationen siehe BG/BGIA-Empfehlung "Minimalmengenschmierung bei der Metallzerspanung" (BGI/GUV-I 790-023).
Werkzeugparameter.
Die vom Werkzeughersteller vorgegebenen Werkstoff- und werkzeugspezifischen Schnittparameter für die Werkzeuge sind einzuhalten.
6.2.1.3
Emissionen bei der Trockenbearbeitung
Bei der Trockenbearbeitung stehen Emissionen durch Stäube aus dem Bearbeitungsprozess im Vordergrund.
Es sind folgende AGW einzuhalten:
- 1.
der Arbeitsplatzgrenzwert für A-Staub von 3 mg/m3,
- 2.
der Arbeitsplatzgrenzwert für E-Staub von 10 mg/m3,
- 3.
Metallstäube mit AGW aus der TRGS 900.
6.2.1.4
Hautschutz
Durch den Einsatz der Minimalmengenschmierung lässt sich gegenüber der konventionellen Nassbearbeitung eine Verringerung des hautschädigenden Potenziales erreichen.
Lässt sich der unmittelbare Hautkontakt zu Minimalmengenschmierstoffen nicht vermeiden, sind entsprechende Hautschutzmaßnahmen durchzuführen.
Hautschutzmaßnahmen sind in Abschnitt 6.5.1 beschrieben.
6.2.1.5
Wartungs- und Reinigungsplan
Eine schnelle Verschmutzung der Maschine ist oftmals ein Anzeichen für Unstimmigkeiten in der MMS - Dosierung und der Absauganlage. Im Hinblick auf die Sauberkeit der Werkzeugmaschine ist es von großer Bedeutung, dass das MMS-System korrekt eingestellt ist. Die Schmierstoffmenge muss auf den Prozess abgestimmt sein. Auch eine optimierte Absaugung wirkt der Verschmutzung der Maschine entgegen.
Einzelheiten siehe Anhang 1; Reinigungsplan für Werkzeugmaschinen mit Minimalmengenschmierung.
Siehe auch Information "Minimalmengenschmierung in der spanenden Fertigung" (BGI 718).