EP1200543A1 - Metal shaping process using a novel two phase cooling lubricant system - Google Patents

Metal shaping process using a novel two phase cooling lubricant system

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Publication number
EP1200543A1
EP1200543A1 EP00958317A EP00958317A EP1200543A1 EP 1200543 A1 EP1200543 A1 EP 1200543A1 EP 00958317 A EP00958317 A EP 00958317A EP 00958317 A EP00958317 A EP 00958317A EP 1200543 A1 EP1200543 A1 EP 1200543A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling lubricant
container
cooling
phase
oil
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00958317A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hartmut Rieger
Daniel Juzl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10021168A external-priority patent/DE10021168A1/en
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Definitions

  • the invention is in the field of metal cutting and non-cutting metal forming. It relates to a new process for using the required cooling lubricants.
  • metal cutting is cutting, drilling, turning or milling, for non-cutting forming deep drawing and solid forming.
  • Liquid aids so-called cooling lubricants, are required for these processes. These have the main task of reducing the friction between the tool and the workpiece, dissipating the heat generated and removing metal abrasion (fine abrasion, dusts) or chips. Furthermore, they must prevent discoloration and / or corrosion of the machined workpieces.
  • oils Today paraffin or mineral oils are preferably used as oil components.
  • synthetic oils such as polyolefms are also suitable.
  • oil components are ester oils, which can be based on vegetable or animal oils, acetals or dialkyl ethers.
  • the cooling lubricants In order to develop a sufficient lubricating effect, the cooling lubricants must contain lubricating components. With water-soluble cooling lubricants that do not contain an oil phase, polyglycols are often used as the lubricating component. Such aqueous cooling lubricants cause good heat dissipation, but their lubricating effect is limited. On the other hand, essentially water-free oils can be used as cooling lubricants. These have a very good lubricating effect and, due to their hydrophobicity, also an anti-corrosive effect, however, because of the viscosity and the low heat capacity of the oils, the flushing and cooling effect is limited.
  • oils as cooling lubricants
  • the use of oils as cooling lubricants has various disadvantages:
  • the disposal of the resulting oil-soaked chips and sludge is problematic, since these can lead to deflagration or explosions, for example, when attempting metallurgical reprocessing.
  • the oil-air mixture created on the processing machine can also lead to explosions or deflagrations.
  • the machines are therefore encapsulated with great effort to prevent uncontrolled air access. Before opening the machine, for example to change the workpiece, the oil-containing air must first be extracted via a filter. This slows down the production cycles.
  • cooling lubricants in the form of oil-in-water emulsions. These generally contain from about 0.05 to about 5% by weight of an oil phase, which with the help of emulsifiers in the form of droplets in the submicron and micrometer range in the water phase is dispersed.
  • a further essential component of such cooling lubricant emulsions are corrosion inhibitors.
  • EP additives are often added to improve the lubricating effect of purely oily cooling lubricants (which are also referred to as cutting oils or forming oils) or of oil-containing cooling lubricant emulsions. These can be selected from phosphorus, sulfur or, in the case of reduced environmental protection requirements, chlorine-containing organic compounds. In particular, organic sulfur compounds are frequently used as EP additives.
  • the object of the invention is to provide a method for metal cutting or non-cutting forming which is optimized both with regard to lubrication and with regard to cooling and chip removal.
  • the invention relates to a method for metal cutting or non-cutting forming using two cooling lubricants, the first cooling lubricant being an oil or a first emulsion with an oil content of at least 10% by weight in the tribo zone and, at the same time, an oil-free cooling lubricant as the second cooling lubricant or a second emulsion, which is an oil-in-water emulsion with an oil content of less than 10% by weight, is applied to the workpiece next to the location of the tibia zone.
  • tribo zone is understood to mean the point on the workpiece at which high frictional forces arise due to the engagement of the tool.
  • this is the point at which the chips or metal abrasion are generated which causes the metal to flow through the action of the tool (for example, the punch).
  • the tribo zone is the point at which the tool has a shaping effect on the workpiece and must therefore be well lubricated.
  • the essence of the invention is therefore that not a single cooling lubricant is used in the machining or non-cutting forming of metals is, but that you work with 2 different types of cooling lubricants.
  • the first cooling lubricant is a pure oil or an oil-rich phase that has a particularly good lubricating effect.
  • the first cooling lubricant is preferably an oil which contains as little water as possible.
  • the first cooling lubricant can also be an oil-rich water-in-oil or an oil-in-water emulsion which has an oil content of at least 10% by weight of water.
  • the oil content is preferably at least 20% by weight and in particular at least 50% by weight.
  • This first cooling lubricant is applied to the workpiece as close as possible to the tribo zone.
  • the second cooling lubricant is applied to the workpiece next to the tribo zone, i.e. in the periphery. This can be done in one jet (or gush) or in several steels. An embodiment described in more detail below is particularly preferred, in which a conical jet of the second cooling lubricant concentrically surrounds a narrower jet of the first cooling lubricant.
  • next to the tribo zone is to be understood to mean that the second cooling lubricant is applied to the workpiece close to the tribo zone (point of chip production), but so far away from it that the action of the first cooling lubricant is not disturbed
  • Application of the second cooling lubricant to the workpiece in the area adjacent to the tribo zone ( periphery)
  • the second cooling lubricant primarily takes on the function of cooling the workpiece and tool, and removing the metal debris and / or the chips
  • the second cooling lubricant can therefore be optimized in such a way that it fulfills its subtasks particularly well without having to have a pronounced lubricating effect.
  • the method according to the invention can be carried out in such a way that the two cooling lubricants are discarded after a single use.
  • the second cooling lubricant cools the first cooling lubricant, which was heated particularly strongly by the frictional heat generated at the tribo zone.
  • This cooling process continues in the storage container during phase separation, where the first cooling lubricant separates from the second cooling lubricant drop by drop and thus with a high surface area.
  • the second cooling lubricant not only cools the tool and workpiece in the vicinity of the tribo zone, but also the first cooling lubricant directly before it is used again.
  • the oil-rich first cooling lubricant will float on the water-rich second cooling lubricant. Since this takes a certain amount of time, which depends on the specifically selected combination of the first and second cooling lubricant, the container is structurally designed in such a way that there is sufficient time for phase separation before the two cooling lubricants are fed back into the machining process.
  • phase separation between the first cooling lubricant and the second cooling lubricant it can be advantageous to provide a second container, the phase of the first cooling lubricant separated in the first container being transferred from the first container to the second container and a further phase separation between the first and second coolant takes place.
  • a further phase separation between the first and second coolant takes place.
  • an even more oil-rich phase of the first cooling lubricant separates from the water-rich phase of the second cooling lubricant which has previously been mixed in, in the second container.
  • the water-rich phase of the second cooling lubricant separated in the second container is preferably returned to the first container. This is advantageously carried out in such a way that the phase of the second cooling lubricant which is returned from the second container to the first container reaches a point in the first container which is below the phase interface between the first and second cooling lubricants.
  • Corresponding pumps can be provided for transferring the first cooling lubricant from the first to the second container and for returning the phase of the second cooling lubricant which has been separated again in the second container to the first container.
  • the method is preferably carried out in such a way that the bottom of the second container is higher than the bottom of the first container, so that the phase of the second cooling lubricant separated in the second container can be returned to the first container by means of gravity.
  • the phase of the second cooling lubricant deposited in the second container can be returned to the first container continuously or discontinuously.
  • the procedure is preferably to determine the fill level in the second container, which can be done, for example, using a float, and when a predetermined fill level is reached, a valve, for example a solenoid valve, in the return line for the separated phase of the second cooling lubricant the second into the first container.
  • the valve can then automatically close in a time-controlled or flow-controlled manner or, more simply, in a controlled manner in that the level in the second container reaches a predetermined lower value.
  • the valve is preferably opened and closed by directly coupling the level meter to the valve.
  • Container admits. The quantitative ratio between the first and second
  • Cooling lubricant can be set as desired.
  • pure first cooling lubricant can also be supplied to the first container.
  • the removal of the separated phase of the first cooling lubricant in the first container for transfer into the second container is preferably carried out by means of a float suction system.
  • solid contaminants are advantageously removed from the separated phase of the second cooling lubricant in the first container.
  • Such largely metallic contaminants get into the cooling lubricant as a result of the metalworking processes.
  • the separated phase of the second cooling lubricant generally has a lower viscosity than the first cooling lubricant or a mixture of the two cooling lubricants, these solid impurities can be removed particularly easily from the separated phase of the second cooling lubricant. This is preferably carried out in such a way that a portion of the separated phase of the second cooling lubricant is removed and passed through a device for the separation of solids.
  • This device can be, for example, a magnetic separator, a sieve, a filter or a centrifuge.
  • a centrifuge as a separation device and when two containers are present, a 3-phase centrifuge is preferably selected, which not only separates the solid contaminants from the second cooling lubricant, but also emulsified portions of the first cooling lubricant as the second liquid phase.
  • the separated second cooling lubricant is preferably returned to the first container, while the separated phase of the first cooling lubricant is preferably transferred to the second container.
  • the method according to the invention is preferably carried out in such a way that, after the phase separation, the first and the second cooling lubricant are again applied to the workpiece in the manner described above.
  • the two cooling lubricants can therefore be circulated for weeks or months, in favorable cases even for years, and used again and again before they have to be processed or replaced using known methods.
  • tapping points for the two cooling lubricants from the storage container are provided in the method according to the invention.
  • Each tapping point extends into the desired phase of the first or the second cooling lubricant.
  • These tapping points are preferably designed in such a way that the tapping point for the usually specifically denser second cooling lubricant is located near the bottom of the container, while the tapping point for the generally specifically lighter first cooling lubricant floats on the cooling lubricant surface. The location of the tapping point then adapts to the liquid level, for example via a float system.
  • FIG 1 shows an example of a storage container with the two separate phases of cooling lubricant one (top) and cooling lubricant two (bottom) as well as the two separate tapping points for cooling lubricant one ("C") and cooling lubricant two (“D") in a side view.
  • the volume ratio of cooling lubricant one to cooling lubricant two in this example is about 1:10 to 1:20.
  • the extraction device (skimmer system "C") carried by a float system is for the cooling lubricant one near the edge of the storage container and is shielded from the main volume of the cooling lubricants by a plate system (“H”) which opens towards the edge of the storage container.
  • This plate system serves as a calming zone and prevents or at least reduces possible mixing of cooling lubricant one and cooling lubricant two as a result of turbulence.
  • the enlarged section “J” shows an enlarged section from phase "B" of the cooling lubricant two. Dotted lines and arrows indicate that the phase of the cooling lubricant, which is lighter in this case, rises upwards from the phase of the cooling lubricant two.
  • fine pigments originating from metal processing separate downwards, where they either deposit or can preferably be removed via a bypass system “F” and removed from the water phase (for example by means of microfilters or magnetic separators).
  • the first cooling lubricant is an oil which is not miscible with water, as is known in the prior art, for example, as “cutting oil” or “forming oil”.
  • the first cooling lubricant can also be a water-in-oil or an oil-in-water emulsion. This can be the case in particular if the phase separation in the storage container does not take place completely, but if oil and water are emulsified with one another. However, this can be optimized to the specific process conditions via chemical-technical product selection.
  • the oil can be selected from those oils which are known in the prior art for use as cooling lubricants.
  • it can be paraffinic or naphthenic mineral oils.
  • Synthetic or native ester oils can also be used.
  • Native ester oils are oils of plant or animal origin which can be obtained directly from the natural source or used after chemical modification steps, for example a transesterification.
  • water-miscible acetals or ethers preferably alkyl compounds with 8 to 20 carbon atoms, cannot be used in any ratio.
  • oils can be used which meet the definition that they are not water-miscible liquids with a higher viscosity than water. These oils may contain additional lubricating additives as they are known as so-called "EP additives". These may be halogen or organophosphorus compounds, for example halogen paraffins or phosphoric acid esters.
  • EP additives halogen or organophosphorus compounds
  • sulfur-containing EP additives for example sulfurized oils or organic polysuides, are preferably used for general machining Special examples are diisononyl pentasulfide, dibenzyl disulfide and di-t-dodecyl polysulfide. For the "cubic boric nitride - high speed grinding"("CBN - HSG”), more phosphorus-containing EP additives are used.
  • the second cooling lubricant has the multiple functions of cooling, flushing, chip removal and corrosion protection. Accordingly, it is preferred that the second cooling lubricant contains at least corrosion inhibitors.
  • Suitable corrosion inhibitors are salts of carboxylic acids of the formula (I)
  • R 3 for an aliphatic, linear or branched carbon hydrogen residue with 5 to 23 carbon atoms and 0 or 1 to 5 double bonds or an R -
  • Ph-COCH CH group, where R is a linear or branched alkyl radical having 8 to 18 carbon atoms and Ph is a phenyl group. R 3 can furthermore represent an aromatic radical.
  • Typical examples are the fatty acids caproic acid, caprylic acid, capric acid, isononanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, palmoleic acid, stearic acid, isostearic acid, oleic acid, elaidic acid, petroselinic acid, linoleic acid, linolenic acid, elaeostearic acid, arachidic acid, gadoleic acid, and eradic acidic acid, and eradic acidic acid, and eradic acidic acid, and eradic acid, and eradic acid, theiridic acid, herodic acid, and eradic acid, herodic acid, herodic acid, and eradic acid, theiridic acid, and eradic acid, theiridic acid, and its acidic acid, gadoleic acid, and its acidic acid Technical mixtures, such as those that occur during the pressure splitting of natural fats and oils.
  • Carboxylic acids of the formula (I) are preferably used in which R 3 represents alkyl radicals having 5 to 17 carbon atoms.
  • R 3 represents alkyl radicals having 5 to 17 carbon atoms.
  • substituted carboxylic acids are included in the group of alkylbenzoylacrylic acids.
  • the use of 3- (p-dodecylbenzoyl) acrylic acid is particularly preferred.
  • the acids mentioned can in particular be used as alkali, alkaline earth, ammonium, alkylammonium and / or zinc salts.
  • Anionic surfactants of the petroleum sulfonate type can be considered as a further group of corrosion inhibitors. These are sulfoxidation products of paraffin fractions with an average of 6 to 30, in particular 10 to 20, carbon atoms.
  • the petroleum sulfonates can also be regarded as secondary alkane sulfonates, with alkali or alkaline earth metals, ammonium or alkylammonium being suitable as counterions.
  • the petroleum sulfonates are preferably used in the form of their sodium or calcium salts.
  • a further group of corrosion inhibitors are sulfonation products of unsaturated fatty acid glyceride esters of the formula (II), so-called “sulfotriglycerides” or “sulfoils”.
  • R 6 CO and R 'CO independently of one another represent acyl radicals having 6 to 24 carbon atoms and 0 or 1 to 5 double bonds.
  • Sulfotriglycerides are known substances which can be obtained, for example, by adding sulfur trioxide or chlorosulfonic acid to unsaturated triglycerides, in particular rapeseed oil or sunflower oil.
  • rapeseed oil is preferably used in the form of the sodium, calcium, ammonium or alkylammonium salt.
  • corrosion inhibitors are - individually or in combination - alkanolamines and their salts, in particular carboxylic acid salts, sulfonates, organic boron compounds, in particular boric acid esters, fatty acid amides, aminodicarboxylic acids, dimer fatty acids, phosphoric acid esters, thiophenic acid esters, dialkyldithiophosphates, mono- and dialkylobutylsulfonobenzylsulfonobenzylsulfonates, some of which also have emulsifying properties.
  • alkanolamines and their salts in particular carboxylic acid salts, sulfonates, organic boron compounds, in particular boric acid esters, fatty acid amides, aminodicarboxylic acids, dimer fatty acids, phosphoric acid esters, thiophenic acid esters, dialkyldithiophosphates, mono- and dialkylobutylsulfonobenzyls
  • the second cooling lubricant is an oil-in-water emulsion, it can contain as oil phase those oils that can also be used for the first cooling lubricant.
  • the second cooling lubricant contains emulsifiers that keep the desired amount of oil in dispersion.
  • the phase separation between the first and second cooling lubricants can be controlled by the choice of type and amount of emulsifiers.
  • Adducts of ethylene and / or propylene oxide with compounds having acidic hydrogen atoms or fatty acid esters are suitable as emulsifiers. These include, for example, alkoxylation products of fatty alcohols, alkylphenols, fatty acids, fatty amines, fatty acid methyl esters and sorbitan esters, which can be obtained by the known processes of the prior art.
  • Typical examples are adducts of on average 1 to 20, preferably 2 to 10 moles of ethylene oxide and 0 or 1 to 5 moles of propylene oxide with fatty alcohols with 6 to 22 carbon atoms, alkylphenols with 4 to 12 carbon atoms in the alkyl radical, and fatty acids, fatty amines and fatty acid esters each with 6 to 22 carbon atoms in the fat residue.
  • fatty alcohols with 6 to 22 carbon atoms
  • alkylphenols with 4 to 12 carbon atoms in the alkyl radical
  • fatty acids, fatty amines and fatty acid esters each with 6 to 22 carbon atoms in the fat residue.
  • coconut fatty alcohol (conventional or narrow homolog distribution), on octylphenol, laurin or Laurylamine, coconut fatty acid methyl ester and / or sorbitan monolaurate.
  • anionic surfactants such as soaps, sulfonates and alkyl phosphates are also suitable.
  • Typical examples of this group of compounds are alkali soaps of fatty acids, naphthen soaps, alkylarylsulfonates, alkanesulfonates,
  • the second cooling lubricant is an oil-in-water emulsion
  • Biological contamination can also adversely affect the viscosity of the cooling lubricant. It may therefore be necessary to either add biocides to the second cooling lubricant or to subject it to other germicidal treatment, for example irradiation with ultraviolet radiation or air injection in the case of anaerobic attack.
  • Cooling lubricant emulsions can be used as the second cooling lubricant, as are currently customary in the prior art. These are known under the generic term "water-mixed cooling lubricants".
  • the second cooling lubricant can also represent a largely oil-free water phase.
  • oil-free cooling lubricants are known as grinding solutions. Their effect lies primarily in cooling, flushing and corrosion protection. Therefore, they contain one or several corrosion inhibitors as exemplified above Abrasive water can contain polyglycols as a weakly lubricating component.
  • a possible embodiment of the method according to the invention is that the first and the second cooling lubricant are applied to the workpiece via at least two separate nozzles.
  • One nozzle is usually sufficient for the first cooling lubricant, while the second cooling lubricant can flow out of one or more nozzles onto the workpiece.
  • the procedure is preferably such that the first and second cooling lubricants are applied to the workpiece as a two-component spray jet via a two-component nozzle in such a way that the jet of the first cooling lubricant is concentrically enveloped by the jet of the second cooling lubricant.
  • the jet of the first cooling lubricant is then directed directly onto the tribo zone, for example the cutting edge of a drill or a turning tool.
  • the condition is automatically fulfilled that the second cooling lubricant is applied to the workpiece immediately next to the first cooling lubricant.
  • the two-component nozzle has an outer nozzle space and an inner nozzle space, the outer nozzle space concentrically surrounding the inner nozzle space and the first cooling lubricant being applied through the inner nozzle space and the second cooling lubricant through the outer nozzle space into the tribo zone and onto the tool becomes.
  • An exemplary embodiment of such a two-component nozzle is shown in FIG. 3.
  • the nozzle space of the outer nozzle is that of inner nozzle separated by a flow body, for example a so-called Prandtl drop.
  • This flow body ensures a largely laminar flow of the second cooling lubricant, so that after the outlet from the nozzle it practically does not swirl with the first cooling lubricant.
  • a two-component nozzle has the advantage that it can be tracked particularly precisely to the tool. This can ensure that the two cooling lubricants hit the workpiece in such a way that optimal lubrication and optimal cooling / chip removal are guaranteed.
  • this two-component nozzle can be optimally matched to the tribo process via the supply pressure and supply volume and the setting of the adjustable nozzle outlet geometry.
  • the first cooling lubricant is preferably conveyed through the nozzle at a higher pressure than the second cooling lubricant.
  • the first cooling lubricant can be pressed through the nozzle at a pressure of> 5 bar, for example up to about 30 bar.
  • a pressure in the range from approximately 1 to approximately 5 bar is preferably selected for the second cooling lubricant.
  • the two-component nozzle is preferably designed in such a way that its two nozzle openings can be displaced independently of one another parallel to the longitudinal axis of the nozzle by the distances ⁇ dsi or ⁇ ds 2 .
  • This can be done using a thread, for example.
  • This has the advantage that the geometry of the two spray jets can be adapted to the geometry of the tool depending on the nozzle position. It is therefore not necessary to provide another two-component nozzle when changing the tool, the geometry of which is optimized for the tool. Rather, the adjustment can be made by moving the two nozzle openings parallel to the nozzle axis, the respective jet being able to be optimized in synergism with the variables pressure and volume flow per unit of time.
  • the inner jet of oil or oil-rich emulsion which preferably emerges under higher pressure, is covered by a jacket surrounded by the second cooling lubricant, which preferably emerges from the nozzle at a lower pressure than the first cooling lubricant.
  • the aerosols of the cutting or forming oil which are critical in terms of work hygiene and are at risk of explosion, cannot form, which, when used alone, lead to the problems mentioned at the outset. Rather, any aerosol droplets that may be formed, which may have a droplet size below 1.5 ⁇ m, are bound and removed directly in the surrounding jacket made of cooling lubricant.
  • the use of the two-substance nozzle is particularly advantageous if the tool only engages the surface of the workpiece.
  • another embodiment of the method according to the invention is preferable.
  • the first cooling lubricant is fed to the tribo zone via one or more channels in the tool, for example in the press ram or in the drill, while the second cooling lubricant is applied to the workpiece outside the tool, i.e. in the periphery , This is preferably done as a surge feed.
  • the first cooling lubricant is preferably conveyed through the tool at a pressure in the range from approximately 50 to approximately 90 bar, in particular from approximately 70 to approximately 90 bar.
  • the second cooling lubricant it is sufficient to pump it with a pressure of about 1 to about 5 bar.
  • the procedure according to the invention is such that more second cooling lubricant than first cooling lubricant is applied to the tool per unit of time.
  • the quantity ratio between the first and second cooling lubricants applied to the workpiece per unit of time can be in the range from about 1: 5 to about 1:30, preferably 1:10 to 1:20. This results from the task, according to which the first cooling lubricant primarily takes on the task of lubrication. A lower volume flow per unit of time is sufficient for this than for the second cooling lubricant, which has to dissipate both the heat generated and the chips formed or the abrasion.
  • the volume flow Vi of the first cooling lubricant is between approximately 1 and approximately 10 I / minute, preferably between approximately 5 and approximately 20 I / minute.
  • the volume flow V 2 of the second cooling lubricant must then be adjusted accordingly.
  • the process according to the invention has the advantage that a cooling lubricant combination is used which can be optimized separately with regard to the lubricating effect as well as with regard to heat dissipation, chip evacuation and corrosion protection.
  • the combined tasks of cooling and lubrication can be solved better than with conventional cooling lubricant emulsions, which represent a compromise with regard to lubrication and cooling effects.
  • the combination of two cooling lubricants to be provided according to the invention is cheaper and easier to handle.
  • the method according to the invention makes use of the advantages of using pure cutting or forming oils or oil-rich emulsions for the actual lubrication task in the tribo zone without having the disadvantages described at the outset of using such oils as the only cooling lubricant.
  • a swirling of the oil at the nozzle outlet is avoided by the surrounding water jet. This reduces the risk of aerosol formation and its undesirable consequences (risk of deflagration, explosion). Furthermore, the occupational hygiene disadvantages of aerosol formation are avoided.
  • the mixture of the first and second cooling lubricant returning from the processing machine is easier to remove due to the low oil content Solids (chips, metal debris) are freed as it could be a pure oil. Abrasive sludges in particular are easier to remove from the low-oil mixture than from a viscous oil phase.
  • fine abrasion such as grinding sludge can be removed from the cooling lubricant phase two in the storage container.
  • part of the cooling lubricant two is removed from the storage container via a bypass line (“F” in FIG. 1) and passed through a separating device, for example a fine filter or a magnetic separator. This takes advantage of the fact that fine abrasion from a water phase easier to remove than from an oil phase.
  • the cooling lubricant system can be adapted to both the type of machining step and the material of the workpiece.
  • the second cooling lubricant contains special corrosine inhibitors for light metals or for non-ferrous metals.
  • cooling lubricants can be used which are commercially available and satisfy the above description. A special adaptation of the cooling lubricants to the working method according to the invention is not necessary.
  • the invention relates to a device for carrying out the method described above, comprising a) a first container and b) a second container, c) a line for returning the used mixture of first and second cooling lubricant to the first container, d) a removal line in the first container for removing separated phase of the second cooling lubricant, e) a transfer line for transferring separated phase of the first cooling lubricant into the second container, f) a removal line in the second container for removing separated phase of the first cooling lubricant and g) one Return line for returning the phase of the second cooling lubricant deposited in the second container into the first container.
  • the line c) serves to return the used mixture of the first and second cooling lubricant from the metalworking facilities or
  • the removal line d) in the first container for removing the separated phase of the second cooling lubricant expediently begins in the first container at a point where as little as possible
  • Transfer line e for transferring the separated phase of the first
  • Cooling lubricant in the second container usefully begins in the first container at a point where there is as little turbulence as possible and at which the phase of the first cooling lubricant already largely differs from that
  • Coolant included This is particularly the case if that
  • volume of the first container does not have a sufficient dwell time
  • This transfer line e) in the first container is preferably positioned via a float system so that it is always at or a few cm below the liquid surface in the first container.
  • the removal of the first cooling lubricant from the first container and its transfer into the second container can be carried out, for example, with the aid of a
  • this transfer line e) preferably ends at a point such that the phase of the second cooling lubricant which separates out in the second container is swirled as little as possible with the first cooling lubricant. The sits in the second container
  • phase separation between the first and second coolant continues.
  • the first cooling lubricant depleted of mixed in second cooling lubricant is removed from the second container through the removal line f) and the
  • the ones in the second container separating phase of the second cooling lubricant is transferred through the return line g) into the first container. Since the second cooling lubricant usually has a higher density than the first cooling lubricant, it deposits on the bottom of the second container.
  • the transfer line g) preferably begins here. It can be advantageous if the bottom of the second container is not flat or not horizontal, but has a deepest point at which the return line g) begins.
  • the return line g) preferably ends at a point which lies below the boundary layer between the first and second cooling lubricants which forms in the first container.
  • the first container preferably additionally has the following devices: h) a circulating line for removing separated phase of the second cooling lubricant from the first container, i) a separating device for separating solid substances from a liquid , which is supplied via the circulation line h) separated phase of the second cooling lubricant, and a means for returning the phase of the second cooling lubricant separated from solid substances from the separating device i) into the first container.
  • a portion of the phase of the second cooling lubricant is therefore preferably fed to a separating device for separating off the solid impurities and the second cooling lubricant which is depleted of solid impurities is returned to the first container.
  • the second cooling lubricant is preferably removed from the first container via a pump, and the return from the separating device is preferably carried out by gravity.
  • Suitable separation devices are known in the prior art. For example, magnetic separators, sieves, fine filters or centrifuges are suitable. Several such separation devices can also be used together be combined.
  • a centrifuge as a separating device, a 3-phase centrifuge is preferably selected which not only separates the solid contaminants from the second cooling lubricant but also emulsified portions of the first cooling lubricant as the second liquid phase.
  • the two containers are arranged in such a way that the bottom of the second container is higher than the bottom of the first
  • Container begins and ends in the first container so that the end of the
  • Return line g) in the first container is lower than its beginning at the bottom of the second container.
  • a particularly space-saving embodiment consists in arranging the second container exactly or at least largely above the first container.
  • the height-offset arrangement of the first and second containers makes it possible to return the phase of the second cooling lubricant separating into the second container due to gravity into the first container. In this case, no pump is required. Rather, it is sufficient to equip the return line g) with a valve, preferably a solenoid valve, via which the return flow of second cooling lubricant into the first container can be controlled.
  • a level control for example a float switch, is preferably provided in the second container, which opens the valve in the return line g) when the liquid level in the second container has reached a predetermined level and thereby the return of a second one
  • Coolant starts from the second into the first container. Closing this
  • Valve can also be done via the float switch, if the
  • Liquid level has reached a lower limit to be specified.
  • the valve can be closed again after a predetermined time or after a predetermined amount of liquid has flowed through, which can be controlled by a flow meter.
  • first (“A") and second (“B”) coolant Common reservoir for first (“A") and second (“B”) coolant.
  • first cooling lubricant is specifically lighter than the second cooling lubricant.
  • A first cooling lubricant, eg grinding oil, cutting or forming oil, universal oil or highly concentrated EP emulsion, preferably on a native basis
  • B second cooling lubricant, e.g. passivation solution, grinding solution or low-concentration emulsion
  • C skimmer system as a removal system for the first cooling lubricant
  • H separation system for the efficient alignment of a pure and calmed flotate phase (first cooling lubricant). Elimination of turbulence in the system. Protection device against floating fine pigments.
  • I total flow filter system (e.g. gravity vacuum or vacuum belt filter; precoat filter, bag filter, etc.) for coarse filtering of the total amount of returned first and second cooling lubricant
  • V 2 volume fraction of second cooling lubricant
  • V ⁇ , 2 volume flows of first and second cooling lubricant (volume per unit of time)

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Abstract

The invention relates to a method for cutting- or non-cutting shaping of metals using two cooling lubricants. A first cooling lubricant in the form of an oil or a first emulsion with an oil content of at least 10 weight % is applied to the tribozone and a second cooling lubricant which is an oil-free cooling lubricant or a second emulsion, representing an oil-in-water-emulsion having an oil content of less than 10 w.- %, applied to the workpiece at the level of the tribozone. Depending on the processing techniques used, a two-component nozzle is preferably used to apply the first and the second cooling lubricant. The jet of the second cooling lubricant surrounds the jet of the second cooling lubricant in a concentric manner. Alternatively, it is possible to introduce the first cooling lubricant directly into the tribozone via channels in the tool. The second cooling lubricant can be applied at the periphery. Drip-off cooling lubricants are collected together in a container where phase separation into a first and a second cooling lubricant occurs. The invention also relates to an apparatus for performing the above-mentioned whereby said apparatus consists of two containers. The phase which is separated off from the first cooling lubricant in the first container is added to the second container to enable complete phase separation.

Description

"Metallumformung mit einem Zweiphasen-Kühlschmierstoffsystem""Metal forming with a two-phase coolant system"
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der spanabhebenden und spanlosen Umformung von Metallen. Sie betrifft ein neues Verfahren zum Einsatz der erforderlichen Kühlschmierstoffe.The invention is in the field of metal cutting and non-cutting metal forming. It relates to a new process for using the required cooling lubricants.
Beispiele für die spanabhebende Bearbeitung (= Umformung) von Metallen sind Schneiden, Bohren, Drehen oder Fräsen, für die spanlose Umformung Tiefziehen und Massivumformung. Für diese Prozesse werden flüssige Hilfsmittel, sogenannte Kühlschmierstoffe, benötigt. Diese haben im wesentlichen die Aufgabe, die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück zu verringern, die entstehende Wärme abzuführen und Metallabrieb (Feinabrieb, Stäube) bzw. Späne zu entfernen. Weiterhin müssen sie eine Verfärbung und/oder eine Korrosion der bearbeiteten Werkstücke verhindern.Examples of metal cutting (= forming) are cutting, drilling, turning or milling, for non-cutting forming deep drawing and solid forming. Liquid aids, so-called cooling lubricants, are required for these processes. These have the main task of reducing the friction between the tool and the workpiece, dissipating the heat generated and removing metal abrasion (fine abrasion, dusts) or chips. Furthermore, they must prevent discoloration and / or corrosion of the machined workpieces.
Ein Überblick über die formgebenden Metallbearbeitungsprozesse und die hierfür üblicherweise verwendeten Hilfsmittel ist beispielsweise Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., Vol.A15, 479-486 zu entnehmen. Das Spektrum der Anbietungsformen der in Betracht kommenden Hilfsmittel reicht dabei von Ölen über ÖI-in-Wasser-Emulsionen bis hin zu wäßrigen Lösungen. Üblicherweise werden den Basisflüssigkeiten - öl oder Wasser - weitere Komponenten wie beispielsweise Viskositätsregulatoren, Entschäumer oder Korrosionsinhibitoren zugesetzt. Speziell bei ölbasierten Systemen sind weiterhin Schmieradditive, beispielsweise sogenannte "EP-Additive", gebräuchlich. Für die Bildung von Emulsionen ist in der Regel der Einsatz von Emulgatoren erforderlich; in vielen Fällen werden die Mittel zudem durch Biozide stabilisiert.An overview of the shaping metalworking processes and the aids commonly used for this purpose can be found, for example, in Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, 5th Ed., Vol.A15, 479-486. The spectrum of the forms of supply of the auxiliaries in question ranges from oils to oil-in-water emulsions to aqueous solutions. Other components, such as viscosity regulators, defoamers or corrosion inhibitors, are usually added to the base liquids - oil or water. Lubricant additives, for example so-called “EP additives”, are also still used, especially in oil-based systems. The use of emulsifiers is generally necessary for the formation of emulsions; in many cases, the agents are also stabilized by biocides.
Als Ölkomponenten werden heutzutage vorzugsweise Paraffin- oder Mineralöle eingesetzt. Daneben kommen auch sogenannte synthetische Schmiermittel ("synthetische Öle") wie beispielsweise Polyolefme in Betracht. Weitere Beispiele von Ölkomponenten sind Esteröle, die auf pflanzlichen oder tierischen Ölen basieren können, Acetale oder Dialkylether. Durch die Auswahl der Öle und ihrer Mischungen nach Eigenschaften wie Polarität oder Viskosität lassen sich Metallbearbeitungsmittel formulieren, die die technischen Anforderungen für die unterschiedlichsten Einsatzgebiete erfüllen.Today paraffin or mineral oils are preferably used as oil components. In addition, so-called synthetic lubricants ("synthetic oils") such as polyolefms are also suitable. Further examples of oil components are ester oils, which can be based on vegetable or animal oils, acetals or dialkyl ethers. By selecting the oils and their mixtures according to properties such as polarity or viscosity, metalworking agents can be formulated that meet the technical requirements for a wide variety of applications.
Um eine ausreichende Schmierwirkung zu entfalten, müssen die Kühlschmierstoffe schmierend wirkende Komponenten enthalten. Bei wasserlöslichen Kühlschmierstoffen, die keine ölphase enthalten, werden als Schmierkomponente häufig Polyglykole eingesetzt. Derartige wäßrige Kühlschmierstoffe bewirken zwar eine gute Wärmeabfuhr, ihre Schmierwirkung ist jedoch beschränkt. Andererseits kann man als Kühlschmierstoffe im wesentlichen wasserfreie Öle einsetzen. Diese zeigen sehr gute Schmierwirkung und infolge ihrer Hydrophobie auch Korrosionsschutzwirkung, wegen der Viskosität und der geringen Wärmekapazität der öle ist die Spül- und Kühlwirkung jedoch eingeschränkt. Die Verwendung von ölen als Kühlschmierstoffe hat diverse Nachteile: Der hohe Preis der Öle und der beispielsweise durch schwieriges Abfiltrieren der anfallenden Späne und Schlämme bedingte Pflegeaufwand führen zu hohen Kosten. Die Entsorgung der anfallenden ölgetränkten Späne und Schlämme ist problematisch, da diese beispielsweise beim Versuch der metallurgischen Wiederaufarbeitung zu Verpuffungen oder Explosionen führen können. Auch das Öl-Luft-Gemisch, das an der Bearbeitungsmaschine entsteht, kann zu Explosionen oder Verpuffungen führen. Daher sind die Maschinen mit hohem Aufwand gekapselt, um einen unkontrollierten Luftzutritt zu verhindern. Vor dem Öffnen der Maschine, um beispielsweise das Werkstück auszuwechseln, muß die ölhaltige Luft erst über Filter abgesaugt werden. Dies verlangsamt die Produktionszyklen.In order to develop a sufficient lubricating effect, the cooling lubricants must contain lubricating components. With water-soluble cooling lubricants that do not contain an oil phase, polyglycols are often used as the lubricating component. Such aqueous cooling lubricants cause good heat dissipation, but their lubricating effect is limited. On the other hand, essentially water-free oils can be used as cooling lubricants. These have a very good lubricating effect and, due to their hydrophobicity, also an anti-corrosive effect, however, because of the viscosity and the low heat capacity of the oils, the flushing and cooling effect is limited. The use of oils as cooling lubricants has various disadvantages: The high price of the oils and the maintenance required due to the difficult filtering of the chips and sludges, for example, lead to high costs. The disposal of the resulting oil-soaked chips and sludge is problematic, since these can lead to deflagration or explosions, for example, when attempting metallurgical reprocessing. The oil-air mixture created on the processing machine can also lead to explosions or deflagrations. The machines are therefore encapsulated with great effort to prevent uncontrolled air access. Before opening the machine, for example to change the workpiece, the oil-containing air must first be extracted via a filter. This slows down the production cycles.
Einen verbreitet eingesetzten Kompromiß hinsichtlich Kosten und Aufwand, Wärmeabfuhr, Schmierwirkung und Korrosionsschutz stellen Kühlschmierstoffe in Form von ÖI-in-Wasser-Emulsionen dar. Diese enthalten in der Regel etwa 0,05 bis etwa 5 Gew.-% einer Ölphase, die mit Hilfe von Emulgatoren in Form von Tröpfchen im Submikrometer-und Mikrometerbereich in der Wasserphase dispergiert ist. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil derartiger Kühlschmierstoffemulsionen sind Korrosionsinhibitoren.A commonly used compromise with regard to costs and effort, heat dissipation, lubrication and corrosion protection are cooling lubricants in the form of oil-in-water emulsions. These generally contain from about 0.05 to about 5% by weight of an oil phase, which with the help of emulsifiers in the form of droplets in the submicron and micrometer range in the water phase is dispersed. A further essential component of such cooling lubricant emulsions are corrosion inhibitors.
Zur Verbesserung der Schmierwirkung von rein öligen Kühlschmierstoffen (die auch als Schneidöle oder Umformöle bezeichnet werden) oder von ölhaltigen Kühlschmierstoffemulsionen werden häufig sogenannte EP-Additive zugesetzt. Diese können ausgewählt sein aus Phosphor-, Schwefel- oder bei verringerten Ansprüchen an Umweltschutz auch Chlor-haltigen organischen Verbindungen. Insbesondere werden häufig Schwefel-organische Verbindungen als EP-Additive eingesetzt.So-called EP additives are often added to improve the lubricating effect of purely oily cooling lubricants (which are also referred to as cutting oils or forming oils) or of oil-containing cooling lubricant emulsions. These can be selected from phosphorus, sulfur or, in the case of reduced environmental protection requirements, chlorine-containing organic compounds. In particular, organic sulfur compounds are frequently used as EP additives.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur spanabhebenden oder spanlosen Umformung von Metallen zur Verfügung zu stellen, das sowohl hinsichtlich Schmierung als auch hinsichtlich Kühlung und Späneabfuhr optimiert ist.The object of the invention is to provide a method for metal cutting or non-cutting forming which is optimized both with regard to lubrication and with regard to cooling and chip removal.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur spanabhebenden oder spanlosen Umformung von Metallen unter Verwendung von zwei Kühlschmierstoffen, wobei man als ersten Kühlschmierstoff ein Öl oder eine erste Emulsion mit einem Olgehalt von mindestens 10 Gew-% an der Tribozone und gleichzeitig als zweiten Kühlschmierstoff einen ölfreien Kühlschmierstoff oder eine zweite Emulsion, die eine ÖI-in-Wasser-Emulsion mit einem Olgehalt von weniger als 10 Gew.-% darstellt, neben der Stelle der Tibozone auf das Werkstück aufbringt. Unter dem Begriff „Tribozone" wird diejenige Stelle am Werkstück verstanden, an der durch den Eingriff des Werkzeugs hohe Reibungskräfte entstehen. Dies ist beispielsweise die Stelle, an der die Späne oder der Metallabrieb erzeugt werden. Bei der spanlosen Umformung ist es die Stelle, bei der das Metall durch die Einwirkung des Werkzeugs (beispielsweise des Stempels) zum Fließen gebracht wird. Generell ist die Tribozone diejenige Stelle, an der das Werkzeug formgebend auf das Werkstück einwirkt und die daher gut geschmiert werden muß.The invention relates to a method for metal cutting or non-cutting forming using two cooling lubricants, the first cooling lubricant being an oil or a first emulsion with an oil content of at least 10% by weight in the tribo zone and, at the same time, an oil-free cooling lubricant as the second cooling lubricant or a second emulsion, which is an oil-in-water emulsion with an oil content of less than 10% by weight, is applied to the workpiece next to the location of the tibia zone. The term “tribo zone” is understood to mean the point on the workpiece at which high frictional forces arise due to the engagement of the tool. For example, this is the point at which the chips or metal abrasion are generated which causes the metal to flow through the action of the tool (for example, the punch). In general, the tribo zone is the point at which the tool has a shaping effect on the workpiece and must therefore be well lubricated.
Der Kern der Erfindung liegt also darin, daß bei der spanabhebenden oder spanlosen Umformung von Metallen nicht ein einziger Kühlschmierstoff eingesetzt wird, sondern daß mit 2 unterschiedlichen Typen von Kühlschmierstoffen gearbeitet wird. Der erste Kühlschmierstoff stellt ein reines Öl oder eine ölreiche Phase dar, die eine besonders gute Schmierwirkung zeigen. Bevorzugterweise ist der erste Kühlschmierstoff ein Öl, das möglichst wenig Wasser enthält. Der erste Kühlschmierstoff kann jedoch auch eine ölreiche Wasser-in-ÖI- oder eine Öl-inWasser-Emulsion darstellen, die einen Olgehalt von mindestens 10 Gew.-% Wasser aufweist. Vorzugsweise beträgt der olgehalt mindestens 20 Gew.-% und insbesondere mindestens 50 Gew.-%. Dieser erste Kühlschmierstoff wird möglichst nahe an der Tribozone auf das Werkstück aufgebracht. Er wird also gezielt an diejenige Stelle gebracht, wo der formgebende Eingriff des Werkzeugs in das Werkstück erfolgt und wo demnach eine besonders gute Schmierung erforderlich ist. Gleichzeitig hiermit wird der zweite Kühlschmierstoff neben der Tribozone, also in der Peripherie auf das Werkstück aufgebracht. Dies kann in einem Strahl (oder Schwall) oder in mehreren Stahlen erfolgen. Besonders bevorzugt ist eine weiter unten näher beschriebene Ausführungsform, bei der ein kegelförmiger Strahl des zweiten Kühlschmierstoffs einen schmaleren Strahl des ersten Kühlschmierstoffs konzentrisch umgibt. Unter „neben der Tribozone" ist dabei zu verstehen, daß der zweite Kühlschmierstoff nahe an der Tribozone (Stelle der Spanerzeugung) auf das Werkstück aufgebracht wird, jedoch so weit von dieser entfernt, daß die Wirkung des ersten Kühlschmierstoffs nicht gestört wird. Dies ist beim Aufbringen des zweiten Kühlschmierstoffs auf das Werkstück im an die Tribozone angrenzenden Bereich (= Peripherie) der Fall. Der zweite Kühlschmierstoff übernimmt schwerpunktmäßig die Funktion der Kühlung von Werkstück und Werkzeug sowie der Abführung des Metallabriebs und/oder der Späne. Außerdem dient insbesondere der zweite Kühlschmierstoff dem Korrosionsschutz. Der zweite Kühlschmierstoff kann demnach so optimiert sein, daß er seine Teilaufgaben besonders gut erfüllt, ohne daß er eine ausgeprägte Schmierwirkung aufweisen muß.The essence of the invention is therefore that not a single cooling lubricant is used in the machining or non-cutting forming of metals is, but that you work with 2 different types of cooling lubricants. The first cooling lubricant is a pure oil or an oil-rich phase that has a particularly good lubricating effect. The first cooling lubricant is preferably an oil which contains as little water as possible. However, the first cooling lubricant can also be an oil-rich water-in-oil or an oil-in-water emulsion which has an oil content of at least 10% by weight of water. The oil content is preferably at least 20% by weight and in particular at least 50% by weight. This first cooling lubricant is applied to the workpiece as close as possible to the tribo zone. It is therefore brought specifically to the place where the shape-giving engagement of the tool takes place in the workpiece and where particularly good lubrication is required. At the same time, the second cooling lubricant is applied to the workpiece next to the tribo zone, i.e. in the periphery. This can be done in one jet (or gush) or in several steels. An embodiment described in more detail below is particularly preferred, in which a conical jet of the second cooling lubricant concentrically surrounds a narrower jet of the first cooling lubricant. “Next to the tribo zone” is to be understood to mean that the second cooling lubricant is applied to the workpiece close to the tribo zone (point of chip production), but so far away from it that the action of the first cooling lubricant is not disturbed Application of the second cooling lubricant to the workpiece in the area adjacent to the tribo zone (= periphery) The second cooling lubricant primarily takes on the function of cooling the workpiece and tool, and removing the metal debris and / or the chips The second cooling lubricant can therefore be optimized in such a way that it fulfills its subtasks particularly well without having to have a pronounced lubricating effect.
Prinzipiell kann das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt werden, daß die beiden Kühlschmierstoffe nach einmaligem Gebrauch verworfen werden. Dies ist jedoch unwirtschaftlich und auch ökologisch nachteilig. Statt dessen führt man das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise in der Art aus, daß die vom Werkstück ablaufenden Kühlschmierstoffe zusammen in einem Vorratsbehältnis (= erstes Behältnis) aufgefangen werden. Da erster Kühlschmierstoff und zweiter Kühlschmierstoff sich nur wenig, vorzugsweise überhaupt nicht ineinander mischen, tritt in dem ersten Behältnis eine Phasentrennung zwischen erstem und zweitem Kühlschmierstoff ein, wobei sich eine ölreiche Phase des ersten Kühlschmierstoffs und eine wasserreiche Phase des zweiten Kühlschmierstoffs abscheiden. Während der gemeinsamen Rückführung der beiden Kühlschmierstoffe von der Bearbeitungsstelle in das Vorratsbehältnis kühlt der zweite Kühlschmierstoff den ersten Kühlschmierstoff, der durch die an der Tribozone entstehende Reibungswärme besonders stark erhitzt wurde. Dieser Kühlvorgang setzt sich im Vorratsbehältnis während der Phasentrennung fort, wo sich der erste Kühlschmierstoff tröpfchenweise und damit mit hoher Oberfläche vom zweiten Kühlschmierstoff separiert. Der zweite Kühlschmierstoff kühlt also nicht nur Werkzeug und Werkstück in der Umgebung der Tribozone, sondern auch direkt den ersten Kühlschmierstoff, bevor dieser erneut eingesetzt wird.In principle, the method according to the invention can be carried out in such a way that the two cooling lubricants are discarded after a single use. However, this is uneconomical and also environmentally disadvantageous. Instead, the method according to the invention is preferably carried out in such a way that the workpiece running cooling lubricants are collected together in a storage container (= first container). Since the first cooling lubricant and the second cooling lubricant mix only slightly, preferably not at all, a phase separation between the first and second cooling lubricants occurs in the first container, an oil-rich phase of the first cooling lubricant and a water-rich phase of the second cooling lubricant separating out. During the joint return of the two cooling lubricants from the processing point to the storage container, the second cooling lubricant cools the first cooling lubricant, which was heated particularly strongly by the frictional heat generated at the tribo zone. This cooling process continues in the storage container during phase separation, where the first cooling lubricant separates from the second cooling lubricant drop by drop and thus with a high surface area. The second cooling lubricant not only cools the tool and workpiece in the vicinity of the tribo zone, but also the first cooling lubricant directly before it is used again.
Üblicherweise wird der ölreiche erste Kühlschmierstoff auf dem wasserreichen zweiten Kühlschmierstoff aufschwimmen. Da dies eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, die von der konkret gewählten Kombination aus erstem und zweitem Kühlschmierstoff abhängt, ist das Behältnis konstuktiv derart ausgelegt, daß genügend Zeit zur Phasentrennung verbleibt, bevor die beiden Kühlschmierstoffe erneut dem Bearbeitungsprozeß zugeführt werden.Usually, the oil-rich first cooling lubricant will float on the water-rich second cooling lubricant. Since this takes a certain amount of time, which depends on the specifically selected combination of the first and second cooling lubricant, the container is structurally designed in such a way that there is sufficient time for phase separation before the two cooling lubricants are fed back into the machining process.
Zum Vervollständigen der Phasentrennung zwischen erstem Kühlschmierstoff und zweitem Kühlschmierstoff kann es vorteilhaft sein, ein zweites Behältnis vorzusehen, wobei die im ersten Behältnis abgeschiedene Phase des ersten Kühlschmierstoffs aus dem ersten Behältnis in das zweite Behältnis überführt wird und im zweiten Behältnis eine weitere Phasentrennung zwischen erstem und zweitem Kühlschmierstoff stattfindet. Als Ergebnis dieser zweiten Phasentrennung scheidet sich im zweiten Behältnis eine noch ölreichere Phase des ersten Kühlschmierstoffs von zuvor noch eingemischter wasserreicher Phase des zweiten Kühlschmierstoffs ab. Hierdurch wird eine bessere Phasentrennung erreicht als bei Verwendung eines einzigen Behältnisses. Die im zweiten Behältnis abgeschiedene wasserreiche Phase des zweiten Kühlschmierstoffs führt man vorzugsweise in das erste Behältnis zurück. Vorteilhafterweise führt man dies in der Art aus, daß die aus dem zweiten Behältnis in das erste Behältnis zurückgeführte Phase des zweiten Kühlschmierstoffs an eine Stelle im ersten Behältnis gelangt, die unterhalb der Phasengrenzfläche zwischen erstem und zweitem Kühlschmierstoff liegt.To complete the phase separation between the first cooling lubricant and the second cooling lubricant, it can be advantageous to provide a second container, the phase of the first cooling lubricant separated in the first container being transferred from the first container to the second container and a further phase separation between the first and second coolant takes place. As a result of this second phase separation, an even more oil-rich phase of the first cooling lubricant separates from the water-rich phase of the second cooling lubricant which has previously been mixed in, in the second container. As a result, better phase separation is achieved than when using a single container. The water-rich phase of the second cooling lubricant separated in the second container is preferably returned to the first container. This is advantageously carried out in such a way that the phase of the second cooling lubricant which is returned from the second container to the first container reaches a point in the first container which is below the phase interface between the first and second cooling lubricants.
Für das Überführen von erstem Kühlschmierstoff aus dem ersten in das zweite Behältnis und zur Rückführung der im zweiten Behältnis erneut abgeschiedenen Phase des zweiten Kühlschmierstoffs in das erste Behältnis können entsprechende Pumpen vorgesehen werden. Vorzugsweise führt man das Verfahren jedoch in der Art aus, daß der Boden des zweiten Behältnisses höher liegt als der Boden des ersten Behältnisses, so daß die Rückführung der im zweiten Behältnis abgeschiedenen Phase des zweiten Kühlschmierstoffs in das erste Behältnis mittels Schwerkraft erfolgen kann. Dabei kann die Rückführung der im zweiten Behältnis abgeschiedenen Phase des zweiten Kühlschmierstoffs in das erste Behältnis kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Bei diskontinuierlicher Verfahrensweise geht man vorzugsweise so vor, daß man den Füllstand im zweiten Behältnis feststellt, was beispielsweise über einen Schwimmer erfolgen kann, und beim Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes ein Ventil, beispielsweise ein Magnetventil, in der Rückführungsleitung für die abgeschiedene Phase des zweiten Kühlschmierstoffs aus dem zweiten in das erste Behältnis öffnet. Das Ventil kann dann automatisch zeitgesteuert oder durchflußgesteuert oder einfacher dadurch gesteuert schließen, daß der Füllstand im zweiten Behältnis einen vorgegebenen unteren Wert erreicht. Vorzugsweise erfolgt das öffnen und Schließen des Ventils durch direkte Kopplung des Füllstandmessers mit dem Ventil.Corresponding pumps can be provided for transferring the first cooling lubricant from the first to the second container and for returning the phase of the second cooling lubricant which has been separated again in the second container to the first container. However, the method is preferably carried out in such a way that the bottom of the second container is higher than the bottom of the first container, so that the phase of the second cooling lubricant separated in the second container can be returned to the first container by means of gravity. The phase of the second cooling lubricant deposited in the second container can be returned to the first container continuously or discontinuously. In the case of a discontinuous procedure, the procedure is preferably to determine the fill level in the second container, which can be done, for example, using a float, and when a predetermined fill level is reached, a valve, for example a solenoid valve, in the return line for the separated phase of the second cooling lubricant the second into the first container. The valve can then automatically close in a time-controlled or flow-controlled manner or, more simply, in a controlled manner in that the level in the second container reaches a predetermined lower value. The valve is preferably opened and closed by directly coupling the level meter to the valve.
Wenn der Füllstand im zweiten Behältnis eine vorgegebene Höhe unterschreitet, obwohl das Ventil in der Rückführungsleitung zum ersten Behältnis geschlossen ist, kann dies daran liegen, daß dem zweiten Behältnis mehr erster Kühlschmierstoff entnommen wird als aus dem ersten Behältnis zugeführt wird. In diesem Fall kann man vorsehen, die Menge an erstem Kühlschmierstoff im erstenIf the fill level in the second container falls below a predetermined level even though the valve in the return line to the first container is closed, this may be because more first cooling lubricant is removed from the second container than is supplied from the first container. In In this case, you can provide the amount of first coolant in the first
Behältnis und hierdurch mittelbar auch im zweiten Behältnis zu erhöhen, indem man ersten und zweiten Kühlschmierstoff getrennt oder als Mischung in das ersteIncrease the container and thereby indirectly also in the second container by separating the first and second cooling lubricants or as a mixture into the first
Behältnis zugibt. Dabei kann das Mengenverhältnis zwischen erstem und zweitemContainer admits. The quantitative ratio between the first and second
Kühlschmierstoff beliebig eingestellt werden. Selbstverständlich kann auch reiner erster Kühlschmierstoff dem ersten Behältnis zugeführt werden.Cooling lubricant can be set as desired. Of course, pure first cooling lubricant can also be supplied to the first container.
Die Entnahme von abgeschiedener Phase des ersten Kühlschmierstoffs im ersten Behältnis zur Überführung in das zweite Behältnis erfolgt vorzugsweise über eine Schwimmerabsaugung.The removal of the separated phase of the first cooling lubricant in the first container for transfer into the second container is preferably carried out by means of a float suction system.
Unabhängig davon, ob man ein oder zwei Behältnisse vorsieht, entfernt man vorteilhafterweise feste Verunreinigungen aus der abgeschiedenen Phase des zweiten Kühlschmierstoffs im ersten Behältnis. Solche weitgehend metallische Verunreinigungen gelangen als Folge der Metallbearbeitungsvorgänge in den Kühlschmierstoff. Da die abgeschiedene Phase des zweiten Kühlschmierstoffs in der Regel eine geringere Viskosität aufweist als der erste Kühlschmierstoff oder eine Mischung der beiden Kühlschmierstoffe, lassen sich diese festen Verunreinigungen aus der abgeschiedenen Phase des zweiten Kühlschmierstoffs besonders leicht entfernen. Vorzugsweise führt man dies derart durch, daß man einen Anteil der abgeschiedenen Phase des zweiten Kühlschmierstoffs entnimmt und über eine Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen führt. Diese Einrichtung kann beispielsweise ein Magnetabscheider, ein Sieb, ein Filter oder eine Zentrifuge sein. Beim Einsatz einer Zentrifuge als Trenneinrichtung und bei Vorhandensein von zwei Behältnissen wählt man vorzugsweise eine 3-Phasen- Zentrifuge, die aus dem zweiten Kühlschmierstoff nicht nur die festen Verunreinigungen, sondern auch noch einemulgierte Anteile an erstem Kühlschmierstoff als zweite Flüssigphase abtrennt. In diesem Fall führt man den abgetrennten zweiten Kühlschmierstoff vorzugsweise in das erste Behältnis zurück, während man die abgetrennte Phase des ersten Kühlschmierstoffs vorzugsweise in das zweite Behältnis überführt. Man führt das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise derart aus, daß nach der Phasentrennung der erste und der zweite Kühlschmierstoff erneut in der Art auf das Werkstück aufgebracht werden, wie es vorstehend beschrieben wurde. Die beiden Kühlschmierstoffe können also wochen- bzw monatelang, in günstigen Fällen auch jahrelang im Kreis geführt und immer wieder eingesetzt werden, bevor sie nach bekannten Verfahren aufbereitet oder ersetzt werden müssen. Dabei sieht man vorzugsweise die im Stand der Technik der spanabhebenden Metallbearbeitung bekannten Pfiegemaßnahmen für die Kühlschmierstoffe vor, beispielsweise das Entfernen der Späne und des Abriebs sowie erforderlichenfalls ein Verhindern biologischer Verkeimung.Regardless of whether one or two containers are provided, solid contaminants are advantageously removed from the separated phase of the second cooling lubricant in the first container. Such largely metallic contaminants get into the cooling lubricant as a result of the metalworking processes. Since the separated phase of the second cooling lubricant generally has a lower viscosity than the first cooling lubricant or a mixture of the two cooling lubricants, these solid impurities can be removed particularly easily from the separated phase of the second cooling lubricant. This is preferably carried out in such a way that a portion of the separated phase of the second cooling lubricant is removed and passed through a device for the separation of solids. This device can be, for example, a magnetic separator, a sieve, a filter or a centrifuge. When using a centrifuge as a separation device and when two containers are present, a 3-phase centrifuge is preferably selected, which not only separates the solid contaminants from the second cooling lubricant, but also emulsified portions of the first cooling lubricant as the second liquid phase. In this case, the separated second cooling lubricant is preferably returned to the first container, while the separated phase of the first cooling lubricant is preferably transferred to the second container. The method according to the invention is preferably carried out in such a way that, after the phase separation, the first and the second cooling lubricant are again applied to the workpiece in the manner described above. The two cooling lubricants can therefore be circulated for weeks or months, in favorable cases even for years, and used again and again before they have to be processed or replaced using known methods. In this case, it is preferable to provide the maintenance measures for the cooling lubricants known in the prior art of metal cutting, for example the removal of the chips and the abrasion and, if necessary, prevention of biological contamination.
Demnach sieht man im erfindungsgemäßen Verfahren 2 Entnahmestellen für die beiden Kühlschmierstoffe aus dem Vorratsbehältnis vor. Dabei reicht jede Entnahmestelle in die gewünschte Phase des ersten oder des zweiten Kühlschmierstoffs. Vorzugsweise bildet man diese Entnahmestellen so aus, daß sich die Entnahmestelle für den in der Regel spezifisch dichteren zweiten Kühlschmierstoff nahe dem Boden des Behältnisses befindet, während die Entnahmestelle für den in der Regel spezifisch leichteren ersten Kühlschmierstoff auf der Kühlschmierstoffoberfläche aufschwimmt. Die Lage der Entnahmestelle paßt sich dann dem Flüssigkeitsniveau an, beispielsweise über ein Schwimmer- System. Abbildung 1 zeigt beispielhaft einen Vorratsbehälter mit den beiden getrennten Phasen von Kühlschmierstoff eins (oben) und Kühlschmierstoff zwei (unten) sowie die beiden getrennten Entnahmestellen für Kühlschmierstoff eins („C") und Kühlschmierstoff zwei („D") in Seitenansicht. Das Volumenverhältnis Kühlschmierstoff eins zu Kühlschmierstoff zwei beträgt in diesem Beispiel etwa 1 : 10 bis 1 : 20. Wie in der zugehörigen Aufsichtszeichnung (Abb. 2) dargestellt, liegt die durch ein Schwimmersystem getragene Entnahmeeinrichtung (Skimmer- System „C") für den Kühlschmierstoff eins nahe dem Rand des Vorratsbehälters und ist durch ein Plattensystem („H"), das sich zum Rand des Vorratsbehälters öffnet, gegen das Hauptvolumen der Kühlschmierstoffe abgeschirmt. Dieses Plattensystem dient als Beruhigungszone und verhindert oder vermindert zumindest ein mögliches Durchmischen von Kühlschmierstoff eins und Kühlschmierstoff zwei infolge von Turbulenzen. Der vergrößerte Ausschnitt „J" zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Phase „B" des Kühlschmierstoffs zwei. Durch Punktierung und Pfeile ist angedeutet, daß die in diesem Falle leichtere Phase des Kühlschmierstoffs eins nach oben aus der Phase des Kühlschmierstoffs zwei aufsteigt. Gleichzeitig separieren aus der Metallbearbeitung stammende Feinpigmente nach unten, wo sie sich entweder ablagern oder vorzugsweise über ein Bypass-System „F" entnommen und aus der Wasserphase entfernt werden können (z.B. durch Mikrofilter oder Magnetabscheider).Accordingly, 2 tapping points for the two cooling lubricants from the storage container are provided in the method according to the invention. Each tapping point extends into the desired phase of the first or the second cooling lubricant. These tapping points are preferably designed in such a way that the tapping point for the usually specifically denser second cooling lubricant is located near the bottom of the container, while the tapping point for the generally specifically lighter first cooling lubricant floats on the cooling lubricant surface. The location of the tapping point then adapts to the liquid level, for example via a float system. Figure 1 shows an example of a storage container with the two separate phases of cooling lubricant one (top) and cooling lubricant two (bottom) as well as the two separate tapping points for cooling lubricant one ("C") and cooling lubricant two ("D") in a side view. The volume ratio of cooling lubricant one to cooling lubricant two in this example is about 1:10 to 1:20. As shown in the accompanying drawing (Fig. 2), the extraction device (skimmer system "C") carried by a float system is for the cooling lubricant one near the edge of the storage container and is shielded from the main volume of the cooling lubricants by a plate system (“H”) which opens towards the edge of the storage container. This plate system serves as a calming zone and prevents or at least reduces possible mixing of cooling lubricant one and cooling lubricant two as a result of turbulence. The enlarged section "J" shows an enlarged section from phase "B" of the cooling lubricant two. Dotted lines and arrows indicate that the phase of the cooling lubricant, which is lighter in this case, rises upwards from the phase of the cooling lubricant two. At the same time, fine pigments originating from metal processing separate downwards, where they either deposit or can preferably be removed via a bypass system “F” and removed from the water phase (for example by means of microfilters or magnetic separators).
In einer speziellen Ausführungsform stellt der erste Kühlschmierstoff ein nicht mit Wasser mischbares öl dar, wie es im Stand der Technik beispielsweise als „Schneidöl" oder „Umformöl" bekannt ist. Der erste Kühlschmierstoff kann jedoch auch, wie vorstehend ausgeführt, eine Wasser-in-öl- oder eine Öl-in-Wassr- Emulsion darstellen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Phasentrennung in dem Vorratsbehältnis nicht vollständig erfolgt, sondern wenn öl und Wasser miteinander emulgiert werden. Dies kann jedoch über chemischtechnische Produktauswahl auf die konkreten Prozeßbedingungen optimiert werden.In a special embodiment, the first cooling lubricant is an oil which is not miscible with water, as is known in the prior art, for example, as "cutting oil" or "forming oil". However, as stated above, the first cooling lubricant can also be a water-in-oil or an oil-in-water emulsion. This can be the case in particular if the phase separation in the storage container does not take place completely, but if oil and water are emulsified with one another. However, this can be optimized to the specific process conditions via chemical-technical product selection.
Unabhängig davon, ob der erste Kühlschmierstoff als weitgehend wasserfreies Öl oder als wasserhaltige Emulsion vorliegt, kann das öl ausgewählt sein aus solchen Ölen, wie sie im Stand der Technik für die Anwendung als Kühlschmierstoffe bekannt sind. Beispielsweise kann es sich um paraffinische oder naphthenische Mineralöle handeln. Weiterhin können synthetische oder native Esteröle verwendet werden. Native Esteröle sind Öle pflanzlichen oder tierischen Ursprungs, die wie direkt aus der natürlichen Quelle gewonnen oder nach chemischen Modifizierungsschritten, beispielsweise einer Umesterung, eingesetzt werden können. Weiterhin können nicht in jedem Verhältnis mit Wasser mischbare Acetale oder Ether, vorzugsweise Alkylverbindungen mit 8 bis 20 C- Atomen eingesetzt werden. Generell können Öle verwendet werden, die der Definition genügen, daß sie nicht mit Wasser in jedem Verhältnis mischbare Flüssigkeiten mit einer höheren Viskosität als Wasser darstellen. Diese Öle können zusätzliche Schmieradditive enthalten, wie sie als sogenannte „EP- Additive" bekannt sind. Dies können halogen- oder phosphororganische Verbindungen sein, beispielsweise Halogenparaffine oder Phosphorsäureester. Vorzugsweise setzt man jedoch für allgemeine Zerspanung schwefelhaltige EP- Additive ein, beispielsweise geschwefelte Öle oder organische Polysuifide. Spezielle Beispiele sind Diisononylpentasulfid, Dibenzyldisulfid und Di-t- dodecylpolysulfid. Für das „cubic boric nitride - high speed grinding" („CBN - HSG") verwendet man eher phosphorhaltige EP-Additive.Regardless of whether the first cooling lubricant is present as a largely anhydrous oil or as a water-containing emulsion, the oil can be selected from those oils which are known in the prior art for use as cooling lubricants. For example, it can be paraffinic or naphthenic mineral oils. Synthetic or native ester oils can also be used. Native ester oils are oils of plant or animal origin which can be obtained directly from the natural source or used after chemical modification steps, for example a transesterification. Furthermore, water-miscible acetals or ethers, preferably alkyl compounds with 8 to 20 carbon atoms, cannot be used in any ratio. In general, oils can be used which meet the definition that they are not water-miscible liquids with a higher viscosity than water. These oils may contain additional lubricating additives as they are known as so-called "EP additives". These may be halogen or organophosphorus compounds, for example halogen paraffins or phosphoric acid esters. However, sulfur-containing EP additives, for example sulfurized oils or organic polysuides, are preferably used for general machining Special examples are diisononyl pentasulfide, dibenzyl disulfide and di-t-dodecyl polysulfide. For the "cubic boric nitride - high speed grinding"("CBN - HSG"), more phosphorus-containing EP additives are used.
Der zweite Kühlschmierstoff hat die mehrfache Aufgabe der Kühlung, der Spülung, der Späneabfuhr und des Korrosionsschutzes. Demgemäß ist es bevorzugt, daß der zweite Kühlschmierstoff zumindest Korrosionsinhibitoren enthält.The second cooling lubricant has the multiple functions of cooling, flushing, chip removal and corrosion protection. Accordingly, it is preferred that the second cooling lubricant contains at least corrosion inhibitors.
Als Korrosionsinhibitoren kommen beispielsweise Salze von Carbonsäuren der Formel (I) in Betracht,Examples of suitable corrosion inhibitors are salts of carboxylic acids of the formula (I)
R3-COOH (I)R 3 -COOH (I)
in der R3 für einen aliphatischen, linearen oder verzweigten Kohlen Wasserstoff rest mit 5 bis 23 Kohlenstoffatomen und 0 bzw. 1 bis 5 Doppelbindungen oder eine R -in R 3 for an aliphatic, linear or branched carbon hydrogen residue with 5 to 23 carbon atoms and 0 or 1 to 5 double bonds or an R -
Ph-COCH=CH-Gruppe, wobei R für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und Ph für eine Phenylgruppe steht. Weiterhin kann R3 einen aromatischen Rest darstellen.Ph-COCH = CH group, where R is a linear or branched alkyl radical having 8 to 18 carbon atoms and Ph is a phenyl group. R 3 can furthermore represent an aromatic radical.
Typische Beispiele sind die Fettsäuren Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Isononansäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmoleinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, Petroselinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Elaeostearinsäure, Arachinsäure, Gadoleinsäure, Arachidonsäure, Behensäure, Erucasäure und Clupanodonsäure sowie deren technische Gemische, wie sie beispielsweise bei der Druckspaltung von natürlichen Fetten und Ölen anfallen. Vorzugsweise werden Carbonsäuren der Formel (I) eingesetzt, in der R3 für Alkylreste mit 5 bis 17 Kohlenstoffatomen steht. Beispiele für substituierte Carbonsäuren sind in der Gruppe der Alkylbenzoylacrylsäuren enthalten. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von 3-(p- Dodecylbenzoyl)acrylsäure.Typical examples are the fatty acids caproic acid, caprylic acid, capric acid, isononanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, palmoleic acid, stearic acid, isostearic acid, oleic acid, elaidic acid, petroselinic acid, linoleic acid, linolenic acid, elaeostearic acid, arachidic acid, gadoleic acid, and eradic acidic acid, and eradic acidic acid, and eradic acid, theiridic acid, herodic acid, and eradic acid, herodic acid, herodic acid, and eradic acid, theiridic acid, and eradic acid, theiridic acid, and its acidic acid, gadoleic acid, and its acidic acid Technical mixtures, such as those that occur during the pressure splitting of natural fats and oils. Carboxylic acids of the formula (I) are preferably used in which R 3 represents alkyl radicals having 5 to 17 carbon atoms. Examples of substituted carboxylic acids are included in the group of alkylbenzoylacrylic acids. The use of 3- (p-dodecylbenzoyl) acrylic acid is particularly preferred.
Die genannten Säuren können insbesondere als Alkali-, Erdalkali-, Ammonium-, Alkylammonium- und/oder Zinksalze ein- gesetzt werden.The acids mentioned can in particular be used as alkali, alkaline earth, ammonium, alkylammonium and / or zinc salts.
Als weitere Gruppe von Korrosionsinhibitoren kommen anionische Tenside vom Typ der Petrolsulfonate in Betracht. Hierbei handelt es sich um Sulfoxidationsprodukte von Paraffinfraktionen mit durchschnittlich 6 bis 30, insbesondere 10 bis 20 Kohlenstoffatomen. Die Petrolsulfonate können auch als sekundäre Alkansulfonate aufgefaßt werden, wobei als Gegenionen Alkali- oder Erdalkalimetalle, Ammonium oder Alkylammonium in Betracht kommen. Vorzugsweise werden die Petrolsulfonate in Form ihrer Natrium- oder Calciumsalze eingesetzt.Anionic surfactants of the petroleum sulfonate type can be considered as a further group of corrosion inhibitors. These are sulfoxidation products of paraffin fractions with an average of 6 to 30, in particular 10 to 20, carbon atoms. The petroleum sulfonates can also be regarded as secondary alkane sulfonates, with alkali or alkaline earth metals, ammonium or alkylammonium being suitable as counterions. The petroleum sulfonates are preferably used in the form of their sodium or calcium salts.
Als weitere Gruppe von Korrosionsinhibitoren kommen Sulfonierungsprodukte ungesättigter Fettsäureglyceridester der Formel (II), sogenannte "Sulfotriglyceride" oder "Sulfoils" in Betracht,A further group of corrosion inhibitors are sulfonation products of unsaturated fatty acid glyceride esters of the formula (II), so-called "sulfotriglycerides" or "sulfoils".
CH2O-COR5 CH 2 O-COR 5
CH-O-COR6 (II)CH-O-COR 6 (II)
II
CH2O-COR7 CH 2 O-COR 7
in der R5CO für einen ungesättigten Acylrest mit 16 bis 24 Kohlenstoffatomen undin the R 5 CO for an unsaturated acyl radical having 16 to 24 carbon atoms and
1 bis 5 Doppelbindungen und R6CO und R' CO unabhängig voneinander für Acylreste mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen und 0 oder 1 bis 5 Doppelbindungen steht. Sulfotriglyceride stellen bekannte Stoffe dar, die beispiels- weise durch Anlagerung von Schwefeltrioxid oder Chlorsulfonsäure an ungesättigte Triglyceride, insbesondere Rapsöl oder Sonnenblumenöl erhalten werden können. Im Sinne der erfindungsgemäßen Mittel wird vorzugsweise sulfoniertes Rapsöl in Form des Natrium-, Calcium-, Ammonium- oder Alkylammoniumsalzes eingesetzt.1 to 5 double bonds and R 6 CO and R 'CO independently of one another represent acyl radicals having 6 to 24 carbon atoms and 0 or 1 to 5 double bonds. Sulfotriglycerides are known substances which can be obtained, for example, by adding sulfur trioxide or chlorosulfonic acid to unsaturated triglycerides, in particular rapeseed oil or sunflower oil. For the purposes of the agents according to the invention, sulfonated rapeseed oil is preferably used in the form of the sodium, calcium, ammonium or alkylammonium salt.
Als Korrosionsinhibitoren kommen desweiteren auch - einzeln oder in Kombination - Alkanolamine und ihre Salze, insbesondere Carbonsäuresalze, Sulfonate, organische Borverbindungen, insbesondere Borsäureester, Fettsäureamide, Aminodicarbonsäuren, Dimerfettsäuren, Phosphorsäureester, Thiophensäure- ester, Dialkyldithiophosphate, Mono- und Dialkylarylsulfonate, Benzotriazole und Polyisobutenbensteinsäurederivate, die teilweise auch emulgierende Eigenschaften aufweisen, in Betracht.Also suitable as corrosion inhibitors are - individually or in combination - alkanolamines and their salts, in particular carboxylic acid salts, sulfonates, organic boron compounds, in particular boric acid esters, fatty acid amides, aminodicarboxylic acids, dimer fatty acids, phosphoric acid esters, thiophenic acid esters, dialkyldithiophosphates, mono- and dialkylobutylsulfonobenzylsulfonobenzylsulfonates, some of which also have emulsifying properties.
Stellt der zweite Kühlschmierstoff eine öl-in-Wasser-Emulsion dar, kann er als ölphase solche öle enthalten, die auch für den ersten Kühlschmierstoff verwendet werden können. In diesem Fall enthält der zweite Kühlschmierstoff Emulgatoren, die die gewünschte Menge öl in Dispersion halten. Durch die Wahl von Art und Menge der Emulgatoren kann die Phasentrennung zwischen erstem und zweitem Kühlschmierstoff gesteuert werden.If the second cooling lubricant is an oil-in-water emulsion, it can contain as oil phase those oils that can also be used for the first cooling lubricant. In this case, the second cooling lubricant contains emulsifiers that keep the desired amount of oil in dispersion. The phase separation between the first and second cooling lubricants can be controlled by the choice of type and amount of emulsifiers.
Als Emulgatoren kommen Anlagerungsprodukte von Ethylen- und/ oder Propylenoxid an Verbindungen mit aciden Wasserstoffatomen oder Fettsäureester in Betracht. Hierunter sind beispielsweise Alkoxylierungsprodukte von Fettalkoholen, Alkylphenolen, Fettsäuren, Fettaminen, Fettsäuremethylestern und Sorbitanestern zu verstehen, die nach den bekannten Verfahren des Stands der Technik erhalten werden können.Adducts of ethylene and / or propylene oxide with compounds having acidic hydrogen atoms or fatty acid esters are suitable as emulsifiers. These include, for example, alkoxylation products of fatty alcohols, alkylphenols, fatty acids, fatty amines, fatty acid methyl esters and sorbitan esters, which can be obtained by the known processes of the prior art.
Typische Beispiele sind Anlagerungsprodukte von durchschnittlich 1 bis 20, vorzugsweise 2 bis 10 Mol Ethylenoxid und 0 oder 1 bis 5 Mol Propylenoxid an Fettalkohole mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, Alkylphenole mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen im Alkylrest sowie Fettsäuren, Fettamine und Fettsäureester mit jeweils 6 bis 22 Kohlenstoffatomen im Fettrest. Besonders bevorzugt sindTypical examples are adducts of on average 1 to 20, preferably 2 to 10 moles of ethylene oxide and 0 or 1 to 5 moles of propylene oxide with fatty alcohols with 6 to 22 carbon atoms, alkylphenols with 4 to 12 carbon atoms in the alkyl radical, and fatty acids, fatty amines and fatty acid esters each with 6 to 22 carbon atoms in the fat residue. Are particularly preferred
Anlagerungsprodukte von 2 bis 10 Mol Ethylenoxid an Lauryl- oder C -12/1,4-Addition products of 2 to 10 moles of ethylene oxide with lauryl or C -12/1 , 4-
Kokosfettalkohol (konventionelle oder eingeengte Homologenverteilung), an Octylphenol, Laurin- oder Laurylamin, Kokosfettsäuremethylester und/oder Sorbitanmonolaurat.Coconut fatty alcohol (conventional or narrow homolog distribution), on octylphenol, laurin or Laurylamine, coconut fatty acid methyl ester and / or sorbitan monolaurate.
Neben den genannten nichtionischen Emulgatoren kommen auch anionische Tenside wie beispielsweise Seifen, Sulfonate und Alkylphosphate in Betracht. Typische Beispiele für diese Gruppe von Verbindungen stellen Alkaliseifen von Fettsäuren, Naphthenseifen, Alkylarylsulfonate, Alkansulfonate,In addition to the nonionic emulsifiers mentioned, anionic surfactants such as soaps, sulfonates and alkyl phosphates are also suitable. Typical examples of this group of compounds are alkali soaps of fatty acids, naphthen soaps, alkylarylsulfonates, alkanesulfonates,
Alkylbenzolsulfonate, Alkylsulfate und Alkylethersulfate dar.Alkylbenzenesulfonates, alkyl sulfates and alkyl ether sulfates.
Für den Ansatz der Kühlschmierstoffemulsion in sehr weichem Wasser eignet sich als Emulgatorsystem insbesondere die folgende Kombination: a) Ethoxylate/Propoxylate von Fettalkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen im Alkohol mit 2 bis 6 Ethylenoxideinheiten und 4 bis 8 Propylenoxideinheiten und b) Fettalkoholen und/oder Fettalkoholpropoxylaten mit 12 bis 24 C-Atomen im Alkohol und 0 bis 3 Propylenoxideinheiten und/oder Destillationsrückstand dieser Fettalkohole im Gewichtsverhältnis a : b = 1 : 0,3 bis 0,3 : 1.For the preparation of the cooling lubricant emulsion in very soft water, the following combination is particularly suitable as an emulsifier system: a) ethoxylates / propoxylates of fatty alcohols with 8 to 18 carbon atoms in alcohol with 2 to 6 ethylene oxide units and 4 to 8 propylene oxide units and b) fatty alcohols and / or fatty alcohol propoxylates with 12 to 24 carbon atoms in the alcohol and 0 to 3 propylene oxide units and / or distillation residue of these fatty alcohols in the weight ratio a: b = 1: 0.3 to 0.3: 1.
Dieses Emulgatorsystem ist in der DE-A-197 03 083 näher beschrieben.This emulsifier system is described in more detail in DE-A-197 03 083.
Stellt der zweite Kühlschmierstoff eine ÖI-in-Wasser-Emulsion dar, kann es erforderlich sein, diese gegen eine biologische Verkeimung zu stabilisieren, die zu einer Geruchsbelästigung führen und auch gesundheitsschädlich sein kann. Eine biologische Kontamination kann auch die Viskosität des Kühlschmierstoffs ungünstig beeinflussen. Daher kann es erforderlich sein, den zweiten Kühlschmierstoff entweder mit Bioziden zu versetzen oder ihn einer sonstigen keimtötenden Behandlung, beispielsweise einer Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung oder Lufteinblasung bei anaerobem Befall, zu unterziehen. Als zweiter Kühlschmierstoff können Kühlschmierstoffemulsionen verwendet werden, wie sie derzeit im Stand der Technik üblich sind. Diese sind unter dem Oberbegriff „wassergemischte Kühlschmierstoffe" bekannt. Der zweite Kühlschmierstoff kann jedoch auch eine weitgehend ölfreie Wasserphase darstellen. Solche ölfreien Kühlschmierstoffe sind als Schleiflösungen bekannt. Ihre Wirkung liegt vor allem in der Kühlung, Spülung und im Korrosionsschutz. Daher enthalten sie einen oder mehrere Korrosionsinhibitoren, wie sie vorstehend beispielhaft aufgezählt wurden. Als schwach schmierende Komponente können Schleifwässer Polyglykole enthalten.If the second cooling lubricant is an oil-in-water emulsion, it may be necessary to stabilize it against biological contamination, which can lead to unpleasant odors and can also be harmful to health. Biological contamination can also adversely affect the viscosity of the cooling lubricant. It may therefore be necessary to either add biocides to the second cooling lubricant or to subject it to other germicidal treatment, for example irradiation with ultraviolet radiation or air injection in the case of anaerobic attack. Cooling lubricant emulsions can be used as the second cooling lubricant, as are currently customary in the prior art. These are known under the generic term "water-mixed cooling lubricants". However, the second cooling lubricant can also represent a largely oil-free water phase. Such oil-free cooling lubricants are known as grinding solutions. Their effect lies primarily in cooling, flushing and corrosion protection. Therefore, they contain one or several corrosion inhibitors as exemplified above Abrasive water can contain polyglycols as a weakly lubricating component.
Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man den ersten und den zweiten Kühlschmierstoff über mindestens zwei getrennte Düsen auf das Werkstück aufbringt. Dabei ist in der Regel eine Düse für den ersten Kühlschmierstoff ausreichend, während der zweite Kühlschmierstoff aus einer oder mehreren Düsen auf das Werkstück ausströmen kann. Vorzugsweise geht man jedoch so vor, daß man den ersten und den zweiten Kühlschmierstoff über eine Zweistoffdüse als zweikomponentigen Sprühstrahl so auf das Werkstück aufbringt, daß der Strahl des ersten Kühlschmierstoffs von dem Strahl des zweiten Kühlschmierstoffs konzentrisch umhüllt ist. Der Strahl des ersten Kühlschmierstoffs wird dann unmittelbar auf die Tribozone, beispielsweise die Schneide eines Bohrers oder eines Drehstahls, gerichtet. Dann ist automatisch die Bedingung erfüllt, daß der zweite Kühlschmierstoff unmittelbar neben dem ersten Kühlschmierstoff auf das Werkstück aufgebracht wird. Man führt also durch zwei getrennte Zuleitungen ersten und zweiten Kühlschmierstoff jeweils einer Düse zu, wobei die Düse für den zweiten Kühlschmierstoff diejenige für den ersten konzentrisch umgibt. Dies heißt, daß die Zweistoffdüse einen äußeren Düsenraum und einen inneren Düsenraum aufweist, wobei der äußere Düsenraum den inneren Düsenraum konzentrisch umgibt und wobei der erste Kühlschmierstoff durch den inneren Düsenraum, der zweite Kühlschmierstoff durch den äußeren Düsenraum in die Tribozone bzw. auf das Werkzeug aufgebracht wird. Eine beispielhafte Ausführungsform einer solchen Zweistoffdüse ist in der Abbildung 3 gezeigt. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Düsenraum der äußeren Düse von demjenigen der inneren Düse durch einen Strömungskörper, beispielsweise einen sogenannten Prandtl-Tropfen getrennt. Dieser Strömungskörper sorgt für eine weitgehend laminare Strömung des zweiten Kühlschmierstoffs, so daß dieser sich nach dem Austritt aus der Düse praktisch nicht mit dem ersten Kühlschmierstoff verwirbelt. Eine Zweistoffdüse hat den Vorteil, daß sie besonders genau dem Werkzeug nachgeführt werden kann. Hierdurch kann gewährleistet werden, daß die beiden Kühlschmierstoffe so auf das Werkstück auftreffen, daß optimale Schmierung und optimale Kühlung/Späneabfuhr gewährleistet sind. Außerdem kann diese Zweistoffdüse über Zuführdruck und Zuführvolumen sowie der Einstellung der verstellbaren Düsen-Austritt-Geometrie optimal auf den Triboprozeß abgestimmt werden.A possible embodiment of the method according to the invention is that the first and the second cooling lubricant are applied to the workpiece via at least two separate nozzles. One nozzle is usually sufficient for the first cooling lubricant, while the second cooling lubricant can flow out of one or more nozzles onto the workpiece. However, the procedure is preferably such that the first and second cooling lubricants are applied to the workpiece as a two-component spray jet via a two-component nozzle in such a way that the jet of the first cooling lubricant is concentrically enveloped by the jet of the second cooling lubricant. The jet of the first cooling lubricant is then directed directly onto the tribo zone, for example the cutting edge of a drill or a turning tool. Then the condition is automatically fulfilled that the second cooling lubricant is applied to the workpiece immediately next to the first cooling lubricant. One leads through two separate feed lines first and second cooling lubricant each to a nozzle, the nozzle for the second cooling lubricant concentrically surrounding that for the first. This means that the two-component nozzle has an outer nozzle space and an inner nozzle space, the outer nozzle space concentrically surrounding the inner nozzle space and the first cooling lubricant being applied through the inner nozzle space and the second cooling lubricant through the outer nozzle space into the tribo zone and onto the tool becomes. An exemplary embodiment of such a two-component nozzle is shown in FIG. 3. In this exemplary embodiment, the nozzle space of the outer nozzle is that of inner nozzle separated by a flow body, for example a so-called Prandtl drop. This flow body ensures a largely laminar flow of the second cooling lubricant, so that after the outlet from the nozzle it practically does not swirl with the first cooling lubricant. A two-component nozzle has the advantage that it can be tracked particularly precisely to the tool. This can ensure that the two cooling lubricants hit the workpiece in such a way that optimal lubrication and optimal cooling / chip removal are guaranteed. In addition, this two-component nozzle can be optimally matched to the tribo process via the supply pressure and supply volume and the setting of the adjustable nozzle outlet geometry.
Bei Verwendung einer Zweistoffdüse fördert man den ersten Kühlschmierstoff vorzugsweise mit einem höheren Druck durch die Düse als den zweiten Kühlschmierstoff. Beispielsweise kann der erste Kühlschmierstoff mit einem Druck von >5 bar, beispielsweise bis etwa 30 bar durch die Düse gedrückt werden. Für den zweiten Kühlschmierstoff wählt man vorzugsweise einen Druck im Bereich von etwa 1 bis etwa 5 bar.When using a two-component nozzle, the first cooling lubricant is preferably conveyed through the nozzle at a higher pressure than the second cooling lubricant. For example, the first cooling lubricant can be pressed through the nozzle at a pressure of> 5 bar, for example up to about 30 bar. A pressure in the range from approximately 1 to approximately 5 bar is preferably selected for the second cooling lubricant.
Die Zweistoffdüse ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß ihre beiden Düsenöffnungen unabhängig voneinander parallel zur Längsachse der Düse um die Strecken ± dsi bzw. ± ds2 verschoben werden können. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Gewindes erfolgen. Dies hat den Vorteil, daß die Geometrie der beiden Sprühstrahlen je nach Düsenposition an die Geometrie des Werkzeugs angepaßt werden kann. Es ist also nicht erforderlich, bei einem Werkzeugwechsel eine andere Zweistoffdüse vorzusehen, deren Geometrie auf das Werkzeug optimiert ist. Vielmehr kann die Anpassung durch Verschieben der beiden Düsenöffnungen parallel zur Düsenachse erfolgen, wobei der jeweilige Strahl im Synergismus mit den Variablen Druck und Volumenstrom pro Zeiteinheit optimiert werden kann.The two-component nozzle is preferably designed in such a way that its two nozzle openings can be displaced independently of one another parallel to the longitudinal axis of the nozzle by the distances ± dsi or ± ds 2 . This can be done using a thread, for example. This has the advantage that the geometry of the two spray jets can be adapted to the geometry of the tool depending on the nozzle position. It is therefore not necessary to provide another two-component nozzle when changing the tool, the geometry of which is optimized for the tool. Rather, the adjustment can be made by moving the two nozzle openings parallel to the nozzle axis, the respective jet being able to be optimized in synergism with the variables pressure and volume flow per unit of time.
Bei der Verwendung der Zweistoffdüse wird also der vorzugsweise unter höherem Druck austretende innere Strahl aus Öl oder ölreicher Emulsion von einem Mantel des zweiten Kühlschmierstoffs umgeben, der vorzugsweise in geringerem Druck aus der Düse austritt als der erste Kühlschmierstoff. Hierdurch wird eine Feinzerstäubung des ersten Kühlschmierstoffs am Düsenaustritt verhindert. Hierdurch können sich nicht die arbeitshygienisch kritischen und explosionsgefärdeten Aerosole des Schneid- bzw. Umformöls bilden, die bei alleiniger Verwendung eines solchen Öls zu den eingangs genannten Problemen führen. Vielmehr werden evtl. entstehende Aerosoltröpfen, die eine Tröpfchengröße unterhalb 1,5 μm aufweisen können, direkt in dem umgebenden Mantel aus Kühlschmierstoff zwei gebunden und abgeführt.When using the two-substance nozzle, the inner jet of oil or oil-rich emulsion, which preferably emerges under higher pressure, is covered by a jacket surrounded by the second cooling lubricant, which preferably emerges from the nozzle at a lower pressure than the first cooling lubricant. This prevents fine atomization of the first cooling lubricant at the nozzle outlet. As a result, the aerosols of the cutting or forming oil, which are critical in terms of work hygiene and are at risk of explosion, cannot form, which, when used alone, lead to the problems mentioned at the outset. Rather, any aerosol droplets that may be formed, which may have a droplet size below 1.5 μm, are bound and removed directly in the surrounding jacket made of cooling lubricant.
Die Verwendung der Zweistoffdüse ist dann besonders vorteilhaft, wenn das Werkzeug nur oberflächlich in das Werkstück eingreift. Bei tiefer eingreifenden Bearbeitungsvorgängen wie beispielsweise dem Tiefbohren oder auch bei Feinarbeiten wie Reiben, im besonderen beim Ein- und Zweischneidreibahlen ist eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzuziehen. Bei solchen Arbeitsschritten sieht man vorzugsweise vor, daß man den ersten Kühlschmierstoff über einen oder mehrere Kanäle im Werkzeug, beispielsweise im Preßstempel oder im Bohrer, der Tribozone zuführt, während man den zweiten Kühlschmierstoff außerhalb des Werkzeugs, also in der Peripherie, auf das Werkstück aufbringt. Dies geschieht vorzugsweise als Schwall-Zuführung. Hierdurch ist gewährleistet, daß auch bei tief in das Werkstück eingreifenden Werkzeugen in der Tribozone eine besonders gute Schmierwirkung erzielt wird. Kühlung, Bindung des Feinabriebs und Späneabfuhr erfolgen neben der Stelle der Spanerzeugung, jedoch in deren unmittelbarer Nähe (Peripherie von Werkzeug und Werkstück). In diesem Falle fördert man den ersten Kühlschmierstoff vorzugsweise mit einem Druck im Bereich von etwa 50 bis etwa 90 bar, insbesondere von etwa 70 bis etwa 90 bar durch das Werkzeug. Für den zweiten Kühlschmierstoff ist es ausreichend, ihn mit einem Druck von etwa 1 bis etwa 5 bar zu fördern.The use of the two-substance nozzle is particularly advantageous if the tool only engages the surface of the workpiece. In the case of deeper-reaching machining operations such as deep drilling or also in the case of fine work such as reaming, in particular in the case of single and double cutting reamers, another embodiment of the method according to the invention is preferable. In such work steps, it is preferably provided that the first cooling lubricant is fed to the tribo zone via one or more channels in the tool, for example in the press ram or in the drill, while the second cooling lubricant is applied to the workpiece outside the tool, i.e. in the periphery , This is preferably done as a surge feed. This ensures that a particularly good lubricating effect is achieved in the tribo zone even when tools are inserted deeply into the workpiece. Cooling, binding of fine abrasion and chip removal take place in addition to the point of chip production, but in their immediate vicinity (periphery of tool and workpiece). In this case, the first cooling lubricant is preferably conveyed through the tool at a pressure in the range from approximately 50 to approximately 90 bar, in particular from approximately 70 to approximately 90 bar. For the second cooling lubricant, it is sufficient to pump it with a pressure of about 1 to about 5 bar.
Unabhängig von der gewählten Ausführungsform geht man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so vor, daß pro Zeiteinheit mehr zweiter Kühlschmierstoff als erster Kühlschmierstoff auf das Werkzeug aufgebracht wird. Beispielsweise kann das pro Zeiteinheit auf das Werkstück aufgebrachte Mengenverhältnis zwischen erstem und zweitem Kühlschmierstoff im Bereich von etwa 1 : 5 bis etwa 1 : 30, vorzugsweise 1 : 10 bis 1 : 20 liegen. Dies ergibt sich aus der Aufgabenstellung, wonach der erste Kühlschmierstoff schwerpunktmäßig die Aufgabe der Schmierung übernimmt. Hierfür ist ein geringerer Volumenstrom pro Zeiteinheit ausreichend als für den zweiten Kühlschmierstoff, der sowohl die entstehende Wärme als auch die gebildeten Späne bzw. den Abrieb abführen muß. Für die meisten technischen Bearbeitungsschritte ist es ausreichend, wenn der Volumenstrom Vi des ersten Kühlschmierstoffs zwischen etwa 1 und etwa 10 I/Minute, vorzugsweise zwischen etwa 5 und etwa 20 I/Minute liegt. Der Volumenstrom V2 des zweiten Kühlschmierstoffs ist dann entsprechend anzupassen.Regardless of the embodiment chosen, the procedure according to the invention is such that more second cooling lubricant than first cooling lubricant is applied to the tool per unit of time. For example, the quantity ratio between the first and second cooling lubricants applied to the workpiece per unit of time can be in the range from about 1: 5 to about 1:30, preferably 1:10 to 1:20. This results from the task, according to which the first cooling lubricant primarily takes on the task of lubrication. A lower volume flow per unit of time is sufficient for this than for the second cooling lubricant, which has to dissipate both the heat generated and the chips formed or the abrasion. For most technical processing steps it is sufficient if the volume flow Vi of the first cooling lubricant is between approximately 1 and approximately 10 I / minute, preferably between approximately 5 and approximately 20 I / minute. The volume flow V 2 of the second cooling lubricant must then be adjusted accordingly.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß mit einer Kühlschmierstoffkombination gearbeitet wird, die sowohl hinsichtlich Schmierwirkung als auch hinsichtlich Wärmeabfuhr, Spanabfuhr und Korrosionsschutz getrennt optimiert sein kann. Die kombinierten Aufgaben der Kühlung und der Schmierung können hiermit besser gelöst werden als mit herkömmlichen Kühlschmierstoffemulsionen, die einen Kompromiß hinsichtlich Schmier- und Kühlwirkung darstellen. Im Vergleich zu reinen Schneidölen ist die erfindungsgemäß vorzusehende Kombination zweier Kühlschmierstoffe preiswerter und einfacher zu handhaben. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die Vorteile des Einsatzes reiner Schneid- bzw. Umformöle oder ölreicher Emulsionen für die eigentliche Schmieraufgabe in der Tribozone, ohne die einleitend geschilderten Nachteile der Verwendung von solchen Ölen als einzigen Kühlschmierstoff aufzuweisen. Durch den umgebenden Wasserstrahl wird eine Verwirbelung des Öls beim Düsenaustritt verrmieden. Hierdurch verringert sich die Gefahr einer Aerosolbildung und deren unerwünschten Konsequenzen (Verpuffungsgefahr, Explosionsgefahr). Weiterhin werden die arbeitshygienischen Nachteile einer Aerosolbildung vermieden.The process according to the invention has the advantage that a cooling lubricant combination is used which can be optimized separately with regard to the lubricating effect as well as with regard to heat dissipation, chip evacuation and corrosion protection. The combined tasks of cooling and lubrication can be solved better than with conventional cooling lubricant emulsions, which represent a compromise with regard to lubrication and cooling effects. In comparison to pure cutting oils, the combination of two cooling lubricants to be provided according to the invention is cheaper and easier to handle. The method according to the invention makes use of the advantages of using pure cutting or forming oils or oil-rich emulsions for the actual lubrication task in the tribo zone without having the disadvantages described at the outset of using such oils as the only cooling lubricant. A swirling of the oil at the nozzle outlet is avoided by the surrounding water jet. This reduces the risk of aerosol formation and its undesirable consequences (risk of deflagration, explosion). Furthermore, the occupational hygiene disadvantages of aerosol formation are avoided.
Die von der Bearbeitungsmaschine zurücklaufende Mischung aus erstem und zweitem Kühlschmierstoff kann aufgrund des geringen Ölanteils leichter von Feststoffen (Spänen, Metallabrieb) befreit werden, als es ein reines Öl könnte. Insbesondere Schleifschlämme sind aus der ölarmen Mischung leichter zu entfernen als aus einer viskosen ölphase. Neben oder anstelle dieser Grobfiltration im Rücklauf kann die Entfernung von Feinabrieb wie beispielsweise Schleifschlamm aus der Phase des Kühlschmierstoffs zwei heraus im Vorratsbehälter erfolgen. Hierbei wird ein Teil des Kühlschmierstoffs zwei über eine Bypass-Leitung („F" in Abbildung 1) dem Vorratsbehälter entnommen und über eine Abscheidevorrichtung, beispielsweise einen Feinfilter oder einen Magnetabscheider geführt. Man macht sich so den Vorteil zu Nutze, daß Feinabrieb aus einer Wasserphase leichter zu entfernen ist als aus einer ölphase.The mixture of the first and second cooling lubricant returning from the processing machine is easier to remove due to the low oil content Solids (chips, metal debris) are freed as it could be a pure oil. Abrasive sludges in particular are easier to remove from the low-oil mixture than from a viscous oil phase. In addition to or instead of this coarse filtration in the return line, fine abrasion such as grinding sludge can be removed from the cooling lubricant phase two in the storage container. Here, part of the cooling lubricant two is removed from the storage container via a bypass line (“F” in FIG. 1) and passed through a separating device, for example a fine filter or a magnetic separator. This takes advantage of the fact that fine abrasion from a water phase easier to remove than from an oil phase.
Durch angepaßte Wahl des ersten und des zweiten Kühlschmierstoffs kann das Kühlschmierstoffsystem sowohl der Art des Bearbeitungsschrittes als auch dem Material des Werkstücks angepaßt werden. Beispielsweise kann man vorsehen, daß der zweite Kühlschmierstoff spezielle Korrosinsinhibitoren für Leichtmetalle oder für Buntmetalle enthält. Generell können sowohl als erster Kühlschmierstoff als auch als zweiter Kühlschmierstoff Kühlschmierstoffe eingesetzt werden, die im Handel erhältlich sind und der vorstehenden Beschreibung genügen. Eine spezielle Anpassung der Kühlschmierstoffe an das erfindungsgemäße Arbeitsverfahren ist nicht erforderlich.By an appropriate choice of the first and the second cooling lubricant, the cooling lubricant system can be adapted to both the type of machining step and the material of the workpiece. For example, it can be provided that the second cooling lubricant contains special corrosine inhibitors for light metals or for non-ferrous metals. In general, both as the first cooling lubricant and as the second cooling lubricant, cooling lubricants can be used which are commercially available and satisfy the above description. A special adaptation of the cooling lubricants to the working method according to the invention is not necessary.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, umfassend a) ein erstes Behältnis und b) ein zweites Behältnis, c) eine Leitung zur Rückführung der gebrauchten Mischung von erstem und zweitem Kühlschmierstoff in das erste Behältnis, d) eine Entnahmeleitung im ersten Behältnis zur Entnahme von abgeschiedener Phase des zweiten Kühlschmierstoffs, e) eine Überführungsleitung zum Überführen von abgeschiedener Phase des ersten Kühlsschmierstoffs in das zweite Behältnis, f) eine Entnahmeleitung im zweiten Behältnis zur Entnahme von abgeschiedener Phase des ersten Kühlschmierstoffs und g) eine Rückführungsleitung zur Rückführung von im zweiten Behältnis abgeschiedener Phase des zweiten Kühlschmierstoffs in das erste Behältnis. Dabei dient die Leitung c) der Rückführung der gebrauchten Mischung von erstem und zweitem Kühlschmierstoff von den Einrichtungen zur Metallbearbeitung bzw.In a further aspect, the invention relates to a device for carrying out the method described above, comprising a) a first container and b) a second container, c) a line for returning the used mixture of first and second cooling lubricant to the first container, d) a removal line in the first container for removing separated phase of the second cooling lubricant, e) a transfer line for transferring separated phase of the first cooling lubricant into the second container, f) a removal line in the second container for removing separated phase of the first cooling lubricant and g) one Return line for returning the phase of the second cooling lubricant deposited in the second container into the first container. The line c) serves to return the used mixture of the first and second cooling lubricant from the metalworking facilities or
Metallumformung in das erste Behältnis. Dabei kann bereits in dieser Leitung eineMetal forming in the first container. One can already be in this line
Phasentrennung zwischen erstem und zweitem Kühlschmierstoff beginnen, die sich im ersten Behältnis a) fortsetzt. Die Entnahmeleitung d) im ersten Behältnis zur Entnahme von abgeschiedener Phase des zweiten Kühlschmierstoffs beginnt im ersten Behältnis sinnvollerweise an einer Stelle, an der möglichst wenigStart phase separation between the first and second cooling lubricant, which continues in the first container a). The removal line d) in the first container for removing the separated phase of the second cooling lubricant expediently begins in the first container at a point where as little as possible
Turbulenz herrscht und an der sich die Phase des zweiten Kühlschmierstoffs zumindest weitgehend von der Phase des ersten Kühlschmierstoffs abgetrennt hat. Durch diese Entnahmeleitung d) wird der zweite Kühlschmierstoff denTurbulence prevails and on which the phase of the second cooling lubricant has at least largely separated from the phase of the first cooling lubricant. Through this extraction line d) the second cooling lubricant
Einrichtungen zur Metallbearbeitung bzw. -Umformung zugeführt. DieEquipment for metal processing and forming supplied. The
Überführungsleitung e) zum Überführen von abgeschiedener Phase des erstenTransfer line e) for transferring the separated phase of the first
Kühlschmierstoffs in das zweite Behältnis beginnt im ersten Behältnis sinnvollerweise an einer Stelle, an der möglichst wenig Turbulenz herrscht und an der sich die Phase des ersten Kühlschmierstoffs bereits weitgehend von derCooling lubricant in the second container usefully begins in the first container at a point where there is as little turbulence as possible and at which the phase of the first cooling lubricant already largely differs from that
Phase des zweiten Kühlschmierstoffs abgetrennt hat. In der Praxis kann diePhase of the second cooling lubricant has separated. In practice, the
Phase des ersten Kühlschmierstoffs jedoch noch einemulgierte Anteile an zweitemPhase of the first cooling lubricant, however, emulsified portions of the second
Kühlschmierstoff enthalten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn dasCoolant included. This is particularly the case if that
Volumen des ersten Behältnisses keine ausreichende Verweilzeit derVolume of the first container does not have a sufficient dwell time
Kühlschmierstoffe zuläßt, bevor die Kühlschmierstoffe erneut entnommen werden sollen. Die Öffnung dieser Überführungsleitung e) im ersten Behältnis wird vorzugsweise über ein Schwimmersystem so positioniert, daß sie sich stets an oder wenige cm unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche im ersten Behältnis befindet.Permits cooling lubricants before the cooling lubricants are to be removed again. The opening of this transfer line e) in the first container is preferably positioned via a float system so that it is always at or a few cm below the liquid surface in the first container.
Dabei kann die Entnahme des ersten Kühlschmierstoffs aus dem ersten Behältnis und dessen Überführung in das zweite Behältnis beispielsweise mit Hilfe einerThe removal of the first cooling lubricant from the first container and its transfer into the second container can be carried out, for example, with the aid of a
Pumpe erfolgen. Im zweiten Behältnis endet diese Überführungsleitung e) vorzugsweise an einer solchen Stelle, daß die sich im zweiten Behältnis abscheidende Phase des zweiten Kühlschmierstoffs möglichst wenig mit dem ersten Kühlschmierstoff verwirbelt wird. In dem zweiten Behältnis setzt sich diePump. In the second container, this transfer line e) preferably ends at a point such that the phase of the second cooling lubricant which separates out in the second container is swirled as little as possible with the first cooling lubricant. The sits in the second container
Phasentrennung zwischen erstem und zweitem Kühlschmierstoff fort. Der an eingemischtem zweiten Kühlschmierstoff verarmte erste Kühlschmierstoff wird durch die Entnahmeleitung f) dem zweiten Behältnis entnommen und denPhase separation between the first and second coolant continues. The first cooling lubricant depleted of mixed in second cooling lubricant is removed from the second container through the removal line f) and the
Einrichtungen zur Metallbearbeitung bzw. -Umformung zugeführt. Die sich im zweiten Behältnis abscheidende Phase des zweiten Kühlschmierstoffs wird durch die Rückführungsleitung g) in das erste Behältnis überführt. Da der zweite Kühlschmierstoff üblicherweise eine höhere Dichte hat als der erste Kühlschmierstoff, scheidet er sich am Boden des zweiten Behältnisses ab. Hier beginnt vorzugsweise die Überführungsleitung g). Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn der Boden des zweiten Behältnisses nicht eben bzw. nicht waagerecht ist, sondern eine tiefste Stelle aufweist, an der die Rückführungsleitung g) beginnt. Im ersten Behältnis endet die Rückführungsleitung g) vorzugsweise an einer Stelle, die unterhalb der sich im ersten Behältnis ausbildenden Grenzschicht zwischen erstem und zweitem Kühlschmierstoff liegt.Equipment for metal processing and forming supplied. The ones in the second container separating phase of the second cooling lubricant is transferred through the return line g) into the first container. Since the second cooling lubricant usually has a higher density than the first cooling lubricant, it deposits on the bottom of the second container. The transfer line g) preferably begins here. It can be advantageous if the bottom of the second container is not flat or not horizontal, but has a deepest point at which the return line g) begins. In the first container, the return line g) preferably ends at a point which lies below the boundary layer between the first and second cooling lubricants which forms in the first container.
Im ersten Behältnis sammeln sich feste Verunreinigungen wie beispielsweise Späne, Metallabrieb und Schleifschlamm zumindest weitgehend in der sich abscheidenden Phase des zweiten Kühlschmierstoffs an. Zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Entfernen dieser festen Verunreinigungen aus dem zweiten Kühlschmierstoff weist das erste Behältnis vorzugsweise zusätzlich folgende Vorrichtungen auf: h) eine Umwälzleitung zur Entnahme von abgeschiedener Phase des zweiten Kühlsschmierstoffs aus dem ersten Behältnis, i) eine Trenneinrichtung zum Abtrennen fester Stoffe aus einer Flüssigkeit, der über die Umwälzleitung h) abgeschiedene Phase des zweiten Kühlsschmierstoffs zugeführt wird, und ein Mittel zur Rückführung der von festen Stoffen abgetrennten Phase des zweiten Kühlsschmierstoffs aus der Trenneinrichtung i) in das erste Behältnis.Solid contaminants such as chips, metal debris and grinding sludge accumulate in the first container, at least largely, in the separating phase of the second cooling lubricant. For the continuous or discontinuous removal of these solid contaminants from the second cooling lubricant, the first container preferably additionally has the following devices: h) a circulating line for removing separated phase of the second cooling lubricant from the first container, i) a separating device for separating solid substances from a liquid , which is supplied via the circulation line h) separated phase of the second cooling lubricant, and a means for returning the phase of the second cooling lubricant separated from solid substances from the separating device i) into the first container.
Man führt also vorzugsweise einen Anteil der Phase des zweiten Kühlschmierstoffs einer Trenneinrichtung zum Abscheiden der festen Verunreinigungen zu und den an festen Verunreinigungen verarmte zweite Kühlschmierstoff wieder in das erste Behältnis zurück. Dabei geschieht die Entnahme des zweiten Kühlschmierstoffs aus dem ersten Behältnis vorzugsweise über eine Pumpe, die Rückführung von der Trenneinrichtung vorzugsweise durch Schwerkraft. Geeignete Trenneinrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. In Frage kommen beispielsweise Magnetabscheider, Siebe, Feinfilter oder Zentrifugen. Dabei können auch mehrere solche Trenneinrichtungen miteinander kombiniert werden. Beim Einsatz einer Zentrifuge als Trenneinrichtung wählt man vorzugsweise eine 3-Phasen-Zentrifuge, die aus dem zweiten Kühlschmierstoff nicht nur die festen Verunreinigungen, sondern auch noch einemulgierte Anteile an erstem Kühlschmierstoff als zweite Flüssigphase abtrennt.A portion of the phase of the second cooling lubricant is therefore preferably fed to a separating device for separating off the solid impurities and the second cooling lubricant which is depleted of solid impurities is returned to the first container. The second cooling lubricant is preferably removed from the first container via a pump, and the return from the separating device is preferably carried out by gravity. Suitable separation devices are known in the prior art. For example, magnetic separators, sieves, fine filters or centrifuges are suitable. Several such separation devices can also be used together be combined. When using a centrifuge as a separating device, a 3-phase centrifuge is preferably selected which not only separates the solid contaminants from the second cooling lubricant but also emulsified portions of the first cooling lubricant as the second liquid phase.
In einer bevorzugten Ausführungsform ordnet man die beiden Behältnisse derart an, daß der Boden des zweiten Behältnisses höher liegt als der Boden des erstenIn a preferred embodiment, the two containers are arranged in such a way that the bottom of the second container is higher than the bottom of the first
Behältnisses und daß die Rückführungsleitung g) am Boden des zweitenContainer and that the return line g) at the bottom of the second
Behältnisses beginnt und so im ersten Behältnis endet, daß das Ende derContainer begins and ends in the first container so that the end of the
Rückführungsleitung g) im ersten Behältnis tiefer liegt als ihr Beginn am Boden des zweiten Behältnisses. Eine besonders platzsparende Ausführungsform besteht darin, daß man das zweite Behältnis genau oder zumindest weitgehend über dem ersten Behältnis anordnet. Durch die höhenversetzte Anordnung von erstem und zweitem Behältnis wird es möglich, die sich im zweiten Behältnis abscheidende Phase des zweiten Kühlschmierstoffs aufgrund der Schwerkraft in das erste Behältnis zurückzuführen. In diesem Falle ist also hierfür keine Pumpe erforderlich. Vielmehr genügt es, die Rückführungsleitung g) mit einem Ventil, vorzugsweise einem Magnetventil, auszustatten, über das der Rückfluß von zweitem Kühlschmierstoff in das erste Behältnis gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck sieht man im zweiten Behältnis vorzugsweise eine Niveauregelung, beispielsweise einen Schwimmerschalter vor, der beim Erreichen einer vorzugebenden Höhe des Flüssigkeitsspiegels im zweiten Behältnis das Ventil in der Rückführungsleitung g) öffnet und hierdurch die Rückführung von zweitemReturn line g) in the first container is lower than its beginning at the bottom of the second container. A particularly space-saving embodiment consists in arranging the second container exactly or at least largely above the first container. The height-offset arrangement of the first and second containers makes it possible to return the phase of the second cooling lubricant separating into the second container due to gravity into the first container. In this case, no pump is required. Rather, it is sufficient to equip the return line g) with a valve, preferably a solenoid valve, via which the return flow of second cooling lubricant into the first container can be controlled. For this purpose, a level control, for example a float switch, is preferably provided in the second container, which opens the valve in the return line g) when the liquid level in the second container has reached a predetermined level and thereby the return of a second one
Kühlschmierstoff vom zweiten in das erste Behältnis startet. Das Schließen diesesCoolant starts from the second into the first container. Closing this
Ventils kann ebenfalls über den genannten Schwimmerschalter erfolgen, wenn derValve can also be done via the float switch, if the
Flüssigkeitsspiegel eine vorzugebende Untergrenze erreicht hat. Alternativ hierzu kann das Ventil nach einer vorzugebenden Zeit oder nach Durchfluß einer vorzugebenden Flüssigkeitsmenge, die über einen Durchflußmesser kontrolliert werden kann, wieder geschlossenen werden.Liquid level has reached a lower limit to be specified. As an alternative to this, the valve can be closed again after a predetermined time or after a predetermined amount of liquid has flowed through, which can be controlled by a flow meter.
Durch die beschriebene Verwendung von zwei Behältnissen wird die Phasentrennung zwischen erstem und zweiten Kühlschmierstoff verbessert. AbbildungsunterschriftenThe use of two containers as described improves the phase separation between the first and second cooling lubricants. Captions
Abb. 1 (Fig. 1)Fig. 1 (Fig. 1)
Gemeinsamer Vorratsbehälter für ersten („A") und zweiten („B") Kühlschmierstoff. Im gewählten Beispiel ist der erste Kühlschmierstoff spezifisch leichter als der zweite Kühlschmierstoff.Common reservoir for first ("A") and second ("B") coolant. In the selected example, the first cooling lubricant is specifically lighter than the second cooling lubricant.
Abb. 2 (Fig. 2)Fig. 2 (Fig. 2)
Aufsichtszeichnung zu Abb. 1. Veranschaulicht die Strömung des erstenTop drawing to Fig. 1. Illustrates the flow of the first
Kühlschmierstoffs um die Schutzbleche „H" zum Entnahmesystem „C".Cooling lubricant around the fenders "H" to the extraction system "C".
Abb. 3 (Fig. 3)Fig. 3 (Fig. 3)
Mögliche Ausführungsform einer Zweistoffdüse zur gleichzeitigen Application von erstem und zweitem Kühlschmierstoff. Possible embodiment of a two-component nozzle for the simultaneous application of first and second cooling lubricants.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
„A" = erster Kühlschmierstoff, z. B. Schleiföl, Schneid- bzw. Umformöl, Universal- öl oder hochkonzentrierte EP-Emulsion, bevorzugt auf nativer Basis"A" = first cooling lubricant, eg grinding oil, cutting or forming oil, universal oil or highly concentrated EP emulsion, preferably on a native basis
„B" = zweiter Kühlschmierstoff, z. B. Passivierungslösung, Schleiflösung oder niederkonzentrierte Emulsion"B" = second cooling lubricant, e.g. passivation solution, grinding solution or low-concentration emulsion
„C" = Skimmer-System als Entnahmesystem für ersten Kühlschmierstoff"C" = skimmer system as a removal system for the first cooling lubricant
„D" = Entnahmesystem für zweiten Kühlschmierstoff"D" = extraction system for second cooling lubricant
„E" = Rücklaufsystem der Mischung von erstem und zweitem Kühlschmierstoff nach Gebrauch im Bearbeitungsprozeß zum Filtersystem „I""E" = return system of the mixture of the first and second cooling lubricant after use in the machining process for the filter system "I"
„F" = Bypass-System (V2) zur Feinfiltrierung der Feinstpigmente (z. B. Mikrofilter oder Magnetabscheider) aus dem zweiten Kühlschmierstoff des Sammelbehälters im Teilstrom"F" = bypass system (V 2 ) for fine filtration of the finest pigments (e.g. microfilter or magnetic separator) from the second cooling lubricant of the collecting tank in the partial flow
„G" = Direktabscheidung Grobschmutz aus dem Gesamtstrom (Filtersystem I)"G" = direct separation of coarse dirt from the total flow (filter system I)
„H" = Separationssystem für die effiziente Ausrichtung einer reinen und beruhigten Flotatphase (erster Kühlschmierstoff). Elimination der Turbulenzen im System. Schutzvorrichtung gegen schwebende Feinstpigmente."H" = separation system for the efficient alignment of a pure and calmed flotate phase (first cooling lubricant). Elimination of turbulence in the system. Protection device against floating fine pigments.
„I" = Gesamtstrom-Filtersystem (z. B. Schwerkraft-Vakuum-Über- oder -Unterdruckbandfilter; Anschwemmfilter, Beutelfilter usw.) zur Grobfiltrierung der Gesamtmenge von rückgeführtem ersten und zweiten Kühlschmierstoff"I" = total flow filter system (e.g. gravity vacuum or vacuum belt filter; precoat filter, bag filter, etc.) for coarse filtering of the total amount of returned first and second cooling lubricant
„J" = Mikrofenster zur schematischen Darstellung der Schwerkraftseparation in der Wasserphase"J" = micro window for the schematic representation of gravity separation in the water phase
(a = flotierende, feindispergierte Öltröpfchen b = sedimentierende Feinstpigmente)(a = floating, finely dispersed oil droplets b = sedimenting fine pigments)
Vι - Volumenanteil erster KühlschmierstoffVι - volume fraction of first cooling lubricant
V2 = Volumenanteil zweiter KühlschmierstoffV 2 = volume fraction of second cooling lubricant
Vι,2 = Volumenströme von erstem und zweitem Kühlschmierstoff (Volumen pro Zeiteinheit)Vι , 2 = volume flows of first and second cooling lubricant (volume per unit of time)
„S" = Eingriff für Steckschlüssel zum Verschieben der Düse längs eines Gewindes "S" = engagement for socket wrench for moving the nozzle along a thread

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur spanabhebenden oder spanlosen Umformung von Metallen unter Verwendung von zwei Kühlschmierstoffen, wobei man als ersten Kühlschmierstoff ein Öl oder eine erste Emulsion mit einem Olgehalt von mindestens 10 Gew-% an der Tribozone und gleichzeitig als zweiten Kühlschmierstoff einen ölfreien Kühlschmierstoff oder eine zweite Emulsion, die eine ÖI-in-Wasser-Emulsion mit einem Olgehalt von weniger als 10 Gew.-% darstellt, neben der Tribozone auf das Werkstück aufbringt.1.Method for metal cutting or non-cutting forming using two cooling lubricants, the first cooling lubricant being an oil or a first emulsion with an oil content of at least 10% by weight in the tribo zone and, at the same time, an oil-free cooling lubricant or a second cooling lubricant Emulsion, which is an oil-in-water emulsion with an oil content of less than 10% by weight, is applied to the workpiece in addition to the tribo zone.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die vom Werkstück ablaufenden Kühlschmierstoffe zusammen in einem ersten Behältnis aufgefangen werden, wobei eine Phasentrennung zwischen erstem und zweitem Kühlschmierstoff stattfindet und sich eine ölreiche Phase des ersten Kühlschmierstoffs und eine wasserreiche Phase des zweiten Kühlsschmierstoffs abscheiden.2. The method according to claim 1, characterized in that the cooling lubricants running off the workpiece are collected together in a first container, a phase separation taking place between the first and second cooling lubricants and an oil-rich phase of the first cooling lubricant and a water-rich phase of the second cooling lubricant separating out.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Behältnis vorgesehen wird, wobei die im ersten Behältnis abgeschiedene Phase des ersten Kühlschmierstoffs aus dem ersten Behältnis in das zweite Behältnis überführt wird und im zweiten Behältnis eine weitere Phasentrennung zwischen erstem und zweitem Kühlsschmierstoff stattfindet.3. The method according to claim 2, characterized in that a second container is provided, wherein the phase of the first cooling lubricant deposited in the first container is transferred from the first container into the second container and a further phase separation between the first and second cooling lubricant takes place in the second container ,
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im zweiten Behältnis abgeschiedene Phase des zweiten Kühlsschmierstoffs in das erste Behältnis zurückgeführt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the separated phase in the second container of the second cooling lubricant is returned to the first container.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des zweiten Behältnisses höher liegt als der Boden des ersten Behältnisses und daß die Rückführung der im zweiten Behältnis abgeschiedene Phase des zweiten Kühlsschmierstoffs in das erste Behältnis mittels Schwerkraft erfolgt. 5. The method according to claim 4, characterized in that the bottom of the second container is higher than the bottom of the first container and that the return of the separated in the second container phase of the second cooling lubricant into the first container by gravity.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Füllstand im zweiten Behältnis eine vorgegebene Höhe unterschreitet, frischer erster und zweiter Kühlschmierstoff getrennt oder zusammen in das erste Behältnis zugegeben werden.6. The method according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that when the level in the second container falls below a predetermined level, fresh first and second cooling lubricant are added separately or together in the first container.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß feste Verunreinigungen aus der abgeschiedenen Phase des zweiten Kühlschmierstoffs im ersten Behältnis entfernt werden.7. The method according to one or more of claims 2 to 6, characterized in that solid impurities are removed from the separated phase of the second cooling lubricant in the first container.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Phasentrennung der erste und der zweite Kühlschmierstoff erneut gemäß Anspruch 1 aufgebracht werden, wobei bei Verwendung von zwei Behältnissen gemäß Anspruch 3 der erste Kühlschmierstoff dem zweiten Behältnis und der zweite Kühlsschmierstoff dem ersten Behältnis entnommen werden.8. The method according to one or more of claims 2 to 7, characterized in that after the phase separation, the first and the second cooling lubricant are applied again according to claim 1, wherein when using two containers according to claim 3, the first cooling lubricant, the second container and the second coolant can be removed from the first container.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kühlschmierstoff ein nicht mit Wasser mischbares Öl darstellt.9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the first cooling lubricant is a water-immiscible oil.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kühlschmierstoff eine Wasser-in-ÖI- oder eine ÖI-in-Wasser-Emulsion mit einem Olgehalt von mindestens 10 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 20 Gew.-% darstellt.10. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the first cooling lubricant is a water-in-oil or an oil-in-water emulsion with an oil content of at least 10 wt .-%, preferably at least Represents 20 wt .-%.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl ausgewählt ist aus paraffinischen oder naphthenischen Minaralölen, aus Esterölen synthetischen, pflanzlichen oder tierischen Ursprungs, sowie aus nicht mit Wasser mischbaren Acetalen oder Ethern.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the oil is selected from paraffinic or naphthenic mineral oils, from ester oils of synthetic, vegetable or animal origin, and from water-immiscible acetals or ethers.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kühlschmierstoff Korrosionsinhibitoren enthält. 12. The method according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the second cooling lubricant contains corrosion inhibitors.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den ersten und den zweiten Külschmierstoff über mindestens zwei getrennte Düsen auf das Werkstück aufbringt.13. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the first and the second cooling lubricant are applied to the workpiece via at least two separate nozzles.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den ersten und den zweiten Kühlschmierstoff über eine Zweistoffdüse als zweikomponentigen Sprühstrahl so auf das Werkstück aufbringt, daß der Strahl des ersten Kühlschmierstoffs von dem Strahl des zweiten Kühlschmierstoffs umhüllt ist.14. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that one applies the first and the second cooling lubricant via a two-component nozzle as a two-component spray jet onto the workpiece in such a way that the jet of the first cooling lubricant is enveloped by the jet of the second cooling lubricant ,
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweistoffdüse einen äußeren Düsenraum und einen inneren Düsenraum aufweist, wobei der äußere Düsenraum den inneren Düsenraum konzentrisch umgibt und wobei der erste Kühlschmierstoff durch den inneren Düsenraum, der zweite Kühlschmierstoff durch den äußeren Düsenraum auf das Werksstück aufgebracht wird.15. The method according to claim 14, characterized in that the two-component nozzle has an outer nozzle space and an inner nozzle space, the outer nozzle space concentrically surrounding the inner nozzle space and wherein the first cooling lubricant through the inner nozzle space, the second cooling lubricant through the outer nozzle space on the Workpiece is applied.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kühlschmierstoff mit einem höheren Druck als der zweite Kühlschmierstoff durch die Zweistoffdüse gefördert wird.16. The method according to claim 15, characterized in that the first cooling lubricant is conveyed through the two-substance nozzle at a higher pressure than the second cooling lubricant.
17. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Düsenöffnungen der Zweistoffdüse unabhängig voneinander parallel zur Längsachse der Düse verschoben werden können.17. The method according to one or both of claims 15 and 16, characterized in that the two nozzle openings of the two-component nozzle can be moved independently of one another parallel to the longitudinal axis of the nozzle.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den ersten Külschmierstoff über einen oder mehrere Kanäle im Werkzeug, den zweiten Kühlschmierstoff außerhalb des Werkzeugs auf das Werkstück aufbringt.18. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the first cooling lubricant is applied to the workpiece via one or more channels in the tool, the second cooling lubricant outside the tool.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kühlschmierstoff mit einem Druck im Bereich von 50 bis 90 bar, der zweite Kühlschmierstoff mit einem Druck von 1 bis 5 bar gefördert werden.19. The method according to claim 18, characterized in that the first cooling lubricant with a pressure in the range of 50 to 90 bar, the second Cooling lubricant can be pumped at a pressure of 1 to 5 bar.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß pro Zeiteinheit mehr zweiter Kühlschmierstoff als erster Kühlschmierstoff auf das Werkstück aufgebracht wird.20. The method according to one or more of claims 1 to 19, characterized in that more second cooling lubricant than the first cooling lubricant is applied to the workpiece per unit time.
21. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, umfassend a) ein erstes Behältnis und b) ein zweites Behältnis, c) eine Leitung zur Rückführung der gebrauchten Mischung von erstem und zweitem Kühlschmierstoff in das erste Behältnis, d) eine Entnahmeleitung im ersten Behältnis zur Entnahme von abgeschiedener Phase des zweiten Kühlschmierstoffs, e) eine Überführungsleitung zum Überführen von abgeschiedener Phase des ersten Kühlsschmierstoffs in das zweite Behältnis, f) eine Entnahmeleitung im zweiten Behältnis zur Entnahme von abgeschiedener Phase des ersten Kühlschmierstoffs und g) eine Rückführungsleitung zur Rückführung von im zweiten Behältnis abgeschiedener Phase des zweiten Kühlschmierstoffs in das erste Behältnis.21. Device for performing the method according to one or more of claims 3 to 8, comprising a) a first container and b) a second container, c) a line for returning the used mixture of first and second cooling lubricant into the first container, d ) a removal line in the first container for removing separated phase of the second cooling lubricant, e) a transfer line for transferring separated phase of the first cooling lubricant into the second container, f) a removal line in the second container for removing separated phase of the first cooling lubricant and g) a return line for returning the phase of the second cooling lubricant deposited in the second container into the first container.
22. Einrichtung nach Anspruch 21 , zusätzlich umfassend h) eine Umwälzleitung zur Entnahme von abgeschiedener Phase des zweiten Kühlsschmierstoffs aus dem ersten Behältnis, i) eine Trenneinrichtung zum Abtrennen fester Stoffe aus einer Flüssigkeit, der über die Umwälzieitung h) abgeschiedene Phase des zweiten Kühlsschmierstoffs zugeführt wird, und ein Mittel zur Rückführung der von festen Stoffen abgetrennten Phase des zweiten Kühlsschmierstoffs aus der Trenneinrichtung i) in das erste Behältnis.22. The device according to claim 21, additionally comprising h) a circulation line for removing the separated phase of the second cooling lubricant from the first container, i) a separating device for separating solid substances from a liquid, the phase of the second cooling lubricant supplied via the circulation line h) is, and a means for returning the phase of the second cooling lubricant separated from solid substances from the separation device i) into the first container.
23. Einrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des zweiten Behältnisses höher liegt als der Boden des ersten Behältnisses und daß die Rückführungsleitung g) am Boden des zweiten Behältnisses beginnt und so im ersten Behältnis endet, daß das Ende der Rückführungsleitung g) im ersten Behältnis tiefer liegt als ihr Beginn am Boden des zweiten Behältnisses. 23. Device according to one or both of claims 21 and 22, characterized in that the bottom of the second container is higher than the bottom of the first container and that the return line g) begins at the bottom of the second container and ends in the first container that the end of the return line g) in the first container is lower than its beginning at the bottom of the second container.
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