DE2129874A1

DE2129874A1 - Verfahren zum Schmieren von wenigstens einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2129874A1
Application number: DE19712129874
Authority: DE
Inventors: Sluhan Clyde Albert
Original assignee: METAL CHEMICALS Inc
Current assignee: METAL CHEMICALS Inc
Priority date: 1970-06-16
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1971-12-23
Also published as: FR2095302A1; DE2129874C3; US3618707A; FR2095302B1; DE2129874B2; GB1321173A; SE361281B; NL174370B; NL7107929A; NL174370C; BE768415A

Description

Ma 1873

METAL CHEMICALS, INC. Perrysburg/USA

Verfahren zum Schmieren von wenigstens einer Werkzeugmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmieren wenigstens einer Werkzeugmaschine, die wenigstens ein Schneidwerkzeug, wenigstens eine Spindel und wenigstens eine Gleitfläche aufweist.

Wässrige Schneid- und Schleifflüssigkeiten werden in großen Mengen zum Schmieren und Kühlen der Schneidwerkzeuge bei Bearbeitungsvorgängen, wie z. B. Aufbohren, Bohren bzw. Ausdrehen, Fräsen, Honen, sowie Schleifvorgängen angewendet. In einer Fabrik, in der eine Anzahl von Werkzeugmaschinen steht, kann ein zentrales System vorgesehen werden, um die Schneid- und Schleifflüssigkeit allen Maschinen zuzuführen und den Überlauf der Flüssigkeit von den Maschinen zu sammeln. Der gesammelte Überlauf der Schneid- und Schleifflüssigkeit wird, nachdem er in das zentrale System zurückgekehrt ist, so behandelt, daß die Feststoffteile entfernt werden; die Flüssigkeit wird dann in einem Tank bevorratet, von dem sie zu den zu schmierenden und zu kühlenden Schneidwerkzeugen zurückgepumpt wird.

Die Funktion einer Schneid- oder Schleifflüssigkeit besteht darin, das Schneidwerkzeug zu schmieren, als Kühlmittel

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zu wirken sowie Späne und andere Bruchteilchen wegzuspülen, um das Werkstück bzw. die Arbeit relativ sauber zu halten. Um diese Punktionen durchzuführen, ist es erforderlich, einen relativ großen Schneidflüssigkeitsstrom jeder Werkzeugmaschine zuzuführen". In großen Fabriken kann somit die Gesamtmenge der Schneidflüssigkeit im System zu jeder Zeit mehrere Hunderttausend gallons (I gallon = 3,785 D betragen.

Die bewegten Teile einer Werkzeugmaschine, die keine Schneidwerkzeuge sind, wie z. B. Spindeln, Gleitflächen und Getriebe, müssen ständig geschmiert werden, während die Werkzeugmaschine in Betrieb ist, obwohl der Schmiermittelstrom, der für das Schmieren dieser Teile benötigt wird, viel kleiner ist als der Schneidflüssigkeitsstrom, der von der Werkzeugmaschine benötigt wird. Zum Schmieren von bewegten Teilen einer Werkzeugmaschine (wie z.B. Spindeln, Gleitflächen, Getrieben und Schrauben) ist es allgemein üblich, ein wasserunlösliches flüssiges Schmiermittel zu verwenden, in der Regel ein Mineralöl. Es hat sich herausgestellt, daß wasserunlösliche Schmiermittel, die zum Schmieren von bewegten Teilen einer Werkzeugmaschine, die keine Schneidwerkzeuge sind, benutzt werden, während des Betriebs einer Werkzeugmaschine in die wässrige Schneidflüssigkeit lecken, so daß das wasserunlösliche Schmiermittel in das zentrale System getragen wird und somit die wässrige Schneidflüssigkeit verunreinigt. Wenn die wässrige Schneidflüssigkeit in einer Fabrik immer wieder verwendet wird, erhöht sich die Konzentration des wasserunlöslichen Schmiermittels allmählich, v/enn das Schmiermittel, das zum Schmieren der bewegten Teile, die keine Schneidwerkzeuge sind, benutzt wird, weiterhin in die wässrige Schneidflüssigkeit leckt. Es hat sich herausgestellt, daß ein Teil des wasserunlöslichen Schmiermittels nach oben auf die Ober-' fläche der wässrigen Schneidflüssigkeit schwimmt, so daß dieser Te il|ab ge schöpft werden kann. Eine Zentrifuge wird sogar

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mehr von dem wasserunlöslichen Schmiermittel entfernen, ein Teil dieses unlöslichen Schmiermittels vird jedoch in die wässrige Flüssigkeit als eine Emulsion gemischt werdenjund es ist sehr schwierig, diesen Teil zu entfernen.

Die Verunreinigung der wässrigen Schneidflüssigkeit durch wasserunlösliche Schmiermittel, die zum Schmieren von verschie" denen bewegten Teilen der Werkzeugmaschinen benutzt werden, hat seit Jahren ein ernsthaftes Problem geschaffen.

Diese Verunreinigung verändert die Eigenschaften der wässrigen Schneidflüssigkeit, so daß ihre Viskosität ansteigt und, was besonders wichtig ist, ihre Wirksamkeit als Kühlmittel verringert wird. Die unlösliche ölphase absorbiert vorzugsweise solche Bestandteile in der wässrigen Schneidflüssigkeit, die überwiegend in öl lösbar sind, wodurch die Zusammensetzung der wässrigen Schneidflüssigkeit geändert und die Funktion der Schaumerzeuger unterbrochen wird. Das unlösliche öl, das sich in der wässrigen Schneidflüssigkeit als Verunreinigung, ansammelt , kann ein übermäßiges Schäumen der Schneidflüssigkeit während des Metallbearbeitungsvorganges bewirken. Gegebenenfalls erreicht die Konzentration von wasserunlöslichen Schmiermitteln in der wässrigen Schneidflüssigkeit eine derartige Höhe, daß die wässrige Schneidflüssigkeit ranzig wird oder nicht länger richtig funktioniert.

Wegen der Schwierigkeiten, die durch Verunreinigung der wässrigen Schneidflüssigkeiten mit wasserunlöslichen Schmiermitteln bewirkt werden, sind bereits verschiedene Einrichtungen zum Entfernen solcher Verunreinigungen konstruiert worden. Eine der angewendeten Einrichtungen besteht aus einem großen Absetzbecken bzw. Absetztank, in dem sich ein Teil des wasserunlöslichen Öls allmählich abtrennt, um eine Schicht auf der Oberfläche der wässrigen Flüssigkeit im Tank zu bilden. Wasserunlösliche Schmiermittel, die mit der wässrigen Schneidflüssigkeit emulgiert worden sind, können auf diese Weise

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jedoch nicht abgetrennt werden.

Selbst wenn Versuche durchgeführt wurden, verunreinigende, wasserunlösliche Schmiermittel aus den wässrigen Schneidflüssig: keiten abzutrennen, blieben die durch solche Verunreinigungen hervorgerufenen Schwierigkeiten bestehen, die in einer progressiven Verschlechterung der wässrigen Schneidflüssigkeiten resultieren, einschließlich einer Degeneration durch bactericides Wachstum . In einer.großen Fabrik ist es somit vielfach notwendig, mehrere: Hunderttausend gallons (1 gallon = 3,785 I)/ der wässrigen Schneidflüssigkeit wegen der Verunreinigung mit wasserunlöslichen Schmiermitteln vorzeitig zu verwerfen. Ein " solches frühzeitiges Ausscheiden von wässriger Sahneidflüssigkeit bringt nicht nur eine wesentliche Erhöhung; der Kosten für einen frischen Vorrat \on Flüssigkeit mit sich» sondern erfordert auch, daß die Anlage für einen beträchtlichen Zeitabschnitt zum Entleeren, Reinigen und Wiederfüllen des Systems abgeschaltet werden muß. Das Ausscheiden eines großen Volumens degenerierter, wässriger Schneidflüssigkeit (die mit wasser^· unlöslichen Schmiermitteln verunreinigt ist) ruft ferner ein ernsthaftes Problem bei der Abfallbeseitigung oder der Gewässerverschmutzung hervor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch das die Schwierigkeiten beseitigt werden, die sich aus der Verunreinigung von wässrigen Schneidflüssigkeiten mit wasserunlöslichen Schmiermitteln bei dem Betrieb von Werkzeugmaschinen ergeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) wenigstens einer Spindel und einer Gleitfläche wenigstens einer Werkzeugmaschine ein flüssiges Schmiermittel zugeführt wird, das eine wasseremulgierbare Zusammensetzung ist, die im wesentlichen aus einem Mineralöl zusammen mit

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-— er _

einem emulgierenden Mittel besteht, durch das das Mineralöl in die Lage versetzt wird, eine stabile Emulsion mit Wasser zu bilden;

b) wenigstens einem Schneidwerkzeug wenigstens einer Werkzeugmaschine eine wässrige Emulsion zugeführt wird, die im wesentlichen aus Wasser, einem Mineralöl und einem die Emulsion stabil haltenden, emulgierenden Mittel besteht;

c) der überlauf der Schmierflüssigkeit mit dem überlauf der wässrigen Emulsion vermischt wird;

d) die miteinander vermischten Flüssigkeiten gesammelt werden;

e) Peststoffteile aus den miteinander vermischten Flüssigkeiten entfernt werden, um die wässrige Emulsion zu regenerieren;

f) die Zusammensetzung der regenerierten wässrigen Emulsion abgestimmt wird, indem ihr Bestandteile hinzugefügt werden, um die regenerierte wässrige Emulsion im wesentlichen auf dieselbe Zusammensetzung zu bringen, wie sie anfangs dem Schneidwerkzeug zugeführt worden ist, und

g) die regenerierte wässrige Emulsion wieder zu dem Schneidwerkzeug in Zirkulation gebracht wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmieren von Werkzeugmaschinen ergibt sich ein System, bei dem verschiedene Flüssigkeiten oder Schmiermittel so gewählt und gehandhabt werden, daß die wässrige Schneidflüssigkeit nicht verunreinigt wird. Stattdessen absorbiert die wässrige Schneidflüssigkeit die flüssigen Schmiermittel, die zum Schmieren von bewegten Teilen, die keine Schneidwerkzeuge sind, benutzt werden, so daß diese flüssigen Schmiermittel ein integrierter

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und funktioneller Teil der wässrigen Schneidflüssigkeit werden. Da die flüssigen Schmiermittel, die zum Schmieren der keine Schneidwerkzeuge darstellenden, bewegten Teile benutzt werden, bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung ein Teil der wässrigen Schneidflüssigkeit werden, kann die wässrige Schneidflüssigkeit dann unbegrenzt wiederverwendet und in den Kreislauf zurückgeführt werden, ohne daß eine Notwendigkeit besteht, fremde Schmiermittel daraus abzusondern.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also den Spindeln .und Gleitflächen bzw. Gleitbahnen einer Werkzeugmaschine ein flüssiges Schmiermittel zugeführt, das eine wasseremulgierbare Zusammensetzung ist,' die im wesentlichen aus einem Mineralöl zusammen mit einem emulgierenden Mittel besteht, durch das das Mineralöl in der Lage ist, eine stabile Emulsion mit Wasser zu bilden. Gleichzeitig ist die wässrige Schneidflüssigkeit, die dem Schneidwerkzeug zugeführt wird, eine wässrige Emulsion, die im wesentlichen aus Wasser, einem Mineralöl und einem emulgierenden Mittel besteht, das die Emulsion stabil hält. Das bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendete flüssige Schmiermittel wird mit dieser wässrigen Emulsion vermischt, wenn ein überlauf des flüssigen Schmiermittels und ein überlauf der wässrigen Emulsion während des Betriebs der Werkzeugmaschine auftreten. Da das flüssige Schmiermittel eine wasseremulgierbare Zusammensetzung ist (die im wesentlichen aus einem Mineralöl und einem emulgierenden Mittel besteht), wird das flüssige Schmiermittel, das beim Betrieb der Werkzeugmaschine überläuft, mit der wässrigen Schneidflüssigkeit emulgiert, die bereits in Form einer wässrigen Emulsion vorhanden ist, so daß der überlauf des flüssigen Schmiermittels die wässrige Schneidflüssigkeit nicht verunreinjgt, sondern ein Teil davon wird.

In der Praxis der vorliegenden Erfindung wird somit eine regenerierte wässrige Emulsion erneuert, indem Feststoffteile

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aus den miteinander vermischten Flüssigkeiten entfernt werden» die von der Werkzeugmaschine überlaufen. Die Zusammensetzung dieser regenerierten wässrigen Emulsion wird beispielsweise durch Hinzufügen von entionisiertem Wasser abgestimmt bzw. eingestellt, um sie wegen des Ansteigens der Konzentration der Emulsion zu kompensieren, das durch das Hinzukommen des Überlaufs der Schmierflüssigkeit hervorgerufen wird. Durch eine derartige Abstimmung der Zusammensetzung der regenerierten wässrigen Emulsion wird deren Zusammensetzung im wesentlichen auf dieselbe Zusammensetzung der wässrigen Emulsion gebracht, wie sie anfangs dem Schneidwerkzeug zugeführt wird, so daß die regenerierte wässrige Emulsion der abgestimmten Zusammensetzung während des Betriebs des Systems wieder in den Kreislauf zum Schneidwerkzeug gebracht werden kann.

Im folgenden sei das erfindungsgemäße Verfahren in seinen Einzelheiten - zum Teil anhand der Zeichnung - beschrieben. Die Zeichnung veranschaulicht ein Fließschema der vorliegenden Erfindung. .

Die Schmierflüssigkeiten, die zum Schmieren der Spindeln und Gleitflächen bzw. Gleitbahnen von Werkzeugmaschinen bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung benutzt werden, unterscheiden sich von den bisher für diese Zwecke verwendeten Schmierflüssigkeiten dadurch, daß die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Schmiermittel eher wasseremulgierbare Zusammensetzungen sind als wasserunlösliche öle. Ein Vorteil der wasserunlöslichen öle, die bisher zum Schmieren der Spindeln und Gleitbahnen von Werkzeugmaschinen verwendet werden, besteht darin, daß die gewöhnlich benutzten Mineralöle ausge-. zeichnete Korrosion verhindernde Mittel sind. Wenn jedoch Wasser in einen Vorratsbehälter,der ein wasserunlösliches Schmiermittel enthält, gelangt, so wird dieses nicht darin gelöst, sondern es wird in einer Art Tasche getrennt, wo es eine starke, lokalisierte Korrosion oder Abnutzung bewirken kann.

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Da die erfindungsgemäß verwendete Schmierflüssigkeit eine wasseremulgierbare Zusammensetzung ist, wird jegliches Wasser, das in das Schmiermittelsystem eintritt, mit der darin befindlichen Schmierflüssigkeit mischbar sein und keine lokalisierte Korrosion hervorrufen, da es nicht von der Schmierflüssigkeit getrennt ist.

Eine in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendete Schmierflüssigkeit ist eine wasseremulgierbare Zusammensetzung, die im wesentlichen aus einem Mineralöl zusammen mit einem emulgierenden Mittel besteht, durch welches das Mineralöl in der Lage ist, eine stabile Emulsion mit Wasser zu bilden.

Das Mineralöl dieser Schmierflüssigkeit kann irgendein Mineralöl sein ( wie z. B. eine geeignete Petroleum- bzw. Erdölfraktion), das eine Schmierflüssigkeit der gewünschten Viskosität und Schmiereigenschaften ergibt. Gewöhnlich bildet das Mineralöl 40 bis 80 Gewichtsprozente.der Schmierflüssigkeit .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Zusammensetzung der Schmierflüssigkeit, die der Spindel und der Gleitfläche der Werkzeugmaschine zugeführt wird, im wesentlichen mit der Zusammensetzung der wässrigen Emulsion identisch, die dem Schneidwerkzeug zugeführt wird, mit Ausnahme eines Unterschiedes im Wassergehalt. Wasser ist die Hauptkomponente der wässrigen Emulsion, die dem Schneidwerkzeug zugeführt wird, während der Wasseranteil der Schmierflüssigkeit gewöhnlich sehr klein ist, so daß die Schmierflüssigkeit eine hohe Viskosität und zufriedenstellende Schmiereigenschaften aufweisen kann;

Da bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Zusammensetzung der Schmierflüssigkeit und die Zusammensetzung der wässrigen Schneidflüssigkeit

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außer ihres Viasseranteils im wesentlichen identisch sind, wird ein Durchlecken des Schmierflüssigkeitsüberlaufs in den überlauf der wässrigen Schneidflüssigkeit während des Betriebes der Werkzeugmaschine die Zusammensetzung der wässrigen Schneidflüssigkeit in keiner Weise verändern, außer daß ihr Wasseranteil herabgesetzt wird. Nachdem somit die vermischten Überläufe von Schmierflüssigkeit und wässriger Schneidflüssigkeit gesammelt und Peststoffteilchen daraus entfernt worden sind, um eine wässrige Emulsion zu regenerieren, ist es lediglich erforderlich, zu der regenerierten wässrigen Emulsion Wasser hinzuzufügen, um ihre Zusammensetzung zu etwa derselben Zusammensetzung wie der der wässrigen Schneidflüssigkeit zubringen, die anfangs dem Schneidwerkzeug hinzugeführt wurde. Diese regenerierte wässrige Emulsion, der Wasser hinzugefügt worden ist, um sie zu ihrer ursprünglichen Zusammensetzung zu erneuern, wird dann wieder in den Kreislauf zum Schneidwerkzeug geführt und wieder als Schneidflüssigkeit verwendet.

Bei der Betriebsweise dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bleibt die Zusammensetzung der wässrigen Schneidflüssigkeit, die dem Schneidwerkzeug zugeführt wird, konstant; der einzige Bestandteil, der hinzugefügt werden muß, um die Zusammensetzung der wieder in Zirkulation versetzten wässrigen Schneidflüssigkeit abzustimmen, ist Wasser. Das an dieser Stelle hinzugefügte Wasser ist vorzugsweise entionisiertes Wasser, um auf diese Weise die Einführung von ätzenden Salzen und Unreinheiten in das System zu vermeiden.

Das Hinzufügen von Wasser zur Erneuerung der regenerierten wässrigen Schneidflüssigkeit zu ihrer Anfangszusammensetzung kompensiert außerdem einen Wasserverlust aus dem System durch Verdampfung.

Feststoffmaterialien, wie z. b. Späne, die aus den vermischten Überläufen von Schmierflüssigkeit und wässriger

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Schneidflüssigkeit entfernt werden, sind naß und tragen somit etwas Flüssigkeit aus dem System aus. Dieser Flüssigkeitsverlust beim Entfernen der Feststoffteile neigt dazu, die allmähliche Vergrößerung des Gesamtvolumens der wässrigen Schneidflüssigkeit im System zu kompensieren, die durch das Durchlecken von Schmierflüssigkeit in die wässrige Schneidflüssigkeit bewirkt wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jedoch das Ausmaß, bei dem Bestandteile der wässrigen Sehneidflüssigkeit verloren gehen, während Feststoffteile aus dem System entfernt werden, größer sein als das Ausmaß, bei dem die Bestandteile durch das überfließen oder Durchlecken von Schmierflüssigkeit in die wässrige Schneidflüssigkeit ergänzt werden. Falls dies der Fall ist, wird es erforderlich sein, einen kleinen zusätzlichen Zufluß von Schmierflüssigkeit in die regenerierte wässrige Schneidflüssigkeit einzuführen und die Menge des hinr zugefügten Wassers entsprechend zu erhöhen, so daß das gewünschte Gesamtvolumen der wässrigen Schneidflüssigkeit im System aufrechterhalten wird.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Schmierflüssigkeit einige Bestandteile enthalten, die in der wässrigen Schneidflüssigkeit erwünscht sind, die in einer Schmierflüssigkeit jedoch normalerweise nicht erforderlich wären. Solche Bestandteile werden in der Schmierflüssigkeit dieses Verfahrens deshalb benutzt, damit die Zusammensetzung der Schmierflüssigkeit mit Ausnahme des Wassergehalts mit der der wässrigen Schneidflüssigkeit identisch sein kann.

Die in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendete Schmierflüssigkeit kann nicht nur ein emulgierendes Mittel, sondern auch andere Zusätze enthalten, wie z. B. Mittel zur Korrosionshemmung, Einige der Zusätze, die in der Schmierflüssigkeit enthalten sind, besitzen die Form von Wasserlösungen. In der Regel ist das-einzige Wasser, das in der Schmierflüssigkeit vorhanden ist, das Wasser, das zufällig in hinzu-

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gefügten Bestandteilen enthalten ist, welche in Form von wässrigen Lösungen sind.

Vorzugsweise ist das emulgierende Mittel, das in der Praxis der vorliegenden Erfindung benutzt wird, eine Kombination von Substanzen, wie z. -B. anionischen und nichtionischen Schaumerzeugern. Ein typisches emulgierendes Mittel besteht aus einer Kombination eines Natrim-Petroleum-Sulfonats, eines Natrium- oder Kaliumoleats und eines nichtionischen Schaumerzeugers. Die Konzentration von jedem dieser drei Bestandteile in der Schmierflüssigkeit kann von 2 bis 15 % betragen, in der Regel beträgt ,sie jedoch nicht mehr als 10 % und vorzugsweise etwa 5 %. Bevorzugte nicht-ionische Schaumerzeuger sind Kondensationsprodukte von Äthylenoxyd mit Derivaten von Fettsäuren, wie z. B. Alkoholen, Amiden oder Aminen.

Da diese gegenwärtige Schmierflüssigkeit, die anders als die bisher verwendeten unlösbaren Schmiermittel ist, einen beträchtlichen Wassergehalt aufweisen kann, neigt sie dazu, zu korrodieren, so daß es wünschenswert ist, ein oder mehrere Mittel zur Korrosionshemmung hinzuzufügen. Die in die Schmierflüssigkeit eingefügten Korrosionshemmstoffe können irgend*- welche bekannte Korrosionshemmstoffe sein, wie z. B. organische Phosphate, organische Phosphonate und organische Phosphite. Gewhnlich ist die Gesamtmenge solcher Korrosionshemmstoffe kleiner als 5 Gewichtsprozente der Schmierflüssigkeit.

Ein anderer wünschenswerter Bestandteil der Schmierflüssigkeit ist etwa 1 % eines alkalischen Puffers, wie z. B. Äthanolamin, Diäthanolamin oder Triäthanolamin, welche die Säureentwicklung verhindern, die die anionischen Schaumerzeuger zerstören würde.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem die Zusammensetzung der Schmierflfinsig-

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keit die gleiche, ist wie die Zusammensetzung- der wässrige:«: Schneidflüssigkeit., mit Ausnahme des Wassergehalts _s enthält die Schmierflüssigkeit gewisse andere Bestandteile, die in der wässrigen Schneidfltissigkeit erwünscht wind.. Ein solcher Bestandteil ist ein luisatz;,, der extreme Druekedgenschiäfteh ergibt und der IO bis 30 % und o>ft 15 bis 2Q $. der- SchmdLerflüsäigkeit bilden kann. Solch ein Zusatz kann ein chlorier^ tes Paraffin, ein sulfuriertes Olefin oder ein Phospfrörbe'-standteil sein.

Ein anderer Bestandteil, der für die Anwendung dieses Verfahrens wünschenswert ist, weil erzweckmäßig in der wässrigen Schneidfiüssigköit ist, besteht aus einem Silikon*-Antischaummittel, das in einer Menge von etwa 0,1 % der Schmierflüssigkeit vorhanden sein kann»

In solchen Werkzeugmaschinen, in denen Hydraulikzylinder für den Betrieb von Gleitbahnen oder dergleichen verwendet werden, tritt ein Durchlecken von Hydraulikflüssigkeit in den Überlauf der wässrigen Schneidflüssigkeit auf. Wenn Hydraulikzylinder verwendet werden, um öleitflachen oder dergleichen zu betreiben, sollte die Hydraulikflüssigkeit (genauso wie die verwendete Schmierflüssigkeit) derart sein, daß sie in der wässrigen Schneidflüssigkeit absorbiert wird, ohne die Schneidflüssigkeit zu verschmutzen.

Die Hydraulikflüssigkeit sollte ebenso wie die verwendete Schmierflüssigkeit ein Mineralöl zusammen mit einem emulgierenden Mittel enthalten, durch welches das Mineralöl in der Lage ist, eine stabile Emulsion mit Wasser zu bilden. In der Regel ist es erwünscht, daß die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit wesentlich geringer ist als die Viskosität der Schmierflüssigkeit; die Hydraulikflüssigkeit kann so zusammengesetzt sein, daß sie eine niedrigere Viskosität durch

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Verwendung eines Mineralöls niedrigerer Viskosität oder durch Auswahl anderer Bestandteile ergibt oder sie kann wahlweise in Wasser emulgiert sein, wodurch ein flüssiges, nicht-korrodierendes hydraulisches Medium geschaffen wird.

Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungs· gemäßen Verfahrens besitzen die Hydraulikflüssigkeit, die Schmierflüssigkeit und die wässrige Schneidflüssigkeit, die der Werkzeugmaschine zugeführt werden, alle die gleiche Zusammensetzung, mit Ausnahme ihres Wassergehalts, der bei der Schmierflüssigkeit gewöhnlich am geringsten und bei der wässrigen Sehneidflüssigkeit am größten bei diesen drei Flüssigkeiten ist.

Die Bestandteile der Hydraulikflüssigkeit, die kein Wasser sind, können Bestandteile sein, wie sie in der vorhergehenden Beschreibung der Schmierflüssigkeit aufgeführt sind.

Die in der wässrigen Schneid- oder Schleifflüssigkeit verwendeten Bestandteile sind ebenfalls in der vorhergehenden Erläuterung der Schmierflüssigkeit beschrieben, die bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird und.die dieselbe Zusammensetzung wie die wässrige Schneid- oder.jSchleifflüssigkeit aufweist, mit Ausnahme ihres Wassergehalts.

Der Wassergehalt der wässrigen Emulsion, die als Schneidoder Schleifflüssigkeit in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann zwischen 80 und 98 Si₁ gewöhnlich jedoch zwischen 90.und 95 % liegen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft bei der Durchführung der Bearbeitungsvorgänge bei Stahl, Messing, Aluminium, Kupfer, Zink und galvanisiertem Eisen sein. Diese Metalle ergeben beim erfindungsgemäßen Verfahren bessere Resultate als Gußeisen, da sie bei ihrer Bearbeitung Späne und

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andere Bruchteile erzeugen, die kein Graphit enthalten und deswegen leicht von der wässrigen Emulsion abzutrennen sind..

In der Praxis des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Hydrauliksystem wenigstens einer Werkzeugmaschine von einem Vorratsbehälter 9 Hydraulikflüssigkeit unter Druck zugeführt. Zur gleichen Zeit wird ein Schmiermittel von einem Vorratsbehälter 10 zu den bewegten Teilen einer jeden Werkzeugmaschine zugeführt, welche keine Schneidwerkzeuge sind, z. B. Spindeln* Gleitflächen, Schrauben und Getriebe. Das Schmier- W mittel wird von jedem Vorratsbehälter 10 durch Eigengewichts— strömung oder mittels einer Bemessungspumpe bei einer geeigneten Geschwindigkeit bzw. in einem geeigneten Ausmaß zugeführt, um die verschiedenen bewegten Teile der Werkzeugmaschine in ausreichender Weise zu schmieren.

Sowohl die Hydraulikflüssigkeit als auch die Schmierflüssigkeit sind wasseremulgierbare Zusammensetzungen, von denen jede im wesentlichen aus einem Mineralöl zusammen mit einem emulgierenden Mittel besteht, wodurch das Mineralöl in die Lage versetzt wird, eine stabile Emulsion mit Wasser zu bilden. Der Wassergehalt der Schmierflüssigkeit ist vorzugsweise k sehr klein, die Hydraulikflüssigkeit kann dagegen einen wesentliehen Anteil Wasser enthalten, um ihre Viskosität herabzusetzen, wie weiter oben beschrieben.

Eine wässrige Schneid- oder Schleifflüssigkeit wird dem Schneidwerkzeug einer jeden Werkzeugmaschine von einer Hauptzuführleitung 11 zugeführt. Vorzugsweise sind die wässrige Schneidflüssigkeit, die Hydraulikflüssigkeit und die Schmierflüssigkeit ^aIIe von derselben Zusammensetzung, mit Ausnahme eines Unterschieds im Wassergehalt, wie ebenfalls weiter oben beschrieben. "·■""-■-

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Der Überlauf der Schneid- oder Schleifflüssigkeit bei jeder Werkzeugmaschine wird in einem geeigneten Sumpf bzw. FlÜssigkeitssammeltank gesammelt; die durchleckende Hydraulikflüssigkeit tritt zusammen mit dem überlauf der Schmierflüssigkeit von den Spindeln und Gleitflächen ebenfalls in denselben FlÜssigkeitssammeltank ein, wo sie sich mit dem Überlauf der wässrigen Schneid- oder Schleifflüssigkeit vermischt. Vom FlÜssigkeitssammeltank einer jeden Werkzeugmaschine führt eine Abführleitung 12 zu einer gemeinsamen Hauptabführleitung

Die gemeinsame Hauptabführleitung 13 führt ihrerseits zu einer Vorrichtung I¹J zum Abtrennen von Feststoffteilchen, welche von konventioneller Bauart ist und Filter, Magnetab~ scheider und Zentrifugen zum Abtrennen der Feststoffteilchen (z. B. Späne von den Bearbeitungsvorgangen und Abrieb von den Schleifvorgängen) enthalten kann.

Die in der Feststoffabtrennvorrichtung zurückgewonnene Flüssigkeit fließt durch eine Rückführleitung 15, an die eine Wasserzufuhrleitung 16 angeschlossen ist. In der Regel ist der Wassergehalt der Flüssigkeit,- die in die Rückführleitung 15 gelangt,geringer als der Wassergehalt der wässrigen Schneidoder Schleifflüssigkeit, die von der Hauptzuführleitung 11 zugeführt wird, und zwar wegen des Wasserverlusts durch Verdampfung und wegen des Durchleckens oder Überlaufens der Hydraulikflüssigkeit und der Schmierflüssigkeit, welche weniger Wasser als die wässrige Schneid-oder Schleifflüssigkeit enthalten und somit den Durchschnittswassergehalt der Flüssigkeiten verringern, die in die Abführleitungen 12 gelangen. Dementsprechend wird der Wassergehalt der in die Rückführleitung 15 eintretenden Flüssigkeit gemessen und ausreichend Wasser in die Wasserzuführleitung 16 eingeführt, um die Flüssigkeit in der Rückführleitung 15 bis zu einem erforderliehen Ausmaß zu verdünnen bzw. zu verwässern, so daß der Wassergehalt auf einen Wert erneuert wird, der gleich dem Wassergehalt der wässrigen Schneid- oder Schleifflüssigkeit ist, die anfangs

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BAD OBiQiNAL

den Maschinen zugeführt wird. Das durch die Wasserzuführleitung 16 eingeführte Wasser ist vorzugsweise entionisiertes Wasser, das keinerlei Verunreinigungen in das System einführt.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das. Schmiermittel, die Hydraulikflüssigkeit und die wässrige Schneid- und Schleifflüssigkeit alle von derselben Zusammensetzung sind/ mit Ausnahme eines Unterschieds im Wassergehalt, ist Wasser der einzige Bestandteil der durch die Zuführleitung 16 hinzugefügt werden muß. Wenn jedoch die Flüssigkeitsverlüste bei der Feststoffabtren-" nung größer sind als die Zunahme, die vom Durchlecken des Schmiermittels und der Hydraulikflüssigkeit in das System herrührt, kann es notwendig sein, von Zeit zu Zeit wässrige Schneidflüssigkeit dem System zuzuführen, um das gewünschte Gesamtvolumen der Flüssigkeit in dem System aufrechtzuerhalten.

Falls der Betriebszustand des Verfahrens nicht mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, indem dem Schmiermittel und der Hydraulikflüssigkeit einige der Bestandteile fehlen, die in der wässrigen Schneidflüssigkeit vorhanden sind, dann wird es erforderlich sein, solche Bestandteile zusammen mit dem Wasser durch die Zuführleitung 16 hinzüzufügen, um die Zusammensetzung der regenerierten wässrigen Emulsion auf etwa dieselbe Zusammensetzung der wässrigen Emulsion zu bringen, wie sie anfangs den Schneidwerkzeugen zugeführt worden ist.

Nach der Abstimmung ihrer Zusammensetzung durch Hinzufügen durch die Zuführleitung 16 tritt die regenerierte wässrige Emulsion in den Vorratstank 17 ein»

Der Vorratstank 17 ist bei Anfang des Betriebes mit einem Vorrat von wässriger Schneid- oder Schleifflüssigkeit der gewünschten Zusammensetzung gefüllt; die Zusammensetzung der regenerierten wässrigen Emulsion, die in den Tank 17 eintritt,

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soll-te im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung wie die wässrige Emulsion besitzen, mit der der Tank 17 zu Anfang gefüllt ist.

Eine Pumpe 18 pumpt die wässrige Emulsion vom Tank zurück zu den Schneidwerkzeugen, also wieder in ihren Kreislauf. .-■■■:.-

Beispiel 1

Eine Schmierflüssigkeit für die Verwendung in der Praxis des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch inniges Vermischen der folgenden Bestandteile (in Gewichtsanteilen) zubereitet:

Natrium-Petroleum-Sulfonat

(Petronat HL) 9,9

Oleinsäure . 2,8

45 $ige wässerige Kaliumhydroxyd-Lösung 0,4

Diäthylenglykol 1,6

Wasser .?■■-.- 1,0

Mineralöl (Midcontinent Pale No. 100) 84,3

Eine derart zubereitete Zusammensetzung kann für die Verwendung als Hydraulikflüssigkeit mit 10 Volumenanteilen Wasser oder für die Verwendung allgemein als Schneidflüssigkeit mit Volumenanteilen Wasser verdünnt werden.

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Beispiel 2

Ein flüssiges Schmiermittel für die Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren wurde durch Mischen folgender Bestandteile (in Gewichtsprozenten) zubereitet:

Natrium-Petroleum-Sulfonat 9,0

Oleinsäure 4,0

45 iige Kaliumhydroxyd-Lösung 3,0

Mineralöl (Midcontinent Pale No. 100) 72,1

Butylcarbitol 2,0

50 %ige wässerige Harzöl-Lösung 9,4

Phenol 0,5

Diese Zusammensetzung kann für die Herstellung von Hydraulikflüssigkeit mit 10 Volumenanteilen Wasser oder für die Herstellung einer wässrigen Schneidflüssigkeit mit 15 Volumenanteilen Wasser verdünnt werden.

Beispiel 3

Die folgenden Gewichtsanteile der genannten Bestandteile werden innig miteinander vermischt, um ein flüssiges Schmiermittel für die Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren zu erzeugen: .

Natrium-Petroleum-Sulfonat 10

45 %ige Natriumhydroxyd-Lösung 0,3

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Diäthylenglykol 1,2

Wasser 1,0

Mineralöl (Midcontinent Pale No. 100) 84 50 #ige Harzöl-Lösung 3,5

Beispiel 4

Die folgenden Gewichtsanteile der aufgeführten Bestandteile werden innig miteinander vermischt, um ein flüssiges Schmiermittel für die Verwendung unter genauen Bedingungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erzeugen:

Natrium-Petroleum-Sulfonat 8,2

45 /Sige Kaliumhydroxyd-Lösung 3,M

Mineralöl (Midcontinent Pale No. 100) 5¹J

50 £ige Harzöl-Lösung 32,36

Phenol 2,0

Beispiel 5

Ein flüssiges Schmiermittel für die Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren wird durch inniges Vermischen der folgenden Bestandteile (Gewichtsprozente) zubereitet:

Natrium-Petroleum-Sulfonat 20

Tallöl 6,5

50 5£ige Harzöl-Lösung 14

1 09852/1371

45 $ige Kaliumhydroxyd-Lösung 5,8

Wasser . 3j8

99 #iger Isopropylalkohol 4,0

85 #ige Phosphorsäure-Lösung 0,4

Mineralöl (Midcontinent Pale No. 100) 45,5

Eine Verdünnung dieser Schmierflüssigkeit mit etwa Volumenanteilen Wasser ergibt eine wässrige Emulsion, die als wässrige Schleifflüssigkeit verwendbar ist, da sie relativ transparent ist, so daß die Arbeit bzw. das Werkstück nicht verdunkelt und es der Bedienungsperson an der Schleifmaschine ermöglicht wird, den SchleifVorgang zu beobachten.

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Claims

2T29874

Patentansprüche

1/ Verfahren zum Schmieren wenigstens einer Werkzeugmaschine, die wenigstens ein Schneidwerkzeug, wenigstens eine Spindel und wenigstens eine Gleitfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) dieser Spindel und dieser Gleitfläche ein flüssiges Schmiermittel zugeführt wird, das eine wasseremulgierbare Zusammensetzung ist, die im wesentlichen aus einem Mineralöl zu- ( sammen mit einem emulgierenden Mittel besteht, durch das ■ das Mineralöl in die Lage versetzt wird, eine stabile Emulsion mit Wasser zu.bilden;

b) dem Schneidwerkzeug eine wässrige Emulsion zugeführt wird, die im wesentlichen aus Wasser, einem Mineralöl und einem die Emulsion stabil haltenden, emulgierenden Mittel besteht;

c) der Überlauf der Schmierflüssigkeit mit dem Überlauf der wässrigen Emulsion vermischt wird;

d) die miteinander vermischten Flüssigkeiten gesammelt werden;

e) Peststoffteile aus den miteinander vermischten Flüssigkeiten entfernt werden, um die wässrige Emulsion zu regenerieren;

f) die Zusammensetzung der regenerierten wässrigen Emulsion abgestimmt wird, indem ihr Bestandteile hinzugefügt werden, um die regenerierte wässrige Emulsion im wesentlichen auf dieselbe Zusammensetzung zu bringen, wie sie anfangs dem Schneidwerkzeug zugeführt worden ist, und

g) die regenerierte wässrige Emulsion wieder zu dem Schneidwerkzeug in Zirkulation gebracht wird.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das flüssige Schmiermittel und die wässrige Emulsion gleichzeitig einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schneidwerkzeug zugeführte wässrige Emulsion eine wässrige Emulsion einer Zusammensetzung ist, die im wesentlichen dieselbe ist wie die Schmierflüssigkeit, die der Spindel und der Gleitfläche zugeführt ist, und daß entionisiertes Wasser der regenerierten wässrigen Emulsion hinzugefügt wird, um sie im wesentlichen auf dieselbe Zusammensetzung zu bringen, wie sie anfangs dem Schneidwerkzeug zugeführt wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Hydrauliksystem der Werkzeugmaschine eine Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, die ein Mineralöl zusammen mit einem emulgierenden Mittel enthält, durch das das Mineralöl in die Lage versetzt wird, eine stabile Emulsion mit Wasser zu bilden.

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