KSS-Versorgung automatisieren: Von manueller Befüllung zum präzisen Dosiersystem

Moderne Werkzeugmaschinen arbeiten im Mikrometerbereich, was eine konstant hohe Qualität des Kühlschmierstoffs (KSS) voraussetzt. Die manuelle KSS-Nachsetzmischung unterliegt in der Praxis jedoch natürlichen Schwankungen. Bereits geringe Konzentrationsabweichungen können die Schmier- und Kühlleistung reduzieren, was sich unmittelbar auf die Werkzeugstandzeiten auswirkt und die Prozesssicherheit beeinträchtigt.

Ein automatisiertes Dosiersystem standardisiert diesen Vorgang. Es sichert die exakte Reproduzierbarkeit der Emulsion und wandelt die Medienversorgung in einen kalkulierbaren, datengestützten Prozess um.

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Misch- und Dosiersysteme im technischen Detail

Um die Qualität der Emulsion zu gewährleisten, setzen moderne KSS-Geräte auf eine automatisierte Volumendosierung. Bei der Funktionsweise von Misch- und Dosiersystemen bilden Wasser und das KSS-Konzentrat die Ausgangsmedien. Über das Display des Systems wird die exakte Zielkonzentration definiert.

Die Anlage fördert über eine Pumpenmechanik beide Komponenten in die Mischkammer. Ein statischer Mischer sorgt anschließend für eine homogene Verbindung der Phasen, bevor die fertige Emulsion in den Maschinentank geleitet wird. Dieser maschinell gesteuerte Prozess schließt manuelle Ablesefehler aus und garantiert, dass der Brechungsindex (Brix-Wert) der Emulsion im Tank dauerhaft stabil bleibt.

Systemauswahl nach Durchsatz und Halleninfrastruktur

Die Architektur der KSS-Versorgung richtet sich primär nach dem wöchentlichen Verbrauch und der räumlichen Anordnung des Maschinenparks.

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Einflussfaktor Bearbeitungsverfahren: 

Der KSS-Verbrauch ist stark vom jeweiligen Bearbeitungsverfahren und den verarbeiteten Materialien abhängig:

• Schleifprozesse: Die hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Schleifscheiben zerstäuben den Kühlschmierstoff zu feinsten Aerosolen, die von der Absauganlage abgeführt werden. Dies sorgt für einen erhöhten Emulsionsverbrauch im Vergleich zum Fräsen oder Drehen. Da beim Schleifen jedoch die Spülwirkung im Vordergrund steht, wird hier paradoxerweise oft mit einer geringeren Konzentration nachgesetzt.
• Kunststoffbearbeitung: Kunststoffe binden das Öl sehr stark an den Span. Durch diese Anhaftungen wird viel Konzentrat ausgetragen, was eine höhere Nachsetzkonzentration erfordert.

Prozesssicherheit durch Rechtemanagement

Ein komplexer Maschinenpark erfordert unterschiedliche KSS-Konzentrationen je nach Bearbeitungsaufgabe. Moderne Dosiersysteme verhindern Bedienfehler bei Personalwechseln durch intelligente Berechtigungskonzepte.

Bediener autorisieren sich über einen sechsstelligen Nummerncode am Gerät und wählen die jeweilige Maschine aus einer Liste aus. Hat ein erfahrener Mitarbeiter für einen Langläufer-Prozess eine stabile Zielkonzentration von exakt 3,2 % ermittelt, kann er diesen Wert im System fest hinterlegen und fixieren. Übernimmt eine Urlaubsvertretung das Nachfüllen, ist der Wert gesperrt und die Anlage liefert ausschließlich die programmierten 3,2 %. Dies schließt eigenmächtige Abweichungen aus und hält den Prozess absolut stabil.

Technische Spezifikationen und physikalische Grenzen

Die Zuverlässigkeit der Dosiertechnik hängt von den physikalischen Eigenschaften des verwendeten KSS-Konzentrats ab.

• Viskositätsbereich: Die Geräte sind für eine Viskosität von 20 bis 300 mm²/s freigegeben. Nähert sich das Konzentrat der Konsistenz von Wasser (unter 20 mm²/s), kann die Pumpe nicht mehr ausreichend Gegendruck aufbauen, um das Medium stabil in den Wasserstrom einzufördern.
• Materialverträglichkeit: Vollsynthetische Kühlschmierstoffe besitzen spezifische Additiv-Pakete, die langfristig Dichtungsmaterialien angreifen könnten. Obwohl moderne Anlagen auch Vollsyntheten prozesssicher verarbeiten, laufen hierzu kontinuierlich Langzeittests der Materialverträglichkeit.

Predictive Maintenance: Verbrauchsdaten für die Instandhaltung

Die Erfassung von Verbrauchsdaten wird oft lediglich als Dokumentationspflicht (z. B. nach TRGS 611 für den Gesundheitsschutz) wahrgenommen. In der Praxis liefert sie jedoch wertvolle Daten für die Instandhaltung.

Digitale Systeme protokollieren jeden Zapfvorgang lückenlos mit Datum, Uhrzeit, Bediener, Maschine und eingefüllter Litermenge. Diese Datensätze ermöglichen es, die Schmierstoffkosten präzise auf die gefertigten Werkstücke umzulegen, anstatt sie als Allgemeinkosten zu verbuchen.

Gleichzeitig dient die Software als Analyse-Tool: Registriert die Dokumentation, dass eine Maschine plötzlich untypische Mengen Emulsion zieht (z. B. 35 Liter mehr als gewöhnlich) oder der Verbrauch abrupt sinkt, liefert das direkte Rückschlüsse auf Maschinenprobleme. Instandhalter können so Leckagen in der Hydraulik, verstopfte Zentralschmierungskanäle oder gebrochene Leitungen frühzeitig erkennen und teure Lagerschäden sowie Maschinenausfälle verhindern.

Wartungstipp aus der Service-Praxis: Wenn ein Dosiersystem plötzlich nicht mehr funktioniert, liegt in 95 Prozent der Fälle kein echter Gerätedefekt vor, sondern schlichtweg ein verstopfter Filter. Nehmen Sie die Filterkontrolle einmal im Monat fest in den Wartungsplan auf – das erspart unnötige Service-Einsätze.

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FAQ zu Misch- und Dosiersystemen für KSS

Ersetzt ein automatisches Dosiersystem die wöchentliche KSS-Messung mit dem Handrefraktometer? 

Nein. Die Anlage garantiert zwar, dass exakt die programmierte Konzentration (z. B. 5 %) in den Maschinentank fließt. Durch prozessbedingte Einflüsse während der Bearbeitung – wie die Verdunstung von Wasser durch Hitze oder das Einschleppen von Fremdölen (z. B. Bettbahnöle) – verändert sich die Emulsion im Tank jedoch nachträglich. Die regelmäßige manuelle oder sensorgestützte Kontrolle des Brix-Wertes gemäß den geltenden Richtlinien für den Gesundheitsschutz (wie der TRGS 611) bleibt daher bestehen.

Wie aufwendig ist die Nachrüstung (Retrofitting) der Medienversorgung an einem bestehenden Maschinenpark?

Mobile Akku-Systeme erfordern keinerlei bauliche Veränderungen und sind an jedem bestehenden Bearbeitungszentrum sofort einsatzbereit. Bei stationären Anlagen (ST) muss lediglich die Infrastruktur für das Frischwasser (25 bis 30 l/min Volumenstrom bei 3 bis 4 Bar statischem Druck) an die zentrale KSS-Mischstation herangeführt werden. Die eigentliche Einspeisung in die Maschinen erfolgt dann flexibel über Schlauchtrommeln direkt in die KSS-Tanks, sodass keine Eingriffe in die Steuerung der Werkzeugmaschinen nötig sind.

Eignen sich KSS-Dosiersysteme auch für das Abfüllen von reinen Schmier-, Hydraulik- oder Bettbahnölen? 

Nein, für reine Öle werden spezialisierte Medienversorgungsgeräte (wie Fasswagen mit Pumpen für den freien Auslauf) benötigt. KSS-Geräte sind technisch speziell darauf ausgelegt, ein wassermischbares Konzentrat gegen einen bestehenden Wasserdruck einzufördern und über einen Mischer zu einer Emulsion zu verbinden. Reine Öle werden hingegen im freien Auslauf gepumpt, weshalb hierfür andere Pumpenarchitekturen – ohne Wasseranbindung – genutzt werden.

Welchen Beitrag leisten geschlossene KSS-Mischer zur Arbeitssicherheit? 

Die direkte Handhabung von purem Kühlschmierstoff-Konzentrat birgt gesundheitliche Risiken wie Hautekzeme oder allergische Reaktionen. Durch die direkte Systemanbindung an 60-Liter-Fässer oder IBC-Container entfällt das manuelle Umfüllen mit Kannen. Das Personal kommt physisch nicht mehr mit dem unverdünnten Gefahrstoff in Kontakt. Ein automatisiertes System ist somit ein aktiver Beitrag zum betrieblichen Gesundheitsschutz der Mitarbeiter.

Lassen sich die gesammelten Verbrauchsdaten in BDE- oder ERP-Systeme integrieren? 

Ja. Da moderne Dosieranlagen jeden Zapfvorgang (Nutzer, Maschine, Datum, Uhrzeit, Volumen und Konzentration) digital protokollieren, entstehen wertvolle Rohdaten. Über entsprechende Schnittstellen können diese Datensätze exportiert und in bestehende Betriebsdatenerfassungs- (BDE) oder ERP-Software überführt werden. Dies liefert der Instandhaltung die Datenbasis für Predictive Maintenance.