VDI 3035-2008 Design of machine tools production lines and peripheral equipment for the use of metalworking fluids.pdf

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1、ICS 21.260, 75.100 VDI-RICHTLINIEN Mai 2008May 2008VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Gestaltung von Werkzeugmaschinen, Fertigungsanlagen und peripheren Einrichtungen fr den Einsatz von KhlschmierstoffenDesign of machine tools, production lines and peripheral equipment for the use of metalworking fluids VD

2、I 3035 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktionstechnik (ADB) Ausschuss Khl

3、schmierstoffe VDI-Handbuch Betriebstechnik, Teil 4: Betriebsberwachung/Instandhaltung VDI-Handbuch Umwelttechnik Frhere Ausgaben: 09.97; 01.07 Entwurf, deutsch Former editions: 09/97; 01/07Draft, inGerman only Vervielfltigung auch fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for i

4、nternal use not permittedZu beziehen durch / Available atBeuthVerlagGmbH, 10772 BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rights reserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2008 Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung. 2 1 Anwendungsbereich 3 2 Khlschmierstoffkreislauf . 3 2.1 Auslegung

5、des Khlschmierstoffkreislaufs 3 2.2 Gestaltungshinweise 6 3 Arbeitsschutz- und Umweltschutz-einrichtungen . 22 3.1 Technische Manahmen zur Verminderung der Gefhrdung 23 3.2 Technische Manahmen zur Vermei-dung hoher Khlschmierstoffkonzentra-tionen in der Luft (lufttechnische Manahmen) 23 3.3 Umweltsc

6、hutzeinrichtungen (Verordnungen und Regelwerke) 27 4 Instandhaltung, Reinigung und Pflege .28 Schrifttum 29 Preliminary note2 Introduction.2 1 Scope3 2 Metalworking fluid circuit3 2.1 Design of the metalworking fluid circuit .3 2.2 Design .6 3 Facilities for industrial health and safety and for envi

7、ronmental protection.22 3.1 Technical measures for decreasing hazards23 3.2 Technical measures for preventing high concentrations of metalworking fluid in the air (air treatment measures)23 3.3 Environmental protection installations (ordinances and codes of practice)27 4 Maintenance, cleaning and ca

8、re.28 Bibliography29 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI 3035 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unterBeachtung der Vorgaben und Empfehlungen derRichtlinie VDI 1000.

9、Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung derLizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.d

10、e), diein den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 10

11、00. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying),storage in data processing systems and translation,either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement ofcopyright is permitted subject to the licensing con-diti

12、ons specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorarycontributors to this guideline. Einleitung Die nachfolgenden Gestaltungsregeln sollen dazubeitragen, den strungsfreien Betrieb beim Einsatzvon Khlschmierstoffen (KSS, siehe auchDIN 51385) in We

13、rkzeugmaschinen (WZM) undFertigungsanlagen (siehe GPSG und BetrSichV) zugewhrleisten sowie die Wirtschaftlichkeit zu er-hhen und gleichzeitig den Instandhaltungsauf-wand auf ein Mindestma zu beschrnken. In dieser Richtlinie sind die fr den Einsatz vonKhlschmierstoff erforderlichen Gestaltungs-merkma

14、le bei Werkzeugmaschinen und Anlagender spanenden und umformenden Metallbearbei-tung beschrieben. Die Ausfhrungen bercksichti-gen auch die gesetzlichen Vorschriften, die vorge-geben sind, z. B. durch das Wasserhaushaltsgesetz (WHG), durch den Anforderungskatalog der Ver-ordnung ber Anlagen zum Umgan

15、g mit wasserge-fhrdenden Stoffen (VAwS) fr HBV-Anlagen (Anlagen zum Herstellen, Behandeln und Verwen-den wassergefhrdender Stoffe) und durch Regelnder gewerblichen Berufsgenossenschaft sowiedurch die Technischen Regeln fr Gefahrstoffe (BGR 143 und BGR 109). Ausfhrliche Angaben ber Khlschmierstoffe f

16、rspanende und umformende Fertigungsverfahrenenthalten die Richtlinien VDI 3397 Blatt 1, Blatt 2 und Blatt 3. Introduction The following design rules are intended to make acontribution to ensuring fault-free operation whenmetalworking fluids (see also DIN 51385) are usedin machine tools and productio

17、n facilities (see theEquipment and Product Safety Act GPSG, andthe Industrial Safety and Health Ordinance BetrSichV), to increasing economic efficiency andat the same time to keeping maintenance expensesto a minimum. This guideline describes the design features re-quired when metalworking fluid is u

18、sed with ma-chine tools and installations in the machining andreshaping of metals. The exposition also takesthose statutory regulations into account which arespecified, for example, by the Water Supply Act(WHG), by the requirements list of the Ordinanceon Facilities for Handling Substances Hazardous

19、 toWater (VAwS) for MPU installations (installationsmanufacturing, processing and using substanceshazardous to water), and by the rules of the indus-trial accident insurance associations and the Tech-nical Rules for Hazardous Substances (BGR 143and BGR 109). Detailed information about metalworking f

20、luids forcutting and reshaping manufacturing processesmay be found in guidelines VDI 3397 Part 1, Part 2and Part 3. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 VDI 3035 3 1 Anwendungsbereich Die vorliegende

21、Richtlinie gilt nur in Verbindung mit der Richtlinienreihe VDI 3397. Die Ausfhrungen gelten bei Werkzeugmaschinenmit eigener Khlschmiereinrichtung; sie habenjedoch auch Gltigkeit fr Werkzeugmaschinenund Fertigungsanlagen mit Zentralversorgung. Bei Anwendung von Minimalmengenschmierung muss die Masch

22、ine konstruktiv besonders ausge-legt sein. 1 Scope The present guideline is valid only in conjunctionwith the VDI 3397 series of guidelines. The information in the guideline applies to ma-chine tools with their own cooling/lubrication sys-tem; it does, however, also apply to machine toolsand product

23、ion facilities connected to a centralmetalworking fluid supply system. In the case of machines with minimum quantitylubrication a special design will be necessary. 2 Khlschmierstoffkreislauf Khlschmierstoff-Umlaufsysteme an Werkzeug-maschinen und Fertigungsanlagen sind in einenFunktionskreis eingebu

24、nden, der aus bestimmtenSystemeinrichtungen und Komponenten besteht,die den Anforderungen der Produktion hinsichtlichKhlschmierstoff, Zerspanungsart, Werkstoff,Spanform, Spanmenge, Wrmeaufnahme, Einlei-tung von Fremdstoffen und Instandhaltung Rech-nung tragen. 2.1 Auslegung des Khlschmierstoffkreisl

25、aufsBei der Versorgung von Werkzeugmaschinen undFertigungsanlagen unterscheidet man Einzel- oder Zentral-Kreislaufsysteme (VDI 3397 Blatt 2). Die Auslegung der jeweiligen Umlaufsysteme richtetsich unter Beachtung der gesetzlichen Regelungenber den Arbeits- und Umweltschutz (siehe auchAbschnitt 3.3)

26、nach dem Bearbeitungsverfahren und den im Vordergrund stehenden Aufgaben, wie: Khlen Schmieren Splen und Transportieren (VDI 3397 Blatt 1) Die wichtigen Komponenten eines Khlschmier-stoff-Kreislaufsystems (Bild 1) sind: Khlschmierstoffrckfhrung und Spnetrans-porteinrichtungen (z. B. Rinnen, Frderer,

27、 Rohrleitungen, Rckpumpstationen) Pflegestufe (z. B. Behlter, Pumpen, Reini-gungseinrichtungen, Temperiereinrichtungen,berwachungseinrichtungen) Khlschmierstoff-Versorgung (z. B. Pumpen,Rohrleitungen, Mess- und Regeleinrichtungen,Anmischgerte) Spnebehandlung (z. B. Frderer, Spnebrecher, Zentrifugen,

28、 Spnepressen, Spnebehlter) 2 Metalworking fluid circuit Metalworking fluid circulatory systems in machinetools and production facilities are linked into afunctional circuit which consists of specific systemunits and components meeting production require-ments with regard to metalworking fluid, type

29、ofmachining, material, chip type, quantity of chips,heat absorption, introduction of foreign substancesand maintenance. 2.1 Design of the metalworking fluid circuit In the supply of metalworking fluid to machinetools and production facilities a distinction isdrawn between individual and centralized

30、circula-tory systems (VDI 3397 Part 2). The design of aparticular circulatory system, while observingstatutory regulations regarding industrial safety andenvironmental protection (see also Section 4), willdepend on the machining process and the primarytasks, such as: cooling lubricating flushing and

31、 transporting (VDI 3397 Part 1) The principle components of a cooling lubricantcirculatory system (Figure 1) are: metalworking fluid return and chip removaldevices (for example, flutes, conveyors, pipes,pump-back stations) care section (for example, containers, pumps,cleaning devices, temperature co

32、ntrol equip-ment, monitoring devices) metalworking fluid supply (for example,pumps, pipes, measuring and control equip-ment, mixing devices) chip processing (for example, conveyors, chip breakers, centrifuges, chip presses, chip con-tainers) B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Sta

33、nd 2012-08 4 VDI 3035 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 2.1.1 Zufuhr, Druck und Volumenstrom an der Wirkstelle 2.1.1 Supply, pressure and flow rate at the cutting location Es ist wesentlich, dass der Khlschmierstoff un-mittelbar und ununterbrochen an die Wirkst

34、elle desWerkzeugs gebracht wird, um die Reibung an denSchneidwerkzeugen zu mindern, den Spne-transport sicherzustellen und bestmgliche Wr-meabfuhr zu gewhrleisten. It is essential that the metalworking fluid is deliv-ered directly and without interruptions to the toolscutting location so as to reduc

35、e friction at the cut-ting tools, ensure chip removal and the best heatremoval possible. Bild 1. Khlschmierstoff-Kreislaufsystem Figure 1. Metalworking fluid circulatory system Deshalb kommt der Art der Zufhrung (Dsenbau-art und -positionierung) auer der pro Zeiteinheitzugefhrten Menge besondere Bed

36、eutung zu. So-wohl beim Schleifen als auch beim Drehen, Fr-sen, Bohren usw. kann es sinnvoll sein, mit mehre-ren Dsen zu arbeiten. Nur so ist gewhrleistet, dass die Aufgaben Khlen-Schmieren-Splen undTransportieren“, die an die Khlschmierstoffzufh-rung unterschiedliche Anforderungen stellen, op-timal

37、 erfllt werden. For this reason the type of supply (nozzle designand positioning) has a special importance in addi-tion to the quantity of metalworking fluid suppliedper time unit. It can make sense to work with sev-eral nozzles not only in grinding but also in turn-ing, milling, drilling and so on.

38、 Only in this waycan it be ensured that the tasks of “cooling, lubri-cating, flushing and transporting” which pose dif-ferent requirements for the metalworking fluidsupply are optimally fulfilled. Die Zufhrung des Khlschmierstoffes kann beispanenden Bearbeitungsverfahren inner- und au-erhalb des Wer

39、kzeugs erfolgen. Bei beiden Artensind konstruktive Lsungen anzuwenden, die einEindringen von zurckprallendem Khlschmier-stoff in die Lager und Fhrungen ausschlieen (z. B. durch eine Prallscheibe, Labyrinthdichtun-gen, berdruck im Lagerraum). With metal-cutting processes the metalworkingfluid can be

40、delivered within or outside the tool. Inboth cases design solutions should be appliedwhich prevent rebounding metalworking fluidpenetrating into the bearings and guideways (forexample, by means of a baffle disk, labyrinth seals,or overpressure in the bearing chamber). Die Einhaltung bestimmter Minde

41、stwerte frDruck und Volumenstrom ist insbesondere beiWerkzeugen mit begrenztem Spanraum von ent-scheidender Bedeutung, da die Freihaltung der Spanrume eine Grundvoraussetzung fr die Auf-rechterhaltung des Spanbildungsvorgangs ist. Compliance with specific minimum values forpressure and flow rate is

42、of decisive importanceparticularly in the case of tools with a limited chipspace since keeping chip spaces clear is a basiccondition of preservation of the chip formationprocess. Als Beispiel sei das Tiefbohren genannt, bei demnur durch Wahl geeigneter Zufhrparameter einVerstopfen der Spannuten und

43、ein daraus resultie-render Werkzeugbruch verhindert werden kann.Allgemein muss der Druck umso hher sein, jegrer die Bohrtiefen und je kleiner die Bohr-durchmesser sind. As an example we may mention deep-hole drillingin which only a choice of suitable supply parame-ters can prevent the chip flutes cl

44、ogging andthereby causing the tool to fracture. Generallyspeaking, the greater the drilling depths and thesmaller the hole diameters, the higher the pressuremust be. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 20

45、08 VDI 3035 5 2.1.2 Khlschmierstoffvolumen 2.1.2 Volume of metalworking fluid Bei der Auslegung des Khlschmierstoffkreislaufs kommen der Gestaltung und Dimensionierung der Systembehlter sowie der Bestimmung des erfor-derlichen Khlschmierstoffvolumens besondere Bedeutung zu. In designing the metalwor

46、king fluid circuit theshape and dimensioning of the system tank is ofspecial importance, as is the volume of metalwork-ing fluid required. Folgende Kriterien mssen bercksichtigt werden:The following factors must be taken into consid-eration: recirculation number Uz (theoretical number of times the f

47、luid operat-ing volume changes per hour) Umwlzzahl Uz(theoretische Anzahl der Umwlzungen der Fllung Betriebsvolumen pro Stunde) residence time X (theoretical dwell time of the metalworkingfluid with respect to the net contents of thetank) Verweilzeit X (theoretische Aufenthaltszeit des Khlschmier-st

48、offes, bezogen auf den Netto-Inhalt des Be-hlters) It has proved useful in practice to determine themetalworking fluid volume in the simplified man-ner acc. to Table 1 with the aid of the so-calledrecirculation number Uzfor which empirical valuesare available depending on the particular applica-tion

49、 case. In der Praxis hat sich die gem Tabelle 1 erlu-terte, vereinfachte Bestimmung des Khlschmier-stoffvolumens mit Hilfe der sogenannten Umwlz-zahl Uz, fr die je nach Anwendungsfall Erfah-rungswerte vorliegen, bewhrt. Tabelle 1. Khlschmierstoff-Bedarf Table 1. Metalworking fluid requirement Art des Khlschmierstoffs wassergemisch-ter Khl-schmierstoff nichtwasser-mischbarer Khl