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Knoll, Index, Zentralanlage, PräzisionszerspanungDa fallen keine Späne

Ohne sauberen Kühlschmierstoff (KSS) und optimale Späneentsorgung sind hochgenaue Zerspanprozesse nicht denkbar. Index installierte in der Großteilebearbeitung eine Knoll Zentralanlage, die wegen der zentralen Pflege und Wartung des KSS sowie in Verbindung mit besonders trockenen Spänen sowohl technische als auch wirtschaftliche Vorteile verspricht.
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KSS- und Spänemanagement: Da fallen keine Späne

Präzisionszerspanung erfordert eine stabile Maschine mit hochgenauen Führungen und optimaler Thermostabilität. Dieter Grözinger, Leiter Teilefertigung bei Index im Werk Deizisau und Fachmann für die Metallbearbeitung, weist jedoch darauf hin, dass auch das Umfeld der Maschine eine große Rolle spielt. Dazu gehört einerseits die Hallenumgebung, andererseits ein funktionierendes KSS- und Späne-Management. Er argumentiert: "Wir brauchen in der Maschine gleichbleibende Temperaturbedingungen. Das heißt, heiße Späne müssen so schnell wie möglich aus der Maschine gespült werden, bevor sie ihre Temperatur an die Achsen oder das Bauteil abgeben können. Das erfordert eine Hochdruckspülung und entsprechende Pumpen, die wiederum auf sauberen Kühlschmierstoff angewiesen sind. Ohne den und ohne funktionierende Späneentsorgung sind funktionierende Prozesse nicht denkbar."

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Beste Erfahrungen hinsichtlich des KSS-Managements hat Drehmaschinenhersteller Index bei seinen eigenen Produkten mit Partner Knoll Maschinenbau gemacht. Das Bad Saulgauer Unternehmen ist Spezialist fürs Fördern, Filtern und Pumpen in der Zerspanung, ganz gleich ob das Verfahren Drehen, Fräsen, Schleifen oder Bohren heißt. Index stattet daher die meisten seiner Ein- und Mehrspindelautomaten mit Knoll-Equipment aus. Auch Joachim Fink, Werkleiter bei Index in Deizisau, ist von der Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit der Knoll-Anlagen überzeugt. Er erklärt: "Wenn wir selbst neue Maschinen anschaffen, achten wir darauf, dass das KSS-Management von Knoll stammt."

Investition in die kubische Großteilebearbeitung

Index legt Wert auf eine hohe Fertigungstiefe, da bei selbstgefertigten Teilen kontrollierte Qualität und höhere Flexibilität im Produktionsablauf gewährleistet sind. So gehört sogar das Maschinenbett zu den Kernkompetenzbauteilen, die nach Möglichkeit im eigenen Haus bearbeitet werden. Hohe Auslastung des vorhandenen Maschinenparks und gewünschte Redundanz bei den Großmaschinen, um Versorgungsengpässe zu vermeiden, waren zwei der Gründe, die im Jahr 2007 zur Entscheidung führten, in ein zusätzliches großes Bearbeitungszentrum zu investieren. Joachim Fink erläutert weitere Beweggründe: "In dieser erfolgreichen Zeit hatten wir auch Aufträge nach extern vergeben. Das war mit hohen Kosten und einem gewissen Bezugsrisiko verbunden, das wegen der Taktmontage bei Index und Traub zu Problemen führen konnte. Bei diesem System müssen die Maschinenbetten tagesgenau an den Montageplatz geliefert werden. Außerdem war absehbar, dass durch Neuentwicklungen wie die C100-/C200-Maschinenbaureihe und die neuen Dreh-/Fräszentren R200 neue Maschinenbetten auf uns zukommen, die sich für externe Fertigung nicht eignen. Daher mussten wir unsere eigenen Kapazitäten dringend erweitern."

Bauteilgröße schränkt die Maschinenwahl ein

In engerer Wahl standen Portalfräsmaschinen, deren Maschinenkonzept hohe Steifigkeit und die Möglichkeit zur Komplettbearbeitung verspricht. Doch durch die erforderliche Größenordnung - für komplexe Bauteile bis vier Meter Länge und über zwei Meter Höhe - favorisierten die Index-Verantwortlichen letztendlich die Horizontalbearbeitung - allerdings so stabil ausgeführt, dass Präzisionsbearbeitung im unteren µm-Bereich möglich ist. Fertigungsleiter Grözinger erklärt: "In dieser Größenordnung hatten unsere bisherigen Maschinenlieferanten nichts im Angebot. Doch schon bald sind wir auf die renommierte Firma Burkhardt + Weber gestoßen, die auf den Großmaschinenbereich bis Palettengröße 3000 x 2000 mm spezialisiert sind. Wir haben Kontakt aufgenommen und waren von der ersten Minute an überzeugt, den richtigen Partner gefunden zu haben. Denn schon beim ersten Besuch durften wir hinter die Kulissen schauen. Uns überzeugte ein grundsolider Maschinenbau, bei dem vom Bett über den Ständer, die Frässpindel und das Werkzeugwechslermagazin alles aufeinander abgestimmt ist."

Qualität hat Tradition

Burkhardt + Weber ist ein Maschinenbauunternehmen mit langer Tradition, gegründet 1888 in Reutlingen. Dort fertigen rund 220 Mitarbeiter horizontale Präzisionsbearbeitungszentren und 5-Achs-Zentren, vorrangig für die Zerspanung von Stahl- und Gussteilen, aber auch von Inconel, Duplex, Kupfer und Messing. Spezialität sind Präzisionsbearbeitungszentren, speziell im großen Bereich mit Palettengrößen über 1000 x 1000 mm. Qualität steht für Burkhardt + Weber an erster Stelle. Das betrifft die selbst gefertigten Kernbaugruppen wie Spindel, Werkzeugmagazin, Palettenwechsler und Maschinentisch. Auch die zugelieferten Komponenten werden sorgfältig ausgewählt. Bei Vertriebsleiter Michael Wiedmaier stieß daher der Index-Wunsch bezüglich einer von Knoll stammenden KSS-Anlage auf offene Türen: "Knoll ist seit Jahren quasi unser Haus- und Hof-Lieferant. Die technischen Details des Filtersystems, also die erreichbaren Filtergrade, ebenso die Ergonomie beim Wechseln der Filterrolle, die Pumpen, das passt alles hundertprozentig. Besonders schätzen wir die persönliche Beratung und Betreuung sowie die kurzen Reaktionszeiten im Servicefall."

Höchste Präzision auch bei großen Dimensionen

Index entschied sich für das Bearbeitungszentrum MCX 1400 mit einem Störkreis von 4,1 m und einer Palettengröße von 1600 x 2500 mm mit einer Tragkraft von 11 t. Die von Index geforderten Details waren selbst für Burkhardt + Weber-Verhältnisse anspruchsvoll. Ein Hauptkriterium des Projekts waren die Genauigkeiten, die in erster Linie die Winkligkeiten und Parallelitäten der Führungen über größere Führungslängen betrafen. Festgelegt wurden Genauigkeiten kleiner 10 µm auf über 1 m, teilweise über 2 m Länge. Michael Wiedmaier verweist stolz auf das Abnahmeprotokoll: "Bei der Geometrie- sowie Lasermessung lagen unsere Werte sogar deutlich unter den geforderten Werten." Hohe Anforderungen gab es auch hinsichtlich der Werkzeuge. Für die benötigten großen Winkelköpfe wurde eine Spindel mit sogenannter Vierfachklemmung gewählt, die bis zu 75 kg schwere Werkzeuge automatisch aus dem Magazin aufnehmen kann. Großen Wert legt Burkhardt + Weber auf die thermische Stabilisierung seiner Maschinen. Das heißt, das Maschinensystem ist thermosymmetrisch aufgebaut und thermostabil ausstattet. X- und die Z-Achse, teilweise auch der Maschinenständer, sind mit Polymerbeton ausgegossen, um mehr Masse und dadurch mehr thermische Trägheit in das System zu bringen. Der 52 kW-Hauptspindelantrieb mit einem Drehmoment von 3 500 Nm (S1) ist wassergekühlt ausgeführt, ebenso der B-Achsenantrieb für den Maschinentisch sowie die X- und Z-Achsenantriebe.

Zweite Maschine bringt zentrale KSS-Anlage ins Spiel

Von derartiger Qualität überzeugt, entschloss sich Index, die Investition zu erweitern. Eine weitere, etwas "kleinere" Burkhardt + Weber-Maschine, eine MCX 1200 mit einem Störkreis von 3,2 m und 1250 x 1600 mm-Paletten, sollte ein 18 Jahre altes Großteile-BAZ ersetzen. Das hatte jedoch fürs KSS- und Spänemanagement Konsequenzen. Anfangs waren Einzelanlagen an den beiden Großbearbeitungszentren vorgesehen. Doch bei der Detailplanung ließen die Umfänge bezüglich Behältergröße, Filter- und Durchflussleistung - und die damit verbundenen Kosten - eine Zentralanlage sinnvoll erscheinen. Zumal daran auch sukzessive die restlichen Maschinen der kubischen Fertigung anschlossen werden können. Werkleiter Fink erläutert die Vorteile: "Eine Zentralanlage bedeutet zentrale Pflege und Wartung des KSS mit längerer Lebensdauer der Emulsion, außerdem weniger Stillstandszeiten der angeschlossenen Maschinen. Die zentrale Späneaufbereitung bedeutet zudem mehr Sauberkeit an den Maschinen." So lautete die Vorgabe für Knoll, die Anlage für einen maximalen Volumenstrom von 4000 l/min und eine Spänemenge bis zu 500 kg/h (80 Prozent Gussanteil und 20 Prozent Stahl) zu konzipieren. Für Knoll-Geschäftsführer Matthias Knoll ein Auftrag, der sich mit bewährten Standardkomponenten bewerkstelligen ließ: "Wir haben eben in unserem Programm nicht nur Filter und einfache Förderkomponenten, sondern sind auch in der Lage, die Spänezerkleinerung und Verpumpung über Rohrleitungen an der Decke im Standard zu realisieren."

Späne werden von den Maschinen weggepumpt

So installierte Knoll an beiden Burkhardt + Weber-Maschinen ein Schneidwerk mit Rückpumpstation. An der großen zentralen KSS-Filteranlage erfolgt die Spänevorabscheidung über einen groß ausgelegten Kratzerförderer. Dort befreit eine Zentrifuge die Späne von Restflüssigkeiten, und ein Austragsförderer transportiert die trockenen Späne in zwei LKW-Container. Kernelement der Zentralanlage ist ein Vakuumfilter VLX 5000, der optimal für die zentrale Vollstromreinigung von Kühlschmierstoffen mehrerer Maschinen geeignet ist. Matthias Knoll weist auf ein Detail hin: "Aufgrund des hohen Gussanteils haben wir hier nicht ein Endlosband eingesetzt, sondern ein Filtervlies, das auch den Graphitanteil besser aufnimmt." Anschließend wird das gereinigte Medium wieder vor an die Maschinen gepumpt, wo über Druckerhöhungsanlagen für den notwendigen Hochdruck gesorgt wird. Zerspanungsfachmann Dieter Grözinger äußert bezüglich der absoluten Filterfeinheit besondere Wünsche: "Wir wollten auf jeden Fall unter 30 µm Filterfeinheit bleiben, um für unsere Hochdruckpumpen nicht noch einen zusätzlichen Feinstfilter installieren zu müssen." Die Reinheit wird erreicht. Für höchste Verfügbarkeit sorgt die Redundanz bei den Pumpen, die verbrauchsabhängig zu- und abgeschaltet werden.

Automatisierung obligatorisch

Hohe Flexibilität und Verfügbarkeit erwartete Index auch von der Automatisierung der neuen Großmaschinen. Denn dass die beiden Bearbeitungszentren mit einem flexiblen Palettensystem ausgestattet werden, stand für das Team um Joachim Fink außer Frage: "Unsere Fertigungsphilosophie beinhaltet mannarme Nachtproduktion und Pausendurchlauf." Auch hier setzt Index auf einen bereits bewährten Anbieter, die finnische Firma Fastems. Bereits vor fünf Jahren automatisierte Index drei Bearbeitungszentren mit Palettengröße 500 x 400 mm über ein Fastems-Regalsystem. Für den Werkleiter eine sinnvolle Entscheidung: "Wir haben beste Erfahrungen mit Zuverlässigkeit und Bedienbarkeit des Fastems-Systems gemacht. Dadurch, dass dieser Anbieter auch für unsere benötigten 11 t-Paletten ein Standardsystem anbieten konnte, ist uns die Partnerwahl nicht schwer gefallen." Für die beiden Burkhardt + Weber-Maschinen installierte Fastems ein zweigeschossiges, daher platzsparendes Flexibles Fertigungssystem MLS-XXHD mit einer Kapazität von 16 Plätzen (acht Paletten 1600 x 2500 mm für die MCX1400 und acht Paletten 1250 x 1600 mm für die MCX1200). Das System hat zwei Ladestationen, die für beide Palettentypen geeignet sind. Das System ermöglicht das Rüsten der Paletten parallel zur Bearbeitung. Durch die vorgerüsteten Bauteile ist ein mannloser Abschaltbetrieb möglich und die Flexibilität im Fertigungsbetrieb gewährleistet.

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