Damit Späne bei der Metallbearbeitung keine Verstopfungen verursachen, müssen Fräsmaschinen stets mit Kühlschmierstoffen gereinigt werden.

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Kühlmittelpumpen verbessern Schmierstoffversorgung Fräsmaschinen zuverlässig von Schmutz befreien

19.07.2018

In einem Werk für Werkzeugmaschinen im tschechischen Chodov entstehen unter anderem Progressiv-Verteiler für Schmiersysteme. In der früheren Produktionslinie traten jedoch Probleme auf. Immer wieder gab es in innengekühlten Werkzeugen Verstopfungen durch Restschmutz. Ein Pumpenhersteller aus Berlin sollte das Problem lösen.

Um in der Metallbearbeitung eine hohe Qualität bei niedrigen Kosten sicherzustellen, spielt auch die zuverlässige Versorgung der Werkzeugmaschinen mit Kühlschmierstoffen (KSS) eine wichtige Rolle. Im Werk von SKF Lubrication Systems im tschechischen Chodov kommen verschiedene Kühlmittelpumpen von Spandau Pumpen für den Bearbeitungsprozess und für eine modulare Insel-Filteranlage samt Späneförderer zum Einsatz. Seither verzeichnen die Verantwortlichen geringere Energie- und Betriebskosten sowie eine hohe Anlagenverfügbarkeit.

Einzelplatz oder Insellösung?

Bei den zuvor eingesetzten, relativ langsamen Maschinen kamen als Filter-Variante Einzelplatzlösungen zum Einsatz. Das SKF Projektteam Manufacturing Technology unter Leitung von Steffen Siegemund erhielt den Auftrag, dafür zu sorgen, dass in Chodov noch flexibler, in höherer Qualität und mit geringeren Kosten produziert wird. Deswegen entschied man sich für die Anschaffung von schnellen Einspindel-Fräszentren.

Um die Frage zu klären, wie anfallende Späne effizient aufbereitet, Kühlschmierstoff zurückgewonnen und dem Fertigungsprozess wieder zugeführt werden kann, traten das SKF Projektteam und der globale Einkauf des Späneförderer-Spezialisten Mayfran in Aachen in Kontakt. Gemeinsam wurden in einem Konzeptvergleich die Vor- und Nachteile von Einzelplatz- und Insellösung sowie Zentralversorgung bewertet. Die Entscheidung fiel schließlich zu Gunsten einer modularen Inselanlage mit Späneförderer aus.

Die Filteranlage bedient zwei Produktionslinien mit je drei Werkzeugmaschinen und eine Einzelplatzlösung. Das System übernimmt die Vollstromreinigung von Spänen bis zu einer Größe von 25 µm plus eine zweite Feinfilterstufe (Bypassreinigung) mittels Papierbandfilter bis 5 µm. Die Anlage ist mit einem Zweitschutzbehälter ausgestattet und erfüllt die Bestimmungen des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG). Darüber hinaus verfügt sie über einen Eintauchkühler mit einer leistungsstarken Steuerung. Das SKF Werk ist damit auf steigende Stückzahlen vorbereitet und kann diesen Kühler bei Bedarf zuschalten, um den Kühlschmierstoff auf einer konstanten Prozesstemperatur zu halten.

Unterstützung aus den eigenen Reihen

Als Dritter im Bunde fehlte noch ein Pumpenhersteller. Dabei wurden das SKF Projektteam in den eigenen Reihen fündig. Spandau Pumpen mit Sitz in Berlin gehört bereits seit 2004 zur SKF Gruppe. Das Unternehmen entwickelt und baut Lösungen für die zentrale Ver- und Entsorgung sowie die Aufbereitung rund um die Werkzeugmaschine.

Für die modulare Insel-Lösung mit Späneförderer lieferten die Berliner für den Bearbeitungsprozess drei Niederdruck- und drei Hochdruckpumpen, jeweils mit Frequenzumrichtern (FU). Verwendete Motoren können mittels Adapterkonzept einfach mit einem FU aufgerüstet werden. Die Pumpen mit Umrichtern werden im Parallelbetrieb betrieben, verringern somit den steuerungstechnischen Aufwand und erhöhen zudem die Betriebssicherheit.

Der Reinigungsprozess läuft immer nach demselben Schema ab. PSH-Spülpumpen von Spandau fördern das durch die Bearbeitung verschmutzte Medium von den Werkzeugmaschinen zurück zur Filteranlage. Die geklärte und wiederverwendbare Flüssigkeit wird in einen Behälter geleitet. Von diesem Reintank fördern PS-Pumpen mit Niederdruck das gefilterte Medium und die LMP-Schraubenspindelpumpen das feinst gefilterte Medium mit Hochdruck zum erneuten Einsatz an den Maschinen.

Verschleiß aufteilen

Durch die Parallelsteuerung mit Masterfunktion und die gleichmäßige Belastung der Pumpen arbeiten sie bedarfsgerecht und ermöglichen eine lange Lebensdauer. Die Anlage fördert nur so viel KSS, wie die angeschlossenen Maschinen benötigen. Die Master- oder Wechselsteuerung soll eine homogene Laufzeit der einzelnen Pumpenaggregate gewährleisten. Da nicht immer alle Prozesspumpen täglich im Betrieb sind, wird alle 24 Stunden eine andere Masterpumpe gewählt. Dadurch werden alle Komponenten einem nahezu identischen Verschleiß ausgesetzt.

Die Sensoren in den Rohrleitungen geben dem Frequenzumrichter Input über den Ist-Zustand des Prozessdrucks. Der Umrichter steuert dann die Drehzahl der Pumpen, um ein gleichbleibendes Druckniveau zu erhalten. Eine Bypassregelung ist dadurch nicht notwendig: Ein zusätzlicher Energiebedarf sowie unnötiger Wärmeeintrag ins Kühlmedium werden vermieden.

Sanft anfahren, gezielt warten

Die automatische Anpassung der Drehzahl durch den FU kompensiert auch einen möglichen Leistungsabfall durch Verschleiß von Spindeln oder Laufrad. Der gewünschte Betriebspunkt wird weiter angesteuert, ein außerplanmäßiger Stillstand der Anlage wird verhindert. Anstehender Reparaturbedarf soll somit rechtzeitig wahrgenommen werden, um Wartungsarbeiten sinnvoll einzutakten. Das sanfte Anfahren der Anlage mit Umrichter-Technologie schont Komponenten wie Armaturen, Schläuche oder Filter und erhöht die Standzeit des gesamten Systems.

„Aus Verbrauchsmessungen und Zerspanungsvolumina haben wir errechnet, dass der Energieverbrauch bei lediglich 40 Prozent im Vergleich zu einer in Betrieb befindlichen Einzelplatz-Anlage liegt“, belegt Martin Zverina, Werksleiter in Chodov. Des Weiteren wurden in der Anlage vier Spülpumpen der PSR-Baureihe zur Filterreinigung und zwei Restschmutzpumpen der PMS-Baureihe zum Abtransport von Rückständen verbaut. Für die Späneförderer mit den seitlichen Pumpstationen wurden jeweils zwei PSH-Hebepumpen bereitgestellt. Durch diese Konstellation soll SKF für sämtliche Anforderungen gerüstet sein.

Da es sich um eine modulare Anlage handelt, ist eine Erweiterung jederzeit möglich. Die Insel-Filteranlage ist zudem hinsichtlich des Maschineneinsatzes flexibel. Sollte beispielsweise noch ein Schleifzentrum oder eine weitere Fräsmaschinenlinie hinzukommen, kann der gleiche Anlagentyp verwendet werden. Zu ändern wäre lediglich die Filterqualität.

Kapazitätsreserven vorhanden

Aus Sicht von Werksleiter Martin Zverina hat sich die Bearbeitungssicherheit in der Zerspanung deutlich verbessert. „Wir sind mit der Leistung der ganzen Anlage und insbesondere mit den Spandau Pumpen sehr zufrieden", sagt er. Diese laufen 24 Stunden sieben Tage in der Woche und versorgen sieben Schlüsselmaschinen in der mechanischen Fertigung mit Kühlschmierstoff. Dabei gibt es noch Kapazitätsreserven sowohl im Hoch- wie auch im Niederdruckbereich, sodass noch bis zu zwei weitere Maschinen angeschlossen werden können.

Bildergalerie

  • Insgesamt elf Pumpen von Spandau halten die vollautomatische Filteranlage am Laufen.

    Bild: Spandau Pumpen

  • Die Hebepumpen im Späneförderer fördern das grob vorgereinigte Kühlschmiermittel zur Filteranlage.

    Bild: Spandau Pumpen

  • Schematische Darstellung des Reinigungsprozesses mit Rückführung des Mediums an die Maschinen.

    Bild: Spandau Pumpen

  • Betriebsleiter des SKF-Werks Martin Zverina: „Der Energieverbrauch liegt bei lediglich 40 Prozent im Vergleich zu einer Einzelplatz-Anlage.“

    Bild: Spandau Pumpen

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