Mit hoher Ölqualität zum verbesserten Schleifprozess

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Der Hersteller von Kugelgewindetrieben Steinmeyer ist darauf bedacht, stets technologisch die Nase vorn zu haben. Jüngster Fortschritt: Mit einer neuen, von Knoll geplanten und gelieferten Zentralanlage werden sämtliche Gewindeschleifmaschinen mit feinst gefiltertem und konstant temperiertem Öl versorgt. Daraus resultieren noch präzisere Gewinde und höhere Oberflächengüten.

Bei der August Steinmeyer GmbH & Co. KG in Albstadt entstehen täglich 600 bis 800 Kugelgewindetriebe mit Durchmessern von 3 bis 160 mm – in gerollter, gewirbelter oder geschliffener Ausführung. 70 % davon gehen in den Werkzeugmaschinenbau. Aber auch Unternehmen anderer Branchen schätzen die Qualität und Präzision der Produkte, die sie für unterschiedlichste Positionier- und Vorschubaufgaben einsetzen.

Ob Standard- oder Sonderanwendung – bei Kugelgewindetrieben kommt es immer auf die spielfreie und dynamische Umsetzung von Dreh- und Längsbewegung an. Daraus erwachsen hohe Anforderungen an Präzision und Oberflächengüte, wie Timo Schäfer, stellvertretender Produktionsleiter, erklärt: „Schon heute müssen unsere Gewindespindeln Toleranzen von bis zu 2 µm einhalten – abhängig von Durchmesser und Länge. Die Oberflächen erfüllen Sz-Werte (nach ISO 2517) 1,5 µm. Und die Anforderungen nehmen permanent zu.“

Neue Struktur für Produktionsprozesse

Um wirtschaftlich bestehen zu können, hat das Unternehmen im letzten Jahr seinen Produktionsprozessen eine neue Struktur verpasst. Unter dem Schlagwort Segmentierung wechselte das Unternehmen von der bisherigen Werkstattfertigung hin zu einer Fließfertigung. Für das Außengewindeschleifen hatte das den Umzug der Präzisionsschleifmaschinen in eine voll klimatisierte Halle zur Folge, wo sie in zwei gegenüberliegende Linien aufgeteilt wurden: eine Maschinenreihe für das Standardsegment und eine für das Sondersegment.

Timo Schäfer, der interne Hauptprojektleiter für diesen Umbau, erklärt: „Die Segmentierung war einerseits mit großen Anstrengungen verbunden, denn keine Maschine blieb an ihrem Platz und der Produktionsbetrieb musste stets aufrechterhalten werden. Andererseits erhielten wir Möglichkeiten, uns technologisch weiter zu verbessern.“ Als Beispiel nennt er die KSS-Versorgung fürs Außengewindeschleifen, die Steinmeyer mit einer neuen, von Knoll Maschinenbau geplanten und gelieferten Öl-Zentralanlage überarbeitete. Am bisherigen Standort des Außengewindeschleifens hatte Steinmeyer schon seit Langem eine zentrale Ölreinigung und -versorgung installiert. Diese sei grundsätzlich einer Einzelversorgung vorzuziehen, die bei über zwanzig Maschinen einen erheblichen Mehraufwand für die Wartung und weniger Konstanz in der Ölqualität mit sich brächte, argumentiert Industriemeister Jiri Prislin, Segmentleiter für Miniatur- sowie Luft- und Raumfahrt-Kugelgewindetriebe. Er erinnert sich: „Wir hatten ursprünglich eine Anschwemmfiltration auf Zellulosebasis, die wir dann 2004 mit Vakuumbandfiltern von Knoll ergänzten. Drei im Bypass installierte VL-Filter halfen uns damals, den Volumenstrom zu erhöhen und die Ölqualität zu verbessern.“ Als die Produktionsverantwortlichen 2013 die Zentralanlage komplett auf das Vakuumfiltrationsprinzip umstellten, wählten sie wiederum Knoll als Partner. „Wir konnten unsere bestehenden VL-Filter integrieren und erreichten nun eine weitgehend konstante Filtrationsgüte von unter 20 µm“, erwähnt Jiri Prislin.

Da aber aufgrund des neuen Standortes fürs Außengewindeschleifen in eine neue Öl-Zentralanlage investiert werden musste, wollten der Produktionsverantwortliche Timo Schäfer und seine Kollegen die Chance nutzen, um Perspektiven für eine weitere Qualitätssteigerung zu eröffnen. So setzten sie für die neue KSS-Anlage ambitionierte Vorgaben: 5 µm Filterfeinheit, ein Restschmutzgehalt kleiner 10 mg/l und eine Öltemperatur, die maximal um +/- 0,5 K schwanken darf. Die Anlage sollte für 2000 l/min Volumenstrom ausgelegt und redundant ausgeführt sein. Timo Schäfer erklärt: „Im Entscheidungsprozess haben wir verschiedene Filterprozesse und Anbieter verglichen, schließlich wollten wir die für uns geeignetste Lösung. Diese kam wiederum von Knoll Maschinenbau.“

Feinstfilter sorgt für hohe Ölreinheit

Im Wesentlichen basiert die neue Zentralanlage auf dem modular aufgebauten, nahezu beliebig skalierbaren Feinstfilter Micropur – Anlagen mit 2000 l/min Volumenstrom sind daher kein Problem. Doch da der Micropur ursprünglich fürs Hartmetallschleifen konzipiert ist, muss ihm für die Schleifbearbeitung der bei Steinmeyer üblichen hochlegierten, gehärteten Stahlwerkstoffe zwingend ein Knoll-Kompaktfilter KF-E mit Endlosfilterband zur Seite gestellt werden. Dieser übernimmt die Vorabscheidung von gröberem Schmutz und Spänen und entlastet dadurch die Feinstfiltration, sodass Filterfeinheiten kleiner 5 µm erreicht werden. Der für Steinmeyer zuständige Knoll-Area Sales Manager Ralf Spöcker weist auf weitere positive Eigenschaften des Micropur hin: „Durch seine spezielle Konstruktion kommt er ohne Filterverbrauchsstoffe aus, was zu seiner hohen Wirtschaftlichkeit beiträgt. Die Filter werden nach und nach bei laufendem Betrieb der Gesamtanlage zurückgespült. Selbst für einen Filterwechsel muss die Anlage nicht gestoppt werden. Dadurch ist eine sehr konstante Filterleistung gewährleistet, die für hohe Prozesssicherheit beim Schleifen sorgt.“

In der neuen Anlage übernimmt ein Plattenwärmetauscher die Ölkühlung – zusammen mit einem extern installierten Kaltwassersatz mit Freikühlfunktion. Das heißt, ab 12 °C wird die Wärme ohne zusätzliche elektrische Energie abgegeben, was wiederum Betriebskosten reduziert. „Mit diesen Komponenten und unserer Regeltechnik können wir die Öltemperatur auf den gewünschten 23 °C ± 0,5 K halten“, ergänzt Alexander Dreher, Projektleiter bei Knoll.

Weiterer Bestandteil der Öl-Zentralanlage ist eine Schlammpresse. Die bereits vorhandene Presse wurde in die neue Filteranlage integriert. Sie sorgt dafür, dass ein Großteil des Öls wieder zurückgewonnen wird, und erzeugt nahezu trockene Stahlbriketts. Für Timo Schäfer, der als technischer Betriebswirt auch immer ein Auge auf die Kosten wirft, ist dies eine wichtige Ergänzung: „Das zurückgewonnene Öl wird in der Anlage gereinigt und steht uns dann wieder vollwertig zur Verfügung. Ansonsten müssten wir eine erhebliche Menge an neuem Öl nachfüllen, was mit beträchtlichen Kosten verbunden ist.“

Kompetenz für große Zentralanlagen

Von der ersten Anfrage bis zum konkreten Auftrag vergingen drei Monate, in denen Steinmeyer und Knoll gemeinsam verschiedene Konzepte geprüft und die Anlage individuell spezifiziert haben. Weitere vier Monate später begann der Aufbau auf einer Fläche von 10 x 5,5 m. Das Ergebnis passt perfekt, wie das Steinmeyer-Projektteam bestätigt. Timo Schäfer spricht von einer vorbildlichen, partnerschaftlichen Zusammenarbeit: „Aufgrund unserer Erfahrungen aus der Vergangenheit hatten wir auch nichts anderes erwartet. Alle Schwierigkeiten, die bei einer solchen Installation immer auftauchen, wurden von Knoll zu unserer vollen Zufriedenheit gelöst. Es ist wirklich eine Stärke dieser Firma, dass sie derart auf individuelle Anforderungen eingehen kann.“

Im Dezember 2018 begann Steinmeyer mit dem Umzug seiner hochpräzisen Schleifanlagen – über ein halbes Jahr verteilt, um die Produktion stets am Laufen zu halten. Dementsprechend wurde Maschine für Maschine an die neue Öl-Zentralanlage angeschlossen, was durch den sich verändernden benötigten Volumenstrom eine ständige Kontrolle erforderlich machte. Ein System zur Fernwartung, das Knoll generell bei Zentralanlagen installiert, erleichterte diese Anpassarbeiten, wie Alexander Dreher erklärt: „Dadurch können unsere Technologen von Bad Saulgau aus auf die Anlage zugreifen, Werte analysieren und bei Bedarf anpassen, sodass die Filterleistung stets optimal zur Verfügung steht.“ Vor Ort lässt sich die Anlage am Bedienpanel visualisieren. Die Mitarbeiter können dort alle Daten abfragen und Einstellungen vornehmen. Zusätzlich wurde eine Schnittstelle zur hausinternen Gebäudeleittechnik realisiert, sodass der Datenabgleich und der Zugriff auf die Anlage auch hierüber möglich sind.

Inzwischen sind alle vorgesehenen 15 Schleifmaschinen angeschlossen. Durch den maximalen Volumenstrom von 2000 l/min hat sich Steinmeyer für die zukünftige Entwicklung noch einen Puffer von ca. 50 % geschaffen. So wurde zum Beispiel die Filterfeinheit von kleiner 5 µm bereits mehrmals durch verschiedene Laboranalysen bestätigt. Zerspanungsfachmann Jiri Prislin ist überzeugt, „dass wir damit den Schleifprozess weiter verbessern können, hinsichtlich der Oberflächenqualität, der Genauigkeiten und der Prozessstabilität. Die Aufgabe besteht nun in der Optimierung des Schleifprozesses.“

Knoll Maschinenbau GmbH
www.knoll-mb.de