Filtration und Brikettierung kombiniert

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Filtration und Brikettierung kombiniert

Zur Filtration der Kühlschmiermittelmulsion setzte KRS-Marabu auf einen Bandfilter mit Magnetabscheider
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Als führender Hersteller von Wälzkörpern ist die KRS-Marabu Ball and Roller Technology GmbH gefragter Lieferant für die Automobil-, Anlagen- und Maschinenbauindustrie sowie für deren namhafte Zulieferer. Bei einem Tagesausstoß von ca. 24 t Kugeln sowie 6 t Nadel- und Zylinderrollen setzt das Unternehmen auf eine kontinuierliche Verbesserung der Prozesse. Eine der jüngsten Maßnahmen ist der Einsatz des Maxflow-Kompaktfiltersystems von GKD beim Doppelplanseitenschleifen. Durch Kühlschmiermittel-Filtration und Brikettierung in einer Anlage bewirkt es signifikante Effizienzsteigerungen.

Die Fertigung von Messern und Schneidwerkzeugen begründete vor fast 150 Jahren (1863) den industriellen Kern der KRS Wälzkörper-Technologie. 1937 war Produktionsstart für Kugeln, sechs Jahre später kam die Langnadelfertigung hinzu. 1995 übernahm der jetzige Inhaber Peter Seigert das Unternehmen, 2003 wurde die Marke Marabu integriert. Heute erwirtschaften etwa 260 Mitarbeiter einen Jahresumsatz von rund 35 Mio. Euro mit drei Fertigungsschwerpunkten. Die hier produzierten Kugeln aus hochwertigen Wälzlager- und Spezialstählen, Glas oder Keramik sind in zahlreichen Branchen unverzichtbar. Ausführungen mit einem Durchmesser von 0,4 mm finden beispielsweise in der Miniaturlagerfertigung oder Schreibwarenindustrie Einsatz. 250 mm dicke Kugeln sorgen in Großlagern für den richtigen Dreh. Auf Nadel- und Zylinderrollen aus Chromstahl 100Cr6 oder nichtrostenden Stählen von KRS-Marabu setzt die Automobilindustrie in Motoren und Gelenkwellen. Im Maschinenbau finden sie vor allem in Lagern und Linearführungen bewährte Anwendung.

Die Nadelrollen werden im Durchmesser von 2 bis 6 mm und einer Länge von 3,6 bis 40 mm gefertigt. Zylinder mit Durchmessern von 2,5 bis 20 mm bei einer Länge zwischen 5 und 40 mm kommen für höhere Anforderungen zum Einsatz. Sie werden mit Abstufungen im μm-Bereich und gerader Stirnfläche geschliffen oder als Sonderteile zum Beispiel mit Nut für einen Sicherungsring gedreht. Die geforderten geringen Toleranzen setzen höchste Präzision und Oberflächengüte der Wälzkörper voraus.
Um die notwendige Belastbarkeit und Langlebigkeit der Produkte zu gewährleisten, müssen alle Prozessschritte hohe Qualitätsansprüche erfüllen. Überdies kennzeichnen immer kürzere Lieferzeiten, wechselnde Losgrößen und zunehmend komplexe Teile in großer Variantenvielfalt die Herausforderungen an die Fertigungsplanung bei KRS-Marabu. Präzise Werkzeugauslegung und absolut sichere, aber dennoch flexible Prozesse gewinnen hier deshalb immer mehr an Bedeutung.
Geringe Oberflächentoleranzen
In der Längenbearbeitung bei KRS-Marabu werden die hochwertigen Teile beim Doppelplanseitenschleifen auf eine Oberflächenrauheit (Rz) von weniger als 2 μm geschliffen. Um diese geringen Toleranzen zu gewährleisten, spielt neben der präzisen Prozessauslegung die Beschaffenheit des Kühlschmiermittels eine entscheidende Rolle. Der Barchfelder Schleifspezialist verwendet im Prozess eine Kühlschmiermittel-Emulsion, um unter anderem Schleifspäne und Schleifkörner (ca. 90 – 180 μm groß) aus der Schleifanlage in die Filteranlage zu befördern.
Zur Filtration der Kühlschmiermittelemulsion setzte KRS-Marabu bis vor einem Jahr auf einen Magnetabscheider mit Bandfilter im Bypass. Da dieser hauptsächlich magnetische Teile abtrennte und das eigentliche Schleifkorn nicht gezielt herausfilterte, war eine Sedimentation nachgeschaltet. Im Frühsommer 2010 entdeckten die verantwortlichen Betriebsingenieure bei KRS-Marabu auf einer Messe das Kompaktfiltersystem Maxflow. Ihr primäres Interesse galt der in das System integrierten Pressstation und der damit verbundenen Möglichkeit, die Filtration des Prozesswassers mit der Brikettierung des Schlamms zu kombinieren. Insbesondere die dadurch minimierte Verschleppung des Kühlschmiermittels sprach aus ihrer Sicht für dieses System, um die hohen Kosten für Kühlschmiermittel und Entsorgung zu senken.
Nach dem ersten Kontakt zu GKD ging es ganz schnell, bis in dem Barchfelder Unternehmen die Entscheidung für das Filtersystem Maxflow CS 1000-503 mit einem Filterkopf und Rundtanksystem mit 1200 Liter Volumen fiel. Neben der integrierten Brikettierung war dafür eine Reihe weiterer Besonderheiten des Kompaktfilters ausschlaggebend. Die komplette Anlage – Gehäuse, Filterscheiben und Gewebe – ist aus Edelstahl gefertigt. Das im Filterkopf vertikal eingebaute Filterscheibenpaket wird im Querstrom von dem mit Partikeln vom Vorschleifen kontaminierten Prozesswasser umströmt.
Die Filterscheiben sind mit prozessspezifisch ausgelegtem Mischgewebe vom Typ Ymax bespannt und ermöglichen die Filtration von 200 Litern pro Minute bei einer Filterfeinheit von bis zu 5 μm. Der in den Saubertank integrierte Schmutztank verhindert durch einen spitz zulaufenden Abfluss Ablagerungen am Tankboden. Ein automatisierter Rückspülungsprozess löst den Filterkuchen von den Scheiben. Die anfallenden Reststoffe werden ebenfalls automatisch in der systemeigenen Presseinheit zum trockenen Brikett verpresst und ausgetragen.
Nach Absprache der Details erfolgten Anlagenaufbau und Probeläufe. „Der Anfang lief super“, lobt Marc Niebergall, der verantwortliche Betriebsingenieur bei KRS-Marabu. „Alles funktionierte reibungslos, und die zuverlässigen Filtrationsergebnisse übertrafen unsere Erwartungen.“ Ein angenehmer Nebeneffekt war dabei die hohe Rückhalterate von Feinstpartikeln.
Gefragter Problemlöser
Völlig unerwartet traten jedoch nach zwei Monaten Probleme auf: Der Schleifschlamm baute keinen Kuchen auf. Schnell hatte der für KRS-Marabu zuständige technische Ansprechpartner von GKD, Günther Pikos, das Problem lokalisiert. Der für den Filterkuchen benötigte grobe Schleifschlamm gelangte nicht bis zu den Filterscheiben, da er sich bereits vor den Sieben der Maschinenabläufe absetzte. So gelangten nur feinste Partikel bis zur Filterscheibe und blockierten diese. Nach gründlicher Reinigung von Maschinen, Tanks und Kompaktanlage und einer Optimierung der Rückführung lief das System erneut störungsfrei.
Auch bei einem zweiten, ebenfalls nicht durch Maxflow verursachten Problem wenige Wochen später, war GKD wiederum gefragter Problemlöser. Der Reinigungszyklus wurde immer kürzer und schließlich blockierten die Scheiben. Eine ungünstige Typenkombination auf den vier von der Anlage versorgten Doppelplanschleifmaschinen ließ hauptsächlich Partikel in Größe der Filtermaschenweite anfallen. Für Abhilfe sorgte ein Austausch der Filterscheiben, denn Niebergall entschied sich, der GKD-Empfehlung für ein kundenspezifisches Gewebe zur Bespannung der Scheiben zu folgen. Hierdurch wird verhindert, dass Feinstspäne die Anlage verstopfen. Seitdem läuft Maxflow zur vollsten Zufriedenheit von Niebergall, der die gute Zusammenarbeit mit dem Dürener Filterspezialisten lobt: „GKD hat uns in jeder Phase mit Lösungen unterstützt, und an Herausforderungen wächst man.“
Entsprechend positiv ist auch sein Gesamtfazit: Die Umstellung der Kühlschmiermittelreinigung im Längsschleifprozess vom Bandfilter mit Magnetabscheider und nachgelagerter Sedimentation auf das Kompaktfiltersystem war ein voller Erfolg. „Die zuverlässige Abscheidung der Partikel gewährleistet einen wesentlich sichereren Prozess bei den hochwertigen Teilen.“ Auch die deutlich geringere Verschleppung des Kühlschmiermittels und die trockenen Reststoffbriketts bestätigen die Richtigkeit der Entscheidung. Hinzu kommt ein weiteres Argument: der geringe Platzbedarf der Anlage. Im kommenden Jahr steht eine Produktionserweiterung in der Nadelrollenfertigung in Barchfeld an. „Dann werden wir die kompakte Anlagenkonstruktion sicher schätzen“, lacht Niebergall.
Reif für die Insel
Die positiven Erfahrungen mit dem Maxflow-Kompaktfiltersystem veranlassen den Barchfelder Schleifspezialisten bereits, über die Anschaffung einer zweiten Anlage nachzudenken. Sie soll als Insellösung beim Centerless-Schleifen größere Flexibilität bei Werkstoffwechseln ermöglichen. Zurzeit wird der beim spitzenlosen Durchmesserschleifen anfallende Abrieb in der unternehmenseigenen Zentralanlage auf einem Bandfilter kontinuierlich aus dem Kühlschmiermittel entfernt. Angesichts der hohen Auslastung beeinträchtigen kundenindividuelle Werkstoffwechsel die Effizienz dieses Prozesses.
Ein unabhängig arbeitender Maxflow-Filter kann hier unmittelbar Entlastung und mehr Flexibilität in der Bearbeitung von Kundenwünschen schaffen. „Außerdem würde er notwendige Kühlschmiermittelversuche erleichtern“, erläutert Niebergall die Überlegungen im Unternehmen.
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