So harmonieren Schleifmaschine und Kühlschmierstoff-Anlage

Die Datendurchgängigkeit zwischen Maschine und der KSS-Anlage mit deren Filteranlage, Pumpen und Kühler erlaubt eine große Flexibilität hinsichtlich der Prozessoptimierung. Der Anwender profitiert außerdem von der reduzierten Komponentenzahl, hoher Zuverlässigkeit und Energieeffizienz sowie geringem Platzbedarf.

Der Schweizer Schleifmaschinenhersteller Mägerle, Fehraltorf, gehört zur United Grinding Group und gilt als einer der Technologieführer für hochleistungsfähige, kundenindividuelle Schleifsysteme zur Bearbeitung von Flach- und Profilschleifaufgaben. Eine zentrale Position im Produktspektrum nehmen die Maschinen der Serie MFP 50 und MFP 51 ein, mit denen Unternehmen der Luftfahrtbranche ihre Turbinenteile für die Heißgasphase profilschleifen. Martin Preisig, Leiter Technik bei Mägerle, erklärt: „Für diese Aufgabe sind wir mit diesen Maschinen und dem als CD-Schleifen bezeichneten Continuous Dressing hervorragend aufgestellt. Überhaupt liegen unsere 5- und 6-Achs-Schleifzentren, die neben den Flach- und Profilschleifoperationen auch fräsen, bohren und messen können, voll im Trend.“

Die Grundlage für den internationalen Erfolg bildet das Mägerle Baukastensystem, das kundenindividuelle Lösungen begünstigt. Es schließt neben den eigenen Modulen auch die Kühlschmieranlagen ein, die seit über 40 Jahren vorwiegend von Knoll Maschinenbau geliefert werden. Mägerle kann auch hier aus einem Baukasten die passende KSS-Anlage für jede Maschine konfigurieren. Dieser besteht aus verschiedenen Vakuum- und Hydrostatfiltern, Pumpen und Kühlern.

Bei der Neuentwicklung der kompakteren Mägerle MFP 30, die sich für die Bearbeitung kleinerer Turbinenteile, wie Leit- und Laufschaufeln oder Hitzeschilder ohne CD-Schleifen empfiehlt, haben die beiden Partner hinsichtlich der KSS-Versorgung einen 40 etwas anderen Weg beschritten. „Wir haben besonderen Wert darauf gelegt, dass wir durch den Einsatz von State-of-the Art-Technologie den Platzbedarf, den Energieverbrauch und die Kosten optimieren“, erklärt Martin Preisig, der für die Maschinenentwicklung im Bereich Mechanik/Konstruktion, SPS-Software und Elektrokonstruktion verantwortlich ist.

Das betrifft auch die Anlage für das Zuführen und Reinigen des Kühlmittels. Sie ist bedarfsgerecht ausgelegt und platzsparend konzipiert sowie weitgehend standardisiert, so dass sie perfekt zur MFP 30 passt. Im Wesentlichen besteht sie aus einem Knoll 50 Hydrostatfilter HL 450/2000 mit Vakuumpumpe, einer frequenzgeregelten Versorgungspumpe (2 bis 22 bar), einer optionalen Ergänzungspumpe zur Druckerhöhung um weitere 20 bar für Hochdruckanwendungen (IKZ), einem kompakten Reintank und zusätzlichem Kühlaggregat. Andreas Steinhart, zuständiger Vertriebsmitarbeiter bei Knoll, weist darauf hin, dass der Hydrostatfilter (Funktionsweise siehe Kasten), der sich für Öle und Emulsionen gleichermaßen einsetzen lässt, eine optimale Lösung für die MFP 30 darstellt: „Der HL kombiniert hydrostatische Filtration mit Filtervlies und einfache Vakuumtechnik, die für geringe Restfeuchte 60 im Vlies- und Schmutz-Austrag sorgt. Daraus resultieren reduzierte Entsorgungskosten und minimierter KSS-Verlust.“

Vor wenigen Monaten stellte Mägerle sein neues 5-Achs-Schleifzentrum MFP 30 vor, dass sich nach Angaben des Herstellers besonders für das Schleifen komplexer Strukturen eignet. Video: Mägerle

Außerdem ist es gelungen, die Anzahl der Pumpen gegenüber den Anlagen für die größeren Modelle MFP 5 / 51 zu reduzieren. Das heißt, für die Prozessanforderungen Schleifen, Scheibenreinigung, Abrichten, Bettspülung und externe Kühlung von Bearbeitungswerkzeugen ist nur eine einzige, frequenzgeregelte Pumpe erforderlich. Wird für innengekühlte Werkzeuge eine Hochdruckversorgung benötigt, steht als Option eine zweite Pumpe zur Verfügung, die dann inline zur ersten geschalten wird. Da die 70 erste Pumpe via Frequenzregelung zwischen 2 und 22 bar zur Verfügung stellt und die zweite Pumpe über eine Festdrehzahl zusätzliche 20 bar liefert, lassen sich am Hochdruckausgang zwischen 22 und 42 bar abrufen. „Die Frequenzregelung der Versorgungs- und Vakuumpumpe ermöglicht einen energieeffizienten Betrieb der KSS-Anlage“, ergänzt Andreas Steinhart.

Video: Knoll.

Von zentraler Bedeutung ist die intelligente Schnittstelle zwischen Maschine und KSS-Anlage bzw. zwischen deren jeweiligen Steuerung. Andreas Steinhart erläutert: „Bisher lag der Fokus bei 80 Filteranlagen eher auf der Mechanik, so dass häufig eine konventionelle Schnittstellenverbindung zur Maschine ausreichte. Mit fortschreitender Regelbarkeit und verbauten Sensoren (z.B. IO-Link) stiegen die Anforderungen an die Schnittstelle und damit die Möglichkeiten für den Anwender. Mit iDevice auf Profinet-Basis können wir jetzt einen durchgängigen Datenfluss von der Maschine über die Filteranlage bis zum Kühler realisieren. Das heißt, der Kunde kann vom CNC-Programm aus auf die Parameter und Funktionen der Kühlmittelanlage zugreifen und sie anpassen.“

Das bedeutet eine verbesserte Prozesskontrolle durch programmierbare KSS-Funktionen anstatt manueller Eingriffe, was den Bearbeitungsprozess reproduzierbar macht. Martin Preisig weiß das zu schätzen: „Auch die Frage, ob die KSS-Anlage nach Volumenstrom oder Druck geregelt werden soll, hat sich damit erledigt. Wir haben jetzt die Möglichkeit, abhängig vom Programm stets die beste Regelungsmethode zu wählen.“

Aus der einfachen Regelung und Steuerung von KSS-Menge und -druck resultiert letztlich eine höhere Prozessflexibilität. Dazu trägt auch die flexible Einflussnahme auf die Temperatur des Kühlschmiermittels bei. Denn der aufgesetzte Kühler ist bei Bedarf ebenfalls datentechnisch angekoppelt und kann sich mit den anderen Komponenten austauschen. Je nach Prozess lässt sich auch die Regelgenauigkeit einstellen. Martin Preisig gibt ein Beispiel: „Wir haben die Möglichkeit je nach Bearbeitungsanforderung die Bandbreite der Kühlerhysterese bis auf plus/minus 0,1 K hinunter vorzugeben“. Die KSS-Temperatur lässt sich außerdem in Abhängigkeit von der Raumtemperatur einstellen oder konstant halten.

Durch den Datenaustausch zwischen Maschine und KSS-Anlage werden zudem Sensoren eingespart. Andreas Steinhart erläutert: „Wir verzichten auf einen eigenen Druck- oder Volumenstrommesser, wenn wir auf den von Mägerle zugreifen können – oder umgekehrt. So reduziert sich die verbaute Sensorik, was Kosten spart und die Zuverlässigkeit steigert.“ Die Verantwortlichen bei Mägerle sind von diesem Kühlschmierstoff-Versorgungskonzept überzeugt und sehen großes Potential, es auch auf andere Maschinen anzuwenden. Technik-Leiter Martin Preisig denkt zum Beispiel an die vertikalen Rundschleifmaschinen, die ebenso zum Produktportfolio gehören: „Da lässt sich das Konzept fast 1:1 übernehmen. Die iDevice-Schnittstelle haben wir bereits für alle Mägerle-Baureihen übernommen.“ Er fügt noch ein Lob für seinen Partner hinzu: „Es ist für uns wichtig, dass Knoll nicht nur von der Stange liefert, sondern in der Lage ist, mit uns gemeinsam solche bedarfsgerechten Anlagen zu entwickeln. Darum arbeiten wir auch schon so viele Jahre zusammen.“

cd