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Praxisberichte

Eine runde Sache

MAXFLOW-Kompaktfiltersystem in der Wälzkörper-Fertigung

Bei der KRS-MARABU Ball and Roller Technology GmbH geht es in der Fertigung rund: Als führender Hersteller von Wälzkörpern ist das traditionsreiche Unternehmen gefragter Lieferant für die Automobil-, Anlagen- und Maschinenbauindustrie sowie für deren namhafte Zulieferer. Um in diesen umkämpften Märkten zu bestehen, sind maximale Produktivität, Präzision und Qualität erforderlich. Mit einem Tagesausstoß von ca. 24 t Kugeln sowie 6 t Nadel- und Zylinderrollen bei einer flexiblen, kundenorientierten Produktpalette erfüllt KRS-MARABU diese Anforderungen eindrucksvoll. Modernste Technik und zukunftsweisende Fertigungsverfahren gewährleisten den wirtschaftlichen Erfolg des Betriebs. Das inhabergeführte Unternehmen in Barchfeld bei Eisenach setzt dabei auf eine kontinuierliche Verbesserung der Prozesse. Eine der jüngsten Maßnahmen ist der Einsatz des MAXFLOW-Kompaktfiltersystems der GKD – GEBR. KUFFERATH AG beim Doppelplanseitenschleifen. Hier bewirkte das speziell auf spanende Bearbeitungsprozesse ausgelegte System zur Kühlschmiermittelfiltration signifikante Effizienzsteigerungen durch Filtration und Brikettierung in einer Anlage.

Richtiger Dreh
Die Fertigung von Messern und Schneidwerkzeugen begründete vor über 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. Rund 260 Mitarbeiter erwirtschaften 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. 250,0 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 2,0 bis 19 mm und einer Länge von 3,6 bis 40,0 mm gefertigt. Zylinder mit Durchmessern von 2,5 bis 20,0 mm bei einer Länge zwischen 5,0 und 40,0 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.

Rundum präzise
Der Produktionsprozess vom Rohmaterial bis zur versandfertigen Nadel- oder Zylinderrolle ist bei KRS-MARABU hochkomplex: Abhängig vom gewünschten Produktdurchmesser wird zunächst das Rohmaterial auf Länge geschnitten. Während Stangenmaterial hierfür auf Maß gesägt wird, kommen beim Draht Hochgeschwindigkeitsabschermaschinen zum Einsatz. Nach dem Entgraten und Reinigen werden die Rohlinge in einer vollautomatischen Durchlaufanlage gehärtet. Der Glühofen erhitzt sie auf 850°C, bevor sie im 70°C heißen Ölbad abgeschreckt und im Anlassofen auf ihre Zielhärte gebracht werden. Bei der anschließenden Durchmesserbearbeitung werden die Teile durch Centerless-Schleifen mit Toleranzen von 2 µm auf den geforderten Durchmesser gebracht. Das entspricht einem Toleranzspektrum, das 20- bis 40-mal dünner als das menschliche Haar ist. Auch hier setzt KRS-MARABU auf ein Durchlaufverfahren. Je nach Qualitätsanforderung durchläuft ein Rohling mehrfach das Centerless-Schleifen. Im folgenden Doppelplanseiten-schleifen werden die Zylinder auf beiden Seiten durch rotierende Schleifscheiben auf die vorgegebene Länge geschliffen. Hierfür werden die Rohlinge in eine Transportscheibe eingeführt und im Durchlaufverfahren parallel bearbeitet. Nach Gleitschleifen und erneuter Durchmesserbearbeitung durch Centerless-Schleifen erhalten sie beim Kurzhubhonen ihr maßgenaues Superfinish. Die abschließende Reinigung erfolgt für Teile mit weniger als 4 mm Durchmesser oder besonders hohen Reinheitsanforderungen in einer Spritzreinigungsmaschine. Standardteile werden im sogenannten Rundtrogvibrator mit Maisschrot gereinigt und getrocknet. Nach sorgfältiger Oberflächenkontrolle – je nach Kundenvorgabe per Hand oder automatisch bis hin zur Risskontrolle – werden die Teile in hochmodernen Sortierautomaten in Durchmesser-Gruppen von zwei µm und Längen-Gruppen von 6 µm oder auch nach kundenspezifischen Wünschen klassifiziert und in der eigenen Versandabteilung verpackt.

Runderneuert
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 wenigen Jahren 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 1.200 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.

Gefragter Problemlöser
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. 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 MAXFLOW erneut störungsfrei. Auch bei einem zweiten, ebenfalls nicht durch MAXFLOW verursachtem 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 MAXFLOW versorgten Doppelplanschleifmaschinen ließ hauptsächlich Partikel in Größe der Filtermaschenweite anfallen. Für Abhilfe sorgte ein Austausch der Filterscheiben, denn Marc 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 Marc Niebergall, der die gute Zusammenarbeit mit dem Dürener Filterspezialisten lobt: „GKD hat uns in jeder Phase mit Lösungen unterstützt und an Herausforderungen wächst man.“

Rundum zufrieden
Entsprechend positiv ist auch sein Gesamtfazit zur Entscheidung für MAXFLOW. 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.

Reif für die Insel
Die positiven Erfahrungen mit dem MAXFLOW-Kompaktfiltersystem veranlassen den Barchfelder Schleifspezialisten, 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 Marc Niebergall die Überlegungen im Unternehmen. Bei dem Systemanbieter für Filtrationstechnologie und Anlagenbau, GKD-CompactFiltration, und seinem technischen Berater, Günther Pikos, weiß er sich mit diesen Planungen in besten Händen.

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