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Der Betriebsleiter 4/2016

Der Betriebsleiter 4/2016

FERTIGUNGSTECHNIK

FERTIGUNGSTECHNIK Modernisierung rechnet sich Fertigungszeiten zum Teil halbiert Plattenbohrwerk ist nach 40 Jahren durch Modernisierung besser als neu Für die Verantwortlichen in der Raffinerie ist die Modernisierung ein guter Mittelweg sowohl hinsichtlich der technischen als auch der wirtschaftlichen Aspekte. Der Werkstattleiter stellt fest: „Wir hätten für eine Neumaschine locker das Dreifache der Modernisierungsinvestition ausgeben müssen. Hinzu kommt, dass wir mit der modernisierten Maschine im Vergleich zu einer Neumaschine mit Sicherheit eine längere Lebensdauer kalkulieren können. Dies zeigen uns die neuen, nur auf Geschwindigkeit ausgelegten CNC-Maschinen mit ihren schmalen Führungen“. Reinhold Kuchenmeister Systematische Wartung und Instandhaltung haben in komplexen Anlagen wie Raffinerien hohe Priorität. Teil des Instandhaltungskonzepts einer großen Raffinerie südlich von Köln ist der eigene, anforderungsgerecht ausgestattete Werkzeugmaschinen-Park. Eine der wichtigen Maschinen ist ein Plattenbohrwerk Baujahr 1975. Wie und warum diese Maschine modernisiert wurde, beschreibt der folgende Beitrag. Reinhold Kuchenmeister, Dipl. Betriebswirt(FH), freier Fachjournalist, Höchberg A uf dem Scharmann Plattenbohrwerk Typ WF 100 werden Werkstücke bis zum Gesamtgewicht von 20 Tonnen bearbeitet. Eingespannt werden Wärmetauscher, Ventile, Armaturengehäuse, Turbinen- und Verdichterkomponenten oder auch Lager. Einziger Auftraggeber ist die Raffinerie und da gibt es gut zu tun. Alle 5 bzw. 6 Jahre werden ganze Anlagenteile der Raffinerie aus Sicherheitsgründen im Rahmen der vorbeugenden Instandhaltung komplett überholt. Für den zuständigen Werkstattmeister ist die Stabilität heutiger Werkzeugmaschinen hinsichtlich Guss und Führungen nicht mehr die, wie sie Maschinen der 70er und 80er Jahre noch hatten. Er sagt: „Light­ 14 Der Betriebsleiter 4/2016

FERTIGUNGSTECHNIK 01 Das modernisierte Scharmann-Plattenbohrwerk im Überblick weight-Design ist für den Fahrzeugbau effizient, für den Werkzeugmaschinenbau nicht. Leichte Maschinenbette und gerade noch ausreichend berechnete Führungsbahnen begrenzen die Standzeiten hinsichtlich Genauigkeit und Lebensdauer. – Vor diesem Hintergrund fiel unsere Entscheidung gegen eine Neumaschine und für die Modernisierung leicht.“ Die Überholungs- und Modernisierungsschritte 02 Dank der Modernisierung können manche Bauteile jetzt in der Hälfte der vorher benötigten Zeit bearbeitet werden Das Plattenbohrwerk wurde in der Werkstatt der Raffinerie demontiert und zu dem beauftragten Modernisierungspezialisten Maschinenbau Hellwig transportiert. Dort erfolgte die Zerlegung der Maschine in ihre Baugruppen und deren Reinigung mit Aufnahme des detaillierten Überholungs- bzw. Erneuerungsbedarfs. Das A&O der mechanischen Aufarbeitung des Bohrwerks waren die Maßnahmen zur Wiederherstellung der Maschinengeometrie. Ziel war die Wiedererlangung der Arbeitsgenauigkeit unter Berücksichtigung der DIN 8620. Wesentliche Aufgabe war dabei der Präzisionsschliff der Führungsflächen am Maschinenbett genau wie an Tischbett und Tischschlitten in planparalleler Ausrichtung. Auch die Ständeraufnahmefläche war planparallel zu den Führungsbahnen zu schleifen. Die Führungen von Ständerschlitten und Spindelkasten wurden mit Gleitbahnbelag unterfuttert, stichmaßhaltig nachgesetzt und Ständerschlitten samt Ständerbett durch Feinstschaben neu verpasst. Auch der Winkelfräskopf erhielt eine Verjüngungskur: Die Drehkranzfläche wurde nachgeschabt, Fräskopf und Ständer unter Beachtung der Winkellage zur Tischaufspannfläche neu verpasst. Außerdem war die 90 Grad Indexierung des Fräskopfs Instand zu setzen und neue Präzisionsspindellager wurden eingebaut. Teil der mechanischen Überholung ist immer auch die Prüfung und Instandsetzung der Schmiereinrichtungen. Schmiernuten der Führungsbahnen waren nachzufräsen bzw. komplett neu einzufräsen, quer zur Gleitrichtung angebrachte Nuten waren anzufasen. Es galt, Schmierkanäle zu öffnen und gründlich zu spülen sowie die Schmiernippel zu erneuern. Zur Modernisierung gehörte die Installation einer zeit- oder weggesteuerten Zentralschmieranlage zur Versorgung der Gleit und Führungsbahnen und Spindeln. Die Schmutzabstreifer der Führungen wurden durch moderne Abstreifersysteme ersetzt. Der einfache Austausch der Profillippen macht die neuen Schmutzabstreifer künftig kostengünstig und wartungsfreundlich. Neue Antriebe braucht die CNC Bestandteil der Modernisierung war der Umbau der Achsantriebe auf CNC- Einzelantriebe für Ständer-, Spindelkasten-, Bohrspindel- und Tischverstellung sowie für Tischrundbewegung und Hauptspindel mit X-, Y-, Z-, W-Achse sowie B-Achse als Hilfsachse und S-Achse. Die Vorschubachsen (außer B-Achse) erhielten Kugelrollspindeln sowie spiel- und wartungsfreie Vorschubantriebe. Integriert wurde eine Heidenhain Typ iTNC 530 HSCI CNC-Bahnsteuerung für fünf Achsen und geregelte Hauptspindel. Ein tragbares elektronisches Handrad und ein Werkstück-Tastsystem sind weitere Komponenten. Zur Anpassung der CNC- Steuerung an die Maschine sowie zur Realisierung der Verknüpfungen in der Maschinensteuerung wurde die in die CNC-Steuerung integrierte SPS-Steuerung mit den erforderlichen Ausbaustufen eingesetzt. Die SPS-Steuerung sammelt die Fehlermeldungen aus der Maschine, wertet diese aus, um sie auf dem CNC-Display als Klartextmeldung anzuzeigen. Das dafür benötigte Programm wurde durch Hellwig erstellt. Das neue, schwenkbare und höhenverstellbare Bedienpult ermöglicht die Ausführung aller Maschinenfunktionen. X-Achse, V-Achse, Z-Achse W-Achse erhielten inkrementale Längenmesssysteme, die B-Achse ein inkrementales Winkelmessgerät und die Spindel einen inkrementalen Drehgeber. Auch der Schaltschrank wurde komplett neu aufgebaut. Die gesamte Elektroinstallation der Maschine wurde erneuert. Neu ist auch die Elektrodokumentation mit Stromlaufplan, Klemmenplan, Stückliste, SPS- Programm-CD. Grundlage der Antriebsauslegung waren die bisherigen Daten für Drehzahl, Geschwindigkeit und Antriebsleistung. Die Vorschubantriebe wurden in Drehstrom- Servotechnik mit jeweils 27 Nm bei 2000 UPm ausgeführt, wobei die Drehzahl der Antriebsmotoren so eingestellt wurde, dass die alte Eilganggeschwindigkeit der Achsen erreicht wird. Als neuer Hauptspindelantrieb dient ein ebenfalls wartungsfreier 11 kW AC Servo-Motor mit 140 Nm und 750 Upm Dauerleistung (max. 4500 Upm). Alle Schläuche und schadhafte Rohrverbindungen, Armaturen und Steuerventile der Kühlmitteleinrichtung einschließlich deren Pumpe wurden erneuert. Zu guter Letzt sorgt eine Neulackierung in den Farben Lichtgrau und Lichtblau auch für visuelle Akzente in der Werkstatt der Raffinerie. Keine CE-Erklärung erforderlich Dank der Modernisierung können jetzt manche Bauteile in der Hälfte der vorher benötigten Zeit bearbeitet werden, was vor allem der neuen CNC-Steuerung zu verdanken ist. Zudem gab es für die modernisierte Maschine keinerlei Schulungs- und Einarbeitungsaufwand. Der Maschinenbediener kannte die Steuerung bereits, so dass er nahtlos von der alten Scharmann auf die „neue“ umsteigen konnte. Erwähnenswert ist auch die Tatsache, dass das Scharmann Plattenbohrwerk durch die Modernisierung keine Funktionserweiterungen bzw. Änderungen erhielt, die die Anwendung der Maschinenrichtlinie erforderlich machen würde. Warum Hellwig beauftragt wurde? Der Auftraggeber kannte Hellwig bereits durch vorangegangene Überholungs- und Modernisierungsprojekte für kleinere Werkzeugmaschinen. Dennoch wurden Angebote zur Modernisierung zum Beispiel auch direkt vom Werkzeugmaschinenhersteller eingeholt. Preis und Lieferzeit – und sicherlich auch die positiven Erfahrungen aus der Vergangenheit – gaben den Ausschlag. www.maschinenbau-hellwig.de Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit Der Betriebsleiter 4/2016 15

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