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Schnecken nach Maß

Zentrifugen trennen Stoffe unterschiedlicher Dichte, und je nach Stoff sind sie verschiedenartig konstruiert: Von insgesamt 9.000 bei Flottweg SE gefertigten Maschinen unterscheiden sich mehr als 5.000 in wesentlichen Details. Das stellt hohe Anforderungen an die Herstellungstechnik, insbesondere der Zentrifugenschnecken.

Individuelle Lösungen für Industriezentrifugen

Von der Klärung von Abwässern über Trennaufgaben im Bergbau bis hin zum Sortieren von Kunststoffen beim Recycling – für Separationstechnologien gibt es zahlreiche Einsatzgebiete und ebenso viele unterschiedliche Maschinen. Flottweg SE, ein Hersteller von Industriezentrifugen aus dem oberbayerischen Vilsbiburg, passt seine Maschinen individuell an die Anforderungen der jeweiligen Abtrennungsaufgabe an. Diese Zentrifugen funktionieren reibungsloser und sind leistungsfähiger als Lösungen von der Stange.

Für jede Aufgabe die richtige Schnecke

Die sogenannte Schnecke im Inneren der Zentrifuge dreht sich während des Betriebs innerhalb einer zylindrisch-konischen Trommel, die ebenfalls rotiert. Fast jede bei Flottweg hergestellte Schnecke ist ein Unikat. Die richtige Steigung, der optimale Ort des Einlaufs, der geeignete Konus und ein korrekt gewählter Spalt zwischen Schnecke und Rotortrommel bestimmen maßgeblich die Leistungsfähigkeit des Systems. Die Schnecken sind Schweißkonstruktionen, die zahlreiche Bearbeitungsgänge an der Drehmaschine erfordern. Sie können bis zu 1,5 Tonnen schwer und mehrere Meter lang sein.

„Für unsere insgesamt über 9.000 produzierten Zentrifugen haben wir etwa 3.500 verschiedene Schnecken konstruiert und gefertigt“, erklärt Josef Geltinger, Meister in der Fertigung bei Flottweg. „Zum einen, weil wir unsere Systeme oft für Nischenanwendungen und aus vielen unterschiedlich hochlegierten Stählen produzieren. Zum anderen legen wir bei allen Anwendungen Wert darauf, unseren Kunden maßgeschneiderte Lösungen zur Verfügung zu stellen.“

Für jede Schnecke das richtige Programm

Die Bediener der Drehmaschinen arbeiten bei der Fertigung der Schnecken mit etwa 2.000 CNC-Programmen, die alle selbst erstellt sind und meist nochmals im Detail angepasst werden. Programmiert wird mit der Zeichnung in der Hand direkt an der Maschine, beispielsweise an einer Zyklendrehmaschine des Typs Seiger SLZ 1200E mit der SINUMERIK 840D sl. Die Zyklen- oder Flachbett-Drehmaschinen werden meistens in der Einzelteile- und Kleinfertigung eingesetzt. Bei diesem Maschinentyp werden spezielle Anforderungen an die CNC gestellt. Auf der einen Seite muss die Steuerung wie bei einer ganz normalen CNC-Universal-Drehmaschine die Bearbeitungsprozesse automatisieren, auf der anderen Seite aber eine flexible und einfach verständliche Bedienung und Programmierung für diese Einzelteilfertigung garantieren. Die werkstatt-orientierte Arbeitsschrittprogrammierung ShopTurn ist für diese Vorgehensweise ideal, weil alle Bearbeitungsschritte als Zyklen hinterlegt sind. Mit der Funktion „Manuelle Maschine“ lassen sich alle aus ShopTurn bekannten Standardzyklen wie Abspanen, Einstich, Freistich, Gewinde usw. im         JOG-Mode parametrieren und starten, ohne dass ein Programm geschrieben werden muss. Aber nach oben sind dabei keine Grenzen gesetzt. Soll ein komplettes NC-Programm automatisch ablaufen, kann das Werkstück wie gewohnt in ShopTurn komplett programmiert werden.

Die hohe Genauigkeit und Steifigkeit der Drehspindel sowie das verwindungssteife Kastenbett erzeugen die erforderliche Stabilität dieser Maschine auf die gesamte Länge von 5.000 Millimetern und einen Umlaufdurchmesser von bis zu 1.450 Millimetern. Für die Fertigung der Schnecken ist eine Genauigkeit im Mikrometer-Bereich erforderlich. So muss beispielsweise ihre Außenkontur nach dem Verschleifen auf der gesamten Länge exakt stimmen, da der dadurch erzeugte Spalt zwischen Schnecke und Rotortrommel die Abtrennungsresultate erheblich beeinflusst.

Hohe Materialanforderungen

Die Materialanforderungen sind sehr hoch, denn Zentrifugen müssen extremen Belastungen standhalten. Wenn sowohl die Schnecke als auch die Trommelhülle (Rotor) angetrieben sind, erreichen die Systeme bis zu 5.000 Umdrehungen pro Minute. Die Beschleunigungskräfte auf das abzutrennende Material können dann auf das bis zu 10.000-fache der Erdbeschleunigung steigen. Handelt es sich um Gemische mit sandähnlichen Sedimenten, ist das mit einer permanenten Bearbeitung mit Schleifpapier unter extrem hohem Druck gleichzusetzen.

Verschleißmaterialien für die Schnecken sind Wolfram-Carbid, Hartmetall oder Stellit. Der Schneckenkörper selbst ist aus hartem, zähem Chrom-Nickel-Stahl. „Wir kennen die Bearbeitungsparameter ganz genau“, so Geltinger. „Ausschuss darf es bei diesen hochpreisigen Werkstoffen nicht geben.“ Die komfortable Parametrierung der ShopTurn Zyklen gibt hier sehr viel Sicherheit. Die Bildschirmmasken sind einfach verständlich aufgebaut und bereits eingegebene Schnittparameter bleiben so lange im verwendeten Zyklus bestehen, bis dieser explizit durch den Bediener geändert wird. Deshalb wird im Flottweg-Werk auch vorzugsweise mit bewährter Maschinentechnik gearbeitet – künftig ausschließlich mit SINUMERIK gesteuerten Drehmaschinen. „Die Mitarbeiter sind erfahren mit ShopTurn, zudem sind wir zufrieden mit dem Service, den uns die regionale Siemens-Niederlassung bietet“, betont Geltinger.

Technik im Detail - Die Funktion „Manuelle Maschine“

Für zyklengesteuerte Drehmaschinen gibt es auf der SINUMERIK die Funktion „Manuelle Maschine“. Diese zusätzliche Bedienmöglichkeit lässt eine Bearbeitung des Werkstücks im manuellen Betrieb zu – ohne dass ein Teileprogramm geschrieben werden muss. Die Einzelzyklen sind dabei in der Grundleiste integriert, anwählbar und unterstützen die Handräder.