Flexible KSS-Hochdruck-versorgung

Das Unternehmen

Das Unternehmen Mayfran ist mit mehr als 1000 Mitarbeitern und Fabrikationsstandorten in den Vereinigten Staaten, Europa, Japan, Korea, Indien und China der führende globale Hersteller von Förder- und Filteranlagen für die metallverarbeitende Industrie. Mayfran gilt als der weltweit führende Spezialist für das Handling von Spänen und Kühlschmierstoffen (KSS) beim Betrieb von Werkzeugmaschinen. Viele Kunden anerkennen insbesondere das breite Knowhow in Fragen der Hochdruckversorgung mit KSS beim Tiefbohren.

Von der Energieverschwendung...

Heute werden auch Standard-CNC-Bearbeitungsmaschinen mit einer Hochdruck-Innenkühlung angeboten, um sie für das Tiefbohren mit innerer Kühlschmierstoffzuführung und äußerer Spänerückführung einsetzen zu können. Bei herkömmlicher Betriebsweise wird die zur KSSVersorgung eingesetzte Hochdruckpumpe durch einen Motor mit fester Drehzahl und somit konstantem Volumenstrom angetrieben. Sie fördert diesen Volumenstrom also ungeachtet dessen, welche Menge an KSS die Werkzeugmaschine bzw. das Werkzeug für den geforderten Druck tatsächlich benötigt. Neben der Verschwendung von Energie hat diese Betriebsweise weitere unerwünschte Nebeneffekte für den Tiefbohr- Prozess - beispielsweise ein unnötiges Erwärmen des KSS und eine erhöhte Schaumproduktion.

...zur E-Solution von Grundfos

2006 startete Mayfran zusammen mit Grundfos ein Projekt mit dem Ziel, eine neue Technologie-Plattform für die KSS-Hochdruckversorgung zu entwickeln, die die oben aufgeführten Nachteile einer ungeregelten KSS-Pumpe vermeidet. Diese als 'Vari-Flow' bezeichnete Prozessregelung basiert auf dem Mayfran-Controller des Typs HPC und der E-Solutions-Technologie von Grundfos, realisiert mit einer Schraubenspindelpumpe des Typs MTSE mit drehzahlregelbarem MGE-Motor. Diese dreispindelige, selbstansaugende Schraubenspindelpumpe überzeugt mit ihrem hohen Förderdruck von max. 130 bar. Sie weist einen sehr guten Wirkungsgrad auf und arbeitet konstruktionsbedingt besonders geräuscharm. Das hochverschleißfeste System garantiert zudem eine hohe Zuverlässigkeit und geringste Vibrationen.

Detail der Vari-Flow-Technologie inklusive MTSE-Pumpe integriert in ein Mayfran-Filtersystem.

Ziel erreicht: Optimierte Prozesse und Kostenreduktion

Die neuartige Online-Hochdruck-Prozessregelung Vari-Flow auf Basis der Schraubenspindelpumpe MTSE passt sich automatisch an die Druck-/Volumenstrom- Anforderungen verschiedener Bohrer an. Der große Vorteil für den Betreiber ist, dass er mit dieser kombinierten E-Solution (Mayfran: HPC-Controller / Grundfos: GENIbus & MTSE) über ein adaptives System verfügt, das auf die Prozessgegebenheiten reagiert und sich aktiv an den optimalen Zustand anpasst. Der Betreiber profitiert durch geringere Energiekosten, eine höhere Prozess-Sicherheit und die hochwertige Prozess-Qualität. Zudem schafft das Speichern der Prozessdaten einen 'gläsernen' Prozess; auf Basis der vorliegenden Daten-Historie kann der Betreiber seine Bearbeitungsprozesse weiter optimieren und so Kosten reduzieren.

Die Vorteile einer automatischen druckabhängigen Volumenstrom-Anpassung auf einen Blick:

• Höhere Prozess-Sicherheit durch einen geringeren Werkzeugverschleiß und eine bessere Oberflächenqualität (Bohrqualität): Der Online-Regelkreis stellt sicher, dass der gewünschte KSS-Druck auch tatsächlich an der Schneide des Bohrers vorhanden ist.

• Flexiblere Prozess-Anpassung an mehrere Werkzeuge bei Werkzeugmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsler oder mehreren zeitparallelen Bearbeitungen: Nach einem Werkzeugwechsel oder dem Zuschalten eines weiteren Bearbeitungsvorgangs wird der exakt benötigte Volumenstrom dem(n) neuen Werkzeug(en) automatisch zugeführt.

• Präzisere Prozess-Kontrolle: Der Soll-/Istwert-Vergleich des KSS-Drucks kann zu einer Vorschub- Freigabe der Spindel genutzt werden und vermeidet so einen Werkzeugbruch. Auch kann über die Drehzahlregelung der Verschleißzustand der Hochdruckpumpe frühzeitig erkannt werden.

Die neue Vari-Flow Technologie ist für die gesamte HPM Baureihe ('High Pressure Machining Systems') von Mayfran verfügbar. HPM Hochdruck-Systeme werden als Erweiterungsmodule für Filtersysteme angeboten, in Form von eigenständigen Druckerhöhungsanlagen, die eine Filtereinheit beinhalten, sowie als mobiles Zusatzgerät mit oder ohne eigenständiger Regelung.

• Energieeinsparung und Verkleinerung der Peripherie-Komponenten: Der Einsatz der Vari-Flow-Technologie reduziert die Betriebskosten um bis zu 75 % - einerseits durch das Einsparen von Energie, andererseits durch Optimierung des Zerspanprozesses an Hand der automatischen Datenspeicherung und programmierten Analytik. Zudem kann der Konstrukteur bei Einsatz der Online-Hochdruckregelung in den meisten Fällen auf kleinere Bauteile zurückgreifen (z.B. eine kleinere Hochdruckpumpe, kleinerer KSS-Kühler und -Behälter).

Die neue Vari-Flow-Technologie ist für das komplette HPM-Produktprogramm ('High Pressure Machining Systems') von Mayfran verfügbar. HPM-Hochdrucksysteme werden angeboten als Erweiterungsmodule für Filteranlagen, als eigenständige Druckerhöhungsaggregate inklusive Filtereinheit und als mobiles Beistellgerät mit bzw. ohne autonome Steuerung.

"Der Betreiber profitiert durch geringere Energiekosten, eine höhere Prozess-Sicherheit und die hochwertige Prozess-Qualität" (Dipl.-Ing. René Sieben, Konstruktionsleiter, Mayfran GmbH, Aachen).