Schnelle Trennung spart Ressourcen

Weltneuheit GRC Giant-Ring-Cutter: innovatives Trennverfahren von PTZWEIDNER mit Rexroth Lineartechnik

Um 80 Prozent reduzierte Trennzeiten, erheblich geringerer Materialverbrauch und deutlich weniger Nachbearbeitungsaufwand: Das mit mehreren Patentanmeldungen abgesicherte innovative Trennverfahren des Giant Ring Cutter (GRC) von PTZWEIDNER für gegossene, gewalzte und geschmiedete Ringe eröffnet Verarbeitern enorme Produktivitätssteigerungen. Bei der 2010 erstmals präsentierten Innovation sorgen Rollenschienenführungen und Kugelgewindetriebe von Rexroth für eine hohe Steifigkeit und Präzision in der Bearbeitung.

„Bandsäge: 210 Minuten, Abstechen: 60 Minuten – neues Trennverfahren weniger als 20 Minuten“, beschreibt Andreas Weidner, Gründer und Geschäftsführer der PTZWEIDNER knapp den Produktivitätsfortschritt seines neuen Ringtrennverfahrens. „Mit dem Giant Ring Cutter erreichen wir direkt beim Trennen eine Planparallelität auf wenige Zehntelmillimeter und sparen damit rund 60 Prozent Material.“ Der schwäbische Tüftler mit mehr als 20 Jahren Praxiserfahrung in Gießereien und Schmieden fokussiert sich seit 2002 ganz auf die Entwicklung innovativer Technologien im Materialhandling, der Trenntechnik und der weiteren mechanischen Bearbeitung geschmiedeter und gegossener Ringe.
Der GRC verkürzt die Fertigungszeiten für Drehkränze, Flansche, Dichtungen oder Lager erheblich. Dabei trennt das neue Verfahren Ringe aus Edelstahl und Legierungen im Durchmesser bis zu 9.000mm und Wandstärken bis zu 300mm effizient ab. „Diese Dimensionen sind mit Bandsägen gar nicht darstellbar“, betont Andreas Weidner. Die Alternative bisher: Abstechen, bei dem ein Schwert in das Material einsticht. Dabei entstehen aber Stufen im Ring, die Verarbeiter mit großen Materialverlusten und hohem Zeitaufwand spanend abtragen müssen.

Beim Giant Ring Cutter nimmt ein rotierender Werkstückträger die bis zu mehreren Tonnen schweren gewalzten, gegossenen oder geschmiedeten Büchsen auf. Von oben fährt ein Greifer in die Büchse und ein Kugelgewindetrieb von Rexroth fährt drei Klemmbacken aus. Sie halten den abzutrennenden Ring während der rotatorischen Bearbeitung in Position. „Damit kann der Ring nicht herunter fallen und wir erreichen einen sauberen Schnitt über den gesamten Radius“, so Andreas Weidner. Der Kugelgewindetrieb bietet durch eine große Kugelanzahl in der Mutter hohe axiale Traglasten. Bei dieser Anwendung tragen 25 Kugeln mit einem Durchmesser von 5,5mm die Last in vier Umläufen. Rexroth deckt das komplette Spektrum von Miniaturkugelgewindetrieben bis hin zu Spindeln mit Durchmessern von 80mm und statischen Tragzahlen bis zu 534.200N ab. Beim Einsatz der Vorsatzschmiereinheit VSE erreichen die Muttern Laufleistungen von 300 Millionen Umdrehungen ohne Nachschmieren, eine Lebensdauerschmierung. Rexroth liefert die Kugelgewindetriebe in verschiedenen Toleranzklassen und zahlreichen Mutter-Varianten kundenspezifisch abgelängt und mit bearbeiteten Enden.

Nur zwei bis vier Zähne im Einsatz






























Ein in der Höhe verfahrbares Sägeblatt fährt an den rotierenden Ring heran und beginnt mit dem Trennvorgang. „Dabei haben wir je nach Material definiert nur zwei bis vier Zähne im Einsatz“, hebt Andreas Weidner hervor. Durch die tangentiale Bewegung der beiden Kreisbahnen erreicht das Verfahren eine sehr hohe Planparallelität und nutzt damit das teuere Material optimal aus. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Wärmeentwicklung während des Trennvorgangs. Im Vergleich zu den bisherigen Verfahren können Verarbeiter aus dem gleichen Rohling durch die minimalen Materialzugaben und den dünnen Trennschnitt mehr Ringe aus dem gleichen Ringrohling herstellen.
Grundvoraussetzung für die hohe Präzision: Eine extrem steife Konstruktion. Dazu setzt PTZWEIDNER beim Schiebebett und der Y-Achse auf Rollenschienenführungen der Baugröße 65 von Rexroth. Jeder Führungswagen hält schon in der Stahl-Standardausführung mit normalem Flansch dynamische Traglasten von mehr als 200.000N in alle vier Hauptbelastungsrichtungen. Bei langem Flansch erhöht sich dieser Wert auf 265.500N. Auf Minimalmengenschmierung optimierte innere Schmierkanäle versorgen alle Laufbahnen der in stabiler O-Anordnung geführten Rollen mit Schmierfett oder Öl. Die serienmäßige Vorsatzdichtung reduziert den Schmierstoffbedarf weiter. Bei den Führungswagen können die Schmieranschlüsse allseitig genutzt werden, das erhöht den Freiheitsgrad für den Einbau. Das optionale Abdeckband für die Schienen klipst der Anwender einfach auf.

Steifigkeit hörbar

Die Steifigkeit der Maschine ist sogar hörbar. „Selbst beim offenen Sägen in der Prototypmaschine erreicht der Geräuschpegel gerade einmal 70-74d(B)A“, so der Entwickler. Die hohe Schwingungsfreiheit verlängert die Standzeiten der Sägeblätter und weiterer angetriebener Werkzeuge, die PTZWEIDNER auf Wunsch in die Maschine integriert. Der schwäbische Maschinenhersteller setzt konsequent auf Standardbauteile aus deutscher Fertigung, um auch langfristig die Servicekosten niedrig zu halten. So gewährleistet Rexroth den uneingeschränkten Austauschbau: Alle Rollenschienenführungswagen einer Baugröße – auch mit unterschiedlichen Bauformen und verschiedenen Genauigkeitsklassen – passen immer auf Rollenschienen der jeweiligen Größe.

Späneabfluss immer unter Kontrolle

Der genau definierte Zahneingriff in das Material reduziert die Wärmeentwicklung bei der trockenen Bearbeitung mit Minimalschmierung und erlaubt höhere Schnittgeschwindigkeiten ohne Kühlschmierstoffe. Die reine Trennzeit sinkt auf durchschnittlich 20 Prozent im Vergleich zum Bandsägen, das meist zusätzlich auch noch eine nachträgliche Planbearbeitung erfordert. „Wir können im Gegensatz zu allen anderen Verfahren Länge und Dicke der Späne gezielt beeinflussen“, sagt Andreas Weidner. Gerade bei Edelstählen und sehr zähen Legierungen entstehen sonst lange Späne, die sich unkontrolliert lösen können. „Beim diesem Trennverfahren haben wir dagegen den Späneabfluss absolut unter Kontrolle und können Gefährdungen von Menschen ausschließen“, bekräftigt Andreas Weidner, dessen Maschine die Sicherheitsvorgaben der neuen Maschinenrichtlinie erfüllt. Ein besonderer Vorteil: Die Größe des Sägeblatts richtet sich einzig nach der Wandstärke der Ringe, ein klarer Vorteil gegenüber anderen Verfahren. Das reduziert die Werkzeugkosten deutlich. Ein weiterer Pluspunkt gegenüber dem Abstechen der Ringe ist, dass bei diesem Verfahren der abgetrennte Ring prozesssicher gehalten und durch das automatische Abnahmehandling angelegt werden kann.

Schnittkante spiegelt

Gleichzeitig ermöglicht das neue Verfahren das Trennen fast auf Fertigungsmaß und liefert bereits im ersten Produktionsschritt sehr glatte Oberflächen. Bei Kupferringen ist die Oberflächenrauigkeit so gering, dass sich die Schnittkante spiegelt.
Die GRC-Prototyp-Maschine für Ringe bis 1.450mm Durchmesser läuft seit Jahresbeginn im Werk von PTZWEIDNER auf Hochtouren. „In unserer Lohntrennerei nutzen wir die Maschine, um Erfahrungen mit den verschiedensten Materialien zu sammeln und damit die Prozessstabilität noch zu erhöhen“, betont Andreas Weidner. Der Mittelständler bietet das neue Verfahren sowohl in offenen und geschlossenen Stand-alone Maschinen an als auch als Nachrüstmodul für bereit installierte Karussell-Dreh- und Fräsmaschinen. In beiden Varianten übernimmt der Greifer auch das ebenfalls einzeln erhältliche automatisierte Teilehandling für die Befestigung am Hallenkran und legt die abgetrennten Ringe zur weiteren Bearbeitung ab.
Die schnelle Trennung erhöht nicht nur die Produktivität, sondern setzt auch neue Maßstäbe für das Haushalten mit Ressourcen. Die schnellere Bearbeitung mit geringeren Kräften reduziert den Energiebedarf deutlich. Durch die hohe Präzision nutzen Anwender die teuren Rohlinge aus hochwertigen Metallen optimal aus. Der Verzicht auf Kühlschmierstoffe und die Minimalmengenschmierung der Kugelgewindetriebe sowie der Rollenschienenführungen senken die Betriebskosten zusätzlich. Nach dem Ringtrennverfahren mit dem neuen Giant Ring Cutter gehen Andreas Weidner die Ideen nicht aus: Parallel zum Serienstart der neuen Maschine arbeitet er bereits an den nächsten Innovationen.