Die CUT E 600 bei der Arbeit

Die CUT E 600 bei der Arbeit: Seit die Innenverzahnung erodiert wird, liegt die Ausschussquote bei null. - Bild: werkzeug&formenbau

Die Drehkegelventile des Regeltechnikspezialisten Vetec Ventiltechnik in Speyer, einem Tochterunternehmen der Samson Gruppe, werden für unterschiedlichste Medien eingesetzt: Von kochendem Bitumen über Dampf, Wasser, Erdölprodukte bis hin zu abrasiven Gas-Sand-Gemischen in der Erdgasförderung oder korrosivem Chlorgas reicht das Spektrum der Medien, deren Durchfluss sich mit den Ventilen zuverlässig regeln lässt. Dementsprechend reicht auch das Werkstoffspektrum von Kohlenstoffstählen und verschiedenen Edelstählen über Titan, Zirkonium und Stellite bis hin zu Bronze. Der Drehkegel schließt bei dieser Ventilform zuverlässig gegen den Druck des Mediums ab.

Steuerung der AgieCharmilles-Erodier­anlage
Die Steuerung der AgieCharmilles-Erodier­anlage lässt sich sehr intuitiv bedienen. - Bild: werkzeug&formenbau

Gefertigt werden in der Regel Drehkegelventile mit Durchflussnennweiten zwischen DN 25 und DN 500. Das Vetec-Drehkegelventil ist eine Kombination aus Kugelsegmentventil, Klappe und klassischem Regelventil, es vereinigt die Vorzüge dieser Bauarten wie zum Beispiel einen freien Durchgang, keinen Totraum, hohe Stopfbuchsdichtigkeit, Beherrschung hoher Differenzdrücke, kompakte Bauweise und sehr gute Regeleigenschaften. Drehkegelventile beherrschen eine Vielzahl kritischer Anwendungsfälle, die mit herkömmlichen Regelventilen kaum abgedeckt werden können. Die Lagerung der Welle in Verbindung mit dem Kegel und dem Gehäuse ist doppelexzentrisch angeordnet und bewirkt bei der Drehung der Kegelwelle ein sofortiges, reibungsloses Abheben des Kegels vom Sitz. Das Ventil öffnet nicht schlagartig und zeigt daher ein stabiles Regelverhalten auch bei kleinen Öffnungswinkeln.

Profil: Vetec Ventiltechnik GmbH

Der Hauptsitz des Unternehmens ist in Speyer am Rhein. Die Wurzeln der Vetec Ventiltechnik GmbH reichen zurück bis zur ursprünglichen Gründung als Maschinenbaufirma Gebr. Canali im Jahr 1901. Die Erweiterung um eine eigene Ventilbausektion im Jahr 1964 war der Startpunkt der Produktentwicklung, nach der Umfirmierung in die Vetec Ventiltechnik GmbH im Jahr 1985 führt und entwickelt das Unternehmen dieses Know-how stetig fort. Seit 1988 ist Vetec ein Tochterunternehmen der Samson Gruppe in Frankfurt am Main. Im Werk in Speyer entwickelt und fertigt das Unternehmen mit 120 qualifizierten Fachkräften und leistungsfähiger Maschinentechnik Stellventile und pneumatische Antriebe für unterschiedlichste Einsatzgebiete.

Präzise Drehmomentübertragung

Drehkegel fixieren
Mit ein paar geübten Handgriffen und einer Lehre als Rüsthilfe werden die Drehkegel auf der Maschine fixiert. - Bild: werkzeug&formenbau

Die Verbindung des Drehkegels mit der Antriebswelle geschieht über eine Keilwellenverzahnung – eine Passverzahnung in Form einer Vielfach-Mitnehmerverbindung, bei der das Drehmoment von den Zahnflanken übertragen wird. Die Welle ist außen- und die Nabe am Drehkegel innenverzahnt. Diese Innenverzahnung, die bei Vetec in der Regel in einer H7-Passung ausgeführt ist, wurde bis vor kurzem in Speyer mit einer Nutenziehmaschine erstellt. "Eine der größten Herausforderungen beim Nutenziehen ist das aufwendige Rüsten", erklärt Sven Donner, Produktionsleiter der Vetec Ventiltechnik GmbH. "Wir fertigen in der Regel in Losgröße 1, und das Einrichten kostet jedesmal sehr viel Zeit – im Schnitt rund 2 h. Dazu kommt, dass die Räumnadeln je nach Werkstoff einem sehr hohen Verschleiß unterliegen können – die Gefahr von Ausschuss ist aufgrund der wertvollen Rohlinge ein ständiges Ärgernis. Billig sind die Nadeln auch nicht, zudem war stets ein Bediener vor Ort gebunden. Und dazu kam noch die Nacharbeit."

Klare Vorteile beim Drahterodieren

Bereits vor einem Jahrzehnt hatte man sich daher im Unternehmen Gedanken über eine Substitution des Nutenziehens mittels Draht­erodieren gemacht. Damals war indes offenbar die Zeit noch nicht reif für einen Einsatz in der Fertigung, die Überlegungen sind seinerzeit im Sand verlaufen. Möglicherweise auch unter dem Aspekt, dass man sich nicht sicher war, eine Erodiermaschine entsprechend voll auslasten zu können. Dabei lagen die Vorteile des Drahterodierens klar auf der Hand: Eine Drahterodieranlage lässt sich vergleichsweise sehr einfach rüsten, die Technik arbeitet sehr prozessicher und -stabil und kann damit auch über weite Strecken mannlos betrieben werden.

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Vetec-Drehkegelventil komplett mit Antrieb
So individuell wie die Anwendung: Ein Vetec-Drehkegelventil komplett mit Antrieb, fertig zur Auslieferung. - Bild: werkzeug&formenbau

Die Einstellung gegenüber dem Drahtschneiden änderte sich, als Donner die Verantwortung als Produktionsleiter übernahm. Ihm waren nicht nur die Rüstzeiten und Ausschussteile aus teuren Rohlingen ein Dorn im Auge: "Als wir die Werkstücke sauber mit allen echten Kosten kalkulierten, sind wir richtig erschrocken darüber, was das Nutenziehen tatsächlich in Summe kostet", erinnert sich Donner. Deshalb sah er sich bei den einschlägigen Herstellern nach einer geeigneten Drahterodieranlage um.
Für Donner ist die Herstellung der Keilwellenverzahnung zwischen Welle und Drehkegel eine Kernpompetenz: "Und alles, was dafür notwendig ist, brauchen wir meiner Meinung nach im eigenen Haus. Dazu gehört auch die Erodieranlage", erklärt er. "Das ist für uns wie ein wichtiges Werkzeug oder wie ein Schraubstock, ohne die ein unerlässlicher Bearbeitungsschritt nicht erfolgen kann. Eine ROI-Betrachtung steht deshalb bei einem derart essenziellen Produktionsmittel in der Fertigung nicht im Vordergrund."

Eine Vollauslastung 24/7 mit dem Erstellen der Verzahnungen spielte folglich bei der Beschaffung keine Rolle. "Wir fertigen Premiumprodukte, und das geht an den entscheidenden Stellen eben nur mit Premium-Technik", betont er. "Deshalb haben wir uns unter anderem sehr genau bei mehreren Werkzeugbauern in unserer Umgebung umgehört, welche Erfahrungen mit welchen Maschinen und Herstellern dort vorliegen." Im Ergebnis fokussierten sich Donner und sein Team letztlich auf die AgieCharmilles-CUT-E- und -P-Baureihen des Herstellers GF Machining Solutions. "Speziell die aktuelle Maschinengeneration mit der neuen Generatortechnologie schien uns geeignet", erinnert sich Donner. "Und bei GF Machining Solutions haben wir uns von Anfang an sehr gut aufgehoben gefühlt."

vier Drehkegel auf der Erodieranlage
Schnell und exakt vorbereitet: In dieser Größe lassen sich parallel vier Drehkegel auf der Erodieranlage rüsten. - Bild: werkzeug&formenbau

Nach einer genauen Analyse des Werkstücks- wie auch des Werkstoffspektrums bei Vetec empfahlen die Anwendungstechniker bei GF Machining Solutions die AgieCharmilles CUT E 600. "Die Maschine ist preislich deutlich unter einem Modell der P-Baureihe angesiedelt", erklärt Donner. "Während die P-Baureihe für hohe Schnittleistung ausgelegt ist, genügt uns die CUT E 600: Wir nutzen zwar die maximale Bearbeitungshöhe von 350 mm in der Maschine mit unseren Werkstücken inklusive Spannmittel gut aus. Da wir aber nicht im Vollschnitt arbeiten, sondern lediglich auf bis zu 60 mm effektiver Erodierhöhe, ist die Performance der E-Baureihe für uns in der Regel ausreichend. Hier wurden wir sehr gut und ausführlich anhand unserer Bedürfnisse beraten."

AgieCharmilles CUT E 630
Leistungsfähig und sehr präzise – die AgieCharmilles CUT E 630 wird für die Fertigung der Keilwellenverzahnung der Drehkegelventile genutzt. - Bild: werkzeug&formenbau

Die Maschine ist dank eines ausgeklügelten Systems aus Vorrichtungen schnell gerüstet. Sie läuft nicht zuletzt dank zuverlässigen automatischen Einfädelns auch über mehrere Werkstücke mannlos prozesssicher. Die Anforderungen der H7-Passung werden in der Regel mit zwei Schnitten erreicht. Sollte der Draht reißen (was höchst selten vorkommt, und wenn, dann beim ersten Schnitt), korrigiert die Maschine das von selbst – der Ansatz ist kaum sichtbar und verschwindet spätestens beim zweiten Schnitt komplett.

Das sagt die Redaktion

Mehr als nur der Maschinenlieferant

Gerade dann, wenn ein Unternehmen neu in eine Bearbeitungstechnologie einsteigt, ist Wissen um die Prozesse und die Finessen der Bearbeitung ein wertvolles Gut. Wer als Verantwortlicher in einem Unternehmen nicht jede Menge Lehrgeld bezahlen will, sollte gerade in einem solchen Fall sicherstellen, dass es gerade zu Beginn eine optimale Begleitung der frisch etablierten Prozesse gibt. Die Angebote der Maschinenhersteller können hier wertvolle Unterstützung liefern, denn die Anwendungstechniker, die ihre Arbeit ernst nehmen, kennen sich nicht nur mit den Eigenheiten der Maschinen aus, sondern können auch für unterschiedlichste Anwendungsfälle wertvolle Tipps und Tricks beisteuern. Maschinenhersteller, die sich so zum Partner einer effizienten Fertigung entwickeln und ihre Anwender mit Know-how unterstützen, tragen entscheidend zu einer wettbewerbsfähigen Produktion bei. Richard Pergler

Vollauslastung ist nicht das Ziel

Innenverzahnung der Keilwellenverbindung
Die Innenverzahnung der Keilwellenverbindung wird inzwischen prozesssicher auf der CUT E 600 drahterodiert. - Bild: werkzeug&formenbau

Auch wenn Vollauslastung für die Erodieranlage nicht das primäre Ziel ist – natürlich denkt man bei Vetec auch wirtschaftlich: "Wir erodieren auch sehr exakte Vorrichtungen. Und wir nehmen inzwischen auch Lohnarbeit auf die Maschine", erklärt Donner. "Damit können wir unseren Maschinenstundensatz weiter optimieren." Gerade mit Blick auf die Lohnarbeit ist es für die Verantwortlichen ein großer Vorteil, dass sich die Steuerung der Maschine sehr intuitiv bedienen lässt. Letztlich sollen aber die Daten für die Bearbeitung aus dem CAD/CAM-System (Coscom) kommen – für die Drehkegelventile sind alle Varianten bereits fest hinterlegt. Die Rüstzeit haben die beiden Maschinenbediener, die an der CUT E 600 arbeiten, auf inzwischen weniger als 5 min gedrückt: "Eine Vorrichtung raus, die andere rein, Programm laden, starten – das ist alles", erklärt Donner. "Kein Vergleich zum Nutenziehen. Und auch der Ausschuss liegt jetzt bei exakt null. Deshalb setzen wir die Nutenziehmaschine derzeit nur noch für Sondergrößen ein, die die Dimensionen unserer CUT E 600 überschreiten. Und als Back-up – für alle Fälle."

"Wir fertigen Premiumprodukte, und das geht an entscheidenden Stellen eben nur mit Premium-Technik." Sven Donner, Produktionsleiter der Vetec Ventiltechnik GmbH. (Bild: werkzeug&formenbau)

Die beiden Erodierer waren zur Grundschulung jeweils vier Tage bei GF Machining Solutions in Schorndorf. "Dabei haben sie die Funktionen der Maschine gründlich kennen gelernt", erläutert Donner. "Die Erodierexperten von GF Machining Solutions begleiteten den ersten Produktionsanlauf bei uns im Haus: Anhand unserer eigenen Werkstücke zeigten sie, wie man den Prozess effizient gestaltet. Die Schulung war für uns sehr wertvoll – es war der schnellstmögliche Weg zum Ziel." Inzwischen konnten aufgrund der neu gestalteten Bearbeitung der Keilwellenverzahnung die gesamten Prozesse in der Fertigung neu ausgerichtet werden. "Die Bauteile verlassen jetzt die Fertigung in montierfertigem Zustand", erklärt Donner. "Und wir haben mit der Neustrukturierung eine deutliche Produktivitätssteigerung in der gesamten Prozesskette erzielt."

Kompetente Prozessbegleitung

Seit ihrer Installation läuft die CUT E 600 verlässlich. Nur ein einziges Mal arbeitete die Maschine nicht so, wie sie es sollte – ein Füllstandsensor gab falsche Werte aus. "Das war aber dank dem Live-Remote-System rConnect und einem kompetenten Servicetechniker am Telefon mit einem Anruf erledigt", erinnert sich Donner. "Die Servicetechniker führten uns am Telefon durch die Menüs, und kurze Zeit später lief die Drahterodieranlage wieder einwandfrei. Mit rConnect können wir uns auch die reiche Erfahrung der Anwendungstechniker bei GF Machining Solutions zur Prozessunterstützung auf die Maschine holen. Alles in allem können wir sagen, dass uns die gute Schulung, die Prozessbegleitung und auch der kompetente Service von GF Machining Solutions jede Menge Lehrgeld erspart hat." nh

Trends µ-genau: Keilwellenverzahnung

Die Flanken der Verzahnung übertragen das Drehmoment. Die Passung ist als H7 ausgeführt. - Bild: werkzeug&formenbau

Keilwellenverzahnungen (auch Keilwellenverbindungen genannt) werden zur Übertragung großer und wechselnder Drehmomente eingesetzt – neben den Drehkegelventilen beispielsweise auch bei Schaltgetriebewellen von Werkzeugmaschinen. Bei einer Keilwellenverzahnung stellt eine Vielzahl von Mitnehmern mit geraden und parallelen Flanken einen Formschluss zur Nabe (Welle-Nabe-Verbindung) her. Bei dieser Passverzahnung wird das Drehmoment über die Zahnflanken übertragen. Bei der bei Vetec üblichen Passung H7 lassen sich Welle und Nabe einer Keilwellenverzahnung axial verschieben, was für Montage und Wartung der Ventile notwendig ist.