Generatoren- und Turbinenläuferbearbeitung mit nur einer Maschine

Neues Maschinenkonzept von WaldrichSiegen und UnionChemnitz

Von Generatorenwellen über Flanschlöcher bis hin zu Tannenbaumnuten – Generatoren- und Turbinenläufer stellen Bearbeitungsmaschinen vor eine Reihe schwieriger und sehr unterschiedlicher Herausforderungen. Das ist der Grund, warum die Bearbeitung dieser komplexen Werkstücke üblicherweise zwei unterschiedliche, spezialisierte Werkzeugmaschinen erfordert. WaldrichSiegen und UnionChemnitz haben nun einen Universal-Rotorslotter entwickelt, der die Bearbeitung beider Werkstücke auf einer einzigen Maschine ermöglicht.

Das innovative Maschinenkonzept ist eine Gemeinschaftsleistung von WaldrichSiegen und dem Schwesterunternehmen UnionChemnitz, einem Spezialisten in der Herstellung von Horizontalbohr- und Fräsmaschinen mit über 160 Jahren Erfahrung. Der Rotorslotter ist speziell auf die Anforderungen eines großen amerikanischen Kraftwerksherstellers ausgelegt. Er basiert auf der leistungsstärksten Horizontalbohr- und Fräsmaschine von UnionChemnitz, der PCR 260 mit einem Spindeldurchmesser von 262 mm, einer Leistung von 128 kW und einem Drehmoment von 19.000 Nm in Kombination mit einer CNC-gesteuerten Aufspannvorrichtung.

Der Rotorslotter bearbeitet Rotoren mit einer Länge bis 15.500 mm, einem Durchmesser bis 2.400 mm und einem Maximalgewicht von 150 t. Er ist mit einer FANUC 30i-Steuerung ausgestattet. Je nach Werkstück wird die Maschine mithilfe von einer breiten Auswahl an Bohr- und Fräsaggregaten an die jeweils erforderliche Bearbeitungstechnologie angepasst. Die Aggregate wiegen bis zu vier Tonnen. Eine der wichtigsten Maschineneigenschaften ist daher ihre außergewöhnlich hohe Stabilität. Das Maschinenbett ist aus extrem robustem Guss hergestellt, der Schwingungen verlässlich aufnimmt. Ein voll hydrostatisches Führungssystem garantiert höchste Präzision und Verschleißfreiheit selbst bei höchsten Zerspanleistungen. Sowohl der stark verrippte Ständer als auch der Tragbalken sind ebenfalls auf zusätzliche Steifigkeit hin ausgelegt. Eine doppelte Hydrostatikführung umschließt den Tragbalken komplett und sorgt für hervorragende Dämpfungseigenschaften und verlässliche Langzeitstabilität. Der Rotorslotter erreicht dank der stabilen Auslegung der Maschine insgesamt beeindruckende Leistungen. Bei der Bearbeitung von Generatorenwellen wird eine Frässcheibe mit einem Durchmesser von 1.250 mm aufgenommen. Sie zieht 125 mm tiefe Nuten in einem einzigen Schnitt. Dabei wendet sie eine Spindelleistung von 111 kW bei einem Drehmoment von 33.000 Nm auf und zerspant etwa eine Tonne Material pro Stunde.

Eine der größten Herausforderungen bei der Bearbeitung von Turbinenläufern ist die Ausrichtung der Werkstücke, ein zeitraubender Prozess, der durchaus acht Stunden wertvoller Bearbeitungszeit kosten kann. Das Aufspannsystem des Rotorslotters von WaldrichSiegen justiert den Turbinenläufer automatisch, sobald er sich in der hochpräzisen Spannvorrichtung befindet. Dadurch wird die Aufspannzeit auf etwa eine Stunde reduziert. Basierend auf den Daten der hochmodernen Messvorrichtungen positionieren numerisch gesteuerte, hydrostatische Lünetten den Rotor mikrometergenau – während sie jeweils etwa 80 t Gewicht tragen.

Absolute Positionsgenauigkeit ist unabdingbare Voraussetzung für die verschiedenen komplexen Bearbeitungen, die der Rotorslotter durchführt – etwa bei der Bearbeitung von Flanschlöchern, die den Turbinen- mit dem Generatorenläufer verbinden. Dabei müssen Genauigkeitstoleranzen von 10 µm eingehalten werden.

Der Rotorslotter meistert jede an ihn gestellte Bearbeitungsherausforderung mit maßgeschneiderten Spindeleinheiten, Fräsköpfen und Werkzeugen und den jeweils erforderlichen NC-Programmlösungen: Gebogene Tannenbaumnuten in Turbinenläufern zum Beispiel, eine ausgesprochen komplexe Bearbeitungsaufgabe, werden mit einer großen Glockenfräseinheit vorgearbeitet und mit einem Fingerfräser feinbearbeitet. Ein automatischer Werkzeugwechsler ermöglicht schnelles und effizientes Wechseln zwischen den unterschiedlichen Anwendungen.

WaldrichSiegen und UnionChemnitz sind Experten für die Integration von Sonderlösungen. Prozessintegration ist der Schlüssel zum Erfolg: Flexible Bearbeitungskonzepte erlauben eine breite Palette von Anwendungen mit einer einzigen Maschine. Maßanfertigungen von UnionChemnitz sind beispielsweise ein Bohrwerk mit einem Schnelldrehtisch für Drehbearbeitungen sowie ein Bohrwerk mit Schleifvorrichtung; WaldrichSiegen baute kürzlich eine Drehmaschine mit integrierter Schleifeinheit. Durch die Kombination ihrer jeweiligen Expertise in der Entwicklung innovativer Maschinenkonzepte haben WaldrichSiegen und UnionChemnitz die Messlatte in der flexiblen Bearbeitung von Werkstücken für die Energiebranche noch einmal höher gelegt: Der Rotorslotter ist einzigartig in seiner Universalität und ermöglicht die Bearbeitung von Generatoren- und Turbinenläufern auf einer einzigen Maschine.

Technische Daten

Abmessungen

  • Werkstückdurchmesser 2.400 mm
  • Werkstücklänge 15.500 mm
  • Werkstückgewicht 150 t

Leistung

  • Antrieb, max. 128 kW
  • Drehmoment, max. 19.000 Nm
  • Drehzahl 1 - 1.600 min-1
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