Präzision in Form

MAPAL hat den Scrollverdichter als Fokusbauteil im Bereich der Elektromobilität definiert, da er sehr hohe Anforderungen an die Qualität der Bearbeitung stellt und in hohen Stückzahlen benötigt wird. Mit Vorgaben von teilweise kleiner als 20 µm sind die Form der Scroll-Spiralen und die Rechtwinkligkeit sehr eng toleriert. Eine einwandfreie Funktionsweise der beiden Spiralen ineinander setzt Oberflächengüten mit einer gemittelten Rautiefe im einstelligen Mikrometerbereich voraus.

Im Bearbeitungsablauf der Scrollfertigung werden die Flächen der Spiralformen sowie Grundfläche und Topfläche gefräst. Der Vorbearbeitungsprozess erzeugt bereits eine hohe Endkonturnähe. Bei der anschließenden Fertigbearbeitung übernimmt ein Stufenfräser das Finish der Planfläche und der Spiralform. In einem Zug fährt das Werkzeug dabei nach innen, kehrt am innersten Punkt mit dem kleinsten Radius um und fährt an der anderen Seite der Spiralform wieder nach außen. Spezielle Radien und Übergange zwischen Planfläche und Spirale erfordern dabei äußerst präzise Konturen am Fräswerkzeug.
 

Die Fräserschneide muss so gewählt werden, dass einerseits die verlangte Form exakt umgesetzt wird, andererseits hohe Standzeiten erreicht werden. Bei den derzeit am häufigsten eingesetzten Aluminiumwerkstoffen AlSi1 und AlSi12 schafft ein Finishfräser von MAPAL mehr als 2.000 Bauteile. Bei der Vorbearbeitung achten die Spezialisten aus Aalen darauf, so wenig Aufmaß wie möglich stehen zu lassen, aber so viel wie notwendig, um einen sicheren Prozess abbilden zu können. Der Fräser schneidet die Oberfläche mit geringen Kräften, anstatt diese zu drücken und zu verformen. 

Vor allem in der Schlichtbearbeitung gibt es mehrere Lösungsoptionen, die den Anforderungen entsprechend eingesetzt werden können. MAPAL geht in der Projektauslegung schematisch nach der Basic-, Performance- und Expert-Klassifizierung vor. 

Um erste Prototypen zu fertigen und in den Tests einzusetzen, kann auf Basic-Lösungen mit Standardwerkzeugen zurückgegriffen werden. Auf der Stufe Performance kommen Sonderwerkzeuge mit Konturgeometrie für das Bauteil ins Spiel. Im Fokus der Expert-Lösungen stehen neben der exakten Konturbearbeitung vor allem maximale Standzeiten für möglichst effiziente Prozesse in der Großserie, wofür auch spezielle Beschichtungen eingesetzt werden. Ein dreischneidiges Werkzeug mit Diamantbeschichtung ist dabei für Aluminiumlegierungen mit höherem Silizium-Anteil das Maß der Dinge.
 

As a full-range supplier, MAPAL maps the entire process including cycle time calculation and cutting data. The tool package includes not only the milling cutter for machining the spirals but also all the other tools for the compressor. The tool manufacturer offers the corresponding clamping device depending on the machine and spindle connection – the hydraulic chuck HSK-E is the first choice here.

Thanks to its knowledge of the market, MAPAL can keep an eye on future developments. New refrigerant specifications in the EU could result in the widely used R1234yf coolant being replaced with propane or CO2. CO2 in particular has substantial effects on the component: the displaced volume becomes much smaller and the pressure increases significantly. Current developments thus point to the use of grey cast iron or spheroidal cast iron as the material of choice for the scroll spirals, which would correspondingly affect the machining process and tool concept. With its wide range of products and technology expertise, MAPAL is ideally positioned to react to these developments quickly and offer application-specific process solutions.