Das MAPAL Werkzeugprogramm zur Serienfertigung von Scrollverdichtern.

Serienfertigung von Scrollverdichtern

Scrollverdichter werden bereits seit längerer Zeit erfolgreich in Klimaanwendungen und Wärmepumpen eingesetzt. Sie zeichnen sich durch hohe Kälteleistung und Zuverlässigkeit sowie hervorragende Energieeffizienz und niedrige Schallemission aus. Durch die Elektrifizierung finden sie auch vermehrt Einzug in den Kraftfahrzeugbereich, hauptsächlich als Kältemittelverdichter für die Klimaanlage. 

Herzstück eines jeden Scrollverdichters sind zwei ineinandergreifende Spiralen – feststehender Scroll (fixed scroll) und beweglicher, orbitierender Scroll (orbiting scroll) – deren gegenläufige Bewegung das Medium verdichtet. Der Wirkungsgrad hängt insbesondere davon ab, wie genau diese Bauteile gefertigt sind. Die Anforderungen an Form- und Lagetoleranzen liegen dabei im Bereich von wenigen μm.

MAPAL bietet den kompletten Prozess zur Bearbeitung von Scrollverdichtern aus einer Hand. Exemplarisch werden drei spezifische Bearbeitungen an einem Scrollverdichter aus Aluminium für den Einsatz in einem elektrifizierten Fahrzeug vorgestellt.
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Hochgenaue Spiralformen

Bearbeitung der hochgenauen Spiralformen mit einem Fräser aus Vollhartmetall.
Eine besondere Herausforderung ist die Bearbeitung der Spirale, die eine definierte Rechtwinkligkeit von unter 0,02 mm aufweisen muss und eine gemittelte Rautiefe im einstelligen µm-Bereich zwingend voraussetzt. Trotz dieser Anforderungen, der dünnen Wandung sowie der Tiefe des Bauteils soll das Schlichten in einem Zug erfolgen. 

Die Vor- und Fertigbearbeitung der Spiralen erfolgt mit zwei dreischneidigen Fräsern aus Vollhartmetall. Entscheidend ist die hohe Genauigkeit der Werkzeuge, die das Einhalten der Toleranzen in Rund- und Planlauf kleiner 10 µm sicherstellt. Die extrem scharfen Schneiden des Werkzeugs gewährleisten eine hohe Maßhaltigkeit. Durch den verstärkten Kerndurchmesser sind sie besonders stabil. Feinst geschlichtete Spannuten sorgen für sichere und schnelle Spanabfuhr. 

Der Schlichtfräser ist mit einer zusätzlichen Fase am Durchmesser ausgestattet. Die Bearbeitung von Grund, Wandung und der Fase an der Stirnfläche des Bauteils kann in einem Schritt erfolgen, und das Werkzeug erreicht die engen Toleranzen hinsichtlich Rechtwinkligkeit und Oberfläche prozesssicher.
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Exakte Lagerbohrung

Das Aufbohrwerkzeug mit zwei Stufen bearbeitet die Lagerbohrung des Scrollverdichters.
Eine Welle treibt den beweglichen Scroll orbitierend an. Sie wird mittels eines Walz- oder Kugellagers gelagert, wobei die Lagerbohrung entscheidend ist für die Positionierung der beiden Spiralen zueinander.

Die Vorbearbeitung erfolgt durch Zirkularfräsen mit einem dreischneidigen PKD-Fräser. Anschließend wird der Bund überfräst. Die Fertigbearbeitung der Lagerbohrung erfolgt mit einem zweischneidigen PKD-Aufbohrwerkzeug mit zwei Stufen. Die erste Stufe bearbeitet den großen Durchmesser der Lagerbohrung, die zweite den Bund fertig. Zur Reduzierung der Schnittkräfte erfolgt eine Schnittaufteilung.
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Gorges pour éléments d'étanchéité

The combination tool finishes the recesses for the sealing grooves.

Des éléments d'étanchéité supplémentaires peuvent être utilisés pour minimiser le débit de
fluide frigorifique du côté haute pression vers basse pression, pour rendre étanche les alésages de raccordement ou le système complet. Des gorges sont nécessaires pour pouvoir mettre en place ces éléments. Le pré-usinage et la finition des gorges sont réalisés avec des outils d'alésage PCD à deux lèvres. La bonne répartition des usinages réduit les efforts de coupe.

L'outil de finition a été conçu comme un outil combiné et permet également l'alésage des gorges au niveau des alésages de raccordement au dos de la spirale fixe. Le brise-copeau sur les arêtes de coupe PCD offre une plus grande maîtrise des copeaux et améliore la fiabilité des processus.

Votre contact direct

Matthias Winter from the Automotive Market Segment Management at MAPAL.

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Matthias Winter Gestion de segments de marché Automobile matthias.winter@mapal.com +49 7361 585 3360