Four inserts for stator bores

With its Expert Solution, MAPAL has come up with a highly productive machining process for the series production of stator housings for electric motors. The solution offers productivity and precision as well as short cycle times with a process of three steps: pre-machining, semi-finishing and fine machining at machining diameters of more than 220 mm and with an HSK100 connection. A sophisticated actuating tool is part of the solution.

“With an actuating tool, the internal machining of the bore can be handled by a machining centre, which means turning is no longer necessary”, says Oliver Müller, Customer Service Specialist at the MAPAL Centre of Competence for Actuating Tools. The entire machining process can thus be executed with a single clamping setup. The only thing needed to use the actuating tool is a spindle with a drawbar – a so-called U-axis in the machining centre.
 

„Wir waren von Beginn an mit unseren Werkzeugen bei der Zerspanung der entsprechenden Bauteile für elektrisch angetriebene Fahrzeuge an der Seite unserer Kunden. Heute unterstützen wir sie vor allem dabei, die Flexibilität zu erhöhen und trotzdem prozesssicher mit geringen Taktzeiten zum optimalen Bauteil zu gelangen“, erläutert Müller. Mehr Flexibilität erreicht das Aussteuerwerkzeug, indem es bei unterschiedlichen Konturzügen in der Bohrung eine schnelle und µm-genaue Bearbeitung gewährleistet.

In einem konkreten Beispiel wird ein dünnwandiges Statorgehäuse mit einer 220 mm großen Statorbohrung auf einem Bearbeitungszentrum mit HSK100-Schnittstelle bearbeitet. „Die Bearbeitung der Statorbohrung mit Werkzeugen mit Wendeschneidplatten und Feinbohrwerkzeugen ist der Stand der Technik und diese haben sich auch schon in vielen Einsätzen bewährt. Um jedoch bei schneller Bearbeitung mehr Flexibilität zu erhalten, haben wir in Zusammenarbeit mit Maschinenherstellern und Kunden ein Aussteuerwerkzeug mit vier Schiebern entwickelt“, erläutert Müller. Vier Planschieber, die mit ISO-Schneiden bestückt sind, werden über die Zugstange gesteuert und übernehmen sowohl die Vor- als auch die Fertigbearbeitung. Da die Gehäuse aus Aluminium gefertigt sind, kommen PKD-Schneiden zum Einsatz. Nach der Bearbeitung werden die Schneiden eingesteuert und das Werkzeug im Eilgang aus dem Gehäuse gefahren. Eine zusätzliche Einsparung an Taktzeit ohne Gefahr, die zuvor erzeugte Oberfläche zu beschädigen. Diese Lösung ist besonders produktiv und fokussiert auf hohe Qualität, deshalb ist sie im MAPAL Lösungsportfolio im Bereich Expert-Solution eingeordnet.

Jeder der vier Schieber des 22,5 kg schweren Werkzeugs hat einen Planhub von 20 mm – im Durchmesser können die Schneiden also 40 mm ausgefahren werden. Bei der Bearbeitung kompensiert die Zugstange zudem direkt den Verschleiß – das macht die Bearbeitung besonders prozesssicher. Um die Taktzeiten noch weiter zu verkürzen, ist das Aussteuerwerkzeug als Kombinationswerkzeug ausgelegt. Neben der Bearbeitung der Statorbohrung wird die Stahlbuchse mit vier Hartmetallschneiden vorbearbeitet. 
 

„Die Toleranz der großen Bohrungen ist auf IT6-Qualität festgelegt. Daraus erschließt sich, wie genau unsere Werkzeuge hergestellt, montiert und eingestellt werden müssen. Die vier Schneiden müssen µm-genau zusammenarbeiten“, so Müller.

Und so sind erfahrene Monteure im MAPAL Kompetenzzentrum mit den Aussteuerwerkzeugen betraut. Oliver Müller erläutert: „Die Montage dieser komplexen Werkzeuge ist mit der Uhrmacherkunst vergleichbar.“ Zwei bis vier Wochen dauert es, bis ein Werkzeug fertig montiert ist. Um die Werkzeuge vor Ort beim Kunden präzise einstellen zu können, liefert MAPAL auch das passende Sondereinstellgerät. Eine Sonderanfertigung auf Basis des UNISET-V ist – wie das Bearbeitungszentrum – mit einer zusätzlichen Achse ausgestattet.
 

Aluminiumbearbeitung 
vc =     690 m/min
fz =     0,20 mm (Vorbearbeitung)
fz =     0,15 mm (Fertigbearbeitung)
Drehzahl =    1000 min-1

Stahlbearbeitung 
vc =    160 m/min
fz =    0,16 mm 
Drehzahl =    690 min-1