09.03.2023

Four inserts for stator bores

Actuating tools are the means of choice for creating turning geometries on machining centres. When it comes to machining stator bores on electric motors, tools with indexable inserts and fine boring tools were considered the state of the art until now. MAPAL has developed a complex four-bladed actuating tool to round off its solution portfolio for stator drilling.

The actuating tool for finishing the stator bore in the long shot.
  • The actuating tool for finishing the stator bore in the long shot.
  • The picture shows application engineer Jürgen Utz and Customer Service employee Oliver Müller from MAPAL.
  • The actuating tool on a UNISET-V setting device from MAPAL.

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.
 

The picture shows application engineer Jürgen Utz and Customer Service employee Oliver Müller from MAPAL.
Explain the technical features of the actuating tool for stator bores (from left): Application Engineer Jürgen Utz and Customer Service Specialist Oliver Müller from the MAPAL Centre of Competence for Actuating tools.   ©MAPAL

„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. 
 

Das Aussteuerwerkzeug auf einem Einstellgerät UNISET-V von MAPAL.
Hochpräzise Einstellung der Schneiden mit dem UNISET-V von MAPAL.   ©MAPAL

„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.
 

Schnittdaten

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
 

Nicht nur die Schnittdaten (siehe oben) und die erzeugte Oberfläche mit Rz < 6,3 µm, auch die Standzeiten der Schneiden überzeugen in der Praxis. Die PKD-Schneiden bearbeiten 3.600 Bauteile, bevor sie gewechselt werden müssen, die Hartmetallschneiden 600 Bauteile. „Unsere Kunden sind sehr zufrieden mit den Werkzeugen“, freut sich Oliver Müller. Denn: „Die Gehäuse werden häufig noch weiterentwickelt, die Konturen leicht verändert. Darauf können wir mit den Aussteuerwerkzeugen ohne großen Aufwand und ohne Änderung des Werkzeugs reagieren.“

Kathrin Rehor, PR Project Manager bei MAPAL

Kontakt

Kathrin Rehor Public Relations Kathrin.Rehor@mapal.com Tel.: +49 7361 585 3342


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