22.07.2025

Tool solutions for modern combustion engines

MAPAL optimises machining for crankshafts and valve seats

Production figures for vehicles with combustion engines are in decline but are still very high, at around 75 million cars built per year. Ample reason for the industry to continue seeking ways to optimise series production. MAPAL is lending its support with new tool solutions for modern combustion and hybrid engines.

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A MAPAL combination tool with indexable insert and insert reamer, with a new HNHX indexable insert in front of it.
  • A MAPAL combination tool with indexable insert and insert reamer, with a new HNHX indexable insert in front of it.
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    The HNHX indexable inserts have at least twelve cutting edges and thus raise the cost-effectiveness of valve seat machining to a new level. ©MAPAL 

  • The picture shows a combination tool with HNHX cutting edge from MAPAL in use in the machine tool.
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    The doubling of the cutting edges, the use of PcBN high-performance cutting materials and the robust clamping system result in a significant increase in the productivity of valve seat machining. ©MAPAL 

  • The picture shows a crankshaft, in front of it a very long tool from MAPAL for machining the relief bore.
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    Relief bores in crankshafts contribute to weight savings. In co-operation with HEULE Precision Tools, MAPAL now offers a tool that drills and deburrs the long bores in a single operation. ©MAPAL 

  • The picture shows two combination tools from MAPAL that drill and deburr the relief bore.
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    This one-shot tool is used for machining the relief bore in crankshafts. It performs the drilling operation and the deburring of the bore entry and exit in one operation. ©MAPAL 
The automotive industry consistently prioritizes reducing cycle times and minimizing costs per part. With two examples from crankshaft manufacturing and valve seat machining, MAPAL shows how this can be achieved with the combination of processing steps and innovative tool technologies.

One-shot solution for drilling and deburring

The desire to save weight, and thus fuel, with less moving mass doesn’t stop at a classic component like the crankshaft. To remove material, a central relief bore runs through the entire component. Due to the shape of the crankshaft, the tool repeatedly enters and exits the material during machining. How many times depends on the number of cylinders in the engine.
Das Bild zeigt eine Kurbelwelle, davor ein sehr langes Werkzeug von MAPAL zur Bearbeitung der Erleichterungsbohrung.
Erleichterungsbohrungen in Kurbelwellen zur Gewichtseinsparung bei. In Zusammenarbeit mit HEULE Precision Tools bietet MAPAL nun ein Werkzeug an, das Bohren und Entgraten der langen Bohrungen in einem Arbeitsgang durchführt.   ©MAPAL

Auch die Länge des Bohrers richtet sich danach. Um die komplette Kurbelwelle in einem Durchgang bearbeiten zu können, sind Werkzeuge mit Längen zwischen 600 und 800 mm erforderlich. MAPAL realisiert dies mit einem modularen System. Der Bohrkörper ist ein Sonder-Wechselkopfhalter mit TTS-Schnittstelle (Torque Transfer System), die eine extrem stabile Verbindung garantiert. Die MAPAL Schnittstelle ist gekennzeichnet durch eine optimale Drehmomentübertragung sowie hohe Wechsel- und Rundlaufgenauigkeiten. Für die gewünschte Werkzeuglänge wird der Halter auf eine Verlängerung aufgeschraubt. Der TTD-Wechselbohrkopf an der Spitze ist je nach Maschinenleistung in unterschiedlichen geometrischen Ausführungen verfügbar. 

Eine Herausforderung bei der Bearbeitung sind die Grate, die beim Ein- und Austritt des Bohrers ins Metall entstehen. Früher wurden diese Grate in einem separaten Arbeitsgang entfernt. MAPAL bietet nun eine One-Shot-Lösung zum gleichzeitigen Bohren und Entgraten. Möglich wird dies durch ein modulares Kombinationswerkzeug, bei dem in die Fase hinter dem Bohrkopf eine zusätzliche Fasschneide integriert ist. Dieses SNAP18 Modul ist ein miniaturisiertes Entgratsystem, das von der HEULE Precision Tools individuell ausgelegt wurde. Zum prozesssicheren Vorwärts- und Rückwärtsentgraten steuert eine kleine Feder die Schneide aus und sorgt dafür, dass der vorgebohrte Durchmesser zehntelgenau gefast und durch das Entgraten nicht beschädigt wird. 
 

Auf dem Bild sind zwei Kombinationswerkzeuge von MAPAL zu sehen, die das Bohren und Entgraten der Erleichterungsbohrung vornehmen.
Für die Bearbeitung der Erleichterungsbohrung in Kurbelwellen kommt dieses Ein-Schuss-Werkzeug zum Einsatz. Es führt die Vollbohroperation und das Entgraten des Bohrungsein- und austritts in einem Arbeitsgang durch.   ©MAPAL
Mit dieser Werkzeuglösung spart sich der Anwender einen Arbeitsschritt und damit auch einen Werkzeugplatz im Magazin. Die Taktzeit verkürzt sich. 

Zwölf Schneiden für Ventilsitze

Zur Kostensenkung bei der Feinbearbeitung von Ventilsitzen hat MAPAL eine innovative HNHX-Wendeschneidplatte entwickelt. Wie das Vorgängermodell ist auch die HNHX sechseckig, verfügt aber über zwölf einsetzbare Schneidkanten anstatt der bisherigen sechs. Die negative Einbaulage ermöglicht das Wenden dieser neuen Schneidplatte. Ein modifizierter Spannstern sorgt für maximalen Kraftschluss und präzise Positionierung im Plattensitz. Für die Endbearbeitung des Ventilsitzrings ist sowohl bezüglich der vorgegebenen Toleranzen als auch der Oberflächenqualität eine hochgenaue Zerspanung erforderlich. Mit der HNHX werden Oberflächenwerte von weniger als Ra 2,0 erreicht. 
Ein MAPAL Kombinationswerkzeug mit Wendeplatte und Einsteckreibahle, davor eine neue HNHX-Wendeschneidplatte.
Minimum 12 Schneidkanten weisen die HNHX-Wendeschneidplatten auf und steigern somit die Wirtschaftlichkeit der Ventilsitz­bearbeitung auf ein neues Niveau.   ©MAPAL
MAPAL empfiehlt für die Bearbeitung von Ventilsitz und Ventilführung ein Kombinationswerkzeug. In einem Arbeitsgang zerspant das Werkzeug zunächst die Ventilführung und zum Schluss mit der HNHX-Schneidplatte den Ventilsitz. 

Weitere Effizienzsteigerung bei größeren Ventilsitzringen möglich

Je nach Ventilsitzauslegung sind die HNHX-Schneidplatten auch deutlich mehr als zwölfmal einsetzbar. Wo konstruktiv möglich, etwa bei größeren Ventilsitzringen im LKW-Bereich, kann jede dieser Schneiden zweimal eingesetzt werden, womit 24 Schneidkanten nutzbar sind. Dies geschieht dadurch, dass die Schneide am Ende ihrer Standzeit ausgebaut und in einer anderen Winkelposition wieder eingesetzt wird. Die genutzten Schneidkanten sind durch eine entsprechende Beschichtung für den Anwender leicht identifizierbar. Das ermöglicht eine unkomplizierte Neupositionierung in einem weiteren Plattensitz und ein Weiterarbeiten mit einem noch ungenutzten Bereich der Schneidkante. 
Das Bild zeigt ein Kombinationswerkzeug mit HNHX-Schneide von MAPAL im Einsatz in der Werkzeugmaschine.
Die Verdoppelung der Schneidkanten, der Einsatz von PcBN-Hochleistungsschneidstoffen und das robuste Spannsystem resultieren in einer deutlichen Produktivitätssteigerung der Ventilsitzbearbeitung.   ©MAPAL

Eine Verdoppelung der Anzahl vom Schneidkanten wirkt sich für die Anwender direkt auf die Produktionskosten aus: Die Cost per Part halbieren sich dadurch. Hinzu kommt ein Standzeitgewinn durch den Einsatz von PcBN-Hochleistungsschneidstoffen, die innerhalb der MAPAL Gruppe entwickelt werden. Die Schneidstoffe sind abgestimmt auf Entwicklungen der Industrie, die Ventilsitzringe durch Verwendung neuer Materialien noch verschleißfester zu machen. Das robuste Spannsystem resultiert in einem maximalen Kraftschluss und somit einer homogenen Kraftverteilung im Plattensitz. 

Die Weiterentwicklung von Verbrennungsmotoren hält trotz des eindeutigen Trends zur Elektromobilität an. Nicht zuletzt, um in modernen Hybridfahrzeugen genutzt zu werden. Als Technologiepartner steht MAPAL an der Seite der Kunden und trägt in kommenden Jahren dazu bei, deren Produktion weiter zu optimieren. 
 

Lösungen für Verbrennungsmotoren
Portrait MAPAL Redakteur Ostertag Mathias

Kontakt

Mathias Ostertag Public Relations mathias.ostertag@mapal.com Tel.: +49 7361 585 3566

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