MAPAL optimiert Bearbeitung für Kurbelwelle und Ventilsitze
Die Produktionszahlen für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor sind rückläufig, liegen mit jährlich rund 75 Millionen gebauten Autos aber immer noch auf sehr hohem Niveau. Grund genug für die Industrie, für die Serienfertigung weiter nach Optimierungsmöglichkeiten zu suchen. MAPAL unterstützt dies mit neuen Werkzeuglösungen für moderne Verbrenner- und Hybridmotoren.
Im Fokus der Automobilbranche stehen stets schnellere Taktzeiten und niedrigere Kosten pro Bauteil. Mit zwei Beispielen aus der Kurbelwellenfertigung und der Ventilsitzbearbeitung zeigt MAPAL, wie dies mit der Kombination von Bearbeitungsschritten und innovativen Werkzeugtechnologien erreicht werden kann.
One-Shot Solution zum Bohren und Entgraten
Der Wunsch nach Gewichtseinsparung, um mit weniger bewegter Masse Treibstoff zu sparen, macht auch vor einer klassischen Komponente wie der Kurbelwelle nicht Halt. Um Material abzutragen, zieht sich eine zentrale Erleichterungsbohrung durch das gesamte Bauteil. Bedingt durch die Form der Kurbelwelle, kommt es bei der zerspanenden Bearbeitung zu wiederholten Ein- und Austritten des Werkzeugs in das Material. Wie viele das sind, hängt von der Zylinderzahl des Motors ab.
This also determines the length of the drill. To process the entire crankshaft in one go, tools with lengths between 600 and 800 mm are required. MAPAL achieves this with a modular system. The drill body is a special replaceable head holder with TTS (Torque Transfer System) connection that guarantees an extremely stable joint. The MAPAL connection features optimal torque transmission and high changeover and radial run-out accuracies. For the desired tool length, the tool holder is screwed onto an extension. The TTD replaceable drill head at the tip is available in various geometric designs depending on machine performance.
One challenge in machining is the burrs that occur in the metal when the drill goes in and out. These burrs were previously removed in a separate machining step. MAPAL now offers a one-shot solution for simultaneous drilling and deburring. This is made possible by a modular combination tool in which an additional chamfer insert is integrated into the chamfer behind the drill head. This SNAP18 module is a miniaturised deburring system that has been individually designed by HEULE Precision Tools for the application. For reliable forward and reverse deburring, a small spring controls the insert and ensures the pre-drilled diameter is chamfered to the nearest tenth and is not damaged during deburring.
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.
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.
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.
