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.
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.
Hochgenaue Spiralformen
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.
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.
Exakte Lagerbohrung
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.
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.
Einstiche für Dichtungselemente
Additional sealing elements can be used to minimise the flow of refrigerant from the high to low pressure side, to seal the connection bores or to seal the entire system. Recesses are necessary for connecting these elements. The pre-machining and fine machining of the recesses is carried out with double-edged PCD boring tools. The distribution of the cut reduces the cutting force.
The fine machining tool is designed as a combination tool, and this also allows the recesses at the connection bores on the back of the fixed scroll to be machined. Chip breakers on the PCD cutting edges provide more chip control and increased process reliability.
The fine machining tool is designed as a combination tool, and this also allows the recesses at the connection bores on the back of the fixed scroll to be machined. Chip breakers on the PCD cutting edges provide more chip control and increased process reliability.
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