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Aussteuerwerkzeug Konturbohrungen mit mechatronischem Aussteuerwerkzeug

Redakteur: Mag. Victoria Sonnenberg

Die Mapal Tooltronic mit aufgesetztem Aussteuerwerkzeug CAT (Contour Actuating Tool) ist das optimale Werkzeug, um nahezu jede beliebige Zylinderform, beispielsweise Konturbohrungen, prozesssicher, flexibel und in kurzer Zeit zu fertigen.

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Mit der Tooltronic-CAT können beispielsweise Bohrungen in Trompetenform mit ovalem und elliptischem Querschnitt in AlSi-Legierungen prozesssicher gefertigt werden.
Mit der Tooltronic-CAT können beispielsweise Bohrungen in Trompetenform mit ovalem und elliptischem Querschnitt in AlSi-Legierungen prozesssicher gefertigt werden.
(Bild: Mapal)

Im Automobilbereich, speziell im Motorenbau, aber auch in zahlreichen weiteren Branchen, besteht der Trend zur Verformungskompensation. So werden während der Belastung des Bauteils Veränderungen, die aufgrund starker Einwirkungen, beispielsweise durch Kraft oder Temperatur, entstehen, präzise schon im Vorfeld kompensiert. Diese Verformungskompensation kann beispielsweise durch unrunde, nicht-zylindrische Innen- und Außenkonturen realisiert werden. Konkret bedeutet dies, dass eine Bohrung bei der Fertigung des Bauteils so verformt wird, dass sie unter Belastung die optimale Form erreicht. Dadurch werden Einflüsse wie Reibung oder Kerbwirkung verringert.

Die Mapal Tooltronic mit aufgesetztem Aussteuerwerkzeug CAT (Contour Actuating Tool) ist das optimale Werkzeug, um nahezu jede beliebige Zylinderform, beispielsweise Konturbohrungen, prozesssicher, flexibel und in kurzer Zeit zu fertigen. Denn mit Tooltronic-CAT kann auf einem Bearbeitungszentrum das Fertigungsverfahren des Unrunddrehens umgesetzt werden. Dabei erzeugt die gesteuerte, oszillierende Bewegung des Drehwerkzeugs die gewünschte Geometrie, eine bewusst hergestellte Unrundheit.

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In der Praxis ist die Tooltronic-CAT bereits erfolgreich im Einsatz. Ein Zulieferer der Automobilindustrie bearbeitet beispielsweise die Kolbenbolzenbohrungen mit dem mechatronischen Aussteuerwerkzeug. Um bei diesem Bauteil aus einer AlSi-Legierung Verformungen zu kompensieren, werden die Bohrungen (Bild 1) in Trompetenform mit ovalem und elliptischem Querschnitt eingebracht. „Wir arbeiten hier mit einer Drehzahl von 2200 min-1, einem Vorschub von 0,08 mm/U und einem Aufmaß ap von 0,1 mm“, erklärt Bernd Essig, Leiter Entwicklung Mechatronische Systeme bei Mapal, die konkreten Arbeitswerte.

Auch die Kolbenaußenfläche wird in der Automobilindustrie bereits mit der Tooltronic-CAT bearbeitet. Die im Vergleich zu einer Bohrung relativ große Fläche lässt Raum für die verschiedensten Freiformelemente. Und bietet damit zahlreiche Möglichkeiten, die Kolbenverkippung sowie thermische Verzüge zu kompensieren. Und warum das Ganze? In Zeiten von strengen Emissionsauflagen nutzen Automobilhersteller jede Möglichkeit, um CO2 einzusparen. Die Kompensation der Kolbenverkippung lässt es zu, die benötigte Menge an Öl zur Schmierung deutlich zu reduzieren.

Ebenso verhält es sich beim dritten Beispiel, der Zylinderlauffläche im Kurbelgehäuse. „Hier werden schon seit langem unrunde Elemente hergestellt“, sagt Essig. Realisiert werde die Verformung bisher mit mechanischer Verspannung. „Dies bietet allerdings nur begrenzte Möglichkeiten“, gibt er zu bedenken. An diesem Punkt setzt die Tooltronic-CAT an. Sie bietet differenzierte Möglichkeiten, die Verformung durch verschiedenste Außenkonturen zu kompensieren.

Die Drehzahl mit der gefertigt werden kann, ist abhängig von der Geometrie der jeweiligen Bohrung oder Außenkontur sowie dem notwendigen Hub. Bei ovalen Formen ist eine Drehzahl von bis zu 2200 min-1 möglich. Zudem kann mit der Tooltronic-CAT ein radialer Hub von bis zu 40 μm erreicht werden. Hochdynamische Aktoren machen diese radiale Durchmesseränderung möglich. Abhängig von der Spindeldrehzahl oszilliert der Aktor bei elliptischen Formen bis zu 100 Mal pro Sekunde.

Die hochdynamischen, vernetzten Aktoren sind das Alleinstellungsmerkmal, das die Tooltronic-CAT auszeichnet. Denn: Die Werkzeugbewegung findet geregelt statt. Die Elektronik überwacht das Werkzeug laufend, misst dessen Position. Dies stellt zwar einen großen Aufwand dar, jedoch sind die Positionsmessung sowie die ständige, automatische Überwachung unabdingbar, um die komplexen Formen herzustellen.

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