Bohren Mehrschneidige Reibahlen erzielen hohe Präzision bei der Zylinderkopfbearbeitung
Lange Wege müssen die Reibwerkzeuge bei der Bearbeitung von Nockenwellen- und Schlepphebelbohrungen zurücklegen. So erstrecken sich beim Zylinderkopf des BMW-Motorrad-Motors die fünf Teilbohrungen für Schlepphebel über etwa 310 mm. Die dabei eingesetzten Reibahlen sind axial und in Winkellage auf maximal 3 µm Rundlauffehler ausgerichtet. Mit einem Werkzeug werden bis zu 8000 Bohrungen bearbeitet.
Anbieter zum Thema
Die Längen-/Durchmesserverhältnisse von Nockenwellen- oder Schlepphebelbohrungen sind denkbar ungünstig. Alle Teilbohrungen in einem Zylinderkopf von einer Seite zu bearbeiten ist schon eine besondere Herausforderung. Speziell entwickelte Reibahlen von Komet lösen diese Aufgabe am Motorradmotor von BMW. Bei dem quer liegenden Reihen-Vierzylinder werden die 16 Ventile über Schlepphebel betätigt, was die Reibung auf ein Minimum reduziert. Bei der Bearbeitung der Schlepphebelbohrung im Zylinderkopf mit Reibwerkzeugen erstrecken sich die fünf Teilbohrungen mit 12H7-Bohrung über eine Distanz von 310 mm.
Ein ähnliches Werkzeugkonzept wird für die Bearbeitung der Nockenwellenbohrungen eingesetzt. Auch dort mussten die Werkzeugentwickler für die fünf hintereinander zu bearbeitenden 25F7-Bohrungen die Länge erst zum Laufen bringen (Bild 1).
Insgesamt sind für die spanende Zylinderkopf-Bearbeitung 69 Präzisionswerkzeuge im Einsatz. Jedes dieser Werkzeuge ist eine Sonderausführung und wurde mit der gesamten Bearbeitungsstrategie über den Maschinenhersteller unter maßgeblicher Beteiligung der Komet Group entwickelt. Die Fertigbearbeitungen der Schlepphebel- und Nockenwellenbohrungen waren besondere Herausforderungen. Alle der jeweils fünf hintereinander liegenden Teilbohrungen müssen maßgenau in Geometrie, Fluchtung und Oberflächenqualität stimmen (Bild 2).
Bohrungen nur schwer zugänglich
Die Bohrungen können jeweils nur von einer Seite bearbeitet werden. Erschwerend kommen ungünstige Eingriffsverhältnisse hinzu, wie unterschiedliche Materialstärken oder Absätze an Beginn jeder Teilbohrung, durch die Schnittunterbrechungen entstehen.
In beiden Fällen wurde die Fertigbearbeitung mit mehrschneidigen Reibahlen der Komet-Tochter Dihart realisiert (Bild 3). Mit einem Pilotwerkzeug werden jeweils die ersten beiden Teilbohrungen (Bild 4) und anschließend mit einer entsprechend langen Reibahle die hinteren drei Teilbohrungen fertig bearbeitet.
Eine Gemeinsamkeit ist eine Vorstufe mit geringem Untermaß, um Abweichungen im Fluchtverlauf auszugleichen. Außerdem stützen genau abgestimmte Führungsleisten die Werkzeuge in den jeweils fertig bearbeiteten Teilbohrungen. Die innere Kühlmittelzufuhr verhindert Beschädigungen an den Oberflächen der fertigen Bohrungen, dass heißt erst sie ermöglicht eine saubere und genaue Passbohrung.
Im Fall der Werkzeuge für die Nockenwellenbohrungen ermöglicht der größere Reibdurchmesser den Einsatz von auswechselbaren Reibköpfen. Die PKD-Schneideinsätze sind ebenfalls gelötet. Eine Plananlage mit Konus sorgt für µ-genauen Sitz. Justieren nach Austausch eines Wechselkopfes ist nicht erforderlich.
Werkzeuge lassen sich bei laufendem Betrieb austauschen
Das entspricht der Philosophie bei BMW, Werkzeuge austauschen und einsetzen zu können, ohne dabei oder im laufenden Betrieb, Einstellarbeiten für den Maschinenbediener zu verursachen. Deshalb werden auch Festwerkzeuge favorisiert. Die Vorteile wechselbarer Schneiden sind mit dem Einstell- und Justageaufwand sowie den darin verborgenen Fehlerquellen schnell aufgebraucht. Dies gilt zumindest für das Mengengerüst der Zylinderkopf-Produktion unter Berücksichtigung der mit den Dihart-Werkzeugen erreichten Standzeiten.
Die Reibahlen sind auf Dihart-Ausgleichshalter montiert und dort axial und in Winkellage auf maximal 3 µm Rundlauffehler ausgerichtet. Dass die Genauigkeit aus den Werkzeugen kommt, beweisen die Standzeiten. Immerhin werden bis zu 8000 Schlepphebelbohrungen mit einem Werkzeug bearbeitet. Bei den Nockenwellenbohrungen bringt die Möglichkeit, Reibköpfe zu wechseln zusätzliche Einsparungen.
Weil der Verschleiß der Führungsleisten am Werkzeugschaft erheblich geringer ist, kann auf einem Schaft mehrmals der Reibkopf gewechselt werden, ehe dieser zur Nacharbeit kommt. Es werden direkt vor Ort an der Maschine zu 100% Fluchtungs- und Durchmesser-Maßkontrollen durchgeführt. Außerdem wird jeder erste und zehnte Zylinderkopf bei Schicht- oder Werkzeugwechsel im Messraum komplett vermessen. Damit lassen sich im frühesten Stadium Abweichungen in Maßen oder Oberflächen erkennen. MM
Stefan Reber ist Produktmanager bei der Dihart AG, CH-4657 Dulliken
Artikelfiles und Artikellinks
Link: Komet
(ID:197590)