Mapal Schwer zerspanbare Materialien prozesssicher bearbeiten

Ein Lösungsansatz für die Planbearbeitung des Zylinderkurbelgehäuses ist der monolithische PKD-Planfräser HP-Facemill mit fest gelöteten PKD-Schneiden und einem soliden Stahlgrundkörper von Mapal. Der Durchbruch bei der Bearbeitung gelang durch den Einsatz des Fräsers mit den für Grauguss gängigen Schnittgeschwindigkeiten.

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MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG

Die meisten Leichtbaumaterialien eint eines: Sie sind schwer zu zerspanen. Die Gestaltung wirtschaftlicher und prozesssicherer Werkzeugkonzepte für ihre Bearbeitung erfordert großes Prozess-Know-how. Thermische Spritzschichten auf Zylinderlaufflächen sind eine zukunftsweisende Technologie für Verbrennungsmotoren. Bei Zylinderkurbelgehäusen aus Aluminium stellt der Aufbau der Zylinderlaufflächen aus eingegossenen oder eingeschrumpften Graugussbuchsen den Stand der Technik dar. Um zukünftig Motorblöcke noch dünnwandiger bauen zu können, werden die eingegossenen Buchsen durch thermisch aufgespritzte eisenmetallische Schichten ersetzt. Diese können dann dünner ausgeführt werden.

Neue Motorkonzepte – neue Herausforderungen für die Fertigung

Für diese neue Technologie sind spezielle Werkzeuge für die Konditionierung der Zylinderfläche vor dem thermischen Spritzen nötig, um eine optimale Schichthaftung zu erzielen. Dabei wird mit der Mapal-Werkzeuglösung durch PKD-Konturschneiden eine definierte Strukturierung auf der Zylinderlauffläche erzeugt, in der sich die Spritzschicht optimal verkrallt und haftet. Nach dem Aufspritzen der Schicht werden die Zylinderlaufflächen mit Feinbearbeitungswerkzeugen mit sechsschneidigen PcBN-Schneiden bearbeitet. Die Geometrie der Lauffläche wird so für das abschließende Feinhonen vorbereitet.

Die Umstellung des Motorblocks von Grauguss auf Aluminiumwerkstoffe brachte Gewichtseinsparungen von 40 bis 50 %. Jedoch zeigt Aluminium Schwächen im Wärmedehnungskoeffizient, woraus sich Lager aufweitungen ergeben würden. Durch Eisenwerkstoffe im Hauptlagerbereich lässt sich dies beherrschen. Heute werden die Vorteile beider Werkstoffe verbunden, indem Graugussinlets in das Aluminiumgehäuse eingegossen werden. Diese Kombination stellt beim Zerspanen eine echte Herausforderung dar.

optimierte VHM-Fräser zum trochoiden Fräsen von Titan oder Inconel

Ein Lösungsansatz für die Planbearbeitung des Zylinderkurbelgehäuses ist der monolithische PKD-Planfräser HP-Facemill mit fest gelöteten PKD-Schneiden und einem soliden Stahlgrundkörper. Der Durchbruch bei der Bearbeitung gelang durch den Einsatz des Fräsers mit den für Grauguss gängigen Schnittgeschwindigkeiten. Alternative Bearbeitungsstrategien für Inconel und Titan: Neben der Anpassung der Werkzeugtechnik an die spezifischen Anforderungen neuer Werkstoffe kann auch der Einsatz einer neuen Bearbeitungsstrategie zum Erfolg führen.

Da beim trochoiden Fräsen von Titan oder Inconel mit sehr hohen Drehzahlen gearbeitet wird, besteht bei herkömmlichen Fräsern die Gefahr von Schwingungen. Um dies zu vermeiden, setzt Mapal auf optimierte VHM-Fräser des Optimill- Programms mit ungleicher Schneidenteilung und variablem Drallwinkel, die auch bei hohen Schnittdaten weniger zum Schwingen neigen.

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