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Motorbau Zerspanungswerkzeuge für die Turboladerfertigung holen mehr heraus

| Redakteur: Peter Königsreuther

Mapal hat sich den Herausforderungen der spanenden Turboladerherstellung gestellt, und dabei Werkzeugsysteme geschaffen, die den teilweise sehr abrasiven Werkstoffen den bissigen Zahn ziehen, heißt es.

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Das alles gehört zum neuen Mapal-Programm für die wirtschaftliche Turboladerzerspanung. Vier Werkzeuge aus diesem Sortiment stellt das Unternehmen im nebenstehenden Artikel näher vor.
Das alles gehört zum neuen Mapal-Programm für die wirtschaftliche Turboladerzerspanung. Vier Werkzeuge aus diesem Sortiment stellt das Unternehmen im nebenstehenden Artikel näher vor.
(Bild: Mapal)

In Dieselfahrzeugen ist der Turbolader schon lange Stand der Technik, heißt es im Vorfeld. Und nahezu alle Automobilhersteller bieten heute Benziner mit Turboaufladung an, denn der Turbolader bringt bei relativ geringem Hubraum Leistungen, die man nur von größeren Motoren erwarten kann - und das trägt der Entwicklung des Downsizings Rechnung, sagt Mapal. Auch senkt der Einsatz von Turboladern den Spritverbrauch, weswegen sie als elementare Antriebskomponenten gelten, mit denen die strengen Emissionsgrenzen erfüllbar sind. Mapal aus Aalen bietet für die Zerspanung dieser Bauteile nun den kompletten Prozess samt Werkzeugen an.

Turboladerwerkstoffe setzen sich zur Wehr

Den Großteil der Turbolader machten Abgasturbolader aus. Diese sehen bei fast jedem Automobilhersteller anders aus und weisen eine spezielle Geometrie auf, betont Mapal. Allen gemein ist jedoch, dass bei ihrem Einsatz in Fahrzeugen mit Ottomotoren sehr hohe Temperaturen entstehen. Deshalb wird das Turbinengehäuse, die sogenannte „Heißseite“ aus hitzebeständigen, sehr abrasiven Materialien gefertigt, die die Zerspanungswerkzeuge vor besondere Herausforderung stellen.

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Mapal unterstreicht, sich diesen Herausforderungen angenommen zu haben, und neue Schneidstoffe und Werkzeuge entwickelt zu haben, die das Problem entschärfen. Das neue System beinhaltet, wie gesagt, den Prozess dazu, inklusive aller Werkzeuge, wie beispielsweise Bohrer, Fräser, Reibahlen und mechatronische Aussteuerwerkzeuge – abgestimmt auf die jeweilige Geometrie des Turboladers, heißt es weiter. Auch stehe das Unternehmen seinen Kunden zur Seite, um Prozesse ständig weiterzuentwickeln, Taktzeiten zu reduzieren und Standwege zu erhöhen. Deshalb sind unter anderem auch Kombinationswerkzeuge, die mehrere Bearbeitungen in einem Arbeitsgang erledigen, Teil des Turboladerbearbeitungs-Portfolios.

Neuer Schneidstoff widersteht hitzeresistentem Stahlguss

Ein Großteil der Bearbeitung von Turboladern könnten Werkzeugen mit ISO-Wendeschneidplatten übernehmen. Darunter auch viele Zerspanprozesse an der herausfordernden Heißseite, sagt Mapal, und hat dafür einen Schneidstoff entwickelt, der speziell auf die Bearbeitung von hitzebeständigem Stahlguss abgestimmt ist. Trotz der Abrasivität des Materials genieße man lange Standzeiten und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit bei der Zespanung dieses Problemwerkstoffs. Alle Werkzeuge in diesem Portfolio sollen durch ein einfaches Handling und höchste Präzision punkten. Von Standardfräsern über mechatronische Aussteuerwerkzeuge bis zu komplexen Aufbohrwerkzeugen umfasst das Programm alle Werkzeuge inklusive Spannmitteln, die zur Bearbeitung von Turboladern benötigt werden. Dabei lege Mapal den Gesamtprozess der Zerspanung so aus, dass dem Kunden die wirtschaftlichste und prozesssicherste Strategie vorliege. Dabei hat man die Genauigkeit bis auf den Mikrometer stets im Blick, damit die Turbolader höchste Effizienz erreichen. Exemplarisch werden im Folgenden nun vier Werkzeuge für die Bearbeitung der Heißseite aus diesem Programm vorgestellt.

1. Ein komplexes Ausbohrwerkzeug mit ISO-Wendeschneidplatten:

Bei der Bearbeitung des V-Bands sei neben den Materialeigenschaften bei der Vorbearbeitung häufig der unterbrochene Schnitt eine Herausforderung. Mapal setzt für die Vorbearbeitung des V-Bands sowie die Vorbearbeitung der Turbineninnenkontur auf ein komplexes Aufbohrwerkzeug mit ISO-Wendeschneidplatten. Das Werkzeug setze also gleichzeitig eine Innen- und eine Außenbearbeitung um. Dabei werden mehrere Stufen bearbeitet, heißt es. Um die Späne nach außen abzuleiten und die Turbineninnenkontur nicht zu beschädigen, arbeitet das Werkzeug linksdrehend. Hier ein Bearbeitungsbeispiel:

Material: 1.4837 | Kühlung: MMS | Durchmesser: 49, 70,5, 73 und 90 mm. Fase 10° | Schnittgeschwindigkeit: 70 m/min | Vorschub: 0,4 mm | Standmenge: 75 Bauteile.

2. Drehen auf einem BAZ mit Tooltronic:

Eine besondere Herausforderung bei der Zerspanung der Turbinengehäuse von Abgasturboladern ist laut Mapal die Turbinenhauptbohrung. Ihrer Fertigung lägen enge Toleranzen hinsichtlich Form, Lage und Oberfläche zugrunde. Die Bohrung ist trompetenförmig aufgebaut, um bestmögliche Strömungseigenschaften zu erhalten. Die wirtschaftliche Bearbeitung schafft Mapal mit der Tooltronic mit LAT-Aufsatz (Lineares Aussteuerwerkzeug). Diese ist ein mechatronisches Werkzeugsystem, das als vollwertige NC-Achse, die in die vorhandene Maschinensteuerung eingebunden wird, beschreibt Mapal. Das Aufsatzwerkzeug ist mit drei Schneiden ausgestattet, eine zum Schruppen und zwei zum Schlichten. Das zugehörige Bearbeitungsbeispiel ist: Material: 1.4837 | Kühlung: MMS | Durchmesser: 40,5 bis 57 und 295 mm | Schnittgeschwindigkeit: 140 m/min (Schruppen), 120 m/min (Schlichten) | Vorschub: 0,15 bis 0,4 mm | Standmenge: 50 Bauteile.

3. Neuer Planfräser übernimmt das Schruppen:

Jüngst hat Mapal auch ein neues Fräsprogramm mit gepressten, radialen ISO-Wendeschneidplatten vorgestellt. Aus diesem Programm kommt der Fräser zum Schruppen der Planfläche des Turboladergehäuses zum Einsatz. Das Highlight bei diesem Planfräser sei die ISO-Wendeschneidplatten mit 16 nutzbaren Schneidkanten. Damit ist der Einsatz des Werkzeugs besonders wirtschaftlich, heißt es dazu. Als obligatorisches Bearbeitungsbeispiel nennt Mapal: Material: 1.4849 | Kühlung: Trockenbearbeitung | Durchmesser: 125 mm, 14 Schneiden | Schnittgeschwindigkeit: 80 m/min | Vorschub: 0,12 mm | Standmenge: 125 Bauteile.

4. Ein Überdreh-Werkzeug mit Tangentialtechnik

Ebenfalls besonders wirtschaftlich arbeite das neue Werkzeug zur Vorbearbeitung des Katflanschs. Bei diesem Überdrehwerkzeug kommt die Tangentialtechnologie zum Einsatz, so Mapal. Durch den stehenden und liegenden Einbau der LTHU-Schneiden könnten effektiv acht Schneidkanten pro Wendeschneidplatte genutzt werden. Und das Bearbeitungsbeispiel dazu lautet: Material: 1.4837 | Kühlung: MMS | Durchmesser: 119 mm | Schnittgeschwindigkeit: 80 m/min | Vorschub: 0,3 mm | Standmenge: 100 Bauteile.

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