Zylinderkopfbearbeitung mit Klasse
Kombinationswerkzeuge von Mapal
Die Stärken von Kombinationswerkzeugen werden in der Großserienfertigung am deutlichsten. Schließlich werden durch das Zusammenfassen mehrerer Fertigungsschritte sowohl Bearbeitungs- als auch Wechselzeiten eingespart. Allerdings haben die Werkzeuge für die unterschiedlichen Bearbeitungen oft unterschiedliche Standzeiten. Hat eine der Komponenten ihr Standzeitende erreicht, muss das gesamte Werkzeug ausgetauscht werden. Um die Standzeit jeder Komponente voll ausschöpfen zu können, bietet MAPAL deshalb modular aufgebaute Kombinationswerkzeuge.
Für die Bearbeitung der Tellerfederauflage sowie der Grundbohrungen für Ventilsitzring und Ventilführung eines Zylinderkopfes aus Aluminium hat MAPAL ein neues, modulares Werkzeugkonzept entwickelt. Zwei Kombinationswerkzeuge kommen zum Einsatz. Beide sind für die MMS-Bearbeitung auslegbar und verfügen über ein Hydrodehnspannsystem, das sowohl Zylinderschäfte nach innen als auch Werkzeuge in Ringform nach außen spannt. Möglich macht diese Art der Werkzeugspannung die additive Fertigung. Die Handhabung sowie der Werkzeugwechsel sind denkbar einfach.
Bohrung und Senkung in einem Schuss
Das erste der beiden Kombinationswerkzeuge besteht aus einem unbeschichteten Bohrer Tritan-Drill aus Vollhartmetall sowie einem PKD-bestückten Senkwerkzeug in Ringform. Mit dem Tritan-Drill wird die Grundbohrung für die Ventilführung vorbearbeitet, während der Senker die Tellerfederauflage fertigbearbeitet. Durch die drei Schneiden des Tritan-Drill kann bei mindestens gleichbleibender Qualität im Vergleich zu zweischneidigen Bohrern mit einem erheblich höheren Vorschub gearbeitet werden.
Das Senkwerkzeug ist ebenfalls dreischneidig ausgeführt. Dadurch wird eine schwingungsfreie Bearbeitung der Tellerfederauflage gewährleistet. Und das trotz schwieriger Schnittbedingungen aufgrund der vorgegossenen Konturen im Werkstück. Die Bearbeitung ohne Schwingungen sorgt für eine verbesserte Werkstückqualität sowie eine hohe Standzeit der Werkzeuge.
Eine Verdrehsicherung stellt die korrekte Montage sowohl des Bohrers als auch des Senkers sicher. Die optimale Lage und ein kantenfreier Übergang der Spanräume von Bohrer und Senker sorgen für die prozesssichere Abfuhr der Späne. Durch das Kombinieren der beiden Bearbeitungsschritte in einem Werkzeug sinkt die Taktzeit. Im praktischen Einsatz kann mit einer Drehzahl von 8.000 min-1 und einer Vorschubgeschwindigkeit von 3,2 m/min für die Grundbohrung, mit einer Drehzahl von 8000 min-1 sowie einer Vorschubgeschwindigkeit von 2 m/min für die Fertigbearbeitung der Tellerfederauflage gearbeitet werden.
Durch die Kombination der beiden Schritte reduzieren sich die Nebenzeiten pro Zylinderkopf je nach Maschine um acht bis zwölf Sekunden. Durch die Dreischneidigkeit der Werkzeuge sowie die hohen Arbeitswerte werden pro Zylinderkopf gegenüber zweischneidigen Werkzeugen zudem über 30 Sekunden für die Bearbeitung eingespart.
Verschiedene Durchmesser mit einem Werkzeug
Einsparungen durch geringere Werkzeugkosten und optimale Standzeitausnutzung bietet das zweite Kombinationswerkzeug. Es vereint eine PKD-bestückte Reibahle zur Fertigbearbeitung der Grundbohrung für die Ventilführung und ein PKD-bestücktes Aufbohrwerkzeug in Ringform zur Fertigbearbeitung der Grundbohrung für den Ventilsitzring. Neben dem modularen Aufbau, um die Standzeiten der beiden Komponenten optimal auszunutzen, bietet dieses Werkzeug einen weiteren Vorteil gegenüber anderen Konzepten.
Der Durchmesser der Grundbohrung für die Ventilführung ist in der Regel über die komplette Baureihe identisch. Anders die Durchmesser der Ventilsitzringe. Diese unterscheiden sich nicht nur innerhalb eines Zylinderkopfes zwischen Einlass- und Auslassseite, sondern auch innerhalb einer Motorenbaureihe. Mit dem modularen Werkzeugsystem von MAPAL kann die komplette Motorenbaureihe mit nur einem Werkzeug bearbeitet werden. Lediglich das Aufbohrwerkzeug in Ringform muss für die unterschiedlichen Ventilsitzringe ausgetauscht werden.
So werden der Umlaufbestand an benötigten Werkzeugen reduziert und damit die Werkzeugkosten deutlich gesenkt. Mit diesem zweiten Werkzeug wird mit einer Drehzahl von 10.000 min-1 und einer Vorschubgeschwindigkeit von 6,6 m/min gearbeitet.
Beide Werkzeuge mit dem additiv gefertigten Hydrodehnspannsystem sorgen für erhebliche Zeit- und damit Kosteneinsparungen. Zudem kann die Standzeit der einzelnen Komponenten innerhalb der Kombinationswerkzeuge optimal ausgenutzt werden.
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