SPECIAL Automotive Innovative Werkstofftechniken treiben die Entwicklung in der Automobilindustrie voran Neue Werkstoffe effizient bearbeiten Die verstärkte Verwendung von Aluminium, optimierten Stahlsorten oder hybriden Werkstoffen kann Autos leichter, umweltverträglicher und gleichzeitig leistungsstärker machen. Doch das hat seinen Preis: Die Bearbeitung ist sehr anspruchsvoll. Iscar hat diese Entwicklung aufgegriffen und fortschrittliche Werkzeuglösungen entwickelt, die neue Materialien effizienter und wirtschaftlicher bearbeiten. Autor: Erich Timons, CTO, Iscar Germany CBN Line – Anwendungsspezifisch entwickelte CBN-Schneidstoffe. Bild: Iscar Zehntel Millimeter dicke Funktionsschicht nicht abplatzen. In der Automobilindustrie herrscht nach wie vor der Trend zum Downsizing: Kleinere Motoren sollen Sprit sparen und dabei annähernd gleiche Leistung bringen wie hubraumstarke. Dementsprechend werden auch die Komponenten kleiner. In solchen Motoren kommen neuerdings Kolben aus Stahl zum Einsatz, die deutlich kürzer sind als frühere Aluminium-Varianten – mit Konsequenzen für die Bearbeitung. „Wir müssen hier mit Stech-Dreh-Bearbeitungen stark aushöhlen. Das ist ebenfalls eine schwierige Aufgabe“, sagt Timons. Das Hohlbohren von Kurbelwellen zur Gewichtsreduzierung und die Hartbearbeitung von Getriebebauteilen aus Sinterwerkstoffen sind weitere, anspruchsvolle Einsatzgebiete, die leistungsstarke Präzisionswerkzeuge erfordern. Flexibler Schneideinsatz für bessere Nockenwellen-Bearbeitung ■■■■■■ Vor 10 bis 15 Jahren wurden die damals gebräuchlichsten Zylinderblöcke aus Gusseisen weitgehend durch Zylinderblöcke aus einer Metallkombination wie beispielsweise Aluminiumblöcke mit eingegossenen Zylinderlaufbuchsen aus Gusseisen ersetzt. Inzwischen steigen immer mehr Autobauer auf additiv hergestellte hybride Werkstoffe um, bei denen ein Stahlwerkstoff durch thermische Spritzverfahren direkt auf die Aluminium-Zylinderwände aufgebracht wird. Diese Beschichtungen bringen viele Vorteile hinsichtlich der Fahrzeugund Motorleistung mit sich. Die zwei wichtigsten sind das Gewicht und die Schmierung. Der Motor ist ohne schwere Gusseisen-Zylinderlaufbuchsen viel leichter, und durch die Mikrostruktur der Beschichtungen wird die Reibung zwischen Zylinder und Kolben reduziert. Eine Herausforderung ist beispielsweise die Schruppbearbeitung der Bohrungen. Das Ausspindeln dieser sehr verschleißfesten Funktionsschichten kann wirtschaftlich mit CBN-Schneiden hergestellt werden. Jedoch erreichen die aktuell verfügbaren CBN-Sorten nicht das geforderte Leistungsniveau. Hier hat der CBN-Hersteller anwendungsspezifische CBN-Sorten für diese Bearbeitung entwickelt. Eine ganz andere Herausforderung ist das Fräsen des Hohnfreiganges an diesen Motorblöcken. Hier müssen in einem Schnitt beide Werkstoffe bearbeitet werden. Dabei darf die nur wenige Neue Wege geht der Spezialist auch in der Bearbeitung von Nockenwellen, die aus Gewichts- und Kostengründen nicht mehr aus Stangenmaterial, sondern aus einzelnen Modulen bestehen. Die Anordnung der einzelnen Nocken ist dabei genau auf die Geometrie der Welle abgestimmt. Zur Nocken- Herstellung wird gesintertes und gepresstes Pulvermetall oder gehärteter Stahl verwendet. Da diese Komponenten jährlich in Millionen-Stückzahlen entstehen, ist die Reduzierung der Bearbeitungszeit ein wichtiger Kostenfaktor. Hierfür wurde ein innovativer Schneideinsatz entwickelt, mit dem der gesamte Bearbeitungsprozess ausgeführt werden kann: Plandrehen, Innendrehen wie 80 Juli/August 2017
Erich Timons, CTO, Iscar Germany GmbH. Bild: Iscar Schruppen und Schlichten sowie Anfasen. Auch hier ist die Schneidstoffentwicklung letztendlich der entscheidende Faktor, neu entwickelte und auf diese Anwendung angepasste CBN-Sorten bringen den entscheidenden Vorteil, um die Bearbeitung noch wirtschaftlicher durchzuführen. Die Tiefbohrer-Serie Trideep mit auswechselbarem Hartmetall-Schneideinsatz eignet sich für die Bearbeitung von geschmiedeten Nockenwellen. Für den Anwender ergeben sich dadurch viele Vorteile. Die Bearbeitung ist im Vergleich zu konventionellen Bohrern deutlich kostengünstiger. Der Schneideinsatz besitzt drei Schneiden und ein Nachschleifen ist überflüssig. Die Wendeschneidplatte hat drei geteilte Hauptschneiden und positiv eingesinterte Spanformer für kurze Späne. Das erforderliche Drehmoment ist dadurch geringer, ermöglicht höhere Vorschübe und verbessert die Späneabfuhr. Eine kleine Schleppfase an der Schneidecke ermöglicht eine sehr glatte Bohrungsoberfläche. Die Bohrer können sowohl auf Drehmaschinen als auch auf speziellen Tieflochbohrmaschinen eingesetzt werden. Mit dem Ziel, teure Zykluszeiten bei der Stahlkolben-Bearbeitung zu vermeiden, haben die Ettlinger mit der Grip-Linie ein leistungsstarkes System entwickelt. Diese Werkzeuge sind ausreichend schlank, um an die teils schwer zugänglichen Bereiche zu gelangen, andererseits stabil genug, um hohen Schnittkräften standzuhalten. Die Grip-Linie besitzt eine schwalbenschwanzähnliche Klemmung, die den Schneideinsatz selbst bei wechselnder Schnittrichtung und Schneidenbelastung sicher im Plattensitz fixiert. Bearbeitungen wie Planstechen, Stech- und Längsdrehen nach rechts und links sowie Profildrehen lassen sich hochstabil und mit sehr guter Oberflächenqualität durchführen. Spanformer sorgen für die richtige „Abfuhr“ Für eine reibungslose Bearbeitung spielt die „Entsorgung“ der metallischen Rückstände eine wichtige Rolle. Es gilt, Spänenester zu vermeiden, die Werkzeugbruch oder Beschädigungen am Werkstück verursachen können. Der Präzisionswerkzeughersteller hat eine Vielzahl an Spanformertypen entwickelt, die Späne auch in kleine Segmente brechen und somit eine zuverlässige Spanabfuhr ermöglichen. Um Schäden an Werkzeug und Werkstück zu vermeiden, spielt die Kühlung während der Bearbeitung eine entscheidende Rolle. Mit dem Konzept Jetcut wird konsequent auf die zielgerichtete Zufuhr des Kühlschmierstoffes gesetzt. Der Strahl wird dabei direkt in die Schneidzone geleitet. Dies reduziert die thermische Belastung, aber vor allem sorgt die kinetische Energie des Kühlmittelstrahls für einen Spanbruch, so dass eine prozesssichere Bearbeitung stattfinden kann. Spezifische Schneidstoffentwicklung Ein Beispiel für die hohen Anforderungen an moderne Präzisionswerkzeuge ist die Herstellung und Bearbeitung von Turbolader-Komponenten. Auf Grund stark schwankender Nickelpreise versuchen die Turbolader-Hersteller, Werkstoffe mit gerin- NEUGIERIG? EMO Hannover, www.emo-hannover.de 18. — 23.9.2017, Halle 17, Stand A44 FMB Maschinenbaugesellschaft mbH & Co. KG · Telefon +49 9392 8010 · www.fmb-machinery.de Juli/August 2017 81
