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maschine+werkzeug 03/2014

Alternative zum Zirkularfräsen

TITELSTORY

Mapal - Mit zunehmender Werkzeugauskragung steigt beim Zirkularfräsen auf Bearbeitungszentren die Vibrationsneigung deutlich. Der Wechsel auf teure Sondermaschinen lohnt sich oft nicht. Eine Lösung des Problems kann hier das moderne Bearbeitungsverfahren Interpolationsdrehen sein.

Nockenwellendeckel bearbeiten

»Wir stellen pro Jahr etwa 8000 bis 9000 Motoren her. Von einigen Typen werden nur wenige Dutzend pro Jahr gefertigt. Eine Sondermaschine ist bei diesen Stückzahlen nicht ausgelastet und damit nicht wirtschaftlich«, erklärt Christoph Wellner. »Eines unserer vorrangigen Ziele war es daher von Anfang an, die Nockenwellendeckel ohne Qualitätseinbußen auch weiterhin auf dem ohnehin vorhandenen Bearbeitungszentrum bearbeiten zu können.«

Im Gespräch mit den Experten des Werkzeugspezialisten Mapal, den mit MTU eine jahrzehntelange partnerschaftliche Zusammenarbeit verbindet, zeichnete sich schließlich auch für diese Aufgabenstellung eine Lösung ab: das Interpolationsdrehen. Dabei werden X- und Y-Achse so angesteuert, dass die Werkzeugspindel je nach Aufgabenstellung eine archimedische Spirale (zum Beispiel im Falle von Einstichen wie der Ölnut) oder in Verbindung mit einer linearen Vorwärtsbewegung eine archimedische Schraube (zum Beispiel beim Ausspindeln einer Bohrung) beschreibt.

Das Werkzeug rotiert dabei in einer mit der X- und Y-Achse verknüpften Bewegung um die eigene Achse – angetrieben von einer Spindel in Lageregelung – und bleibt so ständig im Eingriff . Die Schneidenzustellung muss bei jeder Spindelumdrehung über eine Näherung (Interpolation) von tangential verlaufenden Kreisbögen errechnet werden. Darin liegt auch die Herausforderung des Interpolationsdrehens, wie Stefan Wohnhas, zuständiger Fertigungs- und Verfahrenstechniker bei MTU Friedrichshafen, nicht verschweigt: »Die während der Bearbeitung erforderliche Interpolation setzt eine Steuerung mit entsprechender Software und Rechenperformance voraus. Die beteiligten Antriebe müssen zudem präzise arbeiten, um die Bewegungen mit der nötigen Kostentransparenz über den ganzen Prozess mit Genauigkeit ausführen zu können.«

Das betreffende Bearbeitungszentrum bei MTU und dessen Steuerung erfüllen diese Voraussetzungen. Nach ersten internen Tests mit einem Werkstück-Dummy, die die prinzipielle Tauglichkeit des Verfahrens belegten, beauftragte MTU Friedrichshafen die Spezialisten von Mapal mit der Entwicklung, Optimierung und Herstellung des Interpolationswerkzeugs sowie der Programmierung der Steuerung. »Dass wir die Programmierung nicht selbst durchführen mussten, hat die Einführung des Verfahrens zur Bearbeitung des Nockenwellendeckels ganz klar erleichtert und spürbar verkürzt«, betont Stefan Wohnhas.

  • Lange Bauteile auf vorhandenen Fertigungseinrichtungen präzise und sicher produzieren.

    Lange Bauteile auf vorhandenen Fertigungseinrichtungen präzise und sicher produzieren.

  • Schnittzeichnung der Nockenwellenlagergasse mit der Schmiernut und den Freigängen.

    Schnittzeichnung der Nockenwellenlagergasse mit der Schmiernut und den Freigängen.

  • Zwei Freigänge an den Lagerstellen werden durch Interpolationsdrehen freigeräumt.

    Zwei Freigänge an den Lagerstellen werden durch Interpolationsdrehen freigeräumt.

  • Die 170° umlaufende Ölnut an der Oberseite der Bohrung durch einen Handspiegel gesehen.

    Die 170° umlaufende Ölnut an der Oberseite der Bohrung durch einen Handspiegel gesehen.

  • Ein 1200 mm langes Feinbohrwerkzeug reibt die Nockenwellenlagerbohrung komplett von einer Seite.

    Ein 1200 mm langes Feinbohrwerkzeug reibt die Nockenwellenlagerbohrung komplett von einer Seite.

  • Prozesssichere Bearbeitung großer Nockenwellenlagerdeckel: Einbringen eines Einstichs und Fertigbearbeitung der Nockenwellenlagergasse.

    Prozesssichere Bearbeitung großer Nockenwellenlagerdeckel: Einbringen eines Einstichs und Fertigbearbeitung der Nockenwellenlagergasse.

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Unternehmensinformation

MAPAL Dr. Kress KG Präzisionswerkzeuge

Obere Bahnstraße 13
DE 73430 Aalen
Tel.: 07361-585-0
Fax: 07361-585-1029

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