Die Elektromobilität ist auf dem Vormarsch – Fahrzeuge mit E-Motor sind ein Weg, um den strengeren Grenzwerten bei den Emissionen sowie der Endlichkeit der fossilen Brennstoffe zu begegnen. Der Anteil von Elektroautos wird ab 2020 deutlich ansteigen, gibt das Center of Automotive Management in einer Studie bekannt. In Deutschland sollen bis 2020 eine Million E-Autos auf der Straße sein. Ab 2025 sollen in Norwegen gar nur noch Pkws mit Elektromotor verkauft werden dürfen.
Für Mapal als Werkzeughersteller bedeutet die Entwicklung hin zur Elektromobilität eine Herausforderung. Denn: Viele der Mapal-Werkzeuge kommen für die Bearbeitung der Komponenten im Antriebsstrang von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zum Einsatz. Doch auch in E-Motoren gibt es Bauteile, die hochgenau zerspant werden müssen. Ein Beispiel dafür ist das Statorgehäuse des E-Motors, bei dem unter anderem die Hauptbohrung für den Rotor auf wenige µm bearbeitet werden muss. Die Werkzeugexperten haben eine Lösung entwickelt, um diese Feinbearbeitung wirtschaftlich umzusetzen und den Anforderungen an Genauigkeit und Taktzeit gerecht zu werden.
PKD-Werkzeug zur Bearbeitung des Statorgehäuses
Mit einem komplexen PKD-Aufbohrwerkzeug wird die Hauptbohrung eines Statorgehäuses aus einer Aluminiumlegierung (AlSi9Cu3Fe) bearbeitet – und das in nur einem Schuss. Das Werkzeug mit zweimal sechs fest eingelöteten PKD-Schneiden setzt gleichzeitig Vor- und Fertigbearbeitung der Hauptbohrung des Gehäuses um. Diese Einschusslösung kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn die Bauteiltoleranzen etwas größer sind und das Gehäuse stabil ist. Durch die geringe Bearbeitungszeit eignet sich eine Einschusslösung vor allem für die Großserienfertigung. Bei weniger stabil ausgelegten Statorgehäusen oder bei einer labilen Gehäuseaufspannung wird die Bearbeitungsaufgabe dann konventionell mit einer Vor- und Fertigbearbeitung gelöst.
So modern die Elektromotoren, so innovativ ist auch das Werkzeug in Leichtbauweise. Eine neuartige Schweißkonstruktion mit innenliegendem großen Hohlraum macht das Werkzeug besonders gewichtsarm – bei einem Durchmesser von 220 mm wiegt es lediglich 24 kg. Das Kippmoment liegt bei nur 33,9 Nm. Damit erfüllt das Werkzeug alle Anforderungen, um prozesssicher auf dem Bearbeitungszentrum eingesetzt werden zu können. Zudem verfügt es über eine interne Kühlmittelzufuhr, die die optimale Versorgung der Schneiden mit Kühlschmierstoff sicherstellt. Durch das geschlossene Werkzeugsystem ist trotz der Größe auch die Geräuschentwicklung bei der Bearbeitung sehr niedrig.
Das Werkzeug überzeugt durch sehr gute Werte hinsichtlich Durchmesserauslegung, Wuchtgüte und Rundlaufgenauigkeit sowie durch die geringen Taktzeiten, die unter anderem durch die Mehrschneidigkeit erreicht werden. Wie bei allen PKD-Werkzeugen von Mapal ist die oberste Maxime die Qualität der μ-genau geschliffenen PKD-Schneiden. Fertigungstoleranzen von ≤ 3 μm für Werkzeugdurchmesser, Mehrschneidigkeit und Verjüngung lassen die hohen Ansprüche an die Schneide erahnen. Eine sehr hohe Fertigungssorgfalt garantiert die volle Leistungsfähigkeit sowohl beim Neuwerkzeug als auch nach der Wiederaufbereitung, die es möglich macht, das volle Potenzial der Werkzeuge zu nutzen. Gelaserte Spanbrecher garantieren die optimale Abfuhr des abgetragenen Materials aus der Wirkstelle. Störeinflüsse auf die laufende Produktion infolge von Spänestau werden somit vermieden.
Mit diesen Eigenschaften erfüllt das Werkzeug alle Anforderungen des Kunden bei der Fertigung des Statorgehäuses sowohl an die Bearbeitungszeit als auch an die Qualität der Oberfläche. Prozesssicher erreicht das PKD-Werkzeug Rz-Werte von 3 μm in der Serienfertigung. Und das bei einer Schnitttiefe von bis zu 3 mm, die durch die Gussschräge vom Bohrungseintritt bis zum Bohrungsgrund konisch zunimmt. Auch nach Erreichen des Standzeitendes der Schneiden ist das Werkzeug weiterhin besonders wirtschaftlich – kann es doch so lange wieder aufbereitet werden, bis mechanischer Verschleiß am Trägerkörper auftritt. ■
Mapal Dr. Kress KGwww.mapal.com
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