Kombinationswerkzeuge Pneumatikventilgehäuse wirtschaftlich bearbeiten

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MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG

PSI Software SE | Business Unit Discrete Manufacturing

IGZ Ingenieurgesellschaft für logistische Informationssysteme mbH

Mapal hat seine Serienfertigungskompetenz für Aluminiumbauteile der Automobilindustrie auf die Herstellung von Fokusbauteilen für die Pneumatik übertragen. Hier haben sich Kombinationswerkzeuge als wirtschaftliche Lösung bewährt.

Die Geschichte des Aalener Werkzeugherstellers Mapal ist eng mit der Fluidtechnik verbunden. Schon vor über 50 Jahren kamen dort Feinbohrwerkzeuge des Unternehmens zum Einsatz. Heute umfasst die Fluidtechnik als Marktsegment bei Mapal die Bereiche Hydraulik, Pneumatik und Verfahrenstechnik. Für Bearbeitungslösungen machen die verwendeten Materialien einen bedeutenden Unterschied: Weil in der Hydraulik mit unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten gearbeitet wird, sind dort vorwiegend Guss und Stahl im Einsatz. In der Pneumatik lässt der niedrigere Arbeitsdruck die Verwendung des Leichtbauwerkstoffs Aluminium zu. 

Fokusbauteile: Pneumatikventile und Pneumatikzylinder

Kraft und Bewegung werden in der Pneumatik über Luft oder Gas erzeugt, gesteuert und effizient übertragen, was im Wesentlichen durch Ventile und Zylinder geschieht. Anwendungsbereiche dafür finden sich unter anderem im Maschinenbau, der Logistik und der Medizintechnik.

Mit einem Gehäuse für Pneumatikventile und einem Pneumatikzylinder hat Mapal zwei Fokusbauteile definiert und dafür wirtschaftliche und hochpräzise Bearbeitungsprozesse ausgelegt. Beide Bauteile passen mit Stückzahlen von mehreren Millionen pro Jahr und höchsten Anforderungen an Prozesssicherheit, Genauigkeit und Qualität bestens zum Spektrum des Werkzeugherstellers, der dabei auf sein Knowhow und Produktportfolio für die Aluminiumbearbeitung zurückgreifen kann. Die Komponenten werden aus Aluminiumwerkstoffen mit niedrigem Siliziumanteil gefertigt, was hinsichtlich Spanbildung und Spanabfuhr hohe Ansprüche an Zerspanungslösungen stellt. Besonderes Augenmerk gilt der Vermeidung von Gratbildung oder Riefen: Grate an Bohrungen könnten die Funktion eines Ventils deutlich beeinflussen oder gar zu dessen Ausfall führen.

Werkzeugkombinationen für Pneumatikventilgehäuse

Kostentreiber in der Fertigung der Ventilgehäuse ist die Mittelbohrung für den Schieber, die Schieberbohrung, bei der enge Oberflächen-, Form- und Lagetoleranzen exakt einzuhalten sind. Der Schieber bewegt sich in dieser Bohrung, um den Luftstrom zu steuern und dadurch im Endeffekt einen Pneumatikzylinder zu bewegen. Mapal konzentriert sich darauf, dem Kunden mit Werkzeugkombinationen die wirtschaftlichste Lösung für seine Bearbeitung bereitzustellen. 

Vollhartmetallwerkzeuge mit spezieller Mehrfasentechnologie und Spanleitstufen für ideale Spankontrolle werden für Stufenbohrungen verwendet. Aufgrund der Stückzahlen und der Anforderungen sind die meisten Werkzeuge mit PKD-Schneiden ausgeführt. Für die Konturbearbeitung kombiniert Mapal PKD-Aufbohrwerkzeuge mit Fräsapplikationen. Dabei bohrt das Werkzeug zunächst auf und fräst anschließend zirkular. Solche Kombinationswerkzeuge sparen mehrere andere Werkzeuge ein und verkürzen die Bearbeitungs- und Nebenzeit. Mehrstufige PKD-Kombinationswerkzeuge stellen auch höchste Koaxialitäten bei Konturbearbeitungen sicher.

Werkzeuge für die Aluminiumbearbeitung 

Aluminiumzerspanung: Darauf kommt es an

In der Schieberbohrung befinden sich mehrere Steuerkanten, die ein PKD-Zirkularfräser bearbeitet. Dessen Schneiden werden exakt auf das Kundenbauteil angepasst. Die Konturen fräst das Werkzeug in einem Arbeitsgang komplett aus, was für gravierende Zeiteinsparungen im Prozess sorgt. Das mechatronische Werkzeugsystem TOOLTRONIC ist eine hochtechnologische Alternative zum herkömmlichen Bearbeitungsprozess der Schieberbohrung mit PKD-Zirkularfräsern. Durch seine Flexibilität und konturfreie Programmierbarkeit lässt sich die Werkzeuganzahl deutlich reduzieren. So können auch Bauteilvarianten oder Änderungen am Bauteil einfach und ohne die Anschaffung neuer Werkzeuge umgesetzt werden.

Auch beim Pneumatikzylinder als zweitem Fokusbauteil steht das automatisiert gefertigte Gehäuse im Mittelpunkt, wobei die Herausforderungen in schwankenden Härteeigenschaften des Stranggussmaterials und hohen Bearbeitungsqualitäten liegen. Die charakteristischen Merkmale der beiden Fokusbauteile unterscheiden sich zwar, die Aufgabenstellungen für die Zerspanung sind aber sehr ähnlich. Folgerichtig setzt MAPAL auch hier auf cleveres Engineering. Dazu gehört unter anderem ein PKD-Kombinationswerkzeug zur riefenminimierten Komplettbearbeitung des Lagersitzes in der Kolbenbohrung mit Aufbohren, Zirkularfräsen und Fasen.