Walter (Schweiz) AG: Werkzeuge für den Motorenbau

Redakteur: Matthias Böhm

>> Der Werkzeughersteller Walter bringt einige Werkzeugneuheiten über alle Zerspanungstechnologien hinweg. Am Beispiel der Automobilindustrie wird die Vielseitigkeit aufgezeigt, da hier die gesamte Technologiepalette zum Einsatz kommt. In der Automotiv-Branche finden darüber hinaus moderne Servicekonzepte besonders schnell Eingang.

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Bei Zylinderbohrungen und ähnlichen hochgenauen Bohrungen kommen hochkomplexe Aussteuerwerkzeuge zum Einsatz.
Bei Zylinderbohrungen und ähnlichen hochgenauen Bohrungen kommen hochkomplexe Aussteuerwerkzeuge zum Einsatz.
(Bild: Walter AG)

Dass die Automobilbranche für Werkzeughersteller von grosser Bedeutung ist, liegt an den Komponenten Verbrennungsmotor und Getriebe. Diese erfordern zahllose, teils komplexe und anspruchsvolle Bearbeitungsprozesse, mithin eine Fülle Zerspanungstechnologien. Soll mit einem Maximum an Produktivität gefertigt werden, sind die besten Werkzeuglösungen in jeder dieser Technologien erforderlich.

Konzentration auf geometrisch bestimmte Schneiden

Ulrich Kasperzack (Director Branch Management Automotive and Engines bei Walter) sagt in diesem Zusammenhang: «Wir verstehen uns heute nicht nur als Komplettanbieter für sämtliche Zerspanungsprozesse, wir sehen uns vielmehr als Komplettanbieter der jeweils besten Lösungen, die auf dem Weltmarkt verfügbar sind – das gilt insbesondere auch für die Automotive-Branche». Die einzige Einschränkung sei, so der Branchenspezialist weiter, dass sich Walter auf Bearbeitungsprozesse mit geometrisch bestimmten Schneiden konzentriere.

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Der Status Komplettanbieter erlaubt unter anderem die schnellstmögliche Reaktion auf Trends. «Wir sind einer der Werkzeughersteller, dessen Produkte komplett aus der eigenen Entwicklung und Fertigung kommen“, fährt Kasperzack fort, „unabhängig entwickeln und fertigen zu können bringt in einem umkämpften Markt klare Vorteile».

Vielfalt der Prozesse nimmt zu

Wichtige Trends mit Auswirkungen auf die Werkzeugentwicklung gibt es beispielsweise im Motorenbau. So feilen die Motorenspezialisten mit Hochdruck an den Wirkungsgraden, um immer kleinere Aggregate mit höherer Leistung bauen zu können. Höhere Leistungsdichten haben wiederum Auswirkungen auf die Zerspanungsprozesse. Die Materialien werden höherwertiger bzw. schwieriger zu bearbeiten. Das gilt beispielsweise für Gusswerkstoffe. Daneben steigt der Anteil leichter Aluminium- und Magnesiumwerkstoffe, um Gewicht zu reduzieren.

Die Bearbeitung von Leichtmetallen setzt wieder völlig andere Bearbeitungskonzepte voraus als Stahl oder Guss. Folglich nimmt die Vielfalt der Prozesse immens zu. Damit nicht genug, diese Trends werden von einem ständig steigenden Zeit- und Kostendruck überlagert. Hersteller und Zulieferer geben diese Forderungen an die Maschinen- und Werkzeughersteller weiter. Deren Lösungen müssen gleich mehrere Dinge auf einmal bieten: höchste Performance und Prozesssicherheit, überdurchschnittliche Lebensdauer bzw. Standmengen, und last but not least auch ein hohes Mass an Flexibilität.

Für jede Technologie eine Benchmark-Lösung

Flexibilität – das bedeutet verstärkter Einsatz moderner Bearbeitungszentren (BAZ). Nur mit diesem Maschinentyp lässt sich die umfangreich gewordene Prozessvielfalt kostenverträglich auffangen. Das hat wiederum Auswirkungen auf die Werkzeuge. Ein BAZ verlangt universell einsetzbare Werkzeuge für verschiedene Werkstoffe, Oberflächenanforderungen und Bearbeitungsstrategien.

Ausserdem sind weiche Schnitte erwünscht, um die Schnittkräfte niedrig zu halten. Die Zerspanungsmengen dürfen dabei nicht leiden. Hinzu kommt die Forderung nach hohen Standzeiten, denn der Schneiden- oder Werkzeugwechsel kostet Zeit. So wenig Werkzeuge bzw. Werkzeugwechsel wie möglich ist Wunsch eines jeden Fertigungsverantwortlichen. Vor diesem Komplex an Rahmenbedingungen sind auch die jüngsten Produkt-Highlights von Walter für die Automobilbranche zu sehen. Alle haben den Anspruch, in der Liga der jeweiligen Gattung ganz vorne mitzuspielen: Für das Planfräsen grosser Flächen an Motorblöcken oder Getriebegehäusen aus Guss entwickelte der Tübinger Werkzeughersteller ein neues Fräskonzept für höchste Zerspanungsraten. Das Konzept basiert auf siebenkantigen Wendeplatten. Die negative Form der Wendeplatten ermöglicht das Wenden der Platten um 180 Grad, somit stehen 14 Schneiden zur Verfügung. Platz finden diese Multischneiden-Wendeplatten im Heptagonfräser «F4045 Xtratec». Die Entwickler haben dieses Werkzeug exakt auf die Gussbearbeitung abgestimmt, so dass eine maximale Prozesssicherheit gewährleistet bleibt. Wie alle Fräser der «Xtratec» -Reihe kann der «F4045» mit Wendeplatten aus dem Hochleistungsschneidstoff «Tigertec» Silver bestückt werden. Alle Features in Summe machen den «F4045» zum neuen Benchmark unter den Planfräsern dieser Kategorie.

Feinjustierbares Werkzeug

Für ähnliche Bearbeitungen an Bauteilen aus Aluminium- oder Magnesiumlegierungen entwickelte Walter den PKD-Hochgeschwindigkeitsfräser «F4050» der Technologiemarke Modco. Das feinjustierbare Werkzeug benötigt nur wenige Sekunden für das Fräsen von Zylinderkopfflächen oder Getriebegehäuseflächen. Das Design des Fräsers wurde unter dem Gesichtspunkt der Geräuschminimierung entwickelt. Für hohe Drehzahlen auf Bearbeitungszentren stehen Werkzeugkörper aus Aluminium zur Verfügung, für den Einsatz auf Sondermaschinen Werkzeugkörper aus Stahl.

Ein weiterer Schlüsselprozess im Motorenbau ist die Herstellung der Zylinderbohrungen. Auch hier spielt die Technologiemarke Modco eine zentrale Rolle, nämlich in Form komplexer Aussteuerwerkzeuge. Diese bieten die Semifinish- und Finishbearbeitung in einem. Präzision und Prozesssicherheit sind bei diesem Werkzeugtyp auf höchstem Niveau. Die Nebenzeiten werden minimiert, da mindestens ein Werkzeugwechsel entfällt.

Tieflochbohren: Lüften erübrigt sich

Für das Tieflochbohren auf Bearbeitungszentren sind die Vollhartmetallbohrer der Reihe Alpha 4xD (Titex) ideal konzipiert. Das Unternehmen hat diese Technologie inzwischen für Bohrungen bis 70xD Tiefe weiter entwickelt und damit eine Weltneuheit auf den Markt gebracht. Gegenüber HSS-Bohrern bieten XD-Bohrer eine wesentlich kürzere Taktzeit, denn das Lüften erübrigt sich.

Schneller lassen sich beim heutigen Stand der Technik tiefe Bohrungen nicht herstellen. Im Bereich Automotive kommt diese Technologie beispielsweise bei Schmierbohrungen zur Anwendung. Bohrungen grosser Tiefe finden sich bei Nutzfahrzeug- oder Schiffsmotoren.

60 % sind Sonderwerkzeuge

Etwa 60 Prozent der Werkzeuge im Bereich Automotive sind Sonderwerkzeuge. Die Einzelkomponente mit dem höchsten Sonderanteil ist die Kurbelwelle. Die spezifische Formgebung dieser Bauteile erfordert besondere Werkzeuge: Aussen- und Innenfräser sowie Dreh-Dreh-Räumwerkzeuge für die Lager- und Wangenbearbeitung. Die Werkstoffe sind anspruchsvoll, es handelt sich entweder um hochfeste Stähle oder um Kugelgraphitguss. Die für Kurbelwellen verwendeten Aussenfräser verfügen über 400 Wendeplatten und mehr.

Gewindefertigung – Kernbohrung inklusive

Eine weitere Schlüsselrolle kommt der Gewindeherstellung zu. Die Prozesssicherheit ist wichtigstes Gebot, da bei Werkzeugbrüchen oder Ausschussgewinden das ganze Bauteil unbrauchbar werden kann. In hohem Masse prozesssicher und bezüglich Standzeit unschlagbar sind Gewindeformer der Kompetenzmarke Walter Prototyp. Die Gewindeformerreihe «Protodyn S Eco Plus» (Prototyp) verfügt über eine interne Kühlmittelzufuhr mit radialen Austrittsöffnungen. Da das Bohren der Kernlöcher die Gewindequalität massgeblich mitbestimmt, empfiehlt der Tübinger Werkzeughersteller die Highend-Bohrerreihe «Xtreme» (Titex). Dabei handelt es sich um Vollhartmetallbohrer mit Innenkühlung. Beim Bohren von Gewindekernlöchern, ob für das Gewindeschneiden oder Gewindeformen, spielt oft die Verfügbarkeit eine wichtige Rolle. Walter wartet diesbezüglich mit einem der weltweit grössten Sortimente auf. Dieser hält nicht nur für jedes Innengewinde den entsprechenden Gewindebohrer oder -former bereit, sondern auch den jeweils passenden Kernlochbohrer.

Gewinde in Pleuel und Kurbelwellen

Als Highlight in Sachen Gewinde dürfen die Vollhartmetall-Gewindebohrer «Prototex HSC» und «Paradur HSC» (Prototyp) bezeichnet werden, letzterer ist die Grundlochvariante. Die Werkzeuge eignen sich für Stahl bis Mindestzugfestigkeiten von 1200 N/mm2. Dieser Einsatzbereich für VHM-Gewindebohrer ist derzeit einzigartig auf dem Werkzeugmarkt, insbesondere wenn es um Grundlochgewinde geht. Lange Zeit gab es keine Hartmetallqualitäten, welche die hohen Zähigkeitsanforderungen erfüllt hätten. Die Hauptanwendung sind derzeit Gewinde für Pleuel und Kurbelwellen. Stabile Bearbeitungsverhältnisse vorausgesetzt lassen VHM-Gewindebohrer ihre HSS-Gegenstücke weit hinter sich. <<

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