Klimaanlagen waren vor einigen Jahren noch den Automobilen der Luxusklasse vorbehalten. Sie gehören aber inzwischen auch in der Mittelklasse und in Kleinwagen oft schon zur Serienausstattung. Ein zentrales Bauteil von Klimaanlagen sind Klimakompressoren, die häufig als Axialkolbenpumpen mit Pumpengehäusen aus Aluminium mit eingegossenen Graugusslaufbüchsen ausgelegt sind. Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Pumpen sind enorm, da sie oft im Dauerbetrieb während der Nutzung der Fahrzeuge laufen. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Qualität der Bauteile und dabei insbesondere an die Genauigkeit der Kolbenbohrungen.
Honen ersetzt durch HPR
Bei einem der größten Hersteller für Klimakompressoren sind bisher die Kolbenbohrungen der Pumpengehäuse aus Grauguss zur Fertigbearbeitung gehont worden. Da die restlichen Bearbeitungen auf Bearbeitungszentren durchgeführt wurden, stellt das einen erheblichen zusätzlichen Aufwand dar. Eine kostengünstigere Lösung wurde gesucht und in einer HPR-Hochleistungsreibahle von MAPAL gefunden. Heute werden mehrere Modelle von Pumpengehäusen mit HPR-Reibahlen bearbeitet, wobei der Kolbendurchmesser bei den verschiedenen Ausführungen 30 – 35 mm und die Durchmessertoleranz 20 µm beträgt. Die Toleranzen der Rundheit und Zylinderform liegen bei 5 µm und die Oberflächengüte ist mit Ra 0,4 – 0,6 µm toleriert.
Lösung: HPR-Dehnreibahlen mit PCBN Schneiden
Der eng tolerierte Durchmesser der Bohrungen im Bereich IT6 ist eine echte Herausforderung für gelötete, mehrschneidige Reibahlen – insbesondere weil die Schneiden bei der Gussbearbeitung, selbst beim Einsatz von PCBN, relativ schnell verschleißen. Die Durchmessertoleranz kann dann nicht mehr gehalten werden, auch wenn die anderen Anforderungen an die Bohrungsqualität noch weit innerhalb der zulässigen Toleranzen liegen. Deshalb hat MAPAL die HPR-Dehnreibahle entwickelt.
4-fache Standzeit durch Nachstellen
Als konkretes Beispiel soll auf die Bearbeitung der Kolbenbohrungen aus Grauguss Axialkolbenpumpe auf einer MAZAK PFH4800 Maschine näher eingegangen werden. Von diesem Gehäusetyp werden jährlich 250.000 Stück produziert. Der Kolbendurchmesser von 35 mm ist mit 20 µm toleriert. Es kommt eine 8-schneidige HPR-Dehnreibahle mit PCBN-Schneiden zum Einsatz. Bei 300 m/min Schnittgeschwindigkeit und einem Vorschub von 1,2 mm pro Umdrehung wird ohne Nachstellen eine Standmenge von 600 Pumpengehäusen bzw. 3.000 Bohrungen erreicht. Dann liegt das Maß außerhalb der Toleranz. Das Standzeitende ist jedoch noch nicht erreicht, denn nun werden die Vorteile der HPR-Dehnreibahle genutzt: Es wird nachgestellt und weitere 600 Teile bearbeitet. Insgesamt sind so drei Nachstellungen möglich, wobei jeweils die geforderte Oberflächengüte erreicht wird. Es können so 4 x 600 = 2.400 Pumpengehäuse bzw. 12.000 Bohrungen mit einer HPR-Dehnreibahle bearbeitet werden.
Erhöhte Leistung durch innovatives Justiersystem
Die Basis für diese Steigerungen der Standmengen ist ein innovatives Justiersystem. Das neu entwickelte System der HPR-Dehnreibahlen gewährleistet, dass der Rundlauf über alle Schneiden auch nach dem Justieren µ-genau ist. Nur so werden höchste Bohrungstoleranzen erreicht und gleichmäßiger Verschleiß an allen Schneiden. Gleichzeitig ist das neue Justiersystem mit sehr geringen Drehmomenten zu bedienen, was in einer sehr feinfühligen Justierung resultiert. Bei allen bisher bekannten Dehnreibahlen waren diese Voraussetzungen nicht gegeben und die Systeme somit ungeeignet für Anwendungsfelder, wo nun die neuen HPR-Dehnreibahle zum Einsatz kommen können.
Effektiver und einfacher Aufbau
Die Justierung ist abweichend zu den bekannten Systemen mit einer schwimmend gelagerten Justierhülse aufgebaut. Durch diese neue Idee von MAPAL kann sich die Hülse optimal an der Innenkontur der Dehnreibahle anlegen und Toleranzen, insbesondere Rundheitsabweichungen und Koaxialfehler der einzelnen Elemente, haben praktisch keinen Einfluss auf das Justierergebnis. Darüber hinaus kann über einen Abdrückring, der auf der Justierschraube fixiert ist, die Justierhülse auch wieder aus der aufgedehnten Reibahle herausgedrückt werden, so dass der Durchmesser auch wieder zurückgestellt werden kann.
Bild: HPR-Dehnreibahle mit PCBN-Schneiden zur Bearbeitung von Klimakompressoren
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