Nośniki kół i łożyska wahliwe decydują o komforcie jazdy i bezpieczeństwie samochodu. W ostatnich latach złożoność tych komponentów zawieszenia znacznie wzrosła, przekształcając się z pasywnego elementu strukturalnego w wysoko zintegrowany i precyzyjny moduł funkcjonalny. Różnorodność wariantów jest bardzo duża, a MAPAL jako partner technologiczny w obróbce skrawaniem oferuje efektywne rozwiązania obróbcze dla każdego wymagania.
Ośki kół i łożyska wahadłowe pełnią w zależności od koncepcji osi i pojazdu centralne funkcje w prowadzeniu kół, przenoszeniu sił i kinematyce kierowniczej. Komponenty te muszą być w stanie przenosić duże obciążenia kół i jako elementy istotne dla bezpieczeństwa podlegają najwyższym wymaganiom mechanicznym i kinematycznym. W zależności od producenta samochodów, systemu kierowniczego, klasy pojazdu i dostępnej przestrzeni stosuje się wiele różnych wariantów komponentów.
Również w stosowanych materiałach występuje zmienność. Żeliwo jest wykorzystywane jako materiał o niskich kosztach, szczególnie w dolnym segmencie pojazdów, gdzie części są potrzebne w dużych ilościach. Rozwiązania produkcyjne firmy MAPAL uwzględniają wysoką ścieralność tego materiału.
W związku z zaostrzonymi wymaganiami dotyczącymi efektywności oraz trwającym trendem lekkiej konstrukcji – wzmocnionym również przez elektromobilność – te elementy są coraz częściej wytwarzane z aluminium. Zachodzi przy tym zmiana od odlewu aluminiowego do aluminium kute, które wytrzymuje większe obciążenia i umożliwia dłuższy cykl życia. Dla obróbki skrawaniem stanowi to wyzwanie: materiał kuty ma niższą zawartość krzemu, co utrudnia łamanie wiórów i może prowadzić do zatykania ostrzy.
Łożysko wahliwe staje się modułem funkcjonalnym.
Komponenty stały się w ciągu lat coraz bardziej złożone. Kiedyś wahacz był po prostu przykręcany do elementu, dziś odbywa się dodatkowe osadzenie. Aby prawidłowo wprasować to łożysko, należy przestrzegać wąskich tolerancji i uzyskać dobrą jakość powierzchni. Integracja funkcji postępuje dalej. Zacisk hamulcowy ma również punkty mocowania, podobnie jak piasta koła, wahacz i ABS. Jako moduł funkcjonalny łożysko wahliwe przyczynia się do efektywności, dynamiki jazdy oraz integracji dodatkowej sensoriki – na przykład do autonomicznej jazdy.
Z tą integracją funkcji rosną również wymagania dotyczące rozwiązań obróbczych. Określone wymagania dotyczące precyzji i wąskie tolerancje wpływają na komfort jazdy, poziom hałasu oraz trwałość łożysk. Aby osiągnąć jak najwyższą dokładność i uniknąć błędów w mocowaniu, obróbka łożysk wahliwych lub uchwytów kół odbywa się coraz częściej w jednym mocowaniu i na maszynach wielowrzecionowych. W zależności od wariantu komponentu przemysł osiąga przy tym wielkości serii wynoszące 500 000 sztuk rocznie i więcej.
Dla kluczowych obróbek firma MAPAL oferuje różne rozwiązania dostosowane do różnych warunków klientów. Poniżej te rozwiązania zostaną omówione na przykładzie aluminiowych łożysk wahliwych. W ten sposób producent narzędzi uwzględnia zarówno różnorodność wariantów u producentów samochodów, jak i różne właściwości surowców oraz sytuację mocowania.
Główne otwory łożyskowe w centrum uwagi
W celu obróbki głównego otworu łożyskowego firma MAPAL zdefiniowała różne koncepcje narzędziowe. Jako partner technologiczny jest zaznajomiona z odpowiednimi wymaganiami klientów, wybiera odpowiednią strategię obróbcza i dostosowuje ją do indywidualnych warunków na miejscu.
W zależności od metody odlewania i konturu otworu, otwór może być całkowicie odlewany, odlewany blisko konturu z promieniowym naddatkiem 4 mm lub w najlepszym przypadku wstępnie wycinany. W pierwszym kroku często konieczne jest więc znaczne usunięcie materiału. Wstępne obrabianie przeprowadzają specjaliści MAPAL za pomocą narzędzi skrawających PKD w technologii frezowania okrągłego, aby zredukować naddatek i wstępnie obrabiać otwór blisko konturu. W zależności od konturu otworu realizowane są różne procesy z użyciem narzędzi frezarskich, narzędzi frezarsko-wiertarskich lub narzędzi wiertarskich z ostrzem hakowym do wiertnictwa wstecznego. Wymagania tolerancyjne dla głównego otworu łożyskowego sięgają IT6.
Gdy obrabiane są w dwóch pozycjach mocowania i występuje krytyczna lub niestabilna sytuacja mocowania, trzyetapowa koncepcja obróbcza dla aluminiowych łożysk wahadłowych najpierw przewiduje wstępną obróbkę za pomocą narzędzia frezarskiego PKD z obu stron. Następnie dwa narzędzia do wiercenia PKD kończą obróbkę średnic.
Czy otwór może być frezowany w sposób okrągły, MAPAL wprowadza rozwiązanie obróbcze, które pozwala na wyższe wartości skrawania. Tutaj narzędzie frezarskie OptiMill-Diamond-SPM z lutowanymi na stałe ostrzami PKD pokazuje swoje możliwości. Dzięki swojej wysoko pozytywnej geometrii ostrzy i zoptymalizowanym przestrzeniom wiórowym redukuje siły skrawania o nawet 15 procent w porównaniu do tradycyjnych frezów PKD. Optymalnie osadzone ostrza PKD zapewniają wysoką stabilność podczas obróbki. Alternatywą z wymiennymi płytkami skrawającymi jest tutaj NeoMill-Alu-QBig. Ten frez do aluminium o dużej objętości jest zaprojektowany do pracy przy wysokich prędkościach obrotowych. Podstawowe ciało zostało wyposażone przez MAPAL w system precyzyjnego wyważania. Na koniec złożone narzędzie frezarskie PKD obrabia całą kontur głównego otworu.
Jeśli muszą być przestrzegane bardzo wąskie tolerancje, MAPAL wybiera po wstępnym przetwarzaniu za pomocą OptiMill-Diamond-SPM wielostopniowe narzędzie wiertarskie z wymiennymi wkładkami do obróbki półwykończeniowej, a w przypadku obróbki wykończeniowej stosowane jest narzędzie do precyzyjnego wiercenia z systemem EasyAdjust. W tym systemie zwężenie ostrza jest już zintegrowane w kasecie, która służy jako uchwyt dla ostrza. Dzięki temu proces regulacji zwężenia ostrza bocznego jest zbędny. Średnica jest klasycznie precyzyjnie regulowana, co zapewnia wysoką precyzję wyników obróbczych.
Uzupełnieniem portfela rozwiązań MAPAL do obróbki głównego otworu łożyskowego są rozwiązania One-Shot do obróbki wstępnie wyciętych aluminiowych łożysk wahadłowych. Narzędzia wiertarsko-frezarskie lub kombinowane z ostrzami PKD są wysoce efektywne, na przykład w sytuacjach obróbczych z bardzo stabilnym mocowaniem, które pozwala na wykończenie konturu. Klientom, którzy nie mają możliwości regulacji i preferują alternatywę dla trwale lutowanych narzędzi PKD, MAPAL poleca narzędzie z wymiennymi wkładkami skrawającymi. Frez tangencjalny to złożona koncepcja narzędzia, która łączy maksymalną liczbę kroków obróbczych w jednym narzędziu.
Aby koło pozostało na torze
Obok głównego otworu łożyskowego, połączenie wahacza jest kolejną cechą łożyska wahadłowego, na której obróbce koncentruje się MAPAL. Połączenie wahacza jest centralnym punktem styku między łożyskiem wahadłowym a zawieszeniem. Wymagane są wysokie tolerancje IT6, wąskie tolerancje kształtu i położenia oraz jakość powierzchni, aby elementy montażowe precyzyjnie utrzymywały koło w torze. Również w tym przypadku MAPAL dostosowuje narzędzia do odpowiednich wymagań. Proces zazwyczaj obejmuje dwa narzędzia, przy spełnieniu określonych warunków możliwe jest również rozwiązanie typu One-Shot.
Wstępna obróbka odbywa się w pełnym materiale, przy czym wzmocnienia mocowania wahacza w urządzeniu mocującym zazwyczaj nie są podparte. Dlatego ważne jest, aby podczas wstępnej obróbki generować tylko niewielki nacisk skrawający. MAPAL wykorzystuje zatem również tutaj zalety OptiMill-Diamond-SPM, który frezuje otwory w ścieżkach helikalnych, nie odkształcając elementu. Ponieważ produkcja odbywa się przy wysokich wartościach posuwu i helikalnego podawania, w praktyce dochodzi do dużego rozwoju ciepła, ponieważ często stosowane jest chłodzenie przez MMS, co z kolei może prowadzić do powstawania ostrzy narzędziowych. Powstałe w ten sposób odkształcenia otworu są jednak widoczne dopiero po schłodzeniu gotowego elementu. Dzięki dużemu zrozumieniu procesu i całościowemu podejściu do mocowania wahacza, MAPAL opracowuje z klientami optymalny proces, który maksymalnie wykorzystuje potencjały produktywności i jednocześnie eliminuje takie negatywne efekty.
Podczas obróbki końcowej urządzenie mocujące może wymagać użycia narzędzi o dużych wysięgach do 300 mm. Przy tak długich narzędziach uruchomienie wrzeciona może w pewnych okolicznościach powodować moment obrotowy na narzędziu, w wyniku czego ustawiona średnica narzędzia nie dociera do elementu. Aby umożliwić wysokie wymagania tolerancyjne w produkcji nawet w tych warunkach, dla MAPAL ponownie system EasyAdjust jest pierwszym wyborem. Dzięki prostemu użytkowaniu kasety narzędziowe pozwalają na precyzyjne ustawienie średnicy narzędzia zaledwie za pomocą jednej śruby. Dzięki temu korekcje średnicy są możliwe przy minimalnym wysiłku, aby utrzymać wymagania jakościowe w procesie. Dla obróbek, w których wymagania dotyczące precyzji są nieco niższe, dostępne jest alternatywnie narzędzie wiertarskie PKD do obróbki końcowej.
Precyzja w połączeniu z piastą koła
Kolejna krytyczna obróbka dotyczy wiercenia otworów na śruby, przez które łożyska wahadłowe i piasta koła są połączone w sposób siłowy, co wymaga wysokiej dokładności konturu. Podczas tej obróbki element musi być obrócony w określoną pozycję, aby można było wjechać. Ze względu na kątowe położenie podczas obróbki mogą wystąpić duże siły odpychające, które powodują wibracje narzędzia PKD. Głośne dźwięki obróbcze, zła jakość powierzchni i dokładność kształtu oraz krótki czas eksploatacji narzędzi byłyby wynikiem.
MAPAL zapewnia poprzez optymalne zaprojektowanie narzędzi, że ta trudna sytuacja obróbcza jest również bezpiecznie kontrolowana w procesie. Dokładnie zdefiniowane rozmieszczenie ostrzy i ich położenie oraz odpowiednie przygotowanie krawędzi skrawających świadomie zapobiegają wibracjom narzędzia i jednocześnie zapewniają wysoką wydajność.
Kompetencje w zakresie rozwiązań kompleksowych dla wymagających komponentów
Obróbka łożysk wahadłowych wymaga dogłębnej wiedzy o procesach i zastosowaniach oraz precyzyjnego dostosowania do wymagań klientów. W tym kontekście projekty typu turnkey zyskują na znaczeniu. MAPAL celowo rozwinął ten obszar jako strategiczny punkt, łącząc projektowanie procesów, dobór i dostawę urządzeń mocujących oraz narzędzi, programowanie i uruchomienie w zintegrowanym podejściu. W ten sposób partner technologiczny wspiera swoich klientów w realizacji wymagających obróbek w sposób bezpieczny i efektywny.
Kontakt:
