Verfahren & Technologien

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1 Verfahren & Technologien 1

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3 KRAUSE & MAUSER Technologiezentrum Der Motor unserer Innovationskraft Sehr geehrte Damen und Herren, mit dieser Informationsbroschüre möchten wir Ihnen das Technologiezentrum von KRAUSE & MAUSER vorstellen. Auf den folgenden Seiten erfahren Sie mehr über unser Knowhow und erhalten einen Überblick über unsere angewandten Technologien. Wir möchten Ihnen zeigen, wie Sie in Ihrer Produktion von unserer Innovationskraft profitieren können. Unser Ziel ist Ihre Prozessoptimierung: Wir entwickeln ständig neue innovative Verfahren wie beispielsweise das Laser-Cracken, -Strukturieren oder Glätten. Auch bei der Produktentwicklung sind wir Ihr kompetenter Partner: In enger Zusam men arbeit mit Rohteillieferanten, Konstrukteuren und Experten aus Fertigung und Qualitätssicherung erstellen wir Machbarkeitsstudien genau für Ihr Produkt. Fordern Sie uns: Alle dargestellten Technologien und Verfahren adaptieren oder verfeinern wir exakt für Ihre Aufgabenstellung. Sie definieren Ihre technologische Heraus forderung wir schöpfen unser Potenzial für Sie aus! Siegfried Gruhler Leiter des Technologiezentrums 3

4 KRAUSE & MAUSER Technologiezentrum Entwicklung von High-End-Technologien Spindel- und Feinbearbeitungsprüfstand μ-flex Feinbearbeitungsmodul Jedes der KRAUSE & MAUSER- Projektteams steht in direkter Verbindung zum Technologiezentrum. Auf diese Weise können wir eventuelle Prozessrisiken schon im Vorfeld erkennen und ausschließen. In enger Kooperation mit unseren Kunden entwickeln und erproben wir Technolo gien bis hin zur gemein samen Ferti gung. Wir arbeiten mit hochmodernen Einrichtungen wie zum Beispiel unserem Präzisionsbearbeitungs-Teststand. Hier können unterschiedliche Bear bei tungen und Materialien mit verschiedenen Spindel- und Werk zeug technologien überprüft werden. Mit unserem Spann- Modul-Baukasten sind wir in der Lage, die reale Vor rich tungs situation abzubilden. Neben verschiedenen Laser- und Crackeinrich tun gen können wir auf unserem μ-flex-modul und verschiedenen Bearbeitungszentren alle Feinbear beitungs aufgaben der mechanischen Fertigung durchführen. Crackeinrichtung im Technologiezentrum Mikroskopische Untersuchung einer Laserkerbe 4

5 KRAUSE & MAUSER Technologien in der Anwendung Verfahren und Technologien rund um den Powertrain Verfahren & Technologien Werkstücke Laser-Cracken Achsgehäuse Achsschenkel Laser-Strukturieren Ausgleichsgehäuse Gelenkwellenlagerdeckel Formbohren Geteilte Kugellager Getriebedeckel Kurbelwelle Feinbearbeitung Kurbelwellenlagerdeckel Nockenwellengehäuse Glätten Pleuel Zylinderblock Laser-Beschriften Zylinderkopf 5

6 Laser-Crack-Technologie Schneller sicherer kostengünstiger Laserkerben einer Lkw-Kurbelwellenlagerschale Lasergekerbte Kurbelwellenlagergasse Die Laser-Crack-Technologie spart gegenüber dem herkömmlichen spanenden Trennen durch Sägen oder Trennschleifen erheblich Zeit und Kosten. Beim Bruchtrennen (Cracken) entsteht ein mikrostrukturiertes Bruch gefüge, das bei der Verschraubung eine formschlüssige Passung beider Werkstückteile herstellt. Die definierte Laser kerbe erzeugt hierbei eine Soll bruchstelle am Werkstück und ersetzt somit das herkömmliche Trennen. Durch die hohe Leistungs dichte des Lasers können nahezu alle Werkstoffe gekerbt werden. Form und Kerbtiefe bestimmen hierbei maßgeblich die Qualität der Bruchflächen. Die Sinuskerbe ist eine Weiterent wicklung von KRAUSE & MAUSER. Diese Laserkerbe wird in Form einer Sinuslinie in das Werkstück eingebracht. Einsatzgebiete der Formlaserkerbe (Sinuskerbe): Fügen von Werkstückteilen ohne Vorzentrierung durch Führungsoder Auflageflächen Montage von Pleueln, die einer Krafteinwirkung der Lagerschalen unterliegen Sichere Fügung von geschmiedeten Pleueln mit kritischer Eigen spannung Besonders geeignet bei feinen Bruch gefügen, wie sie z. B. bei hochfesten Pleueln, Schmiedeoder Sinter deckeln vorkommen Vorteile des Laser-Crackens gegenüber herkömmlichen Verfahren: Reduktion der notwendigen Bearbei tungsschritte auf ca. 50 % Vereinfachung der Prozessgestaltung Erhöhung von Prozesssicherheit und Montagequalität Einsparung von Produktionsfläche Einsparung bei Bearbeitungskosten von bis zu 40 % Verbesserung der Prozessqualität 6

7 Laser-Crack-Technologie Werkstoffe und Anwendungsgebiete Cracken der Kurbelwellenlagerschale Kurbelwellenlagergasse mit abgenommenen Lagerdeckeln Werkstoffe, die sich für das Laser-Cracken von Pleuel und Zylinderblock eignen: Temperguss (GTS 65) Kugelgraphitguss (GGG70) Stahl (C70, C80) Sintermetalle GGL 25 GGV Druckgussteile aus Aluminium oder Werkstücke mit einer Bronzelegierung lassen sich mit der Laser-Crack- Techno logie von KRAUSE & MAUSER ebenfalls erfolgreich cracken. Anwendungsgebiete im Bereich Automotive: Achsgehäuse Bettplatten- und Gelenkwellenlagerdeckel Bremsscheibe Differenzialgehäuse Pkw-, Lkw- und Großmotoren- Pleuel Kurbelwellenlagerdeckel Zylinderblock Zylinderkopf Technologietransfer Dank der langjährigen Erfahrung unserer Laser-Crack-Spezialisten im Bereich des gesamten Powertrain angefangen bei Kleinst serien mit höchs ten Bean spruchungen bis zu Groß serien mit höchster Qualität und absoluter Prozess sicherheit ist der Technologietransfer in andere Fertigungs bereiche und Adaptionen auf weitere Werkstücke problemlos möglich. 7

8 Laser-Strukturieren und -Beschriften Geringere Investitionskosten höhere Prozesssicherheit Vier-Fenster-Laserstrukturieren eines Lkw-Pleuels Paralleles Lasern der ersten beiden Fenster Beim Laser-Strukturieren werden definierte Oberflächengüten für den Einsatz als Haft- und Schmierstruk turen erzeugt. Haftstrukturen lassen sich in Form von Zeilen oder Punk ten gestalten. Vorteile der Haftstrukturen: Kein Verdrehen der Lagerschale bei hoch dynamischen Motoren, somit Übertragung höherer Dreh momente möglich Keine Ölkohlebildungen oder Lagerschäden Reduktion der Investitionskosten um ca. 50 % gegenüber dem Honen Senkung der Wartungs- und Betriebs kosten gegenüber Nass bearbeitung Keine Einschränkung für Messprozesse oder Klassifizierungen Geringer Platzbedarf Verfahrensflexibilität ist gegeben 8 Laserstrukturfenster an einem Pleuel Topografisches Messergebnis einer feingedrehten und laserstrukturierten Fläche im Vergleich Laserpunktstruktur Ringdurchmesser 0,11 mm

9 Laserstrukturieren eines Pkw-Pleuels Detailaufnahme Laserstrukturieren Schmierstrukturen oder Mikroschmiersysteme Mit dem Abtragen des Werkstoffs können am Werkstück Mikrotaschen entstehen, die Schmierstoffe aufnehmen und somit die Schmierleistung erhöhen. Laserbeschriftung zur Rückverfolgung und Identifizierung Topografisches Messergebnis der Punktstruktur Rückverfolgung und Identifizierung Angesichts der zunehmenden Varianten vielfalt ist eine einfache und effizien te Bauteilbeschriftung für die Rück verfolgung und Identifizierung von Bau teilen unabdingbar ge worden. Das Laserbeschriften ist eine adäquate Lösung, um Werk stücke schnell und zuverlässig rückverfolgen zu können und defekte Bau teile zu identifizieren. Bereits während des Bearbeitungs prozesses können die Werkstücke mit einem Matrix- oder Barcode beschriftet werden. Die Prozesssicherheit beim Mon tieren zusammengehöriger Bau teile erhöht sich entscheidend. 9

10 Formbohren Bessere Schmierung weniger Belastung Abb. 1: Einwirkende Kolbenkraft auf den Kolbenbolzen Abb. 2: Entstehende Sogwirkung durch die Rückformung des Kolbenbolzens Eine Ausprägung des Formbohrens bei der Pleuelbearbeitung ist das Einbringen einer Trompetenkontur in der Buchse des kleinen Pleuelauges. Das Toleranzband bei der Herstellung dieser Kontur liegt in einem Bereich von 3 5 μm. Auch mit einem elliptischen Pleuelauge lässt sich die Bolzenschmierung verbessern. Die einwirkende Kol ben kraft bewirkt bei einem ovalen Rundlager, dass der Kolbenbolzen im elastischen Bereich abgeplattet wird (vgl. Abb. 1). Die Rückformung des Bolzens bewirkt eine Sogwirkung, durch die Öl zwischen das Lager und den Bolzen gesaugt wird. Auf diese Weise wird mit Hilfe der Kapillarwirkung ein Schmier film aufgebaut (vgl. Abb. 2). Vorteile der Trompetenkontur: Prävention vor Bolzenbeschädigung Reduktion der Kolbenbolzenbelastung Verbesserung der Kolbenbolzenschmierung Ellipse F = E + 0,01 E 10 Trompetenkontur im kleinen Pleuelauge Formbohren am kleinen Pleuelauge

11 Feinbearbeitung Höchste Präzision für höchste Leistungsanforderungen Mit dem Namen KRAUSECO ist traditionell die präzise Feinbearbeitung im μ-bereich verbunden. Anwendungsbeispiele: NC-Ventilsitzbearbeitung: KRAUSE & MAUSER-Versuchsmaschine mit aufgesetztem NC-Ventilsitz-Bohrkopf auf der Spindel und Zylinderkopf auf Vorrichtungs- Würfel montiert. Bei den heutigen Abgasnormen ist es unabdinglich, dass die angrenzen den Fasen bzw. Radien des eigentlichen Ventilsitzes exakt ab gebildet werden. Die Ventilsitz - bearbeitung erfolgt drehend, NC-gesteu ert über die Z-Achse und eine U1-Achse im Bereich eines Hubes von 10 mm/radius. Die U2-Achse dient zum anschnittgeführten Rei ben der Ventilführung. Vorteile der NC-gesteuerten Ventilsitzbearbeitung: Jede Form der Fasen (auch konvex/konkav), Radien und Kurven herstellbar Einlass und Auslass mit nur einem Sonderwerkzeug herstellbar In jeder Stellung ausgewuchtet Ventilsitzwinkel < 20 min. Ventilsitzschlag < 10 μm Rundheit Ventilsitz < 5 μm Zylinderbohren: KRAUSE & MAUSER-Versuchsmaschine mit aufgesetztem Bohrkopf auf der Spindel und Zylinderblock auf Vorrichtungs- Würfel montiert. Zylinderbohren mit aufgesetzter Hon brille gehört heute schon fast zum Standard. Dies bedeutet aber eine Aus ladungsvergrößerung von ca. 50 mm. KRAUSE & MAUSER hat ein neues elastisches System entwickelt, das zum Abheben und zum messgesteuerten Nachstellen geeignet ist und der Aus ladungsvergrößerung entgegenwirkt. Vorteile des neuen Systems: Keine Exzenterspindel notwendig, daher max. Spindellager-Ø um setzbar Bearbeitung mit aufgesetzter Honbrille Verhältnis Ausladung Spindellagerung zu Schneide max. 3:1 Höchste Steifigkeit durch in sich verspanntes, elastisches System Nachstell-/Abhebeweg 0,5 mm/radius Messgesteuertes Vorfein- und Rückfeinbohren Rundheiten < 6 μm Zylinderform < 8 μm Auf Basis dieses speziellen Know-hows ist KRAUSE & MAUSER heute der μ-benchmark auch z. B. bei der Augen- Bearbeitung des Pleuels. Für Achsschenkel wurden die Verfahren Außenreiben und Feindrehen des Zapfens von KRAUSE & MAUSER industriell erfolgreich eingesetzt. 11

12 Glätten mit Diamantkugel Weniger Kosten kürzere Prozesse höchste Qualität Kleines Pleuelauge geglättet (oben) und feingebohrt (unten) Gegenüberstellung einer geglätteten und feingebohrten Fläche Die Entwicklung des buchsenlosen Pleuels ist ein aktuelles Beispiel für die allgegenwärtige Forderung nach Kostenminimierung. Die nicht exis tierende Buchse stellt allerdings hohe Anfor derungen an die Oberfläche des kleinen Pleuelauges. Das spanlose Glättverfahren (micro burn ishing) erfüllt die Spezifikation. Vorteile des Glättens: Reduktion der Reibungsverhältnisse zwischen der kleinen Kolbenbolzenbohrung und dem Kolbenbolzen Keine Beeinflussung durch die Fläche unterbrechende Bohrungen Erhebliche Kosteneinsparung, da keine Buchse und keine Buchseneinpress einheit Änderungen des Kolben- oder Pleuelstangenquerschnitts und Gewichtsreduzierung realisierbar Höchste Oberflächengüte mit einer gemittelten Rautiefe von 1 μm Verbesserung der Rundheit feingedrehter Profile Eignung für die automatische Prozessregelung Keine Beschädigung der zuvor gefertigten Ellipsen- und/oder Trompetenform Prozessverkürzung durch den Einsatz eines Kombi-Werkzeuges möglich Anwendbar bei Parallel-, Trapezund Stufenpleuel Steifigkeitsuntersuchung an einem Membrankopf 12

13 Grafische Auswertung einer geglätteten und feingebohrten Fläche 13

14 Wir sind für Sie da. Rufen Sie uns einfach an! Sie möchten mit uns gemeinsam Prototypen-, Vor - oder Klein serien fertigen? Sie haben ein hoch komplexes Projekt und benötigen Unterstützung? Das KRAUSE & MAUSER-Technolo gie - team gibt Ihnen gerne nähere Infor mationen über die angewandten Verfahren und Dienst leistun gen. Selbstverständlich stehen Ihnen auch unsere lokalen Key-Account-Verkäufer bzw. -Vertreter zur Verfügung. Diese be raten Sie gerne und informieren Sie über unsere Verfahren so wie die Werkzeugmaschinen von KRAUSE & MAUSER. Es freuen sich auf Ihren Anruf Siegfried Gruhler Leiter Technologiezentrum Tel.: +49 (0) 7423 / Fax: +49 (0) 7423 / TechnologieZentrum@Krause-Mauser.com Vertriebsteam Tel.: +49 (0) 7423 / Fax: +49 (0) 7423 / Horeischy.U@Krause-Mauser.com 14

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16 Konzeption & Gestaltung: SK+P GmbH, 2013 KRAUSE & MAUSER Holding GmbH KRAUSECO Werkzeugmaschinen GmbH Wolfganggasse A-1120 Wien Telefon: Telefax: krause@krause-mauser.com Feiba Engineering & Plants GmbH Egger-Lienz-Straße 10 A-4050 Traun Telefon: Telefax: office.linz@feiba.at MAUSER-Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH Werkstraße 35 D Oberndorf a.n. Telefon: Telefax: mauser@krause-mauser.com TIANI Automationstechnik GmbH Werkstraße 35 D Oberndorf a.n. Telefon: Telefax: tiani@tiani.de KRAUSE & MAUSER US Inc. 700 Pine Tree Road Lake Orion, MI Telefon: Telefax: j9h@ingersollprodsys.com KRAUSE & MAUSER (China) Co. Ltd. Room # 1906, No. 17 No. 789 Ling Ling Road Shanghai , P.R. China Telefon: Telefax: info@krausemauser.com Stand: