In focus: The axial piston machine

Both axial piston pumps and axial piston motors are meant by axial piston machines. While they are technically identical, they usually perform different tasks in closed and open hydraulic circuits. Both convert hydraulic and mechanical energy. Axial piston machines are used in modern forage harvesters, for example. They are readily used both in such tractors as well as in heavy road and building construction machinery and mining. “Manufacturers of axial piston machines produce them in mid to large series”, says Tobias Stolz, Component Manager for General Machining at MAPAL. A high degree of accuracy is required to machine the units’ individual parts. MAPAL is an expert in combining high quantities and precision. They have thus been able to improve processes considerably and save costs for clients in the fluid power sector. MAPAL also already has all the products in its portfolio required to completely machine the individual components. Thus, the axial piston machine was an obvious choice for MAPAL as a component to focus on. The experts developed a model process, which they have successfully put into practice (with individual adjustments) for clients.

The axial piston machine is made up of the components housing, adjustment unit, port plate housing and cylinder block. When machining the housing made of EN-GJL-250, which provides the unit with protection, the machining of the oil leak countersink is central. For this, MAPAL recommends a modular boring tool, which is particularly economical due to the TTD replaceable head drill and indexable inserts. Milling cutters from the NeoMill range are used to machine the housing’s different surfaces. “This a special feature that we can offer MAPAL customers”, Stolz says, referring to the combination of specially designed custom tools and economical standard tools.
 

Für die Zerspanung des Wiegeverstellers aus EN-GJS-400-15, dem Regelinstrument der Axialkolbenmaschine, kommen überwiegend Standardwerkzeuge zum Einsatz. Für die Gewindebohrungen empfiehlt MAPAL Vollhartmetallbohrer der MEGA-Step-Drill Familie. Zudem finden die FixReam-Reibahle sowie HPR-Wechselkopfreibahlen für die Feinbearbeitung unterschiedlicher Bohrungen Anwendung.

Bauteil Nummer drei, die Steuerbodenaufnahme, bildet die Anschlussplatte der Axialkolbenmaschine und somit den Druck-/Sauganschluss zu weiteren Bauteilen im hydraulischen Kreislauf. Sie wird in der Regel aus EN-GJL-250 oder aus EN-GJS-400-15 gefertigt. Unterbrochene Schnitte und teils dünnwandige Bauteilsegmente sind hier die Herausforderungen für die Zerspanung. „Mit zum Teil mehrstufigen, speziell ausgelegten Aufbohrwerkzeugen mit Wendeschneidplatten bearbeiten wir Lagersitze und Läuferbohrungen und stellen trotz schwieriger Voraussetzungen die hohe Qualität der Bohrungen sicher“, sagt Tobias Stolz und kommt zum letzten Bauteil: „Wenn es so etwas wie ein Highlight bei der Bearbeitung der Axialkolbenmaschine gibt, ist das definitiv der Zylinderblock.“ Denn er bildet das Herzstück und besteht entweder aus Stahl (C45 bzw. 42CrMoS4) oder Sphäroguss (EN-GJS-500-7 bzw. EN-GJL-400-15). Durch die Bewegungen der Kolben und das damit geförderte Ölvolumen stellt er die Funktionalität der Maschine sicher. Dafür müssen unter anderem die Kolbenbohrungen oftmals inklusive eingepresster Laufbuchsen und die Druck- bzw. Saugnieren zerspanend bearbeitet werden.
 

„Ein Kunde hatte mit hohen Kosten bei der Herstellung der Zylinderblöcke zu kämpfen“, berichtet Tobias Stolz von einem konkreten Anwendungsfall. Um definierte Oberflächen, die zwischen Rz = 27 und 37 µm liegen müssen, und hohen Qualitäten der Laufbuchsen innerhalb einer Toleranz bezüglich Rundheit, Geradheit und Parallelität von 3 µm sicherzustellen, musste ein hoher Aufwand betrieben werden. Die MAPAL Experten haben gemeinsam mit dem Kunden einen wirtschaftlichen Prozess entwickelt, bei dem er in Summe pro Bauteil auch noch 19 Prozent an Bearbeitungszeit einspart.

Die Druck- beziehungsweise Saugnieren bearbeitet der Kunde beim neu aufgelegten Prozess mit dem Vollhartmetallfräser OptiMill-Uni-Pocket. Dieser egalisiert durch schräges Eintauchen den Bohrprozess. Damit kommt das Zerspanen dieser Ein- und Auslassöffnungen ohne weiteres Werkzeug aus. Einen ähnlichen Vorteil bietet der Stufenbohrer mit Tritan-Drill-Geometrie, der die Kolbenbohrung vorbearbeitet. Die sonst nötige Anspiegelung entfällt. Zudem muss der Bohrungsgrund aufgrund der scharfen Schneiden nicht entgratet werden. Die optimale Qualität vor dem Einpressen der Messingbuchse stellt das mehrstufige MAPAL Feinbohrwerkzeug sicher. Es arbeitet nicht nur hochgenau, sondern ist dank der sechs Schneidkanten der HX-Schneiden auch besonders wirtschaftlich. Allein diese drei Werkzeuge sparen 19 Prozent Zeit im Vergleich zur vorherigen Bearbeitung ein. Und damit zeigt sich einmal mehr: „Wir bieten unseren Kunden wirtschaftliche Prozesslösungen für ihre Herausforderungen bei der Zerspanung – für alle funktionsrelevanten Bauteile im Bereich der Fluidtechnik“, fasst Stolz zusammen.