Im Fokus: Die Axialkolbenmaschine

Unter dem Begriff Axialkolbenmaschinen sind sowohl Axialkolbenpumpen als auch Axialkolbenmotoren zu verstehen. Von der Bauart identisch, erfüllen sie in der Regel unterschiedliche Aufgaben in geschlossenen und offenen hydraulischen Kreisläufen. Beide setzen hydraulische und mechanische Energien um. In der Praxis kommen Axialkolbenmaschinen beispielsweise in modernen Feldhäckslern zum Einsatz. Sowohl in solchen Traktoren als auch in schwerem Gerät im Hoch- und Tiefbau sowie in der Bergbauindustrie finden sie vielfach Verwendung. „Hersteller von Axialkolbenmaschinen fertigen diese in mittleren und hohen Stückzahlen“, sagt Tobias Stolz, Component Manager im Bereich General Machining bei MAPAL. Bei der Zerspanung der einzelnen Bauteile der Maschinen sind hohe Genauigkeiten gefragt. Mit der Kombination aus hohen Stückzahlen und hohen Genauigkeiten kennt MAPAL sich bestens aus und generiert erhebliche Prozessverbesserungen und wirtschaftliche Einsparungen für die Kunden aus dem Bereich der Fluidtechnik. Darüber hinaus beinhaltet das MAPAL Portfolio alle nötigen Produkte für die Komplettbearbeitung der einzelnen Bauteile. So lag es nahe, dass die Axialkolbenmaschine für MAPAL zur Fokuskomponente avancierte. Die MAPAL Experten haben also einen Musterprozess aufgelegt und diesen – individuell angepasst – bei Kunden erfolgreich in der Praxis umgesetzt.

Die Axialkolbenmaschine setzt sich hauptsächlich aus den Bauteilen Gehäuse, Wiegeversteller, Steuerbodenaufnahme und Zylinderblock zusammen. Bei der Bearbeitung des Gehäuses aus EN-GJL-250, das den Schutz der Axialkolbenmaschine sicherstellt, steht vor allem die Bearbeitung der Ölleck-Senkungen im Mittelpunkt. Dafür setzt MAPAL auf ein modulares Aufbohrwerkzeug, das durch den TTD-Wechselkopfbohrer und Wendeschneidplatten besonders wirtschaftlich ist. Fräser aus dem NeoMill-Programm bearbeiten unterschiedliche Oberflächen des Gehäuses. „Hier zeigt sich eine der Besonderheiten, die wir unseren Kunden bieten“, unterstreicht Stolz die Kombination aus eigens ausgelegten Sonderwerkzeugen mit wirtschaftlichen Standardwerkzeugen.
 

Standard tools are used for the most part to machine the adjustment unit made of EN-GJS-400-15, the axial piston machine’s control instrument. MAPAL recommends solid carbide drills from the MEGA-Step-Drill family for the threaded bores. In addition, FixReam reamers and HPR replaceable head reamers are used for the fine machining of various bores.

The third component, the port plate housing, is the axial piston machine’s connection plate and thus the pressure and suction connection to further parts in the hydraulic circuit. It is usually made of EN-GJL-250 or EN-GJS-400-15. Interrupted cuts and partially thin-walled component segments pose challenges during machining. “We machine some of the bearing seats and rotor bores with multi-stage, specially designed boring tools with indexable inserts, thus ensuring high-quality bores even in difficult conditions”, says Stolz. As for the last component, he boasts: “If there is a highlight when it comes to machining axial piston machines, then it definitely has to be the cylinder block.” This is the heart of the axial piston machine and is made either of steel (C45 or 42CrMoS4) or spheroidal cast iron (EN-GJS-500-7 or EN-GJL-400-15). Through the movement of the pistons and the oil this sets in motion, this component performs the machine’s main function. For it to work, the piston bores, amongst other things, often have to be machined with the pressed-in liners and pressure and suction kidneys.
 

“One customer was struggling with high costs for manufacturing cylinder blocks”, Stolz reports of a particular use case. A great deal of effort was required to ensure the defined surfaces, which had to be between Rz = 27 and 37 µm, as well as the high quality of liners with tolerances for roundness, straightness and parallel alignment of 3 µm. MAPAL experts developed an economical process together with the customer with which machining time was reduced by 19 percent per part in total.

The customer machines the pressure and suction kidney with the OptiMill-Uni-Pocket solid carbide milling cutter as part of this new process. This supports the boring process by way of inclined plunging. The machining of these inlets and outlets therefore does not require any other tools. The step drill with Tritan-Drill geometry offers similar benefits when pre-machining the piston bores. The spot face that is normally required is dispensed with. Thanks to the sharp cutting edges, the bottom of the bore also does not have to be deburred. The multi-stage MAPAL fine boring tool ensures optimal quality before the brass bush is pressed in. It is not only very precise during machining but also particularly economical thanks to the HX insert’s six cutting edges. These three tools alone reduce machining time by 19 percent compared to the previous method. And this shows once again: “We offer our customers economical processing solutions to their machining challenges – for all functionally relevant parts in the fluid power industry”, Stolz summarises.