Zylinderkopf

Im PKW-Bereich wird der Zylinderkopf aus Aluminiumlegierungen gegossen. Je nach Motorkraftstoff unterscheiden sich Aufbau und zu bearbeitende Merkmale. Der Zylinderkopf wird auf das Zylinderkurbelgehäuse aufgesetzt und ist für die Kraftstoff- und Frischluftversorgung zuständig. Aufgrund seiner hohen Qualitäts- und Toleranzanforderungen ist er für die Zerspanung die anspruchsvollste Komponente in der Motorenfertigung. Durch präzise Ventilsteuerung und minimale Reibungsverluste der Nockenwellenlagerung wird der Kraftstoffverbrauch und Emissionsausstoß bereits vor dem Verbrennungsvorgang verringert.
Zylinderkopf mit Ventiltrieb, Injektorbohrungen und Nockenwellenlager – Aufbau

Kernmerkmale

  1. Ventiltrieb
  2. Injektorbohrung
  3. Nockenwellenlagerbohrung
  4. Wasserstopfenbohrung 

  • Werkzeug macht die Vorbearbeitung der Grundbohrung am Verbrennungsmotor

    1. Vorbearbeitung - Grundbohrung

    Hohe Vorschübe und große Spanmengen erfordern stabile, PKD‑bestückte Aufbohrwerkzeuge mit effizienter Spanabfuhr. Die Bearbeitung bildet die Grundlage für alle nachfolgenden Prozessschritte im Ventiltrieb.

  • Werkzeug macht die Fertigbearbeitung der Grundbohrung am Verbrennungsmotor

    2. Fertigbearbeitung - Grundbohrung

    Mehrschneidige, PKD‑bestückte Aufbohrwerkzeuge sichern Maßhaltigkeit und Oberflächengüte. Die Präzision in diesem Bearbeitungsschritt ist entscheidend für das anschließende Einpressen der Ventilsitzringe und Ventilführungen.

  • Werkzeug macht die Vorbearbeitung des Ventilsitzes am Verbrennungsmotor

    3. Vorbearbeitung - Ventilsitz und Ventilführung

    Nach dem Einpressen von Ventilsitzring und Ventilführung erfolgt die Bearbeitung der harten Werkstoffe. Extrem enge Toleranzen und verschleißfeste Schneidstoffe sind dafür erforderlich.

  • Werkzeug macht die Fertigbearbeitung des Ventilsitzes am Verbrennungsmotor

    4. Fertigbearbeitung - Ventilsitz und Ventilführung

    Für präzise Dichtflächen kommen Feinbohr- oder Reibwerkzeuge zum Einsatz, die hohe Prozessstabilität und Standmengen sichern.

1. Ventiltrieb

Prozessbedingungen
  • Hochgenaue Anforderungen an Form- und Lagetoleranzen
  • Zylindrizität 10 μm
  • Durchmessertoleranz 15 μm
  • Koaxialität von Ventilsitz zu Ventilführung
  • Rundheiten < 8 μm
  • Winkeltoleranzen am Ventilsitzring im μm-Bereich
  • Materialien mit hoher Verschleißfestigkeit am Ventilsitzring
  • Höchste Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit
PKD-Aufbohrwerkzeuge für die Bearbeitung einer Grundbohrung des Ventiltriebs am Zylinderkopf

Grundbohrung

1. Vorbearbeitung
PKD-Aufbohrwerkzeug

  • Kurzes, stabiles Werkzeugdesign für höchste Positionsgenauigkeit.

2. Fertigbearbeitung
PKD-Aufbohrwerkzeug

  • Mehrschneidiges Werkzeugkonzept für kurze Prozesszeiten.

Werkzeuge zur Bearbeitung vom Zylinderkopf: Ventilsitz und Ventilführung

Ventilsitz / Ventilführung

3. Vorbearbeitung
Pilot-Werkzeug

  • Kurzes, stabiles Werkzeug gewährleistet höchste Positionsgenauigkeit für das nachfolgende Finish-Werkzeug.

4. Fertigbearbeitung
Finish-Werkzeug

  • Hochgenaue Fertigbearbeitung mit einstellbarem Feinbohrwerkzeug mit EA-System und schnell wechselbarer Ventilführungsreibahle.

2. Injektorbohrung

Prozessbedingungen
  • Sehr große Stufensprünge >10 mm
  • Kritische Spanabfuhr aufgrund von Bauteilkontur
  • Schwankende Gusssituationen
  • Oberflächenanforderungen bis zu Rz 4
  • Durchmessertoleranzen im Bereich von H7
  • Unterschiedlichste Konturausführungen mit mehreren eng
  • tolerierten Radien und Fasen (± 0,1 mm)
Drei Werkzeuge zur Bearbeitung des Zylinderkopfs durch Injektorbohrung mit 3-stufigem Prozess

3-stufiger Prozess für höchste Prozesssicherheit

1. Vorbearbeitung
PKD-Aufbohrwerkzeug

  • Mehrstufiges Voll- und Aufbohrwerkzeug mit gelöteten PKD-Schneiden und speziellen Spanräumen für beste Spanabfuhr.

2. Semi-Finish-Bearbeitung
VHM-Stufenbohrer

  • Spezielle Schneidengeometrie und Spiralisierung für besten Spanbruch und Spanabfuhr.

3. Fertigbearbeitung 
PKD-Stufenreibahle

  • Mehrschneidige Stufenreibahle mit gelöteten PKD-Schneiden, spezieller Schneidengeometrie und erweiterten Spanräumen für beste Spanabfuhr.

Zwei Werkzeuge zur Bearbeitung des Zylinderkopfs durch Injektorbohrung mit 2-stufigem Prozess

2-stufiger Prozess für höchste Produktivität

1. Vorbearbeitung
PKD-Aufbohrwerkzeug mit wechselbarem VHM-Bohrer

  • Maximal nutzbare Werkzeugstandmenge der PKD-Schneiden durch separat wechselbare Vollbohrstufe.

2. Fertigbearbeitung
PKD-Stufenreibahle

  • Mehrschneidige Stufenreibahle mit gelöteten PKD-Schneiden und erweiterten, polierten Spanräumen für beste Spanabfuhr.

3. Nockenwellenlagerbohrung

Prozessbedingungen
  • Zylindrizität (15 μm auf 100 mm)
  • Rundheit < 5 μm
  • Durchmessertoleranzen von 15 - 20 μm
  • Oberflächenqualitäten von < Rz 5 μm
  • Mehrfaches Anschneiden durch unterbrochenen Schnitt
  • Werkzeuge mit sehr hohem Längen-Durchmesser-Verhältnis
Großes Werkzeug auch Reihenbohrstange genannt

Höchste Produktivität durch One-shot-Lösung

1. Vor- und Fertigbearbeitung
Reihenbohrstange

  • One-shot-Bearbeitung mit sehr guter Bohrungsgeradheit durch zusätzliche Lagerung mit Wälz- oder Gleitlager.

Zwei Feinbohrwerkzeuge zur Bearbeitung vom Verbrennungsmotor

Höchste Prozesssicherheit durch 2-stufigen Prozess

1. Vorbearbeitung
Feinbohrwerkzeug

  • Leistengeführtes Feinbohrwerkzeug mit einfach einstellbaren HX-Wendeschneidplatten.

2. Fertigbearbeitung
Feinbohrwerkzeug

  • Leistengeführtes Feinbohrwerkzeug mit Wendeschneidplatten – mit einfacher Schneideneinstellung und zusätzlicher Vorschneidstufe für höchste Qualitätsanforderungen.

4. Wasserstopfenbohrung

Prozessbedingungen
  • Oberflächenqualität Ra < 16 μm
  • Rundheit 0,05 mm
  • Durchmessertoleranz H7
  • Positionsgenauigkeit
Werkzeug für die Bearbeitung der Wasserstopfenbohrung am Verbrennungsmotor. Schrägansicht

Wasserstopfenbohrung

Semi-Finish-Bearbeitung
PKD-Stufenaufbohrwerkzeug

  • Kurzes, kompaktes Werkzeugdesign für höchste Werkzeugstabilität.