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.

  • “The tool carries out the pre-machining of the valve seat in the internal combustion engine.”

    3. Pre-machining – valve seat and valve guide

    Once the valve seat ring and valve guide are pressed in, machining of the hard workpiece materials takes place. Extremely tight tolerances and wear-resistant cutting materials are required.

  • 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. Camshaft bearing bore

PROCESS CONDITIONS
  • Cylindricity (15 μm over 100 mm)
  • Circularity < 5 μm
  • Diameter tolerances of 15 – 20 μm
  • Surface qualities of < Rz 5 μm
  • Repeated cutting due to the interrupted cut
  • Tools with very high length–diameter ratio
Large tool, also known as a line boring bar

Maximum productivity with one-shot solution

1. Pre- and finishing machining
Line boring bar
 
  • One-shot machining with very good straightness of the bore due to additional bearings with roller or plain bearings.

Two fine boring tools for machining the internal combustion engine

Ultimate process reliability with 2-step process

1. Pre-machining
Fine boring tool

  • Guided fine boring tool with easy-to-adjust HX indexable inserts.

2. Finishing
Fine boring tool

  • Guided fine boring tool with indexable inserts – with simple blade configuration and additional pre-cutting stage for maximum quality requirements.

4. Core plug bore

PROCESS CONDITIONS
  • Surface quality Ra < 16 μm
  • Circularity 0.05 mm
  • Diameter tolerance H7
  • Positional accuracy
Tool for machining the core plug bore on an internal combustion engine

Core plug bore

1. Semi-finishing
PCD step boring tool

  • Short, compact tool design for maximum tool stability.