Machining solutions for internal combustion engines

Focus components from the internal combustion engine sector

Zylinderkopf

Zylinderkopf

Im Pkw-Bereich wird der Zylinderkopf in der Regel aus Aluminiumlegierungen gegossen, wobei sich je nach Motorkraftstoff der Aufbau und die zu bearbeitende Merkmale leicht unterscheiden. Er wird auf das Zylinderkurbelgehäuse aufgesetzt und ist für die Kraftstoff- und Frischluftversorgung zuständig. Der Zylinderkopf ist aufgrund seiner extrem hohen Qualitäts- und Toleranzanforderungen die anspruchsvollste zu zerspanende Komponente in der Motorenfertigung. Durch die präzise Ventilsteuerung im Ventiltrieb oder auch durch minimale Reibungsverluste der Nockenwellenlagerung wird der Kraftstoffverbrauch und somit auch der Emissionsausstoß bereits vor dem Verbrennungsvorgang verringert.

Highlightbearbeitungen:

• Ventiltrieb
• Injektorbohrung
• Nockenwellenlagerbohrung
• Wasserstopfenbohrung 

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Zylinderkurbelgehäuse

Zylinderkurbelgehäuse

Das Zylinderkurbelgehäuse oder auch Motorblock genannt ist das zentrale Element jedes Verbrennungsmotors. Je nach Fahrzeugmodell und Motorgröße gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Bauarten und Größen, vom 2-Zylinder Reihenmotor bis zur 12-Zylinder V-Anordnung. Aufgrund des Gewichtsvorteils kommen im Automobilbereich heutzutage überwiegend Aluminiumlegierungen zum Einsatz. Dies zwingt die Automobilhersteller speziell bei der Zylinderbohrung zur Verwendung von Gussbuchsen oder verschleißfesten Beschichtungen, um eine hohe Laufleistung zu garantieren. Dadurch treffen Werkzeughersteller bei der Zerspanung vermehrt auf Mischbearbeitungen oder äußerst abrasive Beschichtungen. Durch die erhöhten Verbrennungsdrücke moderner Motoren steigen auch die mechanischen und thermischen Belastungsanforderungen, was unter anderem zu steigenden Qualitätsanforderungen der zu bearbeitende Merkmale führt. 

Highlightbearbeitungen:

• Zylinderbohrung 
• Wasserpumpenbohrung 
• Kurbelwellenlagerbohrung 

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Pleuel

Pleuel

Bei den wechselhaft stark beanspruchten Pleuelstangen kommen hochfeste Stahlwerkstoffe wie 70MnVS4 oder C70 zum Einsatz. Die lineare Bewegung der Kolben wird in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle umgewandelt. Um die bewegte Masse während des Motorbetriebs zu reduzieren, wird das Gewicht der Bauteile auf ein Minimum reduziert. So entstand über die Jahre eine enorme Variantenvielfallt mit zum Beispiel Parallel-, Trapez- oder Stufenformen, die speziell bei der Bearbeitung des kleinen Pleuelauges unterschiedlichste Anbohrsituationen mit sich bringen. Aufgrund der enormen Produktionsstückzahlen steht in der Serienfertigung die Wirtschaftlichkeit im besonderen Fokus der Hersteller.

Highlightbearbeitungen:

• Großes Auge
• Kleines Auge
• Schraubenlochbohrung

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Turbocharger

Turbocharger

To increase the efficiency and performance of modern combustion engines, exhaust gas turbochargers are increasingly being used today. The compressed air supply via the turbocharger increases the efficiency of engines and at the same time reduces emissions. At speeds of up to 300,0001 rpm, it is imperative that quality requirements are met, especially with regard to coaxiality and roundness. Extremely abrasive high-alloy materials, especially on the exhaust gas side (turbine side), demand maximum wear resistance from the cutting tools. If the tool life quantities for the various machining operations are increased by even just a few components, this has an enormous cost benefit for the manufacturer.

Highlight machining turbocharger housing:

• Internal contour machining
• Exhaust manifold connection machining
• Control pin bore
• Turbocharger housing connecting Surface
• Shoulder milling of surfaces

Highlight machining Impeller / vane wheel:

Hot side:

• Shaft bore 
• Balancing surface

Cold side:

• Shaft bore
• Balancing surface 
• Vane machining

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Rocker/toggle lever

Rocker/toggle lever

The high-precision control of the valves for intake and exhaust is a decisive factor for the performance and efficiency of combustion engines. 4 valves per cylinder are usually controlled in the automotive sector, with 2 valves controlling the intake for fresh air or air/fuel mixture and 2 valves controlling the exhaust gas outlet. Depending on the engine design, various rocker arms or (roller) finger followers are used for OHV and SOHC valve actuation in order to minimize friction and the associated wear on the moving parts. In addition, the valve clearance can be set and readjusted via the integrated adjusting disks in order to maintain an optimum combustion process and prevent possible engine damage. 

Highlight machining:

• Fitting bore
• Bearing bore

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Rail

Rail

As in diesel engines known as common rail, fuel is now also injected into the combustion chamber of every second new petrol car via efficient direct injection systems, in which the air-fuel mixture is first formed in the combustion chamber. This enables more powerful petrol engines with reduced fuel consumption and lower exhaust emissions. The increasing pressure requirements of up to 2,500 bar are decisive for the use of moderately to difficult-to-machine materials such as cast steel or stainless steel.

Machining highlights:

• High-pressure Connection
• Injector bore
• End machining
• Connection machining
• Centrail rail bore

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Crankshaft

Kurbelwelle

Die grundlegende Bauform der Kurbelwelle wird maßgeblich durch die Anzahl der Zylinder und der Motorauslegung vorgegeben. Allerdings müssen die meist geschmiedeten Stahlwellen zur Emissionsreduzierung immer gewichtsärmer werden. So sind bei der Herstellung der ohnehin aufwendigen Komponenten zusätzliche Bearbeitungsoperationen nötig. Zudem wird aufgrund der steigenden Verbrennungsdrücke moderner Motoren die Kurbelwelle stets erhöhten Biegungs- und Torsionsbeanspruchungen ausgesetzt, was erhöhte Qualitätsanforderungen mit sich bringt.

Highlightbearbeitungen:

• Flansch- und Zapfenfläche
• Ölbohrung
• Zentrale Erleichterungsbohrung
• Stirnlagerbohrung

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Plan- und Dichtflächen

Plan- und Dichtflächen

Die Bearbeitung ebener Dichtflächen im Verbrennungsmotor erfordert höchste Maßhaltigkeit, Ebenheit und Oberflächengüte – oft unter trockenen Bedingungen. MAPAL bietet dafür leistungsstarke Planfräswerkzeuge mit maximaler Zähnezahl, stabiler Werkzeugauslegung und optimaler Spanabfuhr. Ob Schruppen oder Schlichten: Die Lösungen sind auf Wirtschaftlichkeit, Prozesssicherheit und Bauteilqualität ausgelegt.

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