Mapal verspaant trillingsvrij motorbehuizingen E-bikes
Door de groeiende populariteit van E-bikes nemen ook de productiecijfers van de benodigde onderdelen toe. Onder andere de motorbehuizingen vormen door de dunne, trillingsgevoelige wanden een uitdaging tijdens de productiefase. Mapal heeft veel ervaring opgedaan met het verspanen van kleine motorbehuizingen in zowel aluminium als magnesium en heeft dus het gereedschapsprogramma aangepast voor de complete bewerking van kleine motorbehuizingen voor E-bikes.
Voor de bewerking van kleine aluminium- en magnesiummotorbehuizingen voor E-bikes, heeft Mapal een compleet pakket aan verspanende gereedschappen ontwikkeld.
Deze motorbehuizingen moeten klein en licht zijn door de beperkte ruimte op een E-bike. De meeste motoren worden zo onopvallend mogelijk direct in of op het frame zelf gemonteerd. De complete aandrijving moet bijzonder licht zijn om een lange levensduur van de accu te garanderen. Hoe minder massa er verplaatst hoeft te worden, hoe minder de motor hoeft te ‘werken’ en hoe langer de accu door kan gaan. Daarnaast moeten de behuizingen met een hoge nauwkeurigheid worden vervaardigd om ervoor te zorgen dat de motor zowel stil als soepel loopt. Ook dit is cruciaal om een hoog rendement te behalen.
Trillingen door dunne wanden
Als gevolg van deze eisen produceren de meeste fabrikanten van kleine elektromotoren hun motorbehuizingen van spuitgegoten aluminium, maar tegenwoordig nog vaker van spuitgegoten magnesium. Met beide materialen is het mogelijk om lichtgewicht te construeren. Magnesium heeft een dichtheid van 1,7 g/cm3 en is dus iets lichter dan aluminium (2,7 g/cm3). Bovendien is magnesium nog gemakkelijker te gieten dan aluminium. Dit maakt onderdelen mogelijk met nog dunnere wanden en meer ingewikkelde structuren. Of ze nu van aluminium of magnesium zijn gemaakt – de meeste motorbehuizingen bestaan uit de daadwerkelijke behuizing plus een of twee deksels. Ze hebben hele dunne wanden en zijn onstabiel, dus gevoelig voor trillingen tijdens het verspanen.
Meerdere contouren in de behuizing bieden ruimte voor de verschillende functionele componenten van de motoren. De geometrische en dimensionale eisen zijn hoog. “Voor het bewerken van de behuizingen vormen de eigenschappen van het materiaal en de dunne wanden van het onderdeel de grootste uitdagingen. Bovendien worden de behuizingen vaak al gecoat voordat ze bewerkt worden. Deze coatings mogen tijdens het verspanen niet worden beschadigd”, zegt Leander Bolz, Sales Manager bij het Mapal Center of Competence voor PCD-gereedschappen. “Onze klanten in deze sector produceren zeer hoge volumes, dus het is net zo belangrijk dat de verspanende gereedschappen economisch in gebruik zijn.”
Gespecialiseerde gereedschappen
Mapal heeft de afgelopen decennia veel ervaring opgedaan met het verspanen van kleine motorbehuizingen in zowel aluminium als magnesium. “Kleine behuizingen zijn altijd gebruikt voor bijvoorbeeld kettingzagen, bromfietsen of grasmaaiers, maar bij E-bikes zijn de precisie-eisen nog hoger geworden”, legt Bolz uit. En dus heeft Mapal zijn programma voor de complete bewerking van kleine behuizingen aangepast aan de gewijzigde omstandigheden. Eerst en vooral zijn PCD- en volhardmetalen gereedschappen het meest geschikt voor het bewerken van aluminium en magnesium.
Gepolijste spaanruimten en bijzonder gladde oppervlakken voorkomen dat er vuil blijft kleven aan de gereedschappen. Dit zorgt ervoor dat het bewerkingsproces proceszeker en zelfs zonder koelsmeermiddel kan worden uitgevoerd. “Als het gaat om het ontwerpen van gereedschappen voor het bewerken van een magnesiumbehuizing, zitten we in de eerste stap altijd op de bovenste tolerantielimiet”, legt Bolz uit. Dit doen we omdat er altijd spanningen in het werkstuk kunnen optreden, verschillende diktes in coatings voor onverwachte resultaten kunnen zorgen of omdat er afwijkingen kunnen ontstaan door warmte-inbreng. “Pas na een proefbewerking met daaropvolgend een maatcontrole van het onderdeel, bepalen we de benodigde gereedschapsdiameters en -parameters.”
Combinatiegereedschap
Om de bewerking van motorbehuizingen zo economisch mogelijk te maken en de niet-productieve tijd tot een minimum te beperken, combineert Mapal verschillende bewerkingsstappen in één gereedschap. Een voorbeeld is het gereedschap voor het bewerken van de lagerzitting van een magnesiumbehuizing. “Tijdens dit bewerkingsproces hadden we te maken met sterke trillingen, aangezien het onderdeel extreem dunne wanden heeft, vooral in het gebied van de derde lagerzitting”, herinnert Bolz zich.
Het gereedschap moet 0,6 tot 1 mm materiaal verwijderen bij de voorgegoten lagerzitting. Mapal heeft hiervoor een complexe, meerfasige PCD-combinatietool ontworpen. “Hierdoor konden we de drie lagerzittingen in één keer betrouw en binnen de vereiste toleranties bewerken”, zegt Bolz. Een ander gereedschap dat Mapal heeft ontwikkeld combineert frees- en boorprocessen. “Ook bij dit gereedschap was het onze belangrijkste taak om trillingen te voorkomen en de snijkrachten te verminderen”, legt Bolz uit. De gereedschapsexperts bereikten dit door het aantal tanden en de geometrie van het combinatiegereedschap optimaal op elkaar af te stemmen.
Mapal ontwierp ook de andere gereedschappen voor de complete bewerking van de behuizing als combinatiegereedschap. “Voor een van onze klanten bewerken we de complete behuizing met slechts acht verschillende gereedschappen”, zegt Bolz. Dit aantal varieert echter afhankelijk van het onderdeel, het werkstukmateriaal en de vereisten. Een andere klant met een veel complexere behuizing heeft 31 gereedschappen nodig. “Tegenwoordig bieden we een compleet pakket aan voor de bewerking van kleine aluminium- of magnesiumbehuizingen. Afhankelijk van de eisen en complexiteit kunnen we daarnaast het passende gereedschapsconcept ontwerpen”, besluit Bolz.
Mapal wordt in Nederland vertegenwoordigd door Laagland.
