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Honen - Verfahren, Werkzeuge, Werkzeugmaschinen, Anwendungen

Seminararbeit 2001 11 Seiten

Ingenieurwissenschaften - Wirtschaftsingenieurwesen

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1.Verfahren
1.1 Grundlagen und Einordnung
1.2 Kinematik
1.3 Verfahrenskenngrößen und Arbeitsergebnis
1.3.1 Anpreßdruck
1.3.2 Schnittgeschwindigkeit
1.3.3 Hublänge
1.3.4 Bearbeitungsdauer
1.4 Kühlschmierstoffe

2. Werkzeuge
2.1 Honleisten
2.2 Honwerkzeuge

3. Werkzeugmaschinen

4. Anwendungen
4.1 Plateauhonen
4.2 Verzahnungshonen

5. Anhang.

1. Verfahren

1.1 Grundlagen und Einordnung

Die Feinbearbeitung von metallischen Oberflächen ist für den Maschinen- und Gerätebau von großer Bedeutung. Das Honen ist ein Bearbeitungsverfahren, mit dem man eine im Endzustand vorgeschriebene Oberflächenqualität entsprechend vorbearbeiteter Flächen erreichen möchte. Es ist dem spanabhebenden Fertigungsverfahren mit gebundenem Korn zugeordnet und gehört zur Gruppe „Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden“ nach DIN 8589 [1].

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Bild 1: Einordnung des Honens [1]

Da ein in der letzten Arbeitsstufe zu honendes Werkstück mit hohen Vorbearbeitungskosten behaftet ist, muss der Honprozeß auch innerhalb enger Toleranzen zuverlässige Ergebnisse hinsichtlich der Verbesserung von Form, Maßgenauigkeit und

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Oberflächengüte erreichen. Das Honen läßt sich unterteilen in Langhubhonen und Kurzhub-honen, je nach Umkehrweglänge von Werkzeug bzw. Werkstück. In beiden Fällen liegt eine hin- und hergehende Relativbewegung in Längsrichtung zwischen Werk-stück und Werk-zeug beim Lang-hubhonen mit niedriger und beim Kurzhubhonen mit hoher Frequenz vor[4]. Man

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Bild 2:Verfahrensvarianten des Honens[3]

unterscheidet des weiteren je nach Form und Lage der Bearbeitungsstelle am Werkstück und den Möglichkeiten der Maschine u.a. in Innenhonen, Außenhonen und Flachhonen[2].

1.2 Kinematik

Die Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück ist beim Kurzhubhonen in drei orthogonale Geschwindigkeitskomponenten zerlegbar. Es handelt sich hierbei um zwei

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Komponenten parallel zur Werkstückoberfläche, der axialen Vorschubgeschwindigkeit (vfa) und der tangentialen Vorschubgeschwindigkeit (vft), sowie um eine Komponente senkrecht zur Werkstückoberfläche, der Zustellgeschwindigkeit (vfn). Aufgrund des im Verhältnis zu vfa und vft geringen Werkstoffabtrags von vfn ergibt sich vereinfacht die resultierende Schnittgeschwindigkeit aus

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Im Allgemeinen handelt es sich bei vft um eine konstante Geschwindigkeit und bei vfa um eine einer Sinusschwingung folgenden oszillierenden Bewegung. Hieraus folgt für Bild 4

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Der Kreuzungswinkel zwischen der tangentialen und den axialen Schnittgeschwindigkeiten ist

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Beim Langhubhonen sind die Verhältnisse der Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug identisch denen beim Kurzhubhonen. Im Unterschied zum Kurzhubhonen von zylindrischen Werkstücken erzeugt das Werkzeug beim Langhubhonen nicht nur die Axialbewegung sondern auch die Rotation. Ebenfalls folgt die Axialbewegung keiner angenäherten Sinusschwingung. Da sowohl die Umfangs- als auch die Längsgeschwindigkeit konstant sind, ergibt sich ein konstanter Kreuzungswinkel[3].

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Hierdurch ergibt sich eine für das Langhubhonen typische Werkstückoberflächenstruktur. Die resultierende Schnittgeschwindigkeit ist dem Betrag nach

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Bild 3: Geschwindigkeitskomponenten beim Kurzhubhonen[3]

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Bild 4: Bewegungsgrößen u. –verhältnisse beim spitzenlosen Durchlauf- und Einstechkurzhubhonen[3]

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Bild 5:Kinematik und Oberflächenstruktur beim Langhubhonen[3]

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Bild 6: Oberflächenstruktur beim Langhubhonen[4]

1.3 Verfahrenskenngrößen und Arbeitsergebnis

1.3.1 Anpressdruck

Der Anpressdruck pn ergibt sich als Quotient der Zustellkraft Fn, mit der die Honleiste gegen das Werkstück gedrückt wird, und der Berührungsfläche Ah von Honleiste und Werkstück. Demnach gilt: pn = Fn / Ah Hydraulische oder mechanische Stellmechanismen bewirken hierbei die Zustellung. Anders ausgedrückt heißt dies, dass die Zustellung sowohl kraft- als auch bahnge-bunden erfolgen kann. Ein steigender Anpressdruck bewirkt ein tieferes Eindringen der Schneiden der Körner in der Honleistenoberfläche in die Werkstückstoffober-fläche bis zu einem Gleichgewicht zwischen Anpressdruck und Reaktionsdruck. Aufgrund des höheren Anpressdruckes kommt es zu einer steigenden Anzahl und Vergrößerung der Querschnitte der Späne. Dies bedeutet einen erhöhten Werk-stückstoffabtrag. Wegen der erhöhten Schnittkraft kommt es zu einem vermehrten Ausbrechen der Körner aus der Bindung und damit zu einem verstärkten Hon-leistenverschleiß. Der Rundheitsfehler wird kaum vom Anpressdruck beeinflusst, jedoch verschlechtert sich die Zylindrizität aufgrund einer Aufweitung zum oberen Bohrungsrand hin erheblich.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 7: Werkstoffabtrag, Rauhtiefe, Honleistenver- Bild 8: Einfluß des Anpressdruckes auf die schleiß mit steigendem Anpressdruck[3] Formfehler beim Langhubhonen [3]

1.3.2 Schnittgeschwindigkeit

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Die Schnittgeschwindigkeit gibt die je Zeiteinheit erzielte mittlere Spanlänge und somit das Zeitspanungsvolumen an. Der aus den Schnittgeschwindigkeitskomponenten zu Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 9: Zeitspanungsvolumen als Funktion von

Schnittgeschwindigkeit. u. Kreuzungswinkel[4]-

einer Änderung des Zeitspanungsvolumens. In der Praxis hat sich ein Kreuzungswinkel zwischen 40° und 70° als optimal herausgestellt. Die Schnittgeschwindigkeit wirkt sich positiv auf die Oberflächengüte aus, wobei nach fortgeschrittenem Materialabtrag der Einfluß der Schnittgeschwindigkeit auf die Rauheit erheblich abnimmt. Schließlich hängt eine Verbesserung der Formfehler von der Zusammensetzung der Schnittgeschwindigkeit ab. Ein Kreuzungswinkel von 45° wird als optimal angesehen, jedoch basiert dieser Wert lediglich in der Tatsache, dass das Zeitspanungsvolumen bei vielen Prozessen hier den Maximalwert erreicht. Dieser Wert ist demnach nur als Anhaltspunkt zu betrachten[3].

1.3.3 Hublänge

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Die Hublänge bzw. Überlauflänge hat einen Einfluß auf die Formgenauigkeit beim Langhubhonen, wobei der Zylindrizitätsfehler beeinflusst wird. Entscheidende Größen hierfür sind die wirksame Honleistenlänge und der Anpressdruck an den Bohrungsenden. Eine Bohrung weitet sich an den Enden um so mehr auf, je größer Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 10: Einfluß des Honleistenüberlaufs auf die Bohrungsform[2]

ersichtlich, dass eine genaue Abstimmung der Überlauflängen zum Erreichen der Zylinderform entscheidend ist[2]. Bei manchen Konstruktionen sind hier jedoch Grenzen gesetzt. Beispielhaft sei die Sacklochbohrung erwähnt. Eine Verjüngung der Bohrung an den Bohrungsenden wird durch längeres Verweilen des Honwerkzeuges in diesem Bereich mit Hilfe einer Hubverzögerung oder aber durch eine örtliche Erhöhung des Anpressdrucks usw. vermieden[3].

1.3.4 Bearbeitungsdauer

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Die Bearbeitungsdauer ist entscheidend für die Rauheit der Werkstückfläche. Schon nach einer relativ kurzen Bearbeitungszeit nähert sich die Oberflächenrauheit asymptotisch Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 11: Honleistenverschleiß, Werkstoffabtrag und

Rauhtiefe als Funktion der Bearbeitungszeit [3]

zunehmender Honzeit ergibt sich ein exponentieller Abfall der Schnittkraft durch die zunehmende Glättung der Werkstückoberfläche[3].

1.4 Kühlschmierstoffe

Die einzusetzenden Kühlschmierstoffe sollen beim Honen drei Aufgaben erfüllen: die Spülung, die Schmierung und die Kühlung. Die Spülwirkung ist wichtig, damit die Honsteine griffig und sauber bleiben. Es werden Späne und Abriebteile der Honleisten, das heißt Bindungsbestandteile und Schneidkristalle, von der Bearbeitungsstelle entfernt. Die Schmierung erzeugt einen guten Spanablauf aus dem Zerspanungsbereich. Die Kühlwirkung dient der Vermeidung von Maßabweichungen infolge der Erwärmung der Werkstücke. Aufgrund der verhältnismäßig großen Berührungsfläche zwischen Honstein und Werkstück kommt es jedoch lediglich zur Ausbildung geringer Drücke und damit zu einer niedrigen örtlichen Erwärmung[3].

2. Werkzeuge

2.1 Honleisten

Honleisten, aufgeführt in DIN 69186, bestehen im wesentlichen aus einem Verbundsystem von Korn- und Bindungswerkstoffen. Die zur Spanabnahme gebrauchten Honleisten können unter-schieden werden in Honleisten mit Korund oder Siliziumkarbid und in Honleisten mit Bornitrid- und Diamantbelag.

Honleisten mit Korund oder Siliziumkarbid, also mit herkömmlichen Hartstoffkörnern, erhalten ihre gewünschte Form durch einen mechanischen Abtrag ihres Volumens. Ein Profiliervorgang ist in der Regel nicht erforderlich, da sich schmale Honleisten während ihres ersten Einsatzes sehr rasch der Krümmung des zu bearbeitenden Werkstückes anpassen. Eine Nachschärfung kann erfolgen, indem man den Anpressdruck bzw. die Oszillationsgeschwindigkeit der Honleiste erhöht, wodurch die Körner splittern oder ausbrechen. Einsatz finden diese konventionellen Schneidstoffe insbesondere bei der Honbearbeitung von Kolbenlaufbahnen und Verbrennungsmotoren in Kurbelgehäusen und Zylinderbuchsen sowie von Kompressorgehäusen aufgrund der geringen Blechmantelbildung. Ursache sind hierfür die geringen Honleistenanpreßdrücke, mit denen sich die Schneidstoffe wirkungsvoll einsetzen lassen[2].

Honleisten mit Bornitrid- und Diamantbelag sind vor ihrem Einsatz der Form des Werkstückes anzupassen. Ihre Vorteile liegen u.a. in der hohen Standmenge, der guten Formhaltigkeit, dem wirtschaftlichen Einsatz bei kleinen Bohrungen, der hohen Maß-, Form- und Oberflächengenauigkeit. Aufgrund dieser Voraussetzungen werden superharte Schneidstoffe zum Honen von z.B. Einspritzpumpen oder ABS-Bauteilen eingesetzt. Hierbei sind Oberflächengenauigkeiten von unter 1«m möglich[2].

2.2 Honwerkzeuge

Fast alle Honwerkzeuge besitzen einen rohrförmigen Werkzeugkörper und eine

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 12: Funktion eines Standard-Honwerkzeuges [2]

[...]

Details

Seiten
11
Jahr
2001
ISBN (eBook)
9783638146562
ISBN (Buch)
9783638746236
Dateigröße
757 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v7374
Institution / Hochschule
Technische Universität Hamburg-Harburg – Arbeitsbereich Produktionstechnik / Fertigungstechnik
Note
Keine Benotung
Schlagworte
Honen Läppen Schleifen Produktionstechnik Metallbearbeitung Fertigungstechnik Metall

Autor

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