• Firma: KOMET GROUP GmbH
  • Land: Deutschland
  • Artikel vom: 10 April 2013
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  • Kategorie(n): WERKZEUG FERTIGUNG
  • Schlüsselbegriffe: Honprozess, Honwerkzeuge
  • Vorteile beim Honprozess realisieren

    Vorteile beim Honprozess realisieren
    Vorteile beim Honprozess realisieren

    Mit der Kombination eines Komtronic U-Achssystems und Xstep-Honwerkzeugen der Firma Diahon können Bearbeitungszentren (BAZ) zum weggesteuerten Honen eingesetzt werden. Daraus ergeben sich wirtschaftliche und qualitative Vorteile. So können kleinere und mittlere Serien in einer Aufspannung auf dem Bearbeitungszentrum vorbearbeitet und gehont werden. Genauigkeits- und Zeitverluste durch Umspannen werden vermieden, Transport und Lager an einer separaten Honmaschine können entfallen. Durch die prozessbedingten geringen Honaufmaße verkürzen sich zudem Durchlaufzeiten.

    Honen ist ein Feinbearbeitungsprozess für die hochgenaue Bearbeitung von zylindrischen Bohrungen, die in engen Grenzen definierte, geometrische und topologische Eigenschaften erfüllen. Typische Einsatzbeispiele sind die Kolbenlaufflächen an Zylinderkurbelgehäusen, die Augen der Pleuelstangen für Kolbenmaschinen und allgemein Hydraulikkomponenten. Im Vergleich zu anderen zerspanenden Bearbeitungsverfahren wie Drehen, Fräsen, Bohren oder Schleifen ist das Honen jedoch eine eher selten angewandte Technologie, obwohl das Prinzip verhältnismäßig einfach ist: Kernelement des Honens ist das Werkzeug, das in der Regel rotationssymmetrisch ist und sogenannte Honleisten als Schneiden enthält. Diese Schneiden bestehen aus metallgebundenen Schneidkörnern aus Diamant oder cBN (siehe Kasten) und erinnern somit in gewisser Weise an Schleifwerkzeuge.


    Zwei Prinzipien

    Das Honwerkzeug als Ganzes ist weitgehend bohrungsfüllend. Seine Schneiden werden während der Dreh- und Vorschubbewegung über einen internen Zustellkonus an die Bohrungswand gepresst. Für den dafür notwendigen Zustellvorgang unterscheidet man zwei Prinzipien. Bei der hydraulischen Aufweitung, auch als feder- oder kraftgesteuert bezeichnet, wird ein Zustellkolben im Werkzeug durch Hydraulik beaufschlagt (Coolex-System). Der Kolben drückt über den Konus die Leisten radial an die Bohrung. Das zweite Prinzip ist das schrittmechanisch gesteuerte (weggesteuerte) Xstep-System. Über einen Motor wird eine Zug-/Druck-Stange bewegt, die wiederum mittels Konus die Leistenposition verändert. Der Unterschied zwischen beiden Prinzipien liegt also im Wesentlichen im Antrieb, nicht im Werkzeug. Ein Spezialist für die Hontechnik ist die vor 25 Jahren gegründete Firma Diahon Werkzeuge GmbH & Co. KG. Sie entwickelt und produziert Honwerkzeuge, metallgebundene cBN- und Diamant-Honleisten, Honvorrichtungen und Zubehör für den Honprozess. Bernd Sihling, stellvertretender Geschäftsführer, erklärt: „Zu unseren Kunden gehören in erster Linie die klassischen Honanwender aus der Automobil- und Hydraulikindustrie sowie aus der Luft- und Raumfahrtindustrie. In der Regel sind dies größere Unternehmen, die spezielle Honmaschinen einsetzen. Doch seit ein paar Jahren mehren sich die Nachfragen bezüglich flexiblerer Lösungen, die zum Beispiel auf einem Bearbeitungszentrum einsetzbar sind.“



    Honen auf dem Bearbeitungszentrum

    Auf einer normalen Werkzeugmaschine ließ sich das Honen bislang nur eingeschränkt realisieren. Was beim Coolex-System fehlte, war die exakt gesteuerte Zustellung der Honwerkzeuge und die Möglichkeit der automatischen Verschleißkompensation der Honleisten. Doch bezüglich der Zustellung der Werkzeuge gibt es mittlerweile mit der KomTronic U-Achse ein ausgereiftes System am Markt. Bernd Sihling sieht in flexiblen Honlösungen auf Bearbeitungszentren „den Trend der Zukunft". Die Komet Group bietet mit ihrer Komtronic U-Achse ein Standardsystem, das ideal zu unseren Xstep-Honwerkzeugen passt. Das engagierte, sehr dynamische Entwicklerteam von Komet hat innerhalb kürzester Zeit das bestehende U-Achs-System an die Anforderungen an den Honprozess umgesetzt und sich für uns damit als Kooperationspartner empfohlen. Nun können wir zusammen das schrittmechanisch gesteuerte Honen in einem Bearbeitungszentrum realisieren und müssen keinerlei Prozess- oder Qualitäts-Nachteile gegenüber einer separaten Honmaschine in Kauf nehmen.“ Im Gegenteil, die neue Lösung weist Vorteile auf. Der wichtigste Pluspunkt ist der, dass das ehemals teure Verfahren wesentlich günstiger wird. Zum einen entfällt die Anschaffung einer separaten Maschine, die nicht unerheblichen Stellraum benötigt und bei vielen Anwendern nur teilweise ausgelastet wird. Bernd Sihling konkretisiert: „Bisher musste die zur Verfügung stehende Honkapazität schon bei der Projektierung eines neuen Bauteils festgelegt werden. Das heißt, wenn in einer Serienfertigung 800 Zylinder-Kurbel-Gehäuse pro Tag gehont werden sollen, muss die Hon-Anlage dafür ausgelegt sein. Während der Anlaufphase werden jedoch nur kleinere Stückzahlen bearbeitet, womit die Anlage zunächst bei weitem nicht ausgelastet ist. Findet der Honvorgang zukünftig auf Bearbeitungszentren statt, ist das Skalieren der Kapazität deutlich einfacher und die Anpassung an Produktionsschwankungen nahezu beliebig möglich.“ Aber auch die Fertigung an sich ist günstiger, denn es entfällt das Umrüsten auf die Spezialmaschine. Das Verfahren wird – z.B. bei verketteten Bearbeitungszentren mit Palettensystem – sogar hochgradig automatisierbar. Und es entstehen keine zusätzlichen Kosten für separate Vorrichtungen und Gelenk-Anschlüsse für den Honprozess.

    Aufbau

    Wesentliche Stärken der angebotenen Lösung liegen im System begründet. Der Aufbau ist folgender: Das BAZ ist mit einem Komtronic U-Achssystem ausgerüstet, das eine zusätzliche, von einem Schrittmotor angetriebene, CNC-gesteuerte Achse enthält. Kernstück dieses Systems ist die Umwandlung der rotatorischen Bewegung in den translatorischen Antrieb der Zug-/Druck-Stange des Honwerkzeugs. Als nachfolgende Schnittstelle zum Xstep-Honwerkzeug fungiert der Dihart DIH-Ausgleichshalter, der eine exakte, im Bereich von Tausendstel-Millimeter liegende Einstellung von Axial- und Winkellage ermöglicht und der vor allem einen schnellen, unkomplizierten Wechsel Werkzeuge erlaubt. Das Honen auf einem BAZ ermöglicht zudem eine endkonturnahe Vorbearbeitung, beispielsweise durch Ausspindeln der Bohrung. Dafür eignen sich manuell einstellbare Feinspindelwerkzeuge aus dem Programm wie zum Beispiel Microkom M040 oder Microkom Bluflex. Soll die Werkzeugeinstellung automatisch erfolgen, kann eine Komtronic U-Achse eingesetzt werden.
    Bei vorangegangenem Ausspindeln ist anschließend nur ein kleines Hon-aufmaß erforderlich, was wiederum zu äußerst kurzen Bearbeitungszeiten und zu hohen Standzeiten der Xstep-Honwerkzeuge führt. Außerdem ermöglicht die U-Achse weitere Bearbeitungen wie das Anfasen, Ausdrehen, Hinterdrehen (Freistiche für das Honen) und NC-gesteuerte Dreh-Konturen. Zusammen mit dem anschließenden Honen können Werkstücke zeit- und kostensparend mit hoher Präzision komplett bearbeitet werden. Grundsätzlich weist das schrittmechanische Prinzip gegenüber dem hydraulischen gewisse Vorteile auf. Während beim hydraulisch gesteuerten Aufweiten die Honleisten sofort am engsten Hüllkreis anliegen, lässt sich mit der Schrittmechanik die Leistenposition vorgeben. Das heißt, es ist durchaus möglich, sich langsam der Innenkontur zu nähern. So wird auch bei welligen Konturen erst eine Zylindrizität erzeugt, wodurch der Anwender die gewünschte Bohrungsgeometrie schnell und sicher erreicht.

    Mit dem neuen System besteht nun die Möglichkeit zum Honen in einer geschlossenen Prozesskette analog der Prozesssteuerung in klassischen Honmaschinen. Dazu bedarf es einer Post-Prozess-Messeinrichtung mit einer Schnittstelle zu Auswertesystemen und der Rückkopplung in die Steuerung der Bearbeitungsmaschine. Über Positionskorrekturen der Zug-/Druck-Stange lässt sich dann automatisch der Fertigdurchmesser der Bohrung sicherstellen und gleichzeitig der Verschleiß an den Honleisten kompensieren.

    Kein Problem mit Emulsion und Filtrierung

    Mit einem Live-Demonstrator präsentierten die Partner Komet Group und Diahon das neue Honsystem fürs BAZ bereits auf der AMB 2012. Das Interesse war groß und durchaus kritische Fragen – zum Beispiel bezüglich des Kühlschmiersystems – konnten direkt beantwortet werden. „In der Regel findet eine Innenkühlung durch die U-Achse in das Honwerkzeug statt, die für effiziente Spanabfuhr, gute Prozesskühlung sorgt und gleichzeitig das Honwerkzeug frei von Honspänen und sonstiger Verschmutzung hält“, erklärt Bernd Sihling. Auf Basis seiner Erfahrung argumentiert er weiter: „Dabei ist der Einsatz von Emulsion dem Honen durchaus zuträglich. Mit unseren modernen Schneidstoffen in Form von metallgebundenen Diamant- bzw. cBN-Honleisten lassen sich sogar eine größere Maßhaltigkeit und ein besseres Zeitspanvolumen erreichen. Mit keramischen Honsteinen ist das nicht möglich, zudem ist für deren Einsatz zwingend Honöl erforderlich.“ Zum Thema Filtrierung verweist der Hon-Experte auf die geforderte Oberflächengüte: „In der Regel genügen Standardfiltervliese für eine Partikelgröße ab 30 µm. Für besonders hohe Oberflächenanforderungen muss man gegebenenfalls Feinstfilter installieren, die aber als Standard auf dem Markt verfügbar sind.“ Schließlich weist Bernd Sihling noch auf die große Vielfalt der zur Verfügung stehenden Xstep-Honwerkzeuge hin. Je nach Anforderung und Bohrungsgeometrie können sie als Sackloch- oder Durchgangswerkzeuge, doppelt aufweitende Werkzeuge sowie Aufsatzwerkzeuge mit Anschlussstange eingesetzt werden. Durch die Spezifikation der Honleisten wird der Honprozess an die Vorgaben bezüglich Rauheit, Taktzeit oder Zylinderform angepasst. Auch auf Rundtakt- und Sondermaschinen ist ein solches, geringfügig modifiziertes Honsystem möglich.

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