Bei dieser Anwendung werden vier thermisch beschichtete Zylinderbohrungen direkt auf einem CNC-Bearbeitungszentrum bearbeitet. Die PTWA-Beschichtung erzeugt die verschleißbeständige Funktionsschicht; anschließend soll ein zweistufiger Egalisierhonprozess die bisher vorgesehene Feinbohroperation ersetzen und die Bohrungen auf das nachfolgende Fertighonen vorbereiten.
Zum Einsatz kommen zwei aufeinander abgestimmte DIAHON Honwerkzeuge der Technologien coolEX® LM und coolEXact®. Das DPMS 3.0 Luft-Mess-System übernimmt die prozessnahe Durchmessermessung. Die erste Stufe bearbeitet die beschichtete Oberfläche vor, die zweite Stufe führt die Bohrung auf etwa Ø83,92 mm. Im dokumentierten Versuch wurden für beide Honstufen zusammen rund 39 Sekunden pro Bohrung erreicht. Das anschließende Fertighonen erzeugt das Nennmaß von Ø84 mm und die geforderte Funktionsoberfläche.
Ausgangszustand: Nach dem thermischen Spritzen weist die Bohrung eine beschichtungsbedingte Aufmaß- und Formstreuung auf. Der Honprozess muss die Funktionsschicht gleichmäßig bearbeiten, ohne die erforderliche Mindestschichtdicke zu unterschreiten.
Erste Egalisierhonstufe: Ein Mehrleisten-Honwerkzeug mit zehn Honleisten bearbeitet die beschichtete Bohrung. Die große Anzahl gleichmäßig verteilter Honleisten unterstützt eine flächige Belastung der Beschichtung und stabilisiert die Werkzeugführung.
Zweite Egalisierhonstufe: Ein zweites Mehrleisten-Honwerkzeug übernimmt die weitere Durchmesser- und Formkorrektur. Das Zielmaß dieser Stufe liegt bei etwa Ø83,92 mm und schafft ein definiertes Aufmaß für das nachfolgende Fertighonen.
Luftmessung und Maßkompensation: Das DPMS 3.0 Luft-Mess-System erfasst den Bohrungsdurchmesser im Prozess. Das µ-matik® Verstellsystem ermöglicht eine definierte Werkzeugnachstellung und unterstützt die Kompensation von Honleistenverschleiß.
Maschinenintegration: Für den automatisierten Einsatz sind neben der HSK-A100-Schnittstelle eine Drehmomentabstützung für die Luftübergabe sowie eine abgestimmte pneumatische, elektrische und steuerungstechnische Integration erforderlich.
| Prozessstufe | Dokumentierter Abtrag | Bearbeitungszeit je Bohrung |
|---|---|---|
| Erste Egalisierhonstufe | ca. 600 µm | ca. 17 s |
| Zweite Egalisierhonstufe | ca. 350 µm | ca. 22 s |
Damit lag die dokumentierte Gesamtzeit bei rund 39 Sekunden pro Bohrung und erfüllte das vorgegebene Ziel von höchstens 40 Sekunden. Der Versuch umfasste zunächst fünf Bauteile mit vier Bohrungen, insgesamt also 20 Bohrungen.
An der ersten Honstufe war nach diesen 20 Bohrungen kein Verschleiß an den Honleisten erkennbar. Für die zweite Stufe wurde nach insgesamt 40 bearbeiteten Bohrungen ein rechnerischer Verschleiß von etwa 0,5 µm je Bohrung ermittelt. Aus dieser begrenzten Stichprobe wurde für die weiterentwickelte Werkzeugausführung mit zehn 100 mm langen Honleisten eine rechnerische Standmenge von etwa 33.000 Bohrungen abgeleitet. Dieser Wert ist eine Versuchshochrechnung und keine garantierte Serienstandmenge.
Kann das Feinbohren nach dem thermischen Spritzen durch Honen ersetzt werden? Das Werkzeugkonzept ist dafür ausgelegt, die bisher vorgesehene Feinbohroperation durch zwei Egalisierhonstufen zu ersetzen. Die Freigabe hängt vom Aufmaß, der Streuung der Beschichtung und den Ergebnissen unter Produktionsbedingungen ab.
Warum werden zwei Honwerkzeuge eingesetzt? Die erste Stufe homogenisiert die beschichtete Oberfläche und übernimmt den Vorabtrag. Die zweite Stufe korrigiert Durchmesser und Form und erzeugt ein definiertes Aufmaß für das Fertighonen.
Welche Aufgabe hat die integrierte Luftmessung? Sie ermöglicht die prozessnahe Kontrolle des Bohrungsdurchmessers. Zusammen mit der automatischen Maßkompensation können Werkzeugzustellung und Verschleißausgleich reproduzierbar in den Ablauf eingebunden werden.
Warum besitzen die Werkzeuge zehn Honleisten? Die Mehrleistenanordnung verteilt die Kontaktkräfte über den Umfang, unterstützt die Werkzeugführung und eignet sich damit für die gleichmäßige Bearbeitung der thermisch gespritzten Funktionsschicht.
Welche Bearbeitungszeit wurde im Versuch erreicht? Die erste Honstufe benötigte etwa 17 Sekunden, die zweite etwa 22 Sekunden. Mit insgesamt rund 39 Sekunden pro Bohrung wurde das vorgegebene Ziel von höchstens 40 Sekunden erreicht.
Wie wurde der Werkzeugverschleiß bewertet? Nach 20 Bohrungen war an der ersten Honstufe kein Verschleiß erkennbar. Für die zweite Stufe wurde nach 40 bearbeiteten Bohrungen ein rechnerischer Verschleiß von etwa 0,5 µm je Bohrung ermittelt. Standmengenangaben aus diesem Versuch sind Hochrechnungen und müssen unter Serienbedingungen bestätigt werden.
Welche Maschinenanforderungen sind zu berücksichtigen? Erforderlich sind eine HSK-A100-Aufnahme, eine stabile Kühlschmierstoffversorgung, die Luftübergabe zum Messsystem sowie die elektrische, pneumatische und steuerungstechnische Einbindung der Mess- und Nachstellfunktionen.
Das zweistufige DIAHON Werkzeugkonzept mit coolEX® LM, coolEXact® Honwerkzeugen und dem DPMS 3.0 Luft-Mess-System verbindet das Egalisierhonen einer thermisch gespritzten Zylinderbohrung mit prozessnaher Luftmessung und automatischer Maßkompensation. Zwei aufeinander abgestimmte Egalisierhonstufen bereiten die Ø84-mm-Bohrung direkt auf dem CNC-Bearbeitungszentrum für das abschließende Fertighonen vor. Im dokumentierten Versuch wurde das Zykluszeitziel mit rund 39 Sekunden pro Bohrung erreicht. Dadurch kann die vorgesehene Feinbohroperation entfallen, während Durchmesser, Form und verbleibende Beschichtungsdicke gezielt berücksichtigt werden.
Zugehörige DIAHON-Rubriken: coolEX® LM, µ-matik®, DPMS 3.0 und coolEXact®.