Für eine Bauteilfamilie mit Bohrungsdurchmessern von Ø17 bis Ø32 mm wurde ein zweistufiges Honkonzept ausgelegt. Xstep® übernimmt das Vorhonen und korrigiert Maß sowie Form. Anschließend erzeugt coolEX® beim Fertighonen den Enddurchmesser und die geforderte Oberfläche.

Die Prozessoptimierung zeigte, dass das Ergebnis nicht allein von der Werkzeugauslegung abhängt. Entscheidend waren eine korrekte Referenzierung der Honleisten, eine ausreichende Führung in der Bohrung und passend gesetzte Hublagen. Nach der Anpassung dieser Punkte konnte insbesondere bei Ø32 mm eine deutlich verbesserte Bohrungsform erreicht werden.

Die Xstep® Technologie nutzt eine elektromechanische Schrittzustellung. Eine Zug-Druck-Stange betätigt das Werkzeug, eine Kraftmessdose erfasst die Zustellkraft und ein Längensensor überwacht den Zustellweg. Die Zustellung kann entweder eine hydraulische Aufweitung nachbilden oder die Honleisten nach einer definierten Referenzierung in feinen diskreten Schritten zum Zielmaß führen. Dadurch lässt sich die Vorhonstufe gezielt auf Formfehler und verteiltes Aufmaß abstimmen. Für Ø17 bis Ø25 mm wurden vierleistige Ausführungen vorgesehen; für Ø32 mm kam ein sechsleistiges Werkzeug mit größerer Führungsfläche zum Einsatz.

Die Fertigbearbeitung erfolgt mit hydraulisch über den Kühlschmierstoff betätigten coolEX® Honwerkzeugen. Die durchmesserspezifisch ausgelegten Werkzeuge übernehmen Endmaß und Oberflächenbildung. Die Werkzeugfamilie wurde später um eine neue Ø18-mm-Ausführung ergänzt.

Messgestützte Prozessfolge: Nach dem Ausdrehen wird die Bohrung zunächst taktil kontrolliert. Auf das Xstep®-Vorhonen folgt eine Zwischenmessung. Nach dem coolEX®-Fertighonen wird das Endergebnis erneut gemessen. Diese Abfolge trennt die Beiträge von Vorbearbeitung, Formkorrektur und Oberflächenbildung klar voneinander.

Zustellstrategie I – geregelte Aufweitung: Das Werkzeug fährt aus der Grundstellung vor, bis die definierte Bearbeitungskraft oder das Motormoment erreicht ist. Während der Bearbeitungszeit hält die Steuerung diese Regelgröße durch passende Zustellschritte konstant. Danach zieht Xstep® die Honleisten vollständig in die Grundstellung zurück. Die Strategie berücksichtigt den Honleistenverschleiß über den erforderlichen Zustellweg.

Zustellstrategie II – diskrete Zustellung zum Zielmaß: Zunächst referenziert Xstep® die Honleisten mit definierter Kraft an der Bohrungswand und speichert die Referenzposition. Anschließend zieht das System die Leisten in eine sichere Position zurück. Von der Referenzposition aus erfolgt die Bearbeitung mit fein aufgelösten Zustellschritten bis zum festgelegten Maß. Eine Verschleißkorrektur kann den wirksamen Zustellweg anpassen.

Honleisten korrekt referenzieren: Eine ungeeignete Anfahrstrategie beim Referenzieren gegen die Bohrungswand führte zum Zusetzen der Honleisten und zu einem starken Anstieg der Bearbeitungskraft. Nach Korrektur der Referenzierstrategie ließ sich dieser Effekt vermeiden.

Werkzeugführung sicherstellen: Bei Ø32 mm lag der fertig zu bearbeitende Durchmesser zunächst ungünstig zwischen zwei Stegen. Dadurch war die Führung der Honleisten unzureichend. Eine Anpassung der Vorbearbeitung verbesserte die Abstützung des Werkzeugs und damit das Honergebnis.

Hublagen auf die Messebenen abstimmen: Unterschiedliche Durchmesserwerte zwischen den Messebenen konnten durch eine gezielte Anpassung der Hublagen deutlich reduziert werden. Die Optimierung erfolgte schrittweise über mehrere Bauteile.

Abtrag zwischen den Stufen verteilen: Das Vorhonen übernimmt die Formkorrektur. In der zweiten Stufe kann zusätzlicher Abtrag genutzt werden, um die Oberfläche gezielt zu verfeinern.

Vor dem Honen zeigte eine vermessene Bohrung eine S-förmige Durchmesserabweichung von bis zu 25 µm. Trotz dieser ungünstigen Ausgangsgeometrie wurden nach dem Honen geometrisch einwandfreie Bauteile hergestellt. Die dokumentierte Bewertung führt die deutliche Formverbesserung auf die schrittweise Zustellung des Xstep®-Werkzeugs zurück.

Bei Ø32 mm wurde nach korrekter Referenzierung und angepasster Vorbearbeitung ein gutes Honergebnis gemessen. Eine zusätzliche Anpassung der Hublagen verbesserte die Übereinstimmung der einzelnen Messebenen. Für die Oberflächenoptimierung wurde der Abtrag in der coolEX®-Fertigstufe erhöht.

Eine dokumentierte Oberflächenmessung an Probe D064 bestätigt eine fein bearbeitete Funktionsfläche. Die Messung erfolgte mit einer Auswertelänge von 4,8 mm und einem Grenzwellenfilter von 0,8 mm.

Warum werden zwei Werkzeugstufen eingesetzt? Xstep® übernimmt den größeren Anteil der Maß- und Formkorrektur. coolEX® kann anschließend gezielt auf Endmaß und Oberfläche abgestimmt werden.

Warum ist die Kombination aus Xstep® und coolEX® die bevorzugte Variante? Die mechatronische Xstep®-Zustellung unterstützt eine kontrollierte Formkorrektur in der Vorhonstufe. Das hydraulisch betätigte coolEX®-Werkzeug übernimmt anschließend die Fertigbearbeitung. Messungen zwischen und nach den Stufen machen deren jeweilige Wirkung nachvollziehbar.

Welche Xstep®-Zustellstrategie eignet sich für den Prozess? Bei kraft- oder momentgeregelter Bearbeitung bildet Xstep® eine hydraulische Aufweitung nach. Für eine maßbezogene Bearbeitung kann das System die Honleisten zunächst referenzieren und anschließend in diskreten Schritten zum Zielmaß zustellen.

Welche Ursache hatte das Zusetzen der Honleisten? Die Honleisten wurden beim Referenzieren ungünstig gegen die Bohrungswand angefahren. Nach Anpassung der Anfahrstrategie konnte das Problem behoben werden.

Warum ist die Lage der Stege bei Ø32 mm wichtig? Liegt die Bearbeitungszone ungünstig zwischen zwei Stegen, fehlt dem Werkzeug eine gleichmäßige Führung. Die angepasste Vorbearbeitung schuf eine bessere Abstützung für die Honleisten.

Wie wurde die Bohrungsform verbessert? Neben der korrigierten Referenzierung wurden die Hublagen auf die axialen Messebenen abgestimmt. Dadurch ließ sich die Form über die Bohrungslänge deutlich gleichmäßiger einstellen.

Das zweistufige Konzept aus Xstep® und coolEX® deckt eine Bauteilfamilie von Ø17 bis Ø32 mm ab. Messungen nach der Vorhon- und Fertighonstufe machen die jeweilige Prozesswirkung transparent. Die dokumentierte Optimierung zeigt, wie Referenzierung, Vorbearbeitung, Werkzeugführung und Hublage zusammenwirken. Selbst eine S-förmige Durchmesserabweichung von bis zu 25 µm vor dem Honen konnte so wirkungsvoll korrigiert werden.

Zugehörige DIAHON-Rubriken: Xstep® und coolEX®.