Die Honbearbeitung erfolgte auf einem WFL MILLTURN Dreh-Fräs-Bearbeitungszentrum.

Bei einer langen Sacklochbohrung aus 15-5 PH (PH13-8Mo), einem ausscheidungshärtenden Edelstahl, sollte eine sehr glatte, tragfähige Oberfläche als Grundlage für eine spätere DLC-Beschichtung entstehen. Neben dem Endwert Ra kleiner 0,1 µm war vor allem die Höhe einzelner Profilspitzen zu begrenzen. Positive Spitzen können die Beschichtung lokal überlasten und waren deshalb gezielt abzutragen.

Die Lösung kombiniert ein robustes Vorhonen mit zwei aufeinander abgestimmten Fein- und Plateauhonstufen. Ein coolEXact Werkzeug übernimmt den ersten Abtrag, anschließend erzeugen coolEX Werkzeuge schrittweise die geforderte Oberflächenstruktur. Versuche, Reinigung und Kühlschmierstoff wurden gemeinsam bewertet. Die Optimierung der Honleisten verringerte schließlich das Zusetzen und stabilisierte den Prozess für den Serieneinsatz.

Die veröffentlichten Durchmesser wurden zum Schutz der Kundenidentität geringfügig verändert. Sie beschreiben die Größenordnung der Anwendung, sind jedoch keine Fertigungsmaße.

Die Bohrung verbindet ein großes Längen-Durchmesser-Verhältnis mit einer hohen Werkstoffhärte. Hinzu kommen der Sacklochgrund und ein nur kurzer Freistich. Das Werkzeug muss deshalb über die gesamte Tiefe gleichmäßig schneiden und Späne sowie abgetragenes Material zuverlässig aus der Kontaktzone abführen.

Für die spätere DLC-Beschichtung war eine weitgehend spitzenfreie Plateauoberfläche entscheidend. Ein niedriger arithmetischer Mittenrauwert konnte bereits erreicht sein, obwohl einzelne Profilspitzen noch oberhalb des Zielwerts lagen. Die Prozessentwicklung bewertete daher Ra, Rz, Rp und den Materialanteil gemeinsam.

In den frühen Versuchen zeigte sich außerdem eine deutliche Druckschwelle: Die feinste Honstufe schnitt erst bei ausreichend hohem Anpressdruck zuverlässig. Zu niedriger Druck glättete die Oberfläche kaum. Gleichzeitig konnte ein zu aggressiver erster Schritt eine unnötig raue Ausgangsstruktur erzeugen und die folgenden Stufen belasten.

Die erste Stufe übernimmt den stabilen Materialabtrag und schafft eine gleichmäßige Grundlage. Die zweite Stufe reduziert die Rautiefe, ohne die Bohrung unnötig lange zu bearbeiten. In der dritten Stufe steht nicht nur ein kleiner Ra-Wert im Vordergrund, sondern insbesondere das Abtragen der verbleibenden positiven Spitzen.

Die Versuche zeigten, dass die feinste Stufe bei etwa 30 bis 35 bar wirksam schnitt. Für die Prozessauslegung wurden außerdem Drehzahl, Hubgeschwindigkeit, Reinigung und Kühlschmierstoffzustand abgestimmt. Damit wurde die Oberfläche nicht durch eine einzelne sehr feine Bearbeitung, sondern durch eine kontrollierte Folge klar getrennter Aufgaben erzeugt.

In einer strukturierten Versuchsreihe wurden fünf Werkstücke an drei axialen Positionen gemessen. Nach der dritten Honstufe lagen die Ra-Werte über alle Messstellen bei etwa 0,05 bis 0,09 µm. Rz lag ungefähr zwischen 0,46 und 0,91 µm. Damit wurde das Rauheitsziel Ra < 0,1 µm reproduzierbar erreicht.

Die Rp-Werte lagen im selben Versuch zwischen rund 0,11 und 0,21 µm. Dieses Ergebnis war für die weitere Entwicklung wichtig: Es bestätigte die sehr geringe Gesamtrauheit, zeigte aber zugleich, dass die höchsten Profilspitzen noch gezielter reduziert werden mussten. Ab dem zweiten Versuch lagen die Materialanteile der fertig bearbeiteten Flächen überwiegend zwischen etwa 70 und 95 %.

Ein Vergleich mit und ohne Zwischenreinigung machte die Empfindlichkeit gegenüber zugesetzten Honsteinen sichtbar. Ohne Reinigung verschlechterte sich vor allem die Wirkung der ersten Stufe. Als Ursache wurde das Zusammenspiel aus stark schmierendem Kühlschmierstoff und Honleistenbestückung erkannt. Durch die Optimierung der Honleisten ließ sich der Abrieb besser aus der Kontaktzone transportieren, die Belagbildung deutlich verringern und sowohl der geforderte Abtrag als auch die spezifizierte Oberfläche erreichen.

Die drei Honstufen wurden anschließend aufeinander neu abgestimmt: Die erste Stufe wurde weniger aggressiv ausgelegt, die zweite bereitete die Oberfläche gleichmäßig vor und die dritte übernahm den gezielten Spitzenabbau. Die Entwicklung wurde erfolgreich abgeschlossen; die freigegebene Auslegung bewährte sich anschließend in der Serienanwendung.

Warum sind drei Honstufen erforderlich? Abtrag, Feinbearbeitung und Spitzenabbau stellen unterschiedliche Anforderungen an Körnung, Bindung und Anpressdruck. Durch die Trennung kann jede Stufe ihre Aufgabe erfüllen, ohne die nächste unnötig zu belasten.

Warum reicht Ra als Freigabewert nicht aus? Ra mittelt das gesamte Profil. Einzelne positive Spitzen können trotz eines kleinen Ra-Werts bestehen bleiben. Für eine nachfolgende DLC-Beschichtung ist deshalb insbesondere Rp beziehungsweise die Plateaucharakteristik relevant.

Welche Wirkung hatte die Optimierung der Honleisten? Die optimierten Honleisten waren weniger anfällig für Belagbildung, verbesserten den Abtransport des Abriebs und stabilisierten dadurch Abtrag und Oberfläche.

Welche Rolle spielt die Reinigung zwischen den Stufen? Die Messreihe zeigte, dass verschmutzte oder zugesetzte Honflächen den Abtrag deutlich reduzieren können. Ein definierter Reinigungszustand gehört deshalb zur Prozessführung und nicht nur zur Instandhaltung.

Wurde die Lösung nur im Versuch erprobt? Nein. Nach der Optimierung wurden Werkzeugauslegung und Prozess freigegeben und in der Serienanwendung bestätigt.

Die anspruchsvolle Oberfläche der langen Sacklochbohrung wurde nicht mit einer einzelnen Honoperation erreicht. Entscheidend war die Aufteilung in Vorhonen, Feinbearbeitung und gezielten Spitzenabbau. Die Messdaten bestätigten Ra-Werte von etwa 0,05 bis 0,09 µm und machten zugleich sichtbar, dass Rp separat optimiert werden musste.

Mit abgestimmtem Anpressdruck, kontrollierter Reinigung und optimierten Honleisten ließ sich das Zusetzen beherrschen. Die abschließend freigegebene dreistufige Auslegung erzeugt eine sehr glatte, tragfähige Plateauoberfläche und wurde für die Serienanwendung bestätigt.