Forschungsprojekt

Formhonen von Zylinderbohrungen

Zielbranchen

Antriebstechnik, Maschinenbau, Werkzeugherstellung

Problemstellung

Kolbenbohrungen in Zylinderkurbelgehäuse von Hubkolbenmaschinen neigen aufgrund der Einflüsse aus Konstruktion, Fertigung und Funktion zu  Verformungen. Das hat signifikanten Einfluss auf das tribologische System aus Kolben, Kolbenring und Zylinderlaufbahn. Folgen können eine Wirkungsgradverschlechterung und Erhöhung der Schadstoffkonzentration im Abgas sein.

Durch den Einsatz von Verzugskörpern, sogenannten Honbrillen, in der Fertigung werden statische Deformationen im Betriebszustand verringert. Damit ist jedoch ein hoher Material- und Prozessaufwand verbunden.

Lösung

Die präventive Unrundbearbeitung durch adaptronisches Formhonen ermöglicht die Herstellung von definierten Vorhaltekonturen zur Kompensation von Zylinderverzügen im Betrieb der Hubkolbenmaschine. Das entwickelte adaptronische Formhonwerkzeug verfügt über Schneidgruppen, bestehend aus Piezoaktoren, Stützleiste und Schneidleiste. Durch Auslenkung der Aktoren wird eine hochdynamische Schneidenzustellung realisiert. Die Prozessführung erfolgt auf Basis einer modellhaften Beschreibung der zu fertigenden Form und unter Zugrundelegung der Zerspanverhältnisse. Realisiert ist das Formhonen durch Adaption der systemrelevanten Hard- und Software auf einer konventionellen einspindeligen Vertikalhonmaschine. Bei konkreten Bearbeitungsaufgaben konnten die geforderten radialen Formabweichungen realisiert werden. Im Bereich konstanter Eingriffsbedingungen wurden Formgenauigkeiten von +/-2 μm bei typischen Rauheitskennwerten erreicht. Es wurde abgeleitet, dass durch Nutzung des maximalen Aktorikpotenzials die geforderte Produktivität für eine Serienfertigung darstellbar ist.