Honen
Inhaltsverzeichnis
Verfahren
Was ist Honen?
Honen ist ein Feinbearbeitungsverfahren und gehört zur Gruppe „Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden“ nach DIN 8589. Das Honverfahren dient der Verbesserung der Maß- und Formgenauigkeit bei metallischen Oberflächen. Es werden vor allem Bohrungen, unrunde Bohrungen, Wellen und in geringem Umfang auch Planflächen bearbeitet. Beim Honen können fast alle in der Metall verarbeitenden Industrie genutzten Materialien schnell und einfach bearbeitet werden. Außerdem kann jede gewünschte Oberflächengüte (<0,02µm Ra) und jede gewünschte Bohrungsgeometrie mit höchster Genauigkeit(<0,5µm Ra), bei großem Materialabtrag und geringen Werkzeugkosten erzielt werden. Die geometrischen Abmessungen der zu bearbeitenden Bohrungen können hierbei zwischen 2 und 2000mm betragen. [1],[6],[7]
Verfahrensvarianten
Das Honen läßt sich unterteilen in Langhubhonen und Kurzhubhonen, je nach Umkehrweglänge von Werkzeug bzw. Werkstück. Man unterscheidet des weiteren je nach Werkzeugart in Stein- und Bandhonen. Die einzelnen Honarten unterscheiden sich in Form und Lage der Bearbeitungsstelle am Werkstück und den Möglichkeiten der Maschine.
Honarten:
Rundhonen, Honen zur erzeugung Kreiszylindrischer Oberflächen.
Profilhonen,Honen bei dem das Werkzeugprofil auf dem werkstück abgebildet wird.
Planhonen, Honen zur erzeugung ebener Flächen.
Schraubhonen, Wälzhonen, Formhonen, beispielweise bei Verzahnungsbearbeitung.
Außenhonen, Honen von außenflächen.
Innenhonen, honen von innenflächen. [4]
Funktionsweise
Das Honwerkzeug bewegt sich beim Langhubhonen sowohl in der Längsachse als auch drehend, durch diese Bewegung entsteht der für das Honen charakteristische Kreuzschliff (Kreuzstrich). Der Kreuzschliff verbessert die Gleiteigenschaften, da sich in den kleinen Furchen Öl sammeln kann. Außerdem wird die Rundheit des bearbeiteten Werkstücks deutlich verbessert. Damit sich die Honleisten nicht mit dem Schleifschlamm zusetzen, wird beim Arbeitsvorgang reichlich mit Honöl gespült.
Beim Kurzhubhonen hingegen entsteht ein Sinusschliff, da sich der Umkehrpunkt des Werkzeuges innerhalb des Werkstücks befindet. Dieses Verfahren wird auch als Superfinish bezeichnet. Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass bei diesem Verfahren das Werkstück die Rotations- und das Werkzeug die Oszillationsbewegung ausführen kann. Beim Langhubhonen werden immer beide Bewegungen über das Werkzeug realisiert.
Das Abtragen des Werkstoffs erfolgt mit so genannten geometrisch unbestimmten Schneiden, welche Honleisten genannt werden und unter dem Begriff Schleifmittel zusammengefasst sind. Diese Schleifmittel sind auf das nachstellbare und federnde Honwerkzeug, das auch als Honahle bezeichnet werden kann aufgesetzt. Hydraulische oder mechanische Stellmechanismen bewirken hierbei die Zustellung. Ein steigender Anpressdruck bewirkt ein tieferes Eindringen der Schneiden, bzw. der Schneidkristalle in die Werkstückstoffoberfläche, was einen dementsprechenden Materialabtrag zur folge hat. Der Honvorgang wird so lange fortgeführt bis das gewünschte Endmaß ereicht ist. [4]
Hubbewegungen
Schnittwerte
Die für das Honen erforderlichen Schnittwerte (Schnittgeschwindigkeit, Anpressdruck und Auswahl der Honsteine)können der Grafik "Schnittwerte" oder z.B. aus dem "Tabellenbuch Metall, Europa Verlag,43. Auflage, Seite 312" entnommen werden.
Schnittwerte
Anwendungsbereiche
Die Honbearbeitung hat vielfältige Anwendungmöglichkeiten in der Industrie. Beispielsweise werden in der Automobilindustrie für Kraftfahrzeugskomponenten wie ABS- und Einspritzpumpenbauteile, Bremszylinder und Lenkgehäuse eine hohe Maß-, Form- und Oberflächenqualität gefordert. Die Honbearbeitung bietet die Möglichkeit, diese Qualitätsanforderungen einzuhalten.
Anwendungsbeispiel
Kühlschmierstoffe
Die einzusetzenden Kühlschmierstoffe sollen beim Honen drei Aufgaben erfüllen: die Spülung, die Schmierung und die Kühlung. Die Spülwirkung ist wichtig, damit die Honsteine griffig und sauber bleiben. Es werden Späne und Abriebteile der Honleisten, das heißt Bindungsbestandteile und Schneidkristalle, von der Bearbeitungsstelle entfernt. Die Schmierung erzeugt einen guten Spanablauf aus dem Zerspanungsbereich. Die Kühlwirkung dient der Vermeidung von Maßabweichungen infolge der Erwärmung der Werkstücke. Aufgrund der verhältnismäßig großen Berührungsfläche zwischen Honstein und Werkstück kommt es jedoch lediglich zur Ausbildung geringer Drücke und damit zu einer niedrigen örtlichen Erwärmung[3].
Werkzeuge
Honleisten
Honleisten nach DIN 69186, bestehen im wesentlichen aus einem Verbundsystem von Korn- und Bindungswerkstoffen. Die zur Spanabnahme benötigten Honleisten können unterschieden werden in Honleisten mit Korund oder Siliziumkarbid und in Honleisten mit Diamant- und Bornitridbelag. Honleisten mit Korund oder Siliziumkarbid, also mit normalen Hartstoffkörnern, erhalten ihre gewünschte Gestalt durch einen mechanischen Abtrag ihres Volumens. Eine Profilbearbeitung ist in der Regel nicht erforderlich, weil sich schmale Honleisten während ihres ersten Einsatzes sehr schnell der Form bzw. Krümmung des zu bearbeitenden Werkstückes anpassen. Eine Nachschärfung erfolgt, indem man den Anpressdruck bzw. die Oszillationsgeschwindigkeit der Honleiste erhöht, wodurch die Körner ausbrechen oder splittern. Einsatz finden diese konventionellen Schneidstoffe insbesondere bei der Honbearbeitung von Kolbenlaufbahnen und Verbrennungsmotoren. Ursache sind hierfür die geringen Honleistenanpreßdrücke, mit denen sich die Schneidstoffe wirkungsvoll einsetzen lassen. Honleisten mit Bornitrid- und Diamantbelag müssen vor ihrem Einsatz der Form des Werkstückes angepasst werden. Ihre Vorteile liegen u.a. in der hohen Standmenge, der guten Formhaltigkeit, dem wirtschaftlichen Einsatz bei kleinen Bohrungen, der hohen Maß-, Form- und Oberflächengenauigkeit. [2].
Verschiedene Honleisten
Honwerkzeuge
Fast alle Honwerkzeuge besitzen einen rohrförmigen Werkzeugkörper und eine Umlenkung der axialen Zustellbewegung in eine radiale Zustellbewegung durch einen axial verschiebbaren Zustellkonus. Hochgenauigkeitswerkzeuge für den kleinen Bohrungsbereich sind in der Regel mit nur einem Zustellkonus geringer Steigung ausgelegt. Hiermit wird die Auflösung der Zustellbewegung erhöht, jedoch der radial zustellbare Weg reduziert.Aufgrund unterschiedlichster Anforderungen wurden diverse Werkzeugtypen entwickelt. Sie lassen sich zunächst unterscheiden in Honwerkzeuge, die während der Bearbeitung zustellbar sind und Honwerkzeuge, die voreinstellbar sind. Während der Bearbeitung zustellbare Honwerkzeuge lassen sich weiter unterteilen in Leisten-Werkzeuge, wie Ein- Leisten-Werkzeuge, Mehr-Leisten-Werkzeuge und Sonderwerkzeuge, und vollflächige Werkzeuge, wie Schalenwerkzeuge und Schaftwerkzeuge. Unter die Kategorie der voreinstellbaren Honwerkzeuge fallen die sogenannten Dornwerkzeuge.
Ein-Leisten-Honwerkzeuge werden häufig bei der Bearbeitung von hochgenauen Kleinteilen eingesetzt.
Mehrleisten-Honwerkzeuge stehen für diverse Einsatzmöglichkeiten in unterschiedlichsten Ausführungen zur Verfügung. Aufgrund des hohen Schneidmittelaufnahmevolumens und ihrer Einsatzparameter sind hier die größten Zerspanungsleistungen beim Honen erreichbar.
Das Schalenwerkzeug, ein vollflächiges Werkzeug, bei dem mehrere Leisten fest auf Halbschalen aufgebracht sind, eignet sich zur Bearbeitung von Bohrungen mit großflächigen Unterbrechungen.
Schafthonwerkzeuge werden in einem Durchmesser von 2,5 mm bis ca. 30 mm eingesetzt. Sie sind während der Bearbeitung aufweitbar und bestehen aus einem rohrförmigen, mehrfach geschlitzten Werkzeugkörper, der durch Verschieben des inneren Zustellkonus durch Dehnung aufgeweitet wird.
Dornhonwerkzeuge sind bezüglich der Zustellung vor der Bearbeitung eingestellt. Der Durchmesser der Schneidbelagsfläche ist auf das vorgegebene Maß der zu bearbeitenden Bohrung ausgelegt. Der Honvorgang erfolgt nur in einem Doppelhub. Im Abwärtshub erfolgt der nahezu vollständige Materialabtrag. Der Aufwärtshub dient hauptsächlich zum Glätten der Oberfläche. [2]
Diverse Honleistenhalter
Mehrleistenhonwerkzeuge und ein Zustellkonus
Werkzeugmaschinen
Werkzeugmaschinen werden in vielen unterschiedlichen Bauformen angeboten, je nach Anforderung hinsichtlich der Qualität, der Wirtschaftlichkeit und jeweiligem Werkstück. Die Maschinenbauform ist neben diversen Verfahrenskomponenten wie Zustellung, Vorrichtung, Werkzeug usw. von entscheidender Bedeutung.
Senkrecht-Honmaschine,_1966
Horizontalhonmaschine, Innenhonen bis Ø 800mm
Weblinks
http://www.elsass-nsidemaas.com/web_de/index.html
http://nagel.com/nagel/htm/deutsch/index2.htm
http://www.gehring.de/de/index.php
Quellenverzeichniss
[1] Norm Din 8589: Honen, Einordnung, Unterteilung, Begriffe, 1985
[2] Flores,G.: Grundlagen und Anwendungen des Honens. Essen: Vulkan Verlag, 1992
[3] König, W.,Klocke, F.: Fertigungsverfahren Band 2: Schleifen, Honen,Läppen. 3. Auflage, Düsseldorf: VDI- Verlag, 1996
[4] Alfred Böge: Handbuch Maschinenbau, 18. Auflage,Vieweg Verlag, 2007
[5] Nagel Werkzeugmaschinen: www.nagel.com
[6] Gehring Werkzeugmaschinen: www.gehring.de
[7] www.elsass-nsidemaas.com
