Formhonen von thermisch gespritzten Zylinderlaufbahnen

Kraftstoffverbrauch, Schadstoff- und CO2-Emissionen von Verbrennungsmotoren können mittels Formhonen von Zylinderlaufbahnen reduziert werden, indem durch das Honen beliebiger Freiformen betriebspunktspezifische Zylinderverzüge fertigungstechnisch vorgehalten werden.

In der vorliegenden Arbeit wird das Formhonen von modernen, thermisch gespritzten Zylinderlaufbahnen erforscht. Hierzu werden für die einzelnen Prozessschritte die Auswirkungen von Prozessgestaltung, Honleistenanpressdruck und Schneidmittel-spezifikation auf das Bearbeitungsergebnis untersucht. Die Erfassung des ortsaufgelösten Honleistenanpressdrucks erfolgt dabei durch ein eigens entwickeltes Inprozess-Kraftmesssystem, welches zusätzlich Rückschlüsse auf das Werkzeugübertragungsverhalten zulässt.

Die Untersuchungen zeigen, dass zu Bearbeitungsbeginn die thermische Spritzschicht durch teils sehr hohe Honleistennormalkräfte derart geschädigt werden kann, dass die gewünschte Solloberfläche nicht mehr herstellbar ist. Durch die entwickelte Formhonstrategie mit zeitlich skalierten Ansteuerwerten für die Piezoaktoren können für die zeitlich und örtlich unterschiedlichen Zeitspanvolumen verbesserte und einheitlichere Oberflächentopografien erzielt werden. Dabei ermöglicht die Inprozess-Messmethodik zur Ermittlung der Honleistennormalkräfte eine optimale Auslegung der Skalierungsschrittweite. Neben dem absoluten Kraftniveau während des Honens kann damit auch erstmalig der zeitliche Verlauf der Honleistennormalkräfte beobachtet werden. Zur weiteren Oberflächenverbesserung erfolgt im Anschluss an die Formhonbearbeitung ein Glätthonprozess mit federnd gelagerten Honleisten. Zusätzlich können durch eine geeignete Schneidmittelauswahl die Anforderungen an die finale Solloberfläche erfüllt sowie wirtschaftliche Werkzeugstandmengen erzielt werden. Darüber hinaus werden beim Formhonen von lastpunktspezifischen Antiverzugskonturen neben der geforderten Oberflächengüte die an die Sollform gestellten Anforderungen hinsichtlich Dynamik, Formausprägung, Zerspanvolumen sowie Fomgenauigkeit erreicht.