Mit piezounterstütztem Strukturfinishen zu optimierten Lagersitzen

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

WITTENSTEIN SE

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Eine sehr praxisnahe Entwicklung stellt der Massenausgleich für die Hublager-Finisheinheiten dar, der bald optional auf Supfina-Neuanlagen zum Einsatz kommt und demnächst auch nachgerüstet werden kann. Beim Finishen der Pleuellagerzapfen einer Kurbelwelle umschließt die Einheit mit ihrem Werkzeug das Lager ähnlich wie das Pleuel den Motor.

Sie wird bei der Bearbeitung durch die Rotation des Werkstücks angetrieben. Um das zu ermöglichen sind die Finisheinheiten mit einem sogenannten Hubmodul ausgestattet, das die nötigen Freiheitsgrade durch eine lineare und eine rotatorische Führungsebene ermöglicht.

Suboptimale tribologische Eigenschaften können vorzeitigen Verschleiß verursachen

Nachteilig wirken sich dabei die an den Umkehrpunkten auftretenden Beschleunigungskräfte aus, die zusätzlich durch die masseinduzierten Kräfte der Finisheinheit überlagert werden. Das beeinflusst die Anpresskräfte des Werkzeugs und auch die Qualität des Lagers. Vor allem am OT (oberer Totpunkt) sind die Rauigkeit, der Traganteil und die Querform (Balligkeit) eher schlechter als am UT (unterer Totpunkt). Bei üblichen Anforderungen an die Pleuellager hatte dies bis dato keine Auswirkungen auf die Lebensdauer des Motors, obwohl die höchste Belastung am OT entsteht.

Angesichts stets steigender Verbrennungsdrücke und immer kleinerer Lager, in Kombination mit bleifreien Lagerschalen (erheblich geringere Verschleißschichtdicke), können diese suboptimalen tribologischen Eigenschaften aber vorzeitigen Verschleiß verursachen. Man hat deshalb ein Ausgleichssystem entwickelt, das die Massen- und Beschleunigungskräfte so reduziert, dass sie keinen messbaren Einfluss mehr auf Oberfläche und Form des Hublagers haben (Bild 4). Umlaufend konstante Werte für Rauigkeit, Traganteil und Querform sind die Folge.

Inprozess-Kraftmessung ergänzt die Kontrolle

Ebenfalls seriennah zeigt sich die neue Inprozess-Messung der Bearbeitungskräfte, die eine deutlich gesteigerte Sicherheit des Bandfinish-Prozesses bietet. Bislang wurden die qualitätsrelevanten Prozessparameter wie Bearbeitungszeit, Rotation, Oszillation (Amplitude und Frequenz) und Werkzeugbruch überwacht, seit einigen Jahren auch der Bandvorschub, der den Werkzeugverschleiß kompensiert.

Die Bearbeitungskräfte als weiteres qualitätsbeeinflussendes Merkmal wurden jedoch bislang nur von der Maschinensteuerung über den jeweiligen Kräften zugeordnete Hydraulikdrücke erzeugt. Diese Drücke werden zwar überwacht, doch garantiert das nicht automatisch, dass auch die richtige Kraft wirkt.

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