Laserkonditionieren von Honleisten

Vorbereitung von Honwerkzeugen mit superharten Schneidleisten für höchste Formgenauigkeit.

Diamant- und CBN-Honleisten sind aufgrund ihrer hohen Standmengen und reproduzierbaren Arbeitsergebnissen in der fertigungstechnischen Praxis allgemein eingeführt. Die Vorbereitung von Honwerkzeugen mit superharten Schneidleisten für den Einsatz in der Honmaschine erfordert in der konventionellen Konditionierung sowohl die Herstellung der Makrogeometrie wie Formgenauigkeit sowie die Erzeugung einer Mikrogeometrie wie mit erhabenen Schneidkristallen. Ein neues Laserbearbeitungsverfahren ermöglicht es nun, zumindest in den Anwendungsbereichen mittlerer Siebkörnungen, den bisherigen Aufbereitungsmodus zu substituieren. Die Honleiste mit unmittelbar einsatzbereiter Topographie ohne aufwändige Aufbereitung ist das Ziel dieser neuen Technologie.

Im Honprozess erfolgt die Endbearbeitung von Bohrungsoberflächen, welche im verbauten Zustand überwiegend die Funktionen Gleiten, Dichten und/oder Führen übernehmen. Das Bearbeitungsverfahren arbeitet mit gebundenem Schneidkorn unter ständiger Flächenberührung zwischen der Arbeitsfläche der Honleiste und der Bohrungsoberfläche. Dabei bilden die Kornspitzen der eingebetteten Diamant- oder CBN-Schneidkristalle das Schneidenkollektiv, mit dem der Werkstoff zerspant wird, um Makro- und Mikrogeometrie der Arbeitsfläche der Schneidleiste prozessgerecht vorzubereiten. Die Honleiste ist somit das Bindeglied zwischen Maschine und Werkstück.

AUFBAU EINER HONLEISTE

Die Honleistenkomponenten wie Korngröße, Kornstruktur, Bindung und Konzentration bestimmen die Arbeitsweise im Honprozess [1]. Die Korngröße übt einen Einfluss auf die Zerspanungsleistung und auf die erreichbare Oberflächengüte aus. Mit abnehmender Korngröße nimmt die Oberflächengüte zu, während das Zeitspanvolumen abnimmt. Die für das Honen gebräuchlichen Korngrößen befinden sich sowohl im Bereich der Schlämmkörnungen als auch im Bereich der Siebkörnungen. Die Kornspezifikationen besteht im Wesentlichen aus Material, Form, Härte und Gefügestruktur des Schneidkorns. Fast ausschließlich werden beim Honen metallisch gebundenes Diamant- oder CBN-Korn eingesetzt. Kornformen wie der blockige Oktaeder sind aufgrund des stark negativen Spanwinkels zum Honen wenig geeignet. Die multikristallinen Schneidkörner sind splitterfähig und erhalten durch scharfkantige Mikrostrukturen die Schneidfähigkeit. Die Konzentration der Schneidkörner einer Honleiste übt einen wesentlichen Einfluss hinsichtlich des Zeitspanvolumens und der erreichbaren Oberflächenrauheit aus. Sie ist die Masse der Schneidkristalle, die in einem Kubikzentimeter Schneidbelag enthalten ist. 80 entspricht die Diamantmenge von z.B. 4.4 Kt/Cm3 der Konzentration 100 bzw. 25 Vol.-%. Die Aufgabe der Bindung besteht in der festen Einbettung des Schneidkorns. Vorzugsweise werden metallische Sinterbindungen verwendet. Damit wird die Härte der Schneidleiste, definiert als Widerstand gegen Herausbrechen der Schneidkörner, bestimmt.

ARBEITSWEISE

Die Arbeitsfläche einer einsatzbereiten Honleiste weist erhabene Kornspitzen der eingebetteten Diamant- oder CBN-Schneidkristalle auf. Dieses Schneidenkollektiv ragt also aus der zurückgesetzten Bindungsmatrix heraus und zerspant aufgrund der Prozesskinematik den Werkstoff (Abb. 1]. Um eine stationäre Schneidfähigkeit der Honleiste zu erhalten. bedarf es einer kontinuierlichen Selbstschärfung. Dies wird dann möglich, wenn die Verschleißraten der Schneidkristalle und der Bindung in etwa gleich sind (Abb. 2). Somit wird durch einen konstanten Kornüberstand ein stabiler Honprozess mit konstanten Abtragsraten möglich. Verschleißt das Schneidkorn schneller als die Bindung, stumpft die Leiste ab. Ist jedoch der Bindungsverschleiß höher als der Kornverschleiß, verliert die Honleiste an Standmenge und somit an Wirtschaftlichkeit.