11._feinstbearbeitung
Feinstbearbeitung
Zur Feinstbearbeitung finden die folgenden Verfahren Anwendung:
- Langhubhonen (häufig nur als Honen bezeichnet)
- Kurzhubhonen, Superfinish
- Läppen
- Gleitschleifen
- Strahlspanen
Diese Verfahren sind Verfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Sie werden im allgemeinen im Anschluß an eine vorhergehende Feinbearbeitung (z.B. Feinbohren, Schleifen) zur Endbearbeitung angewandt.
1. Langhubhonen (Honen)
Man unterscheidet die folgenden Honmaschinen:
- Nach der Lage: Senkrechte (häufigst verwendete Maschinen) und waagrechte
- Nach der Anzahl der Spindeln: Ein- und mehrspindelige
Das Werkzeug, die Honahle, ist ein Zylinder, welcher mehrere senkrechte Schleifsteine (Honsteine) trägt.
Diese Schleifsteine (aus Edelkorund oder Siliziumkarbid --> Aufbau wie bei den Schleifscheiben: siehe Maturafrage „Schleifverfahren und Schleifmaschinen“) kann man in ihrem Durchmesser verstellen. Sie werden während des Arbeitsvorganges an die zu bearbeitende Oberfläche angepreßt. Die Honahle muß pendelnd gelagert werden, und macht eine drehende und hin- und hergehende Bewegung. Zur Einstellung der Spindel sitzt das Werkstück auf einem Kreuzschlitten.
erreichbare Oberflächengüten:
Das Arbeitsergebnis beim Honen ist vom Ausgangszustand (Werkstückstoff, Werkstückoberfläche, Härte z.B.
50HRC, 62 HRC) abhängig.
Bei steigender Härte erhöht sich die Oberflächengüte, weil es zu keinen Aufwürfen an den Bearbeitungsriefen durch plastische Verformung des Materials kommt. Bei duktilen (leicht verformbaren) Metallen wie Leicht- und Buntmetallen kommt es durch Zusetzung der Honleisten zu Rauheitsverschlechterung.
Bei harten Werkstoffen stumpfen die Körner durch die abrasive Wirkung des Werkstückstoffs ab. Abgestumpfte Körner haben eine glättende Wirkung auf die Oberfläche.
Zu Beginn des Honvorgangs sind die Körner auf den Honleisten scharf.
Während des Honens werden dadurch Oberflächenunebenheiten ausgeglichen. Die Körner stumpfen langsam ab. Dadurch wird die Oberfläche geglättet. Sind die Oberflächenunebenheiten noch zu groß, wird der Anpreßdruck der Honleisten an das Werkstück vergrößert. Dadurch brechen die stumpfen Körner aus und es kann wieder mit scharfen weitergearbeitet werden. Diese Vorgänge kann man so lange wiederholen, bis die Oberfläche gut genug ist (vorausgesetzt das Übermaß, daß für den Honvorgang vorgesehen ist, ist groß genug).
Es sind Rautiefen bis um 0,5 mm möglich.
Anwendung:
nur für Bohrungen (Innenbearbeitung): z.B. Aufnahmebohrung für Wälzlager oder Kugellager, Bremszylinder, Zahnradbohrung
2. Kurzhubhonen, Superfinish
Beim Superfinish bewegt sich ein kleiner Schleifstein (aus Edelkorund oder Siliziumkarbid) auf der zu bearbeitenden Oberfläche. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch den kleinen Hub (5 - 10 mm) und die hohe Frequenz (10 - 30 Hz).
Die schwingende Bewegung entsteht pneumatisch oder elektromagnetisch. Mit Zusatzeinrichtungen kann das Kurz-hubhonen auch auf Dreh- und Schleifmaschinen durchgeführt werden.
Beim Kurzhubhonen führt zumeist das Werkstück die Rotationsbewegung aus.
erreichbare Oberflächengüten: wie beim Langhubhonen
Anwendung: für Außenbearbeitung (Wellen oder ebene Flächen)
3. Läppen
Zur Bearbeitung wird die sogenannte Läppflüssigkeit - lose Korundkörner (Edelkorund, Siliziumkarbid,. Diamant) in Öl oder Petroleum - verwendet.
Diese Flüssigkeit bildet zwischen, dem zu läppenden Werkstück und der Läppscheibe, einen Film aus fein verteilten Schleifkörnern. Die Läppscheiben bestehen meist aus feinkörnigem Gußeisen, und haben Kanäle für die Läppflüssigkeit. Die Werkstücke werden durch einen Käfig geführt. Der Käfig ist als Kunststoffzahnrad mit genauen Aussparungen für die Werkstücke ausgeführt.
Durch das Läppen sind fast alle Werkstückstoffe bearbeitbar, die ein homogenes Gefüge aufweisen und sich nicht durch ihr Eigengewicht oder eine Belastung plastisch verformen. (alle Metalle, Keramik, Gläser, Naturstoffe wie Marmor, Edelsteine aller Art, Kunststoffe,.
..).
Anwendung von Läppen: Endmaße, Meßwerkzeuge, Führungen, ...
Man unterscheidet zwei Verfahren:
- Flachläppen: Es wird nur eine Fläche geläppt
- Planparallelläppen: Zwei parallele Flächen werden zwischen den beiden Läppscheiben bearbeitet (die beiden Läppscheiben drehen sich entgegengesetzt).
Händisches Läppen von Bohrungen
Es wird mit einem einstellbaren Dorn und mit der Läppaste durchgeführt.
Oberfläche:
Bei einer geläppten Oberfläche sind unter einem Mikrosko keine rillenförmigen Bearbeitungsspuren zu erkennen, die auf einen Werkstoffabtrag durch einen Schneidvorgang hindeuten. Die Oberflächenstruktur deutet auf einen Abtragmechanismus hin, durch den kleine Werkstückstoffpartikel aus dem Werkstück herausgebrochen wurden. Dieser Vorgang des Abplatzens dünner plättchenförmiger Werkstückstoffteilchen wird durch eine vorhergehende Verfestigung der oberflächennahen Randschicht ermöglicht, die auf die fortwährende Verformung des Werkstückstoffes zurückzuführen ist. Diese materialabhängige Verfestigung ist darüber hinaus mit einer Versprödung des Materials verbunden und äußert sich auch in einer Zunahme der Oberflächenhärte.
Bei Verwendung des gleichen Läppkorns weisen harte Werkstückstoffe bessere Oberflächenqualität auf als weiche Materialien.
Je größer der Belastungsdruck auf die Fläche ist, desto schlechter ist das Arbeitsergebnis. Das selbe gilt für die Abtragleistung. Je dicker der Läppmittelfilm ist, desto besser wird das Arbeitsergebnis.
Es sind Rauhtiefen bis zu 0,03 mm erreichbar.
Es kann eine Ebenheit von 0,3 mm/m erreicht werden.
Maßgenauigkeiten von etwa 1 mm sind gut erreichbar.
4. Gleitschleifen
Verwendung:
- Entgraten
- Entzundern
- Erzeugen einer Oberflächenstruktur
- Polieren
Beim Gleitspanverfahren befindet sich in einem Arbeitsbehälter eine Mischung von Gleitspanmittel, Werkstücken und fast immer Zusatzmittel in wäßriger Lösung.
Unregelmäßgige Bewegungen bewirken das gegenseitige Gleiten von Werkstücken und Gleitspanmittel und dadurch die Spanabnahme.
Der Arbeitsbehälter besteht aus Stahl mit einem Volumen von 1 bis 200 Liter.
Als Gleitspanmittel verwendet man eine Vielzahl von losen Schleifkörpern (Chips).
Die Körperform und -größe muß den Hohlräumen der Werkstücke angepaßt sein (sonst Verklemmung).
Schleifkörperauswahl:
Größere Schleifkörper erzielen auch größere Spanungsrate (rascher fertig), zu große behindern sich aber gegenseitig und haben dadurch einen gegenteiligen Effekt.
Zusatzmittel beeinflussen das Schleifergebnis wesentlich. Sie haben mehrere Aufgaben:
- Gleiten erleichtern
- Fetten oder entfetten
- entrosten
- Emulsionsbildung
- Oberflächenstruktur der Werkstücke chemisch beeinflussen (z.B. mattieren)
- Aufprallen vermindern
Oberläche:
Die Entwicklung dieses Verfahrens ermöglicht heute die Oberflächenbearbeitung vom Gußputzen bis hin zum Hochglanzpolieren von Kontaktlinsen.
Es können selbst feingeschliffene oder feinstbearbeitete Werkstücke durch Gleitschleifen beschädigungsfrei weiter verfeinert werden. Mit entsprechenden Polierverfahren in derartigen Gleitschleifanlagen kann eine Oberflächenverbesserung bis zum Hochglanz erzielt werden.
5. Strahlspanen
Unter Strahlen versteht man allgemein ein Fertigungsverfahren, bei dem ein beschleinigtes Strahlmittel (fest,flüssig) auf das Werkstück trifft.
Die Beschleunigung erfolgt in einem Strahlgerät durch ein Strahlsystem. Das Strahlsystem wird nach der Methode (Druck, Schleudern,.
..) oder nach dem Trägermittel (Druckluft, Druckflüssigkeit, Dampf,...) bezeichnet, wie z.
B. Druckstrahlen, Schleiderstrahlen, Wasserstrahlen,...
Strahlspanen ist Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden durch Strahlen.
Beim Strahlspanen sind die Körner ungebunden und werden auf die Bearbeitungsstelle geschleudert.
Treffen die Kornschneiden auf einen duktilen Werkstückstoff, so entsteht eine mit kleinen Kratern versehene Oberfläche. Die Kraterbildung ist mit plastischen Fließvorgängen verbunden, die eine Verfestigung der Oberfläche nach sich ziehen. Diese Verfestigung kann auc nach der Bearbeitung in randnahen Schichten des Werkstückes verbleiben. Ist die Werkstückoberfläche dagegen spröde, platzen ganze Bereiche der oberflächennahen Schicht durch die auftreffenden Schneiden ab. Da über die Wirkung der Schneide hauptsächlich die kinetische Energie das Korns entscheidet, ist das Wirkprinzip des Schneideneingriffs einergiegebunden.
Anwendung:
- Entgraten
- Aufrauhen
- Schleifen
- Läppen
- Polieren
- Reinigen
- Verfestigen
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