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Oberflächengüten 0,05 µm Ra

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Oberflächengüten 0,05 µm Ra

Das Feinstbearbeitungsverfahren Superfinish, technisch auch Kurzhubhonen genannt, gehört nach DIN 8589 T.14 zur Familie des Spanens mit geometrisch unbestimmter Schneide.

Autoren: Dirk Schibisch, Uwe Friedrich, Karl-Heinz Richber, Peter Hipp

Die Werkzeuge mit gebundenem Korn, als Band oder Stein, führen dabei eine kurzhubige Schnittbewegung durch Schwingungen bis zu 5 mm Schwingweite aus, so dass sich die Arbeitsspuren überkreuzen. Zwischen Superfinish-Werkzeug und Werkstück besteht eine große Flächenberührung. Superfinish erzeugt ein maß- und formgenaues Werkstück mit geringer Rautiefe. Präzise gesteuerte Superfinish-Programme lassen Schruppbearbeitungen mit nennenswerten Zerspanvolumen ebenso zu wie Schlichtbearbeitungen mit Oberflächengüten kleiner als 0,05 µm Ra.
Die Anforderungen an das Verfahren lassen sich wie folgt darstellen:
– Erzeugung definierter Oberflächenstrukturen mit Genauigkeiten von Bruchteilen eines µm.
– Oberflächenparameter für optimale tribologische Eigenschaften an Dicht-, Gleit- und sonstigen Funktionsflächen.
– Verbesserungen der Mikrogeometrie
Werkstücke, die mit dem Superfinish-Verfahren bearbeitet werden, zeichnen sich aus durch: bessere Laufeigenschaften, geringere Geräuschentwicklung, niedrigen Verschleiß und damit höhere Lebensdauer, geringere Reibung und dadurch reduzierten Energieeinsatz.
Traditionell feinbearbeitete Oberflächen werden durch thermische Beeinflussung in ihrer Gefügestruktur verändert. Es entsteht eine bis zu 5 µm tiefe Oberflächenschädigung, Weichhaut genannt, mit Zugspannungen und Mikrorissen, die unter Belastung zu vorzeitigem Ausfall des Bauteils führen. Superfinish trägt das geschädigte Material ab und erzeugt Oberflächen, die Funktionsverhalten und Lebensdauer von hochbeanspruchten Werkstücken erheblich verbessern.
Bearbeitung zylinderähnlicher Oberflächen mit Band
Die Superfinish-Band-Bearbeitung hat durch die kontinuierlichen Verbesserungen der Bänder eine Vielzahl von Anwendungen wirtschaftlicher und prozesssicherer gemacht. Generell hat das Werkzeug Band den Vorteil, dass es nach Abschluss oder im Verlauf eines Bearbeitungszyklus’ weitergefördert werden kann, sodass für jedes Werkstück absolut identische Schneidbedingungen geschaffen werden. Deshalb zeichnet sich die Superfinish-Bandbearbeitung durch sehr gut reproduzierbare Ergebnisse aus.
Beispiel-Werkstücke sind Hub-, Haupt- und Passlager von Kurbelwellen, Nockenwellen, Ventilschäfte, Zahnstangen sowie Getriebewellen.
Moderne Band-Superfinish-Maschinen sind je nach Anwendungsfall sowohl in horizontaler und vertikaler Bauweise, ein- oder mehrstationig konzipiert. Für die Serienproduktion mit kurzen Taktzeiten stehen Fertigungslinien mit hohem Automatisierungsgrad zur Verfügung. Flexible Maschinen von Supfina kommen immer dann zum Einsatz, wenn es gilt, kleine und mittlere Stückzahlen unterschiedlicher Werkstücke wirtschaftlich zu fertigen.
In Abhängigkeit der Qualität der Vorbearbeitung haben sich unterschiedliche Superfinishstrategien entwickelt, die jeweils aus dem Einsatz einer Kombination aus Bearbeitungsschalen, Superfinishband und Bearbeitungsparametern bestehen. So werden bei gegossenen Komponenten andere Superfinishstrategien eingesetzt als bei Stahlkurbelwellen. Die Eingangsrautiefe der Oberflächen hat ebenso einen Einfluss auf das Finishergebnis wie die Maßhaltigkeit aller Geometrieparameter.
Nur durch Superfinish lässt sich eine Funktionsoberfläche auf den Lagerstellen von Hochleistungswellen erzeugen, die den anspruchsvollen Bedingungen in modernen Motoren standhalten.
Bearbeitung zylinderähnlicher Oberflächen mit Stein
Bei der Laufbahnbearbeitung werden konvexe, konkave, gerade oder nach einem logarithmischen Profil geformte Oberflächen-Profile mit Superfinish-Werkzeugen gefinisht. Diese Geometrien finden sich vor allem bei den unterschiedlichen Wälzlagern wie Kugel-, Zylinderrollen-, Pendelrollen- und Kegelrollenlager. An die Oberflächen der Laufbahnen werden höchste Anforderungen an Gleit- und Lagereigenschaften gestellt.
Bearbeitung planer, konkaver oder konvexer Oberflächengeometrien
Das Kreuzschliff-Superfinish wird u. a. angewendet um Dicht- und Anlageflächen der Komponenten von Dieseleinspritzpumpen wie Zwischen- und Anschlagscheiben, Düsenhaltekörper, Düsenkörper oder Stirnflächen von Zahnrädern auf höchste Anforderungen zu optimieren. Weitere Anwendungen sind die Bearbeitung von Armaturenkugeln, Kipphebeln, Kugelköpfe und Hüftgelenkspfannen für Endoprothesen (keramische Werkstoffe), Kugelbolzen und Gleitschuhe mit Kalotten für die Hydraulik-industrie. Die planen, konkaven und konvexen Oberflächengeometrien werden mit rotierenden Werkzeugen –Topfscheiben oder Hülsen – bearbeitet.
Die Scheiben zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich selber schärfen, d. h. ein zeitaufwändiges Abrichten der Werkzeuge entfällt. Durch den Verschleiß der Bindung werden immer wieder scharfe Körner in den Eingriff gebracht. Das Werkstück, das in der Regel von einem Spannfutter aufgenommen wird, und das Werkzeug sind entweder so angeordnet, dass Ihre Achsen parallel zueinander verlaufen (Planbearbeitung) oder dass sie sich in einem definierten Winkel schneiden (Bearbeitung von konkaven oder konvexen Flächen).
Supfina Grieshaber GmbH & Co. KGTel. 07834/866-175, Fax 07834/866-200
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