Schnittdruckgeregeltes Bohrungshonen

Abstract

In dieser Arbeit wird der Bearbeitungsprozess Honen insbesondere für den Bereich kleiner Bohrungen (d < 50mm) untersucht. Aufbauend auf der Beschreibung des Prozesses und der technologischen Kennwerte wird eine analytische Modellierung des Übertragungsverhaltens des Honwerkzeuges durchgeführt. Das Werkzeug überträgt die von der Maschine ausgeführten Bewegungen und aufgebrachten Kräfte auf die Honleiste an der Zerspanungsstelle. Diese Übertragung ist bei genauer Betrachtung jedoch nicht linear. Es wird gezeigt, dass unterschiedliche Möglichkeiten existieren um die prozessbestimmenden Kräfte an der Honleiste zu rekonstruieren. Das Drehmoment um das Honwerkzeug ist dabei als Messgröße für die Kräfte an der Honleiste besser geeignet als die Zustellkraft auf das Honwerkzeug, da die Zustellkraft durch Reibung beeinflusst werden kann. Während die Beschreibung eines gesteuerten Honprozesses auf Basis von Maschinengrößen wie Drehzahl, Oszillationsgeschwindigkeit und Zustellschritten Stand der Technik ist, werden in dieser Arbeit unterschiedliche Regelkonzepte vorgeschlagen. Diese basieren auf technologischen Größen und bieten das Potential, durch Ausregeln der Störeinflüsse wie der Nichtlinearität des Werkzeuges eine höhere Bearbeitungsqualität in einem stabileren Prozess bei reduziertem Aufwand zum Einrichten des Prozesses zu ermöglichen.

In this study the manufacturing process honing is analysed especially for machining small bores (d < 50mm). Based on the description of the process and the technological values, an analytical modelling approach is given for the transmission behaviour of the honing tool. The tool transmits the movements and forces that are generated by the machine to the honing stone at the chip removal area. On closer inspection however, the transmission is not linear. It is shown, that there exist different possibilities to reconstruct the forces at the honing tool. The torque around the honing tool is more appropriate as a measured quantity for the forces at the honing stone than it is the feeding force, because the feeding force can be influenced by frictional forces. While it is state of the art to describe an open-loop control for the honing process by machine parameters like revolution speed, stroke speed and feeding steps, this study proposes several concepts for closed-loop control. Those are based on technological values and have the potential to enable higher machining qualities in a more stable process with less effort for setup by compensating the disturbances like the nonlinearity of the honing tool.