Adaptronisches Formhonen - Fertigungsverfahren zur Kompensation von Zylinderverzügen

Die Anforderungen an die Fertigbearbeitung von Zylinderlaufbahnen sind durch die Qualitätsmerkmale Rundheit und Zylinderform sowie die Ausprägung des Oberflächenprofils definiert. Am Beispiel der Hubkolbenverbrennungsmaschine stellen sich jedoch sowohl montage- als auch betriebsbedingte Verzüge der Zylinderform ein. Da das Vermögen der Kolbenringe, den Brennraum stets zuverlässig abzudichten beschränkt ist, verschlechtert sich der Wirkungsgrad und der Ölverbrauch steigt. Einen fertigungstechnischen Ansatz zum Erzeugen einer freien Form in der Zylinderbohrung stellt das am Fraunhofer IWU entwickelte Adaptronische Formhonverfahren1 dar. Ziel ist, inverse Verzugsgeometrien als Makroformen vorzuhalten. Diese stellen dann unter Wirkung der Verzugsmechanismen im gewünschten motorischen Betriebsbereich wieder ideale Zylinderformen dar. Die Werkzeug- und Verfahrensentwicklung sowie die Auswertung von Bearbeitungsergebnissen hinsichtlich Produktivität, Formgenauigkeit und Oberflächentopografie werden dargestellt und als Potentiale für die Optimierung des tribologischen Systems Kolben, Kolbenring, Zylinderlaufbahn gewertet.

In order to meet highest demands on the cylindricity of combustion piston engine cylinder bores, the produced macro shape must correspond to the inverse distortion contour caused by assembly and operation. A manufacturing approach for generating such contours is based on form honing using an adaptronic honing tool possessing piezoelectrically controllable honing sticks ensuring highly dynamic interaction. The honing process management to be developed is aimed at both providing a model-like description of the machining conditions at tool engagement and implementing them using an appropriate control system. In the article, the influencing factors on shape, dimension and surface are systematically described.Adaptronic form honing is therefore suitable for significantly contributing to the optimization of the tribological system of piston, piston ring and cylinder bore interface.