Prozesswechselwirkungen beim Microfinishen von Funktionsflächen rotationssymmetrischer Bauteile

Abstract

Das Funktionsverhalten gleit-reibbeanspruchter Oberflächen wird durch viele unterschiedliche Eigenschaften und Parameter, wie zum Beispiel die Kontaktverhältnisse und Reibungsart, aber auch die Oberflächentopographie und -integrität der Kontaktpartner beeinflusst. Diese werden meist durch eine mechanische Bearbeitung konditioniert. Hierzu zählen auch Honverfahren, wie das Microfinishen, auch Kurzhubhonen oder Superfinishen genannt, das ein relevantes Bearbeitungsverfahren zur Herstellung gleit-reibbeanspruchter Oberflächen ist. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird das Microfinishen mit Band unter Berücksichtigung des elastischen Werkzeugverhaltens betrachtet. Hierbei wird für unterschiedliche Andrückelemente die Kontaktzone und die daraus resultierende Flächenpressung zwischen Werkzeug und Werkstück sowie deren Einfluss auf die Prozesswechselwirkungen untersucht. Auf Basis gezielt angepasster flexibler Federstahl-Andrückelemente wird analysiert, ob sich die unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich radialer Welligkeit, axialer Kontur und Bauteiltopographie mittels Microfinishen mit Band erreichen lassen. Ziel der Betrachtungen ist es, die Herstellung von technischen Funktionsflächen mittels Microfinishen genauer zu verstehen und auf Basis der Erkenntnisse Handlungsempfehlungen zu geben, um die Prozessauslegung zur Herstellung technischer Funktionsflächen zu optimieren.

The functional behaviour of surfaces that are exposed to sliding friction load is influenced by many different properties and parameters, such as the contact conditions and type of friction, but also the surface topography and integrity of the contact partners. These are usually conditioned by mechanical processing. These also include honing processes such as microfinishing, also known as short-stroke honing or superfinishing, which is a relevant machining process for producing surfaces exposed to sliding friction loads. This thesis considers microfinishing with belt in the context of elastic tool behaviour. In this context, the contact zone and the resulting surface pressure between tool and workpiece, as well as the process interactions are analysed for different contact elements. Based on specifically adapted flexible spring steel contact elements, it is analysed whether the different requirements in terms of radial waviness, axial contour and component topography can be achieved through microfinishing with belt. The aim of the investigations is to gain a more precise understanding of the production of technical functional surfaces by means of microfinishing. Based on the findings, recommendations will be provided for optimising the process design for the production of technical functional surfaces.