Honen Uitgelegd: Definitie, Proces en Essentiële Gereedschappen

Wat is Honen?

Honen is een abrasief bewerkingsproces dat een precisie-oppervlak op een metaalwerkstuk produceert door een abrasieve slijpsteen of slijphiel tegen het werkstuk te schrobben langs een gecontroleerd pad. Honen wordt primair gebruikt om de geometrische vorm van een oppervlak te verbeteren, maar kan ook de oppervlakteafwerking verbeteren.

Typische toepassingen zijn de afwerking van cylinders voor verbrandingsmotoren, luchtdraagspindels en tandwielen. Er zijn veel typen honen, maar alle bestaan uit één of meer abrasieve stenen die onder druk tegen het oppervlak worden gehouden waar ze aan werken.

Andere vergelijkbare processen zijn lapperen en superfinishing.

Definitie van Honen

Henen definieert als de handeling of het proces van het scherpen van iets op een hone of wetsteen. De precisie-uitlijning van het snijgereedschap van de machine wordt niet beïnvloed door het honen van de scherpe rand.

Het honenproces voorziet in de eindafmeting en creëert het gewenste afwerkingspatroon op de binnenkant van buizen of cylinderboorgaten. Afwerking wordt bereikt door abrasieve stenen van geschikte korrelgrootte en graad tegen het werkoppervlak te expanderen.

De stenen worden geroteerd en heen-en-weer bewogen in het onderdeel met hone abrasief onder gecontroleerde druk. Het combineren van rotatie en heen-en-weer beweging produceert een kruispatroon in het oppervlak van het te honen onderdeel.

Waarom Hebben We Het Honenproces Nodig?

Honingmachines zijn metaalafslijpmachines en het honenproces dat gebruikmaakt van harde tooling of honstenen en verbruikbare abrasieve stenen voor de correctie van:

• Diameter
• Vorm
• Oppervlakteafwerking
• Positietoleranties van boorgaten

Het honenproces is ontwikkeld om de perfectie van boorgeometrie, maatcontrole, eind-oppervlakteafwerking en oppervlaktestructurering toe te laten. Het honenproces dat de eindafmeting kan leveren en het gewenste afwerkingspatroon op de binnenkant van buizen of cylinderboorgaten kan creëren.

Afwerking wordt bereikt door abrasieve stenen van geschikte korrelgrootte en graad tegen het werkoppervlak te expanderen. De stenen worden geroteerd en heen-en-weer bewogen in het onderdeel met hone abrasief onder gecontroleerde druk. Het combineren van rotatie en heen-en-weer beweging produceert een kruispatroon in het oppervlak van het te honen onderdeel.

Procesmechanica

Aangezien honstenen eruitzien als slijphielen, is het verleidelijk om honen te zien als een vorm van laag-materiaalverwijdering slijpen. In plaats daarvan is het beter om het te zien als een zelf-truïng slijpproces.

Bij slijpen volgt het wiel een eenvoudig pad. Bijvoorbeeld, bij duikslijpen van een as, beweegt het wiel naar de as van het onderdeel, slijpt het, en beweegt dan terug naar buiten. Aangezien elke snede van het wiel herhaaldelijk contact maakt met dezelfde snede van het werkstuk, zullen onnauwkeurigheden in de geometrische vorm van het slijphiel op het onderdeel overgedragen worden.

Daarom is de nauwkeurigheid van de afgewikkelde werkstukgeometrie beperkt tot de nauwkeurigheid van de afstelklep. De nauwkeurigheid wordt nog erger naarmate het slijphiel verslijt, dus afstellen moet periodiek plaatsvinden om het te hervormen.

De beperking op geometrische nauwkeurigheid wordt in honen overwonnen omdat de honsteen een complex pad volgt. Bij inwendig honen, bijvoorbeeld, beweegt de steen langs twee paden tegelijkertijd. De stenen worden radiaal naar buiten gedrukt om het gat te vergroten terwijl ze tegelijkertijd axiaal oscilleren.

Door de oscillatie raakt elke snede van de honstenen een groot gebied van het werkstuk. Daarom kunnen onvolkomenheden in het profiel van de honsteen niet naar de boor overgedragen worden. In plaats daarvan passen zowel de boor als de honstenen zich aan de gemiddelde vorm van de beweging van de honstenen aan, wat in het geval van inwendig honen een cilinder is.

Dit gemiddelingseffect treedt op in alle honingsprocessen; zowel het werkstuk als de stenen eroderen totdat ze conformeren aan de gemiddelde vorm van het snijoppervlak van de stenen. Aangezien de honstenen neigen te eroderen naar een gewenste geometrische vorm, is er geen behoefte om ze af te stellen.

Als gevolg van het gemiddelingseffect overschrijdt de nauwkeurigheid van een gehond onderdeel vaak de nauwkeurigheid van de werktuigmachine die het gemaakt heeft.

Het pad van de steen is niet het enige verschil tussen slijp- en honingmachines, ze verschillen ook in de stijfheid van hun constructie. Honingmachines zijn veel meer compliant (buigzaam) dan slijpmachines. Het doel van slijpen is om een strakke maattolerantie te bereiken.

Om dit te doen, moet het slijphiel naar een exacte positie ten opzichte van het werkstuk verplaatst worden. Daarom moet een slijpmachine heel stijf zijn en zijn assen moeten met zeer hoge precisie bewegen.

Een honingmachine is relatief onnauwkeurig en imperfect. In plaats van te vertrouwen op de nauwkeurigheid van de werktuigmachine, vertrouwt het op het gemiddelingseffect tussen de steen en het werkstuk. Compliantheid is een vereiste van een honingmachine die nodig is voor het gemiddelingseffect om op te treden.

Dit leidt tot een duidelijk verschil tussen de twee machines: in een slijpmachine is de steen stijf bevestigd aan een glijbaan, terwijl bij honen de steen bediend wordt met pneumatische of hydraulische druk.

Hoogprecisie werkstukken worden meestal eerst geschoven en daarna gehond. Slijpen bepaalt de maat en honen verbetert de vorm.

Het verschil tussen honen en slijpen is niet altijd hetzelfde. Sommige slijpmachines hebben complexe bewegingen en zijn zelf-truïng, en sommige honingmachines zijn uitgerust met in-proces meetkundige controle voor maatcontrole. Veel doorvoerslijpoperaties vertrouwen op hetzelfde gemiddelingseffect als honen.

Honinggereedschappen

Honen gebruikt een speciaal gereedschap, een honenstein of hone, om een precisie-oppervlak te bereiken. De hone bestaat uit abrasieve korrels die met een lijmmiddel samengebonden zijn. Over het algemeen zijn honingkorrels onregelmatig gevormd en ongeveer 10 tot 50 micrometer in diameter (300 tot 1500 mesh grit). Kleinere korrelgroottes produceren een gladder oppervlak op het werkstuk.

Het doel van het honinggereedschap is om de kracht die gegenereerd wordt door de machine naar het werkstuk over te dragen. Honen zal de boor corrigeren voor kegelvormigheid, maat, afwerking en rechtheid, maar kan normaal geen axiale uitlijning of locatie corrigeren.

Het gereedschap bestaat uit een spindelneusadapter, een aandrijfas, en een gehond lichaam. Het hone-lichaam bevat een kegel bevestigd aan een duwstang. Zie de tekening van een typisch hone-gereedschap op de volgende pagina.

De duwstang, binnenin de aandrijfas, wordt omhoog of omlaag bewogen in het gehonde lichaam door een motor of hydraulische cylinder. De actuator zit in het hoofd. Als de kegel naar beneden beweegt, duwt het de expansieplaten naar buiten, waardoor de stenen expanderen.

De abrasieve stenen worden gebruikt om het stofmateriaal van het werkstuk te verwijderen. De garterveren worden gebruikt om de stenen in het gereedschap te houden en de stenen in te laten zakken wanneer het gereedschap uit de boor wordt gehaald.

De hone-gereedschappen kunnen super-abrasieven of geglaazuurde stenen gebruiken voor ruw honen, semi-afwerking en eindhonen. Piekhonen vereist meestal alleen de ruwbewerking. Plateaunhonen (een "plateau" erbovenop leggen) vereist fijn stenen om de pieken te verwijderen. Sommige hone-gereedschappen hebben zowel ruwe als fijn stenen in een enkel gereedschap.

Hone-gidsen (Hone Guides)

De hone-gidsen maken deel uit van het honinggereedschap. Ze worden gebruikt om de hone-stenen te beschermen bij het binnenkomen of verlaten van de boor en om te voorkomen dat het metaal van het honinggereedschap contact maakt met het booroppervlak.

De gidsen moeten regelmatig gecontroleerd worden op slijtage of opname van vreemd materiaal. Honstenen worden typisch samengevouwen tot onder de maat van de gidsen bij onttrekking om de stenen en de hone-gidsbus te beschermen.

Hone-gidsbus (Hone Guide Bushing)

De hone-gidsbus is gemonteerd op een vast beugel aan de voorzijde van de kolom. De functie van de hone-gidsbus is om het hone-gereedschap in het midden van de boor te gidsen. De bus is meestal gemaakt van gehard staal of carbide.

Carbide wordt gebruikt wanneer de hone-gidsbus ook een "incollapsibus" is. Deze worden gebruikt om de stenen terug vlak met het gereedschapslichaam te forceren wanneer de tooling te klein is om garterveren te hebben.

Instelbare Kegel (Adjustable Cone)

Bij het honen van blinde gaten kan een instelbare kegel worden gebruikt om de onderkant van de stenen te expanderen om rekening te houden met slijtage en de onderkant op maat te houden. Blinde boor overloop getoond bovenaan. Let op dat de stenen niet voorbij de bodem kunnen reizen als bij doorboorgaten.

Dit zal ongelijke steenslijtage en een kegelvormigheid aan de onderkant van het onderdeel veroorzaken. Het probleem kan geholpen worden door het gebruik van een instelbare kegel en door het gebruik van woonachtig aan de bodem.

Enkelvoudige Doorloop Honinggereedschappen (Single Pass Honing Tools)

Het honinggereedschap kan bestaan uit een diamant abrasieve boorbalk die geconstrueerd is van een uitbaar zachte gietijzeren huls permanent gecoat met 100/120 grit natuurlijke diamant abrasief of het kan een gesinterde huls zijn die abrasief in zich heeft ingesloten.

Het gereedschap is uitbaar, om te compenseren voor diamanthulsslijtage. De arboor bevat doorvoeren voor koelvloeistofstroom naar de gleuven in de huls. Het honinggereedschap passeert een keer door de boor en wordt teruggetrokken.

Deze machine gebruikt een drijvend type hone-gereedschap dat zich zelf uitlijnt met de bestaande boor. Het gereedschap is ontworpen voor het honen van open gaten die gegenereerd zijn door de vorige bewerkingsoperatie. Het gereedschap kan een boor corrigeren die uitgelopen, getaperd en out-of-round condities heeft. Het gereedschap produceert rechte, ronde, niet-getaperde gaten in één neerwaartse slag.

De hone-gidsbeugel en bussen zijn gemonteerd op een vast beugel gemonteerd aan de voorzijde van de kolom. De functie van de hone-gidsbeugel is om het honinggereedschap in de boor te gidsen. De bus is bewerkt om koelvloeistof naar het enkelvoudige doorloop hone-gereedschap te laten stromen.

Voordelen van Honenproces

• Minder complexe of laagkostende fixaties.
• Het is zeer nauwkeurig.
• Het kan gebruikt worden voor zowel lange als korte gaten.
• Het behoudt de oorspronkelijke boormiddenlijn.
• Elk materiaal kan afgewerkt worden ongeacht de hardheid.
• Het werkstuk hoeft niet door kracht gedraaid te worden, er zijn geen spanklemmen, flangeplaten of draaitafels nodig, dus geen spanklem- of locatiefouten.
• De hone wordt aangedreven vanaf een centrale as, dus buiging van de as kan geen getaperde gaten veroorzaken zoals bij boren.
• Het resultaat is een werkelijk rond gat, zonder taper of hoge of lage plekken, mits de vorige operaties voldoende voorraad achterlaten zodat de hone alle onregelmatigheden kan opruimen.
• Honen gebruikt een groot contactoppervlak bij lage snelheid vergeleken met slijpen of fijn boren, wat een klein contactoppervlak bij hoge snelheid gebruikt. Vanwege de gecombineerde draaiende en heen-en-weer beweging wordt een kruispatroon gecreëerd wat uitstekend is voor het vasthouden van smering. Diameters met 0,001 tot 0,0001 inch en nauwere nauwkeurigheden kunnen gehond worden door diamantstenen te gebruiken, vergelijkbaar met diamantwielen.

Beperkingen van Honenproces

• Honen wordt beschouwd als een langzaam proces. Echter, nieuwe machines en stenen hebben de hontijden aanzienlijk verkort.
• Horizontaal honen kan ovale gaten creëren tenzij het werk gedraaid of ondersteund wordt. Als het werkstuk dun is, kan zelfs handdruk een licht ovale gat veroorzaken.

Toepassingen van Honenproces

• Afwerken van automobiel-krukasjournalen
• Afwerken van ronde gaten
• Afwerken van holle cilindrische delen
• Afwerken van motorcylinders, lagers, geweerlopen, ringmaten, assen en flensvlakken, zuigerpen, automobiel-krukasjournalen, etc.
• Tandwielhobben