Fachinformationen rund um's Schleifen von

Honen bringt Zylindern neue Power

Das Honen von Zylindern in einem Kurbelgehäuse (oft auch als Motorblock bezeichnet) ist ein entscheidender Prozess während der Restauration oder Überholung eines Motors. Richtig angewandt entscheidet es mit über Leistung, Laufruhe und Lebensdauer.

Der Begriff “Honen” stammt ursprünglich von dem englischen “to hone” ab und bedeutet übersetzt schleifen bzw. reiben und bezeichnete das ursprünglich das Abziehen oder Wetzen eines Gegenstandes auf einem Stein. 1923 setzte das Automobilunternehmen Ford im amerikanischen Detroit Honen erstmals in der Massenproduktion von Kolbenlaufflächen bei Zylindern von Verbrennungsmotoren ein. Heute spricht man oft auch von Honschliff.

Wirkungsprinzip des Honens

Honen, genauer Innenrundhonen, ist maßgeblich für eine einwandfreie und laufruhige Funktion des Motors: Denn die beim Honen auf der Innenseite des Zylinders entstehenden Riefen (auch “Honlinien” genannt) sorgen für eine ordentliche Öl-Schmierung, weil in ihnen bei der Auf- und Abwärts-Bewegung der Kolben das Öl hängen bleibt. Daher ist genauestens darauf zu achten, dass die Winkel dieser Linien in einem Bereich zwischen 35° und 45° liegen. Ist der Winkel größer als 45°, so wird zu viel Öl mitgezogen, sind sie kleiner als 30°, so frisst sich der Kolben eventuell fest, da er zu trocken läuft.

Honmaschinen

Praktisch wird das Honen im Bereich des Motor-Tuning bzw. -Instandsetzung mit sogenannten Hongeräten, die mit Schleifsteinen versehen sind, ausgeführt. Diese Schleifsteine sitzen an beweglichen Armen an einer flexiblen Achse, wodurch sich die Steine beim Honvorgang selbstausrichtend zentrieren. Möglich wird dies z.B. auf Vertikal-Bohrmaschinen. In der Motor-Serienfertigung sind jedoch spezielle Honmaschinen mit senkrechter oder waagerechter Spindel üblich.

Auf einer solchen Honmaschine wird – ähnlich wie bei einer Fräsmaschine – das Werkzeug in die zu bearbeitende Bohrung eingeführt und darin langsam rotierend sowie oszillierend (längs hin und her) bewegt. Die Schneidleisten aus Siliziumkarbid, Korunden oder Diamant werden dabei mit einem durch Form- oder Kraftschluss im Werkzeug einstellbaren Druck an die Bohrung angepresst. Hierdurch erhält die Oberfläche der inneren Zylinderwandung das charakteristische Aussehen mit sich (in der Regel spitzwinkelig) kreuzenden schräg im Zylinder verlaufenden Riefen (auch Kreuzschliff genannt). Dieser bekommt so definierte Rauhigkeitseigenschaften mit der wichtigen Resthaftfähigkeit für das Motor-Schmiermittel (Hydrauliköle, Motoröle).

Je nach Frequenz der oszillierenden Bewegung kann das Honen in das sogenannte Langhubhonen (auch Ziehschleifen) sowie das Kurzhubhonen (auch Feinziehschleifen) unterteilt werden:

Langhubhonen

Beim Langhubhonen einer Bohrung rotiert das Werkzeug um seine eigene Achse und wird dabei über die gesamte Länge der Bohrung auf und ab, also oszillierend, bewegt. Durch mehrmaliges Überfahren der gleichen Fläche mit entgegengesetzter Vorschubrichtung ergeben sich die für das Honen typischen gerade oder elliptisch kreuzenden Riefen auf der Oberfläche, die für eine niedrige Schnittkraft bestenfalls einen Winkel von ungefähr 45 ° aufweisen.

Im Vergleich zum Innenrundschleifen erzeugt das Langhub-Innenrund-Honen eben diese gewünschten kreuzenden Bearbeitungsspuren sowie die Möglichkeit sowohl sehr lange, als auch sehr kleine Bohrungen zu bearbeiten. Und dies bei geringen Bearbeitungstemperaturen.

KREUZSCHLIFFWINKEL ALPHA30°45°60°90°
Hubgeschwindigkeit1111
Umfangsgeschwindigkeit3,72,41,751

Kurzhubhonen

Das Kurzhubhonen hingegen unterscheidet sich vom Langhubhonen durch Hub-
länge und Frequenz, wodurch ein Sinusschliff in Form von sich kreuzenden Bearbeitungsspuren entsteht, da sich der Umkehrpunkt des Werkzeuges innerhalb des Werkstücks befindet. Dieses Verfahren wird auch als Superfinish oder Microfinish bezeichnet.

Praxistipp: Zylinder prüfen, bohren und honen

  1. Zunächst Zylinderbohrung mit montierten Hauptlagerdeckeln feinbohren.
  2. Es ist eine Honzugabe von ca. 0,08 mm (auf den Durchmesser bezogen) zu beachten.
  3. Gutgehonte Zylinderbohrungen müssen mindestens 20 % offene Graphitadern aufweisen.
  4. Der Honwinkel sollte zwischen 40 und 80 Grad liegen.
  5. Damit sich die Honleisten nicht mit dem Schleifschlamm zu setzen und um Späne schnell abzuführen, beim Arbeitsvorgang mit reichlich Honölen) spülen.
  6. Damit der Ölfilm auf der Zylinderoberfläche gut haftet, muss diese eine bestimmte Rauheit aufweisen. Es sind 3 Messverfahren gemäß nachstehender Aufstellung gebräuchlich:
OBERFLÄCHENRAUHEITNICHT GELAUFENE ZYLINDERFLÄCHE
Rt (Gerätemesswert)3–6 μm
Ra (Gerätemesswert)0,4–0,8 μm
R3Z (Diagrammauswertung)4–7 μm

 

Aufbau Honsteine

Der Werkstoff des Kurbelgehäuses wird mit geometrisch unbestimmten Schneiden durch die in den Honsteinen (Honleisten) gebundenen Schleifmittel (Korn) bearbeitet. Die Honleisten können aus denselben Materialien mit den gleichen oder ähnlichen Bindungen wie bei Schleifscheiben gefertigt sein. Standard-Honleisten können sowohl auf Stahlkörper aufgesintert oder als durchgesinterter Schneidbelag hergestellt werden. Als Schleifmittel werden fast ausschließlich kristalline Hartstoffe aus synthetischer Herstellung eingesetzt. Die gebräuchlichsten konventionellen Schleifmittel sind

  • Korund (Aluminiumoxyd Al2O3) und
  • Siliziumkarbid (SiC).

Beim Sinterkorund bildet sich durch den Herstellungsprozess eine besonders gleichmäßige, feinkristalline Kornstruktur. Diese lässt bei zunehmendem Kornverschleiß nur den Ausbruch kleiner Partikel zu – somit wird das Schleifkorn optimal ausgenutzt. Siliziumkarbid ist ein rein synthetisches Produkt und wird aus Quarzsand und Koks im elektrischen Ofen bei etwa 2.200 °C gewonnen. SiC ist härter, spröder und scharfkantiger als Korund. Siliziumkarbid wird vorwiegend bei harten und spröden Motor-Werkstoffen wie Grauguss und Hartmetall sowie bei Nichteisenmetallen eingesetzt.

Praxistipp: Die richtigen Honsteine verwenden

  • Vorhonen: Korngröße 150 (Materialabnahme von ca. 0,06 mm auf Durchmesser bezogen)
  • Fertighonen: Korngröße 280 (Materialabnahme 0,02 mm auf Durchmesser bezogen)
  • Plateauhonen: Korngröße 400-600 (Spitzen des Profils in wenigen Hüben mit leichtem
    Anpressdruck abtragen)
  • Honen und Bürsten: beim Honen mit einem Honstein der Körnung 120, 150, 180 arbeiten,
    für Blockmotoren (GG) Bindung 5 bis 7. Durch Bürsten werden im letzten Honarbeitsgang die an der Zylinderoberfläche entstandenen Materialspitzen abgetragen. Hierzu sind mindestens 10 Hübe mit Honöl durchzuführen. Für beste Ergebnisse sollte nach der Hälfte der Bearbeitungszeit die Drehrichtung der Honmaschine umgekehrt werden. Der Zylinderdurchmesser verringert sich durch das Honbürsten zwischen 0,001 und max. 0,01 mm.

Nennmaßbereiche der einzuhaltenden Zylindertoleranz, damit Kolben und Kolbenringe hinterher perfekt passen:

ZYLINDERDURCHMESSERTOLERANZ
Ø 30–50 mm0,011 mm
Ø 50–80 mm0,013 mm
Ø 80–120 mm0,015 mm
Ø 120–180 mm0,018 mm

Immer den Durchmesser der Zylinder oben, mittig und unten sowie in Längs- und Querrichtung (90° zueinander versetzt) prüfen.