Dwie firmy o różnym profilu rynkowym zastosowały nowoczesną technologię honowania z wykorzystaniem osełek diamentowych. W obu przypadkach skutkowało to skróceniem jednostkowych czasów obróbki tulei cylindrowych, poprawieniem ich jakości i przyczyniło się do polepszenia osiągów silników.

Stałe dążenie producentów samochodów do zmniejszania zużycia paliwa i emisji spalin oraz poprawy charakterystyk technicznych skutkuje wieloma zmianami w budowie silników i technologii ich wytwarzania. Stosowane w nowoczesnych silnikach tolerancje wymiarowe tulei cylindrowych oraz dopuszczalne odchyłki błędów kształtu są mniejsze niż w przeszłości.

Rozwój inżynierii materiałowej umożliwił zastosowanie przemysłowe nowych materiałów i powłok, które wymagają użycia do ich obróbki innych niż dotychczas narzędzi obróbkowych. Nowe materiały stosowane w produkcji pierścieni i tłoków podwyższyły wymagania dotyczące tolerancji średnicy tulei cylindrowej, dopuszczalnych błędów kształtu i chropowatości powierzchni. Dwie firmy, White Performance i Jasper Engines & Transmissions zajmują się obróbką silników. Silniki z White Performance przeznaczone są do wyścigów samochodowych podczas gdy obrabiane w JASPER mają przeznaczenie użytkowe. Obie firmy stosują jednak tę samą technologię honowania tulei cylindrowych z zastosowaniem osełek diamentowych. Nowoczesna technologia pozwoliła nie tylko polepszyć jakość tulei cylindrowych, co skutkuje lepszymi osiągami silników, ale także skróciła czas obróbki przyczyniając się do zwiększenia zyskowności produkcji.

Firma tuningowa skraca cykl honowania o połowę i poprawia osiągi silników.

Właściciel White Performance, Fred White, były uczestnik wyścigów równoległych, posiada warsztat o powierzchni 1 486 m² wykonujący pełen zakres usług i zatrudniający ośmiu pracowników. Firma ma swoją siedzibę w miejscowości Kingsport w stanie Tennessee. „Nasz chleb powszedni to silniki wyczynowe dla wyścigów na odcinkach prostych i na torach owalnych. Poza tym zbudowaliśmy mocną pozycję w branży wyczynowych silników do łodzi”, powiedział White.

„Zajmujemy się także budową silników seryjnych i oferujemy gotowe silniki z wysyłką do wszystkich miejsc na świecie oraz świadczymy usługi obróbki na rzecz innych warsztatów”.
Firma jest wyposażona w hamownię i jest samowystarczalna w zakresie obróbki posiadając w swoim parku maszynowym pięć maszyn CNC, elektro-drążarkę, szlifierki do wałów korbowych i wyważarki, różnorodne obrabiarki konwencjonalne oraz wszystkie rodzaje sprzętu pomiarowego. White Performance wykonuje kompletną obróbkę podzespołów, a także montaż silnika. „Poddajemy procesowi honowania około 200 bloków na miesiąc na potrzeby własne oraz innych firm. Wśród nich występują bloki i cylindry wykonane ze wszystkich stosowanych obecnie materiałów takich jak: żeliwo szare, żeliwo wysokoniklowe, żeliwo o zwartym graficie (CGI), Nickasil, aluminium(Alusil). Spektrum specyfikacji technicznych jest także szerokie: GM Bow Tie, Dart, Honda, Toyota, a także bloki z dużymi średnicami cylindrów takie jak Chevy i Ford.
Wszystko co przejdzie przez drzwi, nawet sprężarki powietrza z cylindrami o średnicy 430mm”, powiedział Chris Webb, operator obrabiarek z czterdziestoletnim doświadczeniem. Chris przyszedł do pracy w White Chris przyszedł do pracy w White Performance z firmy Morgan-McClure Racing, w której zajmował się obróbką silników dla serii wyścigów Sprint Cup. Kiedy Chris Webb dołączył do nowego zespołu White Performance używana była tam legendarna honownica Sunnen CV616 wyposażona w klasyczne głowice honujące z dwiema osełkami ceramicznymi i dwiema podeszwami prowadzącymi. Okazuje się, że nawet wprawny operator z doświadczeniem nabytym w warsztacie NASCAR może mieć trudności z osiągnięciem wymaganej dokładności obróbki jeśli stosowane są na honownicy osełki ceramiczne. Osiągnięcie wymaganych w wyczynowych silnikach wyników obróbki przy użyciu tej technologii honowania wymaga sporego doświadczenia. W przypadku honownicy CV616 zmianę parametrów obróbki uzyskuje się przez zmiany przełożeń przekładni pasowej. Skutkuje to oczywiście odpowiednim wydłużeniem czasu honowania. Wyniki pomiarów z hamowni także pozostawiają wiele do życzenia. Ponieważ Webb pracował w poprzedniej firmie na honownicy Sunnen CK21 wyposażonej w mikroprocesorowy układ sterowania oraz głowice z osełkami diamentowymi, bez trudu przekonał właściciela firmy Performance White do zakupu najnowszej honownicy Sunnen SV10.

„Zastosowanie honownicy SV10 podwoiło przede wszystkim nasze możliwości przerobowe dzięki zredukowaniu czasu cyklu o połowę. Dodatkowo nastąpiła natychmiastowa poprawa wyników na hamowni z tytułu lepszej dokładności obróbki”, powiedział White. Honownica SV-10 sterowana jest za pomocą układu PLC Siemens, posiada silnik napędu obrotowego głowicy o mocy 2,25 kW, a także odrębny silnik skoku o mocy 0,75kW.
Moment obrotowy generowany przez napęd wrzeciona jest duży, dzięki czemu możliwa jest praca z osełkami diamentowymi. Układ sterowania PLC oraz silniki z regulowaną bezstopniowo prędkością umożliwiają uzyskanie dowolnego kąta siatki rys dla każdej średnicy i długości cylindra. Prędkości głowicy i skoku można zmieniać podczas trwania cyklu. Pulpit układu sterowania wyposażony jest w ekran, na którym wyświetlany jest profil honowanego otworu w czasie rzeczywistym. Funkcjonalność ta umożliwia operatorowi zatrzymanie skoku w miejscu ciaśniejszym i w efekcie szybszą korekcję błędu stożkowatości cylindra.
Dostępna jest także funkcja automatycznego rozpoznanie błędów kształtu cylindra i automatycznego zatrzymania skoku. „Można dokładnie zobaczyć na ekranie, co się dzieje w trakcie cyklu honowania”, powiedział Webb. Głowice honujące DH wyposażone są w osełki diamentowe i zapewniają wielopunktowy kontakt osełek z honowanym otworem. Układ rozsuwania osełek za pomocą dwóch stożków zapewnia jednakowy docisk osełek do ściany cylindra i skutkuje małymi wartościami odchyłek kołowości cylindra.

„Teraz mogę zainstalować na bloku płytę symulacyjną i wykonać honowanie bloku w czasie krótszym o połowę do dwóch trzecich w stosunku do czasu jaki potrzebowałem pracując na CV 616 i to bez instalacji płyty symulacyjnej”, dodał Webb. „Przy dużej różnorodności bloków i cylindrów które obrabiamy, znacznym udogodnieniem jest możliwość zapamiętania programów obróbki i wprowadzania szybkich zmian do bieżących ustawień.
Układ sterowania zapewnia powtarzalność osiąganych wyników obróbki. Po ustawieniu parametrów obróbki takich jak skok, prędkości rozsuwania osełek, prędkości obrotowej głowicy i skoku, docisku osełek i kąta siatki rys, każdy cylinder jest taki sam, bez różnic w okrągłości i stożkowatości.”
Z nową honownicą SV10 i technologią honowania osełkami diamentowymi osiągnęliśmy przeciętny wzrost mocy i momentu obrotowego gotowych silników od jednego do dwóch procent, a czas pracy hamowni skrócił się znacząco.
W firmie White Performance przeprowadza się cykle honowania zgrubnego i wykańczającego przy pomocy osełek diamentowych, a następnie wykonywane jest honowanie „plateau” przy pomocy szczotek. „Naszym celem jest uzyskanie tolerancji średnicy o wartości maksymalnej 0,005mm i odchyłki kołowości maksymalnie 0,002mm oraz chropowatości powierzchni cylindra określonej parametrami Rvk, Rpk i Rk o następujących wartościach: Rvk: 0,87-1,0(μm); Rpk: 0,2-0,3(μm); Rk: 0,58-0,7(μm), w zależności od zastosowanych pierścieni tłokowych”,wyjaśnił Webb. „Pomiary średnicy i kształtu cylindra dokonujemy przy pomocy średnicówki Sunnen, a pomiary chropowatości powierzchni przy pomocy miernika Mitutoyo”
„Honownicę SV10 może obsługiwać nawet niedoświadczony operator, a ten który zdobędzie doświadczenie wykona dużo więcej bloków. Dwa niezależne silniki realizujące ruch obrotowy głowicy honującej i ruch skoku z regulowanymi bezstopniowo prędkościami w połączeniu z układem sterowania PLC umożliwiają uzyskanie dowolnej wartości kąta siatki rys dla każdej średnicy i długości cylindra. Usuwamy podczas honowania naddatek o wielkości 0,18-0,23(mm) w twardych blokach Dart, a pomimo to osełki do honowania pracowały do ich zużycia przez 18 miesięcy. Żałuję tylko, że nie zainstalowaliśmy u nas honownicy SV10 znacznie wcześniej. Polecam tę maszynę jako pierwsze urządzenie dla każdej firmy obróbki silników”, podsumował White.

Firma regenerująca silniki w sposób przemysłowy automatyzuje honowanie w celu uzyskania większej wydajności.

Firma Jasper Engines and Transmissions założona w roku 2004 i mieszcząca się w miejscowości Willow Springs w stanie Missouri, wykorzystała wzrost zapotrzebowania na regenerowane silniki spowodowany zmianami w polityce regeneracji komponentów i dzięki większemu zapotrzebowaniu na silniki do łodzi. Zakład, który początkowo koncentrował się na silnikach małych poddaje obróbce około 15 000 silników rocznie i planuje ekspansję na rynki silników dużych oraz wyczynowych.
„W tej chwili zajmujemy się budową silników seryjnych i wyważaniem wałów korbowych do dużych silników oraz planujemy zająć się silnikami półwyczynowymi”, powiedział Kierownik Zakładu Matt Gregory. „Biorąc pod uwagę wielkość naszej produkcji nie było dobrej alternatywy dla używanej przez nas honownicy Sunnen CK21, aż do momentu pojawienia się na rynku nowego modelu honownicy ze sterowaniem CNC Sunnen SV410”,wyjaśnił Gregory.

W honownicy CK-21 konieczne jest manualne wprowadzenie głowicy honującej do cylindra, co w środowisku produkcyjnym stanowi pewną niedogodność. Nowa honownica SV-410 wyposażona jest w napęd wrzeciona o mocy 7,5 kW i serwomechanizm w napędzie skoku umożliwiające wydajną obróbkę nawet najtwardszych materiałów. Stosujemy wieloosełkowych głowice honujące wyposażone w osełki diamentowe lub CBN w zależności od materiału obrabianego cylindra. Sterowanie CNC honownicy SV410 umożliwia automatyczną jej pracę, co w przypadku firmy Jasper skutkowało natychmiastowym wzrostem wydajności.
Po wciśnięciu przez operatora przycisku „start cyklu” zostaje uruchomiony proces honowania bloku przebiegający w pełni automatycznie.
Honownica SV410 wyposażona jest w tuleję parkującą, w której chowa się głowica honująca po zakończeniu każdego cyklu honowania oraz podczas automatycznego przejazdu jednostki(głowicy) od cylindra do cylindra. W przypadku bloków widlastych, po obróbce pierwszego rzędu cylindrów uchwyt obróbkowy jest automatycznie obracany do obróbki drugiego rzędu cylindrów. Po zakończonym cyklu obróbki całego bloku uchwyt obraca się automatycznie do pozycji umożliwiającej wydostanie się z bloku reszek oleju honowniczego lub emulsji wodnej. Kąt siatki rys jest programowany na ekranie pulpitu sterowania, a jego zmiana jest bardzo łatwa ze względu na zastosowane w maszynie bezstopniowe napędy ruchu obrotowego i skoku głowicy. Obrotowy uchwyt bloku, który sterowany jest przez serwomechanizm umożliwia obróbkę bloków o dowolnym kącie i obraca blok o masie 230 kg do obróbki drugiego rzędu cylindrów w ciągu jednej sekundy. Obrabiarka wyposażona jest w drzwi przednie, które po ich otwarciu odsłaniają całą przestrzeń obróbczą i umożliwiają tym samym łatwe mocowanie bloku w uchwycie. Programowanie i ustawienie honownicy SV410 zostało
uproszczone dzięki zastosowaniu wielofunkcyjnego pokrętła elektronicznego obsługującego ruchy ręczne skoku głowicy, wysuwania i chowania osełek oraz pozycji jednostki obróbczej i pozycji obrotowego uchwytu bloku.

Honownica SV410 jest przystosowana do współpracy zarówno z zespołem aktywnej kontroli średnicy podczas cyklu w celu korekcji średnicy i eliminacji błędów kształtu cylindra jaki i pomiaru cylindra po zakończeniu cyklu w celu analizy statystycznej wyników. „Cylindry są wstępnie wytaczane, a naddatek pozostawiony na honowanie wynosi 0,09-0,14(mm) na średnicy”, powiedział Gregory. Operator honownicy SV410 przywołuje z pamięci układu sterowania program obróbki bloku aktualnie zamocowanego w uchwycie i podaje naddatek do usunięcia. Po rozpoczęciu cyklu obróbki honownica automatycznie wykrywa otwór i prowadzi obróbkę automatycznie z zapisanymi w programie parametrami bez ingerencji operatora. Gotowe programy obróbki dla bloków 350 i 262 są dużym ułatwieniem.
Łatwa jest także możliwość korekcji zaprogramowanych parametrów i naddatku.
„Do największych zalet honownicy Sunnen SV410 należą łatwe programowanie, ustawienie i w pełni automatyczny cykl, który pozwala na wykonanie cylindrów wysokiej jakości przy najniższym koszcie przypadającym na każdy otwór”, dodał Gregory.
„Zużycie osełki jest automatycznie kompensowane i jest precyzyjne, co stanowi dla nas dużą zaletę tej maszyny. Możliwości układu sterowania honownicy SV410 znacznie przewyższają te, które znamy z modelu CK21.
Jesteśmy także pozytywnie zaskoczeni łatwością w utrzymaniu maszyny w czystości.
Chłodziwo jest filtrowane przez separator magnetyczny oraz filtry papierowe. Ułatwia to utrzymanie maszyny w czystości i wydłuża okres jej eksploatacji. Jedyną poprawkę w procesie którą musieliśmy wprowadzić, był zabieg sprawdzania ewentualnego przysłonięcia otworu cylindra przez uszczelkę płyty symulacyjnej, co mogłoby skutkować uszkodzeniem osełek honujących. Operator wykonuje ten zabieg po zamontowaniu płyty symulacyjnej zanim blok trafi na honownicę” Jako firma obrabiająca silniki seryjne Jasper dąży do utrzymania tolerancji średnicy cylindrów w zakresie +0,013 / -0,008(mm), odchyłki okrągłości cylindrów mniejszej niż 0,013mm oraz chropowatości powierzchni Ra 0,65–0,95(μm). Podział naddatku na obróbkę zgrubną i wykańczającą jest jak 90% do 10%. Podczas zabiegu wykańczającego parametry posuwu osełek są odpowiednio zmniejszone, a parametry prędkości skoku i prędkości obrotowej odpowiadają wymaganemu kątowi siatki rys.
Honowanie „plateau” wykonywane poza cyklem automatycznym. „Automatyzacja cyklu honowania na maszynie SV410 zapewnia lepsze wykorzystanie czasu pracy operatora umożliwiając mu równoległą obsługę honownicy CK21. Drugi operator może w tym samym czasie obsługiwać dwie frezarki i instalować płyty symulacyjne do bloków”, powiedział Gregory.
„Dodatkowo dysponujemy większą zdolnością produkcyjną oraz nowoczesną technologią i możemy sprostać wzrastającej liczbie zamówień i różnorodności bloków”.