Pneumatische oder hydraulische Stellzylinder werden in vielfältigen Anwendungsbereichen, zum Beispiel in Bau- und Landmaschinen oder automatisierten Sortier- und Fertigungsstraßen eingesetzt. Sie stellen eine Standardkomponente im Maschinenbau dar. Für solche Stellzylinder werden hochpräzise gefertigte Zylinderrohre mit hoher Oberflächenqualität benötigt. Ein Herstellungsverfahren, welches die Fertigung derart eng tolerierter Zylinderrohre ermöglicht, ist das Schäl-Glattwalzen.

Beim kombinierten Schäl- und Glattwalzverfahren wird zunächst das Maß des Innendurchmessers des Rohres geschält. Beim Schälen wird das rotierende zylindrische Rohmaterial mit einem gegenläufig rotierenden Werkzeug zerspant. Durch das Innenschälen wird eine Oberfläche mit ausgeprägten Riefen und Spitzen erzeugt (Rz 4 bis 6 µm).

Um die angestrebten Rauheitswerte (Rz < 1 µm) der Oberfläche der Zylinderbohrung zu erreichen, bearbeiten wir die geschälte Bohrungsoberfläche nach. Mit dem zweiten Prozessschritt des Glattwalzens mindern wir die Rauheit durch eine plastische Verformung der Rauheitsspitzen weiter und verfestigen gleichzeitig die Oberfläche.

Das volle Potenzial des Schäl-Glattwalzens bleibt derzeit jedoch weitestgehend ungenutzt, da das Verfahren relativ hohe Nebenzeiten aufweist. Einer der Gründe für die hohen Nebenzeiten ist eine komplexe Prozesseinrichtung, die derzeit manuell und erfahrungsbasiert erfolgt. Zudem wird die Qualitätskontrolle von eng tolerierten Zylinderrohrerzeugnissen nachgelagerte, was zeit- und personalintensiv ist.

Zur Verkürzung dieser Nebenzeiten entwickeln und erforschen wir zusammen mit der Ecoroll AG Werkzeugtechnik im Projekt „SenSGlatt“ ein sensorisches Schäl-Glattwalzwerkzeug (SGW). Durch eine im Werkzeug integrierte Einrichthilfe möchten wir die Einrichtzeit verkürzen. Weiterhin ermöglichen wir durch die prozessparallele Aufzeichnung des Bohrungsdurchmessers sowie der Walzkraft eine Prozessüberwachung. Die Kombination dieser beiden Informationen soll darüber hinaus eine nachgelagerte Qualitätskontrolle ersetzen, da diese anhand der aufgezeichneten Daten prozessparallel laufen kann.

Ziel des Projekts ist eine signifikante Steigerung der Produktivität des Schäl-Glattwalzprozesses durch die Nutzung des sensorischen SGW zur Minimierung von unproduktiven Nebenzeiten. Dies bietet großes Potenzial zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Schäl-Glattwalzens und somit einen Mehrwert für die industrielle Anwendung.