Auf die Güte kommt es an

Fluidtechnik

Hydraulikzylinder – Maßgeblich für den präzisen Betrieb von Hydraulikzylindern ist eine exakte Fertigung. Entscheidend für eine hohe Oberflächengüte ist dabei die Bearbeitung durch Honen.

06. Juli 2009

Die Übertragung großer Kräfte mit hoher Präzision ist eine Stärke von hydraulischen Antrieben. Ein entscheidender Faktor für deren zuverlässigen Betrieb über lange Zeit ist jedoch vor allem die mechanische Präzision bei der Fertigung der Hydraulikzylinder. Der Hydraulik-Spezialist Hänchen aus Ostfildern bei Stuttgart legt deshalb besonders großen Wert auf dieses Leistungsmerkmal seiner Produkte.

Die Grundlage für die Präzision legt der Hersteller bereits bei der Montage der Kolbenstange: So wird der Kolben hier nicht nur wie oft üblich auf die Kolbenstange geschraubt, sondern zusätzlich genietet oder verschweißt. Kolben und Kolbenstange bleiben somit untrennbar verbunden. Zudem gibt es keine Schrauben oder sonstigen Kleinteile, die sich lösen können. Auch die abschließende Oberflächenbearbeitung erfolgt somit an einem einzigen festgefügten Bauteil, sodass geometrische Ungenauigkeiten durch befestigungsbedingtes Spiel ausgeschlossen sind, welche die Passung beeinflussen könnten. Das Ergebnis ist exakt definierte mechanische Genauigkeit.

Maßgeblich für einen präzisen und energieeffizienten Lauf von Hydraulikantrieben ist zudem ein gewisses, genau definiertes Spiel zwischen Zylinderrohr und Kolben beziehungsweise Kolbenstange und Führung: Das Spiel soll so groß sein, wie für die Schmierung nötig und so gering, wie für einen reibungsarmen Betrieb möglich. Hänchen produziert die Zylinder deshalb mit einem Führungsspiel der Genauigkeitsklasse ISO7, also eine Klasse genauer als marktüblich. Ausschlaggebend ist dabei jedoch die Güte der Oberflächenbearbeitung. Hier entscheidet das richtige Maß an Rauigkeit über die Präzision der Kolbenbewegung und die Langlebigkeit des Produkts: So lassen spiegelglatte Oberflächen den Schmierfilm abreißen, während zu große Rauigkeit zu Reibungsverlusten und Verschleiß führt. Hänchen bearbeitet seine Kolbenstangen deshalb unter anderem durch Honen und erreicht damit einen Rauheitsmittelwert von 0,4 statt der marktüblichen 1,1.

Vorteil Kreuzschliff

Bei diesem spanenden Bearbeitungsverfahren arbeitet man mit zwei nahezu gleich großen Bewegungen auf zwei Achsen, einer Dreh- und einer Längsbewegung. Je nachdem, ob innen oder außen gehont wird, fährt dazu das Werkzeug oder das Bauteil auf und nieder und führt gleichzeitig eine Drehbewegung aus. Da Umfangs- und Linearbewegungen nahezu gleich schnell erfolgen, entsteht das typische Bild eines Kreuzschliffs.

Wesentliche Vorteile dieser kreuzgeschliffenen Flächen sind die optimalen Schmiereigenschaften der Dichtungs- und Führungselemente. So benötigt die Dichtlippe einen beständigen Schmierfilm, um nicht trocken zu laufen. Bei zu glatten oder umfangsgeschliffenen Oberflächen besteht jedoch die Gefahr, dass der Ölfilm unter der Dichtlippe abreißt. Die Folgen wären erhöhte Reibung, Stick-Slip oder Verschleiß. Der Kreuzschliff durch Honen ist hier ideal, weil dabei die typischen »Berge und Täler« immer einen Winkel von 45 Grad bilden, und so die Dichtlippe optimal geschmiert wird. Zudem beeinflusst das Bearbeitungsverfahren nicht die Geradheit der Kolbenstange.

Doppelt hält besser

Die Schwaben sind einer der wenigen Hersteller von Hydraulik-Zylindern, die sowohl die Laufflächen der Zylinderrohre als auch die der Kolbenstangen honen, letztere sogar doppelt. Das Vorhonen verbessert die Haftung und ermöglicht damit das Aufbringen einer besonders dicken Chrombeschichtung. Damit lassen sich auch bei höheren Schichtstärken fehlerfreie Strukturen ohne Unregelmäßigkeiten produzieren, an denen die Chromschicht sonst abplatzen könnte. Das zweite Honen der Chromschicht gewährleistet danach eine genau definierte Oberflächengüte.

Dauerhaft präzise

Die teuersten Teile des Zylinders sind somit praktisch verschleißfrei und erlauben daher in den meisten Anwendungen einen jahrzehntelangen Dauereinsatz der Zylinder – und auch danach können sie wegen der besonderen Stärke der Chromschicht problemlos nachgehont werden.

Auch beim Kolben sichern spezielle konstruktive Details die mechanische Präzision. So bestehen beinahe alle Kolben von Hänchen aus Stahl mit aufgeschweißten Laufflächen aus Bronze. Der Vorteil dieser Lösung ist das extrem geringe Spiel einer metallischen Führung im Vergleich zu Kunststoff-Laufbändern. Zudem bietet die weiche Metall-Legierung darüber hinaus gewisse Notlaufeigenschaften.

Ein weiterer Faktor für die hohe Präzision der Hydraulikzylinder von Hänchen ist die besonders hohe Steifigkeit der Zylinderrohre. Die Rohre besitzen dazu einen angeschweißten Verdickungsring sowie oft auch eine Befestigung, und erhalten dadurch eine deutlich größere Dicke genau in dem Bereich, in dem der durch die Endlagendämpfung erzeugte höhere Druck anliegt. Der Verdickungsring gewährleistet damit eine möglichst minimale Aufweitung des Rohres bei der Druckbeaufschlagung und stellt so die geometrische Genauigkeit sicher.

Jörg Beyer/bt

Erschienen in Ausgabe: 04/2009