CNC-Bearbeitung von Zahnstangengehäusen für hydraulische Servolenkungen: Bohrungsausrichtung, Querlochentgratung und Dichtungspassungen

Schnelle Antwort

Bei der Bearbeitung von Zahnstangengehäusen für Servolenkungen werden Drehen, Bohren, Fräsen und Innenbearbeitung kombiniert, um Zahnstangenführungselemente, Hydraulikkanäle und Dichtungsschnittstellen herzustellen. Die größten Herausforderungen bestehen darin, die Bohrungsverhältnisse beizubehalten, Grate an sich kreuzenden Durchgängen zu entfernen und dichtungskompatible Abmessungen und Oberflächen zu erreichen. Ein zuverlässiger Prozess verbindet Bezugsstrategie, Werkstückspannung, Endbearbeitungsreihenfolge und Prüfplan vor Produktionsbeginn.

1. Warum hydraulische Lenkungsprojekte maßgeschneiderte Zahnstangengehäuse benötigen

Standard-Lenkgehäuse passen nicht immer zu einem neuen Chassis-Layout, Zahnstangenweganforderungen oder hydraulischen Verbindungsanordnungen. Automobilentwickler, Motorsportteams und Nutzfahrzeugzulieferer benötigen möglicherweise unterschiedliche Montagepositionen, Verpackungsabmessungen oder Schnittstellen.

Je nach Ausführung führt das Gehäuse die Zahnstange, fixiert Lager oder Buchsen, trägt Dichtungen und integriert hydraulische Durchgänge. Änderungen an diesen Funktionen müssen gemeinsam betrachtet werden. Durch die Verlegung eines Hafens ändert sich der Bohrzugang. Eine Verringerung der Wandstärke wirkt sich auf die Werkstückspannung aus. Die Auswahl einer anderen Dichtung erfordert möglicherweise andere Nuten, Einführungen und Passflächen.

Prototypenprojekte erhöhen den Termindruck. Ingenieure benötigen Komponenten für die Montage und Prüfung, während sich die Zeichnungen zwischen den Chargen noch ändern können. Kleine Stückzahlen können es auch schwierig machen, spezielle Gusswerkzeuge zu rechtfertigen.

Bei der Herstellung kundenspezifischer Lenkgetriebegehäuse ist daher die Kontrolle der inneren Merkmale erforderlich, die die Bewegung, Montage und Abdichtung bestimmen – und nicht nur die äußere Form.

Dieser Artikel konzentriert sich auf hydraulische Servolenkungsgehäuse . Bei Gehäusen für elektrische Servolenkungen bestehen möglicherweise dieselben Herstellungsherausforderungen, ihre Funktionsschnittstellen und Validierungsanforderungen unterscheiden sich jedoch.

2. Wenn die CNC-Bearbeitung für Lenkgetriebegehäuse geeignet ist

Für Lenksystemprototypen, Motorsportkomponenten und Kleinserienfertigung ist die CNC-Bearbeitung eine Überlegung wert. Es kann auch gegossene oder geschmiedete Rohlinge für die Wiederholungsfertigung fertigbearbeiten.

Die Ausgangsform sollte in Geometrie und Menge übereinstimmen.

Durch Drehen können zugängliche Rotationsmerkmale geschaffen werden. Durch CNC-Bohren im Lenkgehäuse werden interne Schnittstellen hergestellt, während durch Fräsen Montageflächen, Anschlüsse und abgewinkelte Merkmale fertiggestellt werden.

Dawang Precisions Kundenspezifische CNC-Bearbeitungsdienste  unterstützen die zeichnungsgesteuerte Fertigungsprüfung für Prototypen und Produktionskomponenten. Die geeignete Route hängt von der gesamten Gehäusegeometrie und den Inspektionsanforderungen ab.

Materialauswahl und Oberflächenbehandlung

Die Bearbeitung von Aluminium-Lenkgehäusen kann Leichtbaukonstruktionen unterstützen, bei der Auswahl der Legierung müssen jedoch Festigkeit, Verschleiß, Korrosion, Hydraulikflüssigkeitsverträglichkeit und Endbearbeitungsanforderungen berücksichtigt werden.

Die Zeichnung sollte die Legierung, den Materialzustand und die anwendbaren Behandlungsanforderungen angeben. Ein Austausch bedarf einer Genehmigung, da sich eine Änderung des Materials nicht nur auf die Bearbeitbarkeit auswirken kann.

Auch die Oberflächenbehandlung muss in die Maßplanung einbezogen werden. Wenn eine beschichtete Bohrung zu einer Dicht- oder Gleitfläche wird, müssen die Bearbeitungszugabe, der Beschichtungszustand und die Endbearbeitungsreihenfolge gemeinsam festgelegt werden.

3. Kritische Herausforderungen: Bohrungsausrichtung, Querlochgrate und Dichtungspassungen

Die Bohrungsausrichtung erfordert funktionale Bezugspunkte

Die Ausrichtung der Lenkgehäusebohrungen bedeutet nicht, dass jedes Loch eine gemeinsame Achse haben muss. Einige Merkmale sind koaxial; andere kreuzen sich absichtlich in einem Winkel.

Die Zeichnung sollte die Hauptbezugsachse angeben und definieren, wie sich Stützbohrungen, ritzelbezogene Merkmale, Montageflächen und Anschlüsse darauf beziehen.

Lange Bohrungen erschweren sowohl die Bearbeitung als auch die Messung. Werkzeugüberhang, Schnittkräfte, Aufmaß und Spannverzug können das Ergebnis beeinflussen. Bei der Bearbeitung von entgegengesetzten Enden aus muss der Prozess die Beziehung zwischen den beiden Aufspannungen steuern.

Eine Bohrung kann an ausgewählten Punkten ihre Durchmessergrenzen erreichen, gleichzeitig aber die Geradheits-, Zylindrizitäts- oder Positionsanforderungen nicht erfüllen. Durchmesserprüfungen allein können nicht jedes geometrische Merkmal überprüfen.

Querlochgrate benötigen einen definierten Entfernungsprozess

Das Bohren eines Durchgangs in eine bestehende Bohrung kann an der Kreuzung Grate hinterlassen. Ihre interne Lage kann einen direkten Zugang oder eine einfache Sichtprüfung verhindern.

In einem Hydraulikgehäuse kann abgelöstes Material in den Flüssigkeitskreislauf gelangen. Eine unbehandelte Kante kann je nach Geometrie auch beim Einbau oder bei der Bewegung zu einer Beschädigung einer Dichtung führen.

Beim Querlochentgraten sollten daher Lochdurchmesser, Schnittwinkel, Werkzeugzugang und nahegelegene bearbeitete Oberflächen berücksichtigt werden. Die Anweisung „Alle Grate entfernen“ erfordert eine praktische Entfernungsmethode und einen vereinbarten Akzeptanzansatz.

Dichtungspassungen hängen von der Geometrie und der Oberflächenbeschaffenheit ab

Für den Sitz der Zahnstangengehäusedichtungen sind die Abmessungen, die Nutgeometrie und die Passflächen erforderlich, die für die ausgewählte Dichtung angegeben sind.

Ein einzelner Ra-Wert beschreibt eine Dichtfläche nicht vollständig. Auch Kratzer, Textureigenschaften und das Zusammenspiel zwischen Dichtung, Hydraulikflüssigkeit und Gegenfläche beeinflussen die Leistung. Die Leitlinien von Trelleborg betonen diese Wechselwirkung bei hydraulischen Dichtungsanwendungen. www.trelleborg.com

Die Anforderungen sollten den genehmigten Design- und Dichtungsherstellerrichtlinien und nicht einer allgemeinen Gehäusespezifikation folgen.

4. Arbeitsbeispiel: Planung einer kleinen Charge von Aluminium-Lenkgehäusen

Das Folgende ist ein hypothetisches Herstellungsbeispiel, kein abgeschlossenes Dawang-Projekt oder gemessenes Produktionsergebnis.  Seine Werte veranschaulichen, wie Bearbeitungsanforderungen und Prüfplanung verknüpft werden können. Material, Geometrie und Akzeptanzgrenzen erfordern eine Genehmigung anhand der tatsächlichen Betriebsbedingungen und der Dichtungsauswahl.

Beispielkomponente und Ziele

Das Beispiel verwendet eine Charge von 20 Gehäusen aus 6061-T6-Aluminium . Die Gesamtlänge beträgt ca. 280 mm , mit einem nominalen Außendurchmesser des Hauptkörpers von 60 mm , ohne örtliche Montagevorsprünge und Anschlussmerkmale.

Der Bohrungsdurchmesser und die Rauheit sind Richtwerte und keine empfohlenen Standards für den Dichtungssitz . Dichtungsnuten, Einführungen und Anschlussmaße müssen für die gewählte Dichtungsanordnung separat angegeben werden. Der unbeschichtete Zustand ist eine prozessplanerische Annahme und keine Bestätigung der Einsatztauglichkeit.

Langlochbearbeitung und Werkstückspannung

Die Beispielbohrung hat ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von etwa 5,5:1 . Dabei ist auf die Reichweite der Bohrstange, die Spanabfuhr, die Schnittstabilität und den Halt zu achten.

Eine vorgeschlagene Reihenfolge ist:

1. Rohling vorbearbeiten und Positionierungsmerkmale festlegen.

2. Die Hauptbohrung vor- und halbschlichten, dabei Schlichtaufmaß lassen.

3. Maschinenmontageflächen, Löcher und Hydraulikdurchgänge.

4. Durchgangskreuzungen entgraten.

5. Komplettes Endbohren und bei Bedarf Feinhonen.

6. Reinigen Sie das Gehäuse und führen Sie eine Endkontrolle durch.

Das Honen sollte nach Beurteilung der Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit der vorangegangenen Vorgänge ausgewählt werden. Eine Korrektur einer falsch positionierten Bohrungsachse ist nicht zu erwarten.

Die Vorrichtung sollte ausreichend steife Bereiche unterstützen, ohne übermäßige Kraft durch flexible Abschnitte auszuüben. Erstprüfungen nach dem Lösen helfen dabei, festzustellen, ob die Werkstückspannung verdeckte Maßbewegungen aufweist.

Unser Der CNC-Drehführer  erläutert die damit verbundenen Überlegungen zur Werkstückspannung. Für abgewinkelte Anschlüsse oder eingeschränkten Zugang, 3+2- und simultane 5-Achs-Bearbeitung  können anhand der Geometrie ausgewertet werden.

Querlochentgratung vor der Endbearbeitung der Bohrung

Die beiden Ø6-mm-Durchgänge bilden interne Schnittpunkte mit der Hauptbohrung. Bei diesem Plan wird der Hauptentgratungsvorgang vor der Endbearbeitung der Bohrung durchgeführt, um das Risiko einer Beschädigung der fertigen Dichtfläche zu verringern.

Je nach Zugang und zulässiger Kantenbeschaffenheit werden geeignete Schneid- oder Schleifwerkzeuge ausgewählt. Übermäßige Rundungen müssen vermieden werden, da sie eine Funktionsöffnung verändern würden.

Nach der Endbearbeitung müssen die Kreuzungen noch einmal überprüft und anschließend gereinigt werden. Eine optisch saubere äußere Öffnung beweist nicht, dass der innere Durchgang eine bestimmte Reinheitsanforderung erfüllt.

Inspektionsplan

Die Überprüfung des Durchmessers mehrerer Abschnitte hilft bei der Identifizierung von Größenschwankungen, ersetzt jedoch nicht die Messung der Zylindrizität oder der Beziehung zwischen Bohrung und Achse.

In diesem Beispiel werden keine Messergebnisse, Ertragszahlen oder Lieferleistungen vorausgesetzt. Diese gehören nur dann in eine abgeschlossene Fallstudie, wenn sie durch Produktionsaufzeichnungen belegt sind.

Wenn eine Oberflächenbehandlung erforderlich ist

Ein beschichtetes Design erfordert einen überarbeiteten Endbearbeitungsplan. Der von CRP veröffentlichte Lenkungsgehäusefall beschreibt Aluminium aus dem Jahr 2014, Harteloxierung von 50–60 μm und anschließendes Innenhonen . Hierbei handelt es sich eher um externe Projektdetails als um universelle Prozessanforderungen. www.crp-group.com

Für ein anderes Gehäuse müssen die genehmigte Beschichtungsspezifikation, die verbleibende Beschichtung nach der Endbearbeitung und die endgültigen Schnittstellenabmessungen unabhängig festgelegt werden.

5. Dawang Precision: Von der Zeichnungsprüfung bis zur Lieferung

Bei Prototypen von Lenksystemen und der Herstellung kundenspezifischer Lenkgehäuse in kleinen Stückzahlen helfen vollständige Anfrageinformationen dabei, Einschränkungen zu erkennen, bevor die Produktion geplant wird.

Dawang Precision bietet CNC-Bearbeitung mit Unterstützung durch Materialprüfung, Erstmusterprüfung, In-Prozess-Kontrollen und Endkontrolle. Unser Fertigungs- und Inspektionskapazitäten  bieten weitere Informationen zu Ausrüstung und Qualitätssystemen.

Bei der ersten Überprüfung sollten Rohlingsform, Bearbeitungsdaten, Bohrzugang, Werkstückhalterung, Entgratungsansatz und Inspektionsumfang festgelegt werden. Präzisionshonen, Beschichten, Sauberkeitsbeurteilung und Funktionsprüfung sollten im vereinbarten Lieferumfang bestätigt werden.

Die Lieferplanung muss Materialbeschaffung, Vorrichtungsvorbereitung, Bearbeitung, Endbearbeitung und Inspektion umfassen. Änderungen an Bohrungen, Anschlüssen oder Dichtungen müssen überprüft werden, bevor ein bestehender Prozess wiederverwendet wird.

Fordern Sie ein Angebot für die Bearbeitung des Zahnstangengehäuses an. . Senden Sie Ihr 3D-Modell und Ihre bemaßte 2D-Zeichnung zusammen mit:

·  Materialqualität, Zustand und Menge.

·  Bohrungsabmessungen, Bezüge und geometrische Toleranzen.

·  Dichtungsdetails, Nutanforderungen und Oberflächenspezifikationen.

·  Entgratungs-, Sauberkeits- und Behandlungsanforderungen.

·  Prüfunterlagen, Prüfumfang und Liefertermin.

Diese Details ermöglichen es, dass der Herstellungsweg, das Angebot und der Abnahmeplan dieselben funktionalen Anforderungen erfüllen.

Häufig gestellte Fragen

Kann ein hydraulisches Zahnstangengehäuse aus Billet gefertigt werden?

Ja, sofern Geometrie, Materialverfügbarkeit und Werkzeugzugang dies zulassen. Die Billet-Bearbeitung eignet sich für Entwicklungs- und Kleinserienarbeiten, allerdings können sich lange Bohrungen und umfangreicher Materialabtrag auf Kosten und Durchlaufzeit auswirken.

Korrigiert das Honen die Bohrungsausrichtung?

Durch Honen können Bohrungsgröße, Form und Oberflächenzustand im Rahmen der Möglichkeiten des ausgewählten Prozesses verbessert werden. Die vorangehenden Bearbeitungsvorgänge müssen die erforderliche Bohrungsposition und Achsbeziehungen festlegen.

Ist das Honen mit flexiblen Bürsten dasselbe wie das Präzisionshonen?

Nein. Zum Entgraten und zur Oberflächenbearbeitung können flexible Schleifwerkzeuge verwendet werden. Präzisionshonen für kontrollierte Größe und Form erfordert einen anderen Bearbeitungs- und Messplan.

Sind die beispielhaften Bohrungstoleranzen für jedes Lenkungsgehäuse geeignet?

Nein. Die Beispielwerte veranschaulichen die Fertigungsplanung. Die tatsächlichen Toleranzen müssen den Lager-, Buchsen-, Dichtungs- und Montageanforderungen des genehmigten Designs entsprechen.