Алмазное хонингование является прогрессивным процессом современного крупносерийного и массового производства. Высокая размерная стойкость алмазных брусков, значительное снижение температур и усилий резания по сравнению с обычными абразивным хонингованием, позволили автоматизировать процессы обработки, применить активный контроль, повысить точность и производительность обработки, а самое главное – увеличить долговечность ответственных деталей машин и механизмов. Алмазное хонингование применяется при обработке блоков цилиндров, гильз и втулок автомобильных, тракторных, мотоциклетных и судовых двигателей, цилиндров компрессоров, насосов, деталей станков, холодильников, шатунов, шестерен и др.
При хонинговании совмещаются вращательное и возвратно-поступательное движения инструмента, благодаря чему создается характерная сетка, как следствие перемещения алмазных зерен по винтовой линии. Совмещение движений дает возможность эффективно исправлять отклонения от правильной геометрической формы отверстий (конусность, овальность, корсетность, бочкообразность). К преимуществам процесса следует отнести также и то, что хонингование увеличивает срок службы трущихся пар по сравнению с другими методами окончательной обработки. Стойкость хонингованных поверхностей на 25% выше, чем обработанных другими методами.
При хонинговании инструмент и деталь самоустанавливаются, что обеспечивает высокую точность обрабатываемых отверстий. При этом также отпадает необходимость правки инструмента, а припуски могут быть сведены до минимума.
1. Выбор характеристик алмазных хонинговальных брусков.
Характеристики алмазных хонинговальных брусков выбирают в зависимости от вида обрабатываемого материала, требований к точности и чистоте обработки, припуска на обработку, а также с учетом производительности и себестоимости процесса хонингования.
Бруски, как правило, состоят из корпуса и закрепленного на нем алмазоносного слоя. Основными характеристиками АБХ являются:
- размеры бруска (длина, ширина, толщина);
- марка связки (М- металлическая, В- органическая)
- марка и зернистость алмаза (АС – алмаз синтетический и цифра- прочность)
- концентрация алмаза в алмазоносном слое (%)
Например: АБХ 125х12х5 АС32 160/125 100% М2-01
Как правило, перед хонингованием необходимо произвести подготовку (шлифовку) поверхности брусков в сборе с хонинговальной головкой, устранив криволинейность (прогиб) поверхности алмазного слоя брусков. Отсутствие стрелы прогиба бруска по длине значительно сокращает время на подготовку хонинговальной головки, позволяя снизить затраты на вспомогательные операции хонингования.
2. Свойства связок рабочего слоя АБХ
Основные требования к связкам для хонингования следующие: надежное закрепление алмазного зерна, ограничения максимальной силы резания на зерне вследствие микровыкрашивания, образования пространства для размещения и выхода стружки; минимальное внешнее трение; хорошая теплопроводность.
Выбор марки связки зависит от обрабатываемого материала, требований к качеству обработанной поверхности, производительности процесса хонингования, а также условий хонингования, применение СОЖ (охладительная жидкость).
Связка М2-01 – хонингование чугунов, сталей, твердых сплавов;
Связка М5-01 – хонингование закаленных легированных сталей;
Связка М5-04 – хонингование сталей и чугунов;
Связка М5-05 - хонингование изделий из легированных сталей;
Связка М5-06 – хонингование серых и легированных чугунов;
В2-04 – Чистовое хонингование деталей дизельных двигателей.
3. Концентрация и зернистость алмазного порошка.
В зависимости от вида хонингования, обрабатываемого материала, требований к качеству обрабатываемой поверхности и припуска на обработку выбирают концентрацию, марку алмазного порошка и зернистость порошка.
Чем выше размер алмазного порошка (зернистость), тем выше параметры шероховатости и производительность. При съеме больших припусков применяется алмазный порошок крупной фракции и меньшей концентрации, а для получения высокой чистоты обрабатываемой поверхности – применяется алмазный порошок мелкой фракции и большой концентрации.
4. Выбор режимов хонингования.
Назначение режимов хонингования состоит в выборе давления, с которым бруски прижимаются к обрабатываемой детали (Р,кгс/см²), скорости возвратно-поступательного перемещения хона вдоль оси шпинделя (V1, м/мин) и окружной скорости хона (V, м/мин).
Скорость возвратно-поступательного движения хонинговальной головки на предварительных операциях для обеспечения наибольшей производительности выбирают максимально возможной. На чистовых операциях хонингования скорость хона V1 должна быть на 20-50% меньше, чем при предварительных. Скорость вращения хонинговальной головки V выбирают исходя из соотношения V/V1=2-4 при хонинговании стали и V/V1=3-5 при хонинговании чугуна.
Производительность хонингования с увеличением скорости V1 повышается. С увеличением окружной скорости хона V производительность вначале повышается, а затем, при достижении некоторого критического значения, снижается. Производительность хонингования интенсивно растет с увеличением удельного давления брусков на обрабатываемую поверхность. Однако для каждой характеристики алмазных брусков существует предельное давление, выше которого происходит засаливание брусков. На предварительных операциях удельное давление находится в пределах Р=10-14 кгс/см². Для снижения шероховатости поверхности следует принимать меньшие удельные давления брусков 3-8 кгс/см².
5. Охлаждение
Применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) позволяет интенсифицировать процесс хонингования, повысить стойкость алмазных брусков, а также повысить качество обрабатываемой поверхности.
При алмазном хонинговании требуется интенсивное охлаждение в количестве до 20 л/мин, в зависимости от размеров обрабатываемого отверстия.
Основными функциями СОЖ при хонинговании являются:
- тепловая (охлаждение);
- уменьшение трения (смазывание);
- удаление продуктов обработки из рабочей зоны (смывание).
В большинстве случаев лучших результатов при хонинговании стали и чугуна достигают при применении в качестве СОЖ керосина с добавлением масел, скипидара, олеиновой кислоты. Однако керосин пожароопасен, его в настоящее время заменяют на СОЖ, содержащий поверхностно-активные вещества и ингибиторы коррозии, такие как:
- слабоконцентрированные (1-3%) водные растворы солей неорганических кислот (кальцинированной соды, хлористого натрия, хлористого кальция, тринатрийфосфата, буры, нитрата натрия) и органических поверхностно-активных веществ ПАВ (триэтаноламина, этиленгликоля) с добавками ингибиторов коррозии (нитрата натрия).
Рекомендуется СОЖ подводить с двух сторон (снизу и сверху). Это особенно важно при обработке отверстий малых диаметров, где зазор между корпусом хонинговальной головки и стенками отверстий невелик.
При недостаточном охлаждении, увеличивается трение и происходит нагрев детали и головки, а также засаливании алмазных брусков, что отрицательно сказывается на режущей способности.
6. Эксплуатация алмазных хонинговальных брусков.
Технологическую подготовку алмазного хонингования начинают с точной размерной установки и крепления алмазных брусков на стальные державки (колодки). Вследствие высокой износостойкости металлических связок бруски очень медленно прирабатываются в процессе хонингования. Во время их приработки на деталях резко снижается точность хонингования и производительность обработки. Поэтому при установке и креплении брусков очень важно предотвратить разновысотность брусков в одном комплекте.
Необходимо, чтобы их режущие поверхности при сборке в хонинговальной головке располагались на одной окружности. Для этого хонинговальную головку в сборе шлифуют на круглошлифовальном станке абразивным кругом. Подготовленными к работе считают такие бруски, поверхность контакта с обрабатываемым отверстием которых составляет не меньше 60% всей номинальной их режущей поверхности и обеспечивается полный контакт по всей длине. Алмазные бруски к металлическим колодкам крепят, как правило, путем припайки (припой ПОС61 или ПОС40). В отдельных случаях их приклеивают к колодкам клеем (эпоксидный клей).
Хонинговальные бруски подвижно закрепляются в пазах хонинговальной головки, в результате чего инструмент и деталь самоустанавливаются, что обеспечивает высокую точность обрабатываемых отверстий. При этом отпадает необходимость правки инструмента, а припуски могут быть сведены до минимума. Однако в некоторых случаях режущая способность брусков с течением временит в результате засаливания (налипания продуктов обработки) резко снижается, и происходит задирание обрабатываемой поверхности. Чтобы быстро восстановить ее, рекомендуется периодически изменять направление вращения головки (реверсирование).
Окончательно алмазные бруски по радиусу прирабатывают на хонинговальном станке по отверстию хонингуемой заготовки.
