книги / Процессы обработки заготовок. Хонингование

ки с хонинговальными брусками до тех пор, пока они не прижмутся к обрабатываемой поверхности. Возвращение валика подачи в начальное положение после снятия давления штока поршня гидравлического цилиндра осуществляется пружиной 12.

Двухшарнирные головки применяют при обработке коротких деталей. Для повышения производительности и точности обработки детали устанавливают пакетами па нескольку штук.

При хонинговании глубоких отверстий используют хонинго-

вальные головки, отличающиеся количеством брусков и наличием дополнительных направляющих устройств в корпусе. Такие головки в зависимости от их длины и диаметра имеют 2, 3 ряда брусков и более. В каждом ряду от 4 до 15 брусков в зависимости от диаметра хонингуемого отверстия.

На рис. 1.16 представлена в качестве примера конструкция трехрядной хонинговальной головки с гидравлическим разжимом брусков для обработки глубоких отверстий.

Рис. 1.16. Хонинговальная головка для обработки глубоких отверстий

Хонинговальная головка состоит из следующих основных деталей: корпуса 21, штока 20 для разжима брусков, балансиров 19, колодок 18 и абразивных брусков 17. Внутри корпуса перемещается шток 20 разжима брусков. Наружная поверхность штока состоит из цилиндрических и конических участков. Цилиндрические поверхности штока 20 служат для его центрирования при перемещении

31

внутри корпуса 21, а конические являются опорными поверхностями для балансиров 19.

Вкорпусе имеются три ряда прямоугольных пазов по шесть

вкаждом ряду. В пазы вставлены балансиры 19 и колодки 18 с закрепленными абразивными брусками 17. Для прижатия колодок к балансирам и устранения возможности их выпадения служат пружинные кольца 16, которые также обеспечивают крепление обойм брусков в пазах. При осевом перемещении штока 20 колодки с абразивными брусками 17 в зависимости от направления движения клина будут выдвигаться из пазов в радиальном направлении или сходиться.

Для предотвращения перекашивания в обрабатываемом отверстии хонинговальной головки на ее корпусе предусмотрены направляющие устройства. Такое устройство состоит из двух полувтулок 14, в пазы которых вставлены направляющие шпонки 13. Для крепления шпонок в пазах служат кольцевые спиральные пружины 15. Для уменьшения износа направляющих шпонок полувтулки 14 и втулки 23 должны свободно вращаться на корпусе хонинговальной головки. Это обеспечивается соответствующими размерами выточек в полукольцах 11 и посадочных мест втулок 22 и 24. Полукольца 11 крепятся в корпусе 21 и хвостовике 3 винтами5

и 12. Снизу корпус 21 закрыт крышкой 26, закрепленной винтами 25. Принцип работы хонинговальной головки описан в п. 3.2.

Глухие отверстия обрабатывают хонинговальными головками, у которых хонинговальные бруски расположены заподлицо с корпусом хонинговальной головки, а пружина сжимает хонинговальные бруски.

Конструкция такой хонинговальной головки показана на рис. 1.17, а.

Хонинговальная головка имеет полый корпус 1, колодки с хонинговальными брусками 2 и разжимной конус 3.

Разжим брусков производится автоматически от гидроцилиндра станка.

В конструкциях деталей с глухими отверстиями у дна желательно предусматривать выточку для выхода брусков.

32

Рис. 1.17. Хонинговальная головка для обработки глухих (а) и овальных (б) отверстий

Отсутствие выточки недопустимо, так как это вызывает конусообразность обрабатываемого отверстия и может привести к разрушению хонинговальных брусков.

Хонинговальные головки для обработки овальных отверстий применяют крайне редко.

При хонинговании овальных отверстий основной задачей заключительной (финишной) обработки является уменьшение шероховатости поверхности и повышение прямолинейности образующих овального отверстия.

На рис. 1.17, б представлена примерная конструкция хонинговальной головки для обработки овального отверстия.

Отличительная особенность головки для хонингования овальных отверстий заключается в том, что ее механизм поперечной подачи брусков обеспечивает постоянное радиальное давление, независимо от формы обрабатываемого отверстия, поэтому хонинговальные бpycки копируют форму отверстия в поперечном сечении.

Хонингование конусных отверстий может быть осуществле-

но по двум вариантам. При первом варианте хонинговальной головке сообщают вращательное и возвратно-поступательное движение

33

вдоль оси детали с периодическим раздвижением хонинговальных брусков. При втором варианте хонинговальной головке сообщают равномерное вращательное движение без ее перемещения вдоль оси детали, а хонинговальным брускам сообщают возвратно-поступа- тельное движение вдоль оси хонинговальной головки. При этом для съема материала либо перемещают хонинговальную голову вдоль оси детали, обеспечивая врезание на требуемую глубину, либо периодически раздвигают хонинговальные бруски для обеспечения врезания в материал детали. Иногда, правда очень редко, при хонинговании конусных поверхностей применяют сочетание периодических движений.

При хонинговании коротких конусных отверстий применяют второй вариант обработки. Схематическое изображение конструкции хонинговальной головки для обработки коротких конусных отверстий приведено на рис. 1.18.

Хонинговальная головка снабжена хонинговальными брусками, расположенными под углом конуса обрабатываемого отверстия.

Протяженность хонинговальных брусков равна протяженности образующей конусного отверстия или незначительно короче.

Хонинговальные бруски в процессе хонингования отверстия совершают возвратно-поступательное движение вдоль образующей конического отверстия. При этом характер возвратно-поступательного дви-

жения определяется формой паза пространственного кулачка, имеющего равномерное вращательное движение.

34

Конструкции хонинговальных головок, работающие по описанной схеме, относительно просты и достаточно удобны в эксплуатации. Основным недостатком этих хонинговальных головок является их применения при большом угле конуса отверстия, т.е. они работоспособны при угле конусности отверстия не более 30°. Еще одним недостатком процесса хонингования по этой схеме является отсутствие станков, и обработку приходится вести на модернизированных вертикально-хонинговальных, сверлильных или вер- тикально-фрезерных станках.

При обработке глубоких отверстий большой протяженно-

сти (от 500 до 2500 мм и более) применяют первый вариант обработки, при котором хонинговальная головка получает равномерное вращение и возвратно-поступательное движение вдоль оси детали. При этом чаще всего используют хонинговальные головки, работающие с постоянным давлением хонинговальных брусков на обрабатываемую поверхность. Обработку конусных отверстий протяженностью более 2500 мм, как правило, осуществляют на горизон- тально-хонинговальных станках, применяя двухили трехрядные хонинговальные головки. На рис. 1.19 схематично изображен один ряд брусков хонинговальной головки. Основное отличие головки этой конструкции заключается в том, что хонинговальные бруски расположены не параллельно, а под углом к оси хонинговальной головки. Давление хонинговальных брусков обеспечивается тарированными пружинами, а разжимные конусы выполняют функции настройки для обеспечения предварительного сжатия пружин и создания требуемого давления хонинговальных брусков на обрабатываемую поверхность.

Конструкции этих хонинговальных головок достаточно просты и удобны в эксплуатации. Следует отметить, что при поступательном движении хонинговальной головки в направлении вершины конуса отверстия усилие прижима хонинговального бруска к поверхности обработки будет больше, чем при движении в обратном направлении. Однако при углах конусности менее 20° это не приводит к заметному ухудшению качества обработки.

35

Хонинговальные бруски изготавливают из зерен электрокорунда белого 23А, 24А, 25А и карбида кремния зеленого 63С и 64С.

Хонингование абразивными брусками наиболее эффективно при твердости обрабатываемого материала менее 45 единиц по

HRC.

По мере увеличения твердости обрабатываемого материала ускоряется затупление абразивных брусков, и для восстановления их режущей способности приходится работать с более высокими удельными давлениями, что приводит к быстрому износу. В результате снижается эффективность хонингования и увеличивается себестоимость обработки.

Искусственный абразивный материал черный карбид кремния, зеленый карбид кремния и электрокорунд белый дробят и сортируют по размерам зерен в соответствии с ГОСТ Р 52381–2005.

Взависимости от величины абразивные зерна в соответствии

сГОСТ Р 52381–2005 подразделяют на четыре группы:

–шлифзерно (зернистость от F10 до F12, P12);

–шлифпорошки (зернистость от F16, P16 до F46);

–микрошлифпорошки (зернистость от F230 до F600);

–тонкие микрошлифпорошки (зернистость от F800 до F1200). Абразивные бруски изготавливают зернистостью F90, P100 и менее. Крайне редко применяют абразивные бруски с зернистостью до

F60, P60.

Фактором, оказывающим наибольшее влияние на выбор зернистости абразивных брусков, является шероховатость поверхности

(ГОСТ 2789–73, ГОСТ 25142–82, ГОСТ 2.309–73, ГОСТ 9378–93, ГОСТ 19300–86).

Каждому размеру абразивных зерен соответствует значение стабильно получаемой шероховатости поверхности

Рекомендации стабильно обеспечиваемой шероховатости обработанной поверхности при хонинговании абразивными брусками даны в табл. 1.1.

При изготовлении абразивных брусков обычно применяют неорганические (керамические, силикатные и металлические) и орга-

37

нические связки (бакелитовые, глифталевые и вулканитовые) и их разновидности.

Керамическая связка

Керамическая связка состоит из огнеупорной глины, полевого шпата, талька, кварца и клеящего вещества (жидкое стекло и декстрин). Эта связка имеет высокую прочность, водостойкость, химическую стойкость при работе с разными СОТС, хорошее сохранение рабочих кромок брусков, но наряду с этим хрупкость и неравномерную твердость, обусловливающие вероятность сколов и образование на обрабатываемой поверхности царапин, рисок и задиров. Керамическую связку рекомендуется применять в абразивных брусках с широким диапазоном зернистости, твердости и различными абразивными материалами, используемыми для предварительного хонингования заготовок из чугуна, сырой и закаленной стали.

Силикатная связка

Силикатная связка состоит из оконного стекла, латнинской огнеупорной глины, клеящего увлажнителя – растворимого стекла (силикат натрия) низкой концентрации. Эта связка имеет однородность и равномерность твердости, обеспечивающие равномерный износ, химическую стойкость при воздействии СОТС, хорошую шлифующую способность за счет образования при износе брусков

38

суспензии частиц дробленого абразивного материала, стекла и глины в СОТС.

Абразивные бруски зеленый карбид кремния и электрокорунд белый рекомендуется применять для чистового и отделочного хонингования заготовок из серого чугуна, углеродистых и легированных закаленных сталей.

Металлическая связка

Металлическая связка состоит из порошка металлов и из сплавов: железа, меди, олова, алюминия, бронзы, с добавлением других компонентов. Эта связка имеет высокую износостойкость и значительные силы удержания режущих зерен, плотную структуру, высокую водостойкость, температурную и химическую стойкость, но склонна к засаливанию рабочей поверхности брусков. Металлическая связка применяется в хонинговальных алмазных и эльборовых брусках. В абразивных брусках ее применяют крайне редко.

Бакелитовая связка

Бакелитовая связка состоит из фенолформальдегидной смолы в жидком или порошкообразном виде и фурфурола. Она имеет высокую прочность и эластичность, износостойкость, полирующее воздействие на обрабатываемую поверхность, снижение вероятности получения сколов брусков и образования царапин и надиров на обрабатываемой поверхности, но наряду с этим термостойкость до 200–250 °С и пониженную химическую стойкость при действии СОТС, особенно при наличии щелочи. Бакелитовую связку рекомендуется применять в абразивных брусках для получистового и чистового хонингования деталей из чугуна, сырой и закаленной стали, реже – деталей из алюминиевых сплавов, латуни и бронзы. Для чистового и отделочного хонингования рекомендуется применять хонинговальные бруски на бакелитовой связке с режущими зернами из эльбора и/или синтетических алмазов.

Глифталевая связка

Глифталевая связка состоит из глифталевой синтетической смолы, глицерина, фталевого ангидрида и наполнителя (графит и др.). Эта связка имеет повышенную эластичность по сравнению

39

с бакелитовой связкой, пониженную склонность к налипанию брусков при обработке заготовок из алюминиевых сплавов. Глифталевую связку рекомендуется применять в брусках для предварительного и окончательного хонингования деталей из алюминиевых сплавов.

Связка вулканитовая на синтетическом каучуке

Вулканитовая связка на синтетическом каучуке состоит из синтетического каучука, наполнителя и вулканизирующей добавки, ускоряющей процесс вулканизации и повышающей твердость связки (окись цинка, катакс, тнурам, пульвербакелит, молотая сера

идр.). Эта связка имеет высокую эластичность, температурную стойкость до 150 °С, плотную структуру и склонность к засаливанию, твердость термически обработанных брусков регулируется дозировкой вводимых в состав связки ингредиентов. Рекомендуется применять связку вулканитовую на синтетическом каучуке в абразивных брусках для предварительного хонингования деталей из деформируемых и литых алюминиевых сплавов.

Для абразивных хонинговальных брусков наиболее широко применяют керамическую и бакелитовую связки. При хонинговании заготовок из высокопрочных и вязких сталей абразивными брусками на керамической связке наблюдаются интенсивный износ, выкрашивание и даже поломка брусков. Для уменьшения износа

ивыкрашивания абразивных брусков на керамической связке рекомендуется покупные серийно выпускаемые на обезличенного потребителя бруски пропитывать раствором бакелитового лака.

Работа на износ, самозатачивание, затупление и засаливание абразивного бруска существенно влияют на его твердость.

Для абразивных хонинговальных брусков в России принята шкала твердости по ГОСТ Р 52587–2006.

Абразивные инструменты, включая абразивные хонинговальные бруски, имеют восемь градаций твердости: весьма мягкий, мягкий, среднемягкий, средний, среднетвердый, твердый, весьма твердый и чрезвычайно твердый.

40