Реферат: Хонингование

Содержание

1. Общие признаки процесса хонингования……………….

2. Области применения операции хонингования………….

3. Особые случаи хонингования…………………………….

4. Инструмент для хонингования……………………………

5. Электрохимическое хонингование……………………….

Список используемой литературы…………………………...

2

4

5

7

12

14

1. Общие признаки процесса хонингования

В настоящее время в серийном и массовом произ­водстве при изготовлении ответственных деталей предъ­являются высокие требования к точности и шерохо­ватости поверхности: некруглость менее 1 мкм, вол­нистость менее 0,2 мкм, нецилиндричность и непрямо­линейность образующей менее 2—5 мкм, параметр шероховатости Ra = 0,02- 0,8 мкм, отсутствие дефект­ного слоя металла (структурно-фазовых изменений, на­пряжений растяжения, микротрещин), определенные значения параметров формы микронеровностей и опор­ной поверхности.

Обеспечение этих требований достигается с по­мощью таких процессов абразивной обработки, как хонингование брусками из тради­ционных и сверхтвердых абразивных материалов. Этот процесс относят к процессу доводки; хонингование производится при одновременно выполняемых враща­тельном и возвратно-поступательном движениях инст­румента (головки с брусками). На рис.1 приведена схема рабо­чего движения. Подача (разжим) брусков в радиаль­ном направлении при хонинговании производится либо непрерывно, под воздействием постоянного усилия, ли­бо периодически, на каждый двойной ход хонинговальной головки.

Рис. 1 Схема движений бруска и детали при хонин­говании:

1 — деталь; 2 — брусок; 3 — перебег; 4 — перекрытие (Vок — окружная скорость, Vвп — скорость возвратно-поступатель­ного движения, αс — угол сетки)

При контакте рабочей поверхности бруска с обрабаты­ваемой поверхностью заготовки происходит царапанье ме­талла одновременно большим числом абразивных час­тиц. Размер таких частиц при хонинговании составляет 20—100 мкм, среднее число частиц на поверхности бруска 20—400 зерен на 1 мм² . Основ­ными видами взаимодействия абразивных зерен с ме­таллом являются микрорезание со снятием тончайших стружек и трение с пластическим оттеснением металла. Для интенсивного резания необходимо, чтобы абразив­ный брусок самозатачивался путем скалывания и вы­рывания затупившихся зерен из связки. При исполь­зовании брусков из сверхтвердых абразивных мате­риалов (алмаза, эльбора) зерна длительное время сохраняют свою остроту, преобладает микроскалывание зерен, а не вырывание их, что значительно повышает стойкость брусков.

Путем выбора оптимальных характеристик брусков и регулирования параметров обработки (скорости, дав­ления) можно управлять процессом обработки, осу­ществляя на первой стадии непрекращающееся резание металла в течение достаточно длительного времени, необходимого для исправления погрешностей формы заготовки, удаления исходной шероховатости и дефект­ного слоя. Скорость съема металла при этом состав­ляет 2—4 мкм/с. Для получения поверхности с малой шероховатостью (Ra= 0,1—0,3 мкм при хонинговании), а также для создания благоприятного микрорельефа по­верхности деталей и упрочненного поверхностного слоя металла процесс обработки на заключительной стадии может быть переведен в режим преобладающего гра­ничного трения, при котором съем металла резко сокра­щается, а брусок выглаживает обрабатываемую по­верхность. Такой переход можно осуществить, изменяя параметры обработки: повышая окружную скорость за­готовки или инструмента, снижая давление бруска и частоту колебаний бруска.

Ранее применявшийся процесс обработки брусками с самопрекращением резания и съема металла был не­управляемым и не мог обеспечивать стабильного ка­чества деталей, так как самопрекращение съема ме­талла часто происходит значительно раньше, чем уда­ляется припуск, необходимый для исправления погреш­ностей формы и устранения дефектного слоя.

В отличие от шлифования, при котором контактная поверхность составляет незначительную часть рабочей поверхности круга, при хонинговании брусок постоянно соприкасается с деталью по всей рабочей поверхности, причем в начальный момент времени брусок прирабатывается к обрабатывае­мой поверхности. Такой контакт пары брусок — заго­товка способствует повышению производительности обработки и точности формы деталей. Давление при хонинговании на поверхности контакта бруска с деталью составляет 0,1—1 МПа, что в 10—100 раз меньше, чем давление при шлифовании. Скорость резания при обработке брусками 10—100 м/мин, т. е. в 15—100 раз ниже, чем при шлифова­нии. В результате при хонинговании тепловыделение в зоне обработки значительно ниже, чем при шлифовании, а контактная темпера­тура не превышает 150—200 ° С. Таким образом, отсутствуют физические причины образования в по­верхностном слое микротрещин и прижогов, а также остаточных напряжений растяжения.

При хонинговании в системе поддержания контакта бруска с деталью контакт замыкается кине­матически, с помощью клиновой пары, жесткость си­стемы прижима брусков высока, сила резания при на­личии погрешностей формы заготовки непрерывно изме­няется. Имеется ряд современных хонинговальных станков, на которых заготовка или хонинговальная го­ловка также совершает дополнительное колеба­тельное движение; такой процесс назван вибрацион­ным хонингованием. Этот процесс особенно эффективен при хонинговании глухих отверстий.

Процесс хонингования используют главным образом как способ обработки отверстий. В настоящее время разработаны и используются станки и головки для наружного хонингования.

Хонингование применяют, для получения поверхностей с шероховатостью Ra= 0,16…0,32 мкм, в последнее время разработаны мелкозернистые бруски, с помощью которых осуществляется отделочное хонингование Ra= 0,06…0,1 мкм.

Таким образом, хонингование представляет собой процесс обработки связанный закрепленными абразивными зернами, осуществляемого с помощью инструмента – брусков – при относительно низких скоростях и давлениях в условиях одновременного контакта всей рабочей поверхности инструмента с заготовкой.

2. Области применения операции хонингования

Хонингование применяется в основном как оконча­тельная операция обработки высокоточных отверстий в деталях и является более эффективной технологи­ческой операцией, чем притирка и полирование абра­зивными пастами и суспензиями. Как правило, хонингование производят после операций шлифования, раста­чивания, зенкерования, развертывания, протягивания; в некоторых случаях черновое хонингование заменяет операции шлифования. Диапазон размеров хонингуемых отверстий очень широк: диаметр от 5 до 500—800 мм, длина до 20 м. Хонингованием обрабатывают сквозные и глухие цилиндрические отверстия с гладкой или пре­рывистой поверхностью (шпоночные пазы, кольцевые канавки), шлицевые отверстия, а также конические и некруглые отверстия в целях создания требуемого микрорельефа, для чего в хонинговальных головках имеются эластичные элементы системы прижима брус­ков. Хонингование часто используют для одновременной обработки нескольких соосных отверстий.

Хонингование получило широкое распространение в различных отраслях машиностроения при обработке гильз и блоков цилиндров двигателей, шатунов, зуб­чатых колес, цилиндров гидросистем и амортизаторов, деталей топливной аппаратуры, типа труб больших длин и диаметров и др. Существуют и получили практи­ческое применение такие разновидности хонингования, как сухое (без применения смазочно-охлаждающей жидкости) хонингование статоров электродвигателей; электрохимическое хонингование отверстий большой длины; вибрационное хонингование, при котором хонинговальной головке или обрабатываемой детали сообщают дополнительно колебания частотой до 10— 15 Гц и амплитудой 5—10 мм. В качестве примера обработки хонингованием наружных поверхностей можно привести процесс алмазного хонингования па­кетов поршневых колец.

3. Особые случаи хонингования

Хонингование получило наиболее широкое применение при об­работке сквозных и глухих цилиндрических отверстий. В резуль­тате постоянного повышения требований к точности, качеству и экономичности обработки, а также благодаря большим возможно­стям алмазного инструмента область применения хонингования и его разновидностей существенно расширяется. Во многих случаях это позволяет создавать качественно новые технологические про­цессы, обеспечивающие повышение надежности и ресурса, ответст­венных сопряжении деталей машин.

Используются хонингование и некоторые его разновидности при обработке внутренних, наружных и плоских поверхностей. К их числу относится хонингование с дополнительными осциллирующими движениями, хонингование прерывистых (многоярусных) отверстий, комбинированное хонингование отверстия и прилегающего к нему торца, хонингование ограниченных сферических поверхностей, обра­ботка рабочих поверхностей поршневых колец, алмазное зенкерование и развертывание.

К числу прогрессивных методов обработки относится хонинго­вание с дополнительным осциллирующим движением. На основе исследований, проведенных в нашей стране и за рубежом, установ­лено, что введение в состав движений при хонинговании дополни­тельного осциллирующего (колебательного) движения позволяет повысить точность геометрической формы обрабатываемых отвер­стий, улучшить обрабатываемость труднообрабатываемых материа­лов и увеличить производительность металлосъема. Интенсификация процесса металлосъема в рассматриваемом случае происходит благодаря тому, что при правильном выборе параметров режима обработки процесс хонингования имеет незатухающий характер, и режущие зерна при своем движении не повто­ряют траекторий движения предыдущих зерен. В результате этого их режущие свойства используются в более полной мере

В используемых на практике способах хонингования осциллирующее движение дополняет возвратно поступательное движение. Однако введение колебательного движения в осевом направлении ограничено массой подвижных частей, а также снижением точности обработки ввиду переменности направления осевой силы и от­клонений в величине перебега брусков По этим причинам механизмами осевой осцилляции оснащаются хонинговальные станки, предназначенные для обработки лишь коротких отверстий диа­метром до 50 мм.

Для преодоления указанных недостатков и ограничений в Уфимском авиационном институте был разработан новый способ осу­ществления осциллирующего движения в хонинговальном станке, сущность которого состоит в наложении колебательного движения на вращение шпинделя станка При такой схеме осциллиру­ющего движения все подвижные звенья имеют вращательное (или вращательно-качательное) движение, что позволяет применять опо­ры качения, обеспечить возможность плавного регулирования час­тоты и амплитуды колебаний, по мере необходимости производить включение или выключение осциллирующего движения, применять механизм осцилляции независимо от размеров хонинговального станка.

Лучшие результаты обработки получаются при однонаправлен­ных траекториях движения режущих зерен, что при наличии осе­вой осцилляции невыполнимо Условием получения такой траектории при круговой осцилляции по синусоидальному закону является следующее неравенство

где λ—частота осцилляции, β—удвоенная амплитуда круговой осцилляции (в оборотах), n—частота вращения шпинделя, об/с

Дальнейшим развитием рассмотренных схем является хонингование с одновременно вводимыми осевой и круговой осцилляцией. Подобная схема обработки впервые была предложена в Перм­ском политехническом институте на основе использования кинема­тики плоскодоводочного станка с растровой траекторией. Траектории движения режущих зерен при различной кинемати­ке хонингования показаны на рис 2. Обычная схема хонингования (рис 2, а) характеризуется типичной сеткой следов обработки в виде пересекающихся винтовых линий Траектории движения режу­щих зерен при наличии осевого или кругового осциллирования по синусоидальному закону представлены на рис. 2, б, в Они образу-

Рис 2 Траектории движения режущих зерен при различной кинематике процесса хонингования

ются в результате сложения основного и колебательного движений и имеют идентичный характер

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--