книги из ГПНТБ / Сагарда А.А. Алмазно-абразивная обработка деталей машин

Точность геометрической формы при алмазном и абразив­ ном хонинговании. Исследование точности геометрической формы отверстий гильз, обработанных алмазными и абра­ зивными брусками, было выполнено в условиях массового производства на Киевском заводе им. Лепсе. Замеры гильз до и после обработки производили в трех сечениях и двух

Рис. 46. График нормального распределения овальности гильз:

/ — расточка; 2 — хонингование.

взаимно перпендикулярных направлениях с помощью индикаторного нутромера с ценой деления 0,01 мм, что давало возможность установить конусность и овальность отверстий.

Результаты замеров двух партий гильз (по 2000 шт. в каждой) приведены на графиках (рис. 46). После расточки величина рассеивания овальности гильз (разность между наибольшей и наименьшей овальностью) составила 0,08 мм-, а количество годных гильз с овальностью до 0,02 мм — 39%. После абразивного хонингования величина рассеи­ вания овальности не уменьшилась, а количество годных гильз составило 60%, т. е. увеличилось на 21%. После ал­ мазного хонингования величина рассеивания овальности со­ кратилась до 0,03 мм, количество годных гильз при этом достигло 94%. Кроме того, значительно возросло количест­ во гильз с повышенной точностью геометрической формы: число гильз с овальностью 0,01 мм увеличилось в 2 раза, с овальностью 0,02 мм — в 1,5 раза.

М2

Износостойкость деталей после алмазного и абразивного хонингования. Для определения износостойкости исполь­ зовали гильзы тракторного двигателя Д-50, которые испы­ тывали на специально сконструированной установке. Упро­ щенная схема установки показана на рис. 47. Вырезанный из гильзы образец 1, закрепленный на державке, устанав­

ред каждым опытом поворачивали для сохранения постоян­ ных начальных условий истирания. Трение производилось при обильном охлаждении веретенным маслом в течение 1 и.

Износ оценивали по ширине дорожки, вытертой на гиль­ зе. Ширина дорожки после алмазного хонингования в сред­ нем на 18% меньше, чем после абразивного. Интенсивность увеличения ширины дорожки во времени постепенно умень­ шается. Для получения дорожки шириной 1 мм у образцов, обработанных алмазными брусками, необходимо произво­ дить истирание в течение 2 ч, т. е. в 2 раза дольше, чем у об­ разцов, обработанных абразивными брусками.

При таком определении износостойкости гильз, обрабо­ танных абразивными и алмазными брусками, не учитывает­ ся влияние макрогеометрических погрешностей, которые также в значительной мере влияют на срок службы деталей трущихся пар.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы: в процессе алмазного хонингования зна­ чительные изменения в структуре поверхностного слоя

не происходят; поверхностный слой после алмазного хонин­ гования имеет повышенную износостойкость; повышение точности деталей и улучшение качества поверхностных сло­ ев при алмазном хонинговании является резервом увеличе­ ния долговечности деталей двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, амортизаторов и т. п.

По данным Минского моторного завода и ГСКБ по дви­ гателям (г. Харьков) после алмазного хонингования зака­ ленных чугунных гильз тракторных двигателей их долго­ вечность повышается на 15—20%.

Украинским республиканским объединением «Укрсельхозтехника» проведена работа по определению долговечнос­ ти автомобильных двигателей ГАЗ-51 и ЗИЛ-130 после алмазного хонингования отверстий блоков цилиндров. По данным шести авторемонтных заводов и одиннадцати авто­ хозяйств средний межремонтный пробег автомобилей повы­ сился с 53,1 тыс. км до 62,4 тыс. км, т. е. на 17,5% [22].

ОПЫТ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЛМ АЗНОГО ХОНИНГОВАНИЯ

Алмазное хонингование используют при обработке серых и легированных чугунов, нетермообработанной и закален­ ной стали, закаленных чугунов, алюминия, его сплавов и других материалов. Наиболее часто алмазное хонингование применяют при обработке деталей из серых и легирован­ ных чугунов: блоков цилиндров грузовых и легковых авто­ мобилей; гильз автомобильных и тракторных двигателей; цилиндров мотоциклетных двигателей; втулок судовых ди­ зелей; деталей гидро- и пневмосистем; деталей станков, хо­ лодильников и др. Хонингуют также шатуны автомобиль­ ных и тракторных двигателей и дизелей, шестерни и дру­ гие детали, изготовленные из сырой (нетермообработанной) стали. Алмазными брусками хонингуют закаленные чугун­ ные гильзы и шестерни из закаленной стали, а также ци­ линдры из алюминиевых сплавов.

Хонингование деталей из серых и легированных чугунов.

Хонингование блоков цилиндров и других деталей автомоби­ льных и мотоциклетных двигателей. На Горьковском ав­ томобильном заводе производится обработка блоков ци­ линдров на шестиили четырехшпиндельных вертикально­ хонинговальных станках «Барнес — Дрилл».

114

Материал блоков цилиндров — чугун СЧ 22-44 (НВ 170 — 241), материал гильзы цилиндра — чугун легированный (НВ 146— 197). Диаметр отверстия 82 мм. Требуемый класс чис­ тоты не ниже 9-го, овальность и конусность не более 0,02 мм, бочкообразность и корсетность не более 0,01 мм.

Для проведения испытаний были изготовлены бруски из синтетических алмазов с размерами 100 X 8 X 3,5 мм, тол­ щиной алмазного слоя 1,5 лш, 100%-ной концентрации, на металлической связке Ml. На операции предварительного хонингования применяли бруски с алмазами обычной проч­ ности зернистостью АСО 50/40 и алмазами повышенной проч­ ности зернистостью АСР 80/63 и АСР 100/80, а на операцию окончательного хонингования — зернистостью ACM 20/14 и ACM 28/20.

До внедрения брусков из синтетических алмазов на опе­ рации предварительного хонингования применяли бруски 9 X 11 X 100 — К36СТ2К, на операции окончательного хонингования — бруски 9 X 11 X 100 — КЗМ28С1К.

Испытания проводили при следующих режимах: ско­ рость вращательного движения пВр = 42 м/мин, скорость возвратно-поступательного движения ѵв.„ = 15 м/мин, дав­ ление разжима брусков Р при черновом хонинговании 15— 25 кГІсм2, при чистовом — 5—ЮкГІсм2, смазочно-охлаждаю­ щая жидкость —98% керосина и 2% оле’иновой кислотыИспытания проводили непосредственно в моторном цехе.. За период испытаний брусками из синтетических алмазов бы­ ло обработано около 50 тыс. блоков.

Для определения точности геометрической формы отвер­ стий и величины снятого припуска производились измере­ ния цилиндров в трех сечениях и двух взаимно-перпенди­ кулярных плоскостях индикаторным нутромером с ценой деления 0,002 мм. Результаты сравнительных испытаний брусков из синтетических алмазов и обычных абразивных приведены в табл. 16. На операции предварительного хо­ нингования лучшие результаты показали бруски зерни­ стостью АСР 80/63 — АСР 100/80. Стойкость комплекта алмазных брусков составила 20,7—22,5 тыс. отверстий, а стойкость комплекта брусков КЗ — 200 отверстий, т. е. в 103—113 раз выше. Расход алмазов составил 0,026— 0,030 мг на 1 г снятого металла или 1,40—1,56 карат на 1000 отверстий.

Несмотря на сравнительно высокую стойкость: бруски зернистостью АСО 50/40 применять не рекомендуется из-за

•116

более низкой производительности. Небольшое увеличениешероховатости поверхности при использовании брусков АСР 80/63 — АСР 100/80 в данном случае вполне допусти­ мо, так как оно не влияет на шероховатость поверхности после окончательной обработки.

В результате применения брусков зернистостью ACM. 20/14 — ACM 28/20 на операции окончательного хонинго­ вания вместо брусков КЗМ 28 стойкость комплекта повы­ силась в 56—66 раз. Стойкость комплекта алмазных бру­ сков составляет 53,6—62,5 тыс. обработанных отверстий. Удельный расход алмазов 0,07—0,08 мгіг или 0,52 — 0,60 карат на 1000 отверстий. Таким образом, суммарный расход алмазов составляет в среднем 2 карата на 1000 ци­ линдров. Экономия при использовании 1 карата синтети­ ческих алмазов только по инструменту составила 5,6 руб.

При алмазном хонинговании в условиях массового про­ изводства удается получить стабильную шероховатость по­ верхности блоков цилиндров 96 класса (при абразивном — 8в — 9а). В результате хонингования алмазными бруска­ ми была значительно повышена точность геометрической фор­ мы обрабатываемых цилиндров, а повышение чистоты и точ­ ности способствует увеличению долговечности деталей, что является основным показателем эффективности алмазного хонингования. Алмазное хонингование внедрено на всех поточных линиях обработки блоков цилиндров грузовых и легковых автомобилей.

Эффективность алмазного хонингования может быть зна­ чительно повышена за счет применения более современного оборудования.

На Горьковском автомобильном заводе производится об­ работка 15 типоразмеров колесных и главных тормозных цилиндров грузовых и легковых автомобилей. Материал цилиндров СЧ 18-36 (НВ 136—148), диаметры обрабатывае­ мых отверстий 22—42 мм, длина 36—148 мм. Требуемый класс чистоты — 10-й, конусность не более 0,01 мм на длине отверстия, овальность не более 0,01 мм.

Сравнительные испытания обычных абразивных и ал­ мазных брусков проведены на колесном цилиндре средних размеров (диаметром 38А и длиной 98 мм). При этом при­

117

класс чистоты 8а, конусность и овальность не более 0,01 мм. Применялись алмазные бруски 100 X 8 х 3,5 X 1,5 мм.

Результаты сравнительных испытаний обычных абразив­ ных и алмазных брусков при хонинговании колесных тор­

Стойкость алмазных брусков на операции чернового хо­ нингования колесных цилиндров составляет 9 тыс. отвер­ стий, на операции чистового хонингования — 50 тыс. от­ верстий. Расход алмазов на 1000 отверстий составляет со­ ответственно 0,78 и 0,14 карата. На операции хонингования отверстия картера амортизатора стойкость комплекта ал­ мазных брусков составляет соответственно 20 тыс. отверстий, а расход алмазов 0,7 карата на 100 отверстий. При этом зна­

цилиндров внедрено также и на Чамзинском заводе «Авто­ запчасть», который специализируется на выпуске этих ци­ линдров к грузовым и легковым автомобилям Горьковского автомобильного завода. Стойкость алмазных брусков на опе­ рациях чернового хонингования превышает стойкость обыч­ ных абразивных в 100—130 раз, а на операции чистового хонингования — в 250—280 раз.

Процесс алмазного хонингования блоков цилиндров ав­ токомпрессоров к автомобилям ЗИЛ внедрен на Паневежском заводе автокомпрессоров. Материал блоков СЧ 18-36 (НВ 170—229). Стойкость комплекта алмазных брусков на операции чернового хонингования составила 24—25 тыс. отверстий против 200—340 при абразивном, на операции чи­ стового хонингования — 78—79 тыс. отверстий против 630 при абразивном, т. е. повышена их стойкость в 70—125 раз. Толщина алмазоносного слоя применяемых брусков ■— 1,5 мм.

На Ирбитском мотоциклетном заводе внедрен процесс алмазного хонингования цилиндров мотоциклетного двига­ теля. Материал специальный чугун (НВ 204—228), диаметр отверстия 78 мм, длина 140 мм. Стойкость брусков выше в 90—100 раз, а машинное время на черновое и чистовое хо­ нингование снизилось с 1,4 до 1,08 мин, т. е. на 25%. Ал­ мазное хонингование цилиндров внедрено также на Киев­ ском мотоциклетном заводе. Обрабатываемый материал —

118

119

специальный чугун, диаметр отверстия цилиндра 78+0,м мм, длина 160 мм, класс чистоты 106, овальность и конусность не более 0,015 мм, припуск на обработку 0,05 мм. Испы­ тания проводились в производственных условиях на одно­ шпиндельных вертикально-хонинговальных станках моделей 3633 и 382 при следующем режиме хонингования: ѵвр = = 42 -г- 60 м/мин) ѵв.п = 15 -г- 18 мімин, давление разжима брусков при алмазном хонинговании Р — 2 ~ 4 кГ/см2. Охлаждающая жидкость — керосин.

До внедрения брусков из синтетических алмазов цилинд­ ры хонинговали брусками 9 X 11 X 10 КЗМ28СТ1К, а за­ тем на том же станке шлифовали шкуркой КЗМ28, наверну­ той на хонинговальную головку.

Испытания показали, что в результате применения син­ тетических алмазов на операциях чернового и чистового хо­ нингования вместо брусков КЗ на черновом хонинговании и шлифшкурки на чистовом хонинговании общее машинное время уменьшилось с 1,5 до 1,0 мин\ стойкость комплекта алмазных брусков на предварительном хонинговании со­ ставила 12 200 цилиндров против 78 при абразивном хонин­ говании, т. е. увеличилась более чем в 150 раз; стойкость брусков на окончательном хонинговании 20000 цилиндров. Удельный расход алмазов при черновом хонинговании 0,07 мг/г, при чистовом — 0,08 мг/г. Суммарный расход ал­ мазов на 1000 цилиндров — 3,23 карата. При использова­ нии брусков из синтетических алмазов для хонингования цилиндров улучшается геометрическая форма отверстия, сни­ жается процент брака от 3—4% при абразивном хонингова­ нии до 0,1—0,2%. Чистота зеркала цилиндра после чисто­ вого хонингования находится в пределах 10—11-го класса.

Хонингование цилиндров тракторных двигателей. До внедрения алмазного хонингования брусками с синтетически­ ми алмазами на Владимирском тракторном заводе при обра­ ботке цилиндров двигателя Д37М хонингование выполня­ лось брусками из природных алмазов, изготовляемых Мо­ сковским комбинатом твердых сплавов.

Целью испытаний было определение оптимальных харак­ теристик брусков из синтетических алмазов на металличе­ ской связке Ml и сравнение работоспособности брусков из синтетических и природных алмазов в производственных условиях.

По технологии, принятой на Владимирском тракторном заводе, хонингование цилиндров осуществляется за четыре

120

операции: черновое, получистовое, чистовое и окончатель­ ное хонингование (полирование). Средний припуск на хо­ нингование — 0,2 мм. Предварительная обработка — раста­ чивание шестизубыми головками на четырехшпиндельных вертикально-расточных станках. Исходная шероховатость поверхностиѴб — Ѵ6. Материал гильзы хромофосфористый чугун (НВ 220—250). Диаметр обрабатываемого отверстия 105А, длина 260 мм. Требуемый класс чистоты поверхнос­ ти — 9-й, конусность и овальность не более 0,02 мм. Чер­ новое хонингование выполняли на одношпиндельных двух­ позиционных вертикально-хонинговальных станках «Наумбург» модели SZS 200x250, остальные операции — на четырехшпиндельных восьмипозиционных вертикально-хо­ нинговальных станках «Наумбург» модели SZXR 4х ХІ25Х325А. Обработку производили по методу жесткозакрепленного инструмента и плавающей детали.

Сравниваемые бруски были изготовлены на связке Ml при 100%-ной концентрации алмазов.

На операции чернового хонингования вместо ранее при­ менявшихся брусков из природных алмазов зернистостью А 80/63 были испытаны бруски из синтетических алмазов зернистостью АСР 200/160 и АСР 125/100. Стойкость ком­ плекта увеличилась с 1165 до 1650—2500 шт., удельный расход алмазов снизился с 0,12 до 0,07—0,09 мг/г и расход алмазов на 1000 цилиндров уменьшился с 23,0 до 15,0— 13,5 каратов. Наиболее экономичными на этой операции оказались бруски зернистостью АСР 200/160. Расход алма­ зов в этом случае составил 15 каратов на 1000шт., произво­ дительность повысилась на 68%. При использовании бру­ сков зернистостью АСР 125/100 расход алмазов меньше (13,5 каратов на 1000 шт.), производительность обработки также меньше на 27%.

На операции получистового хонингования вместо при­ меняемых брусков А 80/63 были испытаны бруски зернистос­ тью АСР 125/100. При этом стойкость комплекта брусков, увеличилась с 1823 до 3400 шт., удельный расход алмазов

На операции чистового хонингования были проведены испытания брусков зернистостью А 80/63, АСР 63/50 и АСР 50/40. Наилучшие результаты получены при использовании брусков из синтетических алмазов АСР 50/40. Стойкость

121