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

комплекта составила 16 тыс. отверстий против 2130при ра­ боте природными алмазами, удельный расход алмазов сни­ зился с 0,23 до 0,05 мгіг, удельный расход алмазов на обра­ ботку 1000 цилиндров составляет 2,4 карата вместо 11 кара­ тов природных алмазов той же зернистости. В результате применения брусков АСР 50/40 вместо А 80/63 производи­ тельность операции повысилась на 25%. При испытании брусков зернистостью АСР 63/50 результаты по стойкости и удельному расходу алмазов ниже, чем при испытании бру­ сков АСР 50/40.

снизился с 2,4 до 1,9 каратов.

На всех операциях хонингования цилиндров двигателя Д37М бруски из синтетических алмазов оказались более ра­ ботоспособными, чем применяемые бруски из природных ал­ мазов. Таким образом, для хонингования цилиндров из хромофосфористых чугунов НВ 220—250 в четыре операции

ставляет 26,3 вместо 50,4 каратов при ранее применявших­

Для определения возможности исправления погрешности геометрической формы отверстий цилиндров при хонинго­ вании брусками из синтетических алмазов были сделаны замеры овальности отверстий 280 цилиндров после операций чистового растачивания и чернового, получистового и чисто­ вого (окончательное хонингование при съеме 3—5 мкм су­ щественных изменений в геометрию отверстий не вносит) хонингования. Успех исправления конусности, корсетности и бочкообразности отверстий в основном зависит от то­ го, насколько правильно подобран пробег брусков.

После операции расточки количество годных гильз (с овальностью 0,02 мм) составило 42% и диапазон рассеива­ ния величины овальности находился в пределах 0,01—

122

0,06 мм. После чернового хонингования количество годных гильз увеличилось до 76% и рассеивание величины оваль­ ности сократилось с 0,01 до 0,05 мм после, получистового хонингования количество годных гильз увеличилось до 81% и рассеивание сократилось с 0,1 до 0,04 мм. В резуль­ тате чистового хонингования количество годных гильз уве­ личилось до 95%, при этом получено 14% цилиндров с ну­ левой овальностью, 70% — с овальностью 0,01 мм, 11% — с овальностью 0,02 мм и только 5% — с овальностью 0,03 мм. Таким образом, в процессе хонингования бруска­ ми из синтетических алмазов обеспечивается получение вы­ сокой точности геометрической формы.

Обработка втулок судовых дизелей брусками из синте­ тических алмазов производится на Первомайском машино­ строительном заводе им. 25-летия Октября и Горьковском заводе «Двигатель Революции». Материал втулок СЧ 24-44 (НВ 170—240), диаметр 250 мм, длина 680 мм, требуемый класс чистоты поверхности 8-й. Стойкость алмазных бру­ сков составляет 2400 втулок против 16 при использовании обычных абразивных брусков, т. е. в 150 раз выше. Расход алмазов составляет 52 карата на 1000 втулок.

Алмазное хонингование на авторемонтных заводах. Бла­ годаря разработке и освоению промышленного выпуска синтетических алмазов представилась возможность широкого применения процессов алмазного хонингования не только на заводах-изготовителях, но и на ремонтных предприятиях.

Всвязи с тем, что в Советском Союзе ремонтируется большое кбличество автомобильных двигателей, важное на­ роднохозяйственное значение имеет повышение качества ре­ монта и увеличение межремонтных пробегов автомобилей.

Внастоящее время на алмазное хонингование переведе­ но более 800 авторемонтных заводов. При наличии станков

сручным разжимом хонинговальных головок рекомендует­ ся модернизация их с целью перевода на пневматический раз­ жим. При установке пневмокамер на станки с ручным раз­ жимом обеспечивается постоянное давление на алмазные бруски, которое можно регулировать, что очень важно при алмазном хонинговании. Рекомендуемая конструкция хо­ нинговальной головки в сборе с пневмокамерой показана на рис. 48.

Спомощью гибкого шланга 1 воздух из заводской ма­ гистрали подводится к пневмокамере 2 и давление через мембрану 3 и шток 4 с конусами передается на сухари 5.

123

При этом раздвигаются колодки 6, и хонинговальные бруски прижимаются к обрабатываемой поверхности. При выклю­ чении воздуха под действием двойной пружины 7 шток вме­ сте с мембраной возвращаются в первоначальное положение.

ческая форма отверстий и повысилась стабильность процесса.

На Донецком авторемонтном заводе внедрен процесс алмазного хонингования блоков цилиндров автомобиля ЗИЛ-120. Это позволило повысить чистоту цилиндров с 7-го до 9-го класса. Если при обычном абразивном хонинговании овальность и конусность цилиндров составляли около 0,03 мм, то при алмазном — не более 0,015 мм. Благодаря

124

высокой точности обработки цилиндров после обкатки дви­

0,25—0,45 мм при начальном зазоре 0,2—0,3 мм. Раньше зазор выдерживался в пределах 0,6—0,8 мм при начальном 0,05—0,1 мм. Уменьшенный начальный зазор в замке ча­ сто приводит к заклиниванию кольца и задиру цилиндров.

При использовании на обкатке масла «Индустриальное 12» двигатели браковали по причине пропуска газов в кар­ тер, на устранение которого необходимы большие затраты времени. После уменьшения овальности и конусности ци­ линдров в 2—3 раза пропуск газов в картер уменьшился и процент бракованных двигателей сократился.

Стойкость комплекта обычных абразивных брусков при обработке блоков цилиндров ЗИЛ-120 составила 30 отвер­ стий, а стойкость алмазных на операции чернового хонинго­ вания — 11 тыс. отверстий, чистового хонингования — 16 тыс. отверстий, т. е. выше соответственно в 370 и 530 раз. Расход алмазов на 1000 цилиндров при черновом хонинговании составил 2,38 карата, а при чистовом хонин­ говании— 1,48 карата.

до 0,5%).

По данным Рижского авторемонтного завода при обра­ ботке блоков цилиндров ЗИЛ-120 класс чистоты поверхно­ сти повысился с 8-го до 10-го класса, овальность и конус­ ность уменьшились с 0,03 до 0,01 мм. Если раньше после обкатки, как правило, приходилось производить частичную разборку двигателя и менять поршневые кольца вследствие их чрезмерного износа из-за низкого качества поверхности цилиндров, то после внедрения алмазного хонингования необходимость разборки двигателей была полностью исклю­ чена.

Хонингование деталей из незакаленной стали. Хонин­ гование шатунов. На Владимирском тракторном заводе (ВТЗ) при обработке шатунов двигателя Д37М (диаметр 71Ах) и на Харьковском моторостроительном заводе «Серп я Молот» при обработке шатунов двигателя СМД-14 (диа­ метр 84Aj) проведены сравнительные испытания брусков из природных и синтетических алмазов. Материал шату­ нов — сталь 40Х и 45Х (ИВ 217—289). Требуемый класс

125

чистоты поверхности 8-й, конусность и овальность не более 0,012 мм. Предварительная операция — тонкая расточка, после которой обеспечивается получение 6—7-го класса чистоты поверхности.

До внедрения брусков из синтетических алмазов на ука­ занных заводах применяли бруски из природных алмазов на связке Ml 100%-ной концентрации, которые изготавли­ вали для ВТЗ на Московском комбинате твердых сплавов, а для Харьковского моторостроительного завода «Серп и Молот» — на Томилинском заводе алмазных инструментов. Бруски из синтетических алмазов были изготовлены Опыт­ ным заводом Института сверхтвердых материалов на метал­ лической связке Ml при той же концентрации алмазов. Обработку шатунов производили на двухшпиндельных че­ тырехпозиционных вертикально-хонинговальных станках «Наумбург» (ГДР) модели SZSMR 2 X 125 X 315. Станки снабжены трехместными приспособлениями для установки шатунов. Обработка производится при жестком закрепле­ нии инструмента и плавающей детали.

Для проведения испытаний на ВТЗ были изготовлены бруски из синтетических алмазов зернистостью ACM 40/28 взамен ранее применявшихся брусков из природных алма­ зов зернистостью AM 40/28, для Харьковского моторострои­ тельного завода «Серп и Молот» — зернистостью АСР 50/40 и ACM 40/28 вместо брусков из природных алмазов зерни­ стостью А 50/40. В табл. 18 приведены режимы хонингова­ ния брусками из синтетических и природных алмазов.

126

В результате применения синтетических алмазов вме­ сто природных при хонинговании сталей 40Х и 45Х стой­ кость комплекта брусков повысилась в 1,2—2 раза и удель­ ный расход алмазов снизился в 1,6—1,8 раза. Благодаря повышению зернистости и увеличению скорости вращатель­ ного движения при одновременном снижении давления про­ изводительность процесса увеличилась на 64%. В случае применения синтетических алмазов той же зернистости про­ изводительность также повышается.

На Свердловском турбомоторном заводе внедрены про­ цессы алмазного хонингования шатунов из термоулучшенной стали 18Х2Н4ВА (НВ 321—363) вместо абразивного хонин­ гования брусками КЗМ28СМ2К. Предварительная опера­ ция — шлифование. Требуемый класс чистоты поверхно­ сти 8-й, конусность и овальность не более 0,01 мм.

Для испытаний были изготовлены бруски 100%-ной кон­ центрации с алмазами повышенной прочности зернистостью АСР 40/28 — АСР 50/40, с алмазами высокой прочности зернистостью АСВ 50/40 на новых металлосиликатных связках.

Наилучшие результаты в процессе обработки термоулуч­ шенной стали получены при использовании брусков с ал­ мазами высокой прочности на металлосиликатной связке МС2: стойкость брусков (припуск 0,01 мм) составляет более 10 тыс. отверстий. Производительность повысилась в 2 ра­ за за счет повышения зернистости.

Хонингование деталей из закаленной стали. Испытания проводились на Горьковском автомобильном заводе при хо­ нинговании блоков шестерен коробки передач автомобиля М-21 «Волга». Материал блоков — сталь 38ХА (HRC 48 —

53). Диаметр обрабатываемого отверстия 28,575+0’025 мм, длина 167 мм.

Чернота и забоины на хонингованной поверхности не допускаются. Овальность и конусность не более 0,012 мм, отклонение от концентричности не более0,02мм. Эксцентрич­ ность каждого зубчатого венца относительно центрального отверстия не более 0,07 мм. Чистота поверхности не ниже 9-го класса. Глубина цианированного слоя не менее 0,18лш.

По действующей технологии после термообработки про­ изводилось шлифование центрального отверстия блоков на внутришлифовальных станках фирмы «Хилд» одновременно с двух сторон. Деталь устанавливалась в кулачках, за уста­ новочную базу принимались венцы г = 15 и z = 29. Режим

127

Разжим ручной.

По новому процессу предусматривалось двухкратное хонингование напроход алмазными брусками.

Испытания производили на станке модели ОФ-14А, ко­ торый имеет две независимые шпиндельные головки, снаб­ женные отдельными гидроприводами. Разжим брусков осу­ ществляется раздельно. Схема активного контроля в про­ цессе обработки заводом не предусмотрена. Регулировка времени работы каждой головки и подъем ее в нерабочее положение осуществляется с помощью реле времени.

В результате замены внутреннего шлифования с после­ дующим хонингованием с двух сторон двукратным хонин­ гованием напроход брусками из синтетических алмазов зна­ чительно увеличилась производительность, улучшилась геометрическая форма отверстия, повысилась чистота обра­ ботанной поверхности, были созданы благоприятные усло­ вия для автоматизации данного процесса, повысилась про­ изводительность процесса в 2,2 раза. За счет меньшего съема цианированного слоя обработанная поверхность име­ ет более высокую твердость, вследствие чего срок службы блоков шестерен повысился на 15%.

Полученная стойкость алмазных брусков на связке Ml на операции чернового хонингования оказалась низкой -(150 отверстий на комплект). С целью ее повышения лабора­ торией технологии алмазного инструмента Института сверх­ твердых материалов были разработаны новые металлосили­ катные связки МСЗ и МС15, проведены их промышленные испытания и внедрение.

В процессе испытаний сравнивали геометрическую форму отверстия деталей, обработанных по старой и новой тех­ нологии. Замеры производили после внутреннего шлифова­ ния и после чернового алмазного хонингования.

После алмазного хонингования напроход эксцентрич­ ность находится в пределах 0,05 мм, причем 18% деталей имеют эксцентричность, равную 0,01, 27% — 0,02, 32% — 0,03, 10% — 0,04, 5% — 0,05 мм, а после обработки по действующей технологии эксцентричность колеблется

128

в пределах 0,03—0,1 мм, у 12% деталей эксцентричность вы­ ше допустимой. Овальность в обоих случаях не превышает допустимого предела, однако при алмазном хонинговании она равна примерно 0,01 мм, а при внутреннем шлифова­ нии —0,004—0,02 мм. Конусность после алмазного хонин­ гования 0,006—0,018 мм, а после абразивного шлифова­ ния —0,003 —0,023 мм.

В настоящее время на поточной линии блоков шестерен применяют только инструмент из синтетических алмазов.

Хонингование деталей из закаленных чугунов. Разра­ ботка процесса алмазного хонингования деталей из зака­ ленных чугунов, в частности тракторных и автомобиль­ ных гильз, имеет большое народнохозяйственное значе­ ние.

Гильзы необходимо выпускать с овальностью и конусно­ стью "не более 0,02 мм и чистотой поверхности не ниже 9-го класса. Однако при обычном абразивном хонинговании та­ кую точность геометрической формы отверстий и стабиль­ ную чистоту поверхности получить очень трудно.

Как показали многочисленные измерения, при обычном хонинговании размеры только 30—40% гильз соответствуют допускаемым пределам по овальности и конусности, а чисто­ та поверхности не ниже 8—9-го класса.

При замене обычных абразивных брусков алмазными количество годных гильз с овальностью и конусностью 0,02 мм увеличивается до 90—95%, шероховатость поверх­ ности соответствует 96 — 9в классу..

Если припуск составляет 0,2 мм, абразивное хонинго­ вание производят за четыре перехода брусками: К312СТ1К,

К38СТ1К, К36СТ1К, КЗМ20СМ1К.

В ходе длительных испытаний брусков с алмазами мар­ ки АСР и АСВ на связке Ml при обработке указанных гильз из закаленного чугуна положительные результаты по стойкости и производительности не были получены. Инсти­ тутом сверхтвердых материалов проведены промышленные испытания крупнозернистых алмазных брусков напористой металлической связке МП2 при обработке закаленных чу­ гунных тракторных гильз на основных заводах страны, из­ готовляющих гильзы. Испытания проводили с целью вы­ бора оптимальной марки синтетических алмазов (АСВ, АСК, АСС) и определения эффективности внедрения процесса ал­ мазной обработки вместо существующих методов хонинго­ вания абразивными брусками и алмазными брусками из

природных и синтетических алмазов марки АСВ на серий­ ных связках Ml и Ml/Cu.

Испытания проводили в процессе чернового хонингова­ ния гильз (припуск 0,10—0,20 мм) при следующих режи­ мах: скорость вращательного движения с/вр = 60 -т- 80 м!мин\ скорость возвратно-поступательного движения

ѵв,п = 15-т- 20 м/мин, удельное давление Р = 10 кГІсм2 (при абразивном хонинговании) и Р = 15 — 20 кГ/см2 (при ал­ мазном хонинговании). СОЖ — керосин.

Основными показателями эффективности процесса яв­ ляются удельный расход алмазов в мгіг, производитель­ ность в мм3/мин и класс чистоты обработанной поверх­ ности.

Результаты испытаний приведены в табл. 19. Как вид­ но из таблицы, в результате применения металлической по­ ристой связки МП2 по сравнению с серийной связкой Ml удельный расход алмазов АСК и АСС снижается в 4—5 раз. С повышением зернистости брусков от АСК 315/250 до АСК 500/400 производительность возрастает на 30%, а удель­ ный расход снижается в 1,5 раза. Стойкость брусков на связке МП2 с алмазоносным слоем толщиной 1,5 мм и оп­ тимальными марками алмазов в 100—200 раз выше стой­ кости абразивных брусков, в 3—6 раз выше стойкости брусков из природных алмазов на связке Ml/Cu.

В случае применения крупнозернистых брусков на связ­ ке МП2 производительность процесса чернового хонинго­ вания гильз повышается в 1,2—2,0 раза по сравнению с производительностью обработки абразивными брусками, по сравнению с брусками из природных алмазов — в 1,2— 1,3 раза. Чистота поверхности при использовании брусков на связке МП2 при равной зернистости и марке алмазов на один класс выше в результате более прочного закрепления алмазных зерен.

В условиях Дарницкого ремонтного завода «Укрсельхозтехники» проведены исследования с целью выяснения воз­ можности съема повышенных припусков крупнозернисты­ ми брусками. Установлено, что при использовании брусков зернистостью АСК 400/315 — АСК 630/500 можно получить съем до 0,6—1,0 мм за 1—2 мин машинного времени. Это расширяет область применения процесса хонингования и, в частности, позволяет использовать его вместо операций расточки и шлифования как в условиях ремонтных заводов, так и в условиях заводов, на которых изготавливают гильзы.

130