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

Р — 1 -г- 1,5 кГІсм2; машинное время Т = 60 сек. В качест­ ве СОЖ использовали керосин.

Результаты испытаний приведены в табл. 33. Как вид­ но из таблицы, при обработке алмазными эластичными лен­ тами АСО 80/63 — 50% — Р1 и АСО 80/63 — 50% — Р4 обеспечивается получение шероховатости поверхности Ѵ10. В результате применения алмазных лент повысилась куль­ тура производства и стабилизировался технологический про­ цесс, так как отпала необходимость в приработке абразив­ ных брусков. Алмазные ленты имеют высокую износостой­ кость. Экономический эффект от внедрения алмазных лент при окончательной обработке 11 руб. на карат использо­ ванных алмазов только за счет повышения стойкости ин­ струмента.

На Владимирском тракторном заводе применяют ал­ мазные ленты для окончательной обработки шеек коленча­ тых валов двигателей Д21 и Д37, а также при суперфини­ шировании опорных шеек и кулачков распределительных валов двигателя Д21.

Обрабатываемый материал указанных выше деталей сталь 45 (HRC 54—62), глубина закаленного слоя 2,5—5 мм. Требуемая шероховатость поверхности коренных и шатун­ ных шеек Ѵ9, диаметр соответственно 70 и 65 мм.

По существующему технологическому процессу шейки суперфинишируют брусками ЭВМ 28—20 или абразивными лентами на станке фирмы «Нагель». Шероховатость поверх­ ности обработанных шеек Ѵ8в—Ѵ9а. Окончательная опе­ рация — полирование галтелей и шеек на специальном станке конструкции ВТЗ абразивной шкуркой № 6 на по­ лотняной основе.

Испытания алмазных эластичных лент производили на том же оборудовании. Испытывали алмазные ленты АСО 80/63 — 100% — Р9 и АСО 80/63 — 100% — Р14Е при сле­

ходов детали птх = 48 двойных ходов/'мин\ амплитуда ко­

100% — Р9 обеспечивается съем металла 2—5 мкм, чистота поверхности стабильно повышается с 8а—9а класса (после абразивного суперфиниширования) до 96—9в класса. Пос­ ле такой обработки отпадает необходимость в полировании шеек абразивным полотном. Стойкость комплекта алмаз­ ных лент на связке Р9 составляет 20—25 тыс. валов.

Распределительные валы двигателя Д21, изготовленные из стали 45, закаленной до HRC 54—62, шлифуют и полиру­ ют на специальных станках фирмы «Нагель». Полирование опорных шеек и кулачков по существовавшему техпроцессу производили абразивными шкурками, которые поджимали при помощи пружинных устройств к вращающейся детали. При этом деталь совершает возвратно-поступательное дви­ жение. Режим суперфиниширования следующий: число обо­ ротов детали лдет = 195 об/мин-, число двойных ходов дета­

Ч -12 кГ\ время обработки Т — 1,5 мин. В качестве СОЖ применяют смесь 70% керосина и 30% масла веретенного.

При обработке алмазными эластичными лентами АСО 80/63 — 100% — Р9, закрепленными в тех же державках, что и абразивные, обеспечивается съем металла 3—5 мкм и чистота обработанной поверхности 8в—96 класса при незначительном износе алмазных лент, поэтому при такой обработке резко сокращается время на замену инстру­ мента.

Применение алмазных лент целесообразно также и в условиях ремонтных предприятий. На большинстве ре­ монтных заводов окончательную обработку шеек коленча­ тых валов ремонтируемых двигателей производят спомощью абразивных паст и шкурок на специальных полировальных станках или вручную в жимках.

Обработка алмазными эластичными лентами на связке Р9 зернистостью АСО80/63 100%-ной концентрации внедре­

166

на на Ивано-Франковском и Новоград-Волынском ремонт­ ных заводах при обработке шеек коленчатых валов дви­ гателей СМД-12, ГАЗ-51 и Д-54 вместо полировки их вжимках пастой ГОИ-Ю. Время полировки пастой 10 мин, получаемая чистота поверхности при этом соответствовала 8— 9-му классу.

Для полирования алмазными лентами были изготовлены специальные станки. Обработку алмазными лентами ведут при следующем режиме: число оборотов коленчатого вала 110—150 об/мин-, число двойных ходов прижимного устрой­ ства 30—50 двойных ходов/мин; амплитуда колебаний 4— 8 мм; усилие прижима лент 1—1,5 кГ/см2. В качестве охлаждающей жидкости применяется эмульсия и керосин.

При использовании алмазных эластичных лент АЭЛ 150 X 100 АСО 80/63 — 100% — Р9 обеспечивается стабильное повышение чистоты поверхности с 8—9-го клас­ са, получаемой при полировании шеек пастой ГОИ-Ю, до 9— 10-го класса и сокращение времени полировки до 1— 2 мин. Износ лент, работавших на этих заводах в течение одного года, незначительный.

В результате применения алмазных лент в условиях ре­ монтных заводов повышается качество обработанной по­ верхности и культура производства, увеличивается произ­ водительность труда в 2 и более раза. В процессе анализа экономической эффективности установлено, что при исполь­ зовании алмазных лент только на двух ремонтных заводах годовой экономический эффект от внедрения алмазных лент составляет 57 тыс. руб. или 500 руб. на карат использован­ ных алмазов за счет уменьшения стоимости инструмента, повышения производительности труда и увеличения дол­ говечности коленчатых валов.

Для шлифования алмазными бесконечными лентами раз­ работаны приспособления к токарным станкам моделей 1К62 и 163 (см. рис. 54) и к круглошлифовальным станкам модели 312М. Приспособления предназначены для шлифо­ вания деталей свободной ветвью в условиях охватывающе­ го контакта. При их использовании можно получить чи­ стоту поверхности деталей 9—13-го класса на токарных и круглошлифовальных станках обычной точности.

Шлифование шеек коленчатых валов алмазными беско­ нечными лентами АЭЛ 20 X 1940 — АСО 80/63 — Р9 — 100% внедрено на Черкесском заводе холодильного машино­ строения и заводе «Львовсельмаш». Материал валов сталь 45.

(HRC 48—52). При обработке бесконечными лентами ш е­ сто обычного полирования пастой чистота обработанных шеек повышается с 7а—7в до 9а—9в класса, произво­ дительность увеличивается на 30—40%.

В результате применения алмазных эластичных лент вместо алмазных лент РК 100 х 1540 — АСО 80/63 — ФА — 4 съем повысился с 3—5 мкм до 20—30 мкм, чистота поверхностей — с 7—8-го до 8—9-го класса. Стойкость ин­ струмента повысилась в 10 раз и составила 15 тыс. валов. Экономический эффект только от снижения расходов по инструменту и повышения производительности труда со­ ставил 3160 руб. на одну бесконечную ленту, или 27,5 руб. на 1 карат синтетических алмазов.

Алмазные бесконечные ленты зернистостью ACM 40/28 100%-ной концентрации на связках Р9 и Р4 внедрены на операциях шлифования штоков (сталь 38ХА, HRC 33—37), шпилек (сталь 18ХН4ВА, HRC 33—37), пальцев поршня /сталь 15Х, HRC 48—62), штоков (сталь Х18Н9Т хроми­ рованная).

Обработку алмазными лентами производили при следую­ щем режиме: скорость ленты 30 м/сек-, скорость вращения детали 7—10 мІмин\ продольная подача — 0,5— 1,5 м!мин\ усилие прижима ленты 3—5 кГ. В качестве СОЖ исполь­ зовали смесь керосина (75%), масла веретенного № 2 (24%)

иолеиновой кислоты (1%).

Впроцессе обработки алмазными лентами обеспечивал­ ся съем металла 10—20 мкм, чистота обработанной поверх­ ности 9—11-го класса, время окончательной обработки сократилось с 20—30 мин до 1—5 мин, стоимость оконча­ тельной обработки уменьшилась на 50—70%.

ОБРАБОТКА АЛМАЗНЫ МИ ПРИТИРАМИ

Обработка притирами с жесткозакрепленными алмазны­ ми зернами является новой областью применения алмазов. Основными преимуществами обработки алмазными прити­ рами по сравнению с притиркой пастами является стабиль­ ность технологических размеров, высокая износостой­ кость инструмента, отсутствие шаржирования обрабатыва­ емых поверхностей. Притиры могут применяться для

.обработки плоских, фасонных, цилиндрических наружных и внутренних поверхностей. Алмазные притиры могут быть

168

изготовлены на металлических и гальванических связках,

атакже из алмазного проката.

ВИнституте сверхтвердых материалов разработан, ис­ следован и внедрен в промышленность новый метод притир­

ки поршневых колец двигателей внутреннего сгорания

валмазных гильзах-притирах.

Сцелью повышения износостойкости поршневых колец рабочую поверхность их хромируют на толщину до 0,2— 0,3 мм. В процессе хромирования не обеспечивается равно­ мерное отложение хрома, разница в толщине хромового

покрытия достигает 0,05—0,1 мм. Поэтому кольца после хромирования необходимо дополнительно обработать с це­ лью получения минимальных радиальных зазоров (просве­ та) и лучшей прирабатываемости колец в цилиндрах.

На промышленных предприятиях применяют следую­ щие методы обработки хромированных поршневых колец по наружной поверхности: шлифование, наружное хонин­ гование и притирка.

Шлифование применяют сравнительно редко, в основном при обработке колец судовых дизелей. При этом обеспечи­ вается высокая точность геометрической формы колец, но производительность обработки низкая.

Наружное хонингование абразивными брусками при­ меняют на некоторых автомобильных заводах. Этот метод обработки имеет ряд недостатков: из-за низкой стойкости абразивных брусков снижается точность колец по радиаль­ ному зазору, требуются многократные переналадки, про­ цесс имеет низкую производительность.

Широко применяют притирку поршневых колец в чу­ гунных гильзах всухую или с доводочной пастой. Однако при обработке хромированных колец такие гильзы имеют низкую стойкость. Ниже приведены данные об износе чу­ гунного притира (гильзы) в зависимости от количества при­ тертых колец двигателя «Москвич-408» с пастой ГОИ-10:

139

Удовлетворительное качество получается только при об­ работке первых 100—200 колец. Дальнейшая обработка ведется в гильзах со значительно увеличенным диаметром против номинального, что приводит к резкому увеличению количества колец, имеющих радиальный зазор (просвет).

Алмазная гильза представляет собой высокоточную втулку, на внутреннюю поверхность которой нанесен алма­ зоносный слой.

Наиболее простыми в технологическом отношении явля­ ются гильзы, изготовленные гальваническим методом. При

Рис. 55. Схемы притирки поршневых колец.

таком нанесении алмазоносного слоя обеспечивается 100%-ное использование алмазов при незначительном из­ носе гильз, равном по величине размеру алмазных зерен.

В качестве связки могут применяться гальванический никель, хром, медь и серебро, а также их комбинации. Для равномерного нанесения алмазоносного слоя гильзы враща­ ют в центрах специального приспособления. Электролит с алмазным порошком заливают внутрь гильзы, отверстия ко­ торой закрывают эбонитовыми фланцами. Корпус гильзы служит катодом, а стержни из никеля, хрома или другого осаждаемого металла, закрепляемые внутри вращающей­ ся гильзы,— анодом. При подаче тока происходит процесс электролитического осаждения металла с алмазами на стен­ ки гильзы.

Притирка поршневых колец двигателей в алмазных гиль­ зах. Притирку колец производят с целью исправления по­ грешностей механической и гальванической обработки. На производстве применяют две схемы притирки (рис. 55): когда кольца 1, набранные на оправку, совершают враща-

170

тельное и возвратно-поступательное движение, а гильзапритир 2 жестко закреплена на станке (рис. 55, а); когда вращательное и возвратно-поступательное движение совершает гильза 2, а кольца 1 с оправкой неподвижны (рис. 55, б).

В случае применения первой схемы притирки кольца набирают на оправку, обжимают в специальном приспособ­ лении, диаметр которого на

ная гильза 2. На нижней части гильзы протачивают посадоч­ ное место для установки конической насадки 4, которая предназначена для сжатия колец при введении их в алмаз­ ную гильзу. Диаметр цилиндрической части насадки на 0,1—0,15 мм меньше внутреннего диаметра алмазной гильзы.

Притирка в обоих случаях производится на вертикаль­ но-хонинговальных станках моделей ОФ-20, ОФ-38, ОФ-38А, ОФ-50, СС-67, СС-27, 383, 3A83, 382, ЗБ833 и дру­ гих, а также на специальном станке модели 3M83.

Материал колец двигателя «Москвич-408» чугун специ­

171

По существовавшему на заводе технологическому про­ цессу притирка колец по наружной образующей произ­ водилась в чугунных блоках цилиндров двигателя «Моск­ вич-408» с применением пасты ГОИ-10 на хонинговальном станке «Бернес-Дрилл».

Стойкость чугунного притира при величине износа цилиндра по диаметру, равной 1 мм, составляет около 1000 колец.

Износ чугунных цилиндров очень интенсивный, так как паста ГОИ оказывает воздействие как на кольца, так и на цилиндр. По мере износа притира количество колец с про­ светом резко возрастает. Так, после обработки 1200 колец износ цилиндра превышает 1 мм на диаметр, а количество колец с просветом достигает 42%.

Так как эпюра распределения давлений кольца имеет грушевидную форму с максимумом у замка, цилиндры из­ нашиваются неравномерно, появляются овальность и ко­ нусность. Чугунные притиры необходимо менять после об­ работки не более 1000 колец. Однако в производственных условиях это требование нарушают и допускают изменение размера притира против номинального до 2 мм и более, что приводит к еще большему радиальному зазору (просвету), который для автомобильных колец вообще не допустим.

Результаты испытаний алмазно-гальванических гильз разных характеристик на стойкость приведены в табл. 34.

Т а б л и ц а 34

Результаты испытаний алмазно-гальванических гильз на стойкость

С учетом технологичности изготовления и стоимости алмазов рекомендуется применять гильзы зернистостью ACM 40/28 на никелевой связке. Стойкость таких гильз до полного износа алмазоносного слоя (0,05 мм на сторону)

172

равна 15—20 тыс. колец. Притирку в алмазной гильзе про­ изводят на специальном притирочном станке при следую­ щем режиме: скорость вращательного движения 18 м/мин\ скорость возвратно-поступательного движения 14 м/мин; время притирки оправки с кольцами 1 лшн; количество ко­ лец на оправке 25—38 шт. В качестве СОЖ применяли ке­ росин. Машинное время операции притирки в алмазно-галь­ ванических гильзах сократилось в 30 раз, а производитель­ ность (с учетом времени обжатия колец) повысилась в 10— 15 раз. Кроме того, повысилась культура производства (не загрязняется рабочее место). Благодаря значительной раз­ мерной стойкости алмазных гильз количество колец без просвета достигает 95%, в результате чего улучшаются экс­ плуатационные показатели двигателей.

Алмазная гильза для притирки поршневых колец дви­ гателя Д-50 представляет собой серийную гильзу двигателя, на внутреннюю поверхность которой нанесен алмазоносный слой.

Внутренний диаметр гильз предварительно увеличивает­ ся с учетом толщины алмазно-гальванического покрытия. Толщина алмазоносного слоя для гильз зернистостью ACM 40/28 равна 0,05—0,07 мм. Количество алмазов в гильзе 28—30 карат.

Для сравнения производили притирку колец по сущест­ вующему технологическому процессу в чугунных хроми­ рованных гильзах без охлаждения на станках модели 3M83 при следующем режиме: скорость вращательного движения 5,2 м/мин; скорость возвратно-поступательного движения 8,1 м!мин\ время притирки 10—30 сек. Количество одновре­ менно обрабатываемых колец 35 шт.

Средняя стойкость чугунных хромированных гильз со­ ставила 10—12 тыс. шт.

Притирку в алмазных гильзах производили на тех же станках без вращательного движения. Время притирки при этом сократилось до 2—10 сек. Данные о влиянии размера внутреннего диаметра на стойкость алмазных гильз (зер­ нистость ACM 40/28) приведены ниже:

173

Максимальную стойкость имеют гильзы диаметром 110,4 мм. Дальнейшее увеличение внутреннего диаметра нежелательно, так как при этом снижается качество колец по радиальному зазору.

При использовании алмазной гильзы в течение всего процесса притирки обеспечивается получение стабильного качества колец, количество годных колец достигает

всреднем 96%. В случае применения хромированной гильзы

впервоначальный период количество годных колец состав­ ляет не более 79%, а после притирки 7 тыс. колец — толь­ ко 56,4% при средней стойкости гильзы 10—12 тыс. шт.

Работы по притирке поршневых колец двигателя «Моск­ вич-408» проводили на автомобильном заводе им. Ленинско­

го комсомола, а колец двигателя Д-50 — на Одесском заводе поршневых колец.

Повышение эксплуатационных показателей двигателей.

Расход картерного масла по существующим нормам не дол­ жен превышать 1—1,5% от расходуемого топлива, а после ремонта — 2,5—3%. Хромовое пористое покрытие имеет высокую твердость и износостойкость, вследствие чего его естественная приработка невозможна. В этом случае осо­ бое значение приобретает точность изготовления как коль­ ца, так и зеркала цилиндра.

Т а б л и ц а 35

174