книги / Процессы обработки заготовок. Хонингование

Целесообразно применять алмазные хонинговальные бруски АСВ 100 % концентрации, зернистостью 100/80, на связке МС72, шириной от 4 до 6 мм.

Давление хонинговальных брусков на обрабатываемую поверхность плоскостей клина должно составлять от 0,25 до 0,30 МПа.

Скорость перемещения зерен, расположенных у периферии диска относительно поверхности обработки, – от 1,4 до 2,2 м/с.

Хонингование следует вести с возвратно-поступательным перемещением устройства относительно продольной оси клина со скоростью от 350 до 600 мм/мин. Величина выхода диска с хонинговальными брусками за торцы клина допустима от 20 до 25 % диаметра диска с хонинговальными брусками.

Наилучшие результаты с точки зрения производительности процесса хонингования и качества обработанной поверхности были получены при использовании СОТС следующего состава: 85 % керосина, 12 % масла индустриального И-20А и 3 % олеиновой кислоты. Незначительно уступает ей СОТС, содержащая: тринатрийфосфат – от 0,3 до 0,4 %, нитрат натрия – от 0,3 до 0,4 %, триэтаноламин – от 0,3 до 0,4 %, тиомочевину – от 0,1 до 0,15 %, буру – от 0,3 до 0,4 %, смачиватель ОП-7 – от 0,1 до 0,15 %, глицерин – от 0,1 до 0,15 %, остальное – вода.

Сучетом повышенной вероятности возгорания паров керосина

исрыва подачи СОТС на основе керосино-масляной смеси при использовании гидростанций с насосами, предназначенными для перекачки водных растворов и суспензий, выпускаемых отечественной промышленностью в качестве агрегатов станочного оборудования, предпочтение следует отдать СОТС на водной основе.

Производственные испытания устройства для хонингования плоскостей клиньев производили на одном из машиностроительных заводов на деталях серийных изделий (материл клина – сталь 38ОХН3МФА, масса заготовки – 80 кг, размеры заготовки –

130×129,3×242 мм).

На вертикально-фрезерном станке модели 6Н81 устанавливали описанное выше устройство для хонингования плоскостей клиньев

131

вращающимся диском с хонинговальными брусками АБХ 75×6×2×4 – АСВ 100/80 – 100% – МС72, закрепленными в 12 радиальных пазах этого диска. В зону хонингования подавали СОТС следующего состава (по массе): от 0,3 до 0,4 % тринатрийфосфата; от 0,3 до 0,4 % нитрата натрия; от 0,3 до 0,4 % триэтаноламина; от 0,1 до 0,15 % тиомочевины; от 0,3 до 0,4 % буры; от 0,1 до 0,15 % смачивателя ОП-7; от 0,1 до 0,15 % глицерина; остальное вода.

Хонингование осуществляли на следующих режимах: число оборотов шпинделя станка (число оборотов

После плоского хонингования отклонение от плоскостности и точность линейных размеров обработанных клиньев соответствовали требованиям чертежа изделия (6-й квалитет точности). Шероховатость поверхности обработанных плоскостей клиньев составляла Ra 0,32 мкм.

Хонингование плоскостей клиньев при помощи поименованного выше устройства, установленного на вертикально-фрезерном станке, позволяет повысить производительность обработки на 20– 35 % при достижении регламентированных конструкторской документацией точности, формы и шероховатости плоскостей клина.

132

На основании кинематической схемы и конструкции рассмотренного устройства для плоского хонингования возможно создание специального плоско-хонинговального станка для финишной обработки плоскостейклиньев и других деталей изделий машиностроения.

На основании результатов производственных испытаний было принято решение рекомендовать для использования в производственных условиях хонингование плоских поверхностей деталей изделий машиностроения.

Однако хонингование плоских поверхностей клиньев может найти применение в серийном производстве некоторых отраслей отечественной промышленности только при условии создания специальных плоско-хонинговальных станков.

Контрольные вопросы по разделу 5

1.Какова сущность плоского хонингования?

2.Можно ли хонинговать закрытые плоские поверхности?

3.На какомоборудованииосуществляют плоскоехонингование?

4.Какие СОТС применяют при плоском хонинговании?

5.Какую точность и шероховатость поверхности обеспечивает плоское хонингование?

133

колесо внешнего зацепления, шаржированное мелкозернистым абразивным порошком или армированное синтетическими алмазами.

Во втором случае обработку производят на специальных зубохонинговальных станках.

Зубохонингование хоном внешнего зацепления в ряде литера-

турных источников называют абразивным шевингованием (так как кинематическая схема процесса аналогична шевингованию).

Схема процесса зубохонингования хоном внешнего зацепления представлена на рис. 6.1.

Обрабатываемая заготовка (зубча-

ружного зацепления), образуя зубчатую передачу со скрещивающимися осями. Процесс при свободной кинематической связи хона и заготовки сопровождается вращением детали и инструмента, причем инструмент вращает деталь. В случае установки оси детали параллельно оси хона при зубохонинговании зубчатого колеса с прямым зубом зубчатый хон должен быть выполнен в виде зубчатого колеса с косым зубом. При хонингова-

нии зубчатого колеса с косым зубом хон должен иметь прямой зуб. В противном случае не будет перекрещивания осей детали и хона, а следовательно не будет возникать осевого перемещения зерен хона вдоль направляющей поверхности зуба, т.е. будет происходить только обкатывание в зубчатой передаче хон – деталь. При этом в связи с особенностью эвольвентного зацепления будет происходить фланкирование головки и подрезание ножки зуба. Для равномерного съема припуска по всей длине обрабатываемой поверхности зуба детали сообщают осевое возвратно-поступательное перемещение (продольную подачу Sо). Однако это не исключает фланкирования головки и подрезания ножки зуба.

135

Для исключения (уменьшения) при зубохонинговании вероятности фланкирования головки и подрезания ножки зуба необходимо обработку производить зубчатым хоном с корригированным зубом.

Для создания требуемого удельного давления в зоне обработки в кинематической цепи станка предусмотрен механизм притормаживания детали. На некоторых станках имеется механизм перемещения детали в радиальном направлении (радиальная подача Sрад).

Для обработки обеих боковых поверхностей зуба шестерен инструменту (зубчатому хону) сообщается попеременно вращение в одном и другом направлениях. Инструмент и деталь, как правило, устанавливают под углом скрещивания от 10 до 18°. Процесс сопровождается обильной подачей в зону обработки СОТС из смеси керосина и машинного масла И-20А.

Инструмент (зубчатый хон) изготавливается цельным или составным в виде прямозубого или косозубого зубчатого колеса внешнего зацепления, шаржированного абразивом или порошком из синтетических алмазов.

Алмазный хон представляет собой зубчатое колесо внешнего зацепления, состоящее из стальной ступицы металлокерамического корпуса и алмазного слоя толщиной 1 мм на металлической связке, расположенного вдоль эвольвентных поверхностей зубьев хона.

К основным параметрам процесса зубохонингования относятся скорость вращения инструмента и детали, усилие прижима в зоне их контакта, характеристика инструмента (зернистость, материал зерна, связка). Величина снимаемого припуска с боковых поверхностей зубьев составляет от 0,005 до 0,05 мм на сторону.

Зубохонингование на шевинговальных станках обеспечивает 6–8-ю степень точности обработанного зубчатого колеса и шероховатость поверхности от 0,08 до 0,32 мкм по параметру Ra. При этом достигается удаление заусенцев и забоин величиной до 0,3 мм, снижается колебание межцентрового расстояния за оборот колеса (в среднем точность по этому параметру повышается на 20 %); уменьшается погрешность направления зубьев, а также основного шага и профиля.

136

Продолжительность зубохонингования колес хонами наружного зацепления при свободной кинематической связи (ведущим элементом является хон) составляет в среднем от 30 до 90 секунд при стабильном обеспечении 6-й степени точности.

Зубохонингование хоном с внутренним зацеплением облада-

ет большими технологическими возможностями, поэтому этот процесс получил большее распространение в промышленности. Прочность зубьев хона внутреннего зацепления примерно на 60 % выше, чем хона с зубьями наружного зацепления. Это позволяет снимать (удалять) большие припуски, а также хонинговать зубчатые колеса мелкого и среднего модуля. Большой коэффициент перекрытия при зацеплении хона с зубьями заготовки способствует лучшему исправлению погрешностей зубьев и повышению точности обработки.

Зубохонингование хоном с внутренним зацеплением может производиться как при свободной кинематической связи (ведущим элементом является хон), так и при жесткой связи вращения хона и заготовки.

При свободной кинематической связи зубохонингование осуществляется на специальных зубохонинговальных станках без жесткой кинематической связи инструмента (зубчатого хона в виде зубчатого колеса внутреннего зацепления) и заготовки (зубчатого колеса с шероховатостью предварительно обработанных поверхностей зубьев по параметру Ra в пределах от 1,25 до 2,5 мкм). При этом обрабатываемая заготовка (зубчатое колесо) находится в зацеплении с инструментом (хоном), образуя зубчатую передачу со скрещивающимися осями и обеспечивая совместную обкатку заготовки и зубчатого хона. Процесс сопровождается вращением заготовки и инструмента, причем инструмент (хон) вращает заготовку. Особенность (отличие) обработки на специальных зубохонинговальных станках заключается в совместной обкатке заготовки (детали) и инструмента (хона), выполненного из пластической массы в смеси с абразивным, эльборовым или алмазным микрошлифпорошком. Зернистость микрошлифпорошка выбирают в зависимости от марки стали, твердости и требуемой шероховатости поверхности.

137

Хон выполняют в виде зубчатого колеса того же модуля, что и обрабатываемая заготовка. При обкатке заготовка и инструмент совершают относительное осевое перемещение при равномерном радиальном или окружном нагружении путем притормаживания заготовки. На некоторых станках инструмент совершает колебательное движение вдоль оси.

Зубохонингование при свободной кинематической связи хона внутреннего зацепления с заготовкой не позволяет стабильно получать зубчатые колеса точнее 6-й степени точности.

При жесткой связи вращение зубчатого хона и заготовки осуществляют раздельно с высокой точностью синхронизации с помощью электронной системы управления. При жесткой связи ширина хона значительно превышает ширину зубчатого венца. Кроме вращения, зубчатый хон совершает радиальное движение подачи, а заготовка для улучшения условий микрорезания осуществляет осциллирующие движения, амплитуда которых составляет от 3 до 4 мм.

В современных отечественных зубохонинговальных станках при их проектировании и изготовлении использован метод зубохонингования фирмы «Фесселер» (Швейцария), основанный на применении зубчатого хона с внутренними зубьями, который прессуется по точному эталонному колесу и периодически правится на этом же зубохонинговальном станке алмазным правящим роликом, выполненным в виде правящего зубчатого колеса. Зубохонингование по методу фирмы «Фесслер» (Швейцария) на специальных отечественных зубохонинговальных станках с инструментом в виде зубчатого колеса внутреннего зацепления стабильно обеспечивает 5-ю степень точности обработанного зубчатого колеса и шероховатость поверхности от 0,08 до 0,32 мкм по параметру Ra. При этом достигается удаление заусенцев и забоин величиной до 0,3 мм, снижается колебание межцентрового расстояния за оборот колеса на величину от 0,03 до 0,05 мм, уменьшается погрешность направления зубьев (в среднем на 15–20 %), а также основного шага на величину от 0,01 до 0,03 мм и профиля (в среднем на 15–25 %).

138

Процесс зубохонингования сопровождается обильной подачей СОТС в зону обработки. Наиболее эффективными СОТС при зубохонинговании являются керосино-масляная смесь (85 % керосина и 15 % масла индустриального И-20А) или СОТС из очищенной фракции сернистой нефти с температурой вспышки в открытом тигле не ниже 125 °С, в то время как температура при зубохонинговании обычно не превышает 50 °С.

Режимы обработки на шевинговальных и зубохонинговальных станках при установившихся условиях зубохонингования примерно одинаковы: окружная скорость – от 0,5 до 10 м/с; скорость продольного скольжения сопряженных зубьев детали и инструмента – от 2 до 4 м/с; усилие прижима обрабатываемого зубчатого колеса к инструменту (зубчатому хону) – от 2 до 5 МПа. В качестве СОТС применяют смесь керосина с маслом (85 % керосина и 15 % масла индустриального И-20А).

После зубохонингования уровень шума зубчатого зацепления снижается на величину от 1 до 4 децибелл.

Точность и машинное время (производительность) процесса зубохонингования зависят в том числе и от величины припуска. При хонинговании зубчатых колес мелких и средних модулей припуск на сторону зуба составляет: после фрезерования, химикотермической обработки (ХТО) и шлифования – от 0,003 до 0,01 мм; после фрезерования, шевингования и ХТО – от 0,015 до 0,020 мм; после фрезерования и ХТО – от 0,025 до 0,045 мм.

Обычно припуск, снимаемый при хонинговании, составляет от 0,01 до 0,02 мм на сторону. При этом время обработки зубчатых колес средних размеров (модуль 3,5 мм, число зубьев 25–35) составляет от 20 до 30 секунд, а крупных зубчатых колес (модуль 6,5 мм, число зубьев 40–55) – от 90 до 120 секунд (с учетом правки хона), т.е. процесс зубохонингования имеет достаточно высокую производительность.

При снятии припуска свыше 0,02 мм на сторону зуба возможно некоторое ухудшение профиля обработанной поверхности. Чтобы

139

избежать этого, применяемый в качестве инструмента зубчатый хон должен иметь форму зуба с соответствующей коррекцией его профиля.

Зубохонингование нашло достаточно широкое применение в автомобильной и тракторной промышленности и значительно реже используется в авиационной промышленности.

Контрольные вопросы по разделу 6

1.На каком оборудовании осуществляют зубохонингование?

2.Какой инструмент используют при зубохонинговании?

3.Какую СОТС применяют при зубохонинговании?

4.Какую точность и шероховатость поверхности можно получить

врезультатехонингования зубчатымхоном внешнего зацепления?

5.Какую точность и шероховатость поверхности можно получить после зубохонингования зубчатым хоном внутреннего зацепления?

6.Почему при обработке зубчатым хоном внутреннего зацепления достигается более высокая точность обработанной детали?

7.Каковы преимущества и недостатки зубохонингования по сравнению с зубошлифованием?

8.Почему зубохонингование хоном внешнего зацепления даже

вряде литературных источников называют абразивным шевингованием?

9.Какова производительность процесса зубохонингования?

10.В каких отраслях промышленности и при каком типе производства применяют зубохонингование?

11.Можно ли при зубохонинговании удалить заусенцы и за-

боины?

12.Какой припуск материала удаляют при зубохонинговании?

13.Почему при зубохонинговании целесообразно применять зубчатые хоны с коррекцией по профилю зуба?

140