Хонингование (стр. 3 из 4)

При выборе абразивного материала бруска придерживаются общепринятого принципа: для обработки стали необходимы бруски из электрокорунда, а для обработки чугуна и цветных металлов — из карбида кремния. Возможны отклонения от такого выбора: часто при обработке стали на операции предварительного хонингования применяют бруски из белого электрокорунда, а на операции окончательного хонингования — бруски из зеленого карбида кремния, обеспечивающие менее шероховатую поверхность.

Важную роль в брусках играет связка. Большинство абразивных брусков выпускаются на керамической связке, обладающей пористостью и хрупкостью, обеспечивающей самозатачивание бруска. В то же время из-за хрупкости связки могут происходить сколы кромки брусков, и осколки, попадая между обрабатываемой поверхностью и брусками, наносят на обрабатываемую поверхность риски и царапины. Неравномерная твердость брусков часто является причиной налипания металла на более твердые участки рабочей поверхности брусков, что также приводит к появлению на обрабатываемой поверхности рисок и царапин. Эти недостатки хонинговальных брусков на керамической связке затрудняют обработку не термообработанных стальных деталей, а для обработки деталей из алюминиевых и медных сплавов они в большинстве случаев непригодны.

Широкое распространение на предварительных операциях получили крупнозернистые хонинговальные бруски на бакелитовой связке. Они обладают высокой прочностью на изгиб и эластичностью, вследствие чего при хонинговании уменьшается число сколов. Преимуществом таких брусков является увеличение съема металла на 20—60 %.

С уменьшением размера зерен шероховатость поверхности уменьшается; высота неровностей Рг зависит от размера зерна ds и составляет (0,04—0,1)ds. С переходом на крупнозернистые бруски съем металла возрастает, например, с увеличением зерен в 2 раза съем металла возрастает примерно на 25—30 %.

На окончательной операции при хонинговании в два-три перехода и при хонинговании в один переход выбор зернистости брусков определяется требованиями к шероховатости обработанной поверхности детали. На предварительной операции применяют более крупнозернистые бруски, чтобы получить наибольшую производительность. При выборе твердости брусков ориентируются на середину диапазона твердостей для соответствующей зернистости бруска, материала детали и снимаемого припуска. При необходимости выбранную твердость брусков корректируют исходя из некоторых соображений.

1. Чем грубее исходная поверхность детали и чем интенсивнее съем металла, тем тверже должны быть бруски.

2. Чем меньше отношение длины отверстия к диаметру, тем тверже должны быть бруски. В момент выхода концов брусков за край отверстия их давление возрастает на 40—100 % за счет уменьшения площади касания бруска с поверхностью металла, и при обратном ходе край отверстия выкрашивает наиболее выступающие абразивные зерна.

3. Чем меньше ширина брусков, тем более твердые бруски можно применять, так как с уменьшением их ширины облегчается удаление продуктов обработки.

4. Чем выше твердость обрабатываемого материала, тем мягче должны быть бруски.

Очень мягкие металлы (медь, алюминий) обрабатывают мягкими брусками. В этом случае выбор твердости брусков связан с явлением налипания металла на бруски. Налипание металла на бруски часто приводит к браку деталей по царапинам и задирам; происходит оно по следующей причине: при определенных условиях в некоторых местах поверхности бруска объем снимаемого металла превышает объем пространства для его размещения и металл, спрессовываясь, вдавливается в тело бруска.

С повышением твердости брусков уменьшается их пористость и увеличивается прочность, в результате чего ухудшаются условия для размещения стружки и образуются более крупные налипы металла. С ростом производительности процесса увеличивается количество стружки и возрастает опасность образования налипов. При снятии неровностей от предыдущей обработки опасность образования налипов металла уменьшается, так как облегчается отвод стружки. Это позволяет применять более твердые бруски. При обработке деталей с короткими отверстиями и отверстиями с сильно пересеченной поверхностью (шлицевые отверстия) также целесообразно применять более твердые бруски, так как в процессе работы поверхность брусков часто выходит из контакта с поверхностью детали и благодаря этому свободно смывается смазочно-охлаждающей жидкостью.

При хонинговании мягких металлов (меди, алюминия) объем снимаемой стружки получается весьма значительным и образующиеся на брусках многочисленные крупные налипы металла наносят глубокие царапины на поверхность детали. В целях уменьшения размеров царапин в этом случае выбирают мягкие бруски, при работе, с которыми уменьшается опасность образования крупных налипов.

5. Электрохимическое хонингование

Для значительного повышения производительности хонингования разработан способ электрохимического хонингования, при котором на механическое воздействие брусков накладывается эффект электрохимического (анодного) растворения металла. Одной из схем электрохимического хонингования является обработка брусками на токопроводящей связке: металлической и бакелитовой с графитным наполнителем. Однако при такой схеме часто наблюдается электроэрозионные явления на контакте брусок- деталь вследствии малого зазора, равного высоте выступающей части абразивных зерен и большой поверхностью контакта. Поэтому наиболее широкое распространение получила схема со специально установленными в хонинговальной головке катодами и нетокопроводящими или изолированными брусками (рис.4). Конструкция станка для электрохимического хонингования мало отличается от конструкции обычного хонинговального станка. Число оборотов, скорость возвратно-поступательного движе-ния, механизм радиальной подачи хонин-говальных брусков примерно одинаковы. Некоторые различия, обусловленные особен-ностями электрохимического процесса, состоят в том, что от отрицательного полюса источника ток медно-графитовыми щетками с помощью коллектора на вращающемся шпинделе подводится к хонинговальной головке. Приспособление с обрабатываемой деталью подключено к положительному полюсу. В качестве источников тока могут быть использованы низковольтные генераторы постоянного тока и выпрямители, рассчитанные на силу тока 1000—10 000 А, позволяющие бесступенчато регулировать напряжение от 5 до 18В. Детали станка, находящиеся в контакте с электролитом, изготовлены из коррозионно-стойких сталей.

Резервуар для электролита имеет объем 500— 1000 дм в зависимости от требуемого съема материала. Большое влияние на производительность и шероховатость обработанной поверхности оказывает фильтрация электролита, благодаря которой из раствора удаляются отходы, представляющие собой смесь мельчайших стружек металла, зерен абразива и хлопьеобразных продуктов окисления, быстро забивающих обычные фильтры. Для фильтрации необходимо применять центрифуги и магнитные сепараторы.

Головка для электрохимического хонингования мало отличается от обычной. Катодом может служить корпус головки, имеющий меньший диаметр, чем диаметр обрабатываемого отверстия, на удвоенную величину межэлектродного зазора, или электрод, размещенный между хонинговальными брусками. Поверхности катодов не подвергаются изнашиванию и служат только для подвода тока. Бруски на токопроводной связке должны быть тщательно изолированы от несущих колодок для предотвращения короткого замыкания. Головку с неподвижным катодом применяют для съема небольших припусков (до 0,5—0,8 мм), а головку с подвижным катодом — для съема припусков свыше 1 мм. Электрохимическое алмазное хонингование тонкостенных азотированных цилиндров из стали 38ХМЮА с твердостью поверхностного слоя 62—67 НКСэ производят предварительно головкой с шестью алмазными брусками АС20250/200М1100 % и неподвижным катодом при следующих параметрах обработки:

Окружная скорость, м/мин ........ 150—200

Скорость поступательного движения, м/мин . . 14—16

Давление брусков, МПа ......... 0,2—0,6

Плотность тока. А/см² .......... 2—5

Начальный межэлектродный зазор, мм .... 0,4—0,5

Объемный расход электролита, л/мин ..... 20—40

За 2 мин удаляется припуск 0,3—0,4 мм. Погрешность формы цилиндров после обработки составляет не более 0,02 мм при первоначальной погрешности 0,1—0,2 мм. Параметр шероховатости обработанной поверхности после предварительного хонингования Ra= 0,32— 0,63 мкм. При последующем отделочном электрохимическом абразивном хонинговании в течение 30 с параметр Ra снижается до 0,08—0,16 мкм. В качестве инструмента применяют три подпружиненных бруска 63СМ14С2К и три жестко установленных деревянных бруска, поддерживающих межэлектродный зазор между катодом и обрабатываемой поверхностью.

Электрохимическое хонингование по сравнению с обычным обладает рядом преимуществ. Производительность по съему металла в 4—8 раз выше и не зависит от твердости и прочности материала, а точность, обеспечиваемая хонингованием, достигается быстрее. Так как процесс ведется при небольших давлениях брусков, электрохимическим хонингованием целесообразно обрабатывать детали пониженной жесткости. Экономичность электрохимического хонингования тем больше, чем выше припуски на обработку и чем хуже обрабатываемость материала. После электрохимического хонингования наблюдается «растра вливание» поверхностного слоя металла по границам зерен на глубину до 3—4 мкм, поэтому обязательным является заключительный этап обработки с выключенным током в течение 10с, что позволяет удалить расплавленный слой.