Хонингование (металлообработка)

Хонингование — это процесс абразивной обработки , при котором создается прецизионная поверхность металлической заготовки путем трения по ней абразивного шлифовального камня или шлифовального круга по контролируемой траектории. Хонингование в основном используется для улучшения геометрической формы поверхности, но также может улучшить качество поверхности .

Типичным применением является отделка цилиндров двигателей внутреннего сгорания , с воздушными подшипниками шпинделей и зубчатых передач . Существует много типов хонов, но все они состоят из одного или нескольких абразивных камней, которые прижимаются под давлением к обрабатываемой поверхности .

Другими подобными процессами являются притирка и суперфинишная обработка .

Хонинговальные камни

При хонинговании используется специальный инструмент, называемый хонинговальным камнем или хоном , для достижения точной поверхности. Хон состоит из абразивных зерен, связанных между собой клеем. Обычно хонинговальные зерна имеют неправильную форму и диаметр от 10 до 50 микрометров ( зернистость от 300 до 1500 меш ). Меньшие размеры зерен обеспечивают более гладкую поверхность заготовки.

Хонинговальный камень во многом похож на шлифовальный круг, но хонинговальные камни обычно более рыхлые , поэтому по мере изнашивания они принимают форму заготовки. Чтобы противодействовать их хрупкости, хонинговальные камни можно обрабатывать воском или серой. улучшить жизнь; воск обычно предпочтительнее по экологическим соображениям. ^[1]

Для создания хонинговального камня можно использовать любой абразивный материал, но наиболее часто используются корунд , карбид кремния , кубический нитрид бора и алмаз . Выбор абразивного материала обычно определяется характеристиками материала заготовки. В большинстве случаев допустимы корунд или карбид кремния, но чрезвычайно твердые материалы необходимо хонинговать с использованием суперабразивов. ^[1]

Хон обычно проворачивают в отверстии, перемещая его внутрь и наружу. Специальные смазочно-охлаждающие жидкости используются для обеспечения плавного резания и удаления абразивного материала. Машины могут быть портативными, простыми ручными или полностью автоматическими с функцией измерения в зависимости от применения.

Современные достижения в области абразивов позволили удалить гораздо большее количество материала, чем это было возможно раньше. Это заменило шлифование во многих случаях, когда возможна «сквозная обработка». Внешние хоны выполняют ту же функцию на валах.

Технологическая механика

Поскольку хонинговальные камни внешне похожи на шлифовальные круги, возникает соблазн думать о хонинговании как о форме шлифования с малым съемом припуска . Вместо этого лучше думать об этом как о процессе саморегулирующегося шлифования. ^[2]

При шлифовании круг движется по простому пути. Например, при врезном шлифовании вала круг приближается к оси детали, шлифует ее, а затем выдвигается обратно. Поскольку каждый срез круга неоднократно контактирует с одним и тем же срезом заготовки, любые неточности геометрической формы шлифовального круга будут перенесены на деталь. Поэтому точность геометрии готовой заготовки ограничивается точностью правочного правящего станка. Точность становится еще хуже по мере износа шлифовального круга, поэтому необходимо периодически проводить правку, чтобы изменить его форму.

Ограничение геометрической точности преодолевается при хонинговании, поскольку хонинговальный брусок движется по сложной траектории. Например, при хонинговании отверстия камень движется одновременно по двум путям. Камни прижимаются радиально наружу, чтобы увеличить отверстие, одновременно колеблясь в осевом направлении. За счет колебаний каждый срез хонинговальных брусков касается большой площади заготовки. Поэтому дефекты профиля хонинговального бруска не могут перейти на отверстие. Вместо этого и отверстие, и хонинговальные бруски соответствуют средней форме движения хонинговальных брусков, которая в случае хонингования отверстия представляет собой цилиндр. Этот эффект усреднения возникает во всех процессах хонингования; и заготовка, и камни подвергаются эрозии до тех пор, пока не примут среднюю форму режущей поверхности камня. Поскольку хонинговальные бруски имеют тенденцию эрозировать до желаемой геометрической формы, нет необходимости их доводить до правки. В результате эффекта усреднения точность хонингованной детали зачастую превышает точность станка, на котором она была создана.

Путь камня – не единственное отличие шлифовальных и хонинговальных станков, они также различаются жесткостью конструкции. Хонинговальные станки гораздо более послушны, чем шлифовальные. Целью шлифования является достижение жесткого допуска по размеру. Для этого шлифовальный круг необходимо переместить в точное положение относительно заготовки. Поэтому шлифовальный станок должен быть очень жестким, а его оси должны двигаться с очень высокой точностью.

Хонинговальный станок относительно неточен и несовершенен. Вместо того, чтобы полагаться на точность станка, он полагается на эффект усреднения между камнем и заготовкой. Соответствие – требование к хонинговальному станку, необходимое для возникновения эффекта усреднения. Это приводит к очевидному различию между двумя машинами: в шлифовальной машине камень жестко прикреплен к ползуну, а при хонинговании камень приводится в действие пневматическим или гидравлическим давлением.

Высокоточные заготовки обычно шлифуются, а затем хонингуются. Шлифование определяет размер, а хонингование улучшает форму.

Разница между хонингованием и шлифовкой не всегда одинакова. Некоторые шлифовальные станки имеют сложные движения и являются самоправящимися, а некоторые хонинговальные станки оснащены встроенными датчиками для контроля размера. Многие операции сквозного шлифования основаны на том же эффекте усреднения, что и хонингование.

Хонингование конфигураций

Хонингование отверстий
Плоское хонингование
Хонингование наружного диаметра / Super Finish / Fine Finish (конусная и прямая)
Сферическое хонингование
Хонингование трека/гоночной дорожки

Экономика

Поскольку хонингование является высокоточным процессом, оно также относительно дорогое. Поэтому он используется только в компонентах, требующих высочайшего уровня точности. Обычно это последняя производственная операция перед отправкой детали покупателю. Габаритный размер объекта устанавливается предшествующими операциями, последней из которых обычно является шлифовка. Затем деталь оттачивается для улучшения характеристик формы, таких как качество поверхности, округлость, плоскостность, цилиндричность или сферичность. ^[3]

Преимущества хонингованных поверхностей

Поскольку хонингование является относительно дорогостоящим производственным процессом, оно может быть экономически оправдано только в тех случаях, когда требуется очень высокая точность формы. Улучшенная форма после хонингования может привести к более тихой работе или более высокой точности детали. ^[3]

Гибкий хонинговальный инструмент обеспечивает относительно недорогой процесс хонингования. Этот инструмент обеспечивает контролируемое состояние поверхности, недостижимое любым другим методом. Это включает в себя отделку, геометрию и металлургическую структуру. Получается плато с высоким процентом отсутствия разрезанного, разорванного и сложенного металла. Гибкий хонинг — это упругий, гибкий хонинговальный инструмент с мягким режущим действием. Каждая абразивная капля имеет независимую подвеску, которая обеспечивает самоцентрирование инструмента, самовыравнивание по отверстию и самокомпенсацию износа. ^{[ нужна ссылка ]}

Поперечная штриховка

Штриховка используется для удержания масла или смазки для обеспечения надлежащей смазки и уплотнения колец поршней в цилиндрах. Гладкая стеклянная стенка цилиндра может стать причиной задиров поршневых колец и цилиндра. Рисунок «штриховка» используется на тормозных дисках и маховиках. ^{[ нужна ссылка ]}

Плато финиш

Платообразная отделка характеризуется удалением «выступов» в металле, при этом поперечная штриховка остается неповрежденной для удержания масла. ^{[ нужна ссылка ]} Платообразная отделка увеличивает опорную поверхность отделки и не требует, чтобы поршень или кольцо «ломали» стенки цилиндра.

Спецификация хонингования плато: ^{[ нужна ссылка ]}

Rz (высота шероховатости 10pt)... 3–6 микрометров,
Rpk (Уменьшенная высота пика).... ≤0,3 микрометра,
Rk (Глубина шероховатости сердцевины).... 0,3–1,5 микрометра,
Rvk (Уменьшенная глубина долины)... 0,8–2,0 микрометра.

Профилометр предоставляет современные, определенные описания чистоты отверстия цилиндра, включая «RPK» (уменьшенная высота пика), «RVK» (уменьшенная глубина впадины) и «RK» (глубина шероховатости сердцевины), которые основаны как на «RPK», так и на «глубине шероховатости сердцевины». Замеры «РВК».

См. также

Однопроходная чистовая обработка отверстий

Примечания

^ Jump up to: ^а ^б Шибиш, Дирк М.; Фридрих, Уве (2002). Технология суперфинишной обработки . Германия: Издательство «Современная индустрия». стр. 53–58.
^ Кинг, Роберт С.; Хан, Роберт (1986). Справочник по современной технологии шлифования . Нью-Йорк: Чепмен и Холл. стр. 301–336. ISBN 0-412-01081-Х .
^ Jump up to: ^а ^б Свигерт-младший, Артур М. (1940). История суперфиниша . Анн-Арбор, Мичиган: The Ann Arbor Press. стр. 575–594. OCLC 568009 .

[verlag-1] Jump up to: ^а ^б Шибиш, Дирк М.; Фридрих, Уве (2002). Технология суперфинишной обработки . Германия: Издательство «Современная индустрия». стр. 53–58.

[hahn-2] Кинг, Роберт С.; Хан, Роберт (1986). Справочник по современной технологии шлифования . Нью-Йорк: Чепмен и Холл. стр. 301–336. ISBN 0-412-01081-Х .

[swigert-3] Jump up to: ^а ^б Свигерт-младший, Артур М. (1940). История суперфиниша . Анн-Арбор, Мичиган: The Ann Arbor Press. стр. 575–594. OCLC 568009 .

[1]

[2]

[3]