Файл: Сагарда А.А. Алмазно-абразивная обработка деталей машин.pdf

Продолжение табл. 15

ния поверхностей, которые должны иметь высокий класс чистоты. При обработке такими брусками происходит авто­ матическое саморегулирование глубины внедрения алмазов в обрабатываемый металл, что позволяет получить мини­ мальную шероховатость поверхности и одновременно макси­ мальную контактную жесткость деталей машины.

Совместно с Пермским политехническим институтом бы­ ло проведено исследование работоспособности брусков на эластичных связках [17]. Влияние зернистости таких брусков на шероховатость поверхности определяли при обработке образцов из стали ЗОХГСА. После 30 сек хонингования бру­ сками на связке Р1 шероховатость, полученная после предварительной обработки жесткими брусками на метал­ лической связке, снижается в 2,5 -3,0 раза независимо от зернистости алмазов. Величина шероховатости была оди­ наковой после обработки брусками зернистостью АСО 80/63-100% и ACM 40/28-50% .

Эластичные хонинговальные бруски срезают только вы­ ступы исходной шероховатости, не внедряясь в основной металл. Наиболее интенсивное снижение шероховатости происходит при давлении 5—11 к Г / с лі2 и съеме 3 —5 мкм.

104

В результате обработки алмазными эластичными брусками обеспечивается получение 11—14-го класса чистоты по­ верхности. Наиболее интенсивное снижение шероховатости поверхности происходит в течение первых 30—60 сек ма­ шинного времени, затем оно стабилизируется. Существенным достоинством брусков на эластичных связках является пол­

зовое кольцо 5, в котором перемещается штанга 8 хо­ нинговальной головки, соединенной со шпинделем 2 стан­ ка, выполнено по посадке скольжения. Сателиты 6, закреп­ ленные на водилах 7, с помощью гибких валов 9 соединены с хонинговальными роликами 12, встроенными в раздви­ гающиеся колодки 10 и бронзовые подшипники 11.

При вращении шпинделя 2 станка вращение хонинго­ вальным брускам передается с помощью планетарного меха­ низма, зубчатый венец 3 которого соединен с кронштейна­ ми 1 штифтами 4. Кронштейны неподвижно закреплены на шпиндельной бабке станка. Штанга 8 хонинговальной го­ ловки, которая приводится во вращение от шпинделя 2 станка, заставляет сателиты 6 обкатываться по зубчатому венцу 3. При этом сателиты получают дополнительное

105

вращение вокруг своих осей. Водило 7 передает вращение с помощью гибких валов 9 хонинговальным брускам 12.

Радиальная подача осуществляется от штока и разжим­ ных конусов. Направление вращения роликов в головке та­ кой конструкции совпадает с направлением вращения го­ ловки. Скорость хонингования равна сумме основной ско­ рости вращения хонинговальной головки и дополнительной скорости относительного вращения роликов, которая зави­ сит от передаточного отношения планетарного механизма.

Одним из перспективных способов обработки является алмазное электролитическое хонингование — комбинирован­ ный процесс электрической обработки и хонингования. Этот процесс был разработан в 1962 г. фирмой «Микроматик». Этой же фирмой выпущены специальные станки для осущест­ вления такого процесса обработки. Благодаря сочетанию электролитической обработки, в процессе которой легко снимается припуск, и алмазного хонингования, при кото­ ром обеспечивается высокая точность геометрической формы отверстий и высокая чистота обработки, электролитическое хонингование является наиболее эффективным для обработ­ ки отверстий. Однако для успешного осуществления электро­ литического алмазного хонингования необходимо созда­ ние специальных станков. Решить весь комплекс задач, свя­ занных с процессами электролиза, коррозией и т. п., путем усовершенствования существующего оборудования не возможно.

Электрохимическое анодное растворение металла при хонинговании подчиняется законам Фарадея. Интенсив­ ность анодного растворения, т. е. фактическое количество вещества, выделившееся при электролизе с 1 см2 поверх­ ности, определяется по формуле

где Ѳ — электрохимический эквивалент, мгікулощ і — плотность тока, а/см2-, Т — время обработки, сек\ / — коэф­ фициент полезного действия электролиза (0,90— 1,0).

В отличие от электролитического шлифования, когда ток подводится непосредственно к токопроводящему кругу, при электролитическом хонинговании ввиду большой площади контакта инструмента с деталью такой подвод тока исклю­ чается из-за опасности возникновения коротких замыканий. Поэтому алмазные бруски на металлических связках изоли­ руют от корпуса хонинговальной головки. Катодом может

106

служить корпус хонинговальной головки. Однако наибо­ лее правильной является конструкция хонинговальных го­ ловок с отдельно вынесенными электродами (катодами), име­ ющими дистанционные упоры. При этом гарантируется определенный зазор между электродом и деталью. В каче­ стве упоров могут применяться алмазы или специальная ке­

тельным полюсом источника питания. Токосъемник укреп­ лен неподвижно на верхней бабке станка. Электролит по медным трубопроводам 5 подается к катодам 9. Алмазные бруски 1 от корпуса головки изолированы. Разжим брусков и катодов осуществляется одновременно от одного конуса. Для обеспечения эластичного прижима катодов к обрабаты­ ваемой поверхности между катодами и сухарями 8 помещена

107

плоская пружина 10. В катодах есть отверстия для по­ дачи электролита в зону анодного растворения. Электри­ ческий ток к катодам подается через корпус хонинговальной головки и медные трубопроводы. Для удобства монтажа и разборки хонинговальной головки трубопроводы выпол­ нены разъемными и соединены гибкими хлорвиниловыми трубками, вставленными в гибкие медные оплетки, одно­ временно предохраняющие трубки от разрыва.

В качестве электролитов используются водные раство­ ры NaN03, NaCl, KCl, NaF (5—20%) с добавлением 0,5— 2% NaN02 предохраняющего детали от коррозии (инги­ битор). Режимы электролитического хонингования такие же, как при обычном процессе хонингования. Рекомендуемая плотность тока (20—200 а!см2) достигается при использо­ вании низковольтных генераторов постоянного тока (/ = = 1200 Ч- 2400 а, U = 6 ч- 12 в).

В результате электрохимического хонингования произ­ водительность повышается в 3—5 раз, обеспечивается по­ лучение высокой точности (отклонение от геометрической

К недостатку метода следует отнести необходимость пре­ дохранения деталей и станков от коррозии, а также необ­ ходимость интенсивного отвода паров электролита и его фильтрации.

ВЛИЯНИЕ АЛМ АЗНОГО ХОНИНГОВАНИЯ НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ, ТОЧНОСТЬ

И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ДЕТАЛЕЙ

Исследования показали, что при алмазном хонингова­ нии усилия резания и температуры меньше, чем при обыч­ ном абразивном, вследствие чего фазовое и структурное состояние тонких поверхностных слоев поверхностей, об­ работанных алмазным и абразивным хонингованием, раз­ личны.

Как известно, структура поверхностных слоев оказыва­ ет влияние на износостойкость при трении скольжения и качения, которая должна быть особенно высокой для таких деталей, как гильзы, цилиндры, втулки, поршневые коль­ ца и т. д.

108

В Институте сверхтвердых материалов проведены иссле­ дования структуры тонких поверхностных слоев и установ­ лена точность геометрической формы стальных и чугунных закаленных деталей, обработанных алмазными и обычными абразивными брусками.

Исследование поверхностных слоев стальных закаленных деталей. В качестве образцов для опытов использовали втулки из стали У8 (HRC 63—65). Для получения структу­ ры, обладающей повышенной чувствительностью к темпе­ ратурным изменениям, втулки после закалки не отпуска­ лись. Диаметр обрабатываемых отверстий 65 мм, длина 100 мм, толщина стенки 6 мм.

Хонингование производилось брусками К312СТ1К и брусками из синтетических алмазов высокой прочности той же зернистости АСВ 100/80 на связке Ml при 100%-ной концентрации.

Вкачестве СОЖ использовали керосин.

Впроцессе хонингования снимали слой толщиной при­

мерно 0,05—0,10 мм на диаметр. Таким образом, слой ме­ талла, измененный в процессе расточки, полностью уда­ лялся.

Исследования производились по комплексной методике, заключающейся в металлографическом и рентгеноструктур­ ном анализе и измерении микротвердости.

Металлографическое исследование производилось с по­ мощью металломикроскопа МИМ-7, микротвердость изме­ ряли прибором ПМТ-3. Рентгеноструктурное исследование производилось с помощью установки УРС-50И-М в излу­ чении FeKcz- В процессе исследований изучали полушири­ ну линии (ПО) а-фазы.

Во избежание завалов тонких поверхностных слоев при изготовлении шлифов производили никелирование образ­ цов (толщина слоя 20 мкм).

Металлографическое исследование показало, что в про­ цессе алмазного хонингования микроструктура поверхно­ стного слоя не претерпевает видимых изменений, не прои­ сходит также и изменение микротвердости.

После абразивного хонингования общее светлое поле мар­ тенсита закалки в поверхностном слое глубиной в среднем 15—20 мкм в разных местах потемнело и имеет зернистое строение. На глубине 5— 10 мкм наблюдается снижение

109