СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ХОНИНГОВАНИЯ

С

ущность процесса хонингования состоит в снятии при* пуска брусками хонинговальной головки, шарнирно соеди­ненной с шпинделем станка и совершающей вращательное и возвратно-поступательное движения (а иногда и колебательное), в результате чего хонинговальные бруски двигаются по винто­вым линиям. На фиг. 1 показана схема движения хонинговаль­

Фиг. 1. Схема движения хонинговального бруска в отверстии за один двойной ход.

ного бруска в отверстии за один двойной ход. Во время работы хонинговальный брусок занимает последовательное положе­ние /, //, III и выходит из отверстия на некоторую величину /пер, называемую перебегом, что необходимо для обеспечения пра­вильной геометрической формы отверстия и соответственно рав­номерного износа брусков.

Неправильное установление величины 1пер ведет к образова­нию конусности, бочкообразности или корсетности отверстия. Угол сетки рисок 2а определяется отношением скоростей враща­тельного и возвратно-поступательного движений головки.

С целью устранения возможности движения хонинговальных брусков по пройденной ранее траектории и исключения попада­ния абразивных зерен в прежние риски, брускам дается «пере­крытие» К (сдвиг в окружном направлении бруска в конце двойного хода относительно его положения в начале хода).

В процессе хонингования бруски снимают припуск 0,01— 1,0 мм и более на диаметр. При этом удаляются гребешкі микронеровностей и основной металл. В пределах снимаемой припуска обеспечивается исправление погрешностей предыдущи: операций в виде конусности, эллипсности, бочкообразности, кор сетности, огранки и в некоторой степени искривления оси от верстия.

Процесс хонингования сопровождается обильной подачеі смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания, чем обеспечн вается удаление продуктов износа из пор брусков и с обрабаты ваемой поверхности, а также улучшаются условия микрорезанш металла абразивными зернами.

Площадь контакта хонинговальных брусков с обрабатывав мой поверхностью и количество одновременно работающих зе рен при хонинговании зависят от количества, размеров и зер нистости брусков и, в определенной степени, от удельного давле ния (или радиальной подачи) и значительно превосходят и: при шлифовании. Например, при хонинговании отверстия диа метром 76 мм и длиной 203 мм абразив зернистостью 8 контакти рует с обрабатываемой поверхностью площадью 48,4 см2; прг этом число одновременно контактирующих абразивных зерег достигает 98 000.

При шлифовании такого отверстия на внутришлифовальнок станке кругом зернистостью 40 площадь контакта составляет только 0,36 см2, а число одновременно контактирующих зерен 48 т. е. более чем в 2000 раз меньше. При зернистости 25 и разме­рах бруска 12,5 X 150 мм площадь контакта составляет 18,75 см2, а количество одновременно работающих зерен на 1 см’ площади составляет 382, следовательно, для комплекта брускоЕ из шести штук количество одновременно работающих зерен нг 1 см2 составляет приблизительно 48 000.

Большое количество одновременно работающих зерен обеспе­чивает высокую производительность, низкое удельное давление и температуру обрабатываемой поверхности в пределах 50— 150° С.

Хонингование является процессом массового микрорезания (царапания) обрабатываемой поверхности детали большим чис­лом абразивных зерен брусков. В процессе хонингования мно; жество абразивных зерен, беспорядочно расположенных на рабо­чей поверхности брусков, обеспечивают срезание большого чис­ла тончайших стружек в единицу времени. Следоваїельно, для изучения сущности процесса хонингования необходимо рассмот­реть работу отдельного абразивного зерна.

Процесс микрорезания происходит в результате внедрения контактирующего выступа зерна в граничный слой обрабатывае­мого металла. Микрорезание обычно рассматривается как про­цент, сопровождающийся снятием стружки, а режущий (цара­пающий) элемент считается абсолютно острым. В действитель-

С

ности при микрорезании абразивным зерном вершины его не являются абсолютно острыми; поэтому наряду со срезанием частиц металла сравнительно острыми зернами происходит вы­теснение его в стороны зернами с более округленными (тупыми) вершинами. В настоящее время является общепризнанным нали* чиє определенной округленности у всякого царапающего эле­мента, в том числе и у абразивного зерна.

Абразивные зерна представляют собой многогранники (углы их в большинстве случаев являются тупыми), имеющие округ­ленные вершины, наличие которых придает им необходимую механическую прочность при микрорезании, обеспечивает воз­можность развития значительных пластических деформаций при сня­тии весьма тонких стружек при ма­лых скоростях резания.

Поверхность реального абразив­ного зерна является шероховатой и его вершина может иметь много­численные микросколы, а также площадки износа. Величина радиу­сов округления р зависит от разме­ра зерна и колеблется в пределах от десятка микрон для крупных до долей микрона для мелких зерен.

В табл. 1 .приведены величины р для абразивных зерен различной зернистости. Наличие округленных вершин увеличивает отрицательные значения передних углов при снятии весьма тонких слоев металла и существенно влияет на процесс микрорезания.

Фиг. 2. Схема действия сил мик — Фиг. 3. Поперечный профиль

рорезания абразивным зерном: царапины.

Несмотря на то, что значение величины р невелико, толщина снимаемой стружки составляет весьма малую величину. Так, например, при хонинговании цилиндра из алюминиевого спла­

ва Д1Т брусками зернистостью 4 размеры снимаемой стружкі (в плане) находились в пределах 0,01 X 0,015—0,021 X 0,42 чм а при хонинговании деталей из закаленной стали ЗОХГСА брус ками зернистостью 8 размеры стружки составляли 0,053 >< X 0,073 — 0,105 X 0,084 мм.

Фиг. 4. Стружка, образующаяся при хонинговании брусками Э40СТ1К: а —> чугуна СЧ 15-32, v0 = 95 м! мин б — чугуна СЧ 15-32, t»o — 20 м/мин; в — бронзы Бр. АЖН 10-4-4, Vo = ЗО мімин; г — стали ЗОХГСА, vQ = 25 мі мин.

Для данных условий микрорезания, физико-механических свойств обрабатываемого материала, степени округленности вер­шины абразивного зерна глубина проникновения зерна в мате­риал ho и величина снимаемого припуска az зависят от величины ‘ илы /’„ и от соответствующей силы Р (фиг. 2), являющейся рами……….. йгтнугащей сил Ру и Рг.

Под воздействием силы Ру более мягкие и пластичные мате­риалы получают большую глубину пластически деформирован­ного слоя ho по сравнению с материалами более твердыми и ме­нее пластичными. Например, при радиусе округления царапаю­щего элемента р= 12 мк и силе Ру = 9,8 Мн (1,0 г) глубина царапины составляет 5 мк по стали и 15 мк по дуралюминию.

Пластическая деформация металла происходит впереди ца­рапающего зерна, по сторонам от него, а также ниже линии сре­за. Поперечный профиль царапины (фиг. 3) имеет по краям навалы, а в середине — след от закругленной вершины цара­пающего зерна с радиусом р. Величина п — полная ширина внешне наблюдаемой зоны деформации; навалы расположены по краям царапины с шириной Ь. Дно царапины имеет блестя­щую полоску шириной g, являющуюся результатом весьма интенсивного пластического деформирования; величина а опре­деляет глубину царапины. Увеличение толщины снимаемого при микрорезании слоя вызывает увеличение объема металла, за­хватываемого пластической деформацией по всем направлениям.

В процессе царапания большинства материалов имеет место образование нароста на рабочей поверхности царапающего эле­мента. При этом отмечается существенное влияние нароста на величину съема металла и силу резания.

Образующаяся при хонинговании стружка во многом сходна со стружкой, полученной при срезании тонких слоев металла металлическим режущим инструментом с большим отрицатель­ным передним углом и при низких скоростях резания. На фиг. 4 показана стружка, образующаяся при хонинговании различных материалов. При скорости микрорезания и0. = 20-ь30 м/мин стружка образуется в виде сильно деформированных частиц не­определенной и реже вытянутой формы, а при уо= 200-г — — ь250 м/мин образуется сливиая, вьющаяся стружка, элементы которой (при рассмотрении с увеличением в 30 раз) подобны элементам сливной стружки при точении на высоких скоростях резания.

Для большинства обрабатываемых материалов характерным является образование стружки в виде удлиненных чешуек, раз­меры которых зависят от режимов хонингования, зернистости брусков и механических характеристик обрабатываемого мате­риала.