3.6.3. Хонингование и суперфиниш

Хонингование применяется для отделочной обработки предварительно развернутых, расточенных или шлифованных сквозных и глухих цилиндрических и конических отверстий. Обработка производится специальным инструментом — хоном, одна из конструкций которого приведена на рис. 3.161. Если обрабатываемая деталь неподвижна, хон совершает в процессе обработки одновременно вращательное (ν = 30...60 м/мин) и возвратно-поступательное движения (ν_S = 10...15 м/мин). Обработка производится с подачей СОЖ. Хонингование может выполняться также при вращении детали. Хон имеет по окружности абразивные бруски 1, которые по ходу процесса раздвигаются посредством перемещения конусов 5 через пластины 4, после каждого хода увеличивается обрабатываемый диаметр отверстия. Во избежание завала краев отверстия бруски хона не выводятся из отверстия более чем на одну треть длины.

Жесткое крепление брусков позволяет уменьшить овальность, конусность, бочкообразность и другие погрешности формы. Хонингование не устраняет отклонений оси отверстия, поскольку хон соединяют со шпинделем станка посредством шарниров. Обработкой достигается точность 6-7-го квалитета при шероховатости Ra = 0,32...0,02 мкм. Следует отметить, что при хонинговании формируется микрорельеф поверхности (рис. 3.162), обеспечивающий высокую смазочную способность при эксплуатации в условиях трения. Направление рисок микрорельефа, формируемых отдельными абразивными зернами, характеризуется углом хонингования, значения которого находятся в пределах 30...60° и зависят от соотношения скоростей вращения хона и возвратно-поступательного движения. На завершающих проходах часто формируют микрорельеф с а = 45°.

Рис. 3.161. Хон:

1 — абразивный брусок; 2 — корпус; 3 — пружина; 4 — пластина; 5 — конус

Рис. 3.162. Схема формирования микрорельефа (а) и поверхность после хонингования (б)

Хонингованию преимущественно подвергают внутренние поверхности таких деталей, как гидроцилиндры, корпуса агрегатов ГТД, элементы команднотопливной аппаратуры и т. д.

Припуск на хонингование z зависит от требований по точности и качеству поверхностного слоя. Обычно для отверстий диаметром 25...500 мм он составляет 0,02...0,2 для чугунных деталей и 0,01...0,08 мм — для стальных. Припуск может быть определен по формуле

где Ra_и и Ra_x — шероховатость исходной поверхности и заданная шероховатость.

Припуски и достигаемые значения шероховатости приведены в табл. 3.32.

На практике используют различные конструкции хонов (рис. 3.163).

Таблица 3.32

Размер абразивных частиц, мкм	Удаляемый при­пуск, мм	Шероховатость при обработке мягких материалов Ra, мкм	Шероховатость при обработке твердых материалов Ra, мкм
315/200	0,03...0,13	2,5...3,2	0,63... 1,25
200/160	0,03...0,1	1,25...2,5	0,25...0,63
80/63	0,01...0,08	0,67... 1,25	0,2...0,32
50/40	0,01...0,05	0,32...0,67	0,11...0,32
40/28	0,001.-0,013	0,25...0,32	0,08...0,25
14/10	0,001...0,008	0,11...0,25	0,05...0,11
3/2	0,0006...0,0013	0,08...0,11	0,02...0,08

Рис. 3.163. Конструкции хонов:

а — для отверстий большого диаметра; б — для отверстий среднего диаметра; в — однопроходные хоны

Рис. 3.164. Гибкие хоны (а, б) и пневмохоны (в)

Рис. 3.165. Наружный хон:

1 — абразивные бруски; 2 — зажим блока брусков; 3 — стопор;

4 — микрометрический винт; 5 — шарнир; 6 — державка; 7 — ограничитель

Суперфиниш — тонкая отделочная обработка шлифованных поверхностей металлических изделий мелкозернистыми абразивными брусками или лентами.

Суперфиниш является одним из наиболее эффективных способов отделочной обработки наружных поверхностей. Его применяют также для обработки внутренних и плоских поверхностей. Специальные схемы суперфиниша используют для обработки сложных поверхностей, в частности зубьев зубчатых колес. Он позволяет увеличить опорную способность поверхности, получать шероховатость до Ra = 0,02 мкм, но не может исправлять погрешности формы (некруглость, волнистость, неплоскостность, нецилиндричность).

Наиболее часто используют схемы суперфиниша мелкозернистыми абразивными брусками (рис. 3.167, 3.168). В зависимости от размеров детали обработка может производиться с подачей инструмента вдоль оси или без подачи. Желательно, чтобы контакт инструмента с обрабатываемой деталью осуществлялся по максимально возможной площади. Высокое качество и производительность достигается за счет осцилляций инструмента со сравнительно высокой частотой при небольшой амплитуде.

Основными рабочими движениями являются вращение детали со скоростью резания V_и = 3...40 м/мин; возвратно-поступательное движение абразивных брусков со скоростью У_вп = 2...6 м/мин; осевое колебательное движение брусков с амплитудой A = 1...5 мм и частотой 200...2000 двойных ходов в минуту. Давление Р брусков на поверхность осуществляется пружинами и не превышает 12 МПа. Снимаемый припуск обычно составляет до 0,03 мм.

Рис. 3.166. Многошпиндельный хонинговальный станок

Рис. 3.167. Базовая схема суперфиниша абразивными брусками (а) и головка для суперфиниша на токарном станке (б)

Рис. 3.168. Схемы суперфиниша абразивными брусками: а — наружных поверхностей; б — внутренних поверхностей; в — бесцентрового

Рис. 3.169. Неровности поверхности до и после суперфиниша

Рис. 3.170. Схемы суперфиниша абразивными лентами

Преимущества суперфиниша — сравнительно низкие трудоемкость обработки, стоимость инструмента, уровень шума и малые силы резания.

Суперфиниширование выполняют одним или несколькими (до четырех) абразивными брусками. В качестве абразивных материалов используют электрокорунд, карбид кремния, алмаз, кубический нитрид бора и др. Профили неровностей поверхностей до и после суперфиниша и соответствующие профилограммы показаны на рис. 3.169. Низкие скорости резания обеспечивают высокое качество обработки без существенной деформации поверхностного слоя. При суперфинишировании удаляется тончайший слой, соизмеримый с исходной шероховатостью поверхности. На начальном этапе обработки на вершинах неровностей существуют контактные давления, достаточные для разрыва масляной пленки и удаления материала. Постепенно с ростом опорной способности поверхности скорость съема материала уменьшается, приближаясь к минимальным значениям. Основными технологическими факторами, определяющими эффективность суперфиниша, являются характеристика абразивных брусков, вид смазки, режимы обработки (скорость вращения детали, значение подачи, частота и амплитуда колебаний инструмента), контактное давление брусков на поверхность. В качестве СОЖ обычно используют смеси масла с керосином.

Рис. 3.171. Устройства для суперфиниширования абразивными лентами

Базовые схемы суперфиниша абразивными лентами показаны на рис. 3.170, а устройства для их реализации — на рис. 3.171. При обработке используют абразивные ленты длиной 15...50 м с размерами зерен ОД... 100 мкм. Лента перемещается с регулируемой скоростью и осциллирует вдоль оси детали. В зону обработки подается СОЖ.