Инструмент для хонингования в виде оправки – изучаем свойства брусков

1 Особенности процесса хонингования

Прежде чем разговаривать о хонах, следует уточнить, что собой представляет сам процесс. Это один из видов абразивной обработки материалов с помощью специальных хонинговальных головок. Особенность такой операции в совмещении вращательных и возвратно-поступательных движений инструмента, поверхность перед этим обильно покрывается смазочно-охлаждающей жидкостью. В результате получается улучшить геометрию внешних граней детали и ее текстуру.

Процесс абразивной обработки материалов

Этим способом обрабатывают отверстия различных деталей. Хонингование незаменимо в автомобиле- и судостроении, во время ремонта различной техники. Очень часто этой операции подвергаются отверстия поршневой и кривошипной головок шатунов, блоков цилиндров двигателя, гильз, шестерен и т. д. Также хонингование нашло свое применение и при обработке плоскостей. Таким способом легко изменить геометрию изделия, улучшить смазывание пар трения. Качество и точность обработки зависят от ряда факторов, в том числе и вида режущего инструмента, а также заданных режимов.

Оправки для хонингования выглядят по-разному, и как щупальца с закрепленными на "пальцах" брусками, и как трубка с прорезями для фиксации абразивных колодок. Такой инструмент отличается гибкостью геометрии, поэтому часто применяется для обработки отверстий неправильной формы.

2 Хонинговальные бруски для оправки

Хонингование производят специальными абразивными брусками, которые делятся на квадратные (БКв) и плоские (БП). Еще отличается материал, из которого они сделаны, и их геометрические параметры. Длина обычно варьируется в пределах от 1,5 до 20 см, высота и ширина составляют 2–80 мм. Среди абразивных материалов прекрасно себя зарекомендовали эльбор, белый электрокорунд, марки 63С и 64С зеленого карбида кремния и алмаз. Последний имеет превосходную режущую способность и износостойкость. Если сравнивать алмазные бруски и элементы из карбида кремния, то линейный износ первых меньше в целых 150 раз, стойкость больше минимум в 50 раз, а иногда и в 200. Благодаря таким свойствам значительно сокращается время на смену и наладку режущего инструмента и появляется возможность полностью автоматизировать процесс.

Качество и свойства брусков для оправки во многом зависят от вида связки. В основном используется керамическая. Ей свойственны пористость и хрупкость, благодаря которым обеспечивается самозатачивание инструмента. Однако она имеет и отрицательные стороны. Так, из-за повышенной хрупкости на кромках брусков появляются сколы. А образовавшиеся осколки попадают между соприкасающимися поверхностями и царапают обрабатываемую деталь. Плюс ко всему негативное влияние имеет и неравномерная твердость, способствующая налипанию металла и, как следствие, царапинам. А вот пористость делает отвод отработанного материала более эффективным.

Бруски для оправки

Еще существуют и алмазные бруски на органических связках, отличающихся эластичностью. Такой инструмент используется для окончательной обработки. Высокая упругость органических связок способствует уменьшению глубины проникновения абразивных частиц в металл, и хонингование происходит в режиме трение-выглаживание. Такой рабочий инструмент нашел широкое применение для плосковершинного хонингования, когда обработка происходит в два этапа. Сначала идет черновая с применение брусков на металлической связке, а в завершение – чистовая эластичными изделиями.

Относительно недавно появились крупнозернистые бруски для оправки с бакелитовой связкой. К их достоинствам нужно отнести отличную эластичность и прочность на изгиб. Благодаря этим характеристикам количество сколов сводится к минимуму. Толщина снимаемого слоя напрямую зависит от зернистости. При увеличении размера абразива вдвое этот слой увеличивается на 25%. Шероховатость, напротив, становится ниже с уменьшением зерна.

3 Характеристики инструмента и их влияние на работу

Главными параметрами брусков для хонингования считаются их твердость и зернистость. Выпускаются изделия зернистостью от М6 и М7. Но по особому заказу могут быть изготовлены и более грубые М20–25 либо, наоборот, мелкозернистые М1–5. Чем больше размер абразива, тем меньше времени потребуется для снятия слоя металла, но и шероховатость обработанной поверхности возрастет.

Твердость инструмента влияет на его износостойкость и склонность к самозатачиванию. А увеличение этого параметра способствует снижению пористости. В результате ухудшаются условия для вывода стружки, что способствует нежелательному налипанию металла. Эта характеристика подбирается в зависимости от качества и свойств обрабатываемого материала. Чем больше твердость рабочего инструмента, тем большее давление можно прикладывать во время обработки. Для финишной стадии хонингования обычно берутся более эластичные инструменты.

Характеристики инструмента

Играет роль и шероховатость обрабатываемой поверхности: чем она меньше, тем ниже должна быть твердость рабочего материала.

Еще выбор твердости бруска зависит от геометрических размеров отверстий. Рабочий инструмент должен быть тем тверже, чем меньше будет отношение длины отверстия к его диаметру. Играет роль и ширина режущего инструмента. С более узкими брусками намного проще работать, но они должны отличаться и повышенной твердостью.

4 Производство брусков для хонингования

Изготавливают эти элементы методом прессования. С помощью дополнительных операций можно регулировать хрупкость изделия. Так, пропитав брусок на керамической основе бакелитом, можно снизить его хрупкость и увеличить твердость. Делается пропитка следующим образом. В емкости готовится смесь из бакелитового лака и водного растворителя. В нее погружаются изделия на полчаса. После чего идет сушка в два этапа, первые 7–14 часов на открытом воздухе, а затем бруски помещают в специальный сушильный шкаф. В нем они высушиваются при температуре около 80 °C не менее 6 часов.

Далее идет стадия ступенчатого нагрева. Для этого понадобится специальный термостат для бакелизации. В него погружают обрабатываемые элементы, а температура поднимается каждый час. Сначала она находится в пределах 100–130 °C, затем 130–160 °C, последняя стадия длится 90 минут при температуре 180 °C. Финальная операция – естественное охлаждение на воздухе.

Производство брусков для хонингования

В некоторых случаях необходимо снизить твердость брусков для оправки. Чтобы достигнуть такого эффекта готовят раствор едкого натра, доводят его до кипения и помещают в него бруски. Время выдержки находится в пределах от 30 до 120 минут. Затем изделия достают и помещают на 1 час в кипящую очищенную воду. А чтобы полностью нейтрализовать щелочь, рабочий инструмент промывают под проточной водой, опускают на полчаса в емкость с раствором соляной кислоты (5% концентрации). Напоследок изделие еще раз помещают под струю чистой воды и сушат.

Если речь идет о брусках с бакелитовой связкой, то в этом случае снизить твердость можно прокипятив режущий инструмент в 3% растворе кальцинированной соды. Не забудьте после этого промыть изделие в течение часа сначала в горячей, а затем холодной воде.

5 А если отверстие некруглой формы?

Теперь поговорим об особенных хонах, инструментах для обработки некруглых отверстий. Состоят они из корпуса, в котором предусмотрен канал для подвода пневмосреды, колодок, абразивных брусков, пневматической камеры, двух муфт (подвижной и неподвижной). Как только инструмент приводится в рабочее положение, через специальный канал в корпусе подается сжатый воздух прямо в пневмокамеру. Это способствует прижиму всех рабочих элементов к обрабатываемой поверхности. Причем они прижимаются равномерно абсолютно по всей плоскости, независимо от геометрии поверхности.

Обработка некруглых отверстий

Во время обработки колодки двигаются и поворачиваются на необходимый угол благодаря пазам в муфте. А регулируя давление сжатого воздуха, можно контролировать силу прижатия брусков оправки. Этот инструмент фиксируется к полому шпинделю станка, а последний обеспечивает возвратно-поступательные движения. Следует обратить внимание и на самоцентрирующиеся гибкие хонинговальные щетки. В этом случае валики крепятся к специальным гибким нитям, таким образом, инструмент полностью повторяет контур поверхности. Благодаря этому появляется возможность обрабатывать даже ломаные края.

6 Подбираем правильные бруски для работы

Размер и качество рабочего инструмента зависят от параметров обрабатываемого отверстия. Суммарная ширина комплекта брусков для оправки зависит от длины окружности и колеблется в пределах от 0,15–0,35 этой величины. Если используются широкие элементы, то в них специально прорезают продольные пазы. С их помощью обеспечивается хороший подвод смазочной жидкости и лучше вымываются все отходы.

Подбор качественного инструмента

Если обрабатывается чугунная поверхность, то необходимо приобретать брусок для оправки с 50 или 75% концентрацией. Для стали эта характеристика возрастает и достигает 100%. А работая со стальными закаленными элементами, иногда приходится использовать и бруски с алмазной концентрацией 150%. Различается и материал брусков в зависимости от обрабатываемого металла. Для цветных металлов и чугуна отлично подойдет карбид кремния, а вот сталь поддается обработке электрокорундом.

В некоторых случаях совмещают несколько типов, например, для чистовой обработки берут изделие из белого электрокорунда, а для черновой из зеленого карбида. Мягкие металлы, вроде меди и алюминия, обрабатываются и более эластичными инструментами, так как применение твердых брусков может вызвать налипание металла основы, что приведет к царапинам, рискам и иным нежелательным дефектам.