Хонинговальный брусок что это
Суть хонингования, применяемые станки и инструменты
Описание процесса хонингования и его разновидностей. Используемые станки и инструменты на этапах хонингования. Применяемые для работы бруски. Экструзионное и плосковершинное хонингование.
Хонингование – это процесс обработки поверхности металла с использованием алмазной крошки. Основное применение оно нашло для шлифовки конусных и цилиндрических деталей. Данная операция удобна при изготовлении отверстий. Получаемая величина шероховатости поверхности соответствует уровню чистовой токарной зачистки или шлифовке крупнозернистым абразивным кругом. Только методом хонингования можно добиться нужного результата при работе с блоком цилиндров. В местах сопряжения деталей должна находиться смазка, которая удерживается специально нанесенной хонинговальной сеткой.
Используемый хонинговальный инструмент называется хоном. Это бруски или камни, которые размещаются по периметру основания. В процессе работы они стираются, поэтому конструкция обоймы предусматривает возможность их замены.
Для процесса хонингования используются специальные станки. Это приспособления с горизонтальным или вертикальным расположением в пространстве шпинделя. Каждый из них имеет свое назначение в зависимости от проводимой работы. Хонинговальное оборудование специализировано под узкий профиль. Изготовление универсальных станков отошло в прошлое.
Описание процесса хонингования и его виды
В процессе хонингования происходит абразивное воздействие на поверхность обрабатываемой детали. Целью является получение нужной шероховатости поверхности и достижение необходимой точности размеров с помощью хонинговального инструмента. В этом качестве выступает алмазный брусок. Часто алмазная крошка располагается на керамической связке. Керамическое хонингование находит применение наряду с бакелитовым. У полученных деталей минимизируются потери на трение при работе в сопряжении с другими элементами конструкции.
Различается несколько видов хонингования:
Видеозапись экструзивного хонингования:
Между цилиндрами и кольцами существует зазор, который заполняется маслом. Формируется он автоматически в первое время работы двигателя. Для этого с помощью платохонингования поверхностный слой сопрягаемых деталей делается рыхлым. В процессе работы он стирается, и детали надежно прилегают друг к другу. Минимальный оставшийся зазор заполняется маслом.
Главные плюсы
Этапы хонингования
После закрепления детали в оборудовании проводятся 2 этапа хонингования:
Мелкозернистый абразив обеспечивает нанесение хонинговальной сетки на поверхности блока, впадины которой заполняются маслом. Это позволяет ему удерживаться на микрорельефе поверхности изделия. Оно не стекает и выполняет смазывающие функции.
После процесса хонингования детали требуют очистки. Чтобы удалить металлическую стружку, сначала применяется абразивная щетка. Потом готовится мыльный раствор, куда окунаются изделия.
Чтобы добиться нужной гладкости, используется абразивная паста. При ее нанесении заполняются все мелкие поры. Эта финишная обработка окончательно устраняет микрочастицы грязи, оставшиеся на деталях.
Используемое оборудование и материалы
Количество вставляемых брусков колеблется в пределах 5–8 штук. Чем их больше, тем выше получается класс шероховатости обрабатываемой поверхности.
Хонинговальные станки
Применяемый хонинговальный станок бывает 2 типов:
На вертикальных хонинговальных станках работы ведутся только с внутренними поверхностями, а обрабатываемые изделия имеют небольшую длину.
В классическом исполнении существуют следующие узлы станка:
Хонинговальные бруски
Хонинговальные алмазные бруски получили наибольшее распространение. Если в качестве связки используется керамика, то материал инструмента получается пористым и хрупким. В процессе работы из-за его мягкости происходит самозатачивание бруска и отколы от него мелких частиц. Эти микроэлементы попадают на поверхность обрабатываемой детали и наносят царапины.
Хонинговальные бруски на бакелитовой связке таких недостатков не имеют. Они более прочные и эластичные. В процессе хонингования сколы у инструмента отсутствуют, а объем снимаемого металла выше на 20–60%.
Во время выбора твердости хонинговального бруска руководствуются следующими правилами:
Увеличение твердости бруска сопровождается уменьшением его пористости. Это создает затруднение для расположения стружки. Возникает риск налипания металла на хонинговальный инструмент.
Как обрабатывают отверстия не круглой формы
Происходит это за счет того, что в хонинговальных станках бруски находятся в специальном корпусе, конструкция которого состоит из следующих элементов:
В корпусе изготовлены канавки, по которым подается воздух. В процессе работы давление воздушного потока из пневмокамеры прижимает инструмент к обрабатываемой поверхности изделия. Колодки обладают способностью поворачиваться на необходимый угол. Благодаря этому происходит хонингование любой поверхности вне зависимости от ее конфигурации. Изменением силы воздушного потока контролируется величина прижима хонинговального инструмента к изделию.
Другой способ – это использование гибких щеток, которые крепятся к эластичным нитям. В итоге возможна обработка поверхности любого контура.
Хонингование в домашних условиях
Порядок работы следующий:
После окончания работы деталь промывается в мыльном растворе, просушивается и покрывается маслом. Оно необходимо в качестве антикоррозийной защиты.
Возможно, у читателей этой статьи имеются автомобили, которые требовали капитального ремонта. При его выполнении хонингование является обязательной операцией. Может, вы знаете какие-то нюансы в проведении такого процесса? Поделитесь ими в комментариях к этой статье.
Алмазные хонинговальные бруски
Существует ряд устойчивых мифов об использовании алмазного инструмента в приложении клиночной тематики. Одни утверждают, что алмазы – это универсальный инструмент на все случаи жизни и его наличие само по себе исключает использование каких-либо других абразивов, другие – что алмазные бруски работают очень грубо и оставляют после себя настолько сильные повреждений режущей кромки (РК), что убрать их последующей обработкой не представляется возможным. Надо сказать, что алмазный инструмент, как и любой другой, бывает разным и оптимальность его использования ограничивается совершенно определенными сферами применения.
Связка. Для того, чтобы разобраться какие бывают алмазные бруски и в чем особенность их работы рассмотрим, как ни странно, изначально связку, которая в них применяется. Основными связками, которые широко используются, являются: гальваническая, металлическая и органическая. На рисунках показаны структурные отличия инструмента на этих связках:
Бруски с гальваническим напылением (DMT пластины) имеют одно- или многослойное (как правило 2-3 слоя) алмазное покрытие в никелевой связке, нанесенное на жесткий опорный корпус. Алмазы верхнего слоя на две трети своего размера утоплены в связку, тем самым обеспечивается как надежная фиксация зерна в никеле, так высокая абразивная способность, выступающего далеко за пределы связки алмазного зерна. Инструмент на такой основе очень эффективен при проведении грубых обдирочных работ, обеспечивает быстрый съем металла за короткое время. Именно благодаря такому инструменту алмаз получил свою «дурную славу», как абразив крайне производительный, но оставляющий глубокие трудно выводимые риски и многочисленные зоны механических напряжений. Никелевая связка и опорный корпус создают очень жесткую основу, не прощающую излишнего давления на инструмент.
Контроль давления. При сильном нажиме на рабочую область бруска алмазы могут быстро разрушиться и/или выкрошиться из никелевой связки и брусок быстро прийдет в негодность без возможности восстановления. Чтобы избежать преждевременного выхода из строя, существуют четкие рекомендации и требования к режимам применения хонинговальных брусков – т.е. нормируется давление нажима и скорость возвратно-поступательного движения:
Скорость возвратно-поступательного движения, м/мин
Давление прижима брусков, кг/см кв.
Режимы актуальны при применении СОЖ, состоящего из 70% керосина и 30% веретенного масла.
В отличии от жесткой поверхности DMT пластин, алмазы в брусках на органической связке посажены более глубоко в связующий материал и за счет относительной мягкости органики могут демпфировать, до определенной степени, излишние давление на абразив. В таких брусках алмазные зерна распределены по всему объему связки и поэтому, если абразивная способность снизилась по причине выкрашивания или разрушения алмазов – ее можно восстановить удалив отработанный слой и оголив новые алмазные зерна на рабочей поверхности. Таким же образом можно восстанавливать исказившуюся в ходе работы геометрию. Бруски на органической связке работают намного более мягче (их рекомендуют, в основном, для доводочных операций – финишных этапов шлифовки и полировки), чем на гальванической, производительность съема металла меньше, но и дефекты и повреждения, оставляемые ими на поверхности металла менее ощутимые. Работа с алмазными брусками на органической связке напоминает по ощущениям работу на водных камнях.
Алмазные бруски на металлической связке по своим потребительским качествам занимают среднее положение между брусками на органической и гальванической связками. Металлическая связка также заполнена абразивным зерном по всему объему бруска, поэтому возможно восстановить абразивную способность рабочей поверхности обрабатывая ее шлифшкуркой либо протраливая в растворах, воздействующих на медные сплавы, например, в хлорном железе.
Итак, даже если учитывать только фактор наличия у алмазных брусков различных видов связок, можно сказать, что работают они (алмазы) очень по-разному и нельзя говорить ни об их супер универсальности, ни о таком же сверх негативном разрушительном воздействии на РК. Отличающиеся по связке алмазные бруски предназначены для решения различных довольно узкопрофильных задач. Завершая тему связок, приведем классификатор обозначений их типов и основных сфер применения:
Органические связки
Чистовое шлифование и доводка твёрдосплавного инструмента с охлаждением и без него. Шлифование твёрдосплавных деталей.
Обработка твёрдого сплава, твёрдого сплава совместно со сталью и некоторых неметаллических материалов при силовом шлифовании.
Чистовое шлифование и доводка твёрдосплавного инструмента, совместно с касанием стальной державки на повышенных режимах с охлаждением и без него.
Заточка инструмента из безвольфрамовых твёрдых сплавов, а также других сверхтвёрдых материалов.
Заточка и доводка деревообрабатывающего твёрдосплавного инструмента на повышенных режимах с охлаждением и без него
Заточка и доводка деревообрабатывающего твёрдосплавного инструмента на повышенных режимах с охлаждением и без него
Обработка твердого сплава, твердый сплав совместно со сталью.
Доводка твердого сплава, закаленных сталей, полупроводниковых материалов и др.
Металлические связки
Обработка технического стекла.
Обработка и резка керамики, стекла, кварца, полудрагоценных камней, полупроводниковых и других материалов.
Обработка оптического и технического стекла.
Шлифование титановых сплавов, быстрорежущей сталей, высокопрочных закалённых чугунов.
Обработка технического стекла.
Хонингование закалённых легированных сталей.
Хонингование сталей и чугунов.
Хонингование легированных сталей.
Хонингование серых и легированных чугунов.
В скобках указаны старые аббревиатуры.
Весовое содержание алмазов в алмазоносном слое (ct/см 3 )
Относительная концентрация алмаза
Вес алмаза в каратах на 1см 3 алмазоносного слоя, (ct/1см 3 )
Также существует привязка относительной концентрации к объёмному содержанию алмазов в алмазоносном слое:
Объёмное содержание алмазов в алмазоносном слое (%)
Относительная концентрация алмаза
Объём, занимаемый алмазным порошком, в алмазоносном слое (%)
Алмазные порошки – это основа и сама суть алмазного хонинговального инструмента. У большинства алмазный порошок ассоциируется с кучкой маленьких граненных бриллиантов. На самом деле, взгляд через микроскоп на алмазный порошок, не прошедший специальной очистки и селекции открывает довольно неприглядную картину. Нужно сказать, что алмазный порошок изготавливают как из природных, так и из искусственных алмазов. Причем до 80 % всех технических алмазов идет на изготовление именно алмазных порошков. Изначально, после получения, алмазы подвергаются стадийному дроблению с поэтапным отсевом и классификацией для грубой селекции на размерные фракции зерна. После этого этапа, селектированный по размеру зерна алмазный порошок не обладает нужными качествами для изготовления абразивного инструмента, но он дешев и может в таком виде продаваться и использоваться для кустарного производства. Поэтому, дешевый алмазный инструмент, не имеющий технического паспорта и указания конкретного имени завода производителя, как правило, работает плохо и служит недолго.
Итак, после этапа дробления алмазный порошок должен быть прежде всего очищен от примесей, которых в нем, надо сказать, немало. Они представляют из себя загрязнения минерального и органического происхождения, а так же примеси различных металлов. Металлические примеси и органические остатки удаляют термической обработкой (нагрев до 500 °С) и последующей промывкой в растворах минеральных кислот. Чтобы избавиться от минеральных загрязнений – разного рода кварцитов, корунда и т.п. – термическую обработку ведут в едком натре, при этом с минеральными примесями образуются растворимые в воде вещества. Завершается процесс очистки промывкой в горячей дистиллированной воде и сушкой. Успешной очистка считается, если примесей в алмазном порошке остается не более 1% в массовом эквиваленте.
Далее идет процесс окончательного рассева – наиболее трудоемкая и дорогостоящая процедура получения изометрического по размеру класса алмазного порошка. Дело в том, что форма полученных после очистки алмазных частиц – очень разная. Она может быть продолговатой, пластинчатой, овальной, остроугольной, встречаются поликристаллические частицы и т.д. Изначально рассев настолько многообразных по форме частиц – очень сложная задача. Рассев алмазных порошков осуществляется на стандартных ситах-встряхивателях со сложной программой вращательных и колебательных движений. Применяется как сухой, так и мокрый рассев. Кроме механического рассева применяют разделение на фракции в специальных центрифугах, а также используют классифицирующие устройства, где селекция производится по скорости падения частиц в жидких средах (метод отстаивания). Для получения более однородных по размеру и форме частиц применяют воздушные классификаторы (в качестве разделительной среды используют воздушные потоки). В итоге, только после проведения всех указанных процессов, значительно утратившие в своем объеме по сравнению с изначальным значением фракции порошков пригодны для изготовления высококачественного алмазного инструмента.
В данном перечислении марок шлифпорошков, хрупкостьалмазов уменьшается, а прочность увеличивается. Природные алмазы (марка А) используют для изготовления инструмента на металлических и органических связках.
Микропорошки(зернистостьмикропорошков в мкм для всех марок алмазов одинакова: 60/40, 40/28, 28/20, 20/14, 14/10, 10/7, 7/5, 5/3, 3/2, 2/1, 1/0) выпускают следующих марок:
Ниже в таблице приведены марки алмазных шлифпорошков и микропорошков, их краткая характеристика и рекомендуемые области применения.
Инструмент для хонингования в виде оправки – изучаем свойства брусков
Если вы собираетесь заняться расточкой цилиндрических деталей или доводкой элементов подшипников, тогда вам нужно овладеть инструментом для хонингования в виде оправки. Попробуем разобраться со всеми вопросами в этой статье.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.