Особенности разработки технологического процесса

Обработка под ремонтный размер широко практикуется при восстанов­лении изношенных поверхностей ци­линдров или гильз цилиндров автомо­бильных двигателей (табл. 4.3). Тех­нологический процесс включает в се­бя расточную и хонинговальную опе­рации. Расточка проводится на вер­тикальных алмазно-расточных стан­ках моделей 278, 278Н, 2А78Н и мно­гошпиндельных полуавтоматах.

Базовыми поверхностями при ус­тановке блока для растачивания ци­линдров служат нижняя привалочная плоскость и фаска в верхней час­ти цилиндра. При установке гильз на расточку базовыми поверхностями служат наружный чисто обработан­ный поясок и верхний торец гильзы. Блок цилиндров устанавливают не посредственно на столе расточного станка, для установки гильзы ис­пользуется приспособление (рис. 4.2), которое крепится на столе.

Эксцентриситет осей шпинделя и ци­линдра не должен превышать 0,03 мм. Для предварительной центровки приспособления или блока цилинд­ров применяют шариковую оправку 4 (рис. 4.3), а погрешность центровки проверяют индикаторным центро-искателем. Центрирование приспо­собления ведется по посадочному от­верстию под гильзу, а блока цилинд­ров — по неизношенной поверхности растачиваемого цилиндра на глубине 3 — 4 мм от верхнего торца. Оправку в шпиндель устанавливают так, что­бы шаровой конец ее находился от ди­аметрально противоположной сторо­ны резцовой головки на расстоянии в миллиметрах:

где d — диаметр резцовой головки, мм; D — диаметр цилиндра на глубине 3 — 4 мм от вер­хнего торца цилиндра, мм.

После проверки микрометром зна­чения l оправку закрепляют и опу­скают шпиндель на указанную глуби­ну в цилиндр. При вращении резцо­вой головки шаровой конец оправки скользит по образующей цилиндра и устанавливает деталь (приспособле­ние) по оси шпинделя.

Точность центровки проверяют при помощи индикаторного приспособле­ния (центроискателя) (см. рис. 4.3), колодка 2 которого ввинчивается в торец резцовой головки шпинделя. Упор 6 рычага подводят к зеркалу ци­линдра на глубине 3 — 4 мм, положе­ние рычага 3 фиксируется винтом 1 и гайкой 5. Шкалу индикатора уста­навливают на "О" и поворотом шпин­деля на один оборот определяют погрешность центрирования. При необ­ходимости корректируют положение детали.

Таблица 4.3. Размеры гильз цилиндров двигателей

Окончание табл. 4.3

Примечание. В таблице применяется сокращение РГ — размерная группа.

Вылет l₁ резца регулируют (рис. 4.4) при помощи винта 1 с лимбом, ввинчиваемого в торец резца 2.

Расстояние l₁ в миллиметрах от вершины резца до диаметрально про­тивоположной стороны резцовой головки

Рис. 4.4. Регулировка винта резца

где D₁— диаметр цилиндра, под который дол­жно быть произведено растачивание, мм.

Положение резца фиксируют сто­порным винтом.

Режим резания должен обеспечить следующее; выполнение требований чертежа по шероховатости зеркала цилиндра, точности размера, формы и расположения, наивысшую произ­водительность и минимальную себе­стоимость работы. Режимы резания при растачивании приведены в табл. 4.4.

При растачивании цилиндров бло­ка следят за сохранением расстояний между осями цилиндров и перпенди­кулярностью осей цилиндров к оси коленчатого вала. Отклонение от перпендикулярности Допускается не более 0,05 мм на всей длине цилинд­ра. При растачиваний гильз цилинд­ров следят за толщиной стенок гиль­зы. Разница в толщине стенок гильзы, измеренных по посадочным пояскам в вертикальной плоскости, не должна превышать 0,06 мм.

Таблица 4.4. Режимы резания при растачивании гильз цилиндров под ремонтный размер

Проектирование расточной операции начинается с расчета припуска на растачивание. Для этого находят максимальный размер изношенного отверстия D_и и устанавливают диаметр ближайшего ремонтного разме­ра D_рр. Припуск на растачивание

где z_x — припуск на хонингование равный 0.03 — 0,05 мм.

Затем определяют глубину реза­ния t с учетом рекомендации табл. 4.4 и назначают число проходов iвыби­рают нормативную подачу s (см. табл. 4.4) и уточняют ее по паспорту станка s_ф; принимают нормативную скорость резания v и рассчитывают частоту вращения шпинделя:

где Dр — диаметр растачиваемого отверстия, мм.

Уточняют значение частоты вра­щения шпинделя по паспорту станка n_ф и рассчитывают длину рабочего хо­да шпиндельной бабки:

Рассчитывают машинное время в минутах:

Доводку цилиндров выполняют на вертикально-хонинговальных или вертикально-сверлильных станках специальными хонинговальными го­ловками 3 (рис. 4.5) с подачей охлаж­дающей жидкости 1 в зону трения. На головке по окружности установлены четыре, пять или шесть сменных мелкозернистых абразивных брусков 2. Головка, соединенная с хвостовиком 5 через шарнир 6, закрепляется в шпинделе станка. При хонинговании головка с абразивными брусками со­вершает вращательное и возвратно-поступательное движение по стенкам цилиндра (см. стрелки). На необходи­мый размер бруски разжимают вруч­ную при помощи кольца подачи 4.

На современных хонинговальных головках для разжатия брусков ис­пользуют гидравлические и пневма­тические приводы. По мере снятия металла и изнашивания брусков при ручном механическом приводе ради­альная подача выполняется автома­тически спиральной пружиной, а при пневматическом приводе бруски ав­томатически прижимаются с посто­янным усилием.

В качестве охлаждающей жидко­сти при хонинговании используют ке­росин или смесь керосина (80—90 %) с машинным маслом. Ее обильно по­дают в цилиндр в течение всего про­цесса. Чтобы обеспечить высокую точность геометрических размеров, ход головки устанавливают таким, чтобы абразивные бруски выходили за верхний и нижний края цилиндра на 0,2— 0,3 их длины (рис. 4.6).

Основными параметрами режима резания при хонинговании являются:

скорость вращения хонинговальной головки в метрах в минуту (м/мин)

где D — диаметр обрабатываемого отверстия, мм; п — частота вращения хонинговальной го­ловки, мин ;

скорость возвратно-поступатель­ного движения головки в метрах в ми­нуту

где n₂ — число двойных ходов хонингования го­ловки в 1 .мин; L — длина рабочего хода хонин­говальной головки, мм; L=l_отв+2l_пер-l_бр

соотношение между скоростями вращательного и возвратно-поступа­тельного движения хонинговальной головки λ=υ/υ_в.п

Рис. 4.5. Схема процесса хонингования ци­линдров блока

Одним из путей повышения техни­ко-эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания яв­ляется формирование на цилиндрах при их обработке под ремонтный раз­мер микропрофиля, который пред­ставляет собой чередующиеся пло­ские выступы с углублениями для размещения смазки. Такой процесс называется плосковершинным хонингованием. При этом увеличивают­ся маслоемкость и опорная площадь обработанной поверхности, в резуль­тате сокращается время приработки, уменьшается расход масла, повыша­ется износостойкость цилиндров, уве­личивается ресурс двигателей.

Рис. 4.6. Развертка сетки следов обработки при хонинговании цилиндров блока: L — ход хонинговальной головки; l_отв — длина цилиндра; l_бр — длина абразивного бруска хо­нинговальной головки; l_пер — перебег абразивных брусков за края цилиндра; a — угол подъема следа; 2а — угол скрещивания следов; /, //, /// — последовательные положе­ния бруска за один двойной ход

Рис. 4.7. Профиль участка гильзы при плосковершинном хонинговании

В Институте сверхтвердых матери­алов АН Украины разработана тех­нология производства гильз цилинд­ров со специальным профилем обра­ботанной поверхности с использова­нием алмазных хонинговальных и специальных антифрикционных бру­сков.

Таблица 4.5. Характеристика инструмента и параметры обработки при плосковершинном хонинговании

Неровности микропрофиля форми­руются на операции предварительно­го хонингования алмазными брусками зернистостью 125/100 — 250/200 на металлической связке. Затем они притупляются алмазными брусками меньшей зернистости на эластичной, каучукосодержащей связке Р11. При этом на внутренней поверхности гиль­зы формируется микрорельеф, состоя­щий из участков с малой высотой мик­ронеровностей (R_а = 0,5-М,0 мкм) — "плато" и впадин—рисок, глубина которых в 3 — 8 раз больше, чем вы­сота микронеровностей на "плато" (рис. 4.7).

Бруски на каучукосодержащей связке обладают локальной эластич­ностью, т. е. алмазные зерна, находя­щиеся на поверхности брусков, по­гружаются в связку под действием сил микрорезания и выступают из нее при отсутствии нагрузки (например, когда зерно расположено над впади­ной исходного микропрофиля). Это позволяет при обработке делать края рисок микропрофиля овальными, без заусениц.

Маслоемкость такой поверхности весьма велика. В результате заполне­ния рисок маслом уменьшается тре­ние, снижается вероятность появления задиров и возникновения схваты­вания гильз с поршнями и поршневы­ми кольцами.

При хонинговании антифрикцион­ными брусками риски на поверхности детали частично заполняются менее твердыми металлами, антифрикци­онными веществам и, входящим и в со­став хонинговальных брусков. Нали­чие на поверхности гильзы (в рисках и частично на "плато" (менее твердых металлов и антифрикционных мате­риалов улучшает антифрикционные свойства детали.

Оптимальный микропрофиль пло­сковершинной поверхности опреде­ляется следующими параметрами:

Ширина впадин, мкм ....................... 10 — 100

Глубина впадин, мкм ............................. 3,0. — 7,0

Глубина рисок на "плато", мкм ...... 0,1 — 1,0

Шероховатость гильз цилиндров в

зоне верхней мертвой точки

(в. м. т.), мкм ............................................. 0,6 — 1,0

Шероховатость гильз в зоне ниж­ней мертвой точки (н. м. т.), мкм .... 0,5 — 0,7

Угол наклона рисок к образующей гильзы, град ..................................... 55 — 65

Относительная опорная длина про­филя на уровне, равном 1 мкм, % . 50 — 80

Процесс антифрикционного пло­сковершинного хонингования реко­мендуется выполнять в две операции. Возможно хонингование данным спо­собом и в три операции. Обрабатыва­емый материал, характеристика инс­трумента и режимы представлены в табл. 4.5.

Преимущества антифрикцион­ного плосковершинного хонингования:

исключаются прихваты поршне­вых колец, задиры, улучшается н со­кращается время приработки цилиндропоршневой группы;

снижаются механические потери, увеличивается частота вращения ко­ленчатого вала на 200 — 500.об/мин:

увеличивается эффективная мощ­ность;

стабилизируется и снижается рас­ход масла на 0,1 —0,2 % от расхода топлива;

снижается удельный расход топли­ва на 1,5 — 2,0 г/л. с-ч;

увеличивается долговечность дви­гателей на 30 — 40 %.

Глава XIV Восстановление постановкой дополнительной ремонтной детали