Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ХОНИНГОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для абразивной обработки деталей с точными короткими сквозными отверстиями.

Известен способ хонингования, при котором хонинговальным брускам сообщают вращательное и возвратно-поступательное движения и обеспечивают увеличение величины их выбега за края отверстия для предотвращения образования его бочкообразности (Хонингование. Справ. пособие / Под общ. ред. С.И. Куликова. - М.: Машиностроение, 1973. - 168 с.).

Однако увеличение величины выбега брусков за края обрабатываемого отверстия увеличивает протяженность и время одного хода хонинговальной головки и, следовательно, время хонингования, что снижает производительность процесса.

Известен также способ хонингования, который заключается в увеличении времени реверса поступательного движения хонинговальной головки у краев обрабатываемого отверстия (Кудояров Р.Г. Точность деталей машин при алмазном хонинговании / Под ред. д-ра техн. наук, проф. В.Ц. Зориктуева. - М.: Изд-во МАИ, 2002. - 170 с.).

Недостаток данного способа хонингования заключается в увеличении времени обработки за счет задержки брусков у краев отверстия и, следовательно, в снижении производительности обработки.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ хонингования отверстий, при котором хонинговальную головку вращают и перемещают в продольном направлении с реверсированием в конце каждого хода при выходе брусков из обрабатываемого отверстия. При этом с целью повышения точности геометрической формы обрабатываемого отверстия, реверсирование осуществляют при величине выхода брусков, определяемой из условия: где

- длина перебега брусков;

d - диаметр обрабатываемого отверстия;

z - количество брусков;

- величина отношения окружной и возвратно-поступательной скоростей (А.С. №1366365 от 15.01.1988 г.). Данный способ принят за прототип.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа, - способ хонингования отверстий, при котором хонинговальную головку вращают и перемещают в продольном направлении; движение хонинговальной головки в продольном направлении реверсируют в конце каждого хода; хонинговальные бруски выходят из обрабатываемого отверстия с определенным перебегом.

Известный способ, принятый за прототип, имеет следующие недостатки: во-первых не подходит для обработки точных коротких отверстий, т.к. при малой величине осевого хода происходит локальный контакт поверхности брусков с обрабатываемой поверхностью, то есть верхняя часть брусков контактирует лишь с верхней частью отверстия, а нижняя половина брусков с нижней частью отверстия, в результате чего происходит неравномерный съем и износ брусков, и интенсивное копирование исходной погрешности геометрической формы инструмента отверстием и наоборот, во-вторых, при небольшой длине обрабатываемого отверстия, ввиду необходимости частых реверсов, не позволяет назначить высоких значений возвратно поступательной скорости V_вп, что в свою очередь снижает допустимую величину окружной скорости V_о, результирующую скорость резания и производительность обработки.

Задачей изобретения является повышение производительности, равномерности износа брусков и точности геометрической формы обрабатываемых коротких отверстий.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе хонингования отверстий, при котором хонинговальную головку вращают и перемещают в продольном направлении с реверсированием в конце каждого хода при выходе брусков из обрабатываемого отверстия, согласно изобретению обработку сквозного отверстия осуществляют с двух противоположных сторон путем периодического переворота обрабатываемой детали, при этом цикл хонингования (Т_хон) разделяют как минимум на два или более подциклов (Т_хон=T₁+T₂+…T_n), в каждом из которых обработку выполняют с разных сторон, причем время второго или любого следующего подцикла определяют из выражения где

Δ_пр - погрешность формы отверстия в продольном направлении после выполнения предыдущего подцикла обработки;

- средняя скорость съема материала.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - обработку сквозного отверстия осуществляют с двух противоположных сторон путем периодического переворота обрабатываемой детали, при этом цикл хонингования (Т_хон) разделяют как минимум на два или более подциклов (Т_хон=Т₁+Т₂+…Т_n), в каждом из которых обработку выполняют с разных сторон, причем время второго или любого следующего подцикла определяют из выражения где

Δ_пр - погрешность формы отверстия в продольном направлении после выполнения предыдущего подцикла обработки;

- средняя скорость съема материала.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволят повысить производительность обработки, равномерность износа брусков и точность геометрической формы обрабатываемых коротких отверстий.

Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков способа хонингования отверстий с получением указанного технического результата.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-6.

На фиг. 1 представлена схема контактирования брусков при хонинговании точных коротких отверстий.

На фиг. 2 - отклонение геометрической формы отверстия в продольном сечении после первого подцикла хонингования известным способом.

На фиг. 3 - отклонение геометрической формы отверстия в поперечных сечениях после первого подцикла хонингования известным способом.

На фиг. 4 - схема переворота обрабатываемой детали.

На фиг. 5 - отклонение геометрической формы отверстия в продольном сечении после второго подцикла хонингования.

На фиг. 6 - отклонение геометрической формы отверстия в поперечных сечениях после второго подцикла хонингования.

Способ осуществляется на хонинговальных станках с «жесткой» или шарнирной хонинговальной головкой.

Точность формы отверстия в продольном сечении в большой степени зависит от исходной погрешности геометрической формы инструмента и обрабатываемой детали, соотношения длины брусков и длины обрабатываемого отверстия (L_отв.), а также от параметров наладки, включающих в себя положение и длину осевого хода и величину перебега брусков Возможность варьирования параметров наладки существенно ограничена при хонинговании высокоточных коротких отверстий соизмеримых с длиной брусков (фиг. 1).

При поштучном хонинговании коротких отверстий величина и диапазон регулирования осевого хода весьма ограничены допустимыми значениями перебега брусков На практике величину перебега брусков назначают равной 1/3 длины бруска При большем значении перебега брусков происходит «развал» отверстия у торцов.

Например, при длине бруска 30 мм рекомендуемая величина перебега брусков составляет При длине обрабатываемого отверстия L_отв=25 мм (для деталей с диаметром отверстия d_отв=35 мм) максимальная величина хода при одинаковых перебегах брусков будет равна 15 мм. Из условия соблюдения контакта всей поверхности брусков с обрабатываемым отверстием величину хода можно регулировать лишь в приделах 2-3 мм, причем в сторону уменьшения хода.

При малой величине осевого хода происходит локальный контакт поверхности брусков с обрабатываемой поверхностью, то есть верхняя часть брусков контактирует лишь с верхней частью отверстия, а нижняя половина брусков с нижней частью отверстия. В результате происходит неравномерный съем и износ брусков, и интенсивное копирование исходной погрешности геометрической формы инструмента отверстием и наоборот (фиг. 2, 3).

Для реализации способа хонингование сквозного отверстия осуществляют с двух противоположных сторон путем периодического переворота обрабатываемой детали (фиг. 4).

Цикл хонингования (Т_хон) при этом разделяют как минимум на два и более подциклов (Т_хон=Т₁+Т₂+…Т_n), в каждом из которых обработка выполняется с разных сторон. Такой прием обеспечивает равномерный контакт рабочей поверхности брусков со всеми участками обрабатываемого отверстия. За время первого подцикла (T₁) снимается основной припуск. После переворота обрабатываемой детали, то есть во втором подцикле время хонингования (Т₂) назначается в зависимости от погрешности Δ_пр формы отверстия после первого подцикла и скорости съема материала мкм/мин. Время Т₂ определяют из выражения:

За счет эффекта взаимной правки интенсифицируется исправление исходной погрешности формы отверстия и автоматически повышается точность формы рабочей части инструмента, что позволяет снизить требования к точности его изготовления. Кроме того, при хонинговании отверстия с двух сторон практически полностью исключается влияние погрешностей наладки, например, неодинаковый перебег брусков на точность геометрической формы обработанного отверстия. Данный способ особенно эффективен при хонинговании, когда длина отверстий соизмерима с длиной брусков.

Проведены сравнительные эксперименты, показавшие высокую эффективность хонингования даже при однократном перевороте обрабатываемой детали. Эксперименты проведены при одинаковых условиях обработки. Обработка проводилась в одинаковых условиях. Исходная погрешность геометрической формы хонголовки (конусообразность) составляла не более 10-15 мкм.

При хонинговании отверстия с одной стороны происходит частичное копирование погрешности формы инструмента. Результаты представлены на фиг. 2, 3. Отклонение профиля продольного сечения обработанного отверстия составляет Δ_{пр max}=7,2 мкм, отклонение от круглости ΔR_max=2,7 мкм.

Эффективность заявляемого способа была проверена при обработке партии из 15 деталей. При той же погрешности формы инструмента (10-15 мкм) и однократном перевороте детали отклонение формы обработанного отверстия не превышало 1 мкм (фиг. 5, 6). Способ одинаково эффективен при любых методах хонингования отличающихся рабочим движением инструмента.

Таким образом, предлагаемый способ за счет разделения цикла хонингования на несколько подциклов и периодического переворота обрабатываемой детали позволил повысить точность геометрической формы отверстий и равномерность износа брусков в 8-9 раз, а также увеличить производительность обработки за счет сокращения времени исправления исходной погрешности.