Особенности разработки технологического процесса
4.3. Особенности разработки технологического процесса
Деталь | Изнашиваемая поверхность | Р |
Коленчатый вал | Коренные и шатунные шейки | 0,75 |
Гильза цилиндров | Внутреннее отверстие гильзы | 0,6 |
Рекомендуемые материалыFREE Маран Программная инженерия Техническое задание Высшая математика Темы 1-17 Ответы на тест. Технологии разработки и принятия управленческих решений. Синергия Методика разработки и проведения тренинга -61% Планирование инновационного процесса Валы коробки передач | Посадочные шейки подшипников | 0 |
Картер коробки передач | Посадочные гнезда подшипников | 0,9 |
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 Dи и устанавливают диаметр ближайшего ремонтного размера Dрр. Припуск на растачивание
где zx — припуск на хонингование равный 0.03 — 0,05 мм.
Затем определяют глубину резания t с учетом рекомендации табл. 4.4 и назначают число проходов i выбирают нормативную подачу s (см. табл. 4.4) и уточняют ее по паспорту станка sф; принимают нормативную скорость резания v и рассчитывают частоту вращения шпинделя:
где Dр — диаметр растачиваемого отверстия, мм.
Уточняют значение частоты вращения шпинделя по паспорту станка nф 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=lотв+2lпер-lбр
соотношение между скоростями вращательного и возвратно-поступательного движения хонинговальной головки λ=υ/υв.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; lотв — длина цилиндра; lбр — длина абразивного бруска хонинговальной головки; lпер — 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 (Rа = 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:
В лекции "22 Уровни научного исследования в образовании" также много полезной информации.
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 %.