Что такое хонингование

Хонингование — это процесс абразивной обработки, при котором металлическая заготовка приобретает прецизионную поверхность путем зачистки абразивным шлифовальным камнем или шлифовальным кругом по контролируемой траектории. Хонингование в основном используется для улучшения геометрической формы поверхности, но также может улучшить гладкость поверхности.

Типичные области применения — доводка цилиндров двигателей внутреннего сгорания, шпинделей пневматических подшипников и шестерён. Существует много типов хонинговальных станков, но все они состоят из одного или нескольких абразивных камней, которые прижимаются под давлением к обрабатываемой поверхности. Похожими процессами являются притирание и суперфиниширование.

Хонинговальные камни

Для получения точной поверхности при хонинговании используется специальный инструмент, называемый хонинговальным камнем или точилом. Он состоит из абразивных зерен, которые соединены вместе с помощью клея. Как правило, хонинговальные зерна имеют неправильную форму и диаметр от 10 до 50 микрометров. Меньшие размеры зерен обеспечивают более гладкую поверхность заготовки.

Точильный камень во многом похож на шлифовальный круг, но точильные камни обычно более хрупкие, поэтому по мере износа они принимают форму заготовки. Чтобы уменьшить хрупкость и увеличить срок эксплуатации их можно обработать воском или серой.

Для изготовления хонинговального камня можно использовать любой абразивный материал, но наиболее часто используются:

• корунд
• карбид кремния
• кубический нитрид бора
• алмаз

Выбор абразивного материала обычно определяется характеристиками материала обрабатываемой детали. В большинстве случаев допустимы корунд или карбид кремния, но чрезвычайно твердые материалы для обработки деталей должны быть заточены с использованием суперабразивов.

Хон обычно проворачивается в в отверстии при перемещении внутрь и наружу. Для плавной металлорезки и удаления истираемого материала используются специальные смазочно-охлаждающие жидкости. В зависимости от области применения хонинговальные станки могут быть переносными, простыми ручными или полностью автоматическими.

Современные достижения в области абразивных материалов позволяют удалять гораздо большее количество материала, чем это было возможно ранее. Это вытеснило шлифование во многих областях, где возможна "сквозная обработка". Внешние хоны выполняют ту же функцию на валах.

Механика процесса

Поскольку хонинговальные камни похожи на шлифовальные круги, возникает соблазн рассматривать хонингование как одну из форм чистового шлифования. Вместо этого лучше рассматривать его как полноценное шлифование с самокоррекцией.

При шлифовании круг проходит простой путь. Например, при погружном шлифовании вала колесо перемещается по направлению к оси детали, шлифует ее, а затем выходит обратно. Поскольку каждый срез круга многократно соприкасается с одним и тем же срезом заготовки, любые неточности в геометрической форме шлифовального круга будут перенесены на деталь. Таким образом, точность геометрии готовой заготовки ограничивается точностью шлифовального станка. Точность становится еще хуже по мере износа шлифовального круга, поэтому для его изменения необходимо периодически проводить правку.

При хонинговании преодолевается ограничение геометрической точности, поскольку хонинговальный камень проходит сложный путь. Например, при хонинговании отверстий камень движется по двум траекториям одновременно. Камни прижимаются радиально наружу, чтобы увеличить отверстие, одновременно совершая осевые колебания. Из-за колебаний каждый срез хонинговальных камней касается большой площади обрабатываемой детали. Поэтому дефекты в профиле хонинговального камня не могут передаваться на отверстие. Вместо этого и отверстие, и хонинговальные камни соответствуют средней форме движения хонинговальных камней, которая в случае хонингования отверстия представляет собой цилиндр. Этот эффект усреднения наблюдается во всех процессах хонингования; как заготовка, так и камни разрушаются до тех пор, пока они не будут соответствовать средней форме режущей поверхности камней. Поскольку хонинговальные камни имеют тенденцию разрушаться в направлении желаемой геометрической формы, нет необходимости их править. В результате эффекта усреднения точность отточенной детали часто превышает точность станка, который её создал.

Путь хонинговального камня — не единственное различие между шлифовальными станками и хонинговальными станками, они также отличаются жёсткостью своей конструкции. Хонинговальные станки гораздо более адаптивны, чем шлифовальные станки. Целью шлифования является достижение жёстких допусков по размерам. Для этого шлифовальный круг необходимо переместить в точное положение относительно обрабатываемой детали. Поэтому шлифовальный станок должен быть очень жёстким, а его оси должны перемещаться с очень высокой точностью.

Хонинговальный станок относительно неточен и несовершенен. Вместо того, чтобы полагаться на точность станка, он полагается на эффект усреднения между камнем и обрабатываемой деталью. Соответствие — это требование к хонинговальному станку, которое необходимо для достижения эффекта усреднения. Это приводит к очевидному различию между двумя станками: в шлифовальном станке камень жёстко прикреплен к ползуну, в то время как при хонинговании камень приводится в действие пневматическим или гидравлическим давлением.

Высокоточные заготовки обычно шлифуют, а затем хонингуют. Шлифовка определяет размер, а хонингование улучшает форму.

Разница между хонингованием и шлифованием не всегда одинакова. Некоторые шлифовальные станки имеют сложные движения и являются самонастраивающимися, а некоторые хонинговальные станки оснащены калибровкой в процессе производства для контроля размеров. Многие операции сквозного шлифования основаны на том же усредняющем эффекте, что и хонингование.

Виды хонингования

• Хонингование отверстий
• Плоское хонингование
• Наружное хонингование / Суперфиниширование / Тонкая обработка (коническая и прямая)
• Сферическое хонингование
• Хонингование дорожки

Экономические особенности

Поскольку хонингование является высокоточным процессом, оно также является относительно дорогостоящим. Поэтому он используется только в деталях, требующих высочайшего уровня точности. Обычно это последняя производственная операция перед отправкой детали заказчику. Размерный размер объекта устанавливается предшествующими операциями, последней из которых обычно является шлифовка. Затем деталь хонингуется для улучшения характеристик формы, таких как чистота поверхности, округлость, плоскостность, цилиндричность или сферичность.

Преимущества хонингованных поверхностей

Поскольку хонингование является относительно дорогостоящим производственным процессом, оно может быть экономически оправдано только для применений, требующих очень высокой точности формы. Улучшенная форма после хонингования может привести к более тихому ходу или более высокой точности детали.

Штриховая отделка

Схема «поперечная штриховка» используется для удержания масла или смазки, чтобы обеспечить надлежащую смазку и кольцевое уплотнение поршней в цилиндрах. Гладкая глазурованная стенка цилиндра может вызвать задир поршневого кольца и цилиндра. Рисунок «поперечная штриховка» используется на тормозных дисках и маховиках.

Отделка плато

Плоская отделка характеризуется удалением «пиков» в металле, при этом поперечная штриховка остается нетронутой для удержания масла. «обкатать» стенки цилиндра.

Спецификация плато хонингования:

• Rpk.... ≤0,3 мкм,
• Rk..... 0,3–1,5 мкм,
• Rvk.... 0,8–2,0 мкм.
• Rz .... 3–6 мкм,