Плосковершинное хонингование: Проблемы и решения при обработке цилиндров

Проблемы и решения при обработке цилиндров

Главная \ Проблемы и решения при обработке цилиндров

 

Погрешности в геометрии отверстий

 

Предпосылкой наилучшего возможного уплотнения поршневых колец является безукоризненная геометрия отверстия. Некруглости и перекосы отверстий цилиндров приводят к увеличенному проникновению масла в цилиндр, повышенному прорыву газов, проблемам с температурой и мощностью, преждевременному износу и, не в последнюю очередь, к повреждениям поршня.

Причины геометрических погрешностей

Некруглости и перекосы отверстий цилиндров могут быть от следующих причин:

• Температурные перекосы конструктивного характера, получающиеся от различного теплового расширения при работе двигателя.

• Температурные перекосы, получающиеся при работе от плохого теплоотвода из-за ошибок в циркуляции охлаждающего средства или у двигателей с воздушным охлаждением из-за загрязнённых, замасленных рёбер охлаждения и/или от вентиляционных проблем.

Появляющийся в цилиндре местный перегрев рабочих поверхностей цилиндров приводит к увеличенному тепловому растяжению в данной зоне и, тем самым, к искажениям формы

• Температурные перекосы, получающиеся от плохих смазки и охлаждения во время обработки цилиндра.

• Некруглости от слишком высоких давлений обработки или от применения неправильных инструментов при хонинговании.

• Перекосы напряжения цилиндров из-за погрешностей формы и затяжки болтов, не соответствующей предписаниям.

Геометрические погрешности из-за неправильной обработки цилиндра

Некруглости

могут возникнуть из-за деформаций или перекосов (перегрев), при сверлении или хонинговании (слишком высокое давление прижима хонинговальных брусков). Часто для достижения хорошей производительности снятия давление резания на хонинговальном инструменте увеличивают сверх нормального. Это частый случай, если

хонинговальные бруски затупляются. В зависимости от конструкции и толщины стенки цилиндра материал уступает давлению нажатия хонинговальных брусков. Существо дела представлено на изображениях от 1 до 3. На изображении 2 можно увидеть, что стенка цилиндра в области водяных каналов поддаётся из-за высокого давления хонинговального инструмента. После обработки стенка цилиндра отскакивает вновь в исходное положение. При этом отверстие принимает овальную форму (изобр. 3).

Изображение 1

1. Перед обработкой: отверстие ещё в значительной степени круглое

 

Изображение 2

2. деформация из-за слишком высокого давления обработки

Изображение 3

3. После обработки: отверстие овальное

Важно!

Для достижения точной геометрии отверстия  необходимы многолезвийные хонинговальные головки с минимум 5-ю расположенными по периметру хонинговальными брусками. Применение хонинговального инструмента с меньшим числом брусков или хонингование без жёсткого крепления хонинговальных брусков (напр., при подпружиненных хонинговальных инструментах для полупрофессионального применения) может вызвать некруглости.

Седлообразность

может возникнуть, если работа производится с большим перебегом хонинговального бруска или со слишком длинными хонинговальными брусками. Выход из затруднения: уменьшить перебег бруска, соотв., применять короткие

хонинговальные бруски.

Волнистость

может возникнуть, если хонингуют очень короткими хонинговальными брусками, соотв., если должна быть устранена воронкообразная форма задержкой хонинговального инструмента в узком месте. Тем самым не только удаляется материал в узком месте, но также и в другом нежелательном месте отверстия. Если это вообще необходимо,подобные исправления должны производиться только задержкой в узком месте при одновременном исполнении нацеленных кратких подач. Необходимы опыт и хорошее станочное оснащение, чтобы подобные действия привели к успешному результату

Бочкообразность

наступает, если при хонинговании работают со слишком короткими хонинговальными брусками или со слишком малым перебегом хонинговального бруска. Выход из затруднения: увеличить перебег хонинговального бруска, соотв., применять более длинные

хонинговальные бруски.

Конусообразность

является следствием неправильного положения подачи. Перебег бруска на стороне большего диаметра слишком велик. Выход из затруднения: скорректировать положение подачи, соотв., применять более короткие хонинговальные бруски, если перебег хонинговального бруска из-за недостатка места для выхода инструмента (напр в зоне постели главных коренных подшипников) недостаточен.

 

Проблемы при обработке глухих отверстий

Многие блоки цилиндров располагают отверстиями цилиндров, которые имеют в нижней мёртвой точке более или менее четырёхугольный проём для прохода шатуна. Поэтому сточки зрения обработки можно говорить о глухих отверстиях. Необходимый при хонинговании для получения цилиндрических отверстий перебег хонинговального бруска размером в ровно 1/3 длины хонинговального бруска здесь не может быть выдержан. Из-за слишком малого перебега у нижней мёртвой точки снятие материала

хонинговальными брусками слишком мало, что выражается, как уже описано в главе «3.7.2. Геометрические погрешности из-за неправильной обработки цилиндра», в конусо- или бочкообразном отверстии цилиндра.

Поскольку перебег бруска не может быть увеличен, а длина хонинговального камня не может бесконечно укорачиваться, предприятие по ремонту двигателей должно противодействовать данному обстоятельству через иные подходящие решения.

Некоторые решения напрашиваются:

1. Исполнение нацеленных кратких подач на нижнем конце цилиндра. Время обработки на нижнем конце цилиндра удлиняется из-за кратких подач (изобр. 2).

2. Задержка хонинговального инструмента на нижнем конце цилиндра при сохранении вращательной скорости (изобр. 3).

3. Увеличение времени задержки на нижнем конце цилиндра. Это означает, что скорость подачи в зоне нижней мёртвой точки уменьшается, что выражается в более долгом пребывании хонинговальных брусков в нижней части цилиндра и в большем снятии материала. Угол хонингования становится из-за уменьшения скорости подачи на нижнем конце цилиндра несколько более плоским (изобр. 4).

4. Увеличение ширины хонинговальных брусков у нижней мёртвой точки. Тем самым становится возможным, благодаря нацеленному износу хонинговальных брусков, также повлиять на производительность снятия. Ширина хонинговального бруска с удваивается в нижней зоне на длине примерно 20 мм. При хонинговании хонинговальный брусок становится из-за расширения его на нижнем конце меньше и, тем самым, не параллельно, а несколько конически изношенным. Тем самым повышается давление нажатия хонинговальных брусков в зоне расширения, что ведёт к увеличению производительности снятия в данной зоне.

Изображение 2

 

Изображение 3

 

Изображение 4

 

 

Хонингование. Теория и технология

Хонингование — (англ. honing, от hone — хонинговать, буквально — точить). Вид абразивной обработки материалов с применением хонинговальных головок (хонов). В основном применяется для обработки внутренних цилиндрических отверстий путём совмещения вращательного и поступательно-возвратного движения хона с закреплёнными на нём раздвижными абразивными брусками с обильным орошением обрабатываемой поверхности смазочно-охлаждающей жидкостью. Хотя также встречается и наружное хонингование, но выполняется такая операция на специализированных станках. Наружное хонингование применяется на деталях большой длины, обработка которых в обычных металлообрабатывающих станках не представляется возможным. Например, штоки гидротормозов артиллерийских орудий. Хонингование наружных поверхностей может осуществляется на модернизированных (шлифовальных, горизонтально-расточных) станках. Хонинговать можно детали как из черных материалов (стали и чугуны), так и из цветных (латуни, бронзы, алюминиевые цинковые и магниевые сплавы).

При ремонте двигателя хонингуют, в основной своей массе, внутренние цилиндрические поверхности — отверстия. Это втулки верхней головки шатуна, отверстия нижней головки шатуна, втулки коромысел привода клапанного механизма, постели коленчатого вала и конечно же цилиндры двигателя.

Если считать, что цилиндры — это сердце мотора, то знания о хонинговании, свойствах получаемой поверхности и методах её получения — это кардиология.

Для нормальной работы поршневых колец (кардиологический аналог каждый может себе придумать сам) на стенке цилиндра необходимо обеспечить определённый микропрофиль поверхности — совокупность пересекающихся рисок. Глубина и взаимное расположение этих рисок в значительной степени определяет такие эксплуатационные параметры как компрессия, мощность, расход масла, расход топлива, износ цилиндро-поршневой группы и ресурс двигателя. Нанесение этих рисок как раз и происходит при работе хонинговальной головки с установленными в неё брусками по поверхности цилиндра. Одновременное вращение инструмента и его возвратно поступательные движения определяет угол взаимного пересечения рисок на поверхности цилиндра — угол хонингования. Вид применяемого абразива, его зернистость и связка определяет шероховатость поверхности цилиндра, глубину и размер рисок.

Соответственно не сложно догадаться, что следует различать черновое и чистовое хонингование, а следовательно и применяемые при хонинговании бруски.

«Законодатель моды» в данном вопросе – фирма KOLBENSCHMIDT (KS) – дает чёткие рекомендации по выполнению данной операции. Фотоматериалы — картинки из буклета KS. Так вот, рекомендации распространяются на применение абразивных и смазочных материалов, настройку оборудования, припуски на обработку и самое главное — методы контроля качества выполненной работы.

Для контроля шероховатости немцы применяют тестер Hommel с возможностью вывода на печать диаграммы микропрофиля и параметров шероховатости в оценочных единицах.

Шероховатость поверхности после хонингования выдерживается строго от вида топлива:

• для бензиновых двигателей Rz = 3 … 6 мкм, Ra = 0,6 … 1,0мкм;
• для дизельных двигателей Rz = 4 … 8мкм, Ra = 0,8 … 1,2мкм;

Для контроля угла хонингования — применяется специальная пленка-шаблон. На фото она приложена к стенке цилиндра.

О влиянии параметров хонингования и миф о «зеркальной», абсолютно гладкой поверхности цилиндра

Для надёжного удержания масла на поверхности цилиндра (чего ради собственно и затеяна вся эта вращательно-поступательная «возня»), стенка последнего должна иметь определённую шероховатость абсолютно гладкая стенка не способна удержать на себе масло, в количестве необходимом для нормальной смазки колец. С абсолютно гладкой, зеркальной, поверхности масло будет сниматься почти полностью, оставшееся масло будет сгорать, а нового масла, необходимого для нормальной смазки поступать не будет. Таким образом будут формироваться условия для сухого трения, которое вызывает повышенный износ. Поверхность, обладающая высокой шероховатостью, способна значительно лучше задерживать на себе масло и соответственно воспринимать более высокие механические нагрузки. Низкая шероховатость удерживает масло несколько хуже. Больший угол хонингования влияет на расход масла (угар), но в этом случае меньше проявляется волнистость поверхности цилиндра. Маленький угол влияет на снижение расхода масла. Вот такие закономерности. Поэтому требуется подбор режимов хонингования и применяемых материалов, которые и обеспечивают необходимый результат.

Грубая поверхность (глубокие риски — высокая шероховатость) получаются после применения крупно зернистого абразива, на первой стадии чернового хонингования. Здесь применяют алмазные бруски на медной основе. Хонингование ведётся с избытком СОЖ. Для выноса из зоны резания продуктов износа, как материала цилиндра, так и материала бруска.

Получаемая после чернового алмазного хонингования поверхность непригодна для работы по ней колец, поршня да и работы вообще. В некоторых случаях алмазное (силовое) хонингование служит заменой расточки цилиндра, с той лишь разницей, что процесс хонингования более производительный и легче поддаётся автоматизации.

На второй стадии полученная поверхность обрабатывается более мелкозернистым абразивом, но не чистовым. При этом формируется новый микропрофиль поверхности. На данном этапе применяют абразивные материалы с размером зерна 1/150 мм.

Окончательное хонингование ведется материалами с зерном от 1/300 — 1/500 мм, до достижения окончательного размера цилиндра.

Финишная операция при хонинговании — хонинговое крацевание. При этой операции не происходит изменение размера цилиндра (отверстия) полученного при чистовом хонинговании. При этой операции полученный микропрофиль полностью очищается от остатков хонинговального абразива, обнажаются графитовые зёрна (для чугунных цилиндров), что влияет на снижение трения, а следовательно на механические потери и износ. При крацевании используют специальные щётки, из нейлоновых нитей с добавлением кристаллов кремния.

Используя оборудование для хонингования можно проводить также нанесение антифрикционных покрытий на стенки цилиндров, обрабатывать цилиндры алюминиевых блоков (правда не всех) и выполнять плосковершинное хонингование. Данные операции принципиально не отличаются от обычного хонингования. Для их проведе

(плосковершинное хонингование цилиндра) — со всех языков на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

 

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАлтайскийАрабскийАварскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийКаталанскийЧеченскийЧаморроШорскийЧерокиЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийДатскийНемецкийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГалисийскийКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнгушскийИсландскийИтальянскийИжорскийЯпонскийЛожбанГрузинскийКарачаевскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийЛатинскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийМонгольскийМалайскийМальтийскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПуштуПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийРусскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиТамильскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВодскийВьетнамскийВепсскийИдишЙорубаКитайский

что это, для чего делается хон и как правильно проводится

Хонингование цилиндров двигателя – операция, придающая нужный микрорельеф поверхности этих элементов. По принципу выполнения процедура напоминает шлифовку, но по сути она ближе к полированию с особым результатом. Предварительно следует разобраться, для чего нужен хон гильзы цилиндра.

Что такое хонинговка блока цилиндров

Хон двигателя – это результат обработки, «правильная шероховатость», способствующая удержанию на элементах моторного масла. Представляет собой риски мелкой глубины, проходящие сеткой по поверхности. Глубина их не превышает 0,05 мм. Хон в двигателе обеспечивает герметизацию гильзы и поршня, снижает износ оборудования. Защитный эффект – это то, для чего и делают операцию. Но он работает, когда сетка хона нанесена без брака: детали сети расположены с выдержанной частотой, ровно, без ошибок в направлении.

Хонингование взаимодействует с самыми маленькими неровностями на объекте, устраняет изъяны размером в 10 мкм и более объемные. Так создают практически зеркально ровную гладь с сеткой назначенной шероховатости на полируемой поверхности.

Когда нужна хонинговка

Нет общего срока, когда элементам двигателя понадобится эта процедура. Хонингуют цилиндры по достижении определенного уровня износа, а для каждого мотора это будет свое значение времени работы. На износ влияет бензин, используемое владельцем авто моторное масло, стиль вождения (темп езды), исправность сопутствующих систем и т. д.

На заметку!

В среднем работы проводятся, когда пробег транспортного средства достигает значения в 100 тыс. км и более.

Определить, что хон в цилиндрах двигателя уже нужен, помогают внешние признаки. Чем интенсивнее проявляется проблема, тем скорее нужно проводить обработку. Если владелец авто заметил один из нижеприведенных маркеров, следует показать авто слесарям для проведения работ.

Список возможных признаков:

1. Появление синего дыма из выхлопной трубы.
2. Нестабильность оборотов двигателя на холостом ходу.
3. Снижение мощности мотора.
4. Возросший расход масла по сравнению с прошлыми измерениями.

Возникшая необходимость нанесения хона на блоки цилиндров часто вызывает полную совокупность этих факторов – они тесно связаны. Синеватый дым на выхлопе образуется, когда кольцо поршня не собирает масло с цилиндрической поверхности без остатка. Масляные следы остаются и сгорают вместе с топливом. Так как дефекты внутреннего канала приводят к пустому сгоранию машинного масла, его расход возрастает.

Изменениями в цилиндре также объясняется снижение мощности двигателя и нестабильность его работы. Кольца поршня неплотно примыкают к стенам цилиндра, нарушение герметичности приводит к попаданию в картер газов, а они снижают компрессию в камере сгорания. Поскольку газообразные продукты горения пропадают впустую, транспорту требуется больше бензина.

Хонингование исправит цилиндрические поверхности, после чего все сопутствующие проблемы с машиной исчезнут.

Требования к оборудованию

Нанесение хона на цилиндр проводится посредством специального слесарного агрегата – хонинговального станка. Он состоит из поверхности, на которой закрепляют обрабатываемую деталь, блока управления, привода. Характеристики, по которым различают оборудование:

1. Расположение шпинделя. Хон удерживается шпинделем, в зависимости от его расположения станок считают вертикальным или горизонтальным, а для специализированного хонинга используют наклонный станок.
2. Количество шпинделей. Для обработки сложных, многоуровневых деталей применяют многошпиндельные станки, облегчающие работу с объектами. Хонингование простых элементов проводят на оборудовании с одним шпинделем.
3. Наличие системы автоматизации. Станок может быть автоматизирован, чтобы облегчить мастеру работу со сложными деталями.

Программное управление контролирует проведение обработки, обеспечивает стабильность шлифовки, рассчитывает точное количество масла для орошения, отвечает за расчет чистоты полировки.

Особенности процесса

В ремонтных мастерских хонингование делают поэтапно, в два основных захода и третий – дополнительный. Эти работы отличаются от заводской процедуры, но для стабилизации двигателя их достаточно. Проводят хонинговку цилиндров так:

1. Обрабатывают детали крупноабразивным бруском. Это первичный этап, который подготовит деталь к финальным работам.
2. Второй шаг – абразив с мелким зерном. Точная обработка приводит поверхность в нужное состояние.
3. Применение абразивной пасты. Завершающий шаг, который устраняет микродефекты, сглаживает впадины и уголки. Паста делает хон в цилиндрах двигателя максимально ровным. Этап является дополнительным, т. к. это самая тонкая обработка, призванная улучшить результат основных работ, часто автослесари обходятся и без нее.

После завершения процедуры цилиндры очищают, чтобы избавиться от металлической стружки и остатков полировочных материалов.

Внимание!

Для обработки применяют разные бруски с абразивом, используют керамику и алмазные элементы. Керамический абразив надежнее алмазного, он служит дольше, потому такая полировка требует меньше денежных вложений.