СПОСОБ ПРЕЦИЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ ЦИЛИНДРОВ ДВС И АЛМАЗНАЯ РАЗВЕРТКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B24B33/02 B24B37/02 B24B33/08 

Изобретение относится к области механической обработки и может быть использовано при алмазно-абразивной прецизионной обработке отверстий, в частности к способам окончательной обработки отверстий цилиндров ДВС.

Известны способы обработки точных отверстий, к которым относятся отверстия цилиндров ДВС, например хонингование абразивными или алмазными брусками, установленными в колодках хонинговальной головки, которым сообщается радиальное перемещение от гидравлического или электромеханического привода станка (см. Богородицкий Н.Н. и др. Технологическое оснащение хинингования. Л. : Машиностроение, 1984). Указанный способ обладает следующими недостатками:
1. Как правило, цилиндры ДВС имеет тонкие стенки, толщина которых неравномерна как в продольном, так и в поперечном сечении, что при работе хонинговальной головкой с приложением радиального усилия к брускам приводит к искажению формы обрабатываемого отверстия.

2. При обработке чугунных цилиндров ДВС алмазными брусками происходит заволакивание графита металлической матрицей, что отрицательно сказывается на работе поршневых колец.

3. При самозатачивании хонинговальных брусков возможно шаржирование поверхности цилиндра продуктами износа брусков, что отрицательно сказывается на работе поршневых колец.

4. При обработке блоков цилиндров ДВС, имеющих ограниченный выход для хонголовки и, в частности, "глухих" цилиндров, весьма затруднительно обеспечить высокие требования по точности формы продольного сечения.

Известен также способ и конструкция алмазной развертки для высокоточной обработки глухих отверстий автомобильных блоков цилиндров из чугуна (см. Алмазное развертывание - "Diamond reaming shapes ut to difficult tasks" Metalwork Prod. , 1977 г., 121, N 6, с. 91 - 93,; Технология обработки прецизионных отверстий с применением алмазного развертывания. - Вестник машиностроения, 1985, N 7, с. 47 - 49). Способ заключается в том, что обработку производят вращающейся разверткой, которой сообщают возвратно-поступательное перемещение. В алмазной развертке, содержащей коническую оправку, разрезной корпус с алмазосодержащим слоем на рабочей поверхности, в качестве режущего элемента выступают алмазные зерна, закрепленные на регулируемой по диаметру рабочей поверхности инструмента методом гальваностегии. При этом зерно выступает на 30 - 40% над никелевой связкой, обеспечивая свободное резание. Конструкции алмазной развертки позволяет настроиться на конкретный диаметр. Поэтому расклинивающие усилия минимальны и определены только радиальной составляющей усилия резания, следовательно деформация стенок отверстия также минимальна. Отсутствие явления самозатачивания исключает шаржирование поверхности стенок отверстия. Однако применение алмазных разверток известной конструкции:
1. Не позволяет производить обработку отверстия в блоках цилиндров ДВС, имеющих малое расстояние от нижнего обреза цилиндра до постелей под коренные опоры коленчатого вала, а также "глухих" цилиндров в ДВС моноблочной конструкции.

2. При работе алмазной разверткой по обычному циклу невозможно обеспечить требуемый для цилиндров ДВС микропрофиль поверхности, а именно сетку пересекающихся царапин и ряд специфических требований к зеркалу цилиндров ДВС, например маслоемкость, определенную форму кривой "Аббота" и др.

Задачей изобретения является обеспечение возможности высокоточной обработки отверстий блоков цилиндров ДВС, в том числе в условиях ограниченного выхода инструмента, а именно создание на поверхности отверстия микропрофиля в виде сетки пересекающихся царапин.

Поставленная задача достигается тем, что обработку производят предварительно настроенной на требуемый размер вращающейся алмазной разверткой и выполняют по следующему циклу: первый проход на рабочей подаче, последующие проходы (не менее двух) на ускоренной возвратно-поступательной подаче, причем соотношение рабочей и ускоренной подач находится в пределах 1/15 - 1/20.

В абразивной развертке для обработки прецизионных отверстий, содержащей коническую оправку, регулируемый разрезной корпус с алмазосодержащим слоем на рабочих поверхностях, рабочие поверхности выполнены в виде отдельных сменных колодок, закрепленных на регулируемом корпусе и имеющих заборный конус, по форме и размерам соответствующий конструктивному исполнению зоны выхода для инструмента в цилиндре.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен предлагаемый инструмент (алмазная развертка). Алмазная развертка для обработки отверстий в блоке цилиндров ДВС и, в частности, моноблочной конструкции, имеющей "глухие" отверстия, состоит из оправки 1, имеющей коническую часть 2, на которой расположен с возможностью перемещения посредством гайки 3 в осевом направлении разрезной корпус 4 с алмазоносной рабочей поверхностью 5. Корпус 4 удерживается от проворачивания шпонкой 6. Алмазоносная рабочая поверхность инструмента выполнена на отдельных съемных колодках 7 и занимает до 1/3 их длины. Заборный конус 8 на колодках по форме и размерам соответствует конструктивному исполнению зоны выхода под инструмент в цилиндре. Такая конструкция инструмента позволяет обеспечить максимальную точность обработки цилиндров ДВС как с ограниченным выходом инструмента, так и "глухой конструкции".

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что после первого прохода инструмента, настроенного на требуемый диаметр, в результате которого снимается припуск на обработку и который выполняется с общепринятой для этого инструмента подачей, совершают некоторое количество (не менее 2 - 4) возвратно-поступательных двойных ходов с ускоренной подачей. При этом, хотя основной припуск уже удален, но за счет имеющихся деформаций стенок цилиндра алмазное зерно развертки наносит сетку царапин, угол скрещивания которых зависит от соотношения скоростей вращения и подачи. При этом соотношение подач первого рабочего прохода и последующих ускоренных проходов находится в пределах 1/15 - 1/20.

Алмазные развертки предложенной конструкции изготовлены и опробованы по предлагаемому способу при обработке отверстий Ф92 мм в блоке цилиндров двигателя 3М3-406, имеющего ограничение по выходу инструмента порядка 30 мм, а также "глухих" отверстий цилиндров Ф85 мм в моноблоке двигателя ГАЗ-560, имеющих выход 9 мм. После обработки отклонения отверстия от цилиндричности не превышают 2 - 3 мкм, микропрофиль и наличие пересекающейся сетки царапин на поверхности зеркала цилиндров соответствует требованиям чертежа. Развертки для обработки отверстий цилиндров содержат 8 сменных колодок, на части поверхности которых методом гальваностегии нанесено алмазное зерно 125/100 для черновой и 80/63 для чистовой обработки. Заборный конус для развертки Ф92 мм имеет длину 10 мм, а для Ф85 - 4 мм. Обработка производилась на модернизированном хонинговальном станке на следующих режимах: число оборотов шпинделя n = 125 об/мин, рабочая подача S_м = 0,3 м/мин, ускоренная подача S_уск = 4,5 - 5 м/мин, число двойных ходов на ускоренной подаче p = 3 - 4.

Изобретение может быть использовано при алмазно-абразивной прецизионной обработке отверстий, в частности отверстий цилиндров ДВС. Для создания на поверхности отверстия микропрофиля в виде сетки пересекающихся царапин обработку производят предварительно настроенной на требуемый размер вращающейся алмазной разверткой и выполняют ее по следующему циклу: первый проход - на рабочей подаче, последующие проходы (не менее двух) - на ускоренной возвратно-поступательной подаче. Соотношение рабочей и ускоренной подач выбирают в пределах 1/15 - 1/20. Абразивная развертка содержит коническую оправку, регулируемый разрезной корпус с алмазосодержащим слоем на рабочих поверхностях. Рабочие поверхности выполнены в виде отдельных сменных колодок, закрепленных на регулируемом корпусе. Колодки имеют заборный конус, по форме и размерам соответствующий конструктивному исполнению зоны выхода для инструмента в цилиндре. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ прецизионной обработки отверстий цилиндров ДВС, при котором вращающейся алмазной развертке сообщают возвратно-поступательное перемещение, отличающийся тем, что инструмент предварительно настраивают на требуемый размер и обработку выполняют по следующему циклу: первый проход - на рабочей подаче, последующие проходы - на ускоренной возвратно-поступательной подаче, причем соотношение рабочей и ускоренной подач находится в пределах 1/15 - 1/20. 2. Алмазная развертка для прецизионной обработки отверстий цилиндров ДВС, содержащая коническую оправку, регулируемый разрезной корпус с алмазосодержащим слоем на рабочей поверхности, отличающаяся тем, что рабочая поверхность выполнена в виде отдельных сменных колодок, закрепленных на регулируемом корпусе и имеющих заборный конус, по форме и размерам соответствующий конструктивному исполнению зоны выхода для инструмента в цилиндре.