Процесс хонинга: точное финишное завершение для промышленных применений

Хонинг — микрозаключительный процесс для получения идеальной геометрии отверстий. Промышленность высоко ценит хонинговые станки: процесс дает итоговый размер и создает требуемую структуру поверхности внутри труб или цилиндров.

Можно считать процессом механической обработки, так как происходит удаление микрощепок. Использует инструмент — хонинговый камень. В статье: определение, функции, применение, операции, компоненты, типы, схема, принцип работы хонинга как промышленного процесса, преимущества, недостатки и отличие от лаппинга.

Что такое хонинг?

Хонинг — процесс для достижения идеальной геометрии калибра, контроля размера, структурирования поверхности и итоговой чистоты. Дает итоговый размер и требуемый рисунок поверхности внутри труб или цилиндров.

Термин «хонинг» от слова «hone» (точильный камень). Абразивный метод финишной обработки ранее механически обработанных поверхностей: сверленных или расточенных отверстий. Инструмент — хонинговый камень (hone/honing stone). Сшитый абразивный камень для коррекции или модификации диаметра, чистоты поверхности, формы и позиционных допусков калибров.

Хонинг — низкоскоростной абразивный процесс: удаление материала при низких скоростях резания. Тепло и давление снижены, обеспечивая отличный контроль размера и геометрии. Способен обрабатывать отверстия с точностью менее 0,001 дюйма (25 мкм) по диаметру, сохраняя истинную круглость и прямоту с чистотой менее 20 мкм. Одна из самых сложных операций в производстве.

Чистовая расточка или внутреннее шлифование могут выполнять эту задачу, но отхождение шпинделя, неравномерность твердости материала и трудности точной закрепки делают результат неидеальным и замедляют работу. Хонинг использует прямоугольные шлифовальные камни вместо круговых кругов для устранения этих нерегулярностей.

Хонинг стабильно дает чистоту до 4 мкм. Более тонкие чистоты возможны: удаление всего 0,0001 дюйма (2,5 мкм) и до 0,125 дюйма (3,2 мм) запаса. Обычно на диаметре оставляют 0,002–0,020 дюйма (0,05–0,5 мм) для хонинга.

Применение процесса хонинга

Основная функция — достижение точных размеров цилиндрических отверстий. Идеален для финишной обработки внутренних поверхностей цилиндров ДВС, гидравлических цилиндров и других цилиндров, где необходимо удержание масляной пленки на поверхности.

Применение в промышленности: автопром, авиакосмическая, нефтегаз, авиация, сельхозинженерия. Хонинг используется для производства:

• Гидравлические клапаны
• Топливные форсунки
• Патронные клапаны
• Шестерни
• Шейки коленчатых валов
• Блоки цилиндров
• Стволы орудий
• Круглые отверстия и др.

Функции хонинга как экономичного метода обработки:

• Допуск калибра
• Удаление запаса
• Получение точных размеров
• Полировка калибров
• Финишная обработка калибров почти любых материалов: ЧЛС (CGI), керамика, напыленные покрытия и др.

Компоненты хонингового станка

Детали указаны на диаграмме и объясняются в принципе работы.

Операции хонингового станка

Станок выполняет три основные задачи:

1. Удаление запаса
2. Создание рисунка поверхности для оптимальных условий смазки
3. Обеспечение экстремально точной прямолинейности, круглости и размера цилиндрической поверхности

Типы хонинговых станков

Ручной хонинг

Редко используется сейчас. Хонинговый камень непрерывно вращается, заготовка движется вперед-назад вручную.

Машинный хонинг

Камень объединяет вращательное и возвратно-поступательное движение, минимум ручного труда. Два подвида:

Станок с горизонтальным шпинделем

Самый распространенный. Вращает камень 30–75 м/мин (100–250 фут/мин). Оператор движет заготовку взад-вперед (ход) над вращающимся камнем. Должен «плыть» заготовку — не давить на камень, иначе отверстие будет слегка овальным. Иногда заготовку нужно вращать. Станки с горизонтальным шпинделем оснащены силовой подачей.

Станок с вертикальным шпинделем

Для тяжелых и крупных заготовок. Силовая подача 6–36 м/мин (20–120 фут/мин). Длина хода также контролируется станком стопами, устанавливаемыми оператором. Вертикальные станки имеют несколько шпинделей для одновременной обработки нескольких отверстий.

Хонинговый камень

Инструмент для хонинговых операций, состоит из абразивных зiaren. Размер зерен зависит от требуемой текстуры поверхности. Для шероховатой — низкозернистый камень. Для гладкой — высокозернистый.

Все хонинговые операции требуют хонингового камня. Поскольку камни состоят из множества мелких зерен, связанных вместе, инструмент довольно kruх и подвержен поломкам. Поэтому часто обрабатывают воском для увеличения ресурса.

Тело хона изготавливают в нескольких стилях: один камень для малых отверстий, два–восемь камней по мере увеличения размера. Камни различаются по размерам и формам. Охлаждающая/смазочная жидкость обязательна: удаляет микрощепки с камней и заготовки, охлаждает деталь и камень, смазывает резание.

Принцип работы процесса хонинга

Прост и понятен. Процесс выполняется расширением абразивных камней подходящего зерна и твердости против рабочей поверхности. Камни вращаются и возвратно-поступательно движутся в заготовке под контролируемым давлением и скоростью. Комбинация вращения и возвратно-поступательного движения создает перекрестный рисунок (cross-hatch) на поверхности детали.

Абразивный камень в виде палочек, закрепленных на мандреле. Сейчас также используют алмаз, нитрид бора, оксид алюминия, карбид кремния. Могут выполнить операцию за один ход. Зерна связаны резиноидными или стекловидными связующими в хонинговый камень.

Хонинговый камень прижимается механическим или гидравлическим давлением к поверхности калибра. Камень движется туда-обратно, обычно с низкой скоростью, удаляя материал с поверхности заготовки.

Преимущества и недостатки процесса хонинга

Преимущества

• Высокая точность
• Несложный процесс
• Обработка длинных и коротких калибров
• Финишная обработка любого материала независимо от твердости
• Сохранение исходной оси калибра
• Заготовка не требует привода вращения
• Центральный вал приводящий хон, исключает конические отверстия

Недостатки

• Медленный процесс, хотя новые станки и камни сократили время
• Овальные отверстия возможны, если заготовка не вращается или не поддерживается
• Высокая начальная стоимость станка

Различие между хонингом и лаппингом

Различие проявляется в конечном применении. Хотя похожи: работа на низких скоростях, улучшение текстуры поверхности, высокая точность. Оба для итоговой финишной обработки.

Главное различие: хонинг — для труб и цилиндрических поверхностей, лаппинг — для плоских поверхностей.

Заключение

Хонинг — механический процесс для идеальной геометрии калибра, контроля размера, структурирования поверхности и итоговой чистоты. Позволяет итоговый размер и требуемый рисунок поверхности внутри труб или цилиндров. В статье: определение, функции, применение, компоненты, схема, типы, принцип работы, преимущества и недостатки хонинга.