В течение многих лет на рынке доминировал гибкий шаровой хонинговальный инструмент, предназначенный для обработки цилиндрических металлических поверхностей, таких как отверстия в поршнях двигателей и сквозные отверстия. Теперь инструмент имеет несколько иную конфигурацию, но с теми же нитями и абразивными шариками, он всё чаще используется на двумерных или плоских поверхностях.
Это открывает возможности для лучших технологий обработки, в которых закаленные металлы взаимодействуют или сопрягаются при поверхностном трении с другими металлами или материалами. Эти инструменты также имеют направляющие скольжения, маховики, тормозные роторы и т.п. оснащение.
«Тот же тип поверхности, который мы продвигали и производили в течение многих лет для цилиндров двигателей, также подходит для плоских поверхностей», — говорит Джонатан Борден, национальный менеджер по продажам Brush Research Manufacturing. Эта компания, занимающаяся абразивными технологиями, известна тем, что разработала инструмент Flex-Hone Tool и превратила его в глобальный бренд.
Широко известный как инструмент, используемый для удаления заусенцев, плоского хонингования и удаления глазури, Flex-Hone является универсальным инструментом, используемым для различных операций механообработки. Чем-то напоминающий вращающуюся щетку для бутылок, этот инструмент характеризуется абразивными шариками, прикрепленными к гибким нитям, присоединённым к центральному стержню. Этот чрезвычайно гибкий и недорогой инструмент можно использовать для сложной наплавки, удаления заусенцев, обработки кромок и очистки поверхностей деталей.
В автомобильной промышленности, например, хонингование цилиндров часто используется для эффективной обработки поверхности цилиндров двигателя. Цилиндры двигателя имеют поверхностный контакт с поршнями, скользящими по стенке. Для уменьшения потери мощности из-за трения, цилиндры двигателя хонингуют так, чтобы поршневые кольца могли правильно садиться, а также, чтобы обеспечить эффективный поток смазки и удержание масла на стенках цилиндра.
Борден говорит, что этот процесс был недавно испытан на направляющих скольжения, важнейшем конструктивном компоненте станков с ЧПУ. Эти направляющие обеспечивают плавное линейное движение инструмента станков по заданной траектории. Таким образом, точность, которая может быть достигнута с помощью этого типа оборудования, имеет основополагающее значение.
Для проверки эффективности инструмента было проведено исследование, цель которого состояла в том, чтобы установить, могут ли фрезерные инструменты из кубического нитрида бора (CBN) с последующим вторичным плоским хонингованием заменить традиционный процесс шлифования, используемый для изготовления направляющих из закаленного чугуна. Эксперимент и последующие выводы были изложены в статье, опубликованной в Journal of Manufacturing Science and Engineering за июль 2017 года.
Статья под названием «Оптимизация процесса планарного хонингования для обработки поверхности направляющих скольжения станков» была написана Кори Чангом и Масакадзу Соши из Лаборатории перспективных исследований производственных систем (ARMS), Калифорния, Дэвис.
Как основа для линейного движения, чистота поверхности направляющих скольжения является критическим фактором. Плохая чистота поверхности может сократить срок службы станка с ЧПУ, увеличить энергопотребление и вызвать ошибки в позиционировании инструмента, что приведет к получению заготовок с нежелательными допусками.
Однако, традиционный процесс шлифования для изготовления направляющих скольжения включает несколько операций удаления, очистки и повторной загрузки деталей в станок. Закаленные поверхности, которые достигают 50-60 баллов по шкале С Роквелла, также требуют шлифовки, поскольку фрезы обычно изнашиваются слишком быстро.
Вместо этого в эксперименте по проектированию была предложена альтернатива с использованием фрезерных инструментов из кубического нитрида бора (CBN) вместе со вторичной плоскостной хонинговальной операцией. CBN является одним из самых твердых материалов для обработки сталей и чугуна. К сожалению, процесс фрезерования не обеспечивает идеально гладкой поверхности.
Для этого на одном и том же обрабатывающем центре будет использоваться плоскостное хонингование. Согласно исследованию, в качестве инструмента для тестирования был выбран Flex-Hone for Rotors от Brush Research Manufacturing. Плоский хонинговальный инструмент обеспечивает низкотемпературный процесс шлифования, обнажающий неповрежденный основной металл.
В отличие от конструкции «ёршика», используемой для хонингования цилиндров, в плоском хонинговальном инструменте применяются волокна того же типа с абразивными шариками, закрепленными на диске. Инструмент можно удерживать в цанге, патроне или подобном удерживающем устройстве.
Для достижения оптимальной отделки был выбран карбид кремния Flex-Hone с зернистостью 400 и 600 для роторов после того, как было установлено, что мелкий размер зерна — это все, что требуется для выравнивания и создания пиков плато на чугунных направляющих скольжения.
Инструмент Flex-Hone, наряду с другими факторами, такими как давление, скорость вращения шпинделя, скорость подачи и количество ходов, должен был обеспечить чистоту поверхности в 0,3–0,6 мкм и 0,2–0,3 мкм в соответствующем диапазоне Ra.
В ходе экспериментального исследования был сделан такой вывод: «анализ показал – идеально гладкая поверхность, желаемая для закаленного чугуна, подтверждается как измеренными реальными параметрами, так и кривой Эбботта-Файрстоуна».
По словам Бордена, скользящие направляющие — это лишь один из примеров поверхностей, для которых может быть эффективно плоское хонингование.
«Другие области применения, которые уже получили преимущества от этого типа хонинга, включают роторы автомобильных и мотоциклетных дисковых тормозов, маховики и диски сцепления», — говорит Борден.
В статье использованы материалы:
manufacturingtomorrow.com
thomasnet.com