Способ финишной обработки внутренних поверхностей заготовок гильз двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к технологии машиностроительного производства, а именно к финишной обработке внутренних поверхностей заготовок гильз двигателей внутреннего сгорания. Производят черновое и получистовое хонингование внутренней поверхности гильзы с достижением шероховатости поверхности Ra=1,15…2,35 мкм. Осуществляют пневмовибродинамическую обработку внутренней поверхности гильзы стальными шарами с получением на ее поверхности шероховатости Ra≤0,5 мкм, средней глубины впадин R_vk≤1 мкм и относительной опорной длины профиля поверхности t_p50=85%. В результате повышается износостойкость гильз двигателей внутреннего сгорания. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии машиностроительного производства, а именно к финишной обработке внутренних поверхностей заготовок гильз двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известен способ окончательной обработки внутренней поверхности гильзы ДВС, традиционно применяемый в основном производстве, включающий операции чернового, получистового и чистового хонингования [1], с последующим ее фосфатированием [2].

Это позволяет обеспечить плосковершинный микрорельеф, уменьшить износ рабочей поверхности гильзы в процессе ее обкатки и придает поверхности высокие противозадирные свойства.

Недостатками упомянутого способа является увеличение трудоемкости обработки, большие затраты электроэнергии при хонинговании, а так же применение дополнительной операции химической обработки гильзы цилиндра.

Известен также способ упрочняющей пневмоцентробежной обработки гильз ДВС стальными шарами, движущимися по кольцевой траектории в турбулентном потоке сжатого воздуха и перемещающимися по обрабатываемой поверхности относительно продольной оси заготовки, при их импульсно-ударном воздействии на исходный микрорельеф, полученный в результате лезвийной обработки - растачивания [3].

Данный способ позволяет за счет деформационного упрочнения рабочей поверхности гильзы исключить операцию фосфатирования, снизить трудоемкость изготовления гильз, но процесс импульсно-ударной пневмовибродинамической обработки является малопроизводительным, осуществляется за два прохода, а подача пневматического шарикового накатника составляет около 60 мм/мин.

Задачей изобретения является создание способа обработки, позволяющего увеличить износостойкость гильз за счет упрочнения поверхности шарами, смятия и сглаживания микронеровностей, увеличения относительной опорной длины профиля, приводящей к уменьшению удельных контактных давлений при трении поршневого кольца по поверхности гильзы. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение износостойкости цилиндропоршневой группы, а также уменьшение трудоемкости изготовления гильз и повышение производительности пневмовибродинамической обработки.

Поставленная задача решается способом финишной обработки внутренних поверхностей заготовок гильз двигателей внутреннего сгорания, включающим пневмовибродинамическую обработку (ПВДО), в котором согласно изобретению перед ПВДО производят черновое и получистовое хонингование с достижением шероховатости поверхности Ra=1,15…2,35 мкм, а затем ПВДО внутренней поверхности гильзы осуществляют стальными шарами с получением шероховатости Ra≤0,5 мкм, средней глубины впадин R_vk≤1 мкм, относительной опорной длины профиля поверхности t_p50=85%. ПВДО осуществляют путем подачи пневматического шарикового накатника центробежного действия S_мин, к которому посредством пневмосистемы подведен воздух, при этом подача пневматического шарикового накатника S_мин≤500 мм/мин, а давление воздуха в пневмосистеме Р≤0,5 МПа.

Использование вышеописанного способа для обработки внутренних поверхностей опытной партии заготовок гильз двигателей внутреннего сгорания мод. Д-245 показало, что рабочая поверхность гильз после ПВДО имеет шероховатость Ra=0,48…0,50 мкм, среднюю глубину впадин R_vk=1 мкм и относительную опорную длину профиля поверхности t_p50=85%, что влияет на повышение износостойкости гильз за счет увеличения фактической опорной длины профиля обработанной поверхности и уменьшения удельных контактных давлений при трении поршневого кольца по поверхности гильзы. Применение ПВДО привело к устранению задиров, натиров на обработанной поверхности гильз цилиндров. Производительность ПВДО достигает 500 мм/мин. Использование ПВДО вместо операции чистового хонингования позволяет до 17 раз снизить затраты электроэнергии в процессе обработки.

Пример. Финишная ПВДО внутренней поверхности заготовки гильзы двигателя мод. Д-245.

Материал гильзы - специальный серый чугун с твердостью 229…269 НВ. Номинальный внутренний диаметр после получистового хонингования - 110 мм. Шероховатость поверхности гильзы после получистового хонингования Ra=1,15…2,34 мкм.

Применяемое технологическое оснащение - радиально-сверлильный станок мод. 2А55. Приспособление специальное с вертикальным расположением продольной оси гильзы. Базирование гильзы происходит по внутреннему диаметру и нижнему торцу ее буртика, находящемуся в сферической самоустанавливающейся опоре. Закрепление гильзы не требуется.

Применяемый инструмент: пневматический шариковый накатник центробежного действия, укомплектованный стальными шарами с двумя рядами, каждый из которых имеет разнонаправленное вращение под действием струй сжатого воздуха. Между внутренним диаметром поверхности гильзы и наружным диаметром инструмента имеется зазор. Для центрирования продольной оси заготовки с осью инструмента и шпинделя станка в конструкции инструмента предусмотрены направляющие.

Режимы процесса финишной ПВДО:

Минутная подача инструмента, S_мин=150…250 мм/мин;

Давление в пневмосистеме подводимого к инструментусжатого воздуха, Р=0,03…0,5 МПа;

Количество ходов инструмента, i=1.

В результате обработки по предлагаемому способу после ПВДО гильз на различных режимах достигается шероховатость поверхности Ra≤0,5 мкм. Средняя глубина впадин R_vk=1 мкм, относительная опорная длина профиля поверхности составила t_p50=85%. Анализ полученных результатов показал, что предлагаемый способ обработки гильз ДВС позволяет по сравнению с хонингованными гильзами повысить износостойкость гильз в 1,5-1,7 раза, устранить задиры и натиры на их поверхности.

Источники информации

1. Махаринский, Е.И. Основы технологии машиностроения: учебник / Е.И. Махаринский, В.А. Горохов - Минск: Выш. шк., 1997. - 423 с., с.88, табл.2.23.

2. Гаркунов, Д.Н. Триботехника: Учебник для студентов втузов / Д.Н. Гаркунов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 328 с., с.255.

3. Минаков А.П., Бунос А.А. Технологические основы пневмовибродинамической обработки нежестких деталей / Под ред. П.И. Ящерицына. - Мн.: Навука i тэхнiка, 1995. - 304 с., с.249.

1. Способ финишной обработки внутренних поверхностей заготовок гильз двигателей внутреннего сгорания, включающий пневмовибродинамическую обработку внутренней поверхности гильзы, отличающийся тем, что перед пневмовибродинамической обработкой производят черновое и получистовое хонингование внутренней поверхности гильзы с достижением шероховатости поверхности Ra=1,15…2,35 мкм, а пневмовибродинамическую обработку осуществляют стальными шарами с получением на поверхности гильзы шероховатости Ra≤0,5 мкм, средней глубины впадин R_vk≤1 мкм и относительной опорной длины профиля поверхности t_p50=85%.

2. Способ финишной обработки по п.1, отличающийся тем, что пневмовибродинамическую обработку осуществляют путем подачи пневматического шарикового накатника центробежного действия S_мин, к которому посредством пневмосистемы подведен воздух, при этом подача пневматического шарикового накатника S_мин<500 мм/мин, а давление воздуха в пневмосистеме Р≤0,5 МПа.