способ финишной обработки внутренних поверхностей заготовок гильз двигателей внутреннего сгорания

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.