Хонингование это

Что такое хонингование отверстий

Хонингование представляет собой метод механической обработки, при котором абразивные бруски, закрепленные в специальной хонинговальной головке, совершают одновременно вращательные и возвратно-поступательные движения внутри обрабатываемого отверстия. Этот процесс позволяет получить поверхность с квалитетом точности 5-6 и шероховатостью Ra от 0,1 до 1,6 мкм.

В отличие от шлифования или расточки, хонингование работает на низких скоростях с большой площадью контакта абразива с деталью. Процесс снимает микронные слои материала, исправляя геометрические погрешности предыдущих операций и создавая характерную структуру поверхности – хонинговальную сетку, состоящую из пересекающихся рисок.

Принцип работы и процесс обработки

Механика процесса

Технология хонингования основана на синхронизированном движении инструмента. Хонинговальная головка вращается вокруг своей оси со скоростью 50-200 об/мин, одновременно перемещаясь вверх-вниз внутри отверстия с частотой 30-60 двойных ходов в минуту. Абразивные бруски прижимаются к стенкам с контролируемым усилием через систему гидравлического или механического расширения.

Пересечение траекторий движения создает на поверхности специфический рисунок – сетку с углом пересечения рисок обычно от 30 до 60 градусов. Этот параметр критически важен: слишком острый угол приводит к недостаточному удержанию масла, слишком тупой – к его избыточному расходу.

Этапы хонингования

• Черновое хонингование – используются бруски с крупным зерном (150-220 грит), снимается основной припуск 0,05-0,15 мм, исправляются геометрические погрешности.
• Получистовое хонингование – применяются средние абразивы (280-400 грит), уточняется размер, улучшается шероховатость.
• Финишное хонингование – мелкозернистые бруски (600-1200 грит) создают окончательную поверхность с требуемыми параметрами Ra.
• Плосковершинная обработка – щетками с кристаллами кремния или алмазной пастой срезаются острые вершины рисок, создается оптимальный микропрофиль.

Хонинговальные головки и инструмент

Конструкция хонинговальной головки

Хонинговальная головка (хон) состоит из металлического корпуса с механизмом радиального расширения, в котором установлены абразивные бруски. Количество брусков варьируется от 2 до 12 в зависимости от диаметра обрабатываемого отверстия. Головка крепится к штоку, который передает вращение и возвратно-поступательное движение от шпинделя станка.

Существует два основных типа расширения брусков: механическое (через конусную втулку) и гидравлическое (через масляное давление). Гидравлические системы обеспечивают более равномерное прижатие и точную регулировку усилия.

Абразивные бруски

Зернистость абразива выбирается в зависимости от требуемой шероховатости. Для бензиновых двигателей типична финишная обработка брусками 400-600 грит с получением Ra 0,6-1,0 мкм, для дизелей – 280-400 грит с Ra 0,8-1,2 мкм.

Режимы обработки и параметры

Технологические параметры

Качество хонингования определяется правильным выбором режимов обработки. Основные параметры включают скорость вращения, частоту возвратно-поступательного движения, давление брусков и подачу СОЖ.

• Окружная скорость – обычно 15-60 м/мин, зависит от материала детали и типа абразива. Для чугуна применяют более высокие скорости, для алюминиевых сплавов – сниженные.
• Скорость возвратно-поступательного движения – 8-25 м/мин, влияет на угол хонингования и производительность процесса.
• Давление брусков – 0,5-3,5 МПа, регулируется в зависимости от этапа обработки. При черновом хонинговании давление максимально, при финишном – минимально.
• Подача СОЖ – 10-40 л/мин, обеспечивает охлаждение и удаление продуктов износа из зоны обработки.

Смазочно-охлаждающие жидкости

Для хонингования стали и чугуна традиционно применяют керосин или его смесь с веретенным маслом в пропорции 80:20. При использовании алмазных брусков эффективнее водные растворы с антикоррозионными присадками, обладающие большей теплоемкостью. Современные синтетические СОЖ обеспечивают лучшее охлаждение, экологичность и безопасность для оператора.

Структура поверхности – хонинговальная сетка

Характерная особенность хонингования – формирование на обработанной поверхности регулярной сетки пересекающихся рисок. Этот микрорельеф выполняет критически важную функцию в работе пары трения, особенно в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.

Функции хонинговальной сетки

• Удержание масла – впадины между рисками служат резервуарами для смазочного материала, обеспечивая постоянную масляную пленку на стенках цилиндра даже при высоких оборотах двигателя.
• Улучшенная приработка – упорядоченная структура способствует быстрому и равномерному прилеганию поршневых колец, сокращая период обкатки с 3000-5000 км до 500-1000 км.
• Снижение износа – правильный микропрофиль минимизирует контактное давление и предотвращает задиры при кратковременном масляном голодании.
• Оптимизация расхода масла – сбалансированная глубина и ширина рисок обеспечивают необходимое количество смазки без избыточного угара.

Плосковершинное хонингование

Технология плосковершинного хонингования (plateau honing) представляет собой усовершенствованный метод, при котором после основного хонингования острые вершины рисок срезаются специальными щетками или доводочными брусками. В результате получается поверхность с плоскими опорными площадками и глубокими впадинами для масла.

Преимущества плосковершинной обработки: сокращение периода обкатки до 200-500 км, снижение начального износа на 40-50%, уменьшение расхода масла на 15-20%, повышение ресурса двигателя на 20-30%. Эта технология стала стандартом для современных автопроизводителей и применяется на заводах BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen, Toyota.

Точность обработки

Хонингование обеспечивает высочайшую точность геометрических параметров отверстий. Процесс позволяет достичь отклонения от цилиндричности не более 5 мкм на всей длине обрабатываемой поверхности, что невозможно при других методах обработки.

Достигаемые параметры

Такая точность критична для деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и температур. В цилиндрах двигателей отклонение формы всего на 10 мкм может привести к прорыву газов, падению компрессии и ускоренному износу поршневых колец.

Применение хонингования

Цилиндры двигателей внутреннего сгорания

Основная область применения хонингования – обработка цилиндров блоков двигателей и гильз. Процесс используется как при производстве новых двигателей, так и при капитальном ремонте. Хонингование обеспечивает оптимальную компрессию, минимальный расход масла, быструю приработку поршневой группы и максимальный ресурс до следующего ремонта.

Особенности обработки зависят от материала блока. Чугунные блоки проходят двухэтапное хонингование с последующим крацеванием щетками для вскрытия графитовых включений, которые дополнительно смазывают поверхность. Алюминиевые блоки с покрытиями Nikasil, Alusil или Locasil требуют трехэтапной обработки специальными композитными брусками с более щадящими режимами.

Другие применения

• Гидроцилиндры – хонингование обеспечивает точность и гладкость, необходимые для герметичности и плавной работы поршня, минимизирует утечки гидравлической жидкости.
• Втулки и подшипники скольжения – обработка отверстий шатунов, коромысел клапанов, постелей коленчатого и распределительного валов для точной посадки и минимального зазора.
• Направляющие клапанов – хонингование внутренних отверстий обеспечивает точное направление клапанов и герметичность стержня.
• Пневмоцилиндры – аналогично гидроцилиндрам, требуется высокая точность для предотвращения утечек сжатого воздуха.
• Инструментальные втулки – прецизионные втулки для направления режущего инструмента в станках и приспособлениях.
• Топливная аппаратура – плунжерные пары топливных насосов высокого давления, где требуется точность в несколько микрон.

Преимущества и ограничения технологии

Преимущества хонингования

• Максимальная точность геометрии отверстий – квалитет IT5-IT6, недостижимый другими методами обработки.
• Создание оптимального микропрофиля поверхности для удержания смазки и минимизации износа.
• Высокая производительность – современные станки обрабатывают цилиндр за 30-90 секунд.
• Универсальность – обработка отверстий диаметром от 3 мм до нескольких метров и глубиной до 20 метров.
• Самоцентрирование инструмента – хонинговальная головка автоматически выравнивается по оси отверстия.
• Возможность обработки прерывистых отверстий, например, цилиндров с окнами для впуска и выпуска.
• Минимальный нагрев детали благодаря низким скоростям резания и обильному охлаждению.

Ограничения и особенности

• Хонингование не может исправить неправильное осевое расположение отверстия относительно базовых поверхностей детали.
• Требуется предварительная обработка – растачивание или сверление с припуском 0,05-0,3 мм на сторону.
• Сложность обработки слепых отверстий с соотношением длина/диаметр более 10:1.
• Необходимость регулярной правки и замены абразивных брусков для поддержания стабильного качества.
• Высокие требования к чистоте СОЖ – загрязнение абразивными частицами быстро выводит инструмент из строя.

Часто задаваемые вопросы