RU2120369C1

RU2120369C1 - Method of and diamond reamer for precision machining of holes in cylinders of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2120369C1
Application number: RU97113903A
Authority: RU
Inventors: А.П. Графчев; Е.П. Секретова; В.И. Писклюков
Original assignee: Открытое акционерное общество "ГАЗ"
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: to form microprofile in form of grid of intersecting scratches on surface of hole use is made of rotating diamond reamer adjusted to size. Machining is carried out as follows: first pass at working feed, following passes (not less than two passes) at accelerated reciprocating feed. Ratio of working and accelerated feeds is chosen within the limits of 1/15-1/20. Abrasive reamer has taper mandrel, adjustable split housing with diamond containing layer on working surfaces which are in form of separate replaceable blocks secured on adjustable housing. Blocks are provided with clamping cone whose shape and dimensions correspond to design of tool outlet zone in cylinder. EFFECT: enlarged operating capabilities, enhanced quality of machining. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области механической обработки и может быть использовано при алмазно-абразивной прецизионной обработке отверстий, в частности к способам окончательной обработки отверстий цилиндров ДВС. The invention relates to the field of machining and can be used in diamond-abrasive precision hole machining, in particular to methods for the final machining of engine cylinder bores.

Известны способы обработки точных отверстий, к которым относятся отверстия цилиндров ДВС, например хонингование абразивными или алмазными брусками, установленными в колодках хонинговальной головки, которым сообщается радиальное перемещение от гидравлического или электромеханического привода станка (см. Богородицкий Н.Н. и др. Технологическое оснащение хинингования. Л. : Машиностроение, 1984). Указанный способ обладает следующими недостатками:
1. Как правило, цилиндры ДВС имеет тонкие стенки, толщина которых неравномерна как в продольном, так и в поперечном сечении, что при работе хонинговальной головкой с приложением радиального усилия к брускам приводит к искажению формы обрабатываемого отверстия.Known methods for processing precise holes, which include engine cylinder bores, for example, honing with abrasive or diamond bars mounted in blocks of the honing head, which communicate radial movement from a hydraulic or electromechanical drive of the machine (see Bogoroditsky NN and other technological equipment of hining . L.: Mechanical Engineering, 1984). The specified method has the following disadvantages:
1. As a rule, ICE cylinders have thin walls, the thickness of which is uneven in both longitudinal and transverse sections, which, when working with a honing head with a radial force on the bars, leads to distortion of the shape of the hole being machined.

2. При обработке чугунных цилиндров ДВС алмазными брусками происходит заволакивание графита металлической матрицей, что отрицательно сказывается на работе поршневых колец. 2. When machining cast-iron ICE cylinders with diamond bars, graphite is covered with a metal matrix, which negatively affects the operation of the piston rings.

3. При самозатачивании хонинговальных брусков возможно шаржирование поверхности цилиндра продуктами износа брусков, что отрицательно сказывается на работе поршневых колец. 3. When self-sharpening honing sticks, it is possible to surface the cylinder with products of wear of the sticks, which negatively affects the operation of the piston rings.

4. При обработке блоков цилиндров ДВС, имеющих ограниченный выход для хонголовки и, в частности, "глухих" цилиндров, весьма затруднительно обеспечить высокие требования по точности формы продольного сечения. 4. When processing engine blocks of ICEs having a limited output for the Hong head and, in particular, “deaf” cylinders, it is very difficult to ensure high requirements for the accuracy of the shape of the longitudinal section.

Известен также способ и конструкция алмазной развертки для высокоточной обработки глухих отверстий автомобильных блоков цилиндров из чугуна (см. Алмазное развертывание - "Diamond reaming shapes ut to difficult tasks" Metalwork Prod. , 1977 г., 121, N 6, с. 91 - 93,; Технология обработки прецизионных отверстий с применением алмазного развертывания. - Вестник машиностроения, 1985, N 7, с. 47 - 49). Способ заключается в том, что обработку производят вращающейся разверткой, которой сообщают возвратно-поступательное перемещение. В алмазной развертке, содержащей коническую оправку, разрезной корпус с алмазосодержащим слоем на рабочей поверхности, в качестве режущего элемента выступают алмазные зерна, закрепленные на регулируемой по диаметру рабочей поверхности инструмента методом гальваностегии. При этом зерно выступает на 30 - 40% над никелевой связкой, обеспечивая свободное резание. Конструкции алмазной развертки позволяет настроиться на конкретный диаметр. Поэтому расклинивающие усилия минимальны и определены только радиальной составляющей усилия резания, следовательно деформация стенок отверстия также минимальна. Отсутствие явления самозатачивания исключает шаржирование поверхности стенок отверстия. Однако применение алмазных разверток известной конструкции:
1. Не позволяет производить обработку отверстия в блоках цилиндров ДВС, имеющих малое расстояние от нижнего обреза цилиндра до постелей под коренные опоры коленчатого вала, а также "глухих" цилиндров в ДВС моноблочной конструкции.There is also a known method and design of diamond reamers for high-precision machining of blind holes in automobile cylinder blocks made of cast iron (see Diamond Deployment - "Diamond reaming shapes ut to difficult tasks" Metalwork Prod., 1977, 121, No. 6, pp. 91 - 93 ,; Technology for processing precision holes using diamond deployment. - Vestnik Mashinostroeniya, 1985, N 7, p. 47 - 49). The method consists in the fact that the processing is performed by a rotating scan, to which a reciprocating movement is reported. In a diamond reamer containing a conical mandrel, a split body with a diamond-containing layer on the working surface, diamond grains are used as a cutting element, mounted on a tool-diameter-adjustable working surface by electroplating. At the same time, the grain protrudes 30 - 40% above the nickel bond, providing free cutting. The diamond sweep design allows you to tune to a specific diameter. Therefore, the wedging forces are minimal and are determined only by the radial component of the cutting force, therefore, the deformation of the walls of the hole is also minimal. The absence of a self-sharpening phenomenon eliminates the sharpening of the surface of the walls of the hole. However, the use of diamond reamers of known design:
1. It does not allow hole machining in engine blocks of ICEs having a small distance from the bottom edge of the cylinder to the beds under the crankshaft main bearings, as well as of “deaf” cylinders in the ICE of a monoblock design.

2. При работе алмазной разверткой по обычному циклу невозможно обеспечить требуемый для цилиндров ДВС микропрофиль поверхности, а именно сетку пересекающихся царапин и ряд специфических требований к зеркалу цилиндров ДВС, например маслоемкость, определенную форму кривой "Аббота" и др. 2. When working with diamond reamers according to the usual cycle, it is impossible to provide the surface micro profile required for ICE cylinders, namely a grid of intersecting scratches and a number of specific requirements for the ICE cylinder mirror, for example, oil absorption, a certain shape of the Abbot curve, etc.

Задачей изобретения является обеспечение возможности высокоточной обработки отверстий блоков цилиндров ДВС, в том числе в условиях ограниченного выхода инструмента, а именно создание на поверхности отверстия микропрофиля в виде сетки пересекающихся царапин. The objective of the invention is to enable high-precision machining of engine cylinder bore holes, including in conditions of limited tool output, namely the creation of a microprofile in the form of a grid of intersecting scratches on the surface of the hole.

Поставленная задача достигается тем, что обработку производят предварительно настроенной на требуемый размер вращающейся алмазной разверткой и выполняют по следующему циклу: первый проход на рабочей подаче, последующие проходы (не менее двух) на ускоренной возвратно-поступательной подаче, причем соотношение рабочей и ускоренной подач находится в пределах 1/15 - 1/20. The task is achieved in that the treatment is pre-configured by the required size of the rotating diamond sweep and is performed according to the following cycle: the first pass on the working feed, the subsequent passes (at least two) on the accelerated reciprocating feed, and the ratio of working and accelerated feeds is in limits 1/15 - 1/20.

В абразивной развертке для обработки прецизионных отверстий, содержащей коническую оправку, регулируемый разрезной корпус с алмазосодержащим слоем на рабочих поверхностях, рабочие поверхности выполнены в виде отдельных сменных колодок, закрепленных на регулируемом корпусе и имеющих заборный конус, по форме и размерам соответствующий конструктивному исполнению зоны выхода для инструмента в цилиндре. In an abrasive reamer for machining precision holes containing a conical mandrel, an adjustable split body with a diamond-containing layer on the working surfaces, the working surfaces are made in the form of separate interchangeable blocks mounted on an adjustable housing and having an intake cone, corresponding in shape and size to the design of the exit zone for tool in the cylinder.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен предлагаемый инструмент (алмазная развертка). Алмазная развертка для обработки отверстий в блоке цилиндров ДВС и, в частности, моноблочной конструкции, имеющей "глухие" отверстия, состоит из оправки 1, имеющей коническую часть 2, на которой расположен с возможностью перемещения посредством гайки 3 в осевом направлении разрезной корпус 4 с алмазоносной рабочей поверхностью 5. Корпус 4 удерживается от проворачивания шпонкой 6. Алмазоносная рабочая поверхность инструмента выполнена на отдельных съемных колодках 7 и занимает до 1/3 их длины. Заборный конус 8 на колодках по форме и размерам соответствует конструктивному исполнению зоны выхода под инструмент в цилиндре. Такая конструкция инструмента позволяет обеспечить максимальную точность обработки цилиндров ДВС как с ограниченным выходом инструмента, так и "глухой конструкции". The invention is illustrated by the drawing, which shows the proposed tool (diamond scan). The diamond reamer for machining holes in the engine block of the ICE and, in particular, the monoblock structure having blind holes consists of a mandrel 1 having a conical part 2, on which a split body 4 with diamond bearing is located with the possibility of displacement by means of a nut 3 in the axial direction the working surface 5. The housing 4 is kept from turning by the key 6. The diamond-bearing working surface of the tool is made on separate removable blocks 7 and takes up to 1/3 of their length. The intake cone 8 on the blocks in shape and size corresponds to the design of the exit zone for the tool in the cylinder. This design of the tool allows you to ensure maximum precision machining the engine ICE as with a limited output of the tool, and the "deaf design".

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что после первого прохода инструмента, настроенного на требуемый диаметр, в результате которого снимается припуск на обработку и который выполняется с общепринятой для этого инструмента подачей, совершают некоторое количество (не менее 2 - 4) возвратно-поступательных двойных ходов с ускоренной подачей. При этом, хотя основной припуск уже удален, но за счет имеющихся деформаций стенок цилиндра алмазное зерно развертки наносит сетку царапин, угол скрещивания которых зависит от соотношения скоростей вращения и подачи. При этом соотношение подач первого рабочего прохода и последующих ускоренных проходов находится в пределах 1/15 - 1/20. The essence of the proposed method lies in the fact that after the first pass of the tool adjusted to the required diameter, as a result of which the machining allowance is removed and which is performed with the feed generally accepted for this tool, a certain amount (at least 2 - 4) of reciprocal double strokes is made with accelerated feed. At the same time, although the main allowance has already been removed, due to the existing deformations of the cylinder walls, the diamond grain of the sweep causes a network of scratches, the crossing angle of which depends on the ratio of rotation speeds and feed. The feed ratio of the first working passage and subsequent accelerated passes is in the range of 1/15 - 1/20.

Алмазные развертки предложенной конструкции изготовлены и опробованы по предлагаемому способу при обработке отверстий Ф92 мм в блоке цилиндров двигателя 3М3-406, имеющего ограничение по выходу инструмента порядка 30 мм, а также "глухих" отверстий цилиндров Ф85 мм в моноблоке двигателя ГАЗ-560, имеющих выход 9 мм. После обработки отклонения отверстия от цилиндричности не превышают 2 - 3 мкм, микропрофиль и наличие пересекающейся сетки царапин на поверхности зеркала цилиндров соответствует требованиям чертежа. Развертки для обработки отверстий цилиндров содержат 8 сменных колодок, на части поверхности которых методом гальваностегии нанесено алмазное зерно 125/100 для черновой и 80/63 для чистовой обработки. Заборный конус для развертки Ф92 мм имеет длину 10 мм, а для Ф85 - 4 мм. Обработка производилась на модернизированном хонинговальном станке на следующих режимах: число оборотов шпинделя n = 125 об/мин, рабочая подача S_м = 0,3 м/мин, ускоренная подача S_уск = 4,5 - 5 м/мин, число двойных ходов на ускоренной подаче p = 3 - 4.Diamond reamers of the proposed design are made and tested according to the proposed method when machining holes F92 mm in the engine block of the 3M3-406 engine, having a tool exit limit of about 30 mm, as well as “blind” holes of the F85 mm cylinders in the monoblock of the GAZ-560 engine having an exit 9 mm. After processing, the deviations of the holes from cylindricity do not exceed 2–3 μm, the microprofile and the presence of an intersecting network of scratches on the surface of the mirror of the cylinders meet the requirements of the drawing. The reamers for machining cylinder openings contain 8 interchangeable blocks, on which surface grain 125/100 diamond grains are applied for roughing and 80/63 for finishing. The intake cone for the development of Ф92 mm has a length of 10 mm, and for Ф85 - 4 mm. Processing was carried out on a modernized honing machine in the following modes: spindle speed n = 125 rpm, working feed S _m = 0.3 m / min, accelerated feed S _accele = 4.5 - 5 m / min, the number of double strokes per accelerated feed p = 3 - 4.

Claims

1. A method of precision machining of engine cylinder bores, in which a reciprocating movement is reported to a rotating diamond reamer, characterized in that the tool is pre-adjusted to the required size and the processing is performed according to the following cycle: the first pass is at the working feed, the subsequent passes are accelerated back - progressive feed, and the ratio of working and accelerated feeds is in the range of 1/15 - 1/20.

2. Diamond reamer for precision machining of engine cylinder bores, containing a conical mandrel, an adjustable split body with a diamond-containing layer on the working surface, characterized in that the working surface is made in the form of separate interchangeable blocks mounted on an adjustable body and having an intake cone, in shape and dimensions corresponding to the design of the exit zone for the tool in the cylinder.