Дорнование¶

Дорнование — это технологическая операция механической обработки металлов резанием, заключающаяся в протягивании или проталкивании специального многолезвийного инструмента (дорна) через предварительно подготовленное отверстие в заготовке с целью получения точных размеров, правильной геометрической формы и низкой шероховатости поверхности. Дорнование относится к финишным (отделочным) методам обработки и применяется для изготовления отверстий в деталях машин, приборов и инструментов.

¶История

Процесс дорнования известен с конца XIX века. Первоначально он использовался для калибровки стволов огнестрельного оружия. В 1890-х годах американский инженер Джон Браун разработал первый промышленный дорн для обработки цилиндрических отверстий. В XX веке технология получила широкое распространение в машиностроении, особенно в автомобильной и авиационной промышленности. В СССР дорнование активно внедрялось с 1930-х годов на заводах по производству двигателей и гидравлических систем. Современные станки-дорны оснащаются числовым программным управлением (ЧПУ) и позволяют обрабатывать отверстия сложной формы.

¶Сущность процесса

Дорнование основано на пластическом деформировании и срезании тонкого слоя металла. Инструмент (дорн) имеет калибрующие зубья, каждый из которых последовательно увеличивает диаметр отверстия на 0,01–0,05 мм. При движении дорна через отверстие происходит срезание микронеровностей и упрочнение (наклеп) поверхностного слоя. В результате достигается точность по 6–9 квалитетам (IT6–IT9) и шероховатость Ra 0,32–1,25 мкм.

¶Виды дорнования

По направлению движения инструмента различают:

• Протяжное дорнование — дорн протягивается через отверстие с помощью специального протяжного станка. Применяется для длинных отверстий (отношение длины к диаметру более 3).
• Прошивное дорнование — дорн проталкивается через отверстие на прессе или гидравлическом цилиндре. Используется для коротких отверстий (отношение длины к диаметру менее 3).

По характеру обработки:

• Чистовое дорнование — удаление припуска 0,1–0,3 мм, обеспечивает окончательные размеры и шероховатость.
• Калибрующее дорнование — обработка отверстий с минимальным припуском (0,02–0,05 мм) для исправления геометрических отклонений.
• Упрочняющее дорнование — без снятия стружки, только пластическое деформирование для повышения твердости и износостойкости поверхности.

¶Инструмент

Основной инструмент — дорн (протяжка для дорнования). Он изготавливается из быстрорежущей стали (Р6М5, Р18) или твердых сплавов (ВК8, Т15К6). Конструктивно дорн состоит из:

• Хвостовика (для крепления в станке)
• Заборной части (конус с зубьями, осуществляющими резание)
• Калибрующей части (цилиндрические зубья для окончательного формирования отверстия)
• Направляющей части (для центрирования)

Зубья дорна имеют специальную геометрию: передний угол 5–15°, задний угол 3–8°, шаг зубьев 5–15 мм. Для обработки глухих отверстий применяют дорны с обратным конусом.

¶Оборудование

Для дорнования используются:

• Горизонтально-протяжные станки (модели 7Б55, 7А520) — для протяжного дорнования длинных отверстий.
• Вертикальные протяжные станки (модели 7Б66, 7А710) — для прошивного дорнования.
• Прессы гидравлические (усилием 10–100 тс) — для прошивного дорнования в условиях единичного производства.
• Станки с ЧПУ (например, DMG MORI DMU 50) — для дорнования в автоматизированном производстве.

Скорость резания при дорновании составляет 1–15 м/мин, подача на зуб — 0,01–0,05 мм. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) применяют эмульсии или масла (например, И-20А).

¶Применение

Дорнование используется в различных отраслях промышленности:

• Автомобилестроение — обработка отверстий в блоках цилиндров, шатунах, поршневых пальцах, распределительных валах.
• Авиастроение — изготовление отверстий в лопатках турбин, деталях шасси, гидроцилиндрах.
• Станкостроение — обработка направляющих втулок, шпинделей, зубчатых колес.
• Нефтегазовое машиностроение — калибровка отверстий в насосах, клапанах, арматуре.
• Приборостроение — изготовление прецизионных отверстий в корпусах приборов, подшипниковых узлах.

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

• Высокая точность (до IT6) и низкая шероховатость (Ra 0,32 мкм)
• Высокая производительность (до 500 деталей в час на автоматизированных линиях)
• Упрочнение поверхностного слоя (повышение твердости на 20–40%)
• Возможность обработки глухих и ступенчатых отверстий
• Отсутствие необходимости в сложной настройке оборудования

¶Недостатки

• Высокая стоимость инструмента (дорны из твердых сплавов стоят 5000–50000 руб.)
• Ограничение по длине отверстия (обычно до 500 мм)
• Необходимость предварительной обработки (сверление, зенкерование)
• Сложность ремонта и заточки дорнов
• Возможность появления заусенцев на выходе отверстия

¶Сравнение с другими методами

Дорнование превосходит хонингование по производительности, но уступает по точности. По сравнению с шлифованием дорнование более производительно, но менее универсально.

¶Особенности при обработке различных материалов

• Сталь (углеродистая, легированная) — обработка с использованием СОЖ на масляной основе, скорость 5–10 м/мин.
• Чугун (серый, высокопрочный) — обработка без СОЖ или с эмульсией, скорость 3–8 м/мин.
• Алюминиевые сплавы — обработка с эмульсией, скорость 10–15 м/мин, требуется частая заточка дорнов из-за налипания металла.
• Титановые сплавы — обработка с обильным охлаждением, скорость 1–3 м/мин, применяются дорны из твердых сплавов с износостойким покрытием (TiN, TiAlN).

¶Безопасность

При дорновании необходимо соблюдать меры безопасности:

• Использовать защитные экраны для предотвращения разлета стружки
• Применять средства индивидуальной защиты (очки, перчатки)
• Контролировать усилие на дорне (не превышать паспортные значения станка)
• Регулярно проверять состояние инструмента (трещины, износ)
• Соблюдать правила электробезопасности при работе с гидравлическим оборудованием

¶Перспективы развития

Современные тенденции в дорновании включают:

• Применение дорнов с алмазным и кубическим нитридом бора (CBN) покрытием для повышения стойкости
• Использование роботизированных комплексов для автоматизации процесса
• Разработка методов дорнования с ультразвуковой активацией для снижения усилия
• Внедрение систем контроля качества в реальном времени (лазерные измерители)

¶Источники

1. Справочник технолога-машиностроителя. Том 2 / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 2001. — 944 с.
2. Протягивание и дорнование: учебное пособие / В. А. Гречишников, А. М. Козлов. — М.: МГТУ «Станкин», 2015. — 120 с.
3. Технология машиностроения: учебник / А. А. Маталин. — М.: Высшая школа, 2008. — 480 с.
4. Обработка металлов резанием: справочник / Под ред. А. Н. Резникова. — М.: Машиностроение, 2003. — 560 с.
5. ГОСТ 25437-82. Дорны. Технические условия. — М.: Госстандарт, 1982.