Совершенствование технологии малоизносной электроэрозионной обработки высокоточных малых отверстий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Пузачева, Елена Ивановна

  • Пузачева, Елена Ивановна
  • кандидат науккандидат наук
  • 2015, Белгород
  • Специальность ВАК РФ05.02.07
  • Количество страниц 151
Пузачева, Елена Ивановна. Совершенствование технологии малоизносной электроэрозионной обработки высокоточных малых отверстий: дис. кандидат наук: 05.02.07 - Автоматизация в машиностроении. Белгород. 2015. 151 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Пузачева, Елена Ивановна

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение

1. Анализ состояния вопроса малоизносной электроэрозионной обработки стали и твердого сплава

1.1. Общие понятия об износе электрода-инструмента

1.2. Выбор эрозионностойкого материала электрода-

инструмента

1.3. Методы образования защитных пленок на электроде-инструменте

1.4. Подбор диэлектрической среды для работы с уменьшенным износом электрода-инструмента

1.5. Создание различных устройств и приспособлений для

снижения износа электрода-инструмента

2. Теоретические исследования. Методы

исследований

2.1. Особенности формирования коротких импульсов тока для малоизносной электроэрозионной обработки малых отверстий

2.2. Анализ точности электроэрозионной обработки малых отверстий

2.3. Анализ существующего технологического процесса электроэрозионной обработки малых отверстий и разработка

метода оптимизации режимов их обработки

2.4. Методика проведения многофакторного эксперимента по определению параметров и оптимизации процесса

малоизносной обработки малых отверстий

2.5. Разработка комплексного критерия эффективности процесса электроэрозионной прошивки малых отверстий при исследовании взаимосвязей базовых компонентов

процесса

2.6. Методика проведения эксперимента по определению и оптимизации шероховатости поверхности при малоизносной электроэрозионной обработке малых отверстий

3. Экспериментальные исследования

3.1. Исследование взаимосвязей базовых компонентов процесса и разработка комплексного критерия эффективности процесса электроэрозионной прошивки малых отверстий

3.2. Многофакторный эксперимент по оптимизации параметров процесса прошивки отверстий при ограничении по износу электрода-инструмента

3.3. Исследование влияния дополнительной индуктивности в разрядной цепи генератора импульсов на износ электрода-инструмента и производительность процесса

3.4. Исследование многофакторной зависимости износа электрода-инструмента и производительности с разработкой методики оптимизации параметров процесса прошивки малых отверстий с дополнительной индуктивностью в разрядной

цепи

3.5. Исследования шероховатости обработанной поверхности при электроэрозионной обработке малых отверстий с использованием малоизносной схемы генератора импульсов с индуктивностью в разрядной цепи

4. Практические результаты

4.1. Сравнительный анализ производительности электроэрозионной прошивки малых отверстий на оптимальных режимах без индуктивности и с индуктивностью в разрядной

118

цепи при одинаковых требованиях по

точности

4.2. Типовой технологический процесс малоизносной электроэрозионной обработки высокоточных малых отверстий

4.3. Модернизация оборудования для электроэрозионной прошивки малых отверстий

4.4. Разработка устройства для повышения эффективности электроэрозионной обработки малых отверстий

122

125

130

4.5. Сравнительная оценка экономической эффективности

внедрения результатов работы

Заключение

Список литературы

Приложение

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Автоматизация в машиностроении», 05.02.07 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии малоизносной электроэрозионной обработки высокоточных малых отверстий»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Исходя из того, что в общем случае процесс электроэрозионной размерной обработки материалов - результат взаимодействия потока энергии с веществом, задача состоит не только в том, как подвести энергию к веществу, но и как заставить вещество за короткие промежутки времени поглотить всю подведенную энергию, ограничив ее распространение на электрод-инструмент. В процессе обработки форма и размеры электрода-инструмента нарушаются из-за износа. Разрушение электродов при электроэрозионной обработке металлов происходит в основном под влиянием электротеплового воздействия искры. Усилия ряда исследователей были направлены в основном на изыскание эрозионностойких материалов для электрода-инструмента; также обрабатывались различные виды жаропрочных материалов и твердых сплавов в разных диэлектрических средах; рабочие электроды изготавливались из всевозможных композиций металлов и их окислов. Тщательно изучалась зависимость износа электрода от типа источника питания электроискрового станка, напряжения на искровом промежутке, длительности и формы импульсов и многих других факторов. Несмотря на достижения в исследуемом направлении, проблема снижения износа электрода для прецизионной электроэрозионной обработки, в число которой входит прошивка малых отверстий, остается актуальной. А именно, при прошивке малых прецизионных отверстий износ во многом определяет точность обработки, а значит качество обрабатываемого изделия, его эксплуатационные характеристики. Получение прецизионных отверстий требуется при изготовлении деталей электронных приборов: детали магнитных блоков, выводы электровакуумных приборов, волноводы и т.д. В настоящее время освоено также массовое производство атравматический хирургических игл, в которых прошиваются

микроотверстия. Обрабатывают микроотверстия в инструментальных производствах: в фильерах, волоках, а также в производстве топливной аппаратуры - форсунки, распылители и т.д. Поэтому решение проблемы снижения износа электрода-инструмента остается актуальной темой и представляет несомненный научный и практический интерес. В рамках проведенных теоретических и экспериментальных исследований, поставленные задачи выполнены полностью, что говорит о высокой степени разработанности данной диссертационной работы

Цель исследований. Разработка методов и средств малоизносной технологии электроэрозионной прошивки малых отверстий, обеспечивающих существенное снижение износа электрода-инструмента, получение наибольшей производительности при обеспечении требуемой точности обработки.

Задачи исследований. В процессе выполнения работы поставлены и решены следующие задачи:

1. Провести анализ методов снижения износа электрода-инструмента, выбрать перспективное направление исследований.

2. Разработать критерии комплексной оценки эффективности процесса электроэрозионной обработки малых отверстий, позволяющий выбрать оптимальное направление исследований и разработок.

3. Разработать метод оптимизации режимов электроэрозионной обработки малых отверстий по существующей технологии, обеспечивающий получение наибольшей производительности при ограничении по точности обработки и, следовательно, по износу электрода-инструмента.

4. Исследовать возможность снижения износа электрода-инструмента и повышения эффективности процесса путем подключения в разрядную цепь генератора импульсов катушки индуктивности с оптимизацией ее конструкции и моделированием параметров процесса обработки.

5. Установить многофакторную зависимость и разработать методику оптимизации параметров процесса малоизносной обработки на

модернизированном оборудовании, обеспечивающую получение наибольшей производительности при соблюдении требований по точности обработки и, следовательно, по износу электрода-инструмента.

6. Установить зависимость между шероховатостью обработанной поверхности и режимами малоизносной обработки на модернизированном оборудовании, разработать методику оптимизации режимов, обеспечивающую получение наибольшей производительности при соблюдении требований по шероховатости.

Научная новизна работы заключается в раскрытии закономерностей и связей в технологическом процессе и средствах реализации процесса малоизносной электроэрозионной прошивки малых отверстий, а также в решении научной задачи комплексной оценки процесса электроэрозионной прошивки малых отверстий при использовании различных режимов обработки с целью определения наиболее эффективных путей его совершенствования.

Положения, выносимые на защиту:

- теория и критерий комплексной оценки процесса электроэрозионной прошивки малых отверстий, позволяющие определить наиболее эффективные пути совершенствования технологии прошивки отверстий;

- закономерные связи между технологическими параметрами процесса электроэрозионной прошивки отверстий и величиной дополнительной индуктивности высокой добротности в разрядной цепи генератора импульсов, позволившие наити оптимальное значение индуктивности, при котором обеспечивается наибольшая эффективность процесса;

- закономерные связи между входными и выходными технологическими параметрами процесса малоизносной электроэрозионной прошивки отверстий и разработанные на их базе методики оптимизации режимов обработки с целью получения наибольшей производительности при соблюдении требований по точности обработки и, следовательно, по износу электрода-инструмента для существующего и модернизированного оборудования;

интерполяционная математическая модель зависимости шероховатости поверхности от энергии импульсов и индуктивности и созданная на ее базе методика нахождения оптимальных малоизносных режимов обработки, обеспечивающих получение наибольшей производительности процесса при соблюдении требований по шероховатости обработанной поверхности.

Методология и методы исследования. Исследования проводились на электроэрозионных станках 04ЭП-10М и 04ЭП-10МФ2 с использованием измерительных средств: измерительного микроскопа ММИ-2, профилографа-профилометра АБРИС Т1М-7.

При проведении экспериментальных исследованиях использовался метод математического планирования и статистической обработки результатов эксперимента, при исследовании шероховатости обработанной поверхности -профилографирование. При математическом моделировании использовались: графоаналитический метод, метод наименьших квадратов, метод средних.

Теоретическая и практическая значимость, внедрение результатов работы: по результатам исследований были разработаны технологический процесс малоизносной электроэрозионной обработки высокоточных малых отверстий, методики расчета оптимальных режимов малоизносной обработки как на существующем, так и модернизированном оборудовании, которые обеспечивают получение наибольшей производительности при одновременном выполнении требований по точности отверстий и шероховатости обработанной поверхности. Разработанная технология пригодна для повышения эффективности прошивки малых отверстий в атравматических хирургических иглах, твердосплавном инструменте для микросварки и микропайки интегральных микросхем, деталях электронных приборов, распылителях, форсунках, деталях гидропневморегулирующей аппаратуры, фильерах, волоках, ювелирном инструменте, многих изделиях аэрокосмической и оборонной техники. Результаты работы внедрены в ОАО «Белгородский завод «Ритм», а также учебный процесс БГТУ им. В.Г.Шухова при изучении дисциплин

«Электрофизические, электрохимические и механические методы обработки поверхности», «Технологии машиностроения», «Планирование и организация эксперимента».

Достоверность результатов подтверждается полученной доказательной базой, применением классических закономерностей, хорошей сходимостью экспериментальных и теоретических результатов, подтверждением основных положений в процессе внедрения результатов на предприятии.

Апробация работы: основные положения и результаты диссертационной работы доложены: на II Международной научно-практической конференции «Перспективное развитие науки, техники и технологий» г.Курск, 2012г.; на Международной научно-практической конференции «Вопросы образования и науки: теоретический и методический аспекты» г. Тамбов, 2014г.; на Международной научно-технической конференции, посвященной 60-летию БГТУ им. В.Г.Шухова «Наукоемкие технологии и инновации (XXI научные чтения)», Белгород, 2014г.

Публикации: по результатам выполненных исследований опубликовано 14 печатных работ, в том числе 6 статей в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, получены 2 патента на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 103 наименований; содержит 151 страниц машинописного текста, 48 таблиц, 41 рисунок.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА МАЛОИЗНОСНОЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ И ТВЕРДОГО

СПЛАВА

1.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ОБ ИЗНОСЕ ЭЛЕКТРОДА-ИНСТРУМЕНТА

Важнейшим направлением совершенствования метода размерной электроэрозионной обработки является повышение точности обработки. В связи с этим особое значение приобретают работы, направленные на снижение износа электрода-инструмента, который во многом определяет точность [24,19,23,25,27]. Есть некоторое количество экспериментальных данных, позволяющих достаточно точно сформулировать поставленную задачу. Исходя из того, что в общем случае процесс электроэрозионной размерной обработки материалов - результат взаимодействия потока энергии с веществом, задача состоит не только в том, как подвести энергию к веществу, но и как заставить вещество за короткие промежутки времени поглотить всю подведенную энергию, ограничив ее распространение на электрод-инструмент.

В процессе обработки форма и размеры электрода - инструмента нарушаются из-за износа. Казалось бы, не является целесообразным выполнять его с жесткими допусками. Однако при сквозной прошивке отверстий их окончательный профиль формируется неизношенным участком электрода -инструмента, поэтому электрод — инструмент изготавливают на 1.. .2 квалитета точнее, чем обрабатываемые детали.

На рис 1.1 показан характер износа электрода — инструмента 1 при прошивании отверстия в заготовке 2. До вскрытия отверстия обработка велась концевым участком 3, который вследствие эрозии потерял свою первоначальную

форму, показанную пунктирной линией. Если прекратить прошивание сразу после образования сквозного отверстия, оно было бы коническим.

Для придания ему цилиндрической формы электрод - инструмент перемещают до тех пор, пока не прекратятся боковые разряды и не сформируется отверстие диаметром ^ .большим, чем диаметр с1и электрода - инструмента, на двойной размер бокового зазора

Если необходимо обработать глухое углубление, то на конечной стадии обработки электрод - инструмент приходится заменять новым.

Чтобы снизить влияние износа электрода - инструмента на точность изготовления, а) изготовляют инструмент из материала, стойкого к эрозии, например из вольфрама; б) используют так называемые безизносные схемы, при которых часть материала с заготовки или из рабочей среды осаждают на электрод - инструмент, компенсируя тем самым его износ; в) подбирают эффективный состав рабочей жидкости; г) создают малоизносные схемы генераторов импульсов; д) заменяют изношенные участки электрода - инструмента путем продольного перемещения, как при прошивании сквозных отверстий; е) производят правку и калибровку рабочей части электрода - инструмента.

Рис. 1.1 Характер износа электрода - инструмента

1.2.

ВЫБОР ЭРОЗИОННО-СТОЙКОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОДА-

ИНСТРУМЕНТА

Разрушение электродов при электроэрозионной обработке металлов происходит в основном под влиянием электротеплового и механического воздействия искры. Усилия ряда исследователей [16,17] были направлены в основном на изыскание эрозионностойких материалов для электрода-инструмента. Этим требованиям мог бы отвечать материал с высокой тепло- и электропроводностью, малым переходным сопротивлением, механической и химической стойкостью при повышенных температурах, термостойкостью. В связи с этим существенное значение имеют такие физические константы материалов, как температура плавления, испарения, теплота сублимации и т.д.

Для изготовления капиллярных отверстий применяется латунная проволока (диапазон диаметров отверстий 0,1-0,4 мм) и проволока вольфрамовая (диапазон диаметров отверстий 0,03-0,1 мм) [4].

Из-за трудности механической обработки вольфрама, его высокой твердости и хрупкости он используется только в виде проволоки, прутков, тонкого листового материала для прошивания отверстий, узких щелей и т. д. Большая упругость вольфрамовой проволоки вызывает затруднения при ее выпрямлении [42].

Для отверстий диаметром с1 < 0,1 мм в качестве электрода-инструмента применяют вольфрамовую проволоку, покрытую слоем меди. Такое покрытие повышает жесткость электрода-инструмента, облегчает его закрепление и токоподвод. Слой меди на заходной части электрода-инструмента стравливают на конус. Для этого его помещают в ванну с травящим раствором и вынимают с постоянной скоростью. За счет большего времени пребывания в ванне конца проволоки образуется конус, длина которого не должна превышать 5...6

диаметров [4]. При расчетах диаметра электрода-инструмента и оптимальной длины его вылета пользуются данными табл. 1.1 [71].

Таблица 1.1

Диаметр изготавливаемого отверстия, мкм Диаметр электрода-иструмента, мкм Оптимальная длина вылета, мм

20...30 15 <0,8

25...35 20 1

35...45 30 1,2

45...55 40 1,5

55...65 50 1,8

65...75 60 2

В природе не существует в чистом виде материала, удовлетворяющего изложенным требованиям, поэтому для увеличения стойкости электрода-инструмента при электроэрозионной обработке приходится составлять сложнейшие композиции из многих металлов и их окислов. Так, например, Г.В.Самсонов и И.М.Муха [18] предлагают при обработке твердого сплава и стали У8 в качестве материала для электродов-инструментов использовать тугоплавкие соединения: бориды, карбиды, силициды, стандартные электроконтактные сплавы АВМЗО, АВМ50, медь с добавлением нитрида бора, сплавы системы ШС-Со-Си и \\/С-Со-Си->П

По их мнению, износ электрода зависит прежде всего от износостойкости материалов, из которого он изготовлен. Н.К.Фотеев рекомендует [19] для повышения стойкости обрабатывающего электрода использовать серебро-вольфрамовую, вольфрамо-медную, медно-графитовую, карбидовольфрамо-кобальтовомедную композиции.

Вопросу изготовления эрозионностойкого материала для обрабатывающего электрода большое внимание уделяют ученые многих стран мира. Японский физик Иноуэ Киеси, считая, что электрод-инструмент «защищается» благодаря созданию большого количества отрицательных ионов, предлагает составлять следующие композиции:

Ъп + 0,6%АЮ3 + 3%Ре203 + 2,5%У205

Си + 0,7%Cu20 + 0,3%Mn02 + 2%Si02 + 4%V205

В другой работе он рекомендует на металл, служащий основой электрода, в расплавленном состоянии равномерно наносить слой вещества, содержащего от 0,1 до 10% окислов этого металла. При этом, как утверждает автор, износ электрода-инструмента уменьшается до 10%, а производительность увеличивается в 1,5 раза.

В одном из патентов, полученных в США, рекомендуется для уменьшения износа электрода-инструмента создавать скелетную основу из W, Со, Мо, Та, Nb и наполнять ее сплавом, состоящим из Ge, In, Li, Mg, AI.

Herterick и Peterson (США) для увеличения стойкости электрода при электроискровой обработке металлов предлагают следующий способ его защиты: взяв за основу медный электрод, покрыть его жаропрочным материалом, затем нанести слой меди и повторить так несколько раз. Как утверждают авторы, это обходится значительно дешевле медно-вольфрамовых электродов, характеризующихся пониженным износом.

Основываясь на результатах проведенных экспериментов, Powell и Fynn (США) пришли к выводу, что для уменьшения износа обрабатывающего электрода, достаточно изготавливать его из нержавеющей стали, а затем покрывать медью несколько раз. Таким образом, для увеличения стойкости электрода необходимо составлять различные сложные композиции из металлов и их окислов, либо изготавливать материал с эрозионностойкой характеристикой методами порошковой металлургии, или же с целью защиты электрода наносить разного рода покрытия.

Б.Н.Золотых и Б.М.Любченко предложили к материалу электрода-инструмента, с точки зрения технологичности его использования, предъявлять также определенные требования в отношении его механических свойств. Поскольку при формообразовании деталей методом прямого или обратного копирования электроду-инструменту должны придаваться заданные чертежом форма, размеры и качество поверхности, материал электрода должен иметь

достаточно высокую прочность и пластичность, которые обеспечили бы как возможность получения заданной конфигурации, точности и шероховатости методами механической или электроэрозионной обработки, так и снизили бы вероятность хрупкого разрушения под действием термических напряжений и гидравлических ударов, возникающих при электроэрозионной обработке.

Немаловажным фактором является снижение потерь энергии в теле электрода. В связи с этим необходимо, чтобы выполнялось требование: падение напряжения на электроде-инструменте должно быть много меньше среднего падения напряжения на промежутке. Иными словами, материал электрода-инструмента должен иметь достаточно высокую электропроводность[25].

1.3. МЕТОДЫ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПЛЕНОК НА ЭЛЕКТРОДЕ-

ИНСТРУМЕНТЕ

Анализ тепловых процессов и модели механизма электрической эрозии показывает перспективность еще одного пути резкого сокращения износа [14,2327]. Поскольку основным разрушающим фактором является действие плоского кратковременно действующего источника тепла, и все тепловые процессы происходят в тонких поверхностных слоях электрода, то, очевидно, достаточным условием сокращения или сведения к очень малым значениям износа электрода-инструмента является создание с помощью тех или иных приемов тонких слоев (пленок), свойства которых отвечают перечисленным требованиям. Представление о толщине пленки и требованиях к ней было получено из решения одномерной задачи о распространении тепла в системе двух тел, соответствующих схеме рис. 1.2.

Рис. 1.2. Схема к расчету толщины защитной пленки Я на электроде-инструменте: 1- пленка; 2 - основной материал электрода

Полученная формула Л = 5 дает возможность сделать важный

вывод: чем ниже коэффициент температуропроводности пленки, тем при меньшей толщине она будет защищать электрод от разрушения, играя роль своеобразного теплового экрана. Например, если пользуясь этой формулой, определить толщину графитовой пленки на медном электроде, то ее величина будет равна 10-20мкм. Толщина графитовой пленки на вольфрамовом электроде составит всего 2-Змкм.

В связи с тем, что пленка под воздействием разряда подвергается эрозионному разрушению, сокращение износа электрода-инструмента может быть получено только при условии ее самовосстановления в течение всего процесса электроэрозионной обработки. Впервые на защитную роль самовосстанавливающейся анодной пленки на электроде указали И.Г.Некрашевич и И.А.Бакуто, которым удалось в частном случае пористых электродов получить условия самовосстановления. Практически осуществимы следующие основные пути получения в процессе электроэрозионной обработки термостойкой защитной углеродистой пленки на поверхности электрода: а) за счет продуктов пиролиза жидкой среды; б) из материала обрабатываемой заготовки в результате переноса металла факелом на электрод-инструмент с образованием пленки

интерметаллических термостойких соединений за счет компонентов, входящих в состав материала электрода-инструмента и материала обрабатываемой заготовки; в) образование пленки, состоящей из окислов материала электрода-инструмента или материала заготовки, за счет электрохимических процессов при обработке в среде слабых электролитов. Получение углеродистой пленки на поверхности электрода за счет продуктов пиролиза жидкой среды - был реализован для некоторых частных случаев, а также нашел развитие в работах ЭНИМСа. Результаты дают устойчивый эффект снижения износа электрода-инструмента в реальных условиях грубых режимов электроэрозионной обработки с использованием импульсов большой длительности. Однако же, этот путь снижения износа не является универсальным, и не дает положительных результатов в области коротких импульсов (т.е. в области прецизионной обработки). Причиной явилась инерционность процессов пиролиза и отложения пленки на электроде. Подтверждением является тот факт, что износ графитовых электродов марки ЭЭГ за счет процессов образования углеродистой пленки при

о

= 10" с возрастает до 20 - 40%, что делает нецелесообразным использование этого материала электрода инструмента на коротких импульсах.

Возможность образования защитной пленки за счет переноса материала с обрабатываемой заготовки на электрод под действием факелов и образования на поверхности электрода-инструмента термостойких пленок интерметаллических соединений показана в работах Б.Н.Золотых и Р.Р.Мельдера [23]. Этот путь, в отличие от случая отложения углеродистой пленки, наиболее перспективен для диапазона коротких импульсов по той причине, что процесс отложения пленки на электродах определяется характеристиками самого рабочего импульса, а не кинетикой побочных процессов пиролиза. Именно в диапазоне коротких импульсов тока факелы паров имеют достаточную интенсивность и могут быть обеспечены условия переноса материала с одного электрода на другой. Кроме того, в соответствии с результатами экспериментов и анализа факельных процессов необходимо выбирать межэлектродное расстояние таким, чтобы

скорость факела паров с анода (обрабатываемой заготовки) успела снизиться ниже критической, вызывающей дополнительное разрушение электрода-инструмента. Практическая реализация этого пути уменьшения износа электрода-инструмента сводится либо к применению импульсов специальной формы, имеющих на переднем фронте поджигающий пик, в 2 - 3 раза превосходящий амплитуду холостого хода основного импульса, и длительностью ~ 0,и„,; либо к применению импульсов, обеспечивающих пробой на величинах промежутка не менее 30 - 70мкм при запасе энергии <10~3 Дж. В соответствии с диаграммами состояний были подобраны пары материалов, дающие интерметаллические соединения со значительно более высокой температурой плавления, чем материал катода (электрода-инструмента).

Результаты определения износа электрода-инструмента приведены в таблице 1.2

Таблица 1.2

Пара Износ ЭИ, %

Анод обрабатываемой заготовки Катод электрода-инструмента /„=3 мкс, ^/ц=10"3 Дж /„=100 мкс, Wu=10-, Дж

Ъх Си 7 65

Ъх А1 10 75

т А1 10 80

1МЬ Си 8 65

Та А1 10 80

N1 А1 25 45

Бе А1 25 45

Однако необходимо учитывать, что все эти способы изготовления материала требуют специального оборудования. Кроме того, составляющие компоненты предлагаемых сплавов - это редкие, дорогостоящие металлы, получение которых для инструментальных цехов является сложной задачей. Именно эти обстоятельства сдерживают пока применение данных способов

изготовления материалов для обрабатывающих электродов в производственных условиях.

1.4. ПОДБОР ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ДЛЯ РАБОТЫ С УМЕНЬШЕННЫМ ИЗНОСОМ ЭЛЕКТРОДА-ИНСТРУМЕНТА

Не менее важным направлением исследований в области электроэрозионной обработки с наименьшим износом обрабатывающего электрода является выбор диэлектрической среды.

С целью уменьшения износа электрода-инструмента Н.С.Печуро, О.Ю.Песин, А.Н.Меркурьев рекомендуют использовать в качестве диэлектрической среды многоатомный спирт (этилен-гликоль) или смеси керосина с кремнийорганическими соединениями.

Японский ученый Мотоки Микио показал целесообразность введения в диэлектрическую жидкость порошков различных окислов, которые обладают низкой работой выхода электронов и способствуют наименьшему износу электрода-инструмента, изготовленного из электротехнической меди или латуни. Например, при введении в керосин 3% порошка окиси кальция стойкость латунного электрода при обработке закаленных сталей увеличилась на 15%. Ионоуэ Киеси рекомендует вводить в диэлектрическую жидкость порошки, образующие под действием электрического разряда отрицательные ионы. В качестве порошков он предлагает использовать окислы металлов меди, алюминия, никеля, франция и др. При этом автор выдвигает гипотезу о том, что при наличии отрицательных ионов происходит рекомбинация положительных ионов и, таким образом, уменьшается бомбардировка поверхности анода.

Американский ученый Blatt для увеличения стойкости электрода рекомендует использовать разработанные им диэлектрические среды с очень

малой вязкостью. Эти жидкости содержат полицикличный органический компонент, который имеет отношение атомов углерода и водорода в диапазоне 0,8 - 1,8 и состоит из множества фенильньтх радикалов. Поэтому он предлагает при работе на электроискровых станках использовать в качестве диэлектрической среды ряд жидкостей, имеющих би-, орто-, либо метафинильный радикалы. Таким образом, среди исследователей нет единого мнения о влиянии диэлектрической среды на износ обрабатывающего электрода. Одна группа ученых считает, что существенным фактором, от которого зависит износ электрода, является вязкость диэлектрической среды, и, основное внимание уделяет составлению из органических жидкостей смесей разной вязкости. Другая группа ученых изучает смеси порошков разных металлов и их окислов с органическими жидкостями, предполагая, что на износ электрода огромное влияние оказывает электропроводность диэлектрика (меняя в довольно широких пределах состав этих смесей, т.е. электропроводность, можно получить такую диэлектрическую жидкость, которая способствует увеличению стойкости электрода). Хотя практического применения эти смеси не нашли, однако уже существует ряд диэлектрических жидкостей, которые запатентованы зарубежными фирмами. В качестве рабочей среды при электроэрозионной прецизионной обработке токопроводящих материалов, кроме диэлектрических жидкостей, находит также применение чистая вода. Существуют определенные диапазоны режимов, когда процесс осуществляется достаточно эффективно. Применение чистой, несколько раз перегнанной воды в качестве рабочей жидкости при прецизионной электроэрозионной обработке позволяет при равной энергии в импульсе получать диаметр лунки на аноде меньше на 5-7%, а глубину на 18-20% меньше, чем при обработке в керосине. Пробивное расстояние в воде на 25-60% больше, чем в керосине [82]. Для обработки капиллярных отверстий применение в качестве рабочей жидкости керосина не удовлетворяет требованиям по производительности. Применение в качестве рабочей жидкости воды позволяет существенно повысить производительность обработки. А.Н.Зайцев, В.Х.Багманов

Похожие диссертационные работы по специальности «Автоматизация в машиностроении», 05.02.07 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пузачева, Елена Ивановна, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адлер Ю. П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. А. Маркова, Ю. В. Грановский, М.: Наука, 1971. 284 с.

2. Алтынбаев А.К. Электроэрозионные методы обработки глубоких прецизионных отверстий в деталях авиационной техники / А.К. Алтынбаев, В.А. Гейкин // Металлообработка, №6, 2003, С. 47-49.

3. Аренков А.Б. Основы электрофизических методов обработки материалов. Л.: Машиностроение. Ленигр. отд-ние. 1967.

4. Артамонов Б.А и др. Электрофизические и электрохимические способы обработки материалов. Учеб. пособие (в 2-х томах). Т. I. Обработка материалов с применением инструмента / Б.А. Артамонов, Ю.С. Волков, В.И. Дрожалова / Под ред. В.П. Смоленцева, М.: Высш. шк., 1983, 247 с.

5. Бойко А.Ф. Регулятор подачи электроэрозионного станка / А.Ф. Бойко, С.А. Шаповалов//А. С. СССР №952503 от 31.12.80. Бюл. №31, 1982.

6. Бойко А.Ф. Высокочастотная электроэрозионная прошивка отверстий малого диаметра / А.Ф. Бойко // Электронная обработка материалов, №1, 1980, с.86-88.

7. Бойко А.Ф. Создание эффективной технологии и оборудования для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий: дис. докт.техн.наук: 05.02.07/Бойко Анатолий Федорович. - Белгород, 2011 - 128с.

8. Бойко А.ф. Эффективная технология и оборудование для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий [Текст]: монография/А.Ф.Бойко. - Белгород: Изд-во БГТУ,2010.-314с.

9. Бойко А.Ф. Точность электроэрозионной прошивки микроотверстий / А.Ф.Бойко, Е.И.Пузачева // Технология машиностроения: - 2012 -№6.-с.50-53.

10. Бойко А.Ф. Прецизионный станок 04ЭП10М для высокочастотной электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра / А.Ф. Бойко, Ю.М.

Бративник, ТО.А. Хукаленко // Электронная обработка материалов, №3, 1983, С. 76-78.

11. Бойко А.Ф. Особенности расчета транзисторного генератора биполярных коротких импульсов для высокочастотной электроэрозионной прошивки в воде отверстий малого диаметра / А.Ф. Бойко // Электронная обработка материалов, №5, 1988, С. 11.

12. Бойко А.Ф. Генератор импульсов для электроэрозионной обработки / А.Ф. Бойко, С. А. Шаповалов //А. С. СССР №952496 от 09.07.80. Бюл. № 31, 1982.

13. Бойко А.Ф. Расчет оптимального вылета электрода-интрумента при высокочастотной электроэрозионной прошивке отверстий малого диаметра / А.Ф. Бойко // Электронная техника. Серия №7. «Технология, организация производства и оборудование». 1988, вып. 5, С. 85-87.

14. Бойко А.Ф. Сравнительный анализ роста производительности процесса при высокочастотной электроэрозионной прошивке отверстий малого диаметра / А.Ф. Бойко // Электронная обработка материалов, №1, 1989, С. 77-81.

15. Блинова Т.А. Повышение точности электроэрозионной обработки / Т.А.Блинова, Е.И.Пузачева, А.Ф.Бойко // Материалы II Международной науч.-практ. Конференции «Перспективное развитие науки, техники и технологий». Т1. Курск: ЮЗГУ, 2012, с.89-90.

16.Блинова Т.А. Погрешности установки электрода-инструмента и ее влияние на форму обработанной поверхности / Т.А.Блинова, А.Ф.Бойко, А.А.Погонин // Тезисы докладов Международной научно-практической конференции «Наука на рубеже тысячелетий». Тамбов: ТГТУ, 2009, с.276-278.

П.Воронцов H.H., Корподф С.Ф. Приборы автоматического контроля размеров в машиностроении (Учебн. пособие для втузов). М.: Машиностроение, 1988.277 е.; ил.

18. Горский В.Г., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов. М.: Металлургия, 1974, 264 с.

19. Гуткин Б.Г. Автоматизация электроэрозионных станков. Л.: Машиностроение, 1971, 160 с.

20.Дальский A.M. Технологическое обеспечение надёжности высокоточных деталей. М; Машиностроение, 1975, 224 с.

21. Дружинин Г.В. Надёжность автоматизированных систем/ Дружинин Г.В. 3-е изд. перераб. и доп.-М.: Энергия, 1977, 536 с.,; ил.

22. Душинский В.В. и др. Оптимизация технологических процессов в машиностроении / В.В. Душинский, Е.С. Духовский, Е.С. Радченко. Киев: Технжа, 1977. 176 с.

23. Единая система стандартов автоматизированной системы управления. Изд. официальное, 1986, 119 с.

24. Зингерман A.C. Проблема безызносного электрода-инструмента.// Электронная обработка материалов. 1979. №5. С.27-28.

25. Золотых Б.Н. Физические основы электроэрозионной обработки. / Б.Н.Золотых, Р.Р.Мельдер. М. Машиностроение, 1977.

26. Иоффе и др. Автоматизированные электроэрозионные станки / В.Ф. Иоффе, М.В. Коренблюм, В.А. Шавырин. Л.: Машиностроение, 1984, 227 с.

27. Ицхоки Я.С., Овчинников Н.И. Импульсные и цифровые устройства. М.: «Советское радио», 1972, 592 с.

28. Кирьянов Д.В. Самоучитель MathCAD 2001. - СПб.Ж БХВ-Петербург, 2001.-544 е.: ил.

29. Кобоям Ш, Номидзу К. Основы дифференциальной геометрии[в 2-х т.] Пер. с англ.Л. В. Саблина, -М.: Наука, 1981.

30. Коваленко Н.П. и др. Системы напрвления электрода-проволочки. - В кн. Электрофизические и электрохимические методы обработки / Н.П. Коваленко, В.Е. Полоцкий, В.М. Чаликов. М.: НИИмаш, 1975, вып. 6, С. 22-26.

31. Колев К.С. Технология машиностроения. М.: Высшая школа, 1977 256 с.

32. Коренблюм М.В. Автоматизированные электроэрозионные станки за рубежом. М.: НИИмаш, 1981, 92 с.

33. Коренблюм M.B. и др. Адаптивное управление электроэрозионными станками / М.В. Коренблюм, М.Л. Левит, А.Л. Лившиц. М.: НИИмаш, 1977, 80 с.

34. Коренблюм М.В., Отто М.Ш. Выбор режимов и эксплуатация транзисторных источников питания электроэрозионных станков. М.: НИИмаш, 1978,69 с.

35. Коренблюм М.В. Чистовая электроэрозионная обработка с малым износом инструмента / М.В. Коренблюм // Станки и инструмент, №6, 1980, С. 31-33.

36. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., 1970, 720 е., ил.

37. Корсаков B.C. Основы технологии машиностроения. Л. М.: Высшая школа, 1974. 379 с.

38. Кочергин В.В. Следящие системы с двигателями постоянного тока. Л.: Энергоатомиздат, Лениг-ое отл-ние, 1988, 165 е.; ил.

39. Кохановская Т.С. Рабочая среда для электроэрозионной обработки / Т.С. Кохановская, М.А. Альтшулер, О.В. Самохвалова и др. Патент №2027561, В 23 Н 1/08. Опубл. 27.01.1995. Бюл. №27.

40. Крайнев А. Ф. Словарь-справочник по механизмам / М.: Машиностроение, 1981,438 с., ил.

41. Краткий справочник для инженеров и студентов: Высшая математика. Физика. Теоретическая механика. Сопротивление материалов / Полянин А.Д., Полянин В.Д., Попов В.А., Путятин Б.В., Сафрай В.М„ Черноуцан А.И. М.: Международная программа образования, 1996, 432 е., ил.

42. Кудрявцев И.А., Фалкин В.Д. Электронные ключи: Учеб. пособие. Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 2002, 24с.

43. Курицкий Б.Я. Оптимизация вокруг нас. Л.: Машиностроение. Лен игр. отд-ние, 1989. 144 с., ил.

44. Левит М.Л. Технологические характеристики ЭЭО пористыми медными электродами /М.Л.Левит, О.В.Падалко. // Станки и инструмент. 1984. №2. С.20-21.

45. Левит М.Л. Электроэрозионные характеристики электродов-инструментов из углеграфитовых материалов / М.Л.Левит, О.В.Падалко, Н.М.Арнольди. // Электрофизические и электрохимические методы обработки: Науч.-техн. реф. сб. 1978. №2.с.4-8.

46. Левинсон Е.М. и др. Справочное пособие по электротехнологии / Е.М. Левинсон, B.C. Лев, В.Г. Гуткин, А.Л. Лившиц, Л.А. Юткин. Л.: Машиностроение, 1971, 256 с.

47. Левинсон Е.М., Лев B.C. Электроэрозионное оборудование. М.-Л.: Машиностроение, 1965.

48. Лившиц А.Л., Способы снижения износа электродов-инструментов при электроэрозионной обработке /А.Л.Лившиц, М.Ш.Отто// Новое в электрофизической и электротехнической обработке материалов. Л., 1972. с.37-42.

49. Лившиц А.Л. Генераторы импульсов/ А.Л. Лившиц, И.С. Рогачев, М.Ш. Отто //М.: Машиностроение, 1970.

50. Лившиц А.Л. и др. Электроимпульсная обработка металлов / А.Л. Лившиц, А.Т. Кравец, И.С. Рогачев, А.Б. Сосенко // М.: Машиностроение, 1967.

51. Маталин A.A. Технология машиностроения. Л: Машиностроение, 1985, 496

с.

52. Наматэвс A.A. Физические основы динамики образования углеродистой компоненты отложений на электродах при пробое углеродосодержащих сред //Электронная обработка материалов. 1979. №4. С.37-40.

53. Намитоков К.К. Об агрегатном состоянии, составе и строении продуктов электрической эрозии. - Физические основы электроискровой обработки. М.: Наука, 1966.

54. Новик Ф.С. Математические методы планирования эксперимента в металловедении. Раздел I. Общие представления о планировании экспериментов. Планы первого порядка. М: МИСиС, 1972. 106 с.

55. Новик Ф.С. Математические методы планирования эксперимента в металловедении. Раздел II. Планы второго порядка. Исследование области экстремума. М: МИСиС, 1971. 125 с.

56. Новик Ф.С. Математические методы планирования эксперимента в металловедении. Раздел III. Выбор параметра оптимизации и факторов.. М: МИСиС, 1971. 117 с.

57. Новик Ф.С. Математические методы планирования эксперимента в металловедении. Раздел V. Планирование промышленных экспериментов. Симплекс-планироване М: МИСиС, 1971. 117 с.

58. Оман В.Ю. Высокочастотная электроэрозионная обработка металлов и твердых сплавов. ЛДНТП, 1963.

59. Отто М.Ш., Коренблюм М.В. Схемы и конструкции транзисторных генераторов для питания электроэрозионных станков. М.: Информэлектро, 1977, 51 с.

60. Отто М.Ш. Разработка источников питания и систем автоматического управления электроэрозионными станками // Электрофизические и электрохимические методы обработки: Науч.-техн. реф. сб. 1974. №8. с.22-28.

61. Очков В.Ф. MathCAD 7 Pro для студентов и инженеров. М.: КомпьютерПресс, 1998. 384 с. ил.

62. Понамарёв К.К. Составление и решение дифференциальных уравнений инженерно-технических задач. Пособие для физ. мех . фак. пед. институтов, -М.: Учпедгиз, 1968, 184 с.

63. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1969. 297 с.

64. Попов Д. Ю. Справочник по численному решению дифференциальных уравнений в частных производных. Изд. 5., -М.: -Л.: Гостехиздат, 1951, 183 с.

65. Пузачева Е.И. Подбор диэлектрической среды для работы с уменьшенным износогм электрода-инструмента / Е.И.Пузачева, А.Ф.Бойко Т.А.Блинова //

Материалы II Международной науч.-практ. Конференции «Перспективное развитие науки, техники и технологий».Т2. Курск: ЮЗГУ, 2012, с.76-77.

66.Пузачева Е.И. Исследование шероховатости поверхности после электроэрозионной обработки сверхкороткими импульсами тока. Часть 1 / Е.И.Пузачева, А.Ф.Бойко // Ремонт, восстановление, модернизация, №6. 2012. С.45-48.

67. Пузачева Е.И. Исследование шероховатости поверхности после электроэрозионной обработки сверхкороткими импульсами тока. Часть2 / Е.И.Пузачева, А.Ф.Бойко // Ремонт, восстановление, модернизация, №7. 2012. С.42-46.

68. Пузачева Е.И. Анализ методов уменьшения износа электрода-инструмента / Е.И.Пузачева // Тезисы докладов Международной научно-практической конференции «Вопросы образования и науки: теоретический и методический аспекты». Тамбов: ТГТУ, 2014, с.88-92.

69. Пущинская A.A. Повышение стойкости инструмента при электроискровой обработке металлов. М.: ЦИНТИ, 1963.

70.Расчет параметров импульсов при электроэрозионной обработке / М.В. Коренблюм // Станки и инструмент, №6, 1975, С. 32-33.

71.Ролан Мартен. Генератор импульсов для электроэрозионной обработки / Ролан Мартэн // Патент №2076024, В23 Н 1/02. Опубл. 27.03.1997. Бюл. №17.

72. Розе JI.B. Некоторые вопросы исследования электроэрозионной обработки с пониженным износом металлического обрабатывающего электрода. / Л.В.Розе, Б.И.Блейхман. // Электронная обработка материалов. 1970. №2 с. 10-12.

73. Розе A.B. Основные пути радикального снижения износа электрода-инструмента при электроэрозионной обработке. // Пути повышения эффективности применения электрофизических и электрохимических методов обработки. Л., 1983. С.52-56.

74. Самсонов Г.В. Закономерности, определяющие износ катода при электроискровой обработке металлов / Г.В.Самсонов, И.М.Муха // Электронная обработка металлов. 1967. №1. С 17-24.

75. Самойленко A.M. Дифференциальные уравнения: примеры и задачи. Учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. / A.M. Самойленко, С.А. Кривошея, H.A. Перестюк // М.: Высш. шк., 1989,383 с.

76.Справочник начальника цеха промышленного предприятия. / 3. А. Арабянц, И. М. Благодарев, В. И. Канцидал, и др.; под ред. И. М. Благодарева. М.: Машиностроение, 1987. 497 с.

77. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов / Попилов Л.Я. Л.: Машиностроение, 1971, 544 с.

78. Справочник технолога-машиностроителя. Т.1 / Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1972. 694 с.

79. Справочник технолога-машиностроителя. Т.1 /Под редакцией А.Н. Малова М.: Машиностроение, 1972. 568 с.

80. Ставицкий Б.И. Электроискровое изготовление прецизионных деталей электровакуумных приборов. — Электроискровая обработка металлов. Вып. 2. М.: АН СССР, 1960.

81. Станки для скоростной электроэрозиопной прошивки малых отверстий / А.Ф. Бойко // Электронная промышленность, № 11, 1990, С. 4-5.

82. Станок для электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра / А.Ф. Бойко // Станки и инструмент, №12, 1987, С. 24-25.

83. Терещук P.M. и др. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя / P.M. Терещук, K.M. Терещук, С.А. Седов, Киев: Наук, думка, 1989, 800 с.

84. Технологическое обеспечение качества продукции в машиностроении / Под редакцией Г.Д. Будырина и М.М. Волкова. М.: Машиностроение, 1975. 280 с.

85. Технология получения сложных отверстий в твердосплавном инструменте для микросварки / А.Ф. Бойко, И.А. Ноздрин, Ю.М. Бративник // Электронная

техника, серия 7, Технология, организация производства, оборудование, вып. 6(58), 1973, С. 26-31.

86. Тиристорный генератор импульсов для высокопроизводительной электроэрозионной вырезки / А.Ф. Бойко // Электронная обработка материалов, №2, 1981, С. 78-80.

87. Транзисторные генераторы для питания электроэрозионных станков. Обзор. М.: НИИмаш, 1968.

88. Транзисторный генератор импульсов для электроэрозионной обработки / А.Ф. Бойко, С.А. Шаповалов. // А. С. 884923 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/02. Опубл. 30.11.81. Бюл. №44.

89. Управление технологическими процессами в машиностроении, Сб. научн. тр. Иркутск, политех, ин-та. Иркутск. ИПМ 1989. 131 е., ил.

90. Фотеев Н.К. Уменьшение износа обрабатывающего электрода // Электронная обработка материалов. 1968. №3. С.49-55.

91.Чепелев В.Г. Высокочастотные электроэрозионные генераторы импульсов и полупроводниковые устройства, применяемые в практике электроискровой обработки. ЛДНТП, 1963.

92. Хана М.Г. Способ управления технологическим током при электроэрозионной обработке / М.Г. Хана, Д.Я. Длугач, В.Б. Белицкий // Патент №2074067, В 23 II 1/02. Опубл. 27.02.1997. Бюл. №33.

93. Экономика и организация производства в дипломных проектах. Учеб. пособие для машиностроительных вузов/ К. М. Великанов, Э. Г. Васильева, В. Ф. Власов, и др.; под общ. ред. К. М. Великанова.- 4-е изд., перераб., доп. Л.: Машиностроение. Ленигр. отд-ние. 1986. 285 с.

94. Ящерицын П.И., Махаринский Е.И. Планирование эксперимента в машиностроении., Мн.: Вышэйша школа, 1985, -286 е., ил.

95.Emerson Charles Е. D., Ming Holes. Amer. Mach, Vol 115, №49, 1971.

96.Kimoto Y., Tamiya К. Low electrode-wear-ratio elektrikal discharge machining in water // Bulletin of precision engineering. 1969. 3. N2. P. 43-44.

97.Pandit S.M., Rajurkar K.R., Shaw M.C. Analysis of elektrodischarge machining of cemented carbides //GIRP Ann. 1981. 30. N1. P. 111-116.

98.Enning H.J. Verschleibursachen beim Erodieren mit Kupferelektroden // Industrie-Anzeiger. 1981. 31. N62.p. 200-201.

99.Enning H.J. Verschleißminderung durch Einsatz gestufter Stromimpulse beim Funkenerodieren // Ibid. p.202-203.

100. Erden A., Kaftanogly B. Thermo mathematical modeling and optimisation ofenergay pulse forms in electric discharge machining (EDM) // Int. J. Mach.Tool Des.fnd Res. 1981. 21. N1. P.l 1-22.

101.Dauw D.F., Snoeys R., Dekeyser J. Advanced Pulse Discriminating system for EDM process Analysis and Control // CIRP Ann. 1983. 32 N2. P.541-549.

102.Heuvelman C.G. Ignition delay of sensor for the elektro discharge servo machining // Proc. Int. Conf. of production engineering. Tokyo, 1974.

103.Bruyn H. E., Rekelharing A.J. Has the "Delay Time" Influence on the EDM-Process? // CIRP Ann. 1982. 31. N1. P. 103-106.

«УТВЕРЖДАЮ»

Генеральный. дщ>ектс ОАО «Белгородский

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.