Підвищення продуктивності та точності розмірної електроерозійної обробки на вирізних верстатах з ЧПК

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

 

 

 

Спеціальність 05. 03. 07 – Процеси фізико-технічної обробки

 

ОСИПЕНКО ВАСИЛЬ ІВАНОВИЧ

УДК 621. 9. 048. 4

 

Київ 1999

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Черкаському інженерно-технологічному інституті на кафедрі обробки матеріалів за спеціальними технологіями.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Поляков С.П., ЧІТІ, завідувач кафедри ОМСТ. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Ляшенко Б.А., інститут проблем міцності НАН України, завідувач відділом, Кандидат технічних наук, с. н. с. Анякін М.І., кафедра ЛТКМ НТТУ “КПІ”, с. н. с.

Провідна установа: державний аерокосмічний університет “ХАІ”, кафедра фізико-технічних основ обробки конструкційних матеріалів, м. Харків.

Захист дисертації відбудеться “20” вересня 1999 р. в 1500 год. на засіданні спеціалізованої вченої Ради Д 26. 002. 15 в Київському національному технічному університеті “КПІ” за адресою 252056, м. Київ-56, проспект Перемоги, 37, корп. 19, ауд. 417, тел. 241-76-55

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Київського національного технічного університету “КПІ” за адресою: 252056, м. Київ-56, проспект Перемоги, 37.

Автореферат розісланий “17” серпня 1999 р.

 

 

Актуальність теми. Перехід промисловості України до випуску сучасних машин і приладів значно ускладнює виробництво інструментальної оснастки, для виготовлення якої все більш широко використовується електроерозійна обробка (ЕЕO).

За останні десять років у групі верстатів для ЕЕО електроерозійні вирізні верстати з ЧПК (ЕЕВВ) мали переважний розвиток завдяки високій ефективності електроерозійного дротяного різання при виготовленні точних складноконтурних деталей інструментального виробництва. Починаючи з 1991 року Черкаське НВП “Ротор” (єдина організація в Україні) розробляє і випускає середньогабаритні ЕЕВВ на лінійних приводах з газовим змащенням напрямних (моделі СЕЛД-02 і СЕЛД-03). Недостатність науково обгрунтованих рекомендацій по проектуванню основних технологічних систем верстатів стала основною причиною низького технічного і технологічного рівнів розробок. Для забезпечення конкурентоздатності устаткування було необхідно підвищити технічні й технологічні характеристики верстатів, основними з яких є точність і продуктивність.

Досягнення цієї мети з усією очевидністю висуває необхідність проведення досліджень процесу ЕЕО, тому що без достатнього обсягу фізико-технологічної інформації про взаємозв'язок характеристик технологічних систем ЕЕВС і фізичних процесів, що проходять у міжелектродному проміжку (МЕП), неможливо проектувати ЕЕВВ, що задовольняють вимогам підвищення точності та продуктивності обробки. Створення наукових основ технології необхідно також для формалізації процесу проектування технології як основи розвитку систем автоматизованого проектування технологічних процесів електроерозійної обробки (САПР ТП ЕЕО). Тому тема даної дисертаційної роботи присвячена дослідженням основних чинників, які визначають точність і продуктивність ЕЕО дротяним електродом-інструментом (ДЕІ) і розробці науково обгрунтованих рекомендацій по проектуванню вузлів ЕЕВВ і технологій обробки, є актуальною і має велике практичне значення.

Дисертацію виконано в рамках проекту 5. 43. 09/009-94 «Підвищення продуктивності, точності та якості розмірної електроерозійної обробки» Державної науково-технічної програми Міністерства України у справах науки і технологій.

Метою роботи є підвищення точності і продуктивності ЕЕВВ з ЧПК шляхом впровадження результатів досліджень фізико-технологічних параметрів електроерозійного дротяного різання та створення комп’ютерних методик розрахунку оптимальних технологій обробки.

Основні задачі роботи. Для досягнення поставленої мети в дисертації вирішуються такі задачі:

1. Проведення досліджень процесу ЕЕО для одержання докладної фізико-технологічної інформації про зв'язок параметрів процесу різання з конструктивними характеристиками системи направлення та механізму перемотування ДЕІ.

2.Підвищення показників продуктивності і точності обробки основних груп деталей інструментального виробництва за рахунок оптимізації параметрів основних технологічних систем ЕЕВВ моделі СЕЛД.

3.Визначення теплових та гідродинамічних умов в МЕП, які забезпечують безобривну обробку при максимальному рівні потужності, що вводиться в проміжок.

4.Дослідження впливу ерозійної стійкості поверхневих прошарків ДЕІ на факельне перенесення матеріалу електрода на деталь, що обробляється.

5.Розробка методики визначення прогинів ДЕІ та способів компенсації впливу обмеженої жорсткості дроту на точність обробки кутів і радіусів.

6.Створення бази технологічних даних, розробка основних алгоритмів роботи САПР ТП ЕЕО та розширення її функцій за рахунок реалізації можливостей сучасних персональних комп'ютерів.

Наукова новизна. Виявлені та досліджені гідродинамічні особливості обтікання ДЕІ робочою рідиною при коаксіальному промиванні МЕП, що дозволило розрахувати значення постійної складової температурного поля дротяного електрода та прогнозувати теплові умови введення в МЕП максимальної потужності при безобривній обробці;

визначено товщину, склад і методи формування на поверхні латунних ДЕІ захисних оксидних плівок, що збільшують ерозійну стійкість ДЕІ та усувають перенесення матеріалу електрода на поверхню деталі;

отримані узагальнені залежності для визначення електродинамічних сил, що діють на ДЕІ в процесі різання;

розроблена методика аналітичного розрахунку прогинів дротяного електрода під дією електродинамічних сил;

Практична цінність роботи полягає в наступному:

підвищено точність і продуктивність обробки (1. 5... 3 рази) деталей на двокоординатних автоматизованих ЕЕВВ;

розроблено САПР ТП ЕЕО, адаптовану до українських ЕЕВВ моделей СЕЛД;

створено базу даних для проектування чотирикоординатних верстатів нового покоління.

Реалізація роботи. Результати теоретичних та експериментальних досліджень дозволили модернізувати електроерозійні вирізні дротяні верстати СЕЛД-02 і СЕЛД-03 і забезпечити постачання споживачам САПР