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

Особистий внесок здобувача. Всі теоретичні та експериментальні дослідження автором проведені особисто, починаючи з постановки задачі і закінчуючи обробкою отриманих результатів. Роботи по створенню модулів САПР ТП ЕЕО та впровадженню результатів досліджень у виробництво носили колективний характер, що і засвідчують наукові праці здобувача, які виконано у співавторстві зі співробітниками Черкаського інженерно – технологічного інституту.

Апробація роботи. Основні положення і результати дисертації викладено в доповідях на II міжнародній конференції «Нові технології в машинобудуванні» (м. Ялта, 1993), науково-технічній конференції «Аерокосмічний комплекс: конверсія і технології» (м. Житомир, 1995), міжнародній конференції ”Високоефективні технології в машинобудуванні” (м. Алушта, 1996), науково-технічній конференції «Оснастка-97», (м. Київ, 1997).

Публікація матеріалів. По темі дисертації опубліковано 5 статей, 4 тези доповідей на міжнародних та республіканських науково – технічних конференціях, держрегістрацію пройшло 2 науково-технічних звіти.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п’яти розділів, висновків, переліку використаних джерел із 111 найменувань та трьох додатків.

Дисертаційна робота містить 144 сторінки машинописного тексту, 34 малюнки, 7 таблиць.

 

 

У першому розділі визначені основні вимоги до приводів електроерозійних вирізних дротяних верстатів з ЧПК. Зроблено огляд і аналіз відомих теоретичних і експериментальних досліджень в області технологій і обладнання для ЕЕО ДЕІ. На підставі огляду ставляться задачі дослідження.

В другому розділі приведено опис технологічного обладнання, що слугувало за базу експериментальних досліджень. Дано обгрунтування розроблених методик експериментів, вибору класу точності приладів та методів оцінки похибки результатів при прямих та непрямих вимірах.

У третьому розділі аналізуються результати експериментальних досліджень коливань ДЕІ з оцінкою їх впливу на продуктивність різання. Дано обгрунтування технічних рішень по модернізації основних технологічних систем ЕЕВВ моделі СЕЛД.

Система направлення ДЕІ верстатів СЕЛД використовує найбільш просту і зручну в експлуатації, відкриту, круглу V – утворну напрямну з кутом утворюючих 90 градусів. Така напрямна забезпечує швидке вкладання ДЕІ і придатна для дротів діаметром 0, 05... 0, 5 мм. Недоліком цього типу напрямних є підвищені амплітуди коливань ДЕІ. В результаті проведених досліджень (рис. 1) встановлено, що для стійкої фіксації ДЕІ в відкритих V – утворних напрямних необхідно, щоб співвісність верхньої і нижньої напрямних в поперечному напрямку не перевищувала 0. 01 мм, а нерівномірність руху дроту 2... 4%.

Для виконання цих вимог розроблені нові схема юстування напрямних та механізм перемотування дроту, де швидкості розмотування і натягу здійснюються різними двигунами, настроюються незалежно одна від одної, а їхня робота узгоджується електронним регулятором. Це дозволило знизити амплітуди коливань дроту до величин менше 0, 01 мм при нерівномірності 2... 4%. Такий рівень коливань забезпечує стабільність процесу різання на оптимальних міжелектродних проміжках, стабілізує роботу регулятора подачі, що в остаточному підсумку збільшує продуктивність прямого різу (рис. 2).

У четвертому розділі розглянуто питання про визначення теплових та гідродинамічних умов в МЕП, які забезпечують досягнення максимальної продуктивності різання при безобривній обробці. Рівень та ефективність використання потужності, що вводиться в МЕП, багато в чому залежать від витрат робочої рідини при її примусовому прокачуванні через проміжок. Швидкість обтікання ДЕІ безпосередньо визначає умови теплообміну на поверхні дроту, щільність шламу в проміжку та розподіл розрядів в квазіпаралельній площині уздовж довжини пазу, що прорізається (ефект гніздування).

В роботах Левіта М. Л., Парадізової М. В., Біхмана Б. М. та інших авторів є лише дані попередньої оцінки (похибка в межах 80... 120%) швидкості течії і витрат рідини при симетричному коаксіальному промиванні зазору. Визначення швидкості обтікання ДЕІ з похибкою 10.. 15% дає можливість обчислити значення коефіцієнту теплообміну між ДЕІ і зовнішнім середовищем та застосувати модель термічного навантаження на дріт для практичних розрахунків режимів різання, що забезпечують максимальну продуктивність при безобривній обробці.

Для схеми різання дротяним електродом (рис. 3) швидкість поперечного обтікання ДЕІ потоком рідини, що проходить через МЕП, можна визначити по формулі Вейсбаха для щілинних зазорів:

 

 , (1)

 

де  – мінімальний перетин щілини; V – швидкість потоку рідини; р- густина рідини; -кінематична в’язкість; -Pпр=P1-P2; h- висота заготовки.

Проблема використання (1) полягає в необхідності точного визначення -Pпр=P1-P2 (решта складових легко вимірюються або є відомими сталими). Для виміру -Pпр розроблено модельний осередок системи промивання. Приведено й описано його схему, порядок проведення експериментів, використовувана вимірювальна апаратура. Результати вимірів подано на рис. 3. На підставі узагальнення отриманих результатів розроблено методику розрахунку -Pпр і по (1) швидкості поперечного обтікання ДЕІ з відносною похибкою до 10%. Для приведеної схеми промивання критерій Рейнольдса

 

 , (2)

 

Середнє число Нуссельта

 

 , (3)

 

де Pr – критерій Прантля.

Середній коефіцієнт тепловіддачі

 

 , (4)

 

де  – теплопровідність робочої рідини.

Відомо, що температурне поле електродів при ЕЕО має дві складові – постійну нерухому, зв’язану з проходженням