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

7. Осипенко В.И., Плахотный А.П., Поляков С.П. “Математические и технологические аспекты САПР 4-х координатной электроэрозионной обработки// Материалы конференции “Оснастка-97”. – Киев, 1997. – С. 33-35.

 

 

Осипенко В. І. Підвищення продуктивності та точності розмірної електроерозійної обробки на вирізних верстатах з ЧПК. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 03. 07- Процеси фізико-технічної обробки. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 1999.

Дисертація присвячена дослідженню основних чинників, які визначають точність обробки, рівень та ефективність використання потужності, що вводиться в МЕП при електроерозійному дротяному різанні на вирізних верстатах з ЧПК. В роботі встановлені експериментальні, аналітичні та узагальнені залежності, які дозволяють виявити взаємозв’язок конструктивних характеристик технологічних систем ЕЕВВ та фізико-технологічних параметрів процесу різання, визначити теплові та гідродинамічні умови безобривної обробки при максимальній продуктивності знімання металу. Це надало можливість сформулювати вимоги та науково обгрунтовані рекомендації по проектуванню вузлів верстатів, розробити методику розрахунку параметрів технологічних процесів виготовлення широкого спектра деталей інструментального виробництва. Основні результати досліджень дозволили модернізувати електроерозійні вирізні дротяні верстати СЕЛД-02 і СЕЛД-03, забезпечити постачання споживачам САПР ТП ЕЕО та розробити конструкції основних вузлів макета чотирикоординатного ЕЕВВ СЕЛД-04.

Ключові слова: дротяний електрод, міжелектродний проміжок, розряд, імпульс, аналіз, математична модель, термічне навантаження, прогин дротяного електрода.

 

 

Осипенко В. И. Повышение производительности и точности размерной электроэрозионной обработки на вырезных станках с ЧПУ. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05. 03. 07 – Процессы физико-технической обработки. – Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 1999.

Диссертация посвящена исследованию основных факторов, определяющих точность обработки, уровень и эффективность использования мощности, вводимой в МЭП при электроэрозионной проволочной резке на вырезных станках с ЧПУ. В работе проведен критический анализ основных методов и средств повышения производительности и точности процесса формообразования на ЭЭВС. На основании анализа объектами исследований были выбраны:

1.Колебания ПЭИ и параметры системы направления и механизма перемотки, их определяющие.

2.Гидродинамические особенности обтекания ПЭИ рабочей жидкостью, их влияние на значение термической нагрузки на проволоку и уровень мощности, вводимой в промежуток.

3.Толщина и состав оксидных пленок на поверхности ПЭИ и их влияние на факельный перенос материала электрода на обрабатываемую деталь.

4.Способы определения прогибов ПЭИ и методы компенсации влияния на точность обработки углов и радиусов низкой жесткости проволоки.

Проведенные исследования позволили выявить условия стабильной фиксации ПЭИ в открытых V-образных направляющих (амплитуды колебаний менее 0. 01 мм) и сформулировать обоснованные технические требования к системе направления и механизму перемотки.

Для исследований параметров потока промывки МЭП разработана оригинальная модельная ячейка системы промывки. В диссертации приведены и описаны ее схема, порядок проведения экспериментов, используемая измерительная аппаратура. Полученные экспериментальные данные о скоростях промывки МЭП позволили определить коэффициент теплообмена между ПЭИ и рабочей средой. Используя известные аналитические решения уравнений теплопроводности стержня с граничными условиями третьего рода в стационарном режиме, получено выражение, дающее возможность оценить постоянную составляющую температурного поля ПЭИ и установить характер ее связи с параметрами режима обработки. Проведенный комплекс испытаний показал, что с доверительной вероятностью более 90%, предложенную модель термической нагрузки на ПЭИ, можно использовать для прогнозирования условий безобрывной обработки при максимальном уровне мощности вводимой в промежуток.

В конечном итоге это позволило на 40-60% увеличить производительность обработки стали на станках модели СЭЛД в сравнении с моделями, оснащенными таким же генератором.

Увеличение мощности вводимой МЭП и уменьшение рабочих величин промежутка при использовании режимов с длительностью импульсов более 3 мкс и амплитудами тока более 180 А приводит к запаиванию верхней части прорезанного паза перенесенным материалом электрода. Это практически исключает однопроходную обработку из-за сложностей, возникающих при отделении детали от заготовки и удалении с ее поверхности слоя латуни. Проведенный комплекс исследований позволил установить, что наиболее существенное влияние на факельный перенос материала электрода оказывают образующиеся на поверхности латунных ПЭИ оксидные пленки. В работе определены толщина (5-6 мкм) и состав (60... 65% Сu2O; 25... 30% CuO; 7... 10% ZnO) оксидных пленок, обеспечивающих полное устранение переноса латуни на поверхность детали. Разработана методика ускоренного искусственного формирования на поверхности проволоки защитных пленок требуемого состава и толщины.

В диссертации значительное место занимают исследования влияния на точность обработки углов и радиусов низкой жесткости проволочного электрода. Разработана методика аналитического расчета прогибов ПЭИ, получены обобщенные выражения для определения усилий действующих на проволоку в зависимости от обрабатываемого материала, скорости резания и условий промывки МЭП. Расчетные значения прогибов проволоки согласуются с экспериментально измеренными с погрешностями, не превышающими 6%. Это позволяет на этапе проектирования технологического процесса с высокой степенью точности рассчитать значения прогибов проволоки и с их учетом сформировать траекторию движения узлов фиксации ПЭИ, компенсирующую влияние низкой жесткости проволоки на точность обработки углов и радиусов контура. Выбор оптимальной стратегии обработки позволяет в 2.. 2, 5 раза снизить погрешности контура при увеличении времени обработки на 5... 20%.

Основные результаты исследований позволили модернизировать электроэрозионные вырезные проволочные станки СЭЛД-02 и СЭЛД-03, обеспечить поставку потребителям САПР ТП ЭЭО и разработать конструкции основных узлов макета четырехкоординатного ЭЭВС СЭЛД-04.

Ключевые слова: проволочный электрод, межэлектродный промежуток, разряд, импульс, анализ, математическая модель, тепловая нагрузка, прогиб проволочного электрода.

 

 

Vasiliyi I. Osipenko. Rising of Precision of the Dimension Electric Discharge Machining at the Cutting Numerically Controlled Programmed Machine Tools. – Manuscript.

The dissertation for the Scientific Degree of Candidate of technical sciences on speciality 05. 03. 07- processes of physic-technical machining. The National Ukraine Technical University “Kiev Polytechnic Institute”, Kiev, 1999.

The dissertation is devoted to the investigation of the basic factors which determine the precision level and efficiency of the input power usage in IEI for the Electro discharge wire cutting at the cutting numerically controlled programmed machine tools. Herein the experimental, analytical and generalised dependencies, which give a possibility to find out the interrelationship of the technological systems constructive characteristics EDCM and physical and technological parameters of the cutting process, to determine heat and hydrodynamic conditions for smooth processing through the maximal productivity of metal removal are determined. This has given an opportunity to make demands and scientifically studied recommendation for machine units design, work out a methodology of technological processes parameters accounting for instrumental production tools of wide spectrum. The main results of the investigation has given an opportunity to modern electric discharge wire machinery СЭЛД-02 and СЭЛД-03, to provide users with CAD TP EDM and work out construction of the main units of the four-coordinate model EDCM СЭЛД-04.

Key words: wire electrode, interelectrode interval, discharge, impulse, analysis, math model, heat duty, wire electrode flexure.