CC BY
33
МЕТАЛЛООБРАБОТКА
ММАШШО!
— уменьшение количества типоразмеров оснастки в 3-5 раз;
— уменьшение количества типоразмеров электродов (6 вместо 13).
Технико-экономическая эффективность от реализации новой технологии иллюстрируется данными, представленными в табл. 4.
Литература
1. Саушкин Б. П. Состояние и перспективы развития электроэрозионных технологий и оборудования // Металлообработка. 2009. № 2. С. 33-41.
2. Электроэрозионная обработка изделий авиационно-космической техники / Ю. С. Елисеев, Б. П. Саушкин; под ред. Б. П. Саушкина. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. 456 с.
3. Электронный ресурс: www.winbrogroup.com
4. Золотых Б. Н. Физические основы электрофизических и электрохимических методов обработки. Ч. 1. М.: МИЭМ, 1975. 105 с.
5. Ставицкий Б. И. Электроискровая прецизионная обработка материалов. Научные основы особоточных методов формообразования поверхностей // Электронная обработка материалов. 2002. № 1. С. 5-32.
6. Гайлит Ю. Т., Саушкин Б. П. Технологическое обеспечение производства новых изделий // Крылья Родины. 2008. № 10. С. 35-40.
УДК 621.81.004.17
Экспериментальные исследования получения микрогеометрии
I V V
функциональных поверхностей деталей методом электроэрозионной обработки
В. А. Валетов, В. В. Медунецкий
В настоящее время в условиях рыночной экономики приборы с лучшей эргономикой и дизайном имеют конкурентное преимущество над аналогами при равных технических характеристиках. Происходит значительное усложнение геометрических форм изделий, что приводит к активному развитию технологий получения данных форм, будь то технологии литья или штамповки. При этом данные технологии были бы невозможны без формообразующих матриц, форма которых также усложняются в соответствии с формой изделия. Применение новых материалов накладывает определенные требования на качество разрабатываемых матриц. Стоит отметить, что к данным требованиям относятся: высокая твердость материала, его износостойкость, а также шероховатость поверхности матрицы, от которой напрямую зависит качество поверхности получаемой детали. Поэтому при изготовлении формообразующих матриц активно применяется электроэрозионное оборудование, которое вне зависимости от твердо-
сти материала способно придать необходимую форму изделию с заданной шероховатостью поверхности.
Рассматривая различное электроэрозионное оборудование, которое сейчас используется отечественными производителями, следует выделить, прежде всего, электроэрозионные прошивные станки. Принцип их работы заключается в том, что форма электрода-инструмента отображается в электроде-заготовке. Данный электрод-инструмент изготавливается индивидуально под конкретную задачу, и основным требованием к материалу заготовки является его электропроводность. Преимущество данного оборудования заключается в том, что на нем можно получить любой сложности форму с прямолинейными образующими и с заданным качеством поверхности. При обработке заготовок сложной формы зачастую используется несколько электродов. Сложная форма разбивается на более простые поверхности, для обработки которых изготавливаются свои электроды,
№ 3(65)/2012
что приводит к увеличению производительности и геометрической точности поверхности. В некоторых случаях данный метод обработки является единственно возможным. Применение такого оборудования ограничено возможностями производства, а также квалификацией персонала, работающего с данным оборудованием.
Современные прошивные станки сочетают в себе все методы электроэрозионной обработки, такие как электроэрозионная прошивка, резка и полирование. Основными практическими задачами при применении метода электроэрозионной прошивки являются расчет, проектирование и изготовление электрода-инструмента.
Особо стоит отметить, что одной из возможностей этого метода изготовления является получение микрогеометрии поверхности детали, а значение шероховатости электрода-инструмента играет важнейшую роль в расчете данного процесса. В настоящее время основным критерием оценки качества поверхности является параметр Ra, в зарубежной технике используется аналог — параметр VDI. Однако давно известно, что существует так называемый непараметрический подход к оценке качества поверхности [1]. В этом направлении и сейчас идут исследования. Можно привести работы [2-4], где обоснована целесообразность использования непараметрического подхода к решению задач оптимизации характеристик поверхностного слоя деталей для различных функциональных свойств поверхностей. В этих работах предложено в качестве критериев оценки шероховатости поверхности использовать графическое изображение плотностей ординат и тангенсов углов наклона профиля.
Поэтому, если параметрический подход к оценке шероховатости поверхностей не давал объективной картины о микрогеометрии исследуемого профиля, то для доказательства нецелесообразности параметрического подхода в оценке шероховатости получаемой поверхности в процессе электроэрозионной обработки был проведен ряд экспериментов на электроэрозионном прошивном станке Form 20 фирмы Agie Charmilles [5]. Были изготовлены пять опытных образцов с одинаковой шероховатостью поверхности Ra = 1,6 мкм. Образцы — пластины из стали ХВГ [ГОСТ 2591-88 (СТ СВ 3899-82)], обрабатываемая поверхность размерами 10 X 10 мм с требуемой глубиной обработки 0,05 мм в режиме полирования. Конкретные режимы обработки исследуемых поверхностей изделий (технологические
таблицы режимов обработки) рассчитаны с использованием программного продукта швейцарской фирмы Agie Charmilles. При расчете режимов было задано требуемое значение Ra = = 1,6 мкм обрабатываемой поверхности. Рассчитаны геометрические параметры (включая «занижение») и изготовлен электрод-инструмент. Данный электрод-инструмент выполнен из бескислородной меди (ГОСТ 10988-75) с рабочей поверхностью 9,8 X 9,8 мм.
Основные параметры электроэрозионной обработки для получения поверхности с шероховатостью Ra = 1,6 мкм
Пиковый ток I, А..................................3,6
Длительность импульса T, мкс........31,6
Длительность паузы Р, мкс..........23,7
Напряжение U, В.................180
Фронтальная площадь Fp, см2.........0,01
Износ, %..............................................1,7
Качество поверхности
по стандарту VDI 3400............................24
Занижение размеров М, мм..........0,077
Профили поверхностей полученных образцов измеряли на профилографе Hommel Tester. Были получены порядка 50 000 высотных значений шереховатости для каждого изменяемого профиля. Обработка численных значений микронеровностей произведена в среде MATLAB. Далее построены графические изображения исследуемых профилей. С использованием преобразования Фурье получены плотности распределения ординат и тангенсов углов наклона профилей (рис. 1, 2). На приведенных рисунках представлены плотности распределения ординат (рис. 1) и тан-
Рис. 1. Плотности распределения ординат профилей для пяти поверхностей с параметром Яа = 1,6 мкм
120
№ 3(69)/2012
ОБРАБОТКА
Рис. 2. Плотности распределения тангенсов углов наклона профилей для пяти поверхностей с параметром Яа = 1,6 мкм
генсов углов наклона профилей (рис. 2) для пяти поверхностей с одинаковым параметром Яа = 1,6 мкм. Из данных рисунков видно, что при одинаковом параметре Яа = 1,6 мкм плотности распределения существенно различаются от образца к образцу. Это доказывает, что параметр Яа не может служить полностью объективной оценкой шероховатости при электроэрозионной обработке.
Для подтверждения полученного результата были изготовлены и исследованы 20 опытных образцов с различными значениями параметра Яа: от 0,1 до 4,3 мкм. Для каждого образца построены плотности распределения ординат и тангенсов углов наклона профилей. Также выявлено несоответствие расчетных (программных, ожидаемых) параметров Яа их измеренным значениям на указанном профилографе (рис. 3).
Нами была выдвинута гипотеза о влиянии микрогеометрии поверхности электрода-инструмента на процесс электроэрозионной обработки. Поэтому суть следующего эксперимента заключалась в том, чтобы доказать влияние микрогеометрии поверхности на различные аспекты электроэрозионной обработки. Исходя из этого были рассчитаны и изготовлены два электрода с различной шероховатостью рабочей поверхности, у первого электрода Яа = 0,4 мкм, у второго — Яа = = 2,7 мкм. Все остальные параметры электродов одинаковы. Данными электродами требовалось отполировать одинаковые поверхности плиты стали ХВГ размерами 100 х 100 мм в одном и том же режиме обработки.
Основные параметры электроэрозионной обработки для получения полированной поверхности (Яа = 0,1) площадью 1 см2
Пиковый ток I, А.................1,8
Длительность импульса Т, мкс........1,18
Длительность паузы Р, мкс..........1,18
Напряжение и, В.................100
Фронтальная площадь см2.........0,01
Износ, %.......................25
Качество поверхности
по стандарту УБ1 3400.............. 0
Занижение размеров М, мм..........0,022
В результате данного эксперимента получены две эквивалентные поверхности с Яа = = 0,1 мкм, но при этом вторая поверхность (обрабатываемая электродом с шероховатостью Яа = 2,7 мкм) была получена при равных прочих условиях на 40 мин быстрее, чем первая поверхность (при продолжительности 150 мин в первом варианте). Учитывая тот факт, что основным недостатком электроэрозионной обработки является низкая производительность, данный эксперимент выявил возможность увеличения этой производительности за счет оптимизации шероховатости поверхности электрода-инструмента. Также стоит отметить, что износ электрода-инструмента зависит от его начальной шероховатости поверхности. Основываясь на данных фактах, следует ввести понятие инструментальной шероховатости как шероховатости поверхности электрода-инструмента, обеспечивающей минимальный износ его в электроэрозионном процессе. При решении задач сложного формообразования на производстве данный кри-
Я_ 7
6
5
4 \-3 2 1 -
Опытные образцы
Рис. 3. Расчетные и измеренные параметры Яа исследуемых поверхностей изделия:
— измененные значения; — расчетные значения
0
№ 3 (65)/2012
терий производительности может выйти на первый план, поскольку от него напрямую зависит себестоимость изделия.
Вывод
Проведенные эксперименты на электроэрозионном станке Form 20 фирмы Agie Charmilles подтвердили целесообразность использования в практике непараметрического подхода к оценке микрогеометрии поверхностей деталей, получаемых (формируемых) в процессе электроэрозионной обработки. Также выявлено несоответствие расчетных (программных) параметров Ra изготовляемых поверхностей их измеренным значениям. Подтверждена гипотеза о влиянии шереховато-сти поверхности электрода-инструмента на длительность электроэрозионной обработки, что подтверждает возможность оптимизации
электроэрозионного процесса, в частности реализуемом на станке Form 20 фирмы Agie Charmilles.
Литература
1. Валетов В. А. Возможные критерии оценки шероховатости обработанных поверхностей // Тр. ЛКИ. 1976. Вып. 108. С. 135-140.
2. Валетов В. А., Иванов А. Ю. Непараметрический подход к оценке качества изделий // Металлообработка. 2010. № 6. С. 55-59.
3. Валетов В. А., Иванов А. Ю. Микрогеометрия поверхностей деталей и их функциональные свойства // Приборостроение. 2010. № 8. С. 7-12.
4. Третьяков С. Д., Юльметова О. С. О проблемах оптимизации микрогеометрии поверхностного слоя деталей приборов // Приборостроение. 2010. № 8. С. 12-15.
5. Руководство по эксплуатации электроэрозионного станка Form 20 // Charmilles Technologies SA. Bejing Agie Charmilles Industrial Electronics Co. Ltd. 2007.
Выставка «MASHEX-2012»
при поддержке выставки «Технофорум»: курс на успех
mcish3 flj технофорум
15-я международная выставка машиностроения и металлообработки «Mashex-2012» при поддержке выставки «Технофорум», которая пройдет с 22 по 25 октября 2012 года в Москве в ЦВК «Экспоцентр», к 1 июля не только достигла, но и превысила прошлогодний уровень как по количеству участников, так и по занимаемой выставочной площади. Все ведущие игроки уже забронировали стенды. В октябре на выставке ожидается более 150 участников из 10 стран мира. Традиционно среди иностранных компаний много представителей из Белоруссии, Турции, Германии. 15-я юбилейная выставка пройдет в павильоне «Форум» ЦВК «Экспоцентр» на площади более 6 тысяч кв. м.
Новый проект создан на базе выставок «Mashex» (организатор МВК) и «Технофорум» (организатор ЦВК «Экспоцентр»). Впервые компании МВК и «Экспоцентр» объединили свои усилия в прошлом году при проведении выставки «Mashex-2011» в выставочном комплексе «Экспоцентр». Организаторы приняли стратегическое решение развивать оба бренда, поскольку каждый из них имеет свою ценность. Решено по четным годам, начиная с 2012 года, проводить выставку в формате «Mashex» при поддержке «Технофорума», а по нечетным — соответственно «Технофорум» при поддержке «Mashex».
Главная особенность объединенного проекта — существенное расширение его тематики. Основные разделы выставки: металлообработка, кузнечно-прессовое оборудование, оборудование и инструменты для обработки металлов давлением, станки и инструмент для нанесения покрытий, обработки поверхностей и ее защиты, комплектующие изделия и материалы, литейные и формовочные машины, термообработка, гидравлика, КИП, CAD/CAM (PLM), материалы и композиты, ремонт и модернизация оборудования, лазеры, роботы.
Одновременно с выставкой «Mashex-2012» при поддержке «Технофорума» в «Экспоцентре» пройдут и другие промышленные выставки: «PCVExpo. Насосы. Компрессоры. Арматура. Приводы и двигатели» и « Weldex/Россвар-ка-2012» (сварочные материалы, оборудование и технологии).
Для эффективной подготовки к посещению выставки организаторы предоставляют всю необходимую информацию:
• на сайте www.mtexpo.ru размещен список участников и план павильона;
• в рубрикаторе компании распределены по группам выпускаемой продукции.
Электронный билет позволяет посетителям сэкономить время: на входе в выставочный центр его нужно просто обменять на именной бедж.
Приезжайте в ЦВК «Экспоцентр» с 22 по 25 октября 2012 года и узнайте о всех новинках машиностроения!
№ 3(69)/2012
