К вопросу об обеспечении заданных требований качества при электроэрозионной обработке заготовок проволочным электродом-инструментом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2023. №4. С. 15-17 В ulletin ofthe Ulyanovsk State Technical University. 2023 : (4) 1 5

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Научная статья УДК 621.9.048.4

doi: 10.61527/1684-7016-2023-4-15-17

К вопросу об обеспечении заданных требований качества при электроэрозионной обработке заготовок проволочным электродом-инструментом

Дмитрий Валерьевич Кравченко

Ульяновский государственный технический университет, Ульяновск, Россия mr.dvk287@yandex.ru

Аннотация. Рассмотрена методика расчёта электрических показателей режима электроэрозионной обработки заготовок проволочным электродом-инструментом под заданные требования качества обрабатываемых поверхностей на уровне микрогеометрии поверхностного слоя (шероховатость формообразу-емой поверхности).

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, электрические показатели режима, заданные требования качества, шероховатость поверхности.

MACHINE-BUILDING

Scientific article

On the issue of ensuring the specified quality requirements in electrical discharge machining (EDM) of workpieces with a wire electrode-tool

Dmitriy V. Kravchenko

Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk, Russia mr.dvk287@yandex.ru

Abstract. A method for calculating the electrical indicators of the mode of electrical discharge machining (EDM) of workpieces with a wire electrode-tool for the specified quality requirements of the processed surfaces at the level of microgeometry of the surface layer (roughness of the formed surface) is considered. Keywords: electrical discharge machining (EDM), electrical performance mode, specified quality requirements, roughness surface.

Учитывая известную специфику протекания процесса размерной электроэрозионной обработки (ЭЭО) проволочным электродом-инструментом (ЭИ), важно принять во внимание влияние различных значимых технологических параметров (факторов) и условий протекания процесса ЭЭО, которые влияют на стабильность процесса

© Кравченко Д. В., 2023

ЭЭО, точность формообразования, качество фор-мообразуемых поверхностей на уровне макро-, микрогеометрии поверхностного слоя и показатели технико-экономической эффективности.

На кафедре «Технология машиностроения» (с2019 года - кафедре «Инновационные технологии в машиностроении») УлГТУ в рамках проводимых исследований был осуществлён критический анализ, систематизация и обобщение существующих отечественных научных походов и

ВестникУльяновского государственноготехнического университета. 2023. №4. С. 15-17 1 6 В ulletin of the Ulyanovsk State Technical University. 2023 : (4)

теоретико-экспериментальных данных по определению электрических показателей ЭЭО заготовок проволочным ЭИ под заданные требования качества формообразуемых поверхностей на уровне микрогеометрии поверхностного слоя (шероховатость обработанной поверхности) [1, 6-8].

Установив функциональную связь электрических показателей ЭЭО с параметрами шероховатости, можно подобрать такой режим ЭЭО, при котором будут обеспечены заданные по рабочему чертежу детали значения высотных параметров шероховатости (Яа, Ктах).

Высоту микронеровностей по параметру Яа,

мкм можно определить по зависимости:

Ra = М ■ k, 3

20 1

VW, (i)

где Pi - коэффициент перекрытия лунок: Pi « 1,2 ... 1,5 (при предварительной обработке, когда Ra = 3,2 ... 6,3 мкм, значение Pi принимают в большую сторону, а при окончательной, когда Ra = 0,8 ... 3,2 мкм - в меньшую сторону); ki -экспериментальный коэффициент, учитывающий физико-механические свойства материала обрабатываемой заготовки, м/Дж0'333 : ki « 20 ... 150; W - энергия импульсов, генерируемых генератором импульсов (ГИ) электроэрозионного вырезного станка, Дж.

Тогда, решая обратную задачу, энергия импульсов W, Дж, опираясь на зависимость (1):

W

/20 Ra

_ VpfkT

(2)

где Ra - нормированное значение параметра шероховатости, заданное по рабочему чертежу детали, мкм.

Остальные электрические показатели режима ЭЭО можно определить через ёмкость С, Ф зарядного конденсатора ГИ электроэрозионного вырезного станка:

с = (3)

ипр

где ипр - среднее напряжение пробоя, В: ипр « (0,50 ... 0,75) • Ио, где Ио - напряжение холостого хода, В, которое зависит от вида обработки (предварительная или окончательная) и характеристики ГИ: и0«20...200В.

Силу тока короткого замыкания 1К.3 , А можно определить через ёмкость С, мкФ, зарядного конденсатора по зависимости:

1К.3 = 0,2 + 0,8 ■ С. (4)

Среднее значение силы тока 1ср, А определяют по зависимости:

Icp « (0,5 ... 0,75) ■ IK.3 .

(5)

Частоту следования импульсов /, Гц можно рассчитать по зависимости:

/ = . (6) Так как частота следования импульсов f определяется характеристикой конкретной модели ГИ, то расчётное значение / необходимо скорректировать до ближайшего фиксированного по паспорту ГИ (в меньшую сторону - при предварительной обработке, а в большую - при окончательной).

Установив паспортную частоту /п ГИ, уточняется энергия импульсов Шут :

Wyт = (7)

Уп

где /п в Гц.

По уточнённому значению энергии импульсов \ZVyT уточняют ёмкость зарядного конденсатора

Сут ,Ф:

7 ■ «7

(8)

„ = 2 ■ WyT

СуТ Ц2

ипр

Затем уточняют значения силы тока короткого замыкания !у 3 и среднее значение силы тока !ур :

1Гз = 0,2 + 0,8 ■ Сут ;

IyT « (0,5.0,75) ■ ,

ут

(9) (10)

где Сут в мкФ.

Далее рассчитывают период повторения тпр , с

и длительность импульсов ти ,с:

1

тПп =

J п Т-пр

■-пр

(11) (12)

где q - скважность импульсов, которая зависит от вида обработки (предварительная или окончательная) и характеристики ГИ: д « 5 ... 40.

В результате уточнённое (ожидаемое) значение Rayт, мкм:

КаУТ = § ■ к! ■ VWy7• (13) Зная Rayт, можно определить другие высотные параметры шероховатости:

Rzyт « 5 ■ Rayт;

Rmax

уТ

7 ■ Ra

ут

(14)

(15)

Таким образом, реализация вышеизложенной методики позволяет определить необходимые для обеспечения заданного качества формообразуемой поверхности заготовки электрические показатели режима ЭЭО, который необходимо задать средствами ГИ электроэрозионного вырезного станка, исходя из его функциональных возможностей.

Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2023. №4. С. 15-17 В ulletin of the Ulyanovsk State Technical University. 2023 :(4) 1 7

Рассмотренная выше методика расчёта электрических показателей режима ЭЭО проволочным ЭИ внедрена и апробирована в учебном процессе для обучающихся бакалавриата и магистратуры по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» в рамках дисциплин «Технология машиностроения» [2] - курсовое проектирование, «Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки заготовок» [3,4] - лабораторный практикум, «Высокие технологии в машиностроении» [5] - курсовое проектирование.

список источников

1. Кравченко Д. В. Обеспечение точности цилиндрических зубчатых изделий на операциях электроэрозионного вырезания, выполняемых на станках с ЧПУ : дис.... канд. технических наук: 05.02.08 / Ульяновский государственный техниче-скийуниверситет. Ульяновск, 1998. 333 с.

2. Кравченко Д. В. Расчёт режимов электроэрозионной обработки заготовок проволочным электродом-инструментом. Ульяновск: УлГТУ, 2000. 27 с.

3. Кравченко Д. В. Автоматизация технологической подготовки операций электроэрозионного вырезания изделий на станках с ЧПУ. Ульяновск : УлГТУ, 2002. 26 с.

4. Кравченко Д. В., Крупенников О. Г. Электрофизические и электрохимические методы обработки. Ульяновск : УлГТУ, 2015. 28 с.

5. Крупенников О. Г., Морозов О. И. Высокие технологии в машиностроении. Ульяновск : УлГТУ, 2019. 81 с.

6. Немилов Е. Ф. Справочник по электроэрозионной обработке материалов. Ленинград: Машиностроение, 1989. 164 с.

7. Ставицкая Н. Б. Изучение эрозионных лунок при электроискровой обработке материалов электродом-проволокой // Электронная обработка материалов. 1980. Вып. 6. С. 5-7.

8. Фотеев Н. К. Расчёт характеристик шероховатости поверхности, обработанной электроэрозионным способом // Электронная обработка материалов. 1977. Вып. 5. С. 22-24.

Информация об авторе

Д. В. Кравченко - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Инновационные технологии в машиностроении» УлГТУ.

REFERENCES

1. Kravchenko D. V. Obespechenie tochnosti cilindricheskih zubchatyh izdeliy na operaciyah el-ektroerozionnogo virezaniya, vipolnyemih na stankah

s CHPU: dis.... kand. tekhnicheskih nauk [Ensuring the precision of cylindrical gears in EDM operations performed on CNC machines: dissertation ... candidate of technical sciences]: 05.02.08 / Ulyanovskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet. [Ulyanovsk State Technical University]. Ulyanovsk, 1998. 333 p.

2. Kravchenko D. V. Raschet regimov elektro-erozionnoy obrabotki zagotovok provolochnim el-ektrodom-instrumentom [Calculation of modes of electrical discharge machining of workpieces with a wire electrode-tool]. Ulyanovsk, ULSTU, 2000. 27 p.

3. Kravchenko D. V. Avtomatizaciya tehnolog-icheskoj podgotovki operacij elektroerozionnogo virezaniya izdelij na stankah s CHPU [Automation of technological preparation of EDM cutting operations on CNC machines]. Ulyanovsk, ULSTU, 2002. 26 p.

4. Kravchenko D.V., Krupennikov O.G. Elektro-phizicheskie i elektrohimicheskie metody obrabotki [Electrophysical and electrochemical processing methods], Ulyanovsk, ULSTU, 2015.28p.

5. Krupennikov O. G., Morozov О. I. Visokie tehnologii v mashinostroenii [High technologies in mechanical engineering], Ulyanovsk, ULSTU, 2019. 81 p.

6. Nemilov E.F. Spravochnikpo elektroerozionnoy obrabotki materialov [Material EDM handbook], Leningrad, Mashinostroenie [Mechanical engineering], 1989. 164 p.

7. StavickayaN. B. Izuchenie erozionnyh lunokpri elektroiskrovoy obrabotke materialov elektrodom-provolokoj [Study of erosion pits in electrospark treatment of materials with electrode-wire]. Elektronnaya obrabotka materialov [Electronic material processing], 1980. Vol. 6.pp. 5-7.

8. Foteev N. K. Raschet harakteriatik sherohova-tosty poverhnosty, obrabotannoj elektroerozionnym sposobom [Calculation of surface roughness characteristics treated by EDM method]. Elektronnaya obrabotka materialov [Electronic material processing], 1977. Vol. 5. pp. 22-24.

Information about the author

D. V. Kravchenko - candidate of technical sciences, assistant professor, assistant professor of the department «Innovative technologies in mechanical engineering», UISTU.

Статья поступила в редакцию 27.11.2023; одобрена после рецензирования 29.11.2023; принята к публикации 01.12.2023.

The article was submitted 27.11.2023; approved after reviewing 29.11.2023; accepted for publication 01.12.2023.