Научная статья на тему 'ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ КОРКОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ-ИНСТРУМЕНТОМ, ПОЛУЧЕННЫМ ПО ТЕХНОЛОГИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ'

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ КОРКОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ-ИНСТРУМЕНТОМ, ПОЛУЧЕННЫМ ПО ТЕХНОЛОГИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
81
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА / ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ / РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ / КОПИРОВАЛЬНО-ПРОШИВОЧНЫЙ СТАНОК / ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ / ФУНКЦИЯ ОТКЛИКА / ЭМПИРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ / ПОКРЫТИЕ / КАЧЕСТВО / ELECTRICAL-DISCHARGE MACHINING / PERFORMANCE / CUTTING CONDITIONS / COPYING BROACHING MACHINE / FACTOR ANALYSIS / RESPONSE FUNCTION / EMPIRICAL MODEL / GALVANIC DEPOSITION / COATING / QUALITY

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Абляз Т.Р., Осинников И.В., Шлыков Е.С., Коногорова Л.В., Плотников Е.В.

Цели исследования: повышение производительности электроэрозионной обработки с применением алюминиевого электрода-инструмента с медным покрытием, создание математической модели методом факторного эксперимента, подбор рациональных параметров обработки. По электроэрозионным свойствам алюминиевые ЭИ с медным покрытием, полученным методом гальванического осаждения, сопоставимы со сплошными ЭИ. Однако вопрос прогнозирования производительности ЭЭО с использованием данных ЭИ изучен не в полной мере. Методом факторного эксперимента создана эмпирическая модель. Благодаря ей становится возможным прогнозирование производительности копировально-прошивной электроэрозионной обработки. Описана методика проведения экспериментальных исследований, показано используемое оборудование. Представлены варьируемые параметры регрессионного анализа ( I , T on, U ). В процессе теоретического исследования составлена матрица планирования. Вычислены и определены значимые и незначимые коэффициенты регрессии. Произведена проверка на адекватность полученной эмпирической модели. Получена окончательная модель путем обратной замены параметров матрицы. Созданы изображения гиперповерхности функции отклика в координатном пространстве при постоянном значении каждого из параметров регрессионного анализа. Определено влияние изменения параметров на функцию отклика к Q . Представлены максимальные и минимальные значения производительности. Результатом исследования является эмпирическая модель, позволяющая прогнозировать производительность КПЭЭО с использованием алюминиевого ЭИ с медным покрытием в зависимости от параметров обработки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Абляз Т.Р., Осинников И.В., Шлыков Е.С., Коногорова Л.В., Плотников Е.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FEATURES OF ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING WITH A CRUST ELECTRODE-TOOL OBTAINED BY THE TECHNOLOGY OF GALVANIC DEPOSITION

A The aim of the study is to increase the productivity of electrical discharge machining using an aluminum electrode-tool EDM with a copper coating by selecting rational processing parameters using a mathematical model obtained by the method of factorial experiment. In terms of electroerosive properties, aluminum ET with a copper coating obtained by the method of galvanic deposition are comparable to continuous EIs. However, the issue of predicting EDM performance using ET data has not been fully studied. The paper considers an empirical model obtained by the method of factorial experiment, which makes it possible to predict the performance of copy-piercing electrical discharge machining. The technique of experimental research is described, the equipment used is shown. The variable parameters of the regression analysis ( I , T on, U ) are given, the planning matrix is compiled, the regression coefficients are calculated, the significant coefficients are determined, and an empirical model is obtained, tested for adequacy. The reverse replacement of the matrix parameters is carried out, and the final model is obtained. The images of the response function hypersurface in the coordinate space with constant parameters I, Ton, U are given. The character of the response function Q changes when the parameters are changed are determined. The limiting values of productivity are revealed. An empirical model has been obtained that makes it possible to predict the performance of KEEDM using an aluminum ET with a copper coating, depending on the processing parameters.

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ КОРКОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ-ИНСТРУМЕНТОМ, ПОЛУЧЕННЫМ ПО ТЕХНОЛОГИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ»

Абляз Т.Р., Осинников И.В., Шлыков Е.С., Коногорова Л.В., Плотников Е.В. Особенности электроэрозионной обработки корковым электродом-инструментом, полученным по технологии гальванического осаждения // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. -2020. - Т. 22, № 4. - С. 67-74. DOI: 10.15593/2224-9877/2020.4.09

Abliaz T.R., Osinnikov I.V., Shlykov E.S., Konogorova L.V., Plotnikov E.V. Features of electrical discharge machining with a crust electrode-tool obtained by the technology of galvanic deposition. Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science, 2020, vol. 22, no. 4, pp. 67-74. DOI: 10.15593/2224-9877/2020.4.09

ВЕСТНИК ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение

Т. 22, № 4, 2020 Bulletin PNRPU. Mechanical engineering, materials science

http://vestnik.pstu.ru/mm/about/inf/

DOI: 10.15593/2224-9877/2020.4.09 УДК 539.3

Т.Р. Абляз, И.В. Осинников, Е.С. Шлыков, Л.В. Коногорова, Е.В. Плотников

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ КОРКОВЫМ ЭЛЕКТРОДОМ-ИНСТРУМЕНТОМ, ПОЛУЧЕННЫМ ПО ТЕХНОЛОГИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ

Цели исследования: повышение производительности электроэрозионной обработки с применением алюминиевого электрода-инструмента с медным покрытием, создание математической модели методом факторного эксперимента, подбор рациональных параметров обработки. По электроэрозионным свойствам алюминиевые ЭИ с медным покрытием, полученным методом гальванического осаждения, сопоставимы со сплошными ЭИ. Однако вопрос прогнозирования производительности ЭЭО с использованием данных ЭИ изучен не в полной мере. Методом факторного эксперимента создана эмпирическая модель. Благодаря ей становится возможным прогнозирование производительности копировально-прошивной электроэрозионной обработки. Описана методика проведения экспериментальных исследований, показано используемое оборудование. Представлены варьируемые параметры регрессионного анализа (/, Ton, U). В процессе теоретического исследования составлена матрица планирования. Вычислены и определены значимые и незначимые коэффициенты регрессии. Произведена проверка на адекватность полученной эмпирической модели. Получена окончательная модель путем обратной замены параметров матрицы. Созданы изображения гиперповерхности функции отклика в координатном пространстве при постоянном значении каждого из параметров регрессионного анализа. Определено влияние изменения параметров на функцию отклика к Q. Представлены максимальные и минимальные значения производительности. Результатом исследования является эмпирическая модель, позволяющая прогнозировать производительность КПЭЭО с использованием алюминиевого ЭИ с медным покрытием в зависимости от параметров обработки.

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, производительность, режимы резания, копировально-прошивочный станок, факторный анализ, функция отклика, эмпирическая модель, гальваническое осаждение, покрытие, качество.

T.R. Abliaz, I.V. Osinnikov, E.S. Shlykov, L.V. Konogorova, E.V. Plotnikov

Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation

FEATURES OF ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING WITH A CRUST ELECTRODE-TOOL OBTAINED BY THE TECHNOLOGY OF GALVANIC DEPOSITION

A The aim of the study is to increase the productivity of electrical discharge machining using an aluminum electrode-tool EDM with a copper coating by selecting rational processing parameters using a mathematical model obtained by the method of factorial experiment. In terms of electroerosive properties, aluminum ET with a copper coating obtained by the method of galvanic deposition are comparable to continuous EIs. However, the issue of predicting EDM performance using ET data has not been fully studied. The paper considers an empirical model obtained by the method of factorial experiment, which makes it possible to predict the performance of copy-piercing electrical discharge machining. The technique of experimental research is described, the equipment used is shown. The variable parameters of the regression analysis (I, Ton, U) are given, the planning matrix is compiled, the regression coefficients are calculated, the significant coefficients are determined, and an empirical model is obtained, tested for adequacy. The reverse replacement of the matrix parameters is carried out, and the final model is obtained. The images of the response function hypersurface in the coordinate space with constant parameters I, Ton, U are given. The character of the response function Q changes when the parameters are changed are determined. The limiting values of productivity are revealed. An empirical model has been obtained that makes it possible to predict the performance of KEEDM using an aluminum ET with a copper coating, depending on the processing parameters.

Keywords: electrical-discharge machining, performance, cutting conditions, copying broaching machine, factor analysis, response function, empirical model, galvanic deposition, coating, quality.

Введение

Использование современных материалов с повышенными физико-химическими свойствами в производстве повышает стоимость конечного изделия [1-7]. Необходимо создание нового класса высококачественных изделий, изготавливаемых дешевле и быстрее относительно традиционных методов обработки, таких как резание, литье, прессование и т.д. [8, 9].

По своей природе материалы с повышенными свойствами чаще всего являются труднообрабатываемыми, поэтому обработка таких материалов лезвийным инструментом затруднительна, а лазерная резка и гидроабразивная обработка являются дорогостоящими и не обеспечат необходимой точности размеров [10, 11]. Технология копировально-прошивной электроэрозионной обработки (КПЭЭО) позволяет получать детали сложной формы из материалов с высокими конструкционными и прочностными характеристиками, выполненные из труднообрабатываемых сплавов [12-14]. В настоящее время технология изготовления электродов-инструментов (ЭИ) является дорогостоящей ввиду использования высокого коэффициента используемого материала, уходящего в стружку, соответственно, выходной продукт имеет высокую стоимость производства [15]. Актуальной задачей является внедрение в процесс электроэрозионной обработки (ЭЭО) сложнопрофильного электрода-инструмента с покрытием, позволяющим снизить затраты на его производство [16, 17].

В настоящее время не полностью изучен вопрос прогнозирования производительности КПЭЭО с применением данных ЭИ, поэтому актуальной задачей является получение эмпирической модели, позволяющей прогнозировать показатели производительности, что дает возможность подбирать режимы обработки.

Цель работы - повышение производительности электроэрозионной обработки с применением алюминиевого электрода-инструмента с медным покрытием путем подбора рациональных параметров обработки с помощью математической модели, полученной методом факторного эксперимента.

Анализ применения

электродов-инструментов с покрытием

В качестве электродов-инструментов чаще всего применяют латунь марки Л65 (ГОСТ 17711-93), медь марки М1 (ГОСТ 859-2001) и алюминий марки АЛ1 (ГОСТ 2685-75). Свойства данных материалов представлены в табл. 1 [18, 19].

Медь обладает наибольшими показателями эрозионной стойкости и температуры плавления,

поэтому она находит наибольшее применение в качестве материала ЭИ для КПЭЭО. Однако применение сплошных медных ЭИ экономически неэффективно. Оно характеризуется высокой стоимостью меди, а также низким коэффициентом использования материала.

Таблица 1 Свойства материалов-электродов

Материал Эрозионная Температура

электрода стойкость плавления, °С

Латунь Л65 0,15 950

Медь М1 7 1085

Алюминий АЛ1 0,11 670

Одним из способов снижения стоимости изготовления ЭИ является получение комплексных ЭИ с эрозионно-стойкими покрытиями (корковые электроды) [20-26]. Для получения основы комплексного ЭИ чаще всего применяются технологии литья и быстрого прототипирования.

По выращенному ЭИ создается восковая модель. Далее по восковой модели создается гипсовая модель, из которой впоследствии выплавляется воск. Таким образом получается форма для литья.

На полученную основу наносится медное покрытие гальваническим способом.

Сила тока 1 А/дм2, время погружения ЭИ в ванну 24 ч.

На ЭИ подается минус от установки, на медный электрод, находящийся в растворе, подается плюс. ЭИ полностью погружается в раствор на все время обработки. Через каждый час ЭИ вынимается и раствор тщательно перемешивается.

Рис. 1. Корковый ЭИ, полученный методом литья, после гальванической обработки: 1 - слой медного покрытия;

2 - непокрытые участки; 3 - медные наросты

По краям подложки сформирован ровный слой медного покрытия 1 (рис. 1). В ее центре имеются непокрытые места 2 (см. рис. 1). На ребрах имеются наросты меди 3 (см. рис. 1). Данный эффект связан с недостаточной температурой рас-

твора сульфата меди и большой плотностью силы тока при проведении гальванической обработки. Соответственно, для обработки изделий методом КПЭЭО такой электрод рационально использовать только на черновых режимах.

В работе [27] исследованы металлические электроды с покрытием.

Рис. 2. Электроды-инструменты: 1 - медный ЭИ; 2 - корковый ЭИ; 3 - алюминиевый ЭИ

Электрод № 1 выполнен из меди марки М1 по ГОСТ 1173-2006. ЭИ № 2 выполнен из алюминиевого сплава марки АК12 (ГОСТ 1583-93) с нанесенным медным покрытием. Электрод № 3 выполнен из алюминиевого сплава марки АК12 по ГОСТ 1583-93 (рис. 2).

Нанесение медного покрытия на ЭИ № 2 проводили гальваническим методом в сернокислом электролите при силе тока 1 А/дм2. Электролит предварительно подогревался до температуры 60-70 °С. Толщина нанесенного покрытия (рис. 3) составила 1,3 мм.

В

Рис. 3. Алюминиевый ЭИ с нанесенным медным покрытием: 1 - алюминиевое основание; 2 - медное покрытие

На рис. 4 представлены результаты величины износа электродов-инструментов после обработки стали.

Алюминий Медь Алюминий с медным

покрытием

Рис. 4. Износ электродов-инструментов

Показано, что величина износа ЭИ из алюминия (№ 3) наибольшая и составляет 0,7 мм. Величина износа медного ЭИ (№ 1) сопоставима с комплексным ЭИ с нанесенным медным покрытием (№ 2). Величина износа электродов (№ 1 и № 2) не превысила 0,1 мм (табл. 2).

Таблица 2

Значение глубины обработки при ЭЭО стали 38Х2Н2МА

Электрод- Номер Глубина Среднее значение

инструмент опыта обработки, мм производительности обработки, мм/ч

1 0,53

Алюминий 2 0,55 0,52

3 0,48

Алюминий 1 0,88

с медным 2 0,90 0,89

покрытием 3 0,89

1 0,92

Медь 2 0,94 0,92

3 0,90

На основании полученных данных сделан вывод, что инструмент с покрытием на основе меди допустимо сравнивать со сплошным медным электродом.

Материалы и методы исследования

Проведен полный факторный эксперимент. При помощи регрессионного анализа проводили обработку результатов эксперимента и получали эмпирические формулы [20, 21].

Экспериментальное оборудование - копиро-вально-прошивной станок Smart CNC.

Рабочая жидкость - трансформаторное масло (ГОСТ 982-80).

Варьируемые параметры для проведения регрессионного анализа: сила тока (I), напряжение (U) и время действия импульса (Ton).

Варьирование параметров матрицы планирования представлено в табл. 3.

Таблица 3

Варьирование параметров матрицы планирования

Нижнее Верхнее

Параметр Нижний Верхний Средний «звезд- «звезд-

уровень уровень уровень ное» плечо ное» плечо

I, A 2 8 5 1 9

Ton, мкс 40 150 100 30 200

U, B 50 100 75 45 105

Зависимость числа опытов от числа уровней факторов представлена в виде

N = 2к + 2к +1 = 15,

где N - количество опытов; к - количество факторов.

Для минимизации влияния случайных процессов в ходе электроэрозионной обработки проведено три параллельных опыта (у = 3). Исходные данные для построения матрицы планирования эксперимента представлены в табл. 4.

Исходные данные для построения матрицы планирования эксперимента

№ п/п X (I, А) X (Топ, мкс) Х3 (и, В)

1 2 40 50

2 8 40 50

3 2 150 50

4 8 150 50

5 2 40 100

6 8 40 100

7 2 150 100

8 8 150 100

9 1 100 75

10 9 100 75

11 5 30 75

12 5 200 75

13 5 100 45

14 5 100 105

15 5 100 75

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

*;=К -

2й + 2а2

N

где р - номер фактора.

Таблица 5

Матрица ОКЦП

№ X) Х1

п/п (I, А)

1 +1

2 +1 + 1

3 +1

4 +1 + 1

5 +1

6 +1 + 1

7 +1

8 +1 +1

9 +1 -1,215

10 +1 +1,215

11 +1 0

12 +1 0

13 +1 0

14 +1 0

15 +1 0

(Топ, мкс)

Х> (Гш,

мкс)

+1,215

Х1Х2

Х1Х3

Х4 Х'5 Х'6

0,27 0,27 0,27

0,27 0,27 0,27

0,27 0,27 0,27

0,27 0,27 0,27

0,27 0,27 0,27

0,27 0,27 0,27

0,27 0,27 0,27

0,27 0,27 0,27

0,746 -0,73 -0,73

0,746 -0,73 -0,73

-0,73 0,746 -0,73

-0,73 0,746 -0,73

-0,73 -0,73 0,746

-0,73 -0,73 0,746

-0,73 -0,73 -0,73

У] =

У * У-

¿-и=к -

Таблица 4

где у- - значение функции отклика; ] - номер

опыта; 1 - номер параллельного опыта; к - количество параллельных опытов.

Чтобы оценить приращение параметра оптимизации от его среднего значения планирования, была вычислена выборочная дисперсия для каждой строки матрицы:

^ = 1 к -

1 к

- У

1 1=1

Уп - УI

Ошибка опыта рассчитана по формуле

52 = 5.

Результаты в табл. 6.

эксперимента представлены

Таблица 6

Результаты эксперимента

С учетом кодирования факторов при значении «звездного» плеча а = 1,215 составлена матрица планирования (табл. 5). Значения фиктивных переменных рассчитываются по формуле

№ п/п Результаты повторов Среднее У. Выбор. дисп. З.2 Ошибка ^

У1 У2 У3

1 0,0305 0,0521 0,0089 0,0305 0,000467 0,02160

2 0,1546 0,0814 0,0082 0,0814 0,005358 0,07320

3 0,0053 0,0685 0,0369 0,0369 0,000999 0,03160

4 0,1957 0,1004 0,0051 0,1004 0,009082 0,09530

5 0,0519 0,0971 0,0067 0,0519 0,002043 0,04520

6 0,0093 0,0725 0,1357 0,0725 0,003994 0,06320

7 0,0083 0,0983 0,0533 0,0533 0,002025 0,04500

8 0,2309 0,1139 0,0069 0,1172 0,012552 0,11204

9 0,0487 0,0073 0,0901 0,0487 0,001714 0,04140

10 0,3849 0,1947 0,0045 0,1947 0,036176 0,19020

11 0,0085 0,1845 0,0965 0,0965 0,007744 0,08800

12 0,3208 0,1646 0,0084 0,1646 0,024398 0,15620

13 0,1394 0,0041 0,2747 0,1394 0,018306 0,13530

14 0,0625 0,3428 0,6231 0,3428 0,078568 0,28030

15 0,0057 0,2757 0,1407 0,1407 0,018225 0,13500

Однородность дисперсии проверяется по критерию Кохрена (уровень значимости а = 0,05). Дисперсия однородна, если расчетное значение критерия меньше табличного значения:

52

0] тах . /-г = —Т- < О я ,

расч ЛГ -гоЛтг ^

У 5

О = 0,3545 < О б = 3,680.

расч ' табл '

Рассчитана дисперсия воспроизводимости:

Найдено среднее арифметическое значение параметра оптимизации для каждой строки матрицы планирования по результатам проведенных экспериментов:

У 5

52у = -1

N

= 0,006 137 51.

(1)

к

+

+

+

+

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1,215

0

0

0

0

1=1

+1,215

0

0

0

0

0

1,215

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Вычислены коэффициенты модели. Свободный коэффициент рассчитывается следующим образом:

£ У]

К =■

N

£ Wj

b =

j=1

£

j=1

t„„„, =

|bi|

> с

y = 0,3544 + 0,0141X2 + 0,0070X1X2 -- 0,0037X1X23 + 0,0026X2X3 + 0,0081X 22.

Таблица 7

Коэффициенты полинома

Линейные эффекты характеризуются коэффициентами регрессии, которые определяются по зависимости

где р - номер фактора; х^ - кодированные значения факторов р в]-м эксперименте.

Вследствие введения фиктивных переменных произведено уточнение коэффициента Ь'0:

Ъ' = К- а2 £хр]= 0,3544.

1 =1

Определены дисперсии коэффициентов регрессии (см. табл. 5):

S (b0 )2 = S (bj)2 - a2 S [£xpj V j=1 У

Коэффициент регрессии Значение коэффициента Дисперсия Значение критерия Стьюдента

Ъс 0,1114 0,002 658 91 0,0516

Ъ1 0,0344 0,000 560 38 0,0237

Ъ2 0,0141 0,000 560 38 0,0237

Ъ3 0,0267 0,000 560 38 0,0237

Ъ12 0,0070 0,000 767 19 0,0277

Ъ13 -0,0037 0,000 767 19 0,0277

Ъ23 0,0026 0,000 767 19 0,0277

Ъц -0,0727 0,001 407 23 0,0375

Ъ22 -0,0667 0,001 407 23 0,0375

Ъ33 0,0081 0,001 407 23 0,0375

Определена дисперсия адекватности:

* £ ((j - yj))

S2 = адекв

f ад

•= 4,22;

/адекв = N - l = 7;

F = 2,2260 < F б 2,3.

расч 5 табл 5

(2)

S2

S2 (bi ) = ^-£x

По критерию Стьюдента оценена значимость коэффициентов:

Г = (-1) = 30,

где / - число степеней свободы.

Коэффициент значимый, если полученное значение удовлетворяет условию /расч > /табл для принятого уровня значимости и числа степеней свободы, с которым определялась ранее дисперсия З2 (см. формулу (1)):

Рассчитанные значения коэффициентов Стью-дента и значения дисперсий воспроизводимости представлены в табл. 7.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

При уровне значимости а = 0,73 предельное значение критерия Стьюдента составляет /табл = = 2,04. Незначимые коэффициенты регрессии Ъ1, Ъз, Ъ11, Ъ22 отброшены, и получена уточненная эмпирическая модель:

Исходя из условия (2), можно сделать вывод о том, что модель адекватна.

Для преобразования в математическую модель проводится обратная замена параметров матрицы планирования. Окончательная модель имеет следующий вид:

Яа = 7,3774 - 0,1543/ - 0,0686и - 0,0228Топ + + 0,0077/и + 0,0003иТоп.

Полученная математическая модель производительности является функцией отклика трех переменных - силы тока / (А), времени включения импульса Топ (мкс) и напряжения и (В).

Произвели рассечение четырехмерного пространства трехмерными, проецируя на него функцию отклика при / = 3 А, и = 100 В, Топ = 150 мкс (рис. 5-7).

Можно сделать вывод, что в зависимости от изменения значения напряжения и изменение значения функции отклика Q имеет линейную зависимость. При изменении длительности импульса Топ изменение значения величины Q происходит по квадратичной зависимости.

При и = 100 В, Топ = 110 мкс функция отклика Q принимает максимальное значение производительности Qmаx = 0,2 мм/ч; при и = 50 В, Топ = = 40 мкс - минимальное значение Qmm = 0,06 мм/ч; сила тока постоянна - / = 3 А.

i=1

2

i=1

Рис. 5. Гиперповерхность функции отклика, I = 3A

Рис. 6. Гиперповерхность функции отклика, Ton = 150 мкс

Исходя из рис. 6, можно сказать, что при изменении напряжения U изменение значения функции отклика Q имеет линейную зависимость; при изменении силы тока I - квадратичную.

При U = 100 В, I = 14 А функция отклика Q принимает максимальное значение производительности Qmax = 0,25 мм; при U = 50 В, I = 4 А - минимальное значение Qmin = 0,1 мм; время действия импульса постоянно - Ton = 150 мкс.

Рис. 7. Гиперповерхность функции отклика при и = 100 В

При изменении значения силы тока / и длительности имупльса Топ изменение значения функции отклика Q имеет квадратичную зависимость.

При / = 8 А, Топ = 150 мкс функция отклика Q принимает максимальное значение производительности Qmax = 0,25 мм; при / = 3 А, Топ = 40 мкс -минимальное значение Qmm = 0,06 мм; напряжение постоянно - и = 100 В.

При постоянном напряжении и = 100 В максимальное значение производительности Qmax =

= 0,25 мм достигается при / = 8 А, Топ = 150 мкс; минимальное значение Qmm = 0,06 мм достигается при / = 3 А, Топ = 40 мкс.

Оптимальными параметрами производительности назначены значения силы тока / = 2 А, Топ = = 150 мкс.

Выводы

1. Создана эмпирическая модель, благодаря которой становится возможным прогнозирование производительности КПЭЭО с использованием алюминиевого ЭИ с медным покрытием, полученным методом гальванического осаждения.

2. Показано, что при постоянной силе тока / = 3 А максимальное значение производительности Qmax = 0,2 мм/ч достигается при и = 100 В, Топ = 110 мкс; минимальное значение производительности Qmm = 0,06 мм/ч достигается при и = 50 В, Топ = 40 мкс. Максимальное значение производительности Qmax = 0,25 мм при постоянном времени действия импульса Топ = 150 мкс достигается при и = 100 В, / = 14 А; минимальное значение полинома Qmm = 0,1 мм достигается при и = 50 В, / = 4 А. При постоянном напряжении и = 100 В максимальное значение производительности Qmax = 0,25 мм достигается при / = 8 А, Топ = 150 мкс; минимальное значение Qmm = 0,06 мм достигается при / = 3 А, Топ = 40 мкс.

3. Оптимальными параметрами производительности назначены значения силы тока / = 2 А, Топ = 150 мкс.

Список литературы

1. Солнцев Ю.П., Вологжанина С.А., Иголкин А.Ф. Материаловедение. - М.: Академия, 2012. - 496 с.

2. Материаловедение машиностроительного производства: в 2 ч.: / А.М. Адаскин, Ю.Е. Седов, А.К. Онегина, В.Н. Климов. - М.: Юрайт, 2018. - Ч. 1. - 258 с.

3. Дмитренко В.П., Мануйлова Н.Б. Материаловедение в машиностроении. учеб. пособие. - М.: Инфра, 2018. - 432 с.

4. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка). - М.: Академия, 2012. - 288 с.

5. Материаловедение в машиностроении и промышленных технологиях / В.А. Струк, Л.С. Пинчук, Н.К. Мышкин, В. А. Гольдаде, П. А. Витязь. - М.: Интеллект, 2010. - 536 с.

6. Кузнецов В.А., Черепахин А.А. Технологические процессы в машиностроении. - М.: Академия, 2009. - 192 с.

7. Технологические процессы машиностроительного производства. - М.: Форум, 2010. - 528 с.

8. Смоленцев В.П. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов: в 2 т. - М.: Высшая школа, 1983. - Т. 1. - 247 с.

9. Елисеев Ю.С., Саушкин Б.П. Электроэрозионная обработка изделий авиационно-космической техники / под ред. Б.П. Саушкина. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - 437с.

10. Шифрин А.Ш., Резницкий Л.М. Обработка резанием коррозионностойких, жаропрочных и титановых сталей и сплавов. - М.; Л.: Машиностроение, 1964. - 448 с.

11. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. - М.: Высшая школа, 1974. - 590 с.

12. Абляз Т.Р., Ханов А.М., Хурматуллин О.Г. Современные подходы к технологии электроэрозионной обработки материалов: учеб. пособие. - Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. - 120 с.

13. Серебреницкий П.П. Современные электроэрозионные технологии и оборудование: учеб. пособие / Балт. гос. техн. ун-т. - СПб., 2007. - 228 с.

14. Фотеев Н.К. Технология электроэрозионной обработки. - М.: Машиностроение, 1980. - 184 с.

15. Surface morphology and microhardness behavior of 3161 in HAp-PMEDM / G. Singh, Y. Lamichhane, A.S. Bhui, S.S. Sidhu, P.S. Bains, P. Mukhiya // Facta Univ., Series: Mech. Eng. - 2019. - Vol. 17 (3). - P. 445-454.

16. Аналитика и цена [Электронный ресурс] / Информ. а-во Metal torg. - URL: https://www.meta1-torg.ru/med-tsena-za-gramm.htm (дата обращения: 20.06.2018).

17. Журин А.В. Методы расчета технологических параметров и электродов-инструментов в электроэрозионной обработке: дис. ... канд. техн. наук. - Тула, 2005. - 132 с.

18. Туманов А.Т Композиционные материалы будущего // Вестник РАН. - 1975. - № 3. - С. 37.

19. Катц Н.В. Металлизация тканей. - 2-е изд. -М.: Легкая индустрия, 1972. - 144 с.

20. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер [и др.]. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

21. Abraham B., Ledolter J. Statistical methods for forecasting. - New York: Wiley, 1983. - 445 р.

22. Dey S., Roy D.C. Experimental study using different tools // International Journal of Modern Engineering Research (IJMER). - 2013. - Vol. 3, iss. 3. -P. 1263-1267.

23. Sidhu S.S., Bains P.S. Study of the recast layer of particulate reinforced metal matrix composites machined by EDM // Materials Today: Proceedings. - 2017. - No. 4. -Р. 3243-3251.

24. Hybrid EDM and grinding hard materials using a metal matrix composite electrode / K.M. Shu, H.R. Shih, W.F. Lin, G.C. Tu // ASME 7th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis. - 2004 - Vol. 3. -Р. 247-254.

25. Оглезнев Н.Д. Разработка композиционных материалов электродов-инструментов с улучшенными эксплуатационными характеристиками для обработки металлических сплавов: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.06. - Красноярск, 2015. - 7 с.

26. Гришарин А.О., Абляз Т.Р., Оглезнев Н.Д. Повышение эффективности электроэрозионной обработки деталей гидроцилиндров и изделий специального назначения путем применения электродов-инструментов

с повышенными электроэрозионными свойствами // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2017. - Т. 19, № 3. - С. 151-162.

27. Абляз Т.Р., Шлыков Е.С., Кремлев С.С. Применение электродов-инструментов с покрытием для электроэрозионной обработки стали 38Х2Н2МА // СТИН. - 2017. - № 5. -С. 20-21.

References

1. Solntsev Iu.P., Vologzhanina S.A., Igolkin A.F. Materialovedenie [Material Science]. Moscow: Akademiia, 2012, 496 p.

2. Materialovedenie mashinostroitel'nogo proiz-vodstva [Material science of mechanical engineering production]. Ed. A.M. Adaskin, Iu.E. Sedov, A.K. Onegina, V.N. Klimov. Moscow: Iurait, 2018, 258 p.

3. Dmitrenko V.P., Manuilova N.B. Materialo-vedenie v mashinostroeni [Material Science in Mechanical Engineering]. Moscow: Infra, 2018, 432p.

4. Adaskin A.M., Zuev V.M. Materialovedenie (metalloobrabotka) [Material Science (metalworking)]. Moscow: Akademiia, 2012, 288 p.

5. Struk V.A., Pinchuk L.S., Myshkin N.K., Gol'dade V.A., Vitiaz P.A. 'Materialovedenie v mashinostroenii i pro-myshlennykh tekhnologiiakh [Material Science in Mechanical Engineering and Industrial Technology]. Moscow: Intellekt, 2010, 536 p.

6. Kuznetsov V.A., Cherepakhin A.A. Tekhnologicheskie protsessy v mashinostroenii [Technological processes in mechanical engineering]. Moscow: Akademiia, 2009, 192 p.

7. Tekhnologicheskie protsessy mashinostroitel'-nogo proizvodstva [Technological processes of machine-building production]. Moscow: Forum, 2010, 528 p.

8. Smolentsev V.P. Elektrofizicheskie i elektro-khimicheskie metody obrabotki materialov [Electrophysical and electrochemical methods of materials processing]. Moscow: Vysshaia shkola, 1983, vol. 1, 247p.

9. Eliseev Iu.S., Saushkin B.P. Elektroerozionnaia obrabotka izdelii aviatsionno-kosmicheskoi tekhniki [Electroerosion processing of aerospace equipment products]. Ed. B.P. Saushkina. Moscow: Izdatelstvo MGTU imeni N.E. Baumana, 2010, 437p.

10. Shifrin A.Sh., Reznitskii L.M. Obrabotka re-zaniem korrozionnostoikikh, zharoprochnykh i titanovykh stalei i splavov [Cutting of corrosion-resistant, heat-resistant and titanium steels and alloys]. Moscow; Leningrad: Mashinostroenie, 1964, 448 p.

11. Poduraev V.N. Rezanie trudnoobrabatyvae-mykh materialov [Cutting hard-to-machine materials]. Moscow: Vysshaia shkola, 1974, 590 p.

12. Abliaz T.R., Khanov A.M., Khurmatullin O.G. Sovremennye podkhody k tekhnologii elektroerozionnoi obrabotki materialov [Modern approaches to the technology of electroerosion processing of materials]. Perm': Izdatelstvo Perm. nats. issled. politekhn. universiteta, 2012, 120 p.

13. Serebrenitskii P.P. Sovremennye elektro-erozi-on-nye tekhnologii i oborudovanie [Modern electroerosion

technologies and equipment]. Balt. gos. tekhn. universitet. Saint-Petersburg, 2007, 228 p.

14. Foteev N.K. Tekhnologiia elektroerozionnoi obrabotki [Electroerosion Processing Technology]. Moscow: Mashinostroenie, 1980, 184 p.

15. Singh G., Lamichhane Y., Bhui A.S., Sidhu S.S., Bains P.S., Mukhiya P., Surface morphology and microhard-ness behavior of 316l in HAp-PMEDM. Facta University, Series: Mech. Engeenering, 2019, no. 17 (3), 445-454

16. Analitika i tsena [Analytics and Price]. Inform. a-vo Metal torg. URL: https://www.metal-torg.ru/med-tsena-za-gramm.htm (avalable 20 June 2018).

17. Zhurin A.V. Metody rascheta tekhnologi-cheskikh parametrov i elektrodov-instrumentov pri elektroerozionnoi obrabotke [Methods of calculation of technological parameters and electrode tools at electroerosion processing]. PhD thesises. Tula, 2005, 132 p.

18. Tumanov A.T Kompozitsionnye materialy budushchego [Composite materials of the future]. Vestnik RAN, 1975, no. 3, p. 37.

19. Katts N.V. Metallizatsiia tkanei [Fabric Metalization]. 2 nd. Moscow: Legkaia industriia, 1972, 144 p.

20. Iu.P. Adler et al. Planirovanie eksperimenta pri poiske optimal'nykh uslovii [Planning of the experiment in search of optimal conditions]. Moscow: Nauka, 1976, 279 p.

21. Abraham B., Ledolter J. Statistical methods for forecasting. New York: Wiley, 1983, 445 p.

22. Dey S., Roy D.C. Experimental study using different tools. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER), 2013, vol. 3, iss. 3, pp. 1263-1267.

23. Sidhu S.S., Bains P.S. Study of the recast layer of particulate reinforced metal matrix composites machined by EDM. Materials Today: Proceedings, 2017, no. 4, pp. 3243-3251.

24. Shu K.M., Shih H.R., Lin W.F., Tu G.C. Hybrid EDM and grinding hard materials using a metal matrix composite electrode. ASME 7th Biennial Conference on En-gineering Systems Design and Analysis, 2004, vol. 3, pp. 247-254.

25. Ogleznev N.D. Razrabotka kompozitsionnykh materialov elektrodov-instrumentov s uluchshennymi ekspluatatsionnymi kharakteristikami dlia obrabotki metallicheskikh splavov [Development of composite materials of the electrode-tools with improved performance characteristics for the processing of metal alloys]. PhD thesies. Krasnoiarsk, 2015, 7 p.

26. Grisharin A.O., Abliaz T.R., Ogleznev N.D. Povyshenie effektivnosti elektroerozionnoi obrabotki detalei gidrotsilindrov i izdelii spetsial'nogo naznacheniia putem primeneniia elektrodov-instrumentov s povyshennymi elektroerozionnymi svoistvami [Increase of efficiency of electroerosion processing of details of hydraulic cylinders and products of special purpose by application of electrodes-instruments with the raised electroerosion properties]. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo poli-tekhnicheskogo universiteta. Mashinostroenie, materialovedenie, 2017, vol. 19, no. 3, pp. 151-162.

27. Abliaz T.R., Shlykov E.S., Kremlev S.S. Pri-menenie elektrodov-instrumentov s pokrytiem dlia elektroerozionnoi obrabotki stali 38Kh2N2MA [Application of coated electrodes and tools for electric erosion treatment of 38Cr2Ni2MoA steel]. STIN, 2017, no. 5, pp. 20-21.

Получено 03.11.2020

Опубликовано 10.12.2020

Сведения об авторах

Абляз Тимур Ризович (Пермь, Россия) - кандидат технических наук, доцент кафедры инновационных технологий машиностроения Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: lowrider11-13-11 @mail.ru.

Осинников Илья Владимирович (Пермь, Россия) -студент кафедры инновационных технологий машиностроения Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: ilyuhaosinnikov@bk.ru.

Шлыков Евгений Сергеевич (Пермь, Россия) -кандидат технических наук, доцент кафедры инновационных технологий машиностроения Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: Kruspert@mail.ru.

Коногорова Луиза Викторовна (Пермь, Россия) -студентка кафедры инновационных технологий машиностроения Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: konogorova98@mail.ru.

Плотников Евгений Владимирович (Пермь, Россия) - студент кафедры инновационных технологий машиностроения Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: evgenij.plotnikov.1997@mail.ru.

About the authors

Timur R. Abliaz (Perm, Russian Federation) - Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, Department of Innovative Engineering Technologies, Perm National Research Polytechnic University, e-mail: lowrider11-13-11@mail.ru.

Ilya V. Osinnikov (Perm, Russian Federation) - Student, Department of Innovative Engineering Technologies, Perm National Research Polytechnic University, e-mail: ilyuhaosinnikov@bk.ru.

Evgeny S. Shlykov (Perm, Russian Federation) - Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, Department of Innovative Engineering Technologies, Perm National Research Polytechnic University, e-mail: Kruspert@mail.ru.

Luiza V. Konogorova (Perm, Russian Federation) -Student, Department of Innovative Engineering Technologies, Perm National Research Polytechnic University, e-mail: konogorova98@mail.ru.

Evgeny V. Plotnikov (Perm, Russian Federation) -Student, Department of Innovative Engineering Technologies, Perm National Research Polytechnic University, e-mail: evgenij.plotnikov.1997@mail.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.