WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |

В процессеэкспериментов фиксировалась величинарабочего тока и напряжения с помощьюприборов (амперметра и вольтметра),имеющихся на станке. После установки изакрепления очередного образца напредметном столике, закрепляли электрод,включали генератор импульсов и плавноопускали электрод с помощью регулятора подачи понаправлению к заготовке. При приближенииэлектрода к заготовке происходил электрическийразряд, и, таким образом, получалась лунка.Для получениядостоверных данных на каждом образцеполучали неменее 30 лунок.После окончания опыта вновь измеряетсямасса образцов и электродов на электронныхвесах. Генератор импульсоввыполнен на базе экспериментальнойустановки ЭФИ 101, свозможностью получения емкостиконденсатора С 200 мкФ, 400 мкФ, 600 мкФ и напряженияU 18 В.

В качестве критерияоценки процесса исследование фрактальнойразмерности шероховатости обработаннойповерхности после ЭЭО проводили длячетырех различных материалов:алюминиевого сплава АК4, быстрорежущейстали Р18, титанового сплава ВТ20 и стали5ХНМА. Образцыобрабатывались на четырех режимах: черновой,получистовой, чистовой и отделочный.

При металлографическихисследованиях структура поверхностногослоя изучалась с помощью оптическогомикроскопа «Микро – 200», который позволяет увеличиватьповерхность микрошлифа. От образцов, послеобработки на электроэрозионном станкеотрезали темплеты для проведения исследованиймикроструктуры поверхностного слоя вобласти воздействия электрода. Темплеты заливали эпоксидной смолой дляудобства шлифования и получениямаксимально плоской поверхности. Послешлифования осуществляли полированиетемплетов пастами, содержащими алмазные микропорошкимарки АСМ и АМ, применяя их в порядкеуменьшения размеров абразивных частиц.После удаления царапин и рисок с поверхностиисследуемых темплетов, их поверхностныйслой протравливали специальными растворамидля выявленияструктуры материала.

Рис.1. Блок-схемаисследовательского комплекса: 1 - ЭИ; 2 -заготовка;
3 - приемныйпреобразователь

Для регистрация ианализа акустических сигналов,возникающих при ЭЭО, использоваласьспециальная аппаратура, состоящая изприемного преобразователя,предварительного высокочастотногоусилителя, блока универсальных фильтров,блокаосновного усилителя, блока интегрирования,и анализатораспектра С4-77. Блок-схема аппаратурыизображена на рис.1. В качестве приемногопреобразователя использовался вибропреобразовательАР37 (производства «ГлобалТест» г. Саров), имеющийлинейную передаточную характеристику вдиапазоне0,5–15000Гц.

В третьей главе представлены результатыэкспериментальных исследований по износуэлектрода-инструмента и исследованийединичных лунок при электроэрозионнойобработке титановых сплавов, дляразработки рекомендаций по выборуоптимальных параметров обработки. Изучены особенности процесса ЭЭО на основеисследований единичных лунок приобработке титанового сплава.

Были проведеныисследования ЭЭО титанового сплава ОТ-4единичными импульсами. Эксперименты по ЭЭОпроводили в лабораторных условиях, где вкачестве оборудования для проведенияисследований использовали приспособлениедля моделирования процесса ЭЭО сгенератором импульсов. Результатыисследований износа медногоэлектрода-инструмента при обработкетитанового сплава ОТ-4 в различных средахпредставлены на рис.2. Наибольший износэлектрода инструмента составил 0,009 г присиле тока равной 0,5 А, а наименьший износ 0,001г при силе тока 0,2 А.

Обработкаэкспериментальных данных показала, чтопроцесс износа ЭИ в среде воздуха,керосина и РЖ3 подчиняется уравнению

Износ ЭИ в водевыражается зависимостью

,

где – износэлектрода-инструмента, %; I – сила тока; а,b,c,d -коэффициенты, полученные эмпирическим путем, зависящие отсреды.

Из анализа рис.2. следует,что характер эрозионного разрушенияэлектрода с увеличением силы тока, аследовательно и энергии единичногоимпульса имеется ярко выраженный пик.Меняющийся характервеличины износа электрода, как функцииэнергии единичного импульса показывает напротекание двух независимых процессов. Сповышением энергии импульса или силы токаэрозионный процесс электрода возрастает, потому,что больший объем энергии расходуется наразрушение. Сдругой стороны, с повышением энергииувеличивается тепловыделение, инициирующие процессыотдыха или снижение плотности дефектовкристаллического строения электродногоматериала, приводящее к повышению эрозионной стойкости.При доминировании второго механизма износЭИ уменьшается (0,5 – 0,8 А).

Геометрическиепараметры микролунок изменяются взависимости от применяемой рабочей среды.Одним из наиболее рациональных режимов ЭЭОявляется обработка образцов в РЖ-3 и вкеросине, при этом формируется болееточный контур и большая глубина лунки, чемв других средах, это обусловленоповышением мощности разряда за счетувеличения пробивного напряжения.Геометрические параметры лунки влияют натепловое поле, действующее в зонеобработки.

Сила тока I, А

Рис.2. Зависимость износаэлектрода инструмента от силы тока I:
1– навоздухе; 2 – в воде; 3– вкеросине; 1 – в РЖ-3

Приближеннаязависимость для коэффициентасосредоточенности источника определялась по методике Б.Н.Золотых, а коэффициента геометрическойхарактеристики лунки по методике Н.КФотеева. Физический смыслкоэффициента сосредоточения заключается вучете теплофизических свойств материала ислужит для конкретных расчетовтемпературных полей при электроэрозионнойобработке.

Рис.3.Распределение значенийдиаметра лунки (а), геометрической
характеристики лунки (б),коэффициента сосредоточения (в)

По результатамстатистического анализа были построеныгистограммы, показывающие законраспределения значений диаметров,геометрической характеристики лункиkhd, и коэффициента сосредоточенияk. Так как объемвыборки не превышает 50-ти, то припостроении гистограмм использовалось 6интервалов (рис.3). Анализ гистограммы подиаметрам лунок показал, что распределениесоответствует закону равной вероятности,следовательно, имеет местосистематическая переменная погрешность, вчастности непостоянство сопротивления поплощади электрода. Анализ гистограммы покоэффициенту сосредоточения k выявил, чтоон подчиняется закону нормальногораспределения, что в свою очередь, говорито том, что в процессе ЭЭО, много факторов,влияющих на процесс, и они не зависимы другот друга, отсутствуют доминирующиепогрешности. Таким образом, анализпроведенных исследований, результатовизноса медного электрода-инструмента приобработке различных материалов в разныхсредах, износ электрода-инструментадоказал, что в первую очередь зависит отэнергии импульса и его параметров, вчастности от силы тока.

На основаниипроведенных исследований также былиполучены зависимости износа ЭИ приединичном импульсе от емкостиконденсатора. Определено влияние вида заготовительнойоперации ЭИ и рабочей среды на процесс износаэлектрода-инструмента, невыявлено однозначной функциональнойзависимости износа от емкости конденсатора (рис.4). Изрис.4. следует, что количественно износэлектрода-инструмента зависит от рабочейсреды и параметров обработки, но функционально (или качественно) износидет по единому закону с различнымикоэффициентами, что говорит о том, чтофизические процессы,происходящие на электроде, не носят однозначнойзависимости от параметровобработки.

На основаниипроведенных экспериментальныхисследований были получены зависимостиизменения массы электрода-заготовки иизменения износа электрода-инструмента вразличных средах при обработке различныхматериаловединичным импульсом, на основании которыхразработана программа по выборупараметров ЭЭО (св–во регистр. прог. №2006613985). Анализ результатов исследованийпоказывает,что наибольшее изменение массы заготовкипо сравнению с другими средами наблюдается врабочей жидкости (РЖ-3) и составляет: дляматериалаСт3сп –2,310-3г/имп, для материала Х18Н10Т – 2,910-3г/имп, для материала ОТ-4 - 0,910-3г/имп, а наименьший износмедного электрода-инструмента для разныхматериалов заготовки составил: для материала Ст3сп – 1,3410-3г/имп в водной среде, для материала Х18Н10Т – 1,3810-3 г/имп в рабочей жидкости (РЖ-3), дляматериала ОТ-4 – 2,0610-3г/имп в водной среде.

200 250 300 350 400450500550 600

Емкость батареи конденсаторов, С,мкФ

Рис.4.Зависимость износаэлектродов от емкости батареиконденсаторов:
на воздухе:1 –износ ЭИ (штамповка);2 –износ ЭЗ(вырубка); 3 – износ ЭИ (штамповка);4 – износ ЭЗ(вырубка); в воде: 5 – износ ЭЗ (штамповка); 6– износЭЗ (вырубка);7 –износ ЭИ(штамповка); 8– износЭИ (вырубка)

Повышение устойчивостиЭЭО возможно на основе представлений одиссипативном канале. Поддействием единичного разряда наобрабатываемую поверхность, большая частьподводимой энергии, преобразуется втепловой импульс. В результате вповерхностных слоях металла возникаетнестационарное температурное поле, иосновная доля выделяемого тепла будетраспределяться вглубь материала за счеттеплопроводности, вызывая соответствующиефазово-структурные температурныеизменения. Продолжительность единичногоразряда при электроэрозионной обработкесоставляет 10-4 10-3 с, нопродолжительность активной фазы непревышает 510-6 с, апериод температурной релаксации вматериале достигает 10-4 с. Следовательно,время активного взаимодействия материалас электрическим разрядом в среднем напорядок, а то и два порядкаменьше периода формирования активногодиссипативного теплового стока.

Высокая плотностьмощности единичного разряда и малаяпродолжительность его активноговзаимодействия с материалом не позволяетза столь короткий промежуток временисформироваться полноценным тепловымдиссипативным каналам, поэтому образующаядисбалансная доля энергетическоговоздействия реализуется в виде работыэрозионного поверхностного разрушения.Изменение энергии единичного разряда впервую очередь зависит от формы импульса,от напряжения и силы тока, выделяющихся вмежэлектродном пространстве.Соответственно, кривая энергии единичногоразряда будет зависеть от формы кривыхнапряжения и силытока.

Все вышеперечисленноеговорит о возможности управления илиповышения производительности и качестваповерхностей, обработанныхэлектроэрозионным способом за счетувеличения зоны энергетических затрат наэлектроэрозионное разрушение при помощиоптимизации параметров импульсов иизменения кривой активности тепловогодиссипативного процесса. Проведенныеисследования в области тепловых явленийпри ЭЭО выявили, что сопротивлениеобрабатываемого материала эрозионномувоздействию определяется, в основном,свойствами материала, а не режимомобработки

Для процесса ЭЭОхарактерно большое количество параметров,которые могут быть использованы дляанализа и управления процессом обработки.Как объект управления процесс ЭЭОпредставлен схемой связей на рис.6. Крометого, этот процесс в значительной степениносит случайный характер, что вытекает изпостоянно меняющихся условий в МЭП.

В настоящее времяуправление процессом ЭЭО осуществляетсяна основе аппроксимации определенныхпараметров обработки. В реальных жеусловиях имеется определенное отклонениемежду расчетным и реальным значениемаппроксимации (погрешности аппроксимации).Кроме того, процесс ЭЭО сопровождаетсятакже быстрым изменением физическихпараметров в МЭП, таких как короткоезамыкание, холостой ход ГИ и т.д.

Поэтому для достижениянаиболее приемлемых параметров процессаЭЭО, протекающего при таких условияхприменяется система управления,основанные на различных способахуправления. Их можно разделить на триосновные группы:

1. Регулирование подачиЭИ системы управления осуществляетсярегулирование (удержание) единственногопараметра процесса, например расстояниемежду электродами, с помощью простойавтономной замкнутой цепи управления.Параметры цепи устанавливают извне иливручную.

2. Программноеуправление. Система управления используетспециальную программу, предназначенныхдля установки отдельных параметровобработки и составленные наосновании эмпирических или теоретическихустановленных характеристикприменяемого электроэрозионногооборудования. При этом не учитываютсяслучайные колебания, возникающие впроцессеобработки.

3. Адаптивное управление.Система управления осуществляетнепрерывную комплексную оценку процессаобработки и установку параметров в ходепроцесса посредством логическойсистемы.

Иногда используютразличные комбинации перечисленныхсистем. Например, применяя системууправления, основанную на принципеуправления процессом ЭЭО, использующим вкачестве основы управления процессапрограммы, способные заранее определитьход процесса ЭЭО с ограниченной точностью.При этом роль адаптивной системыуправления сводится, квыявлению и устранению всех отклоненийпроцесса от его нормального протекания.

Одним из важныхпоказателей процесса ЭЭО являетсяустойчивость процесса. Подустойчивостью понимается способностьсохранять в течение заданного промежуткавремени непрерывный процесс съема металлаи эвакуации продуктов эрозии, несмотря навозникновение в системе случайных илизакономерных возмущающих воздействий.

В четвертой главе представлены результатыисследований по оптимизации истабилизации процесса ЭЭО. Для процессаэлектроэрозионной обработки наиболееактуальной задачей являетсяэкспериментальное и теоретическоенахождение оптимальных сочетанийпараметров технологического режима спозиций повышения производительности присохранении показателей качестваобработки:

, где

– вектор физическиизмеримой информации о функционированиистанка; – текущее время; – векторуправления процессом резания;, – соответственноскорость и энергоемкость процессаобработки; – вектор внешнихвозмущений, вызванных изменением площадиобработки, углублением инструмента вдеталь, изменением условий эвакуации,износом электрода-инструмента, локальнымизменением свойств рабочей жидкости в МЭП,и другими факторами.

Оптимальностьпараметров технологического процессаопределяется экономическими показателями.Критерием эффективностиэлектроэрозионной обработки примемцелевую функцию:

,

где – приведенные затратына обработку одной заготовки; – стоимость энергии,затрачиваемой на изготовление детали;–стоимость электродов-инструментов ирабочей жидкости, необходимых дляизготовления детали; – затраты живого и овеществленноготруда, связан­ные с эксплуатацией и обслуживаниемэлектроэрозионного станка.

Под затратами наэксплуатацию и обслуживание станкапонимается заработная плата рабочего иамортизационные отчисления. Таким образом,целевую функцию по эффективности можнопредставить в виде:

,

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»