Методы расчета технологических параметров и электродов-инструментов при электроэрозионной обработке

• Автор: Журин, Александр Валентинович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 132 с. : ил.

I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. Анализ объекта исследования

1.1.1. Режимы обработки

1.1.2. Износ электрода-инструмента

1.1.3. Неравномерность распределения межэлектродного зазора

1.1.4. Деформация электрода-инструмента

1.2. Выводы. Цель работы и задачи исследования

II. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОЭРОЗНОННОЙ ОБРАБОТКИ

2.1. Исследование процессов в канале пробоя

2.1.1. Исследование процессов переноса заряженных частиц и газогидродинамических процессов в канале пробоя

2.1.2. Вычисление параметров газо-гидродинамических процессов в канале пробоя

2.2. Исследование тепловых процессов в электродах при единичном разряде
2.2.1. Моделирование процесса плавления в электродах при единичном разряде
2.2.2. Моделирование процесса испарения на электродах при единичном разряде
2.2.3. Вычисление удаления материала с электрода при единичном разряде
2.3. Исследование термомеханических процессов в электродах
2.4. Исследование процесса эвакуации продуктов эрозии и их влияния на формирование межэлектродного промежутка
2.4.1. Математическая модель
2.4.2. Вычисление напряженности электрического поля в межэлектродном зазоре
2.5 Выводы
III. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
3.1. Исследование эволюции поверхностей электродов
3.2. Исследование эволюции поверхностей электродов осесимметричной формы
3.2.1. Математическая модель эволюции поверхностей электродов, учитывающая износ электрода-инструмента
3.2.2. Математическая модель эволюции поверхностей электродов,

учитывающая влияние продуктов эрозии
3.2.3. Математическая модель эволюции поверхностей электродов, учитывающая износ электрода-инструмента и неравномерность распределения межэлектродного зазора
3.2.4. Расчет изменения рабочих поверхностей электродов в ходе электроэрозионной обработки
3.3. Исследование эволюции поверхностей электрода-заготовки при электроэрозионном вырезании
3.3.1. Математическая модель
3.3.2. Вычисление амплитуды колебаний электрода-инструмента
3.7. Выводы
* IV. МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ И ИХ ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
4.1. Технологическое оборудование для проведения экспериментальных исследований
4.2. Экспериментальная проверка адекватности модели тепловых процессов в электроде
4.3. Экспериментальная проверка адекватности модели эволюции поверхностей электродов
4.4. Экспериментальная проверка адекватности модели эволюции поверхностей электрода-заготовки при электроэрозионном вырезании
4.5. Методика расчета технологических параметров электроэрозионной обработки
4.6. Методика проектирования электродов-инструментов
4.6.1. Использование модели эволюции поверхностей электродов для проектирования электродов-инструментов
4.6.2. Пример практической реализации методики проектирования электрода-инструмента
4.6.3. Сравнение точности электроэрозионной обработки произведенной электродами-инструментами, спроектированными по различным методикам
4.7. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
В машиностроении наблюдается тенденция к усложнению формы деталей машин и механизмов. Так же, постоянно возрастают требования к их точности и надежности. Для повышения надежности требуется применение более прочных материалов. Их обработка классическими методами затруднена. А для повышения точности необходимо снизить погрешности, возникающие при обработке. Вышеназванные требования можно выполнить благодаря использованию методов обработки, основанных на электрофизикохимических воздействиях. Одним из таких методов является электроэрозионная обработка (ЭЭО). Это эффективный метод изготовления формообразующих поверхностей штампов, пресс-форм, литьевых форм, изготовление деталей со сложным контуром, получение в деталях пазов и щелей и т. д. [1 - 3].
Положительными моментами ЭЭО являются:
• возможность обработки электропроводных материалов с любыми физико-механическими характеристиками [1,4, 5];
• возможность сложного формообразования с использованием простейших схем движения инструмента и детали [1, 3, 6 - 8];
• возможность осуществить все схемы формообразования, которые встречаются при обработке на металлорежущих станках, а также некоторые схемы, осуществить которые на металлорежущих станках невозможно [1, 3, 8 - 10].
Электроэрозионный процесс имеет ряд недостатков:
• в поверхностном слое при обработке возможно возникновение микротрещин и структурных изменений материала [8, 11 - 13];
• электрод-инструмент (ЭИ) подвержен разрушению [14-19];
• форма и размеры детали отличаются от формы и размера ЭИ [18, 20 -23];
• при использовании маложестких ЭИ происходит их деформация [24
эффективным значением, что вполне допустимо, так как нас интересуют не начальные этапы развития температурного поля, а его состояние к концу импульса и после его окончания. Таким образом <3=яЭф-е‘кг2.
Для того чтобы получить решение методом суперпозиции Томсона, достаточно проинтегрировать решение для точечного источника по времени и координатам источника. Таким образом, для источника, имеющего эффективный радиус г0, действующего в течение времени 1„, получаем выражение:
1и2>г'о /ч
^(Л’0= Ш~—и 77 7УРл~'е (2.20)
Интегрируя по г и ф, в конечном виде получаем:
-fJrL.il) м. , і_*г1
Г(г,2Д)
8
р(4л--а)3'
Ґ ^ Т4аА|+1 4аг 1 , ^ 1 "І АакІ+ 4а| I ,
„ V/(4а&/+1) „ 7(4аАї + і)
, (2.21)
где А = - —, Ил - глубина лунки, гл - радиус лунки.
Второй член в скобке в уравнение (2.21) позволяет рассчитать температурное поле для момента времени, более позднего, чем длительность импульса.
Данная модель позволяет определять размеры лунки а, следовательно, и количество продуктов эрозии удаляемое с электрода в жидкой фазе. Зная распределение скорости РЖ в МЭЗ количество и свойства продуктов эрозии можно перейти к исследованию процессов влияющих на изменение величины МЭЗ.
Так же данная модель позволяет оценить шероховатость обработанной поверхности, производительность обработки и при необходимости толщину измененного слоя.
Однако, модель, рассмотренная выше, не учитывает испарение металла с поверхности электрода, но оно имеет место. Если количество материала, удаляемого за счет испарения окажется существенным по сравнению с объемом