УДК 621.9.048.4

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКЕ

Гарифуллин Айрат Анфасович
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

Аннотация
Я рассмотрел в общем технологический процесс изготовления червячной фрезы и в частности рассмотреть процесс электроэрозионной обработки в данной технологии. Насколько электро-эрозия важна в данной технологической цепочке и как влияет выбранная технология получения формообразующих поверхностей на качество режущего инструмента. Это ключевые вопросы, которые я хочу выделить в данной статье.

Ключевые слова: инструментальная техника, технологии формообразования, формообразование поверхностей, червячная фреза, электроэрозионная обработка


RESEARCHING OF PROCESS OF PRODUCTION SURFACE LAYER IN ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING

Garifullin Ayrat Anfasovich
Moscow State Technological University “Stankin“

Abstract
In this article, I want to consider in the overall the manufacturing process of screw mill and in details consider the process of electrical discharge machining in this technology. What is value of importance of electrical discharge machining in that process chain and how is it affects to the selected technology for production of forming surfaces of the quality of the cutting tool. This is main questions, that i want to take note.

Keywords: electro-discharge machining, screw mill, shaping technologies, surfaces shaping, tool machinery


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Гарифуллин А.А. Исследование процесса образования поверхностного слоя при электроэрозионной обработке // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 1. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/01/46091 (дата обращения: 29.09.2017).

Производство наручных часов является достаточно сложным процессом, включает в себя множество операций и требует высокой точности инструмента второго порядка для производства оснастки и деталей механизмов часов, так как детали маленьких размеров, а точность геометрии 0,001 мм.

В часовом производстве используется различное множество технологий производства тех или иных частей механизмов наручных часов, и соответственно в технологическую цепочку включено огромное множество различных инструментов и приспособления для формообразования.

В данном исследовании я рассмотрел процесс электроэрозионной обработки твердосплавной мелкомодульной червячной фрезы, используемой в часовой промышленности для нарезания зубчатых колес, шестеренок механизма наручных часов. Данная фреза имеет диаметр 12 мм и толщину от 4 мм до 16 мм в зависимости от характеристик нарезаемого профиля и геометрии зубьев. Данная фреза, изготавливается из заготовки спеченного твердого сплава марки ВК8 (92% карбид вольфрама и 8% Co – кобальт)

 

Рис. 1 Заготовка из спеченного твердого сплава под мелкомодульную червячную фрезу.

Как известно, твердые сплавы имеют достаточно высокую твердость (73-76 HRc) и высокую теплостойкость, за счёт высокотвердых материалов на основе карбидов вольфрама и кобальтовой металлической связки.  Что способствует повышению показателей скорости обработки, соответственно и производительности. Как правило заготовки из твердого сплава спекаются в определенных формах под конкретные цели. Представленная заготовочка была изготовлена специально под фрезы и поставляется в виде трубы.

Труба из твердосплавной спеченной заготовки разрезается на электроэрозионном станке.

 

Рис. 2 Вырезанная заготовка из спеченного твердого сплава под мелкомодульную червячную фрезу на электроэрозионном станке.

Далее с помощью электроэрозионной вырезки формируются стружечные канавки будущей червячной фрезы и заготовка уже принимает формы фрезы.

 

Рис. 3 Заготовка мелкомодульной твердосплавной червячной фрезы с вырезанными стружечными канавками на электроэрозионном станке.

Уже только после этого на специальном шлифовальном станке алмазными кругами создается профиль зубьев червячной фрезы и появляется затылованная задняя поверхность. Все инструментальщики знают, что без задней поверхности процесс резания практически не возможен.

 

Рис. 4 Готовая, затылованная мелкомодульная твердосплавная червячная фреза.

 

Рис. 5 Чертеж мелкомодульной червячной фрезы.

 

Рис. 6 Профиль зубьев фрезы.

 

Рис. 7 Пооперационные стадии производства твердосплавной червячной фрезы.

Исследование различных параметров электроэрозионной обработки влияющих на чистоту поверхностного слоя твердого сплава.

Таблица  1. Оптимальные режимы электроэрозионной обработки фрезы из сплава ВК8

Материал электрода (площадь обработки, мм2)

Частота, кГц

Длительность импуль­сов, мкс

Сила тока,

А

Произво­дительность, мм3/мин

Относи­тельный объемный износ ЭИ, %

Параметр шероховатость, мкм

МНБ-3 (400)

8

100

46

155

66

Rz=20

44

19

40

128

37

Rz=10

100

7

29

84

34

Rа=2,5…2,0

200

3

19

40

40

Ra= 2,0…1,25

М1 (180)

66

14

10

26

140

Rа= 2,5…1,25

88

10

6

10

130

Ra=2,0…1,25

200

3

0,5

5

110

Ra=1,25… 0,63

200

3

0.1

3

100

Ra= 0,4.. 0,32

Очень важно правильно подобрать технологические характеристики электроэрозионной обработки, необходимо выбрать оптимальные значения ча­стоты, длительности импульсов и силы рабочего тока электри­ческих импульсов. В таблице 2 приведены ориентировочные зна­чения параметров электрических импульсов, можно легко подобрать параметры электрических импульсов, зная необходимую чистоту поверхности после обработки.

Таблица 2. Рекомендуемые режимы обработки твердого сплава ВК8 в зависимости от требуемого параметра шероховатости обработанной поверхности

Параметр шерохова­тости, мкм

Электрические параметры импульса

Относительный объемный износ электрода, % *

Частота, кГц

Длитель­ность, мкс

Скваж­ность

Сила рабочего тока, А

Rz = 40

8

60-100

2

40-60

150/65

Rz = 40

8; 22; 44

10-60

2

25-40

(110—130)/ (35—40)

Ra= 1,6

88; 200

1,5-7,0

2

10-30

(70—80)/ (35 40)

Ra = 0,8

200; 440

1,0-3,0

2,3

3-15

(70 -80)/ 40

Ra = 0,4

200; 440

1,0-3,0

2

0,1—1

100/40

 

Рис. 8 Программа ЧПУ на экране электроэрозионного станка

После проведенного исследования, анализа и практики, я сделал вывод, что процесс электроэрозионной обработки твердосплавных инструментов является достаточно комплексным процессом и необходимо учитывать специфику режущего инструмента, геометрию, шероховатость и химические характеристики получаемой поверхности и оптимальные режимы обработки, при этом электро-эрозия будет эффективной так, как твердый сплав имеет высокую твердость и традиционными методами его обработать не удастся.

Рекомендуется учитывать все критерии по выбору параметров электрических импульсов при настройке режимов резания для большей производительности и эффективности производства инструментов.

В следующей статье, я разберу влияние способа электроэрозионной обработки на технологические характеристики формообразованной поверхности.


Библиографический список
  1. Петухов Ю.Е. Формообразование численными методами / Ю.Е. Петухов. – М. : «Янус-К», 2004. – 200 с.
  2. Петухов Ю. Е., Домнин П. В. Формообразование фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез. – М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2012. -130с.
  3. Гречишников, В.А. Математическое моделирование в инструментальном производстве / Гречишников В.А., Колесов Н.В., Петухов Ю.Е.. – М. : МГТУ «СТАНКИН». УМО АМ, 2003. – 116 с.
  4. Петухов Ю.Е. Проектирование инструментов для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства : дис. … докт. техн. наук : 05.03.01 / Петухов Ю.Е.. – М., 2004. – 393с.
  5. Петухов Ю.Е. Численные модели режущего инструмента для обработки сложных поверхностей / Петухов Ю.Е., Колесов Н.В. // Вестник машиностроения. – 2003. – №5. – С. 61-63.
  6. Петухов Ю.Е. Профилирование режущих инструментов среде Т-flex CAD-3D / Петухов Ю.Е. // Вестник машиностроения. – 2003. – №8. – С. 67-70.
  7. Петухов, Ю.Е. Способ формообразования фасонной винтовой поверхности стандартным инструментом прямого профиля / Петухов Ю.Е., Домнин П.В. // Вестник МГТУ «СТАНКИН». – 2011. – №3. – С. 102-106.
  8. Колесов Н.В. Система контроля сложных кромок режущих инструментов / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. // ИТО: Инструмент. Технология. Оборудование. – 2003. – №2. – С. 42-45.
  9. Петухов Ю.Е. Компьютерная модель формообразования сложной поверхности / Петухов Ю.Е., Домнин П.В. // Международная научно-техническая конференция «Автоматизация: проблемы, идеи, решения». В 2 т. : сб. науч. ст. – Тула, 2010. – Т. 1. – С. 197-200.
  10. Колесов Н.В. Компьютерная модель дисковых фасонных затылованных фрез / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е., Баринов А.В. // Вестник машиностроения. – 1999. – №6. – С. 57-61.
  11. Домнин П.В. Решение обратной задачи профилирования на базе схемы численного метода заданных сечений /Петухов Ю.Е., Домнин П.В. // Справочник. Инженерный журнал с приложением. – 2011. – №11. – С. 26-29.
  12. Колесов Н.В. Математическая модель червячной фрезы с протуберанцем / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. // СТИН. – 1995. – №6. – С. 26-29.
  13. Колесов Н.В. Два типа компьютерных моделей режущего инструмента Колесов/ Н.В., Петухов Ю.Е. // СТИН. – 2007. – №8. – С. 23-26.
  14. Петухов Ю.Е. Точность профилирования при обработке винтовой фасонной поверхности / Ю.Е. Петухов, П.В. Домнин // СТИН. – 2011 – №7. – С. 14-17.
  15. Петухов Ю.Е., Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла повышенной стойкости / Ю.Е. Петухов, А.А. Водовозов // Вестник МГТУ «СТАНКИН». – 2012. – №3. – С. 28-32.
  16. Петухов Ю.Е. Некоторые направления развития САПР режущего инструмента / Ю.Е. Петухов // СТИН. – 2003. – №8. – С. 26-30.
  17. Петухов Ю.Е. Затачивание по передней поверхности спиральных сверл с криволинейными режущими кромками / Ю.Е. Петухов, А.А. Водовозов // Вестник МГТУ «СТАНКИН». – 2014. – №1 (28). – С. 39-43.
  18. Петухов Ю.Е.Определение задних кинематических углов при обработке винтовых фасонных поверхностей стандартными фрезами прямого профиля./ Петухов  Ю.Е., Домнин П.В.//Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 2 (29). С. 27-33
  19. Петухов Ю.Е.Задачи по формообразованию при обработке резанием /Петухов Ю.Е., Колесов Н.В., Юрасов С.Ю.//Вестник машиностроения. 2014. № 3. С. 65-71.
  20. Петухов Ю.Е.Компьютерное моделирование обработки винтовой канавки на заготовке концевой фрезы./ Петухов Ю.Е, Домнин П.В.//Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2011. № 2. С. 156-164.
  21. Петухов Ю.Е. Cпособ шлифования фасонных валов. Патент на изобретение RUS 863310  04.05.1979
  22. Петухов Ю.Е.Устройство для правки фасонных шлифовальных кругов. Патент на изобретение RUS 823101 21.03.1979
  23. Петухов Ю.Е.Способ обработки цилиндрических поверхностей патент на изобретение RUS 904999 04.05.1979
  24. Петухов Ю.Е.Прибор для профилирования червячных фрез. Патент на изобретение RUS 878467 07.12.1978
  25. Петухов Ю.Е  Определение задних кинематических углов при обработке винтовых фасонных поверхностей стандартными фрезами прямого профиля /Петухов Ю.Е., Домнин П.В.//Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 2 (29). С. 27-33.
  26. Petukhov Yu.E.Some directions of cutting tool cad system development./ Petukhov Yu.E.//Russian Engineering Research. 2003. Т. 23. № 8. С. 72-76.
  27. Petukhov Yu.E.Curvilinear cutting edge of a helical bit with uniform life./ Petukhov Yu.E.//Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 10. С. 645-648.
  28. Kolesov N.V.The mathematical model of a hob with protuberances./Kolesov N.V., Petukhov Yu.E.//Russian Engineering Research. 1995. Т. 15. № 4. С. 71-75
  29. Petukhov, Y.E. Shaping precision in machining a screw surface / Y.E. Petukhov, P.V. Domnin // Russian Engineering Research. – 2011. – T. 31. – №10. – С. 1013-1015.
  30. Kolesov, N.V. Computer models of cutting tools / N.V. Kolesov, Y.E. Petukhov // Russian Engineering Research. – 2007. – T. 27. – №11. – С. 812-814.
  31. Petukhov, Y.E. Determining the shape of the back surface of disc milling cutter for machining a contoured surface / Y.E. Petukhov, A.V. Movsesyan // Russian Engineering Research. – 2007. – T. 27. – №8. – С. 519-521.


Все статьи автора «Гарифуллин Айрат Анфасович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: