ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. В современном машиностроении возрастают требования к производительности обработки, обеспечивающей высокие показатели качества обработанной поверхности изделий, выполненных из легированных износостойких сталей, обладающих высокими физико-механическими свойствами, что затрудняет их обрабатываемость лезвийным инструментом. Для обработки таких изделий целесообразно применять электрофизические методы, обработки, одним из которых является технология копировально-прошивной электроэрозионной обработки (КПЭЭО), с помощью которой возможно обрабатывать труднодоступные глубокие элементы, имеющие сложный профиль, а также глухие пазы изделий, изготовленных из легированных износостойких сталей. Статья посвящена повышению эффективности электроэрозионной обработки элементов сложного профиля детали типа «Корпус затвора», выполненной из стали 38Х2Н2МА (ГОСТ 8479–70) – конструкционная легированная. Предметами исследования являются: параметр шероховатости обработанной поверхности, производительность и точность при КПЭЭО стали 38Х2Н2МА при различных режимах электроэрозионной обработки. Целью работы является повышение эффективности и точности КПЭЭО глухих пазов и элементов сложного профиля изделий, выполненных из легированных износостойких сталей. Методы. Экспериментальные исследования проводились по методу полного факторного эксперимента с последующим регрессионным анализом. Для проведения экспериментов использовали копировально-прошивной электроэрозионный станок Smart CNC; электрод-инструмент (ЭИ) – профильный медный электрод; материал ЭИ медь марки М1 (ГОСТ 1173-2006). Результаты и обсуждения. Установлены эмпирические зависимости, отражающие взаимосвязи между режимами обработки, производительностью, параметром шероховатости поверхности после обработки и величиной межэлектродного зазора. Для обеспечения требуемых соотношений качества обработанной поверхности при максимальных показателях производительности получены технологические рекомендации КПЭЭО глухих пазов и элеметов сложного профиля изделий, выполненных из износостойкой легированной стали 38Х2Н2МА, обладающей повышенными показателями высокотемпературой износостойкости. Рассчитаны размеры профильного ЭИ, учитывающие величину бокового и торцевого межэлектродных зазоров, обеспечивающие заданные показатели точности КПЭЭО.

1. Материаловедение в машиностроении. В 2 ч. Ч. 2: учебник для СПО / А.М. Адаскин, Ю.Е. Седов, А.К  Онегина., В.Н. Климов. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Юрайт, 2018. – 291 с. – ISBN 978-5-9916-2867-9.

2. Немилов Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов: учебное пособие для технических училищ. – Л.: Машиностроение, 1983. – 160 с.

3. Лазаренко Б.Р. Электрические способы обработки металлов и их применение в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1978. – 40 с.

4. Золотых Б.Н. Об открытии и развитии электроэрозионной обработки материалов. К 60-летию открытия способа // Электронная обработка материалов. – 2003. – № 3. – С. 4–8.

5. Золотых Б.Н., Мельдер Р.Р. Физические основы электроэрозионной обработки. – М.: Машиностроение, 1977. – 42 с.

6. Золотых Б.Н. Влияние длительности импульса на электрическую эрозию металлов // Электричество. – 1956. – № 8. – С. 19–31.

7. Серебреницкий П.П. Современные электроэрозионные технологии и оборудование: учебное пособие / Балтийский государственный технический университет «Военмех». – СПб.: БГТУ, 2007. – 228 с. – ISBN 978-5-8114-1423-9.

8. Плошкин В.В. Структурные и фазовые превращения в поверхностных слоях сталей при электроэрозионной обработке: дис. … д-ра техн. наук. – М., 2006. – 281 с.

9. Development of empirical model for different process parameters during rotary electrical discharge machining of copper-steel (EN-8) system / K.D. Chattopadhyay, S. Verma, P.S. Satsangi, P.C. Sharma // Journal of Materials Processing Technology. – 2009. – Vol. 209, iss. 3. – P. 1454–1465. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2008.03.068.

10. Das S. Klotz M., Klocke F. EDM simulation: finite element-based calculation of deformation, microstructure and residual stresses // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 142, iss. 2. – P. 434–451. – DOI: 10.1016/S0924-0136(03)00624-1.

11. Micro electrical discharge machining single discharge temperature field simulation / Z.L. Peng, Y.N. Li, D. Fang, Y.Y. Zhang // Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. – 2013. – Vol. 5, iss. 12. – P. 859–864.

12. Tang J., Yang X. A thermo-hydraulic modeling for the formation process of the discharge crater in EDM // Procedia CIRP. – 2016. – Vol. 42. – P. 685–690. – DOI: 10.1016/j.procir.2016.02.302.

13. Maradia U. Meso – Micro EDM: Doctoral thesis. – Zurich, 2014. – 246 p. – (Diss. ETH; no. 22024). – URL: http://jimlund.org/blog/pics/EDM/eth-47244-02.pdf (accessed: 08.05.2019).

14. Weingärtner E., Kuster F., Wegener K. Modeling and simulation of electrical discharge machining // Procedia CIRP. – 2012. – Vol. 2. – P. 74–78. – DOI: 10.1016/j.procir.2012.05.043.

15. Abbas N.M., Solomon D.G., Bahari Md.F. A review on current research trends in electrical discharge machining (EDM) // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2007. – Vol. 47, iss. 7–8. – P. 1214–1228. – DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2006.08.026.

16. Эмпирическое моделирование межэлектродного зазора при электроэрозионной обработке стали 38X2H2MA / Т.Р. Абляз, Е.С. Шлыков, Д.А. Борисов, А.А. Шумков, И.Ю. Летягин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2017. – Т. 19, № 2. – С. 67–79. – DOI: 10.15593/2224-9877/2017.2.05.

17. Relationship between occurrence of material removal and bubble expansion in electrical discharge machining / S. Hayakawa, Y. Sasaki, F. Itoigawa, T. Nakamura // Procedia CIRP. – 2013. – Vol. 6. – P. 174–179. – DOI: 10.1016/j.procir.2013.03.095.

18. Tao J., Ni J., Shih A.J. Modeling of the anode crater formation in electrical discharge machining // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2012. – Vol. 134, iss. 1. – P. 011002–011002-11. – DOI: 10.1115/1.4005303.

19. Liao Y.S., Wu P.S., Liang F.Y. Study of debris exclusion effect in linear motor equipped die-sinking EDM process // Procedia CIRP. – 2013. – Vol. 6. – P. 123–128. – DOI: 10.1016/j.procir.2013.03.058.

20. Yeo S.H., Kurnia W., Tan P.C. Electro-thermal modelling of anode and cathode in micro-EDM // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2007. – Vol. 40, iss. 8. – P. 2513–2521. – DOI: 10.1088/0022-3727/40/8/015.

21. Dewangan S., Biswas C.K. Optimisation of machining parameters using grey relation analysis for EDM with impulse flushing // International Journal of Mechatronics and Manufacturing Systems. – 2013. – Vol. 6, iss. 2. – P. 144–158. – DOI: 10.1504/IJMMS.2013.053826.

22. Реброва И.А. Планирование эксперимента: учебное пособие. – Омск: СибАДИ, 2010. – 105 с.

23. Фотеев Н.К. Технология электроэрозионной обработки. – М.: Машиностроение, 1980. – 180 с. – ISBN 5-217-00427-4.