ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. В различных отраслях промышленности все более широкое использование находят термообработанные конструкционные материалы с повышенными физико-механическими свойствами. К таким материалам относятся коррозионно-стойкие стали. Они применяются в машиностроении для изготовления деталей и узлов машин и механизмов, в нефтехимической и газоперерабатывающей отрасли, в производстве и переработке пищевых продуктов, в фармацевтике для изготовления медицинского инвентаря и оборудования и в медицине для изготовления протезов. В современном производстве наряду с традиционными методами интенсификации технологических операций применяют комбинированные и гибридные технологии обработки. Для обработки сложнопрофильных изделий возможно применение гибридной технологии электрохимической обработки, при которой периодическая электрохимическая правка алмазного круга осуществляется путем смены полярности тока, протекающего по цепи, непосредственно в процессе шлифования без применения дополнительной цепи правки инструмента. Одной из проблем, сдерживающих широкое практическое применение гибридных технологий в промышленности, является создание необходимого оборудования, сочетающего в себе основной вид механической обработки с дополнительными источниками энергии, способное работать в автоматическом режиме. Это ведет к необходимости создания специальных систем управления для организации гибридных и комбинированных технологий в условиях автоматизированного производства. Цель работы – повышение эффективности гибридной технологии электрохимической обработки коррозионно-стойких сталей за счет автоматического управления сменой полярности тока. Результаты и обсуждение. Для выполнения поставленной задачи нами разработано и изготовлено программируемое устройство для автоматического управления сменой полярности тока в электрической цепи. Оно может реализовывать поочередно два режима работы. Первый режим – электрохимическое шлифование детали. Второй режим – электрохимическая правка алмазного круга. Исследование процесса электрохимического шлифования образцов из стали 12Х18Н10Т и электрохимической правки алмазного инструмента с использованием устройства для автоматического управления сменой полярности тока проводилось на изготовленном нами стенде. Для оценки параметров качества обработанной поверхности проводились измерения микротвердости обработанных образцов на микротвердомере HMV-G21S, исследования микрорельефа образцов, полученного на сканирующем зондовом микроскопе АСМ Solver Next, и измерение величины шероховатости обработанной поверхности на профилометре модели 130. Анализ результатов исследования позволяет сделать вывод, что применение программируемого устройства позволяет автоматизировать процесс управления сменой полярности электрического тока без снижения показателей качества шлифования поверхности в условиях гибридной технологии электрохимической обработки.

1. Владимирова Ю.О., Шалунов Е.П., Илларионов И.Е. Расчет заготовки поршня из объемного наноструктурного материала на основе меди для машин литья под давлением // Теория и технология металлургического производства. – 2019. – № 2. – С. 29–36.

2. Шалунов Е.П., Смирнов В.М., Урянский И.П. Износостойкие подшипники скольжения из наноструктурных материалов для мощных электродвигателей // Вестник Чувашского университета. – 2015. – № 1. – С. 131–139.

3. Солер Я.И., Гайсин С.Н., Казимиров Д.Ю. Прогнозирование микрорельефа шлифованных деталей переменной жесткости из стали 13Х15Н4АМ3 при многопроходном съеме припуска // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2006. – № 1 (25). – С. 64–70.

4. Grigorenko V.B. Applications of corrosion-resistant steel // Steel in Translation. – 2014. – Vol. 44, iss. 1. – P. 80–85. – DOI: 10.3103/S0967091214010070.

5. Совершенствование технологии формообразования высокопрочных стекловолокнистых композиционных материалов на полимерной основе / Д.А. Рычков, А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов, В.В. Базаркина // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2012. – № 3 (56). – С. 150–153.

6. Аврелькин В.А., Купцов М.В. Использование усовершенствованных технологий, разработанных учеными Поволжья, на машиностроительных предприятиях Чувашской республики // Инновационные технологии в металлообработке: Всероссийская научно-практическая заочная конференция с международным участием, г. Ульяновск, 25 ноября 2018 г.: сборник научных трудов. – Ульяновск, 2019. – С. 158–163.

7. Axial tool for the machining of composites / E.V. Vasil’ev, A.Y. Popov, I.A. Bugai, P.V. Nazarov // Russian Engineering Research. – 2015. – Vol. 35. – P. 771–772. – DOI: 10.3103/S1068798X1510024X.

8. Плоское шлифование торцов колец крупногабаритных подшипников с требуемым качеством поверхности / В.А. Носенко, В.Н. Тышкевич, С.В. Орлов, А.В. Саразов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. – 2014. – Т. 14, № 4. – С. 67–78.

9. Прогрессивные машиностроительные технологии, оборудование и инструменты. Т. 5 / А.С. Верещагина, А.П. Возняковский, Т.Ф. Григорьева, О.Н. Кириллов, А.М. Козлов, А.А. Козлов, В.А. Лиопо, А.В. Мандрыкин, Б.Я. Мокрицкий, А.В. Морозова, Е.В. Овчинников, В.А. Панайоти, Д.И. Петрешин, С.А. Попов, Д.А. Прушак, А.Ю. Рязанцев, О.В. Скрыгин, В.П. Смоленцев, В.А. Струк, С.Ю. Съянов, О.Н. Федонин, А.В. Хандожко, Е.И. Эйсымонт: коллективная монография. – М.: Спектр, 2015. – 464 с. – ISBN 978-5-4442-0088-9.

10. Чесов Ю.С., Иванцивский В.В., Птицын С.В. Технология, оборудование и инструмент для финишных операций // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2001. – № 1 (12). – С. 52–54.

11. Integrated processing: quality assurance procedure of the surface layer of machine parts during the manufacturing step “diamond smoothing" / V.Yu. Skeeba, V.V. Ivancivsky, D.V. Lobanov, A.K. Zhigulev, P.Yu. Skeeba // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2016. – Vol. 125, iss. 1. – P. 012031. – DOI: 10.1088/1757-899X/125/1/012031.

12. Скиба В.Ю., Иванцивский В.В. Гибридное металлообрабатывающее оборудование: повышение эффективности технологического процесса обработки деталей при интеграции поверхностной закалки и абразивного шлифования: монография. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. – 312 с. – ISBN 978-5-7782-3690-5.

13. Deep grinding of incomplete-cycle surfaces, with periodic straightening of the wheel / V.A. Nosenko, V.K. Zhukov, A.A. Vasil’ev, S.V. Nosenko // Russian Engineering Research. – 2008. – Vol. 28. – P. 442–449. – DOI: 10.3103/S1068798X08050109.

14. Popov V.Yu., Arkhipov P.V., Rychkov D.A. Adhesive wear mechanism under combined electric diamond grinding // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01002. – DOI: 10.1051/matecconf/201712901002.

15. Bratan S., Roshchupkin S., Revenko D. Probabilistic approach for modeling electroerosion removal of grinding wheel bond // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1426–1431. – DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.656.

16. Моделирование процесса стохастического взаимодействия инструмента и заготовки на операциях шлифования / С.М. Братан, В.Б. Богуцкий, Ю.К. Новоселов, С.И. Рощупкин // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2017. – № 5 (71). – С. 9–18.

17. Nosenko V.A., Nosenko S.V. Deep grinding of titanium alloy with continuous wheel correction // Russian Engineering Research. – 2010. – Vol. 30. – P. 1124–1128. – DOI: 10.3103/S1068798X10110110.

18. Формирование поверхностных пленок при шлифовании твердых сплавов кругами на токопроводящих связках / Л.С. Секлетина, О.И. Медведева, В.А. Гартфельдер, А.Р. Янюшкин // Наука и техника Казахстана. – 2018. – № 3. – С. 96–106.

19. Влияние СОЖ на момент трения при обработке резанием стали У8 / А.А. Ражковский, А.Г. Кисель, А.А. Фёдоров, Д.С. Реченко // Омский научный вестник. – 2013. – № 2 (120). – С. 111–114.

20. Kozlov A.M., Kozlov A.A. Shaping the surface topology of cylindrical components by means of an abrasive tool // Russian Engineering Research. – 2009. – Vol. 29. – P. 743–746. – DOI: 10.3103/S1068798X09070223.

21. Смирнов В.М., Тимофеев Д.А., Шалунов Е.П. Дисперно-упрочненная связка на основе порошковой меди для алмазного инструмента // Материалы II-ой Международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении и литейном производстве». – Чебоксары, 2016. – С. 317–320.

22. Bratan S., Roshchupkin S., Novikov P. Modeling the grinding wheel working surface state // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1419–1425.

23. Солер Я.И., Казимиров Д.Ю., Гайсин С.Н. САПР оптимизации чистового шлифования плоских деталей 13Х15Н4АМ3 переменной жесткости по критерию шероховатости // Новые материалы и технологии в машиностроении. – 2005. – № 4. – С. 127–134.

24. Soler Ya.I., Kazimirov D.Yu., Prokop'eva A.V. Optimizing the grinding of high-speed steel by wheels of cubic boron nitride // Russian Engineering Research. – 2007. – Vol. 27, N 12. – P. 916–919. – DOI: 10.3103/S1068798X07120180.

25. Popov V., Rychkov D., Arkhipov P. Defects in diamonds as the basic adhesion grinding // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P. 01003. – DOI: 10.1051/matecconf/201712901003.

26. Архипов П.В., Потапова Г.Е. Твердосплавные материалы и методы их обработки // Механики XXI веку. – 2012. – № 11. – С. 220–222.

27. Деформации в технологической системе при шлифовании / П.М. Салов, В.Н. Цай, С.С. Сайкин, Д.А. Юрпалов, Т.Г. Виноградова, Н.В. Мулюхин, Е.А. Андреева, Е.В. Антонова, Д.П. Салова // Научно-технический вестник Поволжья. – 2016. – № 3. – С. 44–46.

28. Борисов М.А., Лобанов Д.В., Янюшкин А.С. Гибридная технология электрохимической обработки сложнопрофильных изделий // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 1. – С. 25–34. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.1-25-34.

29. Малышев В.И., Левашкин Д.Г., Селиванов А.С. Автоматизация гибридных и комбинированных технологий на основе модернизации станочного оборудования и выбора кинематических связей // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2010. – № 3. – С. 70–74.

30. Борисов М.А., Мишин В.А. Влияние продолжительности импульсов тока на интенсивность электрохимического шлифования // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2019. – Т. 6, № 1–4. – С. 48–52.