Том 27 № 1 2025 1 СОДЕРЖАНИЕ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ СОУЧРЕДИТЕЛИ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» ООО НПКФ «Машсервисприбор» ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Батаев Анатолий Андреевич – профессор, доктор технических наук, ректор НГТУ ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА Иванцивский Владимир Владимирович – доцент, доктор технических наук Скиба Вадим Юрьевич – доцент, кандидат технических наук Ложкина Елена Алексеевна – редактор перевода текста на английский язык, кандидат технических наук Перепечатка материалов из журнала «Обработка металлов» возможна при обязательном письменном согласовании с редакцией журнала; ссылка на журнал при перепечатке обязательна. За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель. 16+ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель совета Пустовой Николай Васильевич – доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, член Национального комитета по теоретической и прикладной механике, президент НГТУ, г. Новосибирск (Российская Федерация) Члены совета Федеративная Республика Бразилия: Альберто Морейра Хорхе, профессор, доктор технических наук, Федеральный университет, г. Сан Карлос Федеративная Республика Германия: Монико Грайф, профессор, доктор технических наук, Высшая школа Рейн-Майн, Университет прикладных наук, г. Рюссельсхайм, Томас Хассел, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен, Флориан Нюрнбергер, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен Испания: Чувилин А.Л., кандидат физико-математических наук, профессор, научный руководитель группы электронной микроскопии «CIC nanoGUNE», г. Сан-Себастьян Республика Беларусь: Пантелеенко Ф.И., доктор технических наук, профессор, член-корреспондент НАН Беларуси, Заслуженный деятель науки Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, г. Минск Украина: Ковалевский С.В., доктор технических наук, профессор, проректор по научно-педагогической работе Донбасской государственной машиностроительной академии, г. Краматорск Российская Федерация: Атапин В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Балков В.П., зам. ген. директора АО «ВНИИинструмент», канд. техн. наук, г. Москва, Батаев В.А., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Буров В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Коротков А.Н., доктор техн. наук, профессор, академик РАЕ, КузГТУ, г. Кемерово, Лобанов Д.В., доктор техн. наук, доцент, ЧГУ, г. Чебоксары, Макаров А.В., доктор техн. наук, член-корреспондент РАН, ИФМ УрО РАН, г. Екатеринбург, Овчаренко А.Г., доктор техн. наук, профессор, БТИ АлтГТУ, г. Бийск, Сараев Ю.Н., доктор техн. наук, профессор, ИФТПС СО РАН, г. Якутск, Янюшкин А.С., доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары Журнал входит в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук». Полный текст журнала «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» теперь можно найти в базах данных компании EBSCO Publishing на платформе EBSCOhost. EBSCO Publishing является ведущим мировым агрегатором научных и популярных изданий, а также электронных и аудиокниг. ИЗДАЕТСЯ С 1999 г. Периодичность – 4 номера в год ИЗДАТЕЛЬ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» Журнал включен в Реферативный журнал и Базы данных ВИНИТИ. Сведения о журнале ежегодно публикуются в международной справочной системе по периодическим и продолжающимся изданиям «Ulrich’s Periodicals Directory» Журнал награжден в 2005 г. Большой Золотой Медалью Сибирской Ярмарки за освещение новых технологий, инструмента, оборудования для обработки металлов Журнал зарегистрирован 01.03.2021 г. Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-80400 Индекс: 70590 по каталогу OOO «УП УРАЛ-ПРЕСС» Адрес редакции и издателя: 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), корп. 5. Тел. +7 (383) 346-17-75 Сайт журнала http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Цена свободная Журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» индексируется в крупнейших в мире реферативнобиблиографическихи наукометрических базах данных Web of Science и Scopus.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 2 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ Умеров Э.Д., Скакун В.В., Джемалядинов Р.М., Егоров Ю.А. Исследование влияния масляных СОТС с улучшенными трибологическими свойствами на силы резания и шероховатость обработанных поверхностей...... 6 Маниканта Д.Э., Амбхор Н., Теллапутта Г.Р. Исследование СОЖ с использованием растительного масла, усиленного добавлением наночастиц, при токарной обработке..................................................................................... 20 Шлыков Е.С., Абляз Т.Р., Блохин В.Б., Муратов К.Р. Повышение качества изготовления изделий из жаропрочного никелевого сплава нового поколения с применением проволочно-вырезной электроэрозионной обработки............................................................................................................................................................................ 34 Абляз Т.Р., Осинников И.В., Шлыков Е.С., Каменских А.А., Горохов А.Ю., Кропанев Н.А., Муратов К.Р. Прогнозирование изменений поверхностного слоя в процессе копировально-прошивной электроэрозионной обработки............................................................................................................................................................................. 48 Мартюшев Н.В., Козлов В.Н., Болтрушевич А.Е., Кузнецова Ю.С., Бовкун А.С. Фрезерование заготовок из инконеля 625, полученных с помощью электродуговой наплавки............................................................................ 61 Фатюхин Д.С., Нигметзянов Р.И., Приходько В.М., Сундуков С.К., Сухов А.В. Влияние угла наклона колебательной системы на поверхностные свойства стали 45 при ультразвуковом поверхностном пластическом деформировании......................................................................................................................................... 77 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Борисов М.А., Лобанов Д.В., Скиба В.Ю., Надеждина О.А. Разработка устройства для исследования и моделирования процесса электрохимического шлифования............................................................................................. 93 Лапшин В.П., Губанова А.А., Дудинов И.О. Прогнозирование качества получаемой при резании металлов поверхности в условиях роста изношенности инструмента........................................................................................... 106 Подгорный Ю.И., Скиба В.Ю., Мартынова Т.Г., Садыкин А.В., Мартюшев Н.В., Лобанов Д.В., Пелемешко А.К., Попков А.С. Проектирование механизма гомогенизации.............................................................. 129 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Усанова О.Ю., Рязанцева А.В., Вахрушева М.Ю., Модина М.А., Кузнецова Ю.С. Повышение эксплуатационных свойств деталей из серого чугуна с помощью ионной имплантации....................................................... 143 Абдельазиз Х., Сабер Д. Получение нанокомпозиционного материала с матрицей на основе алюминиевого сплава Al-7Si методом механического замешивания в стальную литейную форму с переменной толщиной стенок и исследование его характеристик..................................................................................................................................... 155 Дама Й.Б., Джоги Б.Ф., Паваде Р., Пал Ш., Гаиквад Й.M. Разработка и исследование композиционных материалов из акрилата с ПЭЭК для изготовления имплантатов тазобедренного сустава методом аддитивного производства (DLP 3D-печать).......................................................................................................................................................... 172 Прудников А.Н., Галачиева С.В., Абсадыков Б.Н., Шарипзянова Г.Х., Цыганко Е.Н., Иванцивский В.В. Влияние деформационной термоциклической обработки и нормализации на механические свойства листовой стали 10................................................................................................................................................................................ 192 Бханавасе В., Джоги Б.Ф., Дама Й.Б. Исследование поведения в условиях изнашивания полифениленсульфидных (PPS) композиционных материалов, армированных стекловолокном и органической глиной.................... 203 МАТЕРИАЛЫ РЕДАКЦИИ 218 МАТЕРИАЛЫ СОУЧЕРЕДИТЕЛЕЙ 227 Корректор Е.Е. Татарникова Художник-дизайнер А.В. Ладыжская Компьютерная верстка Н.В. Гаврилова Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 2000 ОК 005-93 (ОКП) Подписано в печать 05.03.2025. Выход в свет 17.03.2025. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 28,5. Уч.-изд. л. 53,01. Изд. № 25. Заказ 86. Тираж 300 экз. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Vol. 27 No. 1 2025 3 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL BOARD EDITOR-IN-CHIEF: Anatoliy A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Rector, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation DEPUTIES EDITOR-IN-CHIEF: Vladimir V. Ivancivsky, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Vadim Y. Skeeba, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Editor of the English translation: Elena A. Lozhkina, Ph.D. (Engineering), Department of Material Science in Mechanical Engineering, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation The journal is issued since 1999 Publication frequency – 4 numbers a year Data on the journal are published in «Ulrich's Periodical Directory» Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working and Material Science”) has been Indexed in Clarivate Analytics Services. Novosibirsk State Technical University, Prospekt K. Marksa, 20, Novosibirsk, 630073, Russia Tel.: +7 (383) 346-17-75 http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Journal “Obrabotka Metallov – Metal Working and Material Science” is indexed in the world's largest abstracting bibliographic and scientometric databases Web of Science and Scopus. Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working & Material Science”) has entered into an electronic licensing relationship with EBSCO Publishing, the world's leading aggregator of full text journals, magazines and eBooks. The full text of JOURNAL can be found in the EBSCOhost™ databases.
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 1 2025 4 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL COUNCIL CHAIRMAN: Nikolai V. Pustovoy, D.Sc. (Engineering), Professor, President, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation MEMBERS: The Federative Republic of Brazil: Alberto Moreira Jorge Junior, Dr.-Ing., Full Professor; Federal University of São Carlos, São Carlos The Federal Republic of Germany: Moniko Greif, Dr.-Ing., Professor, Hochschule RheinMain University of Applied Sciences, Russelsheim Florian Nürnberger, Dr.-Ing., Chief Engineer and Head of the Department “Technology of Materials”, Leibniz Universität Hannover, Garbsen; Thomas Hassel, Dr.-Ing., Head of Underwater Technology Center Hanover, Leibniz Universität Hannover, Garbsen The Spain: Andrey L. Chuvilin, Ph.D. (Physics and Mathematics), Ikerbasque Research Professor, Head of Electron Microscopy Laboratory “CIC nanoGUNE”, San Sebastian The Republic of Belarus: Fyodor I. Panteleenko, D.Sc. (Engineering), Professor, First Vice-Rector, Corresponding Member of National Academy of Sciences of Belarus, Belarusian National Technical University, Minsk The Ukraine: Sergiy V. Kovalevskyy, D.Sc. (Engineering), Professor, Vice Rector for Research and Academic Aff airs, Donbass State Engineering Academy, Kramatorsk The Russian Federation: Vladimir G. Atapin, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Victor P. Balkov, Deputy general director, Research and Development Tooling Institute “VNIIINSTRUMENT”, Moscow; Vladimir A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Vladimir G. Burov, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Aleksandr N. Korotkov, D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State Technical University, Kemerovo; Dmitry V. Lobanov, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary; Aleksey V. Makarov, D.Sc. (Engineering), Corresponding Member of RAS, Head of division, Head of laboratory (Laboratory of Mechanical Properties) M.N. Miheev Institute of Metal Physics, Russian Academy of Sciences (Ural Branch), Yekaterinburg; Aleksandr G. Ovcharenko, D.Sc. (Engineering), Professor, Biysk Technological Institute, Biysk; Yuriy N. Saraev, D.Sc. (Engineering), Professor, V.P. Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RAS, Yakutsk; Alexander S. Yanyushkin, D.Sc. (Engineering), Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary
Vol. 27 No. 1 2025 5 CONTENTS OBRABOTKAMETALLOV TECHNOLOGY Umerov E.D., Skakun V.V., Dzhemalyadinov R.M., Egorov Y.A. Investigation of the eff ect of oil-based MWFs with enhanced tribological properties on cutting forces and roughness of the processed surfaces.............................................. 6 Manikanta J.E., Ambhore N., Thellaputta G.R. Investigation of vegetable oil-based cutting fl uids enhanced with nanoparticle additions in turning operations........................................................................................................................ 20 Shlykov E.S., Ablyaz T.R., Blokhin V.B., Muratov K.R. Improvement the manufacturing quality of new generation heat-resistant nickel alloy products using wire electrical discharge machining................................................................... 34 Ablyaz T.R., Osinnikov I.V., Shlykov E.S., Kamenskikh A.A., Gorohov A.Yu., Kropanev N.A., Muratov K.R. Prediction of changes in the surface layer during copy-piercing electrical discharge machining....................................... 48 Martyushev N.V., Kozlov V.N., Boltrushevich A.E., Kuznetsova Yu.S., Bovkun A.S. Milling of Inconel 625 blanks fabricated by wire arc additive manufacturing (WAAM)..................................................................................................... 61 Fatyukhin D.S., Nigmetzyanov R.I., Prikhodko V.M., Sundukov S.K., Sukhov A.V. Infl uence of the oscillating systems inclination angle on the surface properties of steel 45 during ultrasonic surface plastic deformation................... 77 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Borisov M.A., Lobanov D.V., Skeeba V.Y., Nadezhdina O.A. Development of a device for studying and simulating the electrochemical grinding process................................................................................................................................... 93 Lapshin V.P., Gubanova A.A., Dudinov I.O. Predicting machined surface quality under conditions of increasing tool wear............................................................................................................................................................................... 106 Podgornyj Y.I., Skeeba V.Y., Martynova T.G., Sadykin A.V., Martyushev N.V., Lobanov D.V., Pelemeshko A.K., Popkov A.S. Designing the homogenization mechanism.................................................................................................... 129 MATERIAL SCIENCE Usanova O.Yu., Ryazantseva A.V., Vakhrusheva M.Yu., Modina M.A., Kuznetsova Yu.S. Improving the performance characteristics of grey cast iron parts via ion implantation.......................................................................... 143 Abdelaziz K., Saber D. Fabrication and characterization of Al-7Si alloy matrix nanocomposite by stir casting technique using multi-wall thickness steel mold................................................................................................................ 155 Dama Y.B., Jogi B.F., Pawade R., Pal S., Gaikwad Y.M. DLP 3D printing and characterization of PEEK-acrylate composite biomaterials for hip-joint implants....................................................................................................................... 172 Prudnikov A.N., Galachieva S.V., Absadykov B.N., Sharipzyanova G.Kh., Tsyganko E.N., Ivancivsky V.V. Eff ect of deformation thermocyclic treatment and normalizing on the mechanical properties of sheet Steel 10.......................... 192 Bhanavase V., Jogi B.F., Dama Y.B. Wear behavior study of glass fi ber and organic clay reinforced poly-phenylenesulfi de (PPS) composites material........................................................................................................................................ 203 EDITORIALMATERIALS 218 FOUNDERS MATERIALS 227 CONTENTS
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 93 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Разработка устройства для исследования и моделирования процесса электрохимического шлифования Михаил Борисов 1, a, Дмитрий Лобанов 1, b, *, Вадим Скиба 2, с, Оксана Надеждина 1, d 1 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, Московский пр-т, 15, г. Чебоксары, 428015, Россия 2 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия a https://orcid.org/0000-0001-9084-1820, borisovmgou@mail.ru; b https://orcid.org/0000-0002-4273-5107, lobanovdv@list.ru; c https://orcid.org/0000-0002-8242-2295, skeeba_vadim@mail.ru; d https://orcid.org/0009-0006-3656-394X, nadezhdina_oksana@mail.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 1 с. 93–105 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.1-93-105 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9.047 История статьи: Поступила: 26 ноября 2024 Рецензирование: 12 декабря 2024 Принята к печати: 28 декабря 2024 Доступно онлайн: 15 марта 2025 Ключевые слова: Электрохимическое шлифование Комбинированная обработка Моделирование Абразивный инструмент Гибридная технология Финансирование Работа выполнена при финансовой поддержке в рамках Тематического плана НИР НГТУ по проекту ТППТМ-1_25. Благодарности Исследования выполнены на оборудовании ИЦ «Проектирование и производство высокотехнологичного оборудования» и ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов». АННОТАЦИЯ Введение. При изготовлении ответственных деталей из высокопрочных и труднообрабатываемых сталей в различных отраслях промышленности окончательное качество обычно формируется на операциях финишной обработки. Эффективность процесса значительно выше при использовании комбинированных, гибридных методов воздействия на обрабатываемую поверхность. При обработке некоторых фасонных деталей сложной формы больше внимания на финишных операциях, как правило, уделяется уменьшению шероховатости с соблюдением ранее достигнутых показателей размерной точности. Для этого зачастую используют абразивные инструменты на жесткой основе, размещая их в менее жесткой технологической системе. Для повышения эффективности процесса необходимо установить оптимальные режимы механической и электрохимической обработки деталей. При отсутствии возможности использования на начальном этапе промышленного оборудования для гибридных технологий, с учетом необходимости проведения модернизации имеющегося технологического оборудования для осуществления процесса электрохимического шлифования, целесообразно исследование указанного процесса производить путем его моделирования на устройствах-имитаторах. Цель работы: разработка устройства для исследования и моделирования процесса электрохимического шлифования токопроводящих деталей абразивными головками на металлической связке. Методика исследований. Для моделирования процесса электрохимического шлифования токопроводящих деталей абразивными головками на металлической связке нами было разработано специальное устройство. Оно позволяет производить базирование заготовки, инструмента, реализовывать процесс электрохимического шлифования, его кинематические и электрические условия – главное движение, линейное перемещение рабочих органов, механические и электрические режимы, а также позволяет обеспечить необходимые условия для реализации технологии и реализовать систему управления. Результаты и обсуждение. Для определения влияния механических режимов резания на шероховатость обработанной поверхности образца детали, изготовленного из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т, проведены эмпирические исследования на спроектированном устройстве. Планирование и обработка результатов экспериментов выполнялись с использованием стандартной методики подготовки и проведения полного факторного эксперимента. Полученная модель позволяет определить рациональные механические режимы резания и оценить их влияние на качество обрабатываемой поверхности. Для цитирования: Разработка устройства для исследования и моделирования процесса электрохимического шлифования / М.А. Борисов, Д.В. Лобанов, В.Ю. Скиба, О.А. Надеждина // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 1. – С. 93–105. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.1-93-105. ______ *Адрес для переписки Лобанов Дмитрий Владимирович, д.т.н., доцент Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, пр. Московский, 15, 428015, г. Чебоксары, Россия Тел.: +7 908-303-47-45, e-mail: lobanovdv@list.ru Введение При изготовлении ответственных деталей из высокопрочных и труднообрабатываемых сталей в различных отраслях промышленности окончательное качество формируется, как правило, на операциях финишной обработки. Зачастую такие детали функционируют в специфичных условиях их эксплуатации. Учитывая это обсто-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 94 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ ятельство, детали изготовляют из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов на основе титана и никеля. При наличии требования минимизации массы изделий многие детали являются тонкостенными и сложнопрофильными. На финальном этапе технологического процесса механической обработки для достижения требуемого качества обрабатываемых поверхностей необходимо минимизировать силовые и тепловые процессы в контактной зоне между заготовкой и абразивным инструментом. Такие требования накладывают ограничения на выбор методов и условий финишной обработки. Эффективность процесса значительно выше при использовании комбинированных, гибридных методов воздействия на обрабатываемую поверхность [1–19]. При обработке некоторых фасонных деталей сложной формы больше внимания на финишных операциях, как правило, уделяется уменьшению шероховатости с соблюдением ранее достигнутых показателей размерной точности. Для этого зачастую используют абразивные инструменты на жесткой основе (абразивные головки на металлической связке), размещая их в менее жесткой технологической системе. Правка инструмента может осуществляться электрохимическим способом непрерывно с использованием дополнительной электрической цепи или без ее использования периодически. Подача чередующихся с определенным интервалом импульсов тока обратной полярности производится непосредственно в рабочую цепь. Для повышения эффективности процесса необходимо установить оптимальные режимы механической и электрохимической обработки деталей [20–27]. При отсутствии возможности использования на начальном этапе промышленного оборудования для гибридных технологий, с учетом необходимости проведения модернизации имеющегося технологического оборудования для осуществления процесса электрохимического шлифования, целесообразно исследование указанного процесса производить путем его моделирования на устройствахимитаторах [28–31]. Цель работы состоит в разработке устройства для исследования и моделирования процесса электрохимического шлифования токопроводящих деталей абразивными головками на металлической связке. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи. 1. На основе моделирования выявить рабочие параметры исследуемой системы и применимость устройства для исследования шероховатости обрабатываемых деталей в процессе электрохимического шлифования абразивными головками на металлической связке. 2. Провести эмпирические исследования шероховатости обрабатываемых поверхностей в зависимости от режимов электрохимического шлифования. 3. Обосновать возможность применения разработанного устройства для исследования процесса электрохимического шлифования токопроводящих деталей абразивными головками на металлической связке. Методика исследований Для моделирования процесса электрохимического шлифования токопроводящих деталей абразивными головками на металлической связке нами было разработано специальное устройство, структурная схема которого представлена на рис. 1. Предлагаемое устройство позволяет производить базирование заготовки, инструмента, реализовывать процесс электрохимического шлифования, его кинематические и электрические условия – главное движение, линейное перемещение рабочих органов, механические и электрические режимы, а также позволяет обеспечить необходимые условия для реализации технологии (электролит и его подачу в зону обработки) и реализовать систему управления. Для определения модели гравера, придающего вращательное движение абразивной головке, и привода линейного перемещения абразивной головки были рассчитаны силы резания и мощность резания. Режимы абразивного шлифования выбраны в соответствии с режимами, которые применялись при исследовании гибридной технологии электрохимической обработки нержавеющей стали 12Х18Н10Т алмазной цилиндрической головкой с диаметром рабочей части
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 1 2025 95 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Рис. 1. Структурная схема устройства для моделирования процесса электрохимического шлифования: 1 – корпус устройства; 2 – цанговый механизм гравера; 3 – абразивная головка; 4 – приспособление для закрепления детали; 5 – емкость для электролита; 6 – гравер; 7 – штатив гравера; 8 – источник постоянного тока; 9 – емкость для электролита; 10 – реле времени; 11 – термометр; 12 – сетевой фильтр; 13 – колодка клеммная; 14 – сеть фильтра; 15 – сеть гравера; 16 – сеть электронагревателя; 17 – сеть двигателя привода линейного перемещения; 18 – сеть источника постоянного тока; 19 – сеть реле времени; 20 – сеть для подачи тока на деталь; 21 – сеть источника постоянного тока для реле времени; 22 – сеть для подачи тока на абразивную головку; 23 – сеть для подключения источника постоянного тока к реле времени; 24 – электронасос; 25 – линия подачи электролита; 26 – гибкий вал гравера Fig. 1. Structural diagram of the device for simulating the electrochemical grinding process: 1 – device housing; 2 – collet mechanism of the engraver; 3 – abrasive head; 4 – part holding device; 5 – container for electrolyte; 6 – engraver; 7 – engraver stand; 8 – DC source; 9 – container for electrolyte; 10 – time relay; 11 – thermometer; 12 – surge protector; 13 – terminal block; 14 – fi lter electrical network; 15 – engraver electrical network; 16 – electric heater electrical network; 17 – linear motion drive motor electrical network; 18 – DC source electrical network; 19 – time relay electrical network; 20 – electrical network for supplying current to the part; 21 – DC source electrical network for a time relay; 22 – electrical network for supplying current to the abrasive head; 23 – electrical network for connecting a DC source to a time relay; 24 – electric pump; 25 – electrolyte supply line; 26 – fl exible engraver shaft 3 мм и диаметром хвостовика 2 мм. Скорость резания от 4,7 до 6,05 м/с, глубина резания от 0,04 до 0,06 мм, продольная подача от 230 до 250 мм/мин [32]. В результате получили максимальные значения мощности резания 0,128 кВт. Дополнительно проведены расчеты деформации инструмента с использованием программного обеспечения ANSYS. Модель с граничными условиями для исследования приведена на рис. 2. В табл. 1 приведены примеры расчета. Деформация инструмента составила от 0,14 до 0,23 мм. На рис. 3 представлен общий вид привода линейного перемещения рабочего органа. Он служит для обеспечения продольной подачи инструмента и состоит из двигателя постоянного тока, передачи «винт – гайка» и ползуна. В табл. 2 приведены технические характеристики привода линейного перемещения. Для придания главного движения резания абразивной головке используется гравер «Зубр ЗГ-160ЭК», его технические характеристики приведены в табл. 3. Для установки абразивной головки используется модернизированный под комбинированную технологию цанговый патрон, а для установки обрабатываемого образца – специальная оснастка, позволяющая реализовать поперечную подачу образца. Внешний вид рабочей зоны установки показан на рис. 4.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 96 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Результаты расчета деформации инструмента Tool deformation calculation results Режим резания / Cutting mode Деформация инструмента, мм / Tool deformation, mm Напряжение сдвига, МПа / Shear stress, MPa V = 4,7 м/с, t = 0,04 мм, S = 230 мм/мин 0,14844 59,551 V = 6,05 м/с, t = 0,06 мм, S = 250 мм/мин 0,23082 92,426 Рис. 2. Модель деформации инструмента с граничными условиями для исследования Fig. 2. Tool deformation model with boundary conditions for analysis Рис. 3. Привод линейного перемещения: C = 700 мм, A = 160 мм, S = 500 мм Fig. 3. Linear drive: C = 700 mm, A = 160 mm, S = 500 mm
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 1 2025 97 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Т а б л и ц а 2 Ta b l e 2 Технические характеристики привода линейного перемещения Linear drive specifi cations Наименование / Name Значение / Meaning Входное напряжение, В / Input voltage, V 12 Грузоподъемность, Н / Load capacity, N 1500 Скорость перемещения ползуна минимальная, мм/с / Minimum slider travel speed, mm/s 4 Скорость перемещения ползуна максимальная, мм/с / Maximum slider travel speed, mm/s 36 Ход, мм / Stroke motion, mm 500 Т а б л и ц а 3 Ta b l e 3 Технические характеристики гравера Engraver specifi cations Наименование / Name Значение / Meaning Напряжение питания, В / Supply voltage, V 220 Частота, Гц / Frequency, Hz 50 Потребляемая мощность, Вт / Power consumption, W 160 Частота вращения, об/мин / Rotation speed, rpm 15 000…35 000 Диаметр цангового зажима, мм / Collet diameter, mm 2,4; 3,2 Масса, кг / Weight, kg 2,1 Рис. 4. Внешний вид рабочей зоны установки: 1 – модернизированный цанговый патрон; 2 – трубка для подачи электролита; 3 – обрабатываемый образец; 4 – оснастка для базирования и подачи образца; 5 – абразивная головка Fig. 4. External view of the working area of the installation: 1 – upgraded collet chuck; 2 – electrolyte feed tube; 3 – sample being processed; 4 – sample basing and feed equipment; 5 – abrasive head
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 98 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Патрон изолирован от гравера. Он устанавливается на ползуне привода движения подачи. Для передачи главного движения от гравера на патрон служит гибкий вал. Для базирования обрабатываемого экспериментального образца и реализации поперечной подачи (глубины резания t) используется специально спроектированная оснастка, изолированная от основного корпуса устройства. Внешний вид устройства для исследования и моделирования процесса электрохимического шлифования приведен на рис. 5. Результаты и их обсуждение Для определения влияния механических режимов резания на шероховатость обработанной поверхности образца детали, изготовленного из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т, проведены эмпирические исследования на спроектированном устройстве. Электрические режимы и условия для реализации экспериментов при исследовании процесса электрохимического шлифования выбирались на основании предварительно проведенных экспериментов [32]: напряжение на источнике технологического тока 12 В, плотность тока травления 1,5 А/см2, электролит на водной основе (NaNO3 – 3 %, NaNO2 – 1 %, Na2СО3 – 0,5 %). Планирование и обработка результатов экспериментов проводились с использованием стандартной методики подготовки и проведения полного факторного эксперимента. Исходные данные для планирования и обработка результатов экспериментов представлены в табл. 4. Полученное в результате обработки экспериментальных данных уравнение регрессии отражает зависимость шероховатости поверхности от механических режимов обработки и имеет следующий вид: Ra = –2,67 + 106,17t – 0,43tS – 19,55tV + + 0,013S – 0,004SV + 0,94V + 0,08tSV. Полученная модель позволяет определить рациональные механические режимы резания и оценить их влияние на качество обрабатываемой поверхности. Частные случаи поверхностей отклика системы при постоянных значениях режимов резания в нулевом уровне варьирования приведены на рис. 6–8. Рис. 5. Внешний вид устройства для исследования и моделирования процесса электрохимического шлифования: 1 – источник тока для электрохимического процесса; 2 – гравер; 3 – привод линейного перемещения; 4 – емкость для электролита; 5 – оснастка для базирования и подачи образца; 6 – модернизированный цанговый патрон; 7 – реле времени; 8 – источник тока для электродвигателя привода линейного перемещения Fig. 5. External view of the device for studying and simulating the electrochemical grinding process: 1 – current source for electrochemical process; 2 – engraver; 3 – linear drive; 4 – electrolyte container; 5 – sample basing and feeding equipment; 6 – upgraded collet chuck; 7 – time relay; 8 – current source for linear drive electric motor
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1