автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Повышение точности импульсной электрохимической обработки вибрирующим электродом деталей авиадвигателей

УФИМСКИЙ ГОСУ ДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ университет

Д.1К с.'п ;кеиного пользования

экз-А- С О ООН о

На правах рукописи

ГИМАЕВ Насих Зиятдипович

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВИБРИРУЮЩИМ ЭЛЕКТРОДОМ ДЕТАЛЕЙ АВИАДВИГАТЕЛЕЙ

Специальность 05.07.05 — Тепловые двигатели летательных аппаратов

А и т о р Е Ф р А г диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

ас?

г/ '' I •- • - '

Работа выполнена на предприятиях «Новотех» п «Ново-тэч», г. Уфа.

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор Зайцев А. Н.

Научный консультант — доктор технических наук,

профессор Амирханова Н. А.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Каримов А. X., кандидат технических паук, доцент Зарипов Р. А.

Ведущая организация — Уфимское моторостроительное

производственное объединение.

Защита состоится «____»_____1995 г. в_

час. на заседании диссертационного совета К-063.17.04 при Уфимском государственном авиационном техническом университете.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять на имя секретаря по адресу: 450000, г. Уфа-Центр, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 10 »

¿V

.1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОМ

А. М. Смыслов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОМ АКТУАЛЬНОСТЬ. Широкое применение в эвиадвигателестроении жаропрочных, коррозионностойких,' штамговых сталей и сгоювов, усложнение конструкция и повышение требований к точности и качеству изготовления'деталей, обусловливают необходимость создания и развития ноеых нетрадиционных методов обработки, В этой связи особое значение приобретает размерная электрохимическая обработка (ЭХО) металлов.

Положительные особенности ЭХО по сравнению с традиционными механическими методам];, основанными на силовом воздействии режудего клина, и электроэрозиошшми методами, основанными на импульсном тепловом воздействии, состоят в следующем: независимости выходных технологических показателей от прочности и твердости обрабатываемых материалов; отсутствии износа электрода-инструмента (ЭИ); отсутствии на обработанной поверхности слоев с измененной структурой, наклепа, остаточных напряжений в поверхности и заусенцев после обработки; возможности снижения шероховатости поверхности одновременно с увеличением производительности обработки; отсутствии необходимости применения инструментальных материалов более твердых, чем материал заготовки.

Наиболее перспективным! технологическими схемами ЭХО(с точки зрения обеспечения точности и качества поверхности) являются схемы с высокой степенью прерывистости кинематшга-геометрической характеристики формообразования. Примером такой схемы является импульсная ЭХО вибрирующим ЭИ.

Однако известные способы импульсной ЭХО вибрирующим электродом осуществляются, как правило, с прерыванием тока и контактированием электродов в фазе их максимального сближения, что не позволяет достичь точности копирования ЭИ выше 0,03-0,1 мм, особенно при об-

г

работке глубоких (h/D > I) и фасонных полостей в деталях авиадвигателей.

В втой связи задача создания новых способов импульсной ЭХО вибрирующим ЭИ, обеспечивающих повышение точности формообразования технологических схем до i (0,005 - 0,02)мм и Ra < 0,8 мкм при обработке фасонных полостей, узких щелей и глубоких отверстий в деталях авиадвигателей из жаропрочных, коррозионностойких, штампо-вых сталей и сплавов является актуальной.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с ШЛ "Технология" (п.5.2.3) Министерства авиационной промышленности и тематикой НИР и ОКР базовой лаборатории N 106 НИТИ .(правопреемник -предприятие "Новотех") и предприятия "Новотэч".

ЦЕЛЬ РАБОТЫ,Повышение точности импульсной ЭХО вибрирующим ЭИ-при объемном копировании и прошивании фасонных полостей и отверстий ■в деталях авиадвигателей до ±(0,005-0,02) мм при шероховатости обработанной поверхности'Ra < 0,8 мкм путем исследования и разработки нового способа, осуществляемого без прерывания тока и контактирования электродов в фазе их максимального сближения.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. Теоретическое исследование и анализ ■ закономерностей формообразования обрабатываемой поверхности при импульсной ЭХО вибрирующим электродом по новому способу проводилось на основе физической (феноменологической) и математической моделей.

Для экспериментального исследования выходных технологических показателей (скорости подачи, шероховатости поверхности и величины бокового МЭЗ) импульсной ЭХО вибрирующим ЭИ и особенностей формообразования на типовых операциях обьемного копирования и пропивания , отверстий, были созданы и использованы экспериментальные установки HI0-002 и СЭП-901 на базе фрезерных станков, соответственно, моделей 675 и GORTON. Установки оснащались необходимым оборудованием.

измерительной и регистрирующей аппаратурой, специальными источниками питания. Исследования качества поверхности проводились методами оптической микроскопии, измерением, микротвзрдости, профиломэтрировонием. При обработке результатов экспериментов' использовались метода математической статистики и теории вероятностей.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Теоретически обоснована и подтверждена экспериментально возможность повышения точности электрохимического прошивания и объемного копирования до -(0,005-0,02) мм при реализации нового способа, отличащегося от известных тем, что импульсную ЭХО вибрирующим электродом осуществляют без прерывания тока и контактирования электродов в фазе их максимального сближения. Отличительные признаки нового способа. защищены (патенты США Л 4213804, Германии » 2903873, Франции Jt 2416080, Швейцарии Ä 670209, Венгр™ Л 180075, РФ № 1731488; Решения В1ШШ1Э о выдаче патента PI по заявкам № 4873303/08, 5044029/08, 93-047127/08; A.C. СССР ЯЛ 717846, 717847, 726758, 891309).

Впервые для условий реализации нового способа импульсной ЭХО вибрирующим электродом при использовании источника питания с крутопадающей вольт-амперной характеристикой установлены взаимосвязи типовых форм импульса напряжения с выходными технологическими показателями и параметрами режима обработки, при этом:

- определено, что ув8личеш:е давления электролита на входе в МЭП- можэлектродашй промежуток (до 200-500 кПа) и опережение подачи импульса (до +30°) относительно фазы максимального сближе-электродов после установления равновесного МЭЗ снижают выброс напряжения по заднему фронту импульса и повыпают точность и качество обработанной поверхности, а уменьшение давления электролита на входе в МЭП (до 10-100 кЛа) и задержка подачи импульса № - 30°)

снижают выброс напряжения по переднему фронту импульса и стабилизирует процесс ЭХО в начале обработки - до установления равновесного МЭЗ;

- установлена обратно пропорциональная зависимость величины выброса напряжения в фазе разведения электродов от величины МЭЗ в фазе их максимального сближения, позволяющая путем ограничения этого выброса (за счет регулирования скорости подачи) поддерживать малые значения МЭЗ (0,01 - 0,03 мм) без контактирования , электродов и вести процесс обработки, без прерывания тока в фазе максимального сближения электродов;

- выявлен эффект образования третьего выброса напряжения между выбросами напряжения по переднему к заднему фронтам импульса при осуществлении ЭХО на МЭЗ величиной 0,0! мм и менее, который дает возможность определить границу возникновения предпробойной ситуации в МЭП.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ:

- новый способ импульсной электрохимической обработки вибрирующим электродом-инструментом, осуществляемый без прерывания тока и контактирования электродов (электрода-инструмента и электрода-заготовки) в Фазе их максимального сближения, позволивший снизить погрешность обработки до ±(0.005-0,02) мм при шероховатости обработанной поверхности Яа (0,1 - 0,8) мкм;

- результаты осциллографического исследования типовых форм импульсов тока и напряжения на МЭП и их взаимосвязи с выходными технологическими показателями и режимом обработки, позволившие выявить новые информационные параметры (сигналы) для проектирования систем автоматического управления процессом на малых (менее 0,02мм) МЭЗ;

-результаты математического моделирования и экспериментальных

исследований зависимостей выходных технологических показателей ЭХО по новому способу от параметров режима обработки, позволившие объяснить физико-химические закономерности и выявить условия повышения точности и качества обработки.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработаны, освоены и вне»дрены технологические процессы ЭХО на предприятиях.авиационной промышленности, в том числе на АО УМНО:

- обработка ребер жесткости в лопатках из ВЖЛ-12У;

- одновременное прошивание 24-х отверстий о 3,0 мм и глубиной 20 мм в детали "Носок ТВД" из сплава ХН73МБТЮ;

На УАО "Гидравлика":

- обработка ковочных штампов для объемной штамповки тройников, угольников и др. ( заготовок деталей авиадвигателей).

Разработаны новые устройства (A.C. М 828534, 1825676, 1825677) и ЭИ (A.C. 468755, 1602637, 1720821 ), обеспечивающие повышение точности прошивания и объемного копирования нового способа импульсной ЭХО вибрирующим ЭИ.

Результаты исследований использована при разработке отраслевых, стандартов ОСТ 180386-78 "Электрохимическая обработка вибрирующим электродом. Типовой технологический процесс" и ОСТ 180387-78 "Катод-инструмент для ЭХО вибрирующим электродом. Конструкция и размеры".

На базе нового способа ЭХО разработаны технические требования к оборудованию, источникам питания и системам управления серийно выпускающихся станков моделей: СЭП-902П, СЭП-902А, 4420111, СЭП-904, СЭП-907 и др.

Реальный экономический эффект от внедрения разработок в производство составляет более 200 тыс.р. в год (в .ценах 1985 г).

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ обеспечивается разработанной методикой экспериментальных исследований, сравнением экспериментальных и расчетных данных, получен! ных при моделировании процессов, использованием методов математической статистики и теории вероятностей при их обработке.

АПРОБлдая РАБОТЫ. Работа в целом и ее отдельные части докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры "Технология машиностроения" Уфимского государственного авиационного технического университета, НТК и НТО НИТИ с 197! по 1979 г.г., областных и республиканских научно-технических семинарах (г. Уфа - 1971г., 1972 г,' 1576г., 1978г., 1979г., г. Пермь - 1972г., г. Казань - 197Яг.), на Ш Всесоюзный . конференции• по электрохимическим методам обработки металлов (г. Кишинев- 1972г.); 1У Всесоюзной конференции "Размерная электрохимическая обработка деталей машин (г. Тула --.1975); научно-технических семинарах (г. Москва, ШАТ - .1980, г. Тула-1982), Всесоюзной НТК по комбинированным методам обра-> ботки (г. Уфа-1983г.); Всероссийская науч.-техн. конф."Технология и оборудование современного маяиностроешш" (г. Уфа-1994).

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований опубликовано более 50-ти печатных работ, в том числе 6 патентов зарубежных стран (США, Германии, Франции, Швейцарии и Венгрии) , более 15-ти авторских свидетельств СССР и патентов РФ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ: Диссертация состоит из введения, пяти глав и приложения. Содержит 167 страниц машинописного текста, 10 таблиц, 26 рисунков, список литературы из 114 наименований и 17 страниц приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ рассмотрены особенности, технологии изготовления сложнопрофильних обюмных полостей малых размеров (до

25,0 см2) в деталях ГТД и агрегатов, а также в штампах и пресс-формах (использующихся при производстве лопаток компрессора ГТД, тройников, угольников, корпусов и др).

Показано, что, в условиях широкого применения жаропрочных, коррозионностойких, атемповых сталей и сплавов в основном и инструментальном производство авиадзигателестроения , является . перспективным использование технологи! ЭХО.

ПроЕеден аналитический обзор известных схем ЭХО применительно к производству деталей авиадвигателе- и агрегатостроения. Из рассмотренных схем выделена схема ЭХО вибрирукаим ЭИ, как наиболее перспективная в повхкешш точности и качества обработки. Данная схема обработки, за счет относительно солее высокой степени прерывистости кинематико-геометрической и пространственно-временной характеристики процесса формообразования, позволяет создать идентичные гидродинамические условия межэлектродной среды (МО) во всех точках МЭП, производить электрохимическое растворение на малых МЭЗ (0,01 -0,05 мм) и нэдемга отводить продукты электрохимической рекции из зоны обработки потоком электролита на больших МЭЗ (в пределах 0,1 ,до 0,5 мм). При этом - за каждый период колебания происходит восстановление физико-хкягческих свойств электролита, что способствует" существенному повышению точности и стабильности обработки.

Однако, известные способы импульсной ЭХО вибрирующим электродом, осуществляемые с прерывашгем тока при максимальном сближении электродов и их контактированием для выставления рабочего МЭЗ, имеют существенные недостатки, заключающиеся в том, что ток подают на больших рабочих МЭЗ и в момент контактирования электродов может произойти их деформация.

На основании проведенного анализа,в соответствии с поставлен-

ной целью, сформулированы следующие задачи исследования:

1. Разработать физико-математическую модель импульсной ЭХО вибрирующим ЭИ по новой схеме.

2. Разработать методику исследования процесса 3X0 и специ- ■ циальное экспериментальное оборудование.

3. Исследование влияния параметров режима на выходные технологические показатели в условиях применения пассивирующего влектролита (МаШэ). Выбор оптимальных режимов обработки.

4. Обоснование технологической сферы применения новой схемы ЭХО в авиадвигателестроении. Разработать технологические процессы н рекомендации к проектированию-ЭИ и технологической оснастки.

5. Разработать и обосновать технические требования к автоматическому управлению и проектированию оборудования.

6. Освоение и внедрение нового оборудования и технологических процессов ЭХО на предприятиях авиадвигателестроения.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ представлены результаты теоретических исследований характеристик новой схемы электрохимического формообразования. Исходной научной позицией является феноменологическая модель, предполагающая, что ЭИ с плоским торцем (рис. 1а), совершает гармонические колебания относительно поверхности обрабатываемой заготовки. При этом, в процессе сближения электродов, в МЭП возникает избыточное давление электролита Рэ (рис. 10), которое может значительно превысить входное давление электролита Рвх. В этот момент через МЭП пропропускают импульс тока, иницирующий интенсивное протекание электрохимического растворения материала заготовки, нагрев электролита, паро-газовыделеше и т.д.

Высокое давление электролита в стадии подвода ЭИ к заготовке .создает благоприятные условия для прохождения большк токов на малых МЭЗ (0,01-0,03 км). При этом уменьшение объема газовой Фазы

V*

4Ш1 тгттп

ШШ

птпт

СШ)

л

о

533

Е

Ь

о

■Вых

Л

а)

I-источник питания; 2-Ш;3-зиготс$кя; 4-яСигатель ¿и&атгм; 5-Стсл станка; -скорость подачи; Р&х Р^-Млекия на Входе и выходе из МЭИ; 5г;^-тери.с*ой чаевой МЗЗ. Несоответственно графики изменения напряжения, давления, сопротивления и МЭЗ;

А В, С - характерные тачки на граерпкак изменении соответствующих парамегпроЗ.

сшшает вероятность "запирания" НЭП газом, а значительные допустимые нагревы - вероятность вскипания электролита. Подача напряжения в момент максимального сближения электродов принципиально отличает данную схему от известных схем импульсной ЭХО с контактированием электродов (напримор по A.C. 187125, 260787). В стадии отвода ЭИ происходит резкое падение давления электролита в МЭП, сопровождающееся вскипанием и расширением паро-газовой фазы МО, при этом ток может снижаться.

Предложена математическая модель рассматриваемого процесса, учитывающая комплексное взаимодействие физико-химических процессов в МЭП при импульсном электролизе и динамики механической системы стенка. При этом» -в отличие от известных, в предлагаемой модели учтена специфика зависимости анодного выхода по току от плотности тока т|(3) для условий импульсной ЭХО вибрирующим ЭИ в пассивирующем электролите.

Показано экспериментально, что плавнопадающий характер • зависимости т](3) при уменьшении плотности тока обусловлен образованием на поверхности обрабатываемого материала оксидах пленок типа Сг203.

Разработанные феноменологическая и математическая модели позволили дать физическую интерпретацию осциллограмм тока и напряжения в процессе обрэботки, сформулировать требования к системе автоматического управления и основным функциональным системам станка и определить наиболее перспективное направление развития нового способа ЭХО.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ изложена методика экспериментальных исследований. Осциллографическое исследование влияния на технологические показатели формы тока и . напряжения, фазы синхронизации импульсов и вибрации ЭИ, величины МЭЗ, давления

электролита на входе в МЭП позволило установить взаимосвязи между параметрами. Для этой цели создана экспериментальная установка Н!0-002 на базе фрезерного станка модели 675' и сварочного трансформатора ТС-500, позволяющая осуществить вибрацию ЭИ и формирование импульсов синусоидальной формы. Установка обеспечивает плавное регулирование и контроль разности фазы подачи импульсов и вибрации ЭИ от 0 до 180°, скорости подачи от 0 до 1,5 мм/мш, давления электролита на входе в МЭП.от 0 до 5 • I О5 Па и температуря от 18 до 50°С. Контроль величины МЭЗ производили с точностью 0,01 мм. По результатам первого этапа исследований создана вторая установка СЭЛ-90! на базе фрезерного станка "Gorton", обладающая большими технологическими возможностями, которая позволяет плавное регулирование частоты вибрации ЭК синхронно с импульсами тока от I0 до 70 Гц, амплитуды вибрации ЭИ от 0 до 0,5 мм, скважности от 2 до 7 и амплитуды импульсов напряжения от 5 до 24 В, укомплектованная специальным тиристорным источником с крутопадащей вольт-амперной характеристикой. Установки оснащались необходимыми приборами и устройствами для контроля и регистрации параметров процесса.Приведены данные об устройствах, схемах измерения параметров, точности используемых приборов и методике статистической обработки данных.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ приведены результаты исследования влияния параметров режима обработки на выходные технологические показатели ЭХО, необходимые для проверки выдвинутых теоретических положений и быводов.

Показано, что по мере смещения экстремума синхронизированного импульса токо к моменту максимального сближения электродов происходит значительное повышение скорости подачи, снижение шероховатости и уменыуоние величины Сокового зазора, т.е. повышение точно-

сти обработки. При этом, наиболее Еысокие значения выходных показателей обработки обеспечиваются в условиях совмещения середины импульса с моментом (фазой) максимального сближения электродов (рис.2), а момент начала подачи импульса и его длительность выбраны из условия зт(г) < за(рцс.Ы).

Экспериментально установлена зависимость величины выброса напряжения по заднему фронту от величины зазора при максимальном , сближении электродов - чем меньше величина МЭЗ в этот момент,'тем больше выброс напряжения. Это вызвано тем, что при малых МЭЗ расход электролита резко сокращается н вследствие повышения' температуры МС и обогащения ее наро-газовой составляющей, отвод ЭИ от поверхности заготовки сопровождается лавинообразным ростом паро-газовых пузырьков ,значительным увеличением сопротивления МЭП на участке "А" и выбросом напряжения на участке "С"(рис.16).По мере дальнейшего увеличения МЭЗ происходит обновление МС, приводящее к уменьшению сопротивления МЭП на участке "В". Зависимость выброса напряжения (сопротивления) по заднему фронту импульса от величины МЭЗ при максимальном сближении электродов использована для автоматического регулирования МЭЗ на станках моделей "СЭП".

Исследованы взаимосвязи между формой импульса напряжения (тока), величиной давления электролита на входе в МЭП, фазой подачи импульса тока и выходными технологическими показателями, которые использованы для стабилизации процесса ЭХО в период "врезания" и дальнейшей обработки глубоких полостей. Определено, что с точки зрения повышения точности и стабильности обработки оптимальной является форма импульса напряжения "симметрично расположенная относительно момента максимального сближения электродов (рис.2). При этом форма импульса регулируется и поддерживается путем опережения или задерживания подачи импульса напряжения относительно

ч* qt °А

0,6 ■0.S 0,1

е.г ■0.2 -

о, 4 ■0.2 ■o.l

О О о + J20 + 60

- 60

120 (%)

Рас.2. Зависимость ЕыхсЗных технологических показатели импульсной ЭХО Мигрирующим ЭИ от угла опережение или задержания подачи импульса относительно срази максимального с5лижния электродов Шч, ■■ 4,¿'в, РВх^250кПа- TÍX = 20C/ f - SO Гц ¡ A£*0,2mhí

Материал - 40X13 (ош.ъжн) ¿ электролит - ¡Dfc/JutiGj, у --/}

Рис.3. Изменение да&чения (Р) и напряжения (U) f МЭП при уменьшении МЭЗ допустимого при

площади сер и гС;г:к и ¡5 СИ2.

U

о

этого момента и(или) изменения давления электролита на входе в МЭП.

Показано, что при уменьшении величины МЭЗ (рис. За) наступает такой момент, когда в средней части импульса напряжения образуется третий выброс У1(рис.3 в). Если амплитуда выброса и1 превышает амплитуда выбросов Цг и У, по переднему и заднему фронтам импульса, то возникает опасность короткого замыкания электродов и электрического пробоя МЭП в результате нарушения стабильности процесса. При этом на поверхности электродовЬозникают следа микропробоев, приводящие к снижению точности и качества обработки.С другой стороны, увеличение МЭЗ до величин, при которых вообще не проявляется третий выброс 1/'в середине импульса, можот привести к снижению производительности и точности копирования рабочей части ЭИ на обрабатываемой поверхности. Доказана необходимость ограничения зазора между электродами Бш1п, при осуществлении импульсной ЭХО вибрирующим ЭИ по новой схеме таким значением, при котором мекду выбросами напряжения иг и . и} по переднему и заднему фронтам импульса образуется третий выброс и' , амплитуда которого не превышает амплитуды крайних выбросов.

Установлено, что для Еысокохромистых коррозионностойких сталей(типа 40X13) увеличение давления электролита на входе в МЭП от 100 до 500 кПа вызывает повшие1ше скорости подачи в два раза, что объясняется интенсивным отводом продуктов электродных реакций и улучшением условий для анодного' растворения. При ЭХО теплостойких штамповых сталей повышенной вязкости типа 4Х4ВМФС и яаропрочшх хромоникелевых сплавов типа ХН73МБТЮ максимальное значение скорости подачи обеспечивается при меньших давлениях электролита (150-200 кПа) на входе в МЭП. Такое различие^в

гговвдешш материалов объясняется появлением прочных адсорбционных и оксидных пленок на обрабатывемой поверхности коррозиогаюстойкой стали 40X13 в результате образования . в электролите сильного окислителя, например ионов бихромата Ci^O^.

По результатам исследований предложены новые технические решения по управлению процессом обработки и повышению точности, производительности и качества поверхности, которые защищены авторскими свидетельствами и патентами РФ (A.C. ЖЛ 717846, 717847, 726758, 891309, 828534, 1048640, патент PS Н 1731488, Решения ВНИИГПЭ о выдаче патентов по заявкам NN 4873303/08, 5044029/08 и 93-047127/08).

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ приведены данные о внедрении и рекомендации по использованию результатов исследований. Разработан классификатор обрабатываемых поверхностей по конструктивно-технологическим признакам, где указаны достигаемая точность и технологически выполнило соотношения размеров конструктивных элементов в зависимости от свойств и состава обрабатываемого материала. Классификатор позволяет разработать типовые технологические процессы, унифицировать технологическую оснастку.

Разработаны рекомендации по освоению и внедрению технологии импульсной ЭХО Еибрирущим ЭИ по ноеой схеме. Разработан.'! номограммы и ампирические зависимости, позволяющие определил?» максимальную скорость' подачи и достигаемую величину бокового зазора с учетом режима обработки, материала и его структурного состояния.

Предложены новые технические решения, направленные на усовер-^онстпсванио устройств для ЭХО, улучшающих условия снабжения электролитом МЭП и расширяющих технологические возможности способа, и raew (A.C.!! 460755,.'Я 602637, Л 1720821, » 1825G76, 11 1825677;.,

Разработаны технические задания на проектирование электрохимических Станков моделей СЭП-902, СЭП-902М, СЭП-902МА, СЭП-902П, СЭГ1-902А, СЭП-904, СЭЛ-905 и СЭП-907, реализующих импульсную ЭХО вибрирующим ЭМ по новой схеме.

Разработай; отраслевые стандарты ОСТ 180386-78 "Электрохимическая обработка вибрирующим электродом. Типовой технологический процесс" к ОСТ 180387-78 "Катод-инструмент для электрохимической обработки вибрирующим электродом. Конструкция и размеры." Эти стандарты внедрены и используются в производстве. Достигаемая точность при выполнении операций электрохимического прошивания и .объемного копирования в пределах 0,01-0,05 мм, Ra до О,1 мкм при скорости подачи до I мм/мин.

Суммарный экономический эффект от внедрения разработок составляет более 200 тыс. руб. в год (в ценах 1985 года).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан новый способ импульсной электрохимической обработки вибрирующим электродом, осуществляемый баз прерывания тока и контактирования электрода-инструмента и электрода-заготовки в фаое их максимального сближения, позволивший повысить точность обработки до - (0,005-0,02) мм при шероховатости обработанной поверхности Ra < 0,8 кем, отличительные признаки которого защищены патентам!! # 4213S34 (США), * 2903873 (Германия), Л 2416080 (Франция), л 670209 (Швейцария), Х> 180075 (Венгрия), ЯЛ 717846. 717847,

726758 , 891209 1731488(РФ).

2. Впервые для условна реализации нового способа импульсной ЭХО вибрирующим электродом при использовании источника питания с крутопздающей вольт-амперной характеристикой установлены взаимосвязи r.inotux форм импульса н&лряжышд с выходными

технологическими показателями и параметрами режима обработки, прй этом:

. - определено, что увеличение давления электролита на входе в МЭП (до 200-600 кПа) и опережение подачи импульса (до +30°) относительно фазы максимального сближения электродов после установления равновесного МЭП снижают выброс напряжения по заднему Фронту импульса и повышают производительность, точность и качество обработки, а уменьшение давления электролита на входа в НЭП (до 10-100 кПа) и задержка подачи импульса (до -30°) снижают выброс напряжения по переднему фронту импульса и повышают вышеназванные параметш в начале обработки - до установления равновесного МЭЗ;

- установлена обратно пропорциональная зависимость величйШ выброса технологического напряжения в фазе разведения электродов) от величины МЭЗ в- фазе максимального . сближешш электродов, позволяющая путем ограничения величины выброса за счет Изменения скорости подачи поддерживать малые значения МЭЗ (0,01-0,03мм) без контактирования электродов и вести процесс обработки без прерывашм тока в фазе максимального сближения электродов;

- выявлен эффект образования третьего выброса напряжения между выбросами напряжения по переднему и заднему фронтам импульса при осущэствлешгя ЭХО на МЭЗ величиной 0,01 мм и менее i который дает созчопюсть определить границу возникновения предпробо5ШоЙ ситуации в МЭП.

3. Разработан алгоритм регулирования технологическая! параметра;,и станка при полном автоматическом цикла выполнения cnepamifí о.^екгрохнгаческого прошивания и объемного копирования rió новому способу имлульснсП ЭХО вибрирующим электродом» в _ которс;:. l!CÍ!C."t.L!Cr.::!U "С" сигнал1', В'.'ЯРЛЭПЯНО ?! 138УЛЬТС.7

: ,,'v':.";;; к:."?.7'-'т'П.т/Я з?Р'!о»мостей Е'.'До.т.'':

технологических показателей от режима обработки.

4.Разработан классификатор обрабатываемых поверхностей, содержащий рекомендации по технологически выполнимым минимальным размерам конструктивных элементов в зависимости от состава и свойств обрабатываемого материала, разработаны расчетные таблицы для корректировки рабочей части ЭИ и номограммы для подбора оптимальных режимов обработки, позволяющие унифицировать электродные устройства, схемы прокачки . электролита и создать типовые, технологические процессы.

5.На основании результатов исследований разработаны и внедрены два отраслевых стандарта (00Т 180386-78, ОСТ 180387-78) и технологические процессы ЭХО деталей на предприятиях авиационной промышленности, в том числе на АО УШО:

- обработка ребер жесткости в рабочей лопатке турбины из сплава ВЖЛ-12У;

- одновременная обработка 24-х отверстий в 3,0 мм на глубину 20 мм в дет. "Носок ТВД" из сплава ХН73МБТЮ;

НА У АН "Гидравлика"!

обработка ' ковочных штампов для ' объемной штамповки тройников,угольников и др., (заготовок деталей авиадвигателей); .

обработка бортового инструмента для вертолетов (многогранных торцевых ключей из стали ЗОХГСА) и др.

Станки мод. "СЭП" внедрены такие на УППО (г.Уфа), ШЛО, ГП "Моторостроитель", АПО им. М.И.Калинина (г.Пермь).РПЗ (г.Рамонское).Московском МО "Знамя революции", 1МПЗ и др..

6.Разработаны технические задания на проектирование 8 станков моделей "СЭП", реализующих импульсную ЭХО вибрирующим ЭИ по новой схеме. Выпущены опытные и серийные образцы электорохимических станков моделей: СЭП-902А - в НИТИ (г. Саратов) и на РПО

"Электромеханика";442QÍ11 - на Троицком станкостроительном заводе; СЭП-904 - в Стерлитамакском концерне ШМАШ с общим количеством более 300 шт.

Суммарный экономический эффект от внедрения станков моделей "СЗП", технологических процессов и ОСТов составил более 200,0 тыс.руб. в год (в ценах 1985 года).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Гимаев Н.Э., Бикбаев Я.М., Мыздриков A.M. Вопросы повышения точности и стабильности 3X0 // Новое в электрохимической размерной обработке металлов : Тез. докл. Ш Всесоюзн. н.-т. конф. -Кишинев, 1972, - С. 144445.

2. Бикбаев Я.М., Гимаев Н.Э. Электрохимическая обработка деталей сложного, профиля' с применением вибрирующего электрода // Авиационная промышленность, - 1974,- - Н 7. - С. 44-46 (ДСП),

3. Исследование обрабатываемости стал! У8А при ЭХРО вибрирующим элвктродом / Н.А.Амирханова, Я.М.Бикбаев, Н.З.Гимаев, A.M.Мыздриков // Электронная обработка материалов. - 1975, -

1(1. -С. 15-18.

4. Особенности ЭХРО различных сталей вибрирующим электродом/ Н.З.Гимаев, Я.М.Бикбаев, Н.А.Амирханова и др. // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Материалы IY • Все союз. конф. - Тула: Т1Ш,' 1975. - Часть II - С. I6-I8.

5. Гимаев Н.З. Применение электрохимической обработки вибр'.грукзз! электродом // Технология авиациогаюго приборо- ц агрогатсстроения: Произв.-тохн.бюлл.- НИТИ, 1976,- N 3.-С.33-35.

6. Гимаев Н.З. Особенности обрабатываемости разшгпшх сталеп PHi'ptfWni ЭТОКТрСЗЧ *! ППуЛЪтР.М ТС'ОМ 3 НЛССИГ-'фУГ™"''

электролите // Прогрессивные методы электрохимической и электрофизической обработки материалов: Тез. докл. уральск. научн.-техн. конф. - Уфа, 1979, - 0. 103 - 105.

7, A.C. 726758 СССР, МКИ В23Р 1/14. Способ регулирования межэлоктродного зазора при ЭХО / Н.З.Гимаев, А.П.Семашко (СССР). -Заявлено 01.02.78г. J6 2576306/25 (ДСП).

8.Пат. 5416080 Франция, МКИ В23Р 1/04. Способ электрохимическойобработки .и система для его осуществления /А.П.Семашко, Н.З.Гимаев, И.В.Максимов (СССР) и др.-' 36с. -Опубл. в "Изобретение в СССР и зарубежом". - А 2.- 1980.

9. A.C. 717846 СССР, МКИ В23Р 1/04. Способ регулирования межэлектродного зазора при ЭХО / Н.З.Гимаев, А.П.Семашко (СССР). -Опубл. в БИ » 35. - 1981.

10.А.С. 717847 СССР, • МКИ В23Р ' 1/04. Способ электрохимической обработки / Н.З.Гимаев, А.П.Семашко, И.В.максимов (СССР). - Опубл. В БИ Л 35. - 1981.

11. Пат. 4213834 США, МКИ В23Р 1/14. Способ электрохимической обработки и система для его осуществления / А.П.Семашко, Н.З.Гимаев И.В.Максимов (СССР) и др. - 26с^ - Опубл. в "Изобретете в СССР и зарубежом". - Ä3.- 1981.

12,Зайцев А.Н., Гимаев Н.З., Байракова О.В. Система автоматизированного проектирования технологических операций электрохимической размерной обработки деталей машин // Технология авиационного приборо- и агрегатостроения: произв.-техн. сб.- НИТИ, 1989, * 4.- С.4-7.

13.Технология и оборудование для прецизионной электрохимической размерной обработки / А.Н.Зайцев, С.В.Безруков, Н.З.Гимаев и др. - М., 1990, - 64с., 20 ил. - (Машиностроит. пр-ва. Сер. Прогрессивные технологич. процессы в машиностр.: Обзор.

информ. ВНИИТЭМР. Выл. 4).

и. Гимавв Н.З., Зайцев А.Н. Моделирование выходных технологических показателей процесса импульсной электрохимической обработки вибрирующим электродом-инструментом // Электронная обработка материалов. - 1990, - N 6. - С. 5-8.

15. A.C. 1602637 СССР, МКИ В23Н 7/26. Элэктрод-инструмэнт для ЭХО / ¡К.Х.Сибагатуллин," Н.З.Гимаев (СССР). - Опубл. в БИ N 40.

1990.

16. A.C. 1720821 СССР, МКИ В23Н 7/22. Стержневой электрод-инструмент / ¡К.Х.Сибагатуллин, Н.З.Гимаев (СССР). -Опубл. 9 БИ N II. - 1992.

17. Пат. 1731488 (РФ), ЩИ В23Н 3/02. Способ

\

электрохимической размерной обработки /Н.З.Гимаев, О.В.Безруков (PS). - Опубл. В БИ » 17. - 1992.

18. A.C. 1825676 СССР, МКИ • В23Н 7/22. Устройство для электрохимической обработки /¡К.Х.Сибагатуллин, Н.З.Гимаев (СССР). - Опубл. В БИ N 25. - 1993.

19. A.C. 1825677 СССР, 1ЖИ В23Н 7/22. Устройство для электрообработки / Н.З.Гимаев, ¡К.Х.Сибагатуллин (СССР). - Опубл. В БИ N 25. - 1993.

20. Гимавв Н.Э. Исследование импульсной электрохимической обработки вибрирующим электродом для изготовления отверстий з некостких сварных конструкциях // Тез. докл. Всерос. научи.-тэхн. кснф. Технология и оборудование современного машиностроения.

Уфа: УГАТУ, '1994, - С. 84.