автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация электрохимической струйной обработки на базе исследования физико-технологических закономерностей процесса

РГБ ОД

1 О МАЙ 2303

На правах рукописи МУХУТДИНОВ Рафаиль Рамзисович

АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ СТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ НА БАЗЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА

Специальность 05,13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств

Специальность 05.03.01- Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструменты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА 2000

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии НКТБ «ИСКРА»

Научный руководитель по специальности 05.13.07- доктор технических

наук, профессор Ильясов Б. Г. Научный руководитель по специальности 05.03.01- доктор технических

наук, профессор Зайцев А. Н. Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Зориктуев В. Ц, кандидат технических наук Юрьев В. Л.

Ведущее предприятие ГУ УАП «Гидравлика»

Защита состоится «» 2000г. в ' 7 часов на заседании

диссертационного совета К - 063. 17.01 в Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа-центр, ул. К. Маркса,12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета.

Автореферат разослан 30у> /¿Ь 2000г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К-063.17.01 кандидат техн. наук, доцент ' --^Еакусов Л. М.

К55Ч-5-05,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Создание современных машин в соответствии с требованиями технического прогресса практически невозможно без применения специальных высокопрочных сталей и сплавов. Обработка этих материалов традиционными методами сопряжена с серьезными технологическими затруднениями, а в ряде случаев вообще невозможна.

Особые трудности возникают при выполнении уникальных технологических операций, каковыми являются рассматриваемые в настоящей работе операции прошивки микроотверстий и получения узких криволинейных пазов.

Известные методы электрофизической и электрохимической обработки позволяют в принципе решить эту задачу, однако зачастую не удовлетворяются требования современного машиностроения по производительности и качеству обработанной поверхности.

Проведенные в последние годы исследования позволили выявить новые возможности электрохимических методов обработки. При этом весьма перспективным для получения микроотверстий и узких криволинейных пазов является метод электрохимической струйной обработки (ЭЛСТРО), основанный на электрохимическом анодном растворении. ЭЛСТРО как технологический метод была предложена фирмой «Дженерал Электрик». Свое развитие в России метод ЭЛСТРО получил в трудах ученых: Волкова Ю. С.; Щедрина О. П.; Мэ-жерицшго A.B., ученых и инженеров СКТБ «Искра»: Журавского А. К.; Зари-пова Р. А.; Амирхгновой Н. А.; Норца В. И.; Зайцева А. Н.; Атрощенко В. В.; Первушина В. А. и других исследователей. Однако, несмотря на свои технологические преимущества, метод ЭЛСТРО не нашел широкого промышленного применения. Одной га основных прнчин этого является отсутствие исследований и научно обоснованных решений по созданию систем автоматического управления (САУ) данным процессом для типовых схем и условий обработки.

В згой связи следует считать, что задача автоматизации ЭЛСТРО на базе исследования физико-технологических закономерностей процесса является актуальной.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическими планами целевых научно-исследовательских программ Минвуза РСФСР и Министерства авиационной промышленности, а также планами хозяйственных договоров НКТБ «Искра» с предприятиями и организациями России и Республики Башкортостан.

Пель работы и задачи исследований. Целью настоящей работы является автоматизация процесса электрохимической струйной обработки на основе исследований его физико-технологических закономерностей, разработки математических моделей, анализа нештатных ситуаций и создания двухсвязной САУ процессом.

Для достижения этой дели требуется решение следующих задач:

1. Разработать математические модели процесса ЭЛСТРО и выявить его физико-технологические закономерности и связи выходных параметров процесса с положением рабочей точки на вольтамперной характеристике (ВАХ).

2. Выявить информативные параметры, характеризующие положение рабочей точки на вольтамперной характеристике процесса ЭЛСТРО.

3. Исследовать процесс ЭЛСТРО в нештатных ситуациях и выявить информативные параметры для протезирования аварийных режимов и фиксации моментов вскрытая донной часта прошиваемого отверстия или прорезаемого паза.

4. Разработать математические модели процесса ЭЛСТРО как двухсвязного объекта управления (ОУ) для прошивочных схем обработки и схем контурной вырезки.

5. Решить задачи синтеза структуры и расчета параметров двухсвязной системы автоматического управления процессом ЭЛСТРО.

6. Разработать технические решения и методику инженерного расчета структуры САУ ЭЛСТРО и ее элементов. Оценить эффективность функционирования разработанной системы.

Методы исследования. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанном комплексе с использованием современных измерительных средств. Обработка экспериментальных результатов осуществлялась с использованием методов математической статистики и теории вероятности. Моделирование осуществлялось численными методами на ЭВМ с использованием универсальных и специализированных пакетов. Для синтеза и анализа САУ использовались методы теории автоматического регулирования и N1 £Т£ат 1ГПССКОГО ОДуЛ1ф 053 У т«> %

На зашнту выносятся:

1. Выявленная закономерность, отражающая взаимосвязь положения рабочей точки на вольтамперной характеристике процесса ЭЛСТРО с основными выходными технологическими параметрами^процесса - производительностью обработки и шероховатостью поверхности.

2. Новый информативный параметр - относительная средняя амплитуда пульсаций технологического тока, - характеризующий положение рабочей точки на вольтамперной характеристике процесса ЭЛСТРО.

3. Способы прогнозирования нештатных ситуаций процесса - предупреждение аварийных режимов и фиксации моментов вскрытия донной части прошиваемою отверстия или прорезаемою паза на основе новых информативных параметров для управления процессом ЭЛСТРО.

4. Математические модели процесса ЭЛСТРО как многоезязного объекта управления для прошивочных схем обработки и схем контурной вырезки.

5. Новая структурная схема и параметры регуляторов двухсвязной САУ ЭЛСТРО.

6. Новые технические решения и методика инженерного расчета САУ ЭЛСТРО и ее элементов.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Установлено, что при заданных ограничениях по шероховатости обработанной поверхности и отсутствии повреждений ЭИ, на экстремальной ВАХ ЭЛСТРО всегда существует квазиоптимальная по производительности точка, которая находится на восходящей ветви ВАХ ниже экстремума (максимума) тока. Выявленная закономерность справедлива для различных условий обработки, геометрии ЭИ и обрабатываемых материалов.

2. Установлено, что положение квазиоптимальной точки на ВАХ ЭЛСТРО может быть определено по новому информативному параметру - относительной средней амплитуде пульсаций технологического тока. На основании этого параметра разработан новый способ непрерывной оценки положения квазиоптимальной точки на ВАХ процесса ЭЛСТРО. Отличительные признаки нового способа защищены а с. СССР 1313611.

3. Установлены новые закономерности поведения параметров процесса ЭЛСТРО в нештатных ситуациях, позволяющие по скорости изменения и абсолютным значениям средней величины технологического тока и амплитуде его пульсаций прогнозировать аварийные режимы ЭЛСТРО и фиксировать момент вскрытия донной части прошиваемого отверстия или паза. Отличительные признаки новых способов распознавания нештатных режимов защищены а. с. СССР 1052359 к а. с. СССР 1397209.

4. Разработаны математические модели ЭЛСТРО как многосвязного объекта управления для прошивочных схем обработки и схем контурной вырезки. Анализ характера изменения температуры и газонаполнения электролита в капиллярной части межэлектродного промежутка при высоких давлениях и плотностях тока позволил объяснить сущность физических процессов в капиллярной части МЭП и причину возникновения пульсаций технологического тока.

5. Разработана новая структурная схема и определены параметры регуляторов двухсвязной САУ ЭЛСТРО.

Практическую ценность представляют предложенные в работе:

1. Способ непрерывной оценки положения квазиоптимальной точки на ВАХ процесса ЭЛСТРО, позволивший автоматизировать процесс и поднять его производительность на 30-40% при соблюдении требований по шероховатости обработанной поверхности.

2. Способы управления процессом в нештатных ситуациях, позволяющие прогнозировать и предупреждать аварийные режимы ЭЛСТРО и фиксировать момент вскрытия донной часта прошиваемого отверстия или паза. Исполь-

зование этих способов существенно (в 3-4 раза) снижает вероятность повреждения оборудования и появления брака при возникновении нештатных ситуаций.

3. Результаты исследований процесса, методики, математические модели, структурные схемы, технические решения и способы, которые могут быть использованы для дальнейшего совершенствования процесса ЭЛСТРО, при разработке серийного оборудования, а также в учебном процессе в качестве методического материала при обучении магистрантов и аспирантов электромеханических специальностей.

Реализация работы. Научные положения диссертационной работы, а также результаты теоретических и экспериментальных исследований и практические разработки внедрены в следующих организациях:

1. Научно-производственном объединении «Исток» (г. Москва) - методики и результаты экспериментальных исследований процесса электрохимической струйной обработки и методика инженерного проектирования САУ процессом ЭЛСТРО.

2. Харьковском производственном машиностроительном объединении «ФЭД» (г. Харьков)- система автоматического управления технологическим процессом электрохимической струйной обработки.

3. Производственном объединении «АЛА-ТОО» (г. Фрунзе)- система автоматического управления технологическим процессом электрохимической струйной обработки и методика инженерного проектирования САУ процессом ЭЛСТРО.

Апробация результатов работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на:

1. Всесоюзных и Российских научно-техняческих конференциях: «Современная злслГротсхколошя в махиикостроснкк», ij-ла, 1У9/ r.j «Проолемы организации и обеспечения гибкого автоматизированного производства», Челябинск, 1984 г.; «Комбинированные эяектроэрозиошше электрохимические методы размерной обработки металлов», Уфа, 1983 г.; «Технология авиастроения, электрические методы обработки материалов», Уфа, 1982 г.

2. Международных конференциях: 12 международном симпозиуме по электрическим методам обработки ISEM ХП, Aachen, Германия, 1998 г; «Моделирование, вычисления, проектирование в условиях неопределенности -2000», Уфа, 2000г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе получено три авторских свидетельства в области ЭЛСТРО.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть содержит 150 страниц и включает в себя 61 рисунок и 10 таблиц. Список используемых источников содержит 116 наименований..

Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору В. В. Атрощенко за консультации в области прогнозирования аварийных ситуаций процесса ЭЛСТРО.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена научно-техническая проблема, показана ее актуальность и практическая значимость, сформулирована основная цель работы.

Определены научная новизна, практическая ценность, основные положения, выносимые на защиту, и рекомендации по реализации полученных результатов.

В первой главе проведено обоснование и постановка цели и основных задач работы, которые сформулированы на основании аналитического обзора современного состояния методов получения микроотверстий, анализа и классификации существующих САУ процессами электрохимической обработки, а также выделение особенностей и задач управления ЭЛСТРО.

На основании аналитического обзора известных методов получения микроотверстий и узких пазов показано, что в большинстве случаев эти операции вызывают повышенный износ электрода-инструмента (ЭИ), оставляют измененный поверхностный слой, оплавленные участки, заусенцы либо малопроизводительны.

Метод ЭЛСТРО обладает необходимыми технологическими возможностями для решения указанной задачи, однако для него не создано эффективной системы автоматического управления. Отсутствуют теоретические и экспериментальные исследования процесса, позволяющие определить области его эффективной реализации и границы предаварийных и других нештатных режимов. В связи с этим были определены цель и задачи исследований.

Во второй главе разработан исследовательский комплекс. Обоснован выбор конструкции ЭИ, типов обрабатываемых материалов и состава электролита. Представлены результаты экспериментальных исследований основных физико-технологических закономерностей процесса ЭЛСТРО. Выдвинуты гипотезы, предположения, а в ряде случаев, научные объяснения феноменологии явлений, определены возможные технические перспективы их использования.

Важнейшими выходными технологическими показателями ЭЛСТРО являются производительность процесса и шероховатость обработанной поверхности. Определяющую роль в формировании этих показателей играет положение рабочей точки на вольтамперной характеристике (ВАХ) процесса. Поэтому одной из целей экспериментальных исследований явилось исследование физико-технологических закономерностей, связанных с формой ВАХ ЭЛСТРО и положением на ней рабочей точки процесса, поиск информативных параметров для управления процессом ЭЛСТРО.

Вид экстремальной ВАХ (рис.1) при ЭЛСТРО объясняется наличием специфической для процесса «области Келлога». Экстремум (максимум) производительности совпадает с максимумом среднего тока через МЭП, что, согласно закону Фарадея, может быть объяснено прямо пропорциональной зависимостью скорости анодного растворения от величины тока.

' i л ¿-кг3,

-в

•а.

Рис.1. Экспериментальные зависимости среднего тока /, объемной производительности Я, шероховатости обработанной поверхности Ra и погрешности формы Л d (конусообразностя) от напряжения на электродах U: электролит 15 %НС1; Лг=100-105Па; T0-2Ö>C; d,„= 0,13-10"V <5>2,7-10"3м;

¿0=О,ЫО"3м;Ь„=1О-1О"3м

Как известно, при электрохимической обработке (ЭХО) с увеличением плотности тока шероховатость обработанной поверхности уменьшается. В условиях ЭЛСТРО хараоер зависимости шероховатости от тока существенно отличается (рис. 1). Шероховатость дна и боковых стенок отверстия в области экстремума среднего тока резко увеличивается.

При длительной работе в области «С-Д» ВАХ МЭП (рис.1) наблюдается значительная эрозия электрода-инструмента (ЭИ) и разрушение стенок среза сопла капилляра в области межэлектродного промежутка. Это может быть объяснено интенсификацией пульсационных явлений электрического тока, давления и температуры электролита в МЭП.

Поэтому область рабочих режимов, по величине напряжения на электродах заключается между точками «0-С» (рис.1) ВАХ. Однако оптимальным, с точки зрения получения высоких технологических параметров процесса, является значение напряжения \Jcm соответствующее точке «В» ВАХ МЭП, в которой кривая Ra (рис.1) имеет резкий перегиб. Точка «В» характеризуется высокой производительностью процесса (всею на 5...10% меньше максимально

возможной в точке «С»), удовлетворительным качеством обработанной поверхности и отсутствием повреждений ЭИ.

ВАХ в процессе обработки претерпевает значительные изменения (из-за колебаний давления электролита, изменения его температуры, электропроводности, изменения гидравлического сопротивления МЭП и межэлектродного зазора), это вызывает дрейф точки «В» и, следовательно, соответствующей ей величины иот.

Таким образом, непрерывное поддержание в процессе обработки оптимального напряжения 1}опт на электродах МЭП, соответствующего точке «В» ВАХ МЭП (рис.1), является актуальной задачей управления процессом

Для поиска информативного параметра для идентификации положения рабочей точки «В» на ВАХ МЭП проведены экспериментальные исследования пульсаций в токе. Исследования показали, что достаточно полно характеризовать пульсации, возникающие в токе через МЭП и описываемые в виде случайного процесса ¡А), можно при помощи трех основных параметров: М[Щ]\ и 41 ф - или, учитывая принятую стационарную, эргодическую модель процесса, при помощи соответствующих оценок:

где I- среднее значение тока; А - среднее значение амплитуды пульсаций тока; а а, - среднее значение частоты пульсаций тока; Т- интервал времени осреднения; т- число пересечений центрированного случайного процесса Щ линии 1(0 =0 сшгзу вверх на отрезке времени Т.

Все три оценки имеют различную степень корреляции с напряжением на электродах и положением рабочей точки «В» на ВАХ МЭП. Однако по одной отдельно взятой оценке I, А, тср (1), при неконтролируемом изменении технологических параметров невозможно однозначно судить о положении рабочей точки «В» на ВАХ МЭП.

Для поиска информативного параметра, однозначно связанного с положением рабочей точки «В» на ВАХ МЭП, было исследовано относительное изменение средней амплитуды пульсаций тока

ЭЛСТРО.

А = М[А[1{ 0]] = -- '[шах [ ¿(0 - М[х(0] |

(1)

(2)

Экспериментальные исследования показали, что значение А' = А'опт, соответствующее положению рабочей точки «В», при широком изменении тех-

нологических параметров остается постоянным.

Указанные свойства обусловили выбор относительной средней амплитуды пульсаций тока А' в качестве нового информативного параметра для идентификации положения рабочей точки «В» на ВАХ МЭП.

Эта идея использована автором в новом способе управления процессом ЭЛСТРО, по которому стабилизация величины А' обеспечивает поддержание в изменяющихся условиях обработки рабочей точки на ВАХ МЭП в квазиоптимальной точке «В», изменением напряжения на электродах МЭП. (а. с. СССР 1313611).

Из анализа экспериментальных кривых А =/(!Т) для различпых значений технологических параметров установлено, что все они с достаточной степенью точности в диапазоне I >1н могут быть аппроксимированы аналитической зависимостью вида

Л = , (3)

где А[К.А2 - постоянные коэффициенты, определяемые по методу наименьших квадратов; 1„ - значение среднего тока, соответствующее началу возникновения пульсаций.

Проведено экспериментальное исследование нештатных режимов процесса ЭЛСТРО, позволившее выявить информативные параметры, предупреждающие об их возникновении. Под нештатными режимами ЭЛСТРО в данной работе понимаются следующие: контакт боковой поверхности капилляра и заготовки; контакт торцевой поверхности капилляра и заготовки; электрический пробой МЭП; короткое замыкание электродов; вскрытие донной части прошиваемого отверстия.

Контакт боковой или торцевой поверхности капилляра и заготовки, электрический пробой МЭП, короткое замыкание электродов относятся к аварийным режимам, так как могут сопровождаться поломкой Эй, нарушением поверхностной структуры заготовки, выходом из строя элементов силовой цепи источника питания.

Вскрытие донной части прошиваемого отверстия само по себе не является аварийным режимом, так как не сопровождается выходом из строя элементов технологического оборудования. Однако при прошивке отверстий в партии Заготовок с неравномерным припуском, ошибка в определении момента фактического вскрытия отверстия приводит к снижению точности обработки, а при определенных условиях - к браку.

Автором экспериментально обоснованы новые способы управления процессом в этих режимах:

1. Способ фиксации момента вскрытия донной части отверстия, основанный на фиксации момента вскрытия донной части отверстия по резкому одно-

временному спаду среднего значения технологического тока I и росту амплитуды пульсаций А (а. с. СССР 1397209).

2. Способ предупреждения контактирования Эй и заготовки, основанный на фиксации момента, непосредственно предшествующего контакту ЭИ и заготовки, по скорости роста амплитуды пульсаций тока А (а. с. СССР 1052359).

3. Способ предупреждения развития электрического пробоя МЭП по абсолютной величине относительной средней амплитуды пульсаций в технологическом токе Л*. В случае превышения Л* заданного значения, делается вывод о переходе рабочей точки ВАХ ЭЛСТРО в зону «С-Д» с высокой степенью вероятности электрического пробоя МЭП.

Сформулированы функциональные требования, предъявляемые к разрабатываемой САУ ЭЛСТРО:

1. Для прошивочных схем и схем прорезки пазов - поддержание в процессе обработки квазиоптимальной точки на ВАХ из условия стабилизации заданного значения величины Л*.

2. Для прошивочных схем - поддержание в процессе обработки скорости подачи ЭИ У„ по оси прошиваемого отверстия из условия стабилизации заданного значения величины межэлектродного зазора (МЭЗ) 8.

3. Для схем прорезки пазов - поддержание в процессе обработки скорости подачи ЭИ V, в плоскости поверхности заготовки из условия стабилизации заданного значения глубины паза ЛИ.

4. Управление процессом в нештатных ситуациях - предупреждение аварийных режимов: поломка ЭИ; короткое замыкание электродов и пробой МЭП. Фиксация момента фактического вскрытия донной части при прошивке сквозных отверстий.

5. Всзмсхспссть подстройки параметров изменяемой части САУ-

В третьей главе получена математическая модель для прошивочной схемы ЭЛСТРО, связывающая выходные координаты ОУ (межэлектродный зазор - 8, и относительная средняя амплитуда пульсаций тока Л') с управляющими (скорость подачи ЭИ У„, напряжение источника питания Е) и возмущающими воздействиями.

. При получении математической модели использовались следующие допущения:

1. Электрическое сопротивление МЭП имеет преимущественно омический характер и определяется сопротивлением цилиндрического столба электролита с удельной электропроводностью %, длиной (8К + 8) п диаметром ¿т.

2. Изменение удельной электропроводности электролита от протекания по нему электрического тока обусловлено газонаполнением МЭП и нагревом электролита.

3. Скорость выноса газовых пузырьков из МЭП равна скорости движения электролита.

4. Нагрев электролита от прохождения электрического тока обусловлен выделением Джоулева тепла.

5. Величина ЭДС поляризации электродов Е„ не зависит от плотности тока и постоянна.

6. Распределение давления по длине капиллярной части ЭИ носит линейный характер.

При разработке математической модели использовались законы Фарадея, Менделеева - Клайперона, Джоуля, Ома, Кирхгофа, формулы Дарси - Бейебаха, Прандтля - Никурадзе, Мошовца.

Модель получена на основании составления уравнений теплового баланса в МЭП, объемного баланса водорода в МЭП, дифференциального уравнения для среднего тока в МЭП, дифференциального уравнения баланса скорости подачи ЭЙ и анодного растворения детали, уравнения для относительной средней амплитуды пульсаций тока А'.

Система нелинейных дифференциальных уравнений, описывающая процесс ЭЛСТРО как многосвязный ОУ с начальными условиями ¡~0, 6-5,1, 1=10, имеет вид

т1к1+кт\р+к%\12 -к 1

<Н „

— = Л 4

д7

<

Л-Л3 -I 'Лй -V

1-К2

(4)

ехр(- к10 • уп ,

где Кх ^1-р3-Са-хо-]2»::'^ Ь

V °М-ск'Р3 Ьвн

К5 =ЕЯ> Кб -&тп К-, =К1-2-аэ; =$к; К9 —Ц К10 -к2\

Хо - электропроводность исходного незагазованного электролита при температуре Т0] а, - температурный коэффициент электролита; Ятп - сопротивление проволочного токоподвода; Т^-начальная температура электролита в МЭП; ТК -температура кипения электролита в МЭП; рэ - плотность электролита; Сэ - теплоемкость электролита; /-средний ток через МЭП; Ргдавление электролита на входе в капилляр; ^¿-давление электролита на выходе из капилляра; еу- объемный электрохимический эквивалент материала детали; т]- выход по току материала заготовки; 80 - начальный МЭЗ; & - расстояние между проволочным катодом и срезом сопла капилляра; ^„-внутреннее омическое сопротивление источника питания; .¿.„„-внутреннее индуктивное сопротивление источника пита-

ния; <1вн - внутренний диаметр капиллярной части ЭИ; Зт - внутреннее сечение капиллярной части ЭИ; А/, Л2 ¿¿-постоянные коэффициенты, определяемые по мегоду наименьших квадратов; Е„ - ЗДС поляризации электродов.

Статическое нелинейное уравнение для выходной координаты А' имеет

вид

А

I

ехр

К*

5+К.

Кп~ 1

(5)

У»

где Кг =К{-((Тк -Га)+0,5-«э.(ГА -Г0)2); Кп =4; КХ2=Аг. При разработке математической модели ЭЛСТРО для схемы прорезки узких пазов принято допущение, что напряженность электрического поляг в зоне МЭП под срезом сопла капилляра ЭИ может быть принята равной 11/(30+Л'п/2), вне МЭП - равной нулю. Тогда глубина получаемого паза ЛИ, с учетсм движения ЭИ в плоскости х-у поверхности заготовки по оси х со скоростью у, и скорости анодного растворения заготовки по оси г ур, может быть определена как:

V

(6)

N

N

Г

где Ях,у)=*{

>У*Ген>

(7)

о:

,х<-л!г1-у2,

На операции прорезки пазов контролируемым геометрическим параметром является максимальная глубина паза, т. е. величина Ай = Ак{~гт ,0). С учетом (6) и (7) получено выражение для контурной скорости подачи:

Таким образом, на основе математической модели для прошивочной операции (4), (5) и выражения (8) получена система нелинейных уравнений, описывающая вырезную операцию ЭЛСТРО как многосвязный объект управления:

di

ишК*

Е-K.-I-K,-

I-K,

(9)

v,=

4-g„ т}-1

■NI' { / exp

К,

К

n-lj-

Вывод передаточной матричной функции (ПМФ) исследуемого ОУ произведен на примере прошивочной операции на основе линеаризации нелинейных функций, входящих в систему уравнений (4), (5).

После разложения уравнений системы в ряд Тейлора по степени малых отклонений Д вычитания из полученных уравнений уравнения статики, отбрасывания членов второго и более высоких порядков малости и применяя преобразование Лапласа, получим систему двух уравнений, связывающих регулируемые координаты ОУ с управляющими воздействиями:

А-Г= АЧ-(г"-5 + 1) -ЛЕ+ ^-fer^l) .д

T?-s2+T,

+1

Ths2+T,

rl

(10)

Ь8=

К,

-21

гр2 7 . гп i2 * s 1-jj

-АЕ+ • Av„,

гг>2 .2 , т

i2 -TJj

где Гц, Т]2, т22, Т{, Тг постоянные времени; Кп> К^Кц, -коэффициенты передачи; ^-оператор Лапласа.

Сравнительный анализ полученных численных значений постоянных времени позволяет понизить порядки числителей и знаменателей передаточных функций. В результате преобразований ПМФ ОУ приведена к виду

1

JV(s)=-

(И)

K'n-{tnjs +l) K¡2 T-s +1 K2\ Kn где Г- постоянная времени; К'ц, К*12, К*ц, К*и -коэффициенты передачи.

Полученное аппроксимирующее выражение ПМФ ОУ (11) используется далее при синтезе двухсвязной САУ техпроцессом ЭЛСТРО.

На основании функциональных требований к САУ процессом ЭЛСТРО разработана структурная схема САУ ЭЛСТРО (рис. 2). Задача синтеза двухсвязной САУ заключается в получении передаточных функций R¡/S) регулятора на основании предъявленных технических требований к системе. Используется известный частотный метод синтеза.

Его идея основана на декомпозиции, т.е. представлении САУ состоящей из взаимосвязанных подсистем, в роли которых выступают сепаратные каналы управления отдельными координатами многомерного объекта (рис.3). В результате получены передаточные функции регуляторов сепаратных каналов:

Л22 =

К

рп

+ КрП'Тр\\

1

Кр2\

+ КрП'Тр21

1

где Трц, Тра, ТР21, Тр2г постоянные времени; КРц, Кец -коэффициенты передачи.

Рис. 2. Структурная схема САУ ЭЛСТРО

К

Кри -Тр-

>Э—»> 1/{Гр,2©+1)

>[ Кр2,/5 —>► 1/СТра -3+1)

КР21'

Рис. 3. Структурная схема регуляторов сепаратных каналов двухсвязной САУ процессом ЭЛСТРО

В четвертой главе разработаны оригинальные элементы САУ. Техническая реализация разработанной САУ проведена с учетом современного состояния и тенденций развития оборудования, используемого в технологических процессах электрообработки, а также расширяющихся возможностей вычислительной техники. Рассмотрен вариант аппаратной реализации оригинальных

элементов САУ ЭЛСТРО для существующего парка электро обрабатывающих станков. Сформулированы требования к аппаратной базе цифровой системы управления САУ ЭЛСТРО для станков, оснащенных свободно программируемыми цифровыми вычислительными средствами, и разработан алгоритм функционирования цифровой САУ ЭЛСТРО.

Проведены экспериментальные исследования разработанной САУ. Анализ переходных процессов в каналах А* и 5 показал, что отклонение экспериментальных кривых от расчетных, полученных путем моделирования САУ на ЭВМ, не превышает 10%. Разработана методика инженерного расчета САУ ЭЛСТРО.

В приложении приведены методики исследований физико-технологических закономерностей процесса ЭЛСТРО.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

1. Установлено, что при заданных ограничениях по шероховатости обработанной поверхности и отсутствии повреждений ЭИ на экстремальной ВАХ ЭЛСТРО всегда существует квазиоптимальная по производительности точка, которая находится на восходящей ветви ВАХ, ниже экстремума (максимума) тока. Выявленная закономерность справедлива для различных условий обработки, геометрии ЭИ и обрабатываемых материалов.

2. Установлено, что положение квазиоптимальной точки на ВАХ ЭЛСТРО может быть определено по новому информативному параметру - относительной средней амплитуде пульсаций технологического тока. На основании этого параметра разработан новый способ непрерывкой оценки положения квазиоптимальной точки на ВАХ процесса ЭЛСТРО. Отличительные признаки нового способа защищены а.с. СССР 1313611.

3. Установлены новые закономерности поведения параметров процесса ЭЛСТРО в нештатных ситуациях, позволяющие по скорости изменения и абсолютным значениям среднего значения технологического тока и амплитуды его пульсаций прогнозировать аварийные режимы ЭЛСТРО и фиксировать момент вскрытия донной части прошиваемого отверстия или паза. Отличительные признаки новых способов распознавания нештатных режимов защищены а.с. СССР 1052359 и а.с. СССР 1397209.

4. Разработаны математические модели ЭЛСТРО как многосвязного объекта управления для прошивочных схем обработки и схем контурной вырезки. Анализ характера изменения температуры и газонаполнения электролита в капиллярной части межэлектродного промежутка при высоких давлениях и плотностях тока позволил объяснить сущность физических процессов в капиллярной части МЭП и причину возникновения пульсаций технологического тока.

5. Разработана новая структурная схема и определены параметры регуляторов двухсвязной САУ ЭЛСТРО.

6. Предложена методика расчета элементов САУ ЭЛСТРО. Опытные образцы аппаратных и программно-аппаратных САУ ЭЛСТРО, разработанные на основе предложенных автором теоретических положений, внедрены на ряде машиностроительных предприятий СССР и России. Производственными испытаниями установлено высокое качество регулирования разработанной САУ процессом ЭЛСТРО.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Атрощенко В.В., Мухутдинов Р. Р. К вопросу об экстремальном управлении технологическим процессом ЭХРО // Технология авиастроения. Электрические методы обработки материалов. Выпуск 2. - Уфа: УАИ, 1982. - С. 28-33.

2. А. с. 1052359 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/14. Способ защиты от коротких замыканий при электрохимической обработке / Р. Р..Мухутдинов, В. В. Атрощенко и др. (СССР). - Опубл. 1983. Бюл. jYí 41.

3. Соболев И.А., Перзушин В. А., Астафьев В. А., Мухутдинов Р. Р. Установка для прошивки отверстий малого диаметра электрохимическим струйным методом // Комбинированные электроэрозионно-электрохимические методы размерной обработки металлов. - Уфа, 1983. - С. 67-69.

4. Атрощенко В. В., Мухутдинов Р. Р. и др. Многоуровневая иерархическая система управления ГП-участком обработки деталей ГТД // Проблемы организации и обеспечения гибкого автоматизированного производства. - Челябинск, 1984.- С. 45.

5. Мухутдинов Р.. Р., Костенко Б. Б., Сагадеев Ш. А. Источник питания для электрохимической струйной оораоотки: Информационный листок 7084.- Уфа, 1984.-2 с.

6. Мухутдинов Р. Р. Многомерная система автоматического управления процессом электрохимической струйной обработки на базе вычислительного комплекса ДВК1 // Электрохимические методы размерной обработки металлов. - Тула, 1986.- С. 68.

7. А.с. 1313611 СССР. Кл. В 23 Н 9/16 Способ управления процессом электрохимической струйной обработки / Р. Р.Мухутдинов, В. В. Атрощенко,

Г. А. Вахрамеева, В. И. Норец (СССР). - Опубл. 1987. Бюл. № 20.

8. Мухутдинов Р. Р. Устройство защиты от коротких замыханий: Информационный листок № 90-87. - Уфа, 1987,- 2 с.

9. А.с. 1397209 СССР. МКИ 4 В 23 Р 1/04. Способ электрической обработки сквозных отверстий/Р. Р.Мухутдинов, В. В. Атрощенко, Б. Г. Ильясов и др. (СССР). -ОпублЛ988. Бюл. Jh 19.

КШухутдинов Р. Р., Зайцев A. H. Процесс электрохимической струйной обработки как объект управления // Современная электротехнология в машиностроении: сборник трудов.-Тула: Тульский государственный университет, 1997. -С 159-160.

11.Мухутдинов Р. Р., Зайцев А. Н., Гимаев Н. 3. и др. Электрохимическая вырезка криволинейных пазов в монолитных заготовках из труднообрабатываемых материалов ^профилированными электрод-инструментами // Современная электротехнологая в машиностроении: Сборник трудов. - Тула: Тульский государственный университет, 1997. - С 155-156.

12.Belogorsky A., Zaitsev A., Muchuldinov R. etc.: Performing Holes of Small Diameter in Steel Foil Using Method of Multi-Electrode Precise Electrochmical Machining U Intern. Symposium for Electromachining ISEM XII. - Aachen, Germany, 11-13 May, 1998. -P.555-565.

13.Мухутдннов P. P., Зайцев A. H. и др. Технология и оборудование для прецизионной электрохимической размерной обработки // Технология металлов.-2000,- Jfil.- С. 20-24.

14.Мухугдинов Р. Р., Зайцев А. Н., Жнтникова Н. И. Математическое моделирование контурной многокоординатной прорезки узких криволинейных пазов методом струйной электрохимической обработки // Моделирование, вычисления, проектирование в условиях неопределенности - 2000: Международная конференция.- Уфа, 2000.- С.247-250.

15.Мухутдинов Р. Р., Зайцев А. Н. Математическое моделирование вольт - амперной характеристики процесса электрохимической струйной обработки // Моделирование, вычисления, проектирование в условиях неопределенности - 2000: Международная конференция,- Уфа, 2000,- С. 255-260.

1

W-'

I

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛСТРО.

1.1. Аналитический обзор методов получения микроотверстий.

1.2. Технологические особенности ЭЛСТРО и классификация существующих САУ процессом.

1.3. Постановка цели и задач исследований.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ЭЛСТРО И ВЫЯВЛЕНИЕ ИНФОРМАТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ.

2.1. Экспериментальное оборудование и измерительные приборы.

2.2. Технологическая оснастка (электрод- инструмент), обрабатываемые материалы, состав и концентрация электролита, методики проведения экспериментальных исследований.

2.3. Исследование зависимости производительности и шероховатости обработанной поверхности от положения рабочей точки на ВАХ

МЭП процесса ЭЛСТРО.

2.4. Исследование зависимости формы ВАХ МЭП при ЭЛСТРО от геометрических размеров ЭИ и давления электролита.

2.5. Исследование пульсационных явлений в технологическом токе и выявление информативного параметра для управления процессом.

2.6. Исследование нештатных ситуаций процесса ЭЛСТРО и выявление информативных параметров для предупреждения аварийных режимов и фиксации момента вскрытия донной части отверстия или прорезаемого паза.

2.7. Разработка требований к САУ процессом ЭЛСТРО.

Создание современных машин в соответствии с требованиями технического прогресса практически невозможно без применения специальных высокопрочных сталей и сплавов. Обработка этих материалов традиционными методами сопряжена с серьезными технологическими затруднениями, а в ряде случаев вообще невозможна.

Особые трудности возникают при выполнении уникальных технологических операций, каковыми являются рассматриваемые в настоящей работе операции прошивки микроотверстий и получения узких криволинейных пазов.

Известные методы электрофизической и электрохимической обработки позволяют в принципе решить эту задачу, однако зачастую не удовлетворяются требования современного машиностроения по производительности и качеству обработанной поверхности.

Проведенные в последние годы исследования позволили выявить новые возможности электрохимических методов обработки. При этом весьма перспективным для получения микроотверстий и узких криволинейных пазов является метод электрохимической струйной обработки (ЭЛСТРО), основанный на электрохимическом анодном растворении. ЭЛСТРО как технологический метод была предложена фирмой «Дженерал Электрик». Свое развитие в России метод получил в трудах ученых: Волкова Ю. С.; Шедрина О. П.; Межерицкого A.B. В трудах ученых и инженеров СКТБ «Искра»: Журавского А. К.; Зарипова Р. А.; Амирхановой Н. А.; Норца В. И.; Зайцева А. Н.; Атрощенко В. В.; Первушина В. А. и других исследователей. Однако, несмотря на свои технологические преимущества, метод ЭЛСТРО не нашел широкого промышленного применения. Одной из основных причин этого является отсутствие исследований и научно обоснованных решений по созданию систем автоматического управления (САУ) данным процессом для типовых схем и условий обработки.

В этой связи следует считать, что задача автоматизации ЭЛСТРО на базе исследования физико-технологических закономерностей процесса является актуальной.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическими планами целевых научно-исследовательских программ Минвуза РСФСР и Ми7 нистерства авиационной промышленности, а также планами хозяйственных договоров НКТБ «Искра» с предприятиями и организациями России и Республики Башкортостан.

Цель работы и задачи исследований. Целью настоящей работы является автоматизация процесса электрохимической струйной обработки на основе исследований его физико-технологических закономерностей, разработки математических моделей, анализа нештатных ситуаций и создания двухсвязной САУ процессом.

Для достижения этой цели требуется решение следующих задач;

1. Разработать математические модели процесса ЭЛСТРО и выявить его физико-технологические закономерности и связи выходных параметров процесса с положением рабочей точки на вольтамперной характеристике (ВАХ).

2. Выявить информативные параметры, характеризующие положение рабочей точки на вольтамперной характеристике процесса ЭЛСТРО.

3. Исследовать процесс ЭЛСТРО в нештатных ситуациях и выявить информативные параметры для прогнозирования аварийных режимов и фиксации моментов вскрытия донной части прошиваемого отверстия или прорезаемого паза.

4. Разработать математические модели процесса ЭЛСТРО как двухсвязного объекта управления (ОУ) для прошивочных схем обработки и схем контурной вырезки.

5. Решить задачи синтеза структуры и расчета параметров двухсвязной системы автоматического управления процессом ЭЛСТРО.

6. Разработать технические решения и методику инженерного расчета структуры САУ ЭЛСТРО и ее элементов. Оценить эффективность функционирования разработанной системы.

Методы исследования. Экспериментальные исследования проводились на специально разработанном комплексе с использованием современных измерительных средств. Обработка экспериментальных результатов осуществлялась с использованием методов математической статистики и теории вероятности. Моделирование осуществлялось численными методами на ЭВМ с использованием универсальных и специализированных пакетов. Для синтеза и 8 анализа САУ использовались методы теории автоматического регулирования и математического моделирования.

На защиту выносятся;

1. Выявленная закономерность, отражающая взаимосвязь положения рабочей точки на вольтамперной характеристике процесса ЭЛСТРО с основными выходными технологическими параметрами процесса - производительностью обработки и шероховатостью поверхности.

2. Новый информативный параметр - относительная средняя амплитуда пульсаций технологического тока, - характеризующий положение рабочей точки на вольтамперной характеристике процесса ЭЛСТРО.

3. Способы прогнозирования нештатных ситуаций процесса - предупреждение аварийных режимов и фиксации моментов вскрытия донной части прошиваемого отверстия или прорезаемого паза на основе новых информативных параметров для управления процессом ЭЛСТРО.

4. Математические модели процесса ЭЛСТРО как многосвязного объекта управления для прошивочных схем обработки и схем контурной вырезки.

5. Новая структурная схема и параметры регуляторов двухсвязной САУ ЭЛСТРО.

6. Новые технические решения и методика инженерного расчета САУ ЭЛСТРО и ее элементов.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Установлено, что при заданных ограничениях по шероховатости обработанной поверхности и отсутствии повреждений ЭИ, на экстремальной ВАХ ЭЛСТРО всегда существует квазиоптимальная по производительности точка, которая находится на восходящей ветви ВАХ ниже экстремума (максимума) тока. Выявленная закономерность справедлива для различных условий обработки, геометрии ЭИ и обрабатываемых материалов.

2. Установлено, что положение квазиоптимальной точки на ВАХ ЭЛСТРО может быть определено по новому информативному параметру - относительной средней амплитуде пульсаций технологического тока. На основании этого параметра разработан новый способ непрерывной оценки положения квазиоптимальной точки на ВАХ процесса ЭЛСТРО. Отличительные признаки нового способа защищены а. с. СССР 1313611. 9

3. Установлены новые закономерности поведения параметров процесса ЭЛСТРО в нештатных ситуациях, позволяющие по скорости изменения и абсолютным значениям среднего величины технологического тока и амплитуде его пульсаций прогнозировать аварийные режимы ЭЛСТРО и фиксировать момент вскрытия донной части прошиваемого отверстия или паза. Отличительные признаки новых способов распознавания нештатных режимов защищены а. с. СССР 1052359 и а. с. СССР 1397209.

4. Разработаны математические модели ЭЛСТРО как многосвязного объекта управления для прошивочных схем обработки и схем контурной вырезки. Анализ характера изменения температуры и газонаполнения электролита в капиллярной части межэлектродного промежутка при высоких давлениях и плотностях тока позволил объяснить сущность физических процессов в капиллярной части МЭП и причину возникновения пульсаций технологического тока.

5. Разработана новая структурная схема и определены параметры регуляторов двухсвязной САУ ЭЛСТРО.

Практическую ценность представляют предложенные в работе:

1. Способ непрерывной оценки положения квазиоптимальной точки на ВАХ процесса ЭЛСТРО, позволивший автоматизировать процесс и поднять его производительность на 30-40% при соблюдении требований по шероховатости обработанной поверхности.

2. Способы управления процессом в нештатных ситуациях, позволяющие прогнозировать и предупреждать аварийные режимы ЭЛСТРО и фиксировать момент вскрытия донной части прошиваемого отверстия или паза. Использование этих способов существенно (в 3-4раза) снижает вероятность повреждения оборудования и появления брака при возникновении нештатных ситуаций.

3. Результаты исследований процесса, методики, математические модели, структурные схемы, технические решения и способы, которые могут быть использованы для дальнейшего совершенствования процесса ЭЛСТРО, при разработке серийного оборудования, а также в учебном процессе в качестве методического материала при обучении магистрантов и аспирантов электромеханических специальностей.

10

Реализация работы. Научные положения диссертационной работы, а также результаты теоретических и экспериментальных исследований и практические разработки внедрены в следующих организациях:

1. Научно-производственном объединении «Исток» (г. Москва) - методики и результаты экспериментальных исследований процесса электрохимической струйной обработки и методика инженерного проектирования САУ процессом ЭЛСТРО.

2. Харьковском производственном машиностроительном объединении «ФЭД» (г. Харьков)- система автоматического управления технологическим процессом электрохимической струйной обработки.

3. Производственном объединении «АЛА-ТОО» (г. Фрунзе)- система автоматического управления технологическим процессом электрохимической струйной обработки и методика инженерного проектирования САУ процессом ЭЛСТРО.

Апробация результатов работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на:

1. Всесоюзных и Российских научно-технических конференциях: «Современная электротехнология в машиностроении», Тула, 1997 г.; «Проблемы организации и обеспечения гибкого автоматизированного производства», Челябинск, 1984 г.; «Комбинированные электроэрозионные электрохимические методы размерной обработки металлов», Уфа, 1983 г.; «Технология авиастроения, электрические методы обработки материалов», Уфа, 1982 г.

2. Международных конференциях: 12 международном симпозиуме по электрическим методам обработки ISEM XII, Aachen, Германия, 1998 г; «Моделирование, вычисления, проектирование в условиях неопределенности -2000», Уфа, 2000г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе получено три авторских свидетельства в области ЭЛСТРО.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основная часть содержит 150 страниц и включает в себя 61 рисунок и 10 таблиц. Список используемых источников содержит 116 наименований.

Основные результаты и выводы работы состоят в следующем:

1. Установлено, что при заданных ограничениях по шероховатости обработанной поверхности и отсутствии повреждений ЭИ на экстремальной ВАХ ЭЛСТРО всегда существует квазиоптимальная по производительности точка, которая находится на восходящей ветви ВАХ, ниже экстремума (максимума) тока. Выявленная закономерность справедлива для различных условий обработки, геометрии ЭИ и обрабатываемых материалов.

2. Установлено, что положение квазиоптимальной точки на ВАХ ЭЛСТРО может быть определено по новому информативному параметру - относительной средней амплитуде пульсаций технологического тока. На основании этого параметра разработан новый способ непрерывной оценки положения квазиоптимальной точки на ВАХ процесса ЭЛСТРО. Отличительные признаки нового способа защищены а. с. СССР 1313611.

3. Установлены новые закономерности поведения параметров процесса ЭЛСТРО в нештатных ситуациях, позволяющие по скорости изменения и абсолютным значениям среднего значения технологического тока и амплитуды его пульсаций прогнозировать аварийные режимы ЭЛСТРО и фиксировать момент вскрытия донной части прошиваемого отверстия или паза. Отличительные признаки новых способов распознавания нештатных режимов защищены а. с. СССР 1052359 и а. с. СССР 1397209.

4. Разработаны математические модели ЭЛСТРО как многосвязного объекта управления для прошивочных схем обработки и схем контурной вырезки. Анализ характера изменения температуры и газонаполнения электролита в капиллярной части межэлектродного промежутка при высоких давлениях и плотностях тока позволил объяснить сущность физических процессов в ка

139 пиллярной части МЭП и причину возникновения пульсаций технологического тока.

5. Разработана новая структурная схема и определены параметры регуляторов двухсвязной САУ ЭЛСТРО.

6. Предложена методика расчета элементов САУ ЭЛСТРО. Опытные образцы аппаратных и программно-аппаратных САУ ЭЛСТРО, разработанные на основе предложенных автором теоретических положений, внедрены на ряде машиностроительных предприятий СССР и России. Производственными испытаниями установлено высокое качество регулирования разработанной САУ процессом ЭЛСТРО.

140

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа явилась итогом теоретических и экспериментальных исследований физико-технологических закономерностей и автоматизации процесса ЭЛСТРО, проведенных автором.

Основная научная и практическая значимость работы состоит в исследовании и математическом описании процесса, а также в выявлении новых информативных параметров для его автоматизации.

1. Справочник по технологии резания материалов. В 2-х кн. Кн.1 / Ред. нем. изд.: Г. шнур, Т. Штифели; Пер. с нем. - М.: Машиностроение, 1985,- 616 с.

2. Абдукаримов Э. Т., Сандинов С. Я. Прошивка сверхглубоких отверстий малого диаметра электроэрозионным способом // Электронная обработка материалов,- 1989.-№ 1.-е. 5-8.

3. A.c. 1407711 СССР. МКИ 4 В 23 Н 1/00, 9/14. Способ электроэрозионного прошивания глубоких отверстий / Э. Т. Абдуракимов (СССР).- Опубл. 1988, Бюл. № 25 .

4. Пат. 8416809 (2572665) Франция. МКИ 4 В 23 Н 7/22, 9/14. Способ электроэрозионной прошивки отверстий / (Франция). Опубл. 1981, Изобретения за рубежом № 7.

5. Клепиков Р. П., Алексеев Г. А. Скоростное электроэрозионное прошивание глубоких отверстий алого диаметра / Станки и инструменты. 1989. -№ 9.-С. 42.

6. Попова С. В. Лазерное сверление отверстий // Электрохим. и электрофиз. методы обработки материалов. Тула, 1989. - С. 112 - 124.

7. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник

8. Н. Н. Рыкалин, А. А. Углов, И. В. Зуев, А. Н. Кокора. М.: Машиностроение, 1985,- 496 с.

9. Веденов А. Л., Гладуш Г. Г. Физические процессы при лазерной обработке материалов. М.: Энергоиздат, 1985. - 208 с.

10. Ю.Котляров В. П. Методы повышения качества лазерной обработке отверстий // Электронная обработка материалов. -1986. № 2. - С. 5 - 13.11 .Дьюли У. Лазерная технология и анализ материалов. М.: Мир, 1986.- 506 с.

11. Пат. 64-62294 Япония. МКИ4 В 23 К 26/06, В 23 К 26/14. Способ увеличения срока службы фокусирующей линзы в лазерной головке лазерного станка / Камигути Акихиро (Япония).- Опубл. 1989, Изобретения за рубежом №15.

12. Технология электрохимической обработки деталей в авиадвигателестроении141

13. В. А. Шманев, В. Г. Филимошин, А. X. Каримов и др. М.: Машиностроение, 1986.- 168 с.

14. А.с. 1021549 СССР. МКИ4 В 23 Р 1/04 . Способ электрохимической струйной обработки / И. А. Соболев, В. А. Первушин (СССР). Опубл. 19983, Бюл. №21.

15. Пат. 4004992 США. Кл. С 25 3/00 204-129. Способ электрохимической струйной обработки / (США). Опубл. 1977, Изобретения за рубежом № 2.о

16. Пат. 2252901 Франция. МКИ В23 Р 1/16. Способ электрохимической струйной обработки / (Франция). Опубл. 1975, Изобретения за рубежом № 12

17. П.Соболев И. А., Ерофеев П. Г., Зарипов Р. А. Электрохимическая струйная обработка, технологические возможности метода в составе ГПС // Гибкие производственные системы в электротехнологии. Уфа: ГПС ЭМО - 88, 1988.-С. 121-122.

18. Смоленцов В. П., Трофимов В. В. Электрохимическое получение отверстий малого диаметра в диэлектриках // Электронная обработка материалов. -1987.- № 6.-С. 76- 80.

19. Филин В. И., Лебедев А. М. Проблемы синтеза циклограммы воздействий физико-химической обрабатывающей системы // VI Всесоюзная науч. техн. конф. Тула, 1986.-С. 78-81.

20. А.с. 1313611 СССР. Кл. В 23 И 9/16 Способ управления процессом электрохимической струйной обработки / Р. Р. Мухутдинов, В. В. Атрощенко,

21. Г. А. Вахрамеева, В. И. Норец (СССР). Опубл. 1987, Бюл. № 20.

22. Соболев И. А., Первушин В. А., Журавский А. К. и др. Статистический анализ точности электроструйной обработки // Электрохимические методы обработки: Сборник трудов. Уфа, 1982.- С 26-30.

23. Мухутдинов Р. Р., Зайцев А. Н. и др. Технология и оборудование для прецизионной электрохимической размерной обработки // Технология металлов-2000,-№ 1.- С. 20-24.

24. Мухутдинов Р. Р. Многомерная система автоматического управления процессом электрохимической струйной обработки на базе вычислительного комплекса ДВК1 // Электрохимические методы размерной обработки металлов. -Тула, 1986.-С. 68.

25. Мухутдинов Р. Р., Зайцев А. Н. Процесс электрохимической струйной обработки как объект управления // Современная электротехнология в машиностроении: Сборник трудов Тула: Тульский государственный университет, 1997.-С. 159-160.

26. Волков Ю. С., Щедрин О. П., Межерицкий А. В. Применение струйного электрохимического формообразования при прошивки отверстий малого диаметра. М.: НИИМАШ, 1975,- № 8.

27. A.c. 1397209 СССР. МКИ 4 В 23 Р 1/04. Способ электрической обработки сквозных отверстий / Р. Р. Мухутдинов, В. В. Атрощенко, Б. Г. Ильясов и др. (СССР). Опубл. 1988, Бюл. № 19.

28. Мухутдинов Р. Р., Зайцев А. Н. Математическое моделирование вольтам-перной характеристики процесса электрохимической струйной обработки

29. Моделирование, вычисления, проектирование в условиях неопределенности 2000: Международная конференция. - Уфа, 2000. - С. 255-260.

30. Атрощенко В. В., Мухутдинов Р. Р. К вопросу об экстремальном управлении технологическим процессом ЭХРО // Технология авиастроения. Электрические методы обработки материалов. Вып. 2. Уфа: УАИ, 1982. - С. 28-33.

31. Пат. 1405563А1 Великобритания. Кл. В 23 Р 1/04 1/14. Усовершенствование электрохимической обработки / ТРВ Инкорпорейтед.- Опубл. 1969, Изобретения за рубежом №31.

32. Пат.3403084 США. Кл. В 23 Р 1/12 204-143. Электрохимическое растворение, при котором вольтамперная характеристика находится в "области Кел-лога" / (США), Эндрюс.- Опубл. 1968, Изобретения за рубежом № 24.

33. Пат.3793169 США. Кл. В 23 Р 1/02 204-129.55. Способ электрохимической струйной обработки / (США). Опубл. 1974, Изобретения за рубежом № 4.

34. Пат.53-18760 Япония Способ ЭХО / (Япония). Опубл. 1979, Изобретения за рубежом № 1.

35. Пат. 2030568 ФРГ. Устройство для управления подачей при электрохимической обработке металлических заготовок / (ФРГ).- Опубл. 1974, Изобретения за рубежом №31.

36. Пат. 281984 ФРГ. Способ электрохимической обработки заготовки и электрическая схема для его осуществления / (ФРГ). Опубл. 1980, Изобретения за рубежом № 7.

37. Пат. 55-20810 Япония. Способ управления электролитической обработкой.(Япония), Мицубиси дэнки К. Опубл. 1980, Изобретения за рубежом № 20.

38. Kellog Н. Anode effet in Agucous electolysis. Electrochemical Society vol, 97, 1950. -№ 4.

39. Оборудование для размерной электрохимической обработки деталей машин / Ф. В. Седыкин, Л. М. Дмитриев, Н. И. Иванов и др.- М.: Машиностроение, 1980.- 277 с.

40. Атрощенко В. В. Разработка и исследование системы автоматического регулирования межэлектродного зазора при электрохимической размерной обра144ботке при импульсном напряжении: Дисс. канд. техн. наук. Защищена 20.05.80. Утв. 25.01.81.

41. A.c. 323243 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04 Способ размерной электрохимической обработки. / Л. В. Дмитриев, В. Г. Шляков (СССР).-Опубл. 1972, Бюл. № 1.

42. Березков Б. Н., Шманев В. А. Повышение точности электрохимической обработки // Труды КуАИ, вып. 27. Куйбышев, 1967.- С. 13-19.

43. Длугач Ю. П. , Криштафович Г. И. Вопросы оптимизации циклического процесса ЭХО // Электронная обработка материалов. -1984. № 2. С. 35 - 41.

44. Криштафович Г. И. Автоматическая оптимизации циклического процесса ЭХРО // Электронная обработка материалов. 1983. - № 2. С. 16-19.

45. A.c. 229153 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ размерной обработки

46. А. Л. Лифщиц, И. И. Мороз и др. (СССР) Опубл. 1968, Бюл. № 32.

47. A.c. 265651 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04. Система автоматического регулирования МЭЗ при ЭХО / Б. И. Дружкин и др. (СССР). Опубл. 1970, Бюл. № 10.

48. A.c. 397301 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ ЭХО токопроводящих материалов / Н. К. Кащеев и др. (СССР). Опубл. 1973, Бюл. № 37.

49. A.c. 457573 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ регулирования процесса электрохимической обработки / Р. Б. Исакова и др. (СССР).- Опубл. 1975, Бюл. №31.

50. A.c. 891309 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/14. Способ регулирования межэлектродного зазора при электрохимической обработке / С. В. Безруков, В. Б. Рабинович, А. П. Семашко, Н. 3. Гимаев (СССР). Опубл. 1981, Бюл. № 47.

51. Пат. 3801487 США. Устройство для регулирования рабочего промежутка между изделием и электродом инструментом в процессах ЭХО металлов(США). Опубл. 1974, Изобретения за рубежом № 7.

52. A.c. 241879 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ стабилизации МЭЗ / А. И. Стебаев и др. (СССР). Опубл. 1969, Бюл. № 14.

53. A.c. 436554 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ регулирования межэлектродного промежутка / Л. Д. Понамарев и др. (СССР). Опубл. 1978, Бюл. № 7.

54. A.c.493341 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ ЭХРО / О. А. Водянийкий и др. (СССР). Опубл. 1975, Бюл. № 44.

55. Факторович Л. Л. Исследование и применение коммутации тока в электролитах: Дисс. канд. техн. наук. Кишинев, 1969. - 234 с.

56. Струков К. В. Разработка и исследование методов эффективной защиты от145коротких замыканий размерной электрохимической обработке постоянным и импульсным током: Дисс. канд. техн. наук. Защищена 12.03.79. Утв. 20.11.79.

57. Ахмадеев А. Г., Гимаев Н. 3. О возникновении электрофизических явлений электрохимической размерной обработки материалов // Технология авиастроения. Электрические методы обработки материалов. Уфа: УАИ, 1982, вып. 2.- С. 22-25.

58. А. с. 891311 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/14. Способ регулирования межэлектродного зазора при электрохимической обработке / В. В. Атрощенко, Е. Б. Волкова, В. С. Гепштейн (СССР).- Опубл. 1981, Бюл. № 47.

59. А. с. 874298 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/14. Способ регулирования межэлектродного зазора при электрохимической обработке / В. В. Атрощенко (СССР).-Опубл. 1981, Бюл. №39.

60. А. с. 1052359 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/14. Способ защиты от коротких замыканий при электрохимической обработке / В. В. Атрощенко, Р. Р. Мухутдинов и др. (СССР). Опубл. 1983, Бюл. № 41.

61. Иванов Н. И. Инвариантная система регулирования процесса ЭХРО глубоких отверстий // Технология машиностроения. Тула: ТПИ, 1975, вып. 39. -С. 65 - 73.

62. Песков П. П. и др. Электрооборудование станков для ЭХО.- М.: Машиностроение, 1977. 270 с.

63. А.с. 757288 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ регулирования процесса ЭХО / В. И. Сомонов, Ю. В. Удальцов (СССР). Опубл. 1980, Бюл. №31.

64. А.с. 1315184 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/14. Способ регулирования межэлектродного зазора при размерной электрохимической обработке и устройство для его осуществления / В. В. Атрощенко, Р. А. Зарипов, Р. Р. Мухутдинов и др. (СССР). Опубл. 1987, Бюл. № 21.

65. Пат. 3332864 США. Способ ЭХО / (США). Опубл. 1967, Изобретения за рубежом № 34.

66. А.с. 891309 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/14. Способ регулирования межэлектродного зазора при размерной электрохимической обработке / Безруков С. Б. и др. (СССР).-Опубл. 1981, Бюл. № 1.

67. Либов Л. Я. Стабилизация температуры электролита при ЭХО // Размерная электрохимическая обработка деталей машин: Материалы ВНТКЭ. Тула,1461975.-С.212-216.

68. Электрохимическая обработка металлов/ Под редакцией И. И. Мороза М.: Машиностроение, 1969,- 200 с.

69. Пат. 4213834 США. Способ и установка для ЭХО металлов / (США).-Опубл. 1981, Изобретения за рубежом №31.

70. А. с. 500967 СССР МКИ3 В 23 Р 1/14. Способ защиты от коротких замыканий / К. В. Струков и др. (СССР). Опубл.1976, Бюл. № 4.

71. A.c. 717847 СССР. МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ электрохимической обработки / Н. 3. Гимаев, А. П. Семашко, И. В. Максимов (СССР). Опубл. 1981, Бюл. №35.

72. Пат. 1731488 AI США. Кл. В 23 H 3/02. Способ электрохимической размерной обработки / Н. 3. Гимаев, С. В. Безруков. (РФ). Опубл. 1992, Бюл. № 17.

73. Лазаренко Б. Р., Лазаренко Н. И. Механизм прохождения тока в электролите // Электронная обработка материалов. 1979. - № 3. - С. 26 - 32.

74. Солодовников В. В., Тумаркин В. Н. Теория сложности и проектирование систем управления. М.: Наука, 1990. - 168 с.

75. Технология и экономика электрохимической обработки / Ф. В. Седыкин, В. В. Любимов и др.- М.: Машиностроение, 1980.- 192 с.

76. Герасимов Я. И. и др. Курс физической химии.- М.: Химия, 1970. Т1- 592 с.

77. Основы повышения точности электрохимического формообразования / Под ред. И.И. Мороза. Кишинев: Штиинца, 1977. - 151 с.

78. Методы и аппаратура для анализа случайных процессов / Котюк А. Ф., Ольшевский В. В., Цветков Э. И. М.: Энергия, 1967. - 239 с.

79. Анализ и обработка записей колебаний / Р. Мэнли. М.: Машиностроение, 1972. - 367 с.

80. Теория случайных процессов и ее применение в радиотехнике / Б. Р. Левин. -М.: Советское радио, 1957. 307 с.

81. Житников В. П. Зайцев А. Н. Математическое моделирование электрохимической размерной обработки. Уфа: УГАТУ, 1996. - 220 с.

82. Elektrochemical cutting using tubular cathodes: response surface approach / Hewidy M.S., Fattouh M. // Inf J. Prod. Res. 27. -1989. № 6.- C.953 - 963.

83. Bezrukow S. W., Gimaew N. Z., Zaitsev A. N. u s.w. CNC gesteuert elektrochemisch mit unprofilierten Elektroden senken // Werkstatt und Betrieb.-19916. P. 502 - 504.

84. Zybura-Skrabalak M., Ruszaj A. The Investigations of elektrochemical dissolution process conditions on surface rougness parameters // International symposium for electromachining ISEM XII Aachen, Germany, 11.-13. May, 1998. - P. 543-554.

85. Belogorsky A., Zaitsev A., Zhitnikov V.: Flexible automation ECM technology based on 3- coordinate ECM- machines. Proceed. // Intern, symposium for Electromachining ISEM XI. Lausanne, Switzerland, 17-21 April, 1995, P. 585592.

86. Naizhang Y., Bin W., Xueying Y. Investigation on application of electrochemical contour evolution nachining // Proceeding of Intern, symposium for Electromachining ISEM X. FRG, 1992. - P. 143 - 145.

87. Heilmann K.S. Kleine Bohrungen ist das grosse Probleme // Werkstatt und Betrieb.- 1975.-№ 108.- P. 8 12.

88. Kozak J. Electrochemical machining with a nonprofiled electrode // Proceeding of Intern, symposium for Electromachining ISEM XII. Aachen, Germany, 11-13 May 1998.-P. 527 - 531.

89. Зайцев А. Н., Житников В. П. Моделирование процесса электрохимической размерной обработки непрофилированными трубчатыми электрод-инструментами // Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. -Тула: ТПИ, 1989. С. 12 19.

90. Проклова В. Д. Электрохимическая обработка непрофилированным электродом-инструментом. М.: Машиностроение, 1976. - 54 с.

91. D. Landolt, R. Muller, С. Tobias. Anode Potentials in High Rate Dissolution of Copper. // J. Electrochim: Soc., 118, 1971. № 4 - P. 40 - 46.

92. D. Landolt. Throwing Power Mesurements during High Rate Nickel Dissolution ander Active and Transpassive Conditions // J. Electrochem. Soc., 119, 1972.-№6.-P. 708 -712.

93. J. Postlethwaite, A. Kell. Periodic Phenomena During the anodic Dissolution of the Iron in Sodium Cloride Solutions // J. Electrochem, Soc., 119, 1972.10.-P.1351.

94. K-W Mao. Anodic Polarization Study of Mild Steel in NaCl Solution During Electrochemical Machining // J. Electrochem. Soc.,120, 1973. № 8 P.1056-1060.

95. K. Chikamori, H. Yamamoto and S. Ito. Stoichiometric Investigation of Electrochemical Machining // Proceedings of The International Conference on Production Engineering. Part 1. Tokyo, 1974, P. 68 - 72.

96. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машинострение, 1960. - 385 с.

97. Управление динамическими системами в условиях неопределенности

98. С. Т. Кусимов, Б. Г. Ильясов, В. И. Васильев и др. М.: Наука, 1998. - 452 с.

99. Оптимизация многомерных систем управления газотурбинных двигателей летательных аппаратов / А. А. Шевяков, Т. С. Мартьянова, В. Ю. Рут-ковский и др.: Под общей ред. А. А. Шевякова и Т. С. Мартьяновой. М.: Машиностроение, 1989. - 256 с.

100. Основы теории многосвязанных систем автоматического управления ле149тательными аппаратами / Под ред. М. Н. Красильщикова. М.: Изд-во МАИ, 1995.-287 с.

101. Васильев В. И., Гусев Ю. М., Ильясов Б. Г., Семеран В. А. Оптимизация автоматических систем управления. Учебное пособие. Уфа, 1977. - 110 с.

102. Васильев В. И., Гусев Ю. М., Ильясов Б. Г., Семеран В. А. Анализ устойчивости сложных автоматических систем. Учебное пособие. Уфа, 1978. -106 с.

103. Васильев В. И., Шаймарданов Ф. А. Синтез многосвязанных автоматических систем методом порядкового отображения. М.: Наука, 1983. - 125 с.

104. Иванов В. А., Чемоданов Б. К., Медведев В. С. Математические основы теории автоматического регулирования. М.: Высшая школа, 1971. - 807 с.

105. Bartlett A., Tesi A., Vicino A. Frequency response of uncertain system with interval plants // IEEE Trans. Automat. Contr., 1993. Vol.38, № 6. -P.283 - 292.

106. Поляк Б. Т., Цыпкин Я. 3. Робастный критерий Найквиста // Автоматика и телемеханика. 1992.- № 7. -С. 25-31.

107. Соболев О. С. Методы исследования линейных многосвязанных систем.-М.: Энергоиздат., 1986.-120 с.151

108. Устанавливались состав и концентрация используемого электролита.

109. Устанавливались технологическая оснастка и заготовка.

110. Устанавливался начальный МЭЗ.

111. Включалось начальное давление электролита (20-105Па).

112. Включался ИП с начальным напряжением (200В).

113. По амперметру-11 (рис. 2.1.3) фиксировался средний ток.

114. Увеличивалось напряжение ИП с шагом 20В.

115. На каждом шаге фиксировалось значение тока.

116. Приращение напряжения и запись соответствующего значения тока продолжалось до момента перехода среднего тока через максимум.

117. Полученные зависимости изображались в виде графика 11(1).

118. Далее процесс повторялся с п. 3 по п. 11, но значение давления электролита увеличивалось на 20-105Па до физических ограничений экспериментального гидрооборудования (125-105Па).

119. Устанавливались состав и концентрация используемого электролита152

120. Устанавливались технологическая оснастка и заготовка

121. Устанавливался начальный МЭЗ.

122. Включалось фиксированное давление электролита (10-105Па)

123. Включался ИП с начальным напряжением (20В)

124. По амперметру-11 (рис. 2.1.3) фиксировался средний ток

125. Увеличивалось напряжение ИП с шагом 20В

126. На каждом шаге фиксировалось значение тока

127. Приращение напряжения и запись соответствующего значения тока продолжалось до момента перехода среднего тока через максимум

128. Полученные зависимости изображались в виде графика 11(1)

129. Далее процесс повторялся с п. 1 по п. 11, но значение дк увеличивалось на 1мм до максимального значения дк-\ 1мм.

130. Устанавливались состав и концентрация используемого электролита.

131. Устанавливались технологическая оснастка и заготовка.

132. Устанавливался начальный МЭЗ.

133. Включалось фиксированное давление электролита.

134. Включался ИП с начальным напряжением (100В).

135. По амперметру-11(рис. 2.1.3) фиксировался средний ток.

136. Увеличивалось напряжение ИП с шагом 20В.

137. На каждом шаге фиксировалось значение тока.

138. Приращение напряжения и запись соответствующего значения тока продолжалось до момента перехода среднего тока через максимум.

139. Полученные зависимости изображались в виде графика ВАХ- И(1).

140. На полученной в п. 11 ВАХ отмечались точки по напряжению с ша153гом 50В до напряжения, соответствующего максимальному току.

141. Для каждой полученной точки по напряжению (п. 12) экспериментально подбиралась и фиксировалась скорость подачи ЭИ равная скорости анодного растворения в направлении подачи.

142. Для каждой полученной точки по напряжению (п. 12) с найденной скоростью подачи (п. 12) с фиксированными режимами (пп.1-5) прошивалось отверстие на глубину 2мм. на отдельной заготовке.

143. Для каждого полученного отверстия изготавливался шлиф, измерялись геометрические размеры отверстия и шероховатость боковой и донной частей.

144. По известным формулам вычислялся объем снятого металла и объемная производительность для каждой точки по напряжению (п. 12).

145. Полученные зависимости объемной производительности и шероховатости боковой и донной частей отверстия от напряжения на электродах изображались в виде графиков совмещенных с графиком ВАХ, полученным в пункте 11 настоящей методики.

146. Методика исследования пульсационных явлений в технологическом токе от технологического напряжения.

147. Устанавливались состав и концентрация используемого электролита.

148. Устанавливались технологическая оснастка и заготовка.

149. Устанавливался начальный МЭЗ.

150. Включалось фиксированное давление электролита.

151. Включался ИП с начальным напряжением (20В).

152. По амперметру-11(рис. 2.1.3) фиксировался средний ток.

153. Увеличивалось напряжение ИП с шагом 40В.

154. На каждом шаге фиксировалось значение тока.

155. Приращение напряжения и запись соответствующего значения тока