автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Электроалмазное шлифование быстрорежущей стали Р6М5 с применением асимметричных биполярных импульсов

На правах рукописи

Янпольский Василий Васильевич

ЭЛЕКТРОАЛМАЗНОЕ ШЛИФОВАНИЕ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ Р6М5 С ПРИМЕНЕНИЕМ АСИММЕТРИЧНЫХ БИПОЛЯРНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Специальность: 05 03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2006

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Рахимянов Харис Магсуманович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Татаркин Евгений Юрьевич кандидат технических наук, доцент Иванцивский Владимир Владимирович

Ведущая организация: Сибирский государственный университет путей сообщения (г. Новосибирск)

Защита состоится «08» июня 2006 г. в 15— часов на заседании диссертационного совета Д 212 173.07 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г Новосибирск, пр , К. Маркса, 20

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета

Автореферат разослан «3*"» мая 2006 г

Ученый секретарь диссертационного совета.

ктн.

Никитин Ю.В

^ ~ ^ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Быстрорежущие стали нашли широкое применение при изготовлении режущего инструмента для обработки конструкционных сталей, цветных металлов и чутунов, работающего как при небольших скоростях резания - до и 10 15 м/мин (метчики, плашки), так и при больших - до 60 м/мин (резцы, фрезы)

Финишными операциями в технологии изготовления режущего инструмента являются шлифование и заточка Качество их выполнения в значительной мере определяет стойкость режущего инструмента в процессе его эксплуатации В настоящее время шлифование и заточка режущего инструмента из быстрорежущей стали осуществляется кругами из электрокорунда бело! о и эльбора, что зачастую приводит к образованию дефектов в виде прижегов и микротрещин. Кроме того, производительность обработки не превышает 400 ..600 мм3/мин Перспективные результаты с позиции повышения производительности и качества обработанной поверхности при заточке твердого сплава были достигнуты при использовании метода электроалмазного шлифования, !еоретические и практические основы которого рассмотрены в работах Се-дыкина Ф В , Кащеева В Д., Давыдова А Д , Любимова В.В., Чмира М Я , Грабченко А.И , коллектива кафедры «Технология машиностроения» Новосибирского государственного технического университета и др Однако этот мегод не получил широкого применения при обработке материалов класса быстрорежущих сталей вследствие быстрого засаливания поверхности алмазного круга, что приводит к снижению производительности процесса шлифования и качества обработанной поверхности В связи с этим тема данной работы посвящена совершенствованию процесса электроалмазного шлифования вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей.

Цель рабо1Ы. Повышение производительности электроалмазного шлифования быстрорежущей стали Р6М5.

Методы исследования. Представленные в работе результаты получены на основе экспериментальных исследований с использованием приборов и установок для определения характера электрохимического растворения материала как в стационарных условиях, так и в условиях движущегося электролита и при непрерывном обновлении обрабатываемой поверхности алмазным кругом

Научная новизна.

1 Определены особенности электрохимического растворения быстрорежущей стали Р6М5 и ее основных составляющих вольфрама (\У), молибдена (Мо), хрома (Сг), железа (Ре) в растворах нейтральных солей ЫаЫ03, №2804 и №С1, заключающиеся в том, чю процесс анодного растворения стали Р6М5 определяется характером анодного поведения основной составляющей стали - железа.

2. Выявлено, что процесс растворения быстрорежущей стали сопровождается возникновением диффузионных ограничений, которые приводят к снижению плотности тока, а следовательно и скорости анодного растворения.

3. Установлено, что применение биполярных асимметричных импульсов при электроалмазном шлифовании стали Р6М5 приводит к повышению производительности обработки за счет удаления засаленного слоя с поверхности алмазного круга во время работы на обратной полярности

Практическая ценность.

1 Экспериментально определены зависимости технологических караюеристик (производи гельноегь, удельный износ) процесса электроалмазного илифования быстрорежущих сталей с режимами обработки (давление между лью, скорость резания)

а л «ШШЖ1ШГ библиотека

с.-Петербург _ . ОЭ горбит Л 0 Л

2 Предложен и реализован способ электроалмазного шлифования с применением асимметричных биполярных импульсов, позволяющий производить правку алмазных кругов в процессе обработки в автоматическом режиме, что обеспечивает повышение производительности в 3,2 3,5 раза по сравнению с шлифованием на постоянном токе

3 Предложены конструкции приспособления для измерения сил резания при электроалмазном шлифовании (патент на изобретение № 2210749 от 20 08 2003) и тензометрической вставки (патент на изобретение № 2215641 от 10.11 2003)

Реализация работы. Результаты выполненной работы апробированы и рекомендованы к внедрению на Новосибирском заводе ОАО «Реминструмент» в виде технологического процесса электроалмазного шлифования резца со сферической рабочей частью радиусом 60 мм с использованием асимметричных биполярных импульсов

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на всероссийской научно-технической конференции молодых ученых "Наука Технологии Инновации " в г Новосибирске, 2002, 2003 г , на международной научно-технической конференции «Современные технологические системы в машиностроении» в г. Барнаул, 2003г, на научных семинарах кафедры «Технология машиностроения» Новосибирского государственного технического университета

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них- 2 научных статьи, 2 патента на изобретения, 4 - сб. трудов конференций, 3 - тезиса докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложения. Работа содержит 163 страницы основного текста, в том числе 9 таблиц, 77 рисунков, список использованных источников 117 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполненной работы, дана краткая характеристика состояния проблемы, сформулированы научная новизна и практическая значимость работы

В первом разделе выполнен анализ современного состояния вопроса обработки быстрорежущих сталей в закаленном состоянии абразивным и алмазным шлифованием (работы Палея М М , Дибнера Л Г , Филда М Д , Семко М.Ф , Внукова Ю Н., Грабченко А И., Залоги В. А , Захаренко И П., Савченко Ю Я , Лавриненко В И ), электрофизическими и электрохимическими методами (работы Седыкина Ф В , Любимова В В., Давыдова А Д , Кащеева В Д , Мороза И.И , Дикусара А И , Румянцева Е М , Ли-лина С.А , Красильникова Б А ), и комбинированными (работы Чмира М Я , Грабченко А.И., Янюшкина АС) Сформулированы цель и следующие задачи исследования-

1 Теоретико-экспериментальное исследование особенностей анодного растворения быстрорежущей стали Р6М5 и ее основных составляющих XV, Сг, Мо, Яе для расширения технологических возможностей электроалмазного шлифования быстрорежущей стали.

2. Создание специализированной экспериментальной установки для непрерывного обновления поверхности алмазным кругом с возможностью работы по "упругой" и "жесткой" схемам.

3 Проведение экспериментальных исследований электроалмазного шлифования быстрорежущей стали Р6М5 по "упругой" схеме, устанавливающие взаимосвязи технологических характеристик процесса (производительность, удельный износ) с режимами обработки

4 Разработка способа электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами

5 Модернизация станка ЗГ71 для электроалмазного шлифования по глубинной

схеме

Во втором разделе описаны методики для поляризационных измерений в стационарном состоянии и в условиях вращающегося дискового электрода Разработана установка для непрерывного обновления поверхности анода алмазным кругом и предложен метод электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами Выбраны материал, составы электролитов и методики экспериментальных исследований.

Процесс электроалмазного шлифования сталей сопровождается появлением засаленного слоя на поверхности алмазного круга, следствием чего является уменьшение производительнооги обработки, повышение 1емперагуры в зоне резания, что приводит к снижению качества обработанной поверхности. Для решения этого вопроса был предложен способ электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами, позволяющий производить правку алмазного круга в процессе обработки за счет смены полярности электродов в автоматическом режиме Реализация данного способа была осуществлена при модернизации промышленного источника «Анод - 500;>, схема которой представлена на рис. 1 Силовой блок источника состоит из трехфазного трансформаюра 1, соединенного по схеме звезда с нулевым проводом и регулируемого выпрямителя 2 с возможностью реверсирования полярности напряжения на выходе Это обеспечивается применением полууправляемых полупроводниковых приборов, в частности симмисторов, позволяющих проводить электрический ток, как в прямом, так и в обратном напрявлениях Управление и контроль за сменой полярностей напряжения осуществляется автоматически системой импульснофазово-ю и раздельного управления 3 (СИФУ и РУ), синхронизированной с питающей сетью посредством блока синхронизации 4 (БС). Регулирование величины напряжения прямой и обратной полярности, а также длительности работы каждой из них осуществляется блоком управления и задания 5 (БЗУ) Для измерения тока или напряжения на выходе установлены стрелочные приборы 7, сш налы на которые поступают с блока измерения и запоминания 6 (БИЗ), подключенного к измерительному шунту 9 Питание ГИФУ и РУ, БЗУ и БИЗ осуществляется посредством блока питания 8 (БП) Вольгамперная характеристика процесса электроалмазного шлифования представлена на рис 2 Длительность прямой полярности устанавливалась из условий достижения максимальной производительности процесса шлифования и минимального образования засаленного слоя на поверхности круга Время обратной полярности (t2) определялось из условия минимального времени необходимою для растворения засаленною слоя с поверхности круга, образующегося за время работы на прямой полярности Длительность единичного импульса (ти) была выбрана в миллисекундном диапазоне, что гарантирует установление стационарного состояния при анодном растворении металла. Пилообразная форма импульсов, обусловлена применением при комму-<ации нолуправляемых полупроводниковых приборов симмисторов Частота следования импульсов в экспериментах составляла т„/Т„=3/5 и обусловлена конструктивными характеристиками модернизируемого источника На основании предварительных экспериментов было установлено, что максимальная производительность процесса электроалмазного шлифования с применением асимметричных биполярных импульсов наблюдается при соотношении прямой (t,) и обратной (t2) полярностей - 2,5 Напряжение прямой полярности (1^) было определено из условий обеспечения максимальной скорости анодного растворения и отсутствия эрозионного процесса В условиях

I и

Рис.1 Электрическая схема источника напряжения с асимметричными биполярными импульсами 1 - 3 - х фазный трансформатор; 2 - комплект вентельных преобразователей (симмисторов) (ВП), 3 - система импульс-нофазового и раздельного управления (СИФУ и РУ), 4 - Блок синхронизации (БС); 5 - Блок задания и управления I и и (БЗУ), б - блок измерения и запоминания +11/+1 и -1)/-1 (БИЗ); 7 - стрелочные приборы регистрации +и/+1 и -11/-1, 8 -блок питания (БП), 9 - измерительный шунт (ИШ)

+ и,в

- и,в

Рис 2 Вольтамперная характеристика процесса ЭАШ с ассиметричными биполярными импульсами

иь и2 напряжение прямой полярности и обратной полярности, В; т„ — длительность единичного импульса, мс; Ти - период единичных импульсов, мс; ^ 12 - длительность работы прямой и обратной полярностей, мс; Т - период цикла работы, мс.

элсктроалмазною шлифования с применением асимметричных биполярных импульсов скорость растворения связки алмазного круга, а следовательно и скорость удаления засаленного слоя определяется величиной напряжения обратной полярности (и2) Эффективное 1Ь правки круга при увеличении напряжения обратной полярности оценивалась по изменению величин линейной производительности процесса электроалмазного шлифования и удельною износа алмазного круга

В качестве материала исследования была выбрала быстрорежущая сталь Р6М5 ГОСТ 19265 - 73, как имеющая наиболее широкое применение по сравнению с другими представителями класса вольфрамомолибдено-вых сталей При выборе электролитов для электроалмазного шлифования необходимо обеспечить следующие требования: высокая электропроводность, низкая

стоимость, низкая кинематическая вязкость, а также они не должны оказывать вредного воздействия на рабочий персонал и технологическое оборудование С учетом этого в качестве электро-

0 2 4 6 ф, I

Рис 3 Потенциодинамические поляризационные кривые анодного растворения быстрорежущей стали Р6М5

1 - 10% Ыа2Б04 в воде, 2 - 10% №N0;, в воде, 3 - 10% КаС1 в воде

0 2 4 6

Рис. 4 Потенциодинамические поляризационные кривые анодного растворения железа (Ре) 1 - 10% Ыа2504 в воде, 2 - 10% ЫаИ03 в воде; 3 - 10% ЫаС1 в воде.

литов для электроалмазного шлифования стали Р6М5 были выбраны водные растворы нейтральных солей №N0}, Ыа2804 и №С1

При проведении экспериментальных исследований использовались методики ортогональною композиционною планирования и статистическая обработка результатов наблюдений для уровня значимости 0,95

В третьем разделе экспериментально определены особенности анодного растворения быстрорежущей стали и ее основных составляющих Сг, Мо, Ре в тационарных условиях, и в условиях движущегося электролита по методике вращающегося дискового электрода В результате экспериментов установлено, что растворение стали Р6М5 в водных растворах нейтральных солей №N0, и №С1 (рис 3) сопровождается участками торможения процесса, связанных с образованием окисных пленок на поверхности анода, что приводит к снижению плотности тока, а следовательно, и скорости анодного растворения Анализ результатов поляризационных исследований анодного растворения стали Р6М5 и ее составляющих Ш, Мо, Сг, Ре показал, что характер анодного растворения исследуемой стали (рис 3) сходен с характером поведения основной составляющей стали - железа (рис 4) Экспериментально установлено, что такие элементы как вольфрам, молибден, хром пассивируются в водных растворах ЫаЫОь Ыа2804 и №С1 Поэтому наличие в составе стали Р6М5 данных элементов приводит к снижению плотности тока на 40 50% при ее растворении в исследуемых

электролитах, по сравнению с растворением железа (рис 3, 4) Проведенные исследования анодного растворения стали Р6М5 в условиях движущеюся электролита но методике вращающегося дискового электрода показали, что с увеличением корня квадратного из угловой скорости вращения происходит повышение плотности тока в 1,5 ..1,8 раза (рис 5), по сравнению с растворением стали в стационарных условиях (рис 3) Этот факт свидетельствует о гом, что процесс растворения стали Р6М5 в исследуемых электролитах, в стационарных усло-

А/см2

▲

N.

10

12

14

16 л/СУ, с

Рис 5 Изменение плотности тока от угловой скорости вращения при анодном растворении стали Р6М5 в водном растворе 10 % ЫаК'О,

1 - <р=2 В, 2- ср-4В, 3- <р-6В, 4- ср=8В

виях, сопровождается появлением диффузионных ограничений, связанных с замедлением отвода продуктов электрохимической реакции от анода в объем раствора Движение эпектролита приводит к снижению диффузионных ограничений и тем сильнее, чем выше значение угловой скорости вращения В результате расчетов установлено, что с повышением угловой скорости вращения с 8 до 17с 1/2 происходит уменьшение юлщины общего пограничного и диффузионного слоев в 1,6 2 раза Результат уменьшения их и подтверждается увеличением плотности тока при исследовании на вращающемся дисковом электроде

В четвертом разделе представлены результаты экспериментальных исследований процесса анодного растворения стали Р6М6 в условиях непрерывного обновления поверхности анода алмазным кругом

В процессе анодното растворения стали Р6М5 в водных растворах исследуемых электролитов, как уже отмечалось выше, происходит пассивация поверхности, следствием чего является уменьшение плотности тока Для повышения скорости анодного растворения необходимо удалять окисную пленку с поверхности обрабатываемой детали Эффективным способом обновления поверхносж анода в процессе электрохимическою растворения является механическое удаление окисной пленки, осуществляемое в условиях электрофизикомеханической обработки, частным случаем коюрой являе!ся электроалмазное шлифование

Анализ экспериментальных исследований, направленных на установление зависимости скорости анодного растворения о/ обновляющих параметров таких, как давление между алмазным кругом и деталью, скорость резания, показал, что с увеличением давления до 500 Н/см2 и скорости резания до 14 м/с наблюдается рост плотности тока (рис 6, 7) Однако увеличение давления имеет критическое значение, превышение которого приводит к нарушению процесса электрохимического растворения и переходу его к электроэрозионному Так при повышении давления до 700 Н/см" алмаз-

Рис 6 Вольтамперная зависимость процесса эпектроалмазного шлифования стали Р6М5 в водном растворе 10% ЫаШ3

1 - Р=0 Н/см2, и=0 м/с, 2 - Р=100 Н/см2, 0=6,5 м/с, 3 Р=300 Н/см2, и=6,5 м/с,

Рис 7 Влияние скорости резания на величину плотности тока при электроалмазном шлифовании стали Р6М5 в водном растворе 10% ЫаЖ>3, Р- 500 Н/см2

1-и=2В; 2-и=4В, 3 - 1>6В; 4 - и=8В 4 Р 500 Н/см2 и-6.5 м/с ные зерна внедряются в поверхность обрабатываемой детали полностью и происходит контакт связки алмазного круга с обрабатываемой деталью, следствием чего является возникновение эрозионных разрядов, а следовательно и возникновение высоких локальных температур В результате наблюдается местное оплавление связки алмазного

круга и образование на поверхности обрабатываемой детали так называемого "белого слоя", являющеюся дефектным (рис 8) Влияние скорости резания на процесс анод-ною растворения носи г экстремальный характер Максимальная плотность тока наблюдается при значении скорости резания 14 м/с При последующем увеличении скорости резания происходит снижение плотности тока (рис 7) Связано это с недостатком количества электролита в межэлектродном зазоре, а также с нарушением сплошности тонкой пленки электролита, обусловленное наличием пузырьков воздуха вносимых впадинами между алмазными зернами.

а) б)

Рис 8 "Белый слой" (1) на поверхности стали Р6М5 (а) и поверхность алмазного круга (б) со следами эрозионного воздействия (2) после электроалмазного шлифования в водном растворе 10 % №М03 Р = 700 Н/см2, ц=14 м/с

Экспериментально установлены зависимости производительности процесса электроалмазного шлифования (1) и удельного износа алмазного круга (2) при обработке стали Р6М5 по "упругой" схеме от значения обновляющих параметров-

У=1,81+0,25 Х2-0,2 Хг +0,3 Х22 (1)

У, = 0,015 + 0,0097 Х2 + 0,00496 Х22 (2)

где-

У - производительность процесса электроалмазного шлифования, мм/мин, У] - удельный износ алмазного круга, мг/г; X) - скорость резания,

Х2 - давление между алмазным кругом и деталью

Характер зависимостей производительности процесса от давления (рис 9) и скорости резания (рис 10) подтверждает тот факт, что производительность электроалмазного шлифования определяется процессом анодного растворения материала, поскольку характер влияния давления и скорости резания на величину плотности тока (рис 6, 7) аналогичен приведенным.

Кроме производительности процесса электроалмазного шлифования важным технологическим показателем является износ алмазного круга, влияющий на точность обработки Проведенные экспериментальные исследования электроалмазного шлифования стали Р6М5 в водных растворах электролитах показали, что наибольшая производительность достигается при обработке наследуемой стали в 10% №0] (рис 11), но следует отметить, что в данном же электролите наблюдается и максимальный износ крута (рис 12) Минимальное же значение удельною износа алмазного крута было

достигнуто при обработке стали Р6М5 в растворе Однако при этом наб'пода-

ет ся и минимальное значение производительности (рис 11) электроалмазного шлифования Поэтому для технологических экспериментов электроалмазного шлифования стали Р6М5 по глубинной схеме в качестве электролита был выбран раствор №К03, который при приемлемом значении износа алмазною крута обеспечивает достаточную производительность процесса обработки

Оь '

мм/мин

150 250 350 450 Р, Н/см

Рис 9 Зависимость линейной производительности ЭЛШ стали Р6М5 в водном растворе 10% №>Ю3 от давления между алмазным кругом и деталью

1 -и=6,5 м/с, 2-и^=14 м/с.

-Ш

и

17

23 и, м/с

Рис 10 Зависимость линейной производительности ЭАШ стали Р6М5 в водном растворе 10% №К03 от скорости резания

1 - Р=100 Н/см2, 2 - Р-300 Н/см2, 3 - Р500 Н/см2.

к

щ

вр 3

я Л ¡¡1111

т

10% №N0,10% N33804 10% №С1

Рис 11 Влияние анионного состава электролита на линейную производительность электроалмазного шлифования стали Р6М5 и-14 м/с, Р--500 Н/см2

10% №ЫОзЮ% N32804 10% КаС'1

Рис 12 Влияние анионного состава электролита на удельный износ крут а при электроалмазном шлифовании стали Р6М5 «=14 м/с, Р-500 Н/см2

В результате экспериментального исследования электроалмазного шлифования стали Р6М5 по глубинной схеме установлено, что с увеличением таких параметров обработки как статическая нагрузка (до Р=140 Н) и напряжение (до 11 В) происходит повышение весовой производительности обработки до 48 г/мин при глубине резания

0,5 мм Ограничением дальнейшего увеличения данных параметров является возникновение эрозионных разрядов в межэлсктродном промежутке Увеличение же глубины резания до 1,5 мм сопровождается снижением производительности процесса электроалмазного шлифования в 8. 10 раз по сравнению с обработкой при глубине резания 0,5 мм Объясняется это уменьшением давления между алмазным кругом и деталью при неизменной статической нагрузке, вследствие увеличения длины дуги и площади контакта алмазного круга с деталью Несмотря на то, что увеличение глубины резания приводит к уменьшению производительности электроалмазной обработки, величина се остается выше, чем при плоском шлифовании с тлубинами 0,01 .0,02 мм/дв ход Это достигается за счет уменьшения числа рабочих ходов, необходимых для срезания всей величины припуска Вместе с тем следует отметить, что с увеличением времени обработки происходит уменьшение производительности электроалмазного шлифования стали Р6М5, связанное со снижением режущей способности алмазного крута, вызванное образованием засаленного слоя на его поверхности (рис 13, б)

а) б)

Рис. 13 Поверхность алмазною круга после операции правки (а) и засаленная поверхность крут а (б) после электроалмазного шлифования стали Р6М5 в водном растворе 10% №N0, Р= 500 Н/см2, «=14 м/с.

Для повышения производительности электроалмазного шлифования требуется

производить правку круга, необходимую для восстановления ею режущих свойств Для решения вопроса, связанного с правкой алмазных кругов на металлической связке в процессе обработки, на кафедре «Технолог ия машиностроения» Новосибирского государственного т ехническот о университета предложен способ электроал-мазног о шлифования материалов с применением асимметричных биполярных импульсов

Как показали исследования наиболее сильное влияние на скорость растворения связки алмазного круга, а стс-довательно и скорость удале-

Рис 14 Влияние напряжения обратной полярности и2 на линейную производительность электроалмазното шлифования стали Р6М5 с использованием асимметричных биполярных импульсов Р=500 Н/см2, о-14 м/с

Засаленный слой

ния засаленного слоя с поверхности круга оказывает напряжение обратной полярности Анализ зависимости производи 1ельности электроалмазного шлифования с применением асимметричных биполярных импульсов стали Р6М5 показывает, чго увеличение напряжения обратной полярности способствует увеличению производительности процесса (рис 14) вследствие повышения режущих свойств алмазною крута во время обработки Так при минимальном значении производительности, соответствующем напряжению обратной полярности {¡2=4 В на поверхности круга, наблюдается образование засаленного слоя (рис 15) Увеличение напряжения обратной полярности приводит к уменьшению скорости образования засаленно! о слоя, следствием чего является увеличение производительности до максимального значения, наблюдаемое при напряжении обратной полярности и2 8 В (рис. 14). При этом значении напряжения обратной полярности происходит интенсивное растворение связки алмазного кру!а, «обнажение» новых зерен с высокими режущими свойствами Дальнейшее повышение напряжения обратной полярности до 10

Рис. 15 Поверхность алмазного круга со следами засаленного слоя после обработки стали Р6М5 в водном растворе 10 % №Ж)3 и2=4В, Р=500 Н/см2, г>= 14 м/с,

и,=10 В, 1,=100 мс, Ь=40 мс.

В приводит к снижению производительности обработки, обусловленное тем, что при этом значении напряжения происходит активное растворение связки крута и алмазные зерна выступают на максимально возможную величину из связки и при минимальной

нагрузке «высыпаются», не участвуя в процессе резания, что также подтверждает повышенный удельный износ алмазного круга Экспериментально установлено, что при напряжении обратной полярности и2=8 В удельный износ круга составляет ц = 0,033 мг/г, а при и2=10 В - ц = 0,05 мг/г при следующих режимах обработки напряжение прямой и 1=10 В, длительность работы прямой 1,^=100 мс и обратной 12=40 мс, Р=500 Н/см2, и=14 м/с Применение асимметричных биполярных импульсов при электроалмазном шлифовании быстрорежущей стали Р6М5 позволяет повысить производительность обработки и 3,2 3,5 раза по сравнению со шлифованием на постоянном гоке (рис 16)

В пя том разделе показана возможность перехода от "упругой" схемы шлифования к "леикой", наиболее приемлемой в производстве

16 Т, мин

Рис. 16 Зависимость производительности процесса электроалмазного шлифования стали Р6М5 при разном роде тока

1 - ЭАШ с постоянным током (Р=500 Н/см2, г> 14 м/с); 2 - ЭАШ с асимметричными биполярными импульсами (и,= 10В, иг=8В, Р=500 Н/см2, и=14 м/с, г[=100 мс, 12--40 мс)

Экспериментальное исследование электроалмазного шлифования быстрорежущей стали Р6М5 проводилось по "упругой" схеме Связано это с тем, чго данная схема позволяет эффективно управлять процессом депассивации, регулируя величину внедрения алмазных зерен в обрабатываемый материал за счет изменения давления между алмазным кругом посредством изменения статической нагрузки. Промышленное же применение получила "жесткая" схема шлифования Связано это с тем, что для реализации процесса электроалмазного шлифования производится модернизация существующего парка шлифовальных станков в которых предусмотрена "жесткая" подача стола в продольном направлении от электромеханического или гидравлического приводов В этом случае при назначении величины продольной подачи стола, определяющей величину внедрения алмазных зерен в обрабатываемый материал, необходимо учитывать значение давления между алмазным кругом и деталью, возникающее в процессе резания и изменяющееся с изменением величины продольной подачи Следовательно, для выбора оптимального значения продольной подачи стола необходимо определить величину давления Для определения давления между алмазным кругом и деталью требуется определить величину силы резания Ру. Однако экспериментальное определение этой силы затруднительно. Связано это с 1ем, чго силы, возникающие при электроалмазном шлифовании, имеют небольшую величину Для определения сил резания при электроалмазном шлифовании предложены конструкции специального приспособления и тензометрической вставки, на которые получены патенты на изобретение [2, 3].

Анализ металлографических исследования поверхности быстрорежущей стали Р6М5 после электроалмазного шлифования с применением асимметричных биполярных импульсов показал, что на обработанной поверхности не наблюдается фазовых изменений, чго также видно при сравнении структур образца до (рис. 17) и после (рис 18)обработки.

Рис 17 Фрагмент исходной структуры Рис. 18. Структура быстрорежущей стали быстрорежущей стали Р6М5 Р6М5 после электроалмазного

шлифования с асимметричными биполярными импульсами

Промышленная апробация результатов исследований на Новосибирском заводе ОАО «Реминструмент» показала, что применение электроалмазного шлифования с использованием асимметричных биполярных импульсов для шлифования резца со сферической рабочей частью радиусом 60 мм из быстрорежущей стали Р6М5 позволяет повысить производительность обработки в 3 4 раза по сравнению с абразивным шлифованием электрокорундовым кругом Максимальная производительность электроалмазного шлифования с применением асимметричных биполярных импульсов реша со сферической рабочей частью радиусом 60 мм обеспечивается при следующих режимах напряжение прямой почярносж - 11]= 10 В, напряжение обратной полярности - и2-=8 В, скорость резания - \>=14 . 16 м/с, продольная подача стола

8пр=250 300 мм/мин, глубина резания - 1=1 мм Шероховатость обработанной поверхности составила Ка = 1,25 мкм.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Экспериментально установлено, что анодное растворение стали Р6М5 в стационарных условиях в растворах нейтральных солей ЫаЫ03, №2504 и №С1 сопровождается образованием окисных пленок в области значений потенциалов <р=5 . 8 В, что приводит к снижению плотности тока, а следовательно и скорости электрохимического растворения Характер электрохимического растворения стали Р6М5 определяется характером поведения основного компонента стали - железа

2 Выявлено наличие диффузионных ограничений при растворении стали Р6М5 в исследованных водных растворах Установлено, что увеличение угловой скорости вращения до л/йГ='3 ..14, с 1/2 приводит к уменьшению толщины диффузионно! о слоя в 1,6 2 раза, обеспечивая повышение плотности тока в 1,5 1,8 раза по сравнению с растворением стали Р6М5 в стационарных условиях.

3 Показано, что в условиях непрерывного удаления пассивирующей пленки с поверхности анода алмазным кругом происходит повышение плотности тока в 5 . 5,5 раза по сравнению с растворением стали Р6М5 в стационарных условиях и в 3 3,5 раза по сравнению с растворением стали Р6М5 в условиях вращающегося дискового электрода. Определены значения обновляющих параметров' давления Р=500 Н/см2 и скорости резания о=14 м/с, соответствующие максимальной производительности процесса электроалмазного шлифования стали Р6М5 в исследованных электролитах Усыновлено, что превышение давления свыше Р=500 Н/см2 при электроалмазном шлифовании стали Р6М5 сопровождается появлением электроэрозионного процесса, приводящего к оплавлению как обрабатываемого материала, так и связки алмазного круга.

4 Проведенные исследования особенностей анодного растворения стали Р6М5 в водных растворах нейтральных солей Ка>Юз, На2Х04 и КаС1 в стационарных условиях, в условиях вращающегося дискового электрода и при непрерывном обновлении поверхности анода алмазным кругом показали, что максимальная производительность процесса электроалмазного шлифования (С^ = 2,25 мм/мии) и минимальный износ алмазного круга (я=0,033 мг/т) наблюдаются при обработке стали Р6М5 в водном растворе ЫаЫ03.

5 Определено, что при электроалмазном шлифовании стали Р6М5 происходит снижение производительности обработки с увеличением времени процесса шлифования, связанное с образованием засаленного слоя на поверхнос/и алмазного круга Предложен способ элекгроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами, позволяющий производить правку алмазного круга на металлической связке за счет переключения полярностей электродов в процессе шлифования в автоматическом режиме Экспериментально определены значения параметров электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами (напряжение прямой полярности II] = 10 В, напряжение обратной полярности и2 = 8 В, соотношение длительности работы прямой полярности (1,) и обратной (У - 2,5, частота следования импульсов т,/Т„=3/5, давление между алмазным крутом и деталью Р= 500 Н/см2, скорость резания и=14 м/с), при которых достигнута максимальная производительность обработки 0[ = 5,8 мм/мин при шлифовании быстрорежущей стали Р6М5 Установле-

но, что применение асимметричных биполярных импульсов при элекгроалмазном шлифовании стали Р6М5 приводит к увеличению производительности обработки в 3,2 .3,5 раза по сравнению с шлифованием на постоянном токе

6 Применение электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импупьсами в условиях промышленного производства при шлифовании резца со сферической рабочей частью из быстрорежущей стали Р6М5 радиусом 60 мм позволило повысить производительность обработки в 3 4 раза по сравнению с абразивным шлифованием электрокорундовым кругом. При этом шероховатость поверхности составила Ra = 1,25 мкм.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Попов В.Ю , Сурьев А А. Янпольский В В Конструкция приспособления для измерения малых сил резания// Материалы XXII научно-технической конференции Братского государственного технического университета, 22 апреля 2001. - Братск 2001.-С. 193 -194

2. Патент РФ 2210749/МКИ С2 GO 1L1/22,1/00,5/00 Тензометрическая вставка для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании / А С Янюшкин, В Ю Попов, А.А Сурьев, В В. Янпольский (РФ) - №2001116429/28, заяв 13 июня 2001. -опубл 20 08.2003 Бюл №23

3. Патент РФ 2215641/МКИ В24В49/00 G01L5/00 Приспособление для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании /АС Янюшкин, В Ю. Попов, А А. Сурьев, В В. Янпольский (РФ) - №2001116428/28, заяв 12 июня 2001 - опубл. 10 11 2003. Бюл.№31.

4 Рахимянов ХМ., Янпольский В.В. Анодное поведение бысгрорежутцей стали Р6М5 в электролитах на водной основе// Тез докладов региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Техника Инновации» (Ч 1), 5-8 декабря 2002 г. - Новосибирск- НГТУ. 2002 - С. 4 - 5

5 Красильников Б А., Груздов С В , Янпольский В В Исследование анодного поведения быстрорежущей стали Р6М5 и ее основных составляющих (Fe, W, Mo) в электролитах на основе амидов// Тез Докл междунар научно-технической конф «Электрохимические и электролитно-плазменные методы модификации металлических поверхностей», 8 - 11 сентября 2003 г. - Кострома, 2003 С 15-17

6 Рахимянов Х.М , Янпольский В В Исследование электрохимического поведения быстрорежущей стали Р6М5// Материалы IV международного научно-практического семинара «Современные электрохимические технологии в машиностроении», 16-17 октября 2003 г. - Иваново, 2003 - С 55 - 56.

7 Рахимянов ХМ., Красильников Б А , Янпольский В В. Анодная поляризация быстрорежущей стали Р6М5 в водных растворах// Сб. тр Всероссийской научно-технической конф. «Современная электротехнология в промышленности России», 28 октября, 2003 г - Тула 2003 - С. 122 - 125.

8 Янпольский В В. Установка для оценки влияния гидродинамических факторов на анодное растворение стали Р6М5 в электролитах на водной основе// Тез докл международной научно-технической конф «Современные технологические системы в машиностроении», 18-19 ноября 2003г - Барнаул, 2003. - С 174-175

9 Рахимянов X М , Янпольский В В Анодное растворение быстрорежущей стали Р6М5 и ее составляющих в водных растворах// Сб науч тр III ТУ - 2003 - №4 (34) - Новосибирск 2003 г. - С 141-146

10 Рахимянов X М , Красильников Б А , Янпольский В В Определение режимов обработки быстрорежущей стали Р6М5 при глубинном электроалмазном шлифо-

вании// Специализированный научно-технический и производственный журнал «Сварка в Сибири», Иркутск, июнь 2005 №1 (13) - С 49-50

11 Рахимянов X М , Красильников Б А , Янпольский В В. Повышение эффективности глубинного электроалмазного шлифования с использованием асимметричных биполярных импульсов// Сб. трудов Всероссийской научно-технической конф «Современная электротехнология в промышленности России», 1 - 2 ноября, 2005 г -Тула, 2005. - С. 156-160

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, тел. 346-08-57 формат 60x84/16, объем 1,25 п.л., тираж 100 экз., заказ № 611, подписано в печать 02.05.06 г.

aco

ВВЕДЕНИЕ.

1. Анализ обрабатываемости быстрорежущей стали Р6М5.

1.1. Механические методы обработки быстрорежущих сталей.

1.1.1. Абразивное шлифование.

1.1.2. Алмазное и эльборовое шлифование.

1.2. Электрофизические и электрохимические методы обработки быстрорежущих сталей.

1.2.1. Электроэрозионная обработка.

1.2.2. Электрохимическая размерная обработка (ЭХРО).

1.3. Электрофизикохимикомеханические методы обработки быстрорежущих сталей.

1.3.1. Электроэрозионное шлифование (ЭЭШ).

1.3.2. Электроалмазное шлифование (ЭАШ).

1.3.2.1. Факторы, определяющие снижение работоспособности алмазных кругов при ЭАШ.

1.3.2.2. Способы восстановления режущей способности алмазных кругов.

1.4. Цели и задачи исследования.

2. Оборудование и методики экспериментальных исследований.

2.1. Методики проведения экспериментальных исследований.

2.1.1. Выбор материала исследований.

2.1.2. Выбор составов электролитов.

2.1.3. Методики оценки анодного растворения металлов.

2.1.3.1. Потенциостатический и потенциодинамический методы.

2.1.3.2. Метод вращающегося дискового

1 электрода (ВДЭ).

2.1.4. Методики оценки технологических характеристик.

2.1.4.1. Определение износа алмазного круга.

2.1.4.2. Определение производительности электроалмазной обработки.

2.1.5. Математическое планирование t экспериментальных исследований.

2.2. Модернизация оборудования для электроалмазной обработки.

2.2.1. Разработка экспериментальной установки для непрерывного обновления поверхности алмазным кругом.

2.2.2. Модернизация станка ЗГ71 для электроалмазного шлифования.

2.3. Разработка способа электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами.

Выводы.

3.Экспериментальное исследование особенностей анодного растворения быстрорежущей стали.

3.1. Потенциодинамические и потенциостатические методы оценки анодного растворения сталей.

3.1.1. Анодное поведение стали Р6М5.

3.1.2. Анодное поведение модельных материалов W, Mo, Cr, Fe.77 Ф 3.2. Определение особенностей анодного растворения стали Р6М методом вращающегося дискового электрода.

3.2.1. Влияние угловой скорости вращения анода на поляризацию стали Р6М5.

3.2.2. Определение величины пограничного и диффузионного слоев при различной скорости вращения.

Выводы.

4. Технологические особенности электроалмазного шлифования стали Р6М5.

4.1. Исследование влияния давления и скорости резания на процесс анодного растворения стали Р6М5.

4.2. Определение технологических характеристик процесса электроалмазного шлифования.

4.2.1. Определение производительности процесса электроалмазного шлифования стали Р6М5.

4.2.2. Особенности износа алмазных кругов при электроалмазном шлифовании стали Р6М5.

4.3. Глубинное электроалмазное шлифование стали Р6М5.

4.4. Особенности электроалмазного шлифования стали Р6М5 с применением асимметричных биполярных импульсов.

4.4.1. Влияние величины напряжения обратной полярности на производительность электроалмазного шлифования и износ алмазных кругов.

4.4.2. Сравнение технологических характеристик электроалмазной обработки стали Р6М5 с применением асимметричных биполярных импульсов с процессом электроалмазного шлифования на постоянном токе.

Выводы.

5. Технологическое применение электроалмазного шлифования.

• 5.1. Выбор величины продольной подачи стола при шлифовании по "жесткой" схеме.

5.2. Апробирование электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами.

Выводы.

Быстрорежущие стали нашли широкое применение при изготовлении режущего инструмента для обработки конструкционных сталей и чугунов, работающего как при небольшой скорости резания и=10.15 м/мин, но с высокими давлениями (метчики, плашки), так и при больших скоростях до 60 м/мин (сверла, резцы, фрезы). Вместе с тем быстрорежущие стали относятся к классу труднообрабатываемых. Входящие в состав стали карбиды вольфрама, молибдена, ванадия, определяющие прочность материала и обуславливают сложность в их обработке механическим резанием.

Финишными операциями изготовления режущего инструмента является шлифование и заточка. Качество их выполнения влияет на стойкость режущего инструмента в процессе его эксплуатации. В настоящее время шлифование и заточка режущего инструмента из быстрорежущих сталей осуществляется кругами из электрокорунда белого и эльбора, что зачастую приводит к образованию дефектов в виде прижегов и микротрещин. Кроме того, при этом производительность обработки не превышает 400.600 мм3/мин.

Перспективные результаты с позиции повышения производительности обработки и качества обработанной поверхности при заточке инструмента из твердого сплава были достигнуты при использовании метода электроалмазного шлифования, теоретические и практические основы которого рассмотрены в работах Седыкина Ф.В., Кащеева В.Д., Давыдова А.Д., Любимова В.В., Чмира М.Я., Грабченко А.И., коллектива кафедры "Технология машиностроения" Новосибирского государственного технического университета и др. Однако этот метод не получил широкого применения при обработке класса быстрорежущих сталей, вследствие быстрого засаливания поверхности алмазного круга, что приводит к снижению производительности процесса шлифования и качества обработанной поверхности.

Положительные результаты, достигнутые при электроалмазном шлифовании твердых сплавов, создали предпосылки для применения метода электроалмазного шлифования для обработки быстрорежущих сталей. Применение данного технологического метода при обработке указанного класса сталей требует проведения комплексных исследований процесса обработки с целью установления взаимосвязей технологических характеристик (производительность процесса и удельный износ алмазного круга) с режимами обработки. Эти обстоятельства обусловливают актуальность темы данной работы, которая посвящена повышению производительности электроалмазного шлифования вольфрамомолибденовых быстрорежущих сталей.

Представителями этого класса материалов являются стали Р6М5, Р6МЗ, Р8МЗ, характеризующиеся одинаковым составом легирующих материалов и твердого раствора. Вероятно, и характер поведения этих сталей при механической обработке будет сходен. Это предположение позволяет в качестве модельного материала для исследований выбрать одну марку стали, а полученные результаты теоретико-экспериментальных исследований применить для всей группы вольфрамомолибденовых сталей. Быстрорежущая сталь Р6М5 получила наиболее широкое применение, по сравнению с другими представителями этой группы материалов. Поэтому в качестве материала для теоретико-экспериментальных исследований была выбрана сталь Р6М5.

Работа состоит из пяти разделов. В первом разделе выполнен анализ современного состояния обработки быстрорежущих сталей в закаленном состоянии абразивным и алмазным шлифованием, электрофизическими и электрохимическими и комбинированными методами. Сформулированы цель и задачи исследования. Во втором разделе описаны методики для поляризационных измерений в стационарном состоянии и в условиях вращающегося дискового электрода. Разработана установка для непрерывного обновления поверхности анода алмазным кругом. Предложен метод электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами. Выбраны материал, составы электролитов и методики экспериментальных исследований. В третьем разделе представлены экспериментальные исследования процесса анодного растворения быстрорежущей стали Р6М5 и ее составляющих вольфрама, молибдена, хрома, железа в стационарных условиях и в условиях движущегося электролита по методике вращающегося дискового электрода. Представлены теоретические расчеты изменения толщин общего пограничного и диффузионного слоев в зависимости от угловой скорости вращения. В четвертом разделе представлены результаты экспериментальных исследований процесса анодного растворения процесса стали Р6М5 при непрерывном обновлении поверхности алмазным кругом, а также результаты экспериментальных исследований зависимостей производительности процесса электроалмазного шлифования и удельного износа круга от режимов обработки. В пятом разделе показана возможность перехода от "упругой" схемы шлифования к "жесткой", наиболее приемлемой в производстве. Представлены результаты апробации процесса электроалмазного шлифования с применением асимметричных биполярных импульсов на производстве.

Методы исследования. Представленные в работе результаты получены на основе экспериментальных исследований с использованием приборов и установок для определения характера электрохимического растворения материала как в стационарных условиях, так и в условиях движущегося электролита и при непрерывном обновлении обрабатываемой поверхности алмазным кругом.

Научная новизна.

1. Определены особенности электрохимического растворения быстрорежущей стали Р6М5 и ее основных составляющих вольфрама (W), молибдена (Мо), хрома (Сг), железа (Fe) в растворах нейтральных солей NaN03, Na2S04 и NaCl, заключающиеся в том, что процесс анодного растворения стали Р6М5 определяется характером анодного поведения основной составляющей стали -железа.

2. Выявлено, что процесс растворения быстрорежущей стали сопровождается возникновением диффузионных ограничений, которые приводят к снижению плотности тока, а следовательно и скорости анодного растворения.

3. Установлено, что применение биполярных асимметричных импульсов при электроалмазном шлифовании стали Р6М5 приводит к повышению производительности обработки за счет удаления засаленного слоя с поверхности алмазного круга во время работы на обратной полярности.

Практическая ценность.

1. Экспериментально определены зависимости технологических характеристик (производительность, удельный износ) процесса электроалмазного шлифования быстрорежущих сталей с режимами обработки (давление между алмазным кругом и деталью, скорость резания).

2. Предложен и реализован способ электроалмазного шлифования с применением асимметричных биполярных импульсов, позволяющий производить правку алмазных кругов в процессе обработки в автоматическом режиме, что обеспечивает повышение производительности в 3,2.3,5 раза по сравнению с шлифованием на постоянном токе.

3. Предложены конструкции приспособления для измерения сил резания при электроалмазном шлифовании (патент на изобретение № 2210749 от 20.08.2003) и тензометрической вставки (патент на изобретение № 2215641 от 10.11.2003).

Реализация работы. Результаты выполненной работы апробированы и рекомендованы к внедрению на Новосибирском заводе ОАО «Реминструмент» в виде технологического процесса электроалмазного шлифования резца со сферической рабочей частью радиусом 60 мм с использованием асимметричных биполярных импульсов.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на всероссийской научно-технической конференции молодых ученых "Наука. Технологии. Инновации." в г. Новосибирске, 2002, 2003 г., на международной научно-технической конференции «Современные технологические системы в машиностроении» в г. Барнаул, 2003г., на научных семинарах кафедры «Технология машиностроения» Новосибирского государственного технического университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано| печатных работ, из них: 2 научных статьи, 2 патента на изобретения, 4 - сб. трудов конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложения. Работа содержит 163 страницы основного текста, в том числе 9 таблиц, 77 рисунков, список использованных источников 117 наименований.

Выводы:

1. Показано, что для обоснованного выбора величины продольной подачи при электроалмазном шлифовании по "жесткой" схеме необходимо определить давление между алмазным кругом и деталью. Определение сил резания предложено производить при помощи специального приспособления для измерения сил резания при электроалмазном шлифовании.

2. Применение электроалмазного при профилировании резца со сферической рабочей частью, радиусом 60 мм позволяет повысить производительность обработки в 3.4 раза по сравнению с абразивным шлифованием электрокорундовым кругом. Шероховатость поверхности составила Ra = 1,25 мкм.

3. На основании металлографических исследований установлено, что при электроалмазной обработке не происходит фазовых изменений в поверхностном слоя обрабатываемой детали.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Экспериментально установлено, что анодное растворение стали Р6М5 в стационарных условиях в растворах нейтральных солей сопровождается образованием окисных пленок в области значений потенциалов <р=5.8 В, что приводит к снижению плотности тока, а следовательно и скорости электрохимического растворения. Характер электрохимического растворения стали Р6М5 определяется характером поведения основного компонента стали - железа.

2. Выявлено наличие диффузионных ограничений при растворении стали Р6М5 в исследованных водных растворах. Установлено, что увеличеt м ние угловой скорости вращения до V*y=13.14, с" приводит к уменьшению толщины диффузионного слоя в 1,6.2 раза, обеспечивая повышение плотности тока в 1,5. 1,8 раза по сравнению с растворением стали Р6М5 в стационарных условиях.

3. Показано, что в условиях непрерывного удаления пассивирующей пленки с поверхности анода алмазным кругом происходит повышение плотности тока в 5.5,5 раза по сравнению с растворением стали Р6М5 в стационарных условиях и в 3.3,5 раза по сравнению с растворением стали Р6М5 в условиях вращающегося дискового электрода. Определены значения обновл ляющих параметров: давления Р=500 Н/см и скорости резания и=14 м/с соответствующие максимальной производительности процесса электроалмазного шлифования стали Р6М5. Установлено, что превышение давления свыше Р=500 Н/см при электроалмазном шлифовании стали Р6М5 сопровождается появлением электроэрозионного процесса, приводящего к оплавлению как обрабатываемого материала, так и связки алмазного круга, что недопустимо в практике электроалмазной обработки.

4. Проведенные исследования особенностей анодного растворения стали Р6М5 в водных растворах нейтральных солей NaN03, Na2S04 и NaCl в стационарных условиях, в условиях вращающегося дискового электрода и при непрерывном обновлении поверхности анода алмазным кругом показали, что максимальная производительность процесса электроалмазного шлифования (Ql= 2,25 мм/мин) и минимальный удельный износ алмазного круга (q=0,033 мг/г) наблюдается при обработке стали Р6М5 в водном растворе NaNC>3.

5. Определено, что при электроалмазном шлифовании стали Р6М5 происходит снижение производительности обработки с увеличением времени процесса шлифования, связанное с образованием засаленного слоя на поверхности алмазного круга. Предложен способ электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами, позволяющий производить правку алмазного круга на металлической связке за счет переключения полярностей электродов в процессе шлифования в автоматическом режиме. Экспериментально определены значения параметров электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами (напряжение прямой полярности Uj=10 В, напряжение обратной полярности и2=8 В, соотношение длительности работы прямой полярности (ti) и обратной (t2) - 2,5, частота следования импульсов ти/Ти = 3/5, давление между алмазным кругом и деталью Р=500 Н/см , скорость резания v = 14 м/с), при которых достигнута максимальная производительность обработки QL = 5,8 мм/мин при шлифовании быстрорежущей стали Р6М5. Установлено, что применение асимметричных биполярных импульсов при электроалмазном шлифовании стали Р6М5 приводит к увеличению производительности обработки в 3,2.3,5 раза по сравнению с шлифованием на постоянном токе.

6. Применение электроалмазного шлифования с асимметричными биполярными импульсами в условиях промышленного производства при шлифовании резца со сферической рабочей частью из быстрорежущей стали Р6М5, радиусом 60 мм позволило повысить производительность обработки в 3.4 раза по сравнению с абразивным шлифованием электрокорундовым кругом. При этом шероховатость поверхности составила Ra = 1,25 мкм.

1. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 4-е изд., 1975.-584 с.

2. Зависимость шлифуемости быстрорежущих сталей от их химического состава./ Адаскин A.M., Кремнев М.С.,. Геллер Ю.А., Туменко В.В., Дяг-теренко Н.С., Каменкович А. С. Станки и инструменты. - 1969. - №8.1. С. 28-31.

3. Палей М.М. Технология производства режущего инструмента. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы. - 1963. - 220 с.

4. Палей М.М., Дибнер Л.Г., Филд М.Ф. Технология шлифования и заточки режущего инструмента. М.: Машиностроение. - 1988. - 287 с.

5. Дибнер Л.Г., Белостоцкий В.Л., Липшиц Б.Л. Применеие скоростного шлифования при обработке стружечных канавок и заточки сверл. Станки и инструмент. - 1981. -№11. - С. 12-14.

6. Высокопроизводительное электроалмазное шлифование инструментальных материалов/ Семко М.Ф., Внуков Ю.Н., Грабченко А.И., Залога В.А., Раб А.Ф. Киев: Вища школа. - 1979. - 230 с.

7. Прогрессивные методы абразивной обработки металлов/ Захаренко И.П., Савченко Ю.Я., Лавриненко В.И., Дягтеренко С.М. Киев: Техника. -1990.- 151 с.

8. Дягтеренко Н.С. Остаточные напряжения на заточенной поверхности.- М.: Машиностроение. 1981. - 170 с.

9. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник. /Под. ред. д-ра техн. наук проф. Резникова А.Н. М.: Машиностроение. - 1977. -392 с.

10. Бокучаев Г.В. Шлифование металлов с подачей охлаждающей жидкости сквозь поры шлифовального круга. М.: Машгиз. - 1959. - 107 с.

11. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. М.: Машиностроение. - 1974.-320 с.

12. Ящирицын П.И., Жанирович Е.А. Шлифование металлов. Минск: изд. Беларусь. - 1963. - 356 с.

13. Копылов JI.B. Применение эльборных кругов для шлифования отверстий. Технология автомобилестроения. Научно-техн. сб. М.: НИИТав-топром. - 1974. - №3. с. 45 - 51.

14. Копылов JI.B. Измерение и поддержание постоянного радиального усилия при отделочном внутреннем шлифовании специальных сталей. Технология машиностроения., Научно-техн. сб. М. - ЦИИТЭИ. - 1975. - №5. -С. 65 - 72.

15. Копылов JI.B. Эльборное шлифование отверстий при постоянном усилии прижима круга Алмазы и сверхтвердые материалы., Научно-техн. сб. - 1975. - Вып. 5. - С. 35 - 43.

16. Копылов JI.B. Технологические методы повышения точности и износостойкости прецизионных направляющих втулок// Межвузовский сборник научных трудов "Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента". Пенза. - 1981. - С. 25 - 30.

17. Ипполитов Г.М. Абразивно алмазная обработка - М.: Машиностроение. - 1969. - 334 с.

18. Захаренко И.П. Основы алмазной обработки твердосплавного инструмента. Киев: Наукова Думка. - 1981. - 300 с.

19. Семко М.Ф. Особенности алмазной обработки твердосплавного, металлокерамического и быстрорежущего инструмента.// В сб. науч. статей "Обработка машиностроительных материалов алмазным инструментом". -М.: Наука. 1966. - С. 49 - 56.

20. Маханов A.M., Николаев JI.B. Алмазное шлифование быстрорежущих сталей.// В сб. науч. статей "Обработка машиностроительных материалов алмазным инструментом". М.: Наука. - 1966. - С. 126 - 131.

21. Электроразрядная обработка материалов./ Левинсон Е.И., Лев B.C., Гуткин Б.Г., Лившиц А.Л., Юткин Л.А. Л.: Машиностроение. - 1971. - 256 с.

22. Могилевский И.З., Липецкий Я.Л. Исследование физико-химических изменений в поверхностных слоях сталей и сплавов после электроискровой обработки в керосине.// Электроискровая обработка металлов. -М.: А.Н. СССР. 1960. - С.54 - 59.

23. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. М.: Машиностроение. - 1976. - 346 с.

24. Шац Б.З. Теоретическое и экспериментальное исследование электрохимического профилирования твердых сплавов: Диссертация канд. техн. наук. Новосибирск, 1975. - 214 с.

25. Крылов B.C., Давыдов А.Д., Казак Е. Проблемы теории электрохимического формообразования и точности размерной электрохимической обработки.// Электрохимия. T.XI. Вып. 8. - 1975. — С. 1155 - 1179.

26. Худякова Т.А., Крешков А.П. Кондуктометрический метод анализа: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа. - 1975. - 207 с.

27. Основы повышения точности электрохимического формообразования. / Под. ред. И.И. Мороза. Кишинев: Штиинца. 1977. - 152 с.

28. Подураев В.Н., Камалов B.C. Физико химические методы обработки. - М.: Машиностроение. - 1973. - 344 с.

29. Рубенштейн А.И., Коварский Н.Я., Чернов Б.Б. Распределение тока и потенциала на гетерогенном электроде. I. Участки поверхности электродов, отличающиеся значением равновесного потенциала.// Электрохимия.

30. Т. XIII, №7.- 1977.-С. 1006-1010.

31. Волков Ю.С., Монина М.А., Мороз И.И. Математическая постановка простейших стационарных задач электрохимической обработки металлов. //Электронная обработка материалов. 1965. - №5. - С. 43 - 49.

32. Куков Ф.И., Кудимов Ю.Н., Баранов Ю.И. Гидродинамические условия электролиза при ЭХРО по трафарету.// В кн.: Комбинированные эрози-онно электрохимические методы размерной обработки металлов. - Уфа, 1973.-С. 106- 107.

33. Щербак М.В. и др. Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов. М.: Машиностроение. - 1981. - 263 с.

34. Электрохимия металлов в неводных растворах. М.: Мир. -1974.-232 с.

35. Волков Ю.С. Методика выбора электролита для размерной электрохимической обработки металлов.// Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1968. - Вып. 3. - С. 65 - 68.

36. Мочалова Г.Л. Влияние микроструктуры стали на обрабатываемость ее электрохимическим методом. Вестник машиностроения. - 1970. -№8.-С. 31 -36.

37. Мирзоев Р.А., Давыдов А.Д. Влияние электродных процессов на некоторые технологические характеристики электрохимической размерной обработки. Электрохимические и электрофизические методы обработки. -1972. - Вып. 9.

38. Щербаков Л.И., Седыкин Ф.В., Королев О.И. К теории формообразования поверхностей электрохимической обработкой.// Электронная обработка материалов. №3. - 1966. - С. 43 - 47.

39. Мичукова Н.Ю., Паршутин В.В., Дикусар А.И. Особенности макрокинетики анодного растворения вольфрама в щелочных растворах.// Электронная обработка материалов. №5. - 1976. - С. 11 - 15.

40. Самусев В.Г. Разработка и исследование метода интенсификации электрохимической обработки различных материалов с помощью излучения оптических квантовых генераторов. Диссертация канд. техн. наук/ Новочеркасск 1979.-203 с.

41. Зайдман Г.Н., Корчагин Г.Н. Ограничения возможности повышения производительности электрохимической размерной обработки металлов.//

42. B.кн.: Электродные процессы и технология электрохимической обработки металлов. Кишенев: Штиинца. - 1980. - 143 с.

43. Руководство к универсальному динамометру УДМ конструкции ВНИИ. М.: Машиностроение. - 1983 - 15 с.

44. Артамонов Б.А., Вишницкий А.Л., Волков Ю.С., Глазков А.В. Размерная электрическая обработка металлов. М.: Высшая школа. -1978.-335 с.

45. Гродзинский Э.Я. Вопросы производительности и точности размерной ЭХО. Физика и химия обработки материалов. - 1968. - №5.1. C. 35-38.

46. Давыдов А.Д., Кащеев В.Д. Влияние состава рН и температуры электролита на анодное поведение металлов при высоких плотностях тока. -В кн.: Размерная электрохимическая обработка металлов. Тула: ЦНТИ, 1969

47. Давыдов А.Д., О механизме анодной активации пассивных металлов.// Электрохимия. Т. XVI. Вып. 10. - 1980. - С. 1542 - 1547.

48. Феттер К. Электрохимическая кинетика./ Пер. с англ. М.: Химия. -1967. - 856 с.

49. Ахундов Э.А. «Исследование процесса заточки инструментов из маловольфрамовых быстрорежущих сталей кругам и из кубического нитрида бора». Автореферат канд. техн. наук. Киев, - 1978. - 18 с.

50. Гродзинский Э.Я. Процессы шлифования с электрическим воздействием на инструмент. // Сб. докл. ИСЭМ 8. - М.: ВНИИТЭМР. - 1986.1. С. 171-174.

51. Прогрессивные методы обработки металлов/ И.П. Захаренко, Ю.Я. Савченко, В.И. Лавриненко, С.М. Дягтеренко; Под ред. И.П. Захаренко. К.: Техника. - 1990.-152 с.

52. Влияние алмазно-электроэрозионного шлифования на состояние поверхностного слоя наплавок/ Э.В. Рыжов, В.Г. Делеви, О.Г. Гуцаленко и др. // Сверхтвердые материалы. 1985. - №1. - С. 43 - 46.

53. Охтень И.Д. «Экспериментально-теоретические основы механики процесса электроалмазного шлифования магнитотвердых сплавов». Автореферат канд. техн. наук. Новосибирск, 1971 - 18 с.

54. Подураев В.Н. Технология физико-химических методов обработки. М.: Машиностроение. - 1985. - 152 с.

55. Абасав В.А. Исследование путей повышения эффективности процесса электроалмазного шлифования твёрдых сплавов: Автореферат канд. техн. наук. М., 1975. - 18 с.

56. Гостев А.И. Особенности абразивного разрушения и пластической деформации в условиях анодной поляризации. Тула: ТПИ. - 1975. —1. С. 19-27.

57. Захаренко И.П., Савченко Ю.Я., Лавриненко В.И. Глубинное шлифование кругами из свехтведых материалов. -М.: Машиностроение.1988.-56 с.

58. Дабаин Г.Н. Исследование высокопроизводительного алмазно-электролитического шлифования твёрдых сплавов, Автореферат канд. техн. наук. Челябинск, 1980. - 18 с.

59. Гостев В. В. Алмазно-электрохимическое шлифование твердых сплавов. Киев. - 1974. - 132 с.

60. Попов С.А., Малевский Н.П., Терещенко Л.М. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов. М.: Машиностроение. - 1977.-175 с.

61. Котляр A.M., Щербак М.В. Экспериментальное исследование процесса электрохимического процесса абразивного шлифования.// Электронная обработка материалов. №4. - 1974. - С. 29-33.

62. Федотова JI.A. Исследование некоторых особенностей электроалмазного шлифования и качества обработки поверхности твердых сплавов вольфрамокобальтовой группы. Автореферат канд. техн. наук. Воронеж, 1974.- 18 с.

63. Пряхин И.П. Определение доли механического резания при электрохимическом шлифовании.// Станки и инструмент. М.: Машиностроение №7.-1968.-С. 34-36.

64. Чмир М.Я. Исследование процесса алмазно-электрохимического шлифования труднообрабатываемых материалов, применяемых в машиностроительном и инструментальном производствах. Автореферат канд. техн. наук. Тула, 1979. 18 с.

65. Галюс 3. Теоретические основы электрохимического анализа. М.: Мир.- 1974.-552 с.

66. Фролов Н.Н. Разработка и исследование электрохимико-механического способа профилирования и заточки фасонного твердосплавного инструмента: Автореферат канд. техн. наук. Тула, 1971. - 18 с.

67. Седыкин Ф.Н. Особенности алмазно-электролитического шлифования металлокерамических твердых сплавов.// Материалы Международной конференции по применению синтетических алмазов в промышленности. -Киев. 1971.-С. 23-31.

68. Захаренко И. П., Савченко Ю. Я. Алмазно-электролитическая обработка инструмента. Киев: Наук. Думка. - 1978. - 224 с.

69. Лоладзе Т.Н., Бокучаева Г.В. Износ алмазов и алмазных кругов. -М.: Машиностроение. 1967. - 111 с.

70. Никоноров Ю.И., Медведева М.С. К вопросу об окислении алмазов.// Сверхтвердые материалы. 1979. - Вып. 2. - С. 19 - 20.

71. Работоспособность алмазных кругов/М.Ф. Семко, М.Д. Узунян, Ю.А. Сизых, М.С. Пивоваров. К.: Техника. - 1983. - 95 с.

72. Технология обработки абразивным и алмазным инструментом: Учебник для машиностроит. Техникумов./ Кремень З.И., Буторин Г.И., Ко-ломазин В.М. и др.; Под общ. ред. Кремня З.И. Л.: Машиностроение. Ле-нингр. отд-ние. - 1989. - 207 с.

73. Левченко Н.В. Электроалмазное шлифование инструментальных материалов: Автореферат канд. техн. наук. Харьков, 1970. -18 с.

74. Савченко Ю.А. Исследование процессов АЭО твёрдосплавного инструмента: Автореферат канд. техн. наук. Киев, 1977. -18 с.

75. Иполитов Г.М. Абразивно-алмазная обработка. М.: Машиностроение. - 1969. - 334 с.

76. Захаренко И.П., Шмелев А.А. Алмазная заточка твердосплавного инструмента. Киев.: Наукова думка.- 1978. - 218 с.

77. Каратыгин A.M., Коршунов Б.С. Заточка и доводка инструмента. -М.: Машиностроение. 1977. - 182 с.

78. Резников А.Н. и др. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение. - 1977. - 391 с.

79. Долгих A.M. Технологические основы высокоэффективной финишной обработки деталей из особо труднообрабатываемых материалов: Автореферат доктора техн. наук. Тула, 2005. - 32 с.

80. Гродзинский Э.Я., Зубатова Л.С.Алмазно электроэрозионная заточка торцовых фрез// Станки и инструмент. - М.: Машиностроение. - 1993. -№4.-С. 16-18.

81. Флид М.Д. Исследование методов правки алмазных кругов и кругов из эльбора»// Станки и инструмент.- М.: Машиностроение. 1974. №12.1. С. 45 47.

82. Чачин В.И., Дорофеев В.Д. Профилирование алмазных шлифовальных кругов. Минск: Наука и техника. - 1974. - 160 с.

83. Романов В.Ф., Аванян В.В. Правка и профилирование абразивного, алмазного и эльборового инструмента. М.: Машиностроение. - 1976. - 30 с.

84. Синьковский JI.K. Правка алмазных шлифовальных кругов. М.: НИИМАШ.- 1981.-263 с.

85. Захаренко И. П., Савченко Ю. Я. Алмазно-электролитическая обработка инструмента. Киев: Наук, думка. - 1978. - 224 с.

86. Бахтиаров Ш. А. Повышение производительности контактно-эрозионной правки алмазных кругов.// СТИН. 1993. - №5 - С. 25.

87. Бахтиаров Ш.А., Моисеев В.Б. Электроды инструменты для контактно-эрозионной правки алмазных торцовых кругов.// СТИН 1996. - №11 -С.23-25.

88. Высокопроизводительное электроалмазное шлифование инструментальных материалов// М.Ф. Семко, Ю.Н. Внуков, А.И. Грабченко, и др. -Киев: Вища школа. Головное изд-во. 1979. - 232 с.

89. Грабченко А.И., Пыжов И.Н., Доброскок B.JI. Схемы непрерывного управления рельефом кругов в процессе алмазного шлифования.// Резание и инструмент. Вып.35. - 1986. - С. 57 - 63.

90. Янюшкин А.С. Технология комбинированного электроалмазного затачивания твердосплавных инструментов. М.: Машиностроение - 1. — 2003.-241 с.

91. Грабченко А.И., Пыжов И.Н., Култышев С.А. Расширение технологических возможностей процесса алмазного шлифования.// Станки и инструмент. 1991. - С. 34-35.

92. Семко М.Ф., Грабченко А.И., Ходоревский М.Г. Алмазное шлифование синтетических сверхтвердых материалов. Харьков: Вища школа. -1980.- 192 с.

93. Идрисов Т. Р. Влияние дополнительной поляризации электродов на точность и качество поверхности при электрохимической обработки микросекундными импульсами тока: Автореферат канд. техн. наук. Уфа, 2003. -20 с.

94. Фрейман Л.И., Макаров В.А., Брыкин И.Е. Потенциодинамические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите. Ленинград. - 1972. - 232 с.

95. Плесков Ю.В., Филиновский В.Ю Вращающийся дисковый электрод. М.: Наука. - 1972. - 342 с.

96. Коне М.М. Основы научных исследований в технологии машиностроения: Учеб. пособие для вузов. -Мн.: Выш. шк. 1987. - 231 с.

97. Лунев В.А. Планирование и обработка технологического эксперимента: Учебн. Пособие. Л.: ЛПИ. - 84 с.

98. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука. 1976. - 269 с.

99. Атанасянц А.Г. Электрохимическое изготовление деталей атомных реакторов. М.: ЭНЕРГОАТОМИЗД. - 1987. - 174 с.

100. Дикусар А.И., Энгельгардт В.И., Петренко В.И., Петров Ю.Н. Электродные процессы и процессы переноса при электрохимической размерной обработке металлов. Кишинев: Штинница. - 1983. - 190 с.

101. Левин А.И. Теоретические основы электрохимии. М.: Металлургия. - 1972.-537 с.

102. Высокопроизводительное электроалмазное шлифование инструментальных материалов// М.Ф. Семко, Ю.Н. Внуков, А.И. Грабченко, и др. -Киев: Вища школа. Головное изд-во. 1979 - 232 с.

103. Седров С.И Исследование электрохимического шлифования твердых сплавов алмазными кругами.// В сб. Новые исследования, процессы и инструменты для абразивной, алмазной обработки. М.: МДНТП. - 1963.1. С. 34-39.

104. Крейчман Б.М. Исследование закономерностей анодного растворения вольфрамокобальтовых твердых сплавов применительно к процессу электрохимической обработки: Диссертация канд. техн. наук. Новосибирск, 1973.-205 с.

105. Гаврилов В.Н. Исследование физико-химических явлений при электроалмазном шлифовании твердых сплавов: Автореферат канд. техн. наук. Куйбышев. - 1967. - 18 с.

106. Электроалмазное шлифование./ Под общ. ред. Студенского Е.И. М.: Машиностроение. 1971. - 74 с.

107. Дагаев Н.Л. Электроалмазное глубинное шлифование твердых сплавов периферией круга с наложением ультразвуковых колебаний на обрабатываемое изделие: Диссертация канд. техн. наук. Новосибирск, 1972. -157 с.

108. Справочник химика./ Под общ. ред. Б.П. Никольского. Химия. -Ленинградское отделение. - 1971. - Т. 2. - 542 с.

109. Охтень В.Д. Структурный анализ процесса электроалмазного шлифования магнитных сплавов.// В сб. трудов Новосибирского электротехнического института "Технология машиностроения". Вып. 1. - 1970.1. С. 118-126.

110. Охтень В.Д. Особенности динамики процесса электроалмазного шлифования периферией круга.// В сб. трудов Новосибирского электротехнического института "Технология машиностроения". Вып. 2. - 1972.1. С. 3-18.