автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Обеспечение точности цилиндрических зубчатых изделий на операциях электроэрозионного вырезания, выполняемых на станках с ЧПУ

На правах рукописи

КРАВЧЕНКО ДМИТРИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОПЕРАЦИЯХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ВЫРЕЗАНИЯ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ НА СТАНКАХ С ЧПУ

Специальность 05.02.08-Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ульяновск, 1998

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Ульяновского государственного технического университета (УлГТУ)

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Л.В. ХУДОБИН

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор М.Г. КОСОВ

кандидат технических наук, доцент Г.Д. ФЕДОТОВ

Ведущее предприятие: ОАО "УАЗ", г. Ульяновск

Защита диссертации состоится 1 декабря 1998 г. в 16.00 на заседают диссертационного совета К 064.21.02 в Первом корпусе Ульяновского государственного технического университета по адресу: г. Ульяновск, ул. Энгельса, 3 (почтовый адрес: 432700, ГСП, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УлГТУ.

Автореферат разослан "2£" &К/7)Я ОР/} 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор / _—5Г--В.Ф.Гурьянихин

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее время возрастает внимание к электроэрозионному зубовырезанию как способу, конкурентоспособному в ряде случаев по отношению к зубофрезерованию и зубодолблению при изготовлении зубчатых изделий (ЗИ) не только в единичном и мелкосерийном производстве, но и при достаточно больших объемах выпуска продукции.

Однако до настоящего времени отсутствуют научно- обоснованные рекомендации по проектированию технологии электроэрозионной обработки (ЭЭО) ЗИ - по выбору технологического оборудования, режимов обработки и разработке управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ, обеспечивающих получение ЗИ требуемой точности. Нет и систематизированных данных по технологической себестоимости, энергоемкости и производительности операций электроэрозионного зубовырезания, что сдерживает использование в промышленности этого прогрессивного способа зубоформообразования.

Автор защищает: 1. Результаты теоретико-экспериментальных исследований, связанные с выявлением условий элекгроэрозионного зубовырезания, нри которых обеспечивается заданная точность венца цилиндрического ЗИ при высокой производительности обработки.

А^атлтптг лттпопитташгп цол^лтггти'лгл ттмлтю ч^гчиа^ \Г

торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ заданной степени точности при зу-бовырезании на станках, оснащенных интерполяционными системами ЧПУ различных типов.

3. Рекомендации в виде пространственных номограмм и диаграммы соответственно для определения числа формообразующих точек N1 и размеров ЗИ, при ЭЭО которых на станках различных моделей обеспечивается их заданная точность.

4. Зависимости для расчета погрешности профиля зуба ^ и отклонения шага зацепления ГрЬг при электроэрозионном зубовырезании на станках с ЧПУ

различных моделей.

5. Результаты исследований влияния качества УП на точность цилиндрических ЗИ, полученных электроэрозионным вырезанием.

6. Результаты сравнительной оценки технико-экономической эффективности и энергоемкости операции электроэрозионного зубовырезания и операции зубофрезерования по методу обката.

Цель работы: Разработка комплекса мероприятий по обеспечению заданной точности цилиндрических ЗИ на операциях электроэрозионного зубовырезания при высокой производительности обработки.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Выявлены необходимые для получения ЗИ заданной точности условия обработки зубчатого венца (ЗВ), формируемого на электроэрозионном вырезном станке с ЧПУ, на основе созданных математических моделей, учитывающих влияние на точность формы и взаимного расположения боковых поверхностей зубьев интерполяционной системы ЧПУ станка, дискретности перемещений его исполнительных органов, кинематических и динамических погрешностей технологической системы, электрических режимов обработки.

2. Разработаны нормативы точности ЗИ, изготавливаемых на электроэрозионных вырезных станках.

3. Разработаны рекомендации по выбору электроэрозионных вырезных станков и режимов обработки, исходя из заданной точности Зй.

4. Апробированы основные результаты научных исследований путем опытно-промышленных испытаний и предложены для использования в промышленности практические рекомендации по условиям электроэрозионного зубовырезания на станках с ЧПУ, при которых гарантированно обеспечивается заданная точность цилиндрических ЗИ при высокой производительности обработки.

Научная новизна. 1. Разработана методика определения необходимого числа формообразующих точек N1 торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ с внешним и внутренним ЗВ, исхода из задаккоз! ж точности.

2. Разработана методика оценки точности формы и взаимного расположения боковых поверхностей зубьев ЗИ па операции электроэрозионного зубовырезания, выполняемой на станке с ЧПУ при различных условиях.

3. Получены зависимости для расчета погрешности профиля зуба и отклонения шага зацепления.

4. Предложены зависимости для расчета координат точек траектории перемещения электрода-инструмента (ЭИ) при электроэрозионном вырезании наружных и внутренних венцов ЗИ и составлена программа автоматизированного расчета этих координат для разработки УП для станков с ЧПУ.

Разработанные математические модели прошли экспериментальную проверку, которая показала их адекватность реальным условиям процесса электроэрозионного зубовырезания на станках с ЧПУ.

Практическая ценность и реализация работы. 1. С помощью оригинального программного обеспечения разработаны рекомендации:

- по выбору числа формообразующих точек торцового профиля зуба при различных условиях электроэрозионного зубовырезания ЗИ (колес) различной точности на станках с ЧПУ;

- по размерам ЗИ, при ЭЭО которых на станках с ЧПУ различных моделей обеспечивается их заданная точность;

- по размерам ЗИ, при ЭЭО которых проволочным ЭИ определенного диаметра удельные энергозатраты будут равны или меньше энергозатрат на нарезание зубьев лезвийным инструментом.

2. Реализация способа контурного электроэрозионного зубовырезания в промышленности обеспечивает сокращение (при определенных условиях) затрат по критерию полной технологической себестоимости зубоформообразова-ния в 1,1-2,5 раза.

3. Приняты к промышленному использованию в станко-инструментальном производстве ОАО "УАЗ" технологические рекомендации по условиям электроэрозионного зубовырезания и пакет программ автоматизированной технологической подготовки процесса зубовырезания.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях Ульяновского государственного технического университета в 1995-1998 годах, научно-практической конференции "Наука - производству. Конверсия сегодня", Ульяновский Дом техники, 1997 год, научно-технических семинарах кафедр "Технология машиностроения" и "Металлорежущие станки и инструменты" Ульяновского государственного технического университета в 1996-1998 годах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, получен патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (112 наименований) и приложений (100 страниц), включает 233 страницы машинописного текста, 60 рисунков и 39 таблиц.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе в результате анализа современного состояния технологии зубсобработки сделан вывод о том, что в машиностроении, наряду с традиционными способами и приемами лезвийной и абразивной обработки зубьев ЗИ, паходят применение альтернативные способы, в частности элекгроэрозионное зубоформообразование.

Из способов электроэрозиоиного зубоформообразования наиболее перспективно электроэрозионное зубовырезание по методу линейчатого формообразования (контурная обработка).

Элекгроэрозионное зубовырезание в ряде случаев конкурентоспособно по отношению к традициоштам способам нарезания зубьев лезвийными инструментами (зубофрезерованию, зубодолблению).

Производительность электроэрозионого зубовырезания можно приблизить к производительности нарезания зубьев лезвийными инструментами путем применения прогрессивных форм и методов производства ЗИ на электроэрозионных вырезных станках, достижения надежности и стабильности процесса ЭЭО ЗИ.

Проведенные нами исследования позволили показать, что удельные энергозатраты на элеюроэрозионное зубовырезание среднемодульных цилиндрических эвольвентных ЗИ с наружными и внутренними ЗВ 7-8 степени точности при определенных сочетаниях значений модуля ш, числа зубьев ъ и диаметра проволочного ЭИ с1и равны или меньше энергозатрат на нарезание зубьев лезвийными инструментами.

При перспективности ЭЭО ЗИ проволочным ЭИ и ее конкурентоспособности по отношению к способам лезвийной зубообработки в отечественной промышленности она осваивается медленно. Это можно объяснить тем, что в настоящее время не разработан комплекс мероприятий по управлению качеством на операциях электроэрозионного зубовырезания, важнейшим показателем которого является геометрическая точность венца ЗИ.

Рассмотрение вопросов обеспечения заданной точности венцов ЗИ, полученных электроэрозиошшм вырезанием, на основе детального изучения вероятных источников (факторов) образования сястсматячсских н случайных погрешностей, приемов и способов уменьшения их влияния на точность обработки при установленной функциональной взаимосвязи этих погрешностей с наиболее ответственными показателями точности цилиндрических ЗИ предопределило цель и задачи исследований.

Исходя из вышесказанного, выявлены факторы, оказывающие доминирующее влияние на точность ЗИ, полученных электроэрозионным вырезанием, и установлена структурная взаимосвязь этих факторов с основными параметрами точности ЗИ по нормам кинематической точности, плавности работы, контакту зубьев, боковому зазору и шероховатости обработанной поверхности.

Вторая глава посвящена теоретико-экспериментальным исследованиям формирования точности цилиндрических эвольвентных ЗИ при электроэрозионном вырезании.

Зависимость для расчета координат ХЫт и У^ точек траектории перемещения проволочного ЭИ при формообразовании боковой эвольвентной поверхности зуба для наиболее выгодного варианта задания координат этих точек в абсолютных величинах относительно центра системы координат, находящегося на оси вращения ЗИ, представлена в параметрической форме:

ii бш уы _ Г Л -н + $мэз •с05ум

_ < гь ) _

укт = гь ■ соб v ^ — / ¿4 +1 + 5мэз гь ,

V

где гь - радиус основной окружности цилиндрического ЗИ; - угол развернутости эвольвенты в точке И: = -у'(гц /гь)2 -1, где гм - радиус-вектор, определяющий положение точки N на эвольвентном профиле; ги - радиус проволочного ЭИ; 8мэз - боковой межэлектродный зазор; (+) и (-) - при обработке ЗИ соответственно с внешним и внутренним ЗВ.

Из зависимости (1) видно, что основным варьируемым параметром является угол развернутости эвольвенты Ум, который напрямую зависит от значения радиус-вектора Гц. Текущие значения радиус-векторов гМ) определяющие положение формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ, можно задать (определить) исходя из условий распределения этих точек по профилю. Можно реализовать несколько вариантов распределения формообразующих точек:

- неравноудаленное: шаг между формообразующими точками по длине дуги терцового збольбснтного профиля от точки качала его формоооразовяния, заданной положением радиус-вектора Гь, до точки конца его формообразования, заданной положением радиус-вектора га (радиус окружности выступов зубьев),-величина переменная, которая изменяется по арифметической прогрессии с разностью пп2/гь. Тогда

гы = гь + (1 • ш), (2)

где 1 - порядковый номер точки. Нумерация точек соответствует ряду натуральных чисел, причем 1 = 0 присваивается точке начала формообразования торцового эвольвентного профиля зуба; пп - постоянная составляющая шага приращения (1 • пп) к текущим значениям радиус-векторов: пп = (га - Гь) / (N1 -1), где N1 - число формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ;

- равноудаленное: шаг между формообразующими точками по длине дуги торцового эвольвентного профиля - величина неизменная. В этом случае

Гн=л/гм-1+(2-г„-п0, (3)

где гм-1 - радиус-вектор, определяющий положение точки N-1. В точке начала формообразования профиля зуба г^м = г^,; и/? - шаг между точками N и N-1: п' = Ьэ / (N1 - 1), где Ь, - длина дуги торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ: Ьэ = (гд - г^ )/ 2 • гь. В результате проведенного численного эксперимента установлено, что при прочих равных условиях при равноудаленном распределении

формообразующих точек отклонение действительной длины Ь торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ от теоретической Ь, на (0,4 - 1,5) мм меньше, чем при неравноудаленном распределении формообразующих точек;

- комбинированное: сочегает как неравноудаленное, так и равноудаленное распределение формообразующих точек. Наиболее ответственный ("активный") участок эвольвентного профиля зуба может быть сформирован при условии равноудаленного распределения формообразующих точек и Гц рассчитаны по зависимости (3), а менее ответственные участки профиля (модификации головки зуба и не участвующий в зацеплении) при условии неравноудаленного распределения формообразующих точек и гм рассчитаны по зависимости (2).

При разработке технологии изготовления ЗИ необходимо определить число формообразующих точек N1 , при котором будет обеспечена заданная степень точности ЗИ.

Вычислительные блоки системы ЧПУ (линейный или круговой интерполятор) позволяют задать последовательность управляющих воздействий для перемещений исполнительных органов электроэрозионного вырезного станка, при которой формируется поверхность, приближающаяся к теоретической за счет ее аппроксимации с определенной степенью точности, которая должна быть установлена исходя из требуемой точности (степени точности) ЗИ (показатель — погрешность профиля зуба ). Обеспечить заданную точность аппроксимации можно на основе решения задачи определения шага аппроксимации, т.е. его максимально-допустимого значения, при котором удовлетворится условие:

- при линейном интерполировании Д"шх < к • ^; (4)

- при круговом интерполировании Л™^ < к • ^, (5) где - максимальная погрешность аппроксимации соответственно при

линейном и круговом интерполировании, возникающая на одном из элементарных участков аппроксимации по длине дуги торцового эвольвентного профиля зуба; к - поправочный (понижающий) коэффициент, учитывающий влияние на точность формы боковой поверхности зуба ЗИ доминирующих факторов: к < I (см. ниже); ff - допуск на погрешность профиля зуба цилиндрического ЗИ (ГОСТ 1643-81).

Так как шаг аппроксимации - это шаг между формообразующими точками профиля зуба, то при его известном значении, удовлетворяющем условию (4) или (5), число формообразующих точек N1 можно определить следующим образом:

- дня равноудаленного распределения формообразующих точек торцового профиля зуба ЗИ при использовании линейного интерполятора

N, =-Ь- + 1, (6)

'л „¿max '

nt л

а при использовании кругового интерполятора

Ni =-Ь_ + 1; (7)

* n^Krax

- для неравноудаленного распределения формообразующих точек

N, =--, + 1, (8)

л „„ max / . __ max I -

ппл -\гь+ппл )

XT 1,11.

L3' гь

__ max IH1K

(1 i ™ max \ 1'

rb+mK )

/л\

где Ыл ,а£к - максимально-допустимый при выполнении условий (4) и (5) шаг между формообразующими точками профиля зуба ЗИ соответственно при использовании линейного и кругового интерполяторов; пл™х,пп™х - максимально-допустимая при выполнении условий (4) и (5) составляющая шага приращения к текущим значениям радиус-векторов. Значения и пп задаются на элементарном участке эвольвентного профиля зуба, где погрешность аппроксимируется как при работе линейного А3л, так и при работе кругового А^ интерполяторов максимальна. В результате численного эксперимента установлено, что таким участком является участок между двумя формообразующими точками, одной из которых является точка начала формообразования торцового эвольвентного профиля, заданная положением радиус-вектора Гь. Таким образом, определившись с участком, па котором АЯл и АЭк максимальны, искомые

значения п/ и пп в зависимостях (6) - (9) можно определить следующим обра. то у иму

зом: отталкиваясь от противного, искусственно задав значения п/; л ,ппл~~ и

пС.тС* такими, при которых условие соответственно (4) или (5) выполняться не будет, и постепенно уменьшая их каждый раз на величину шага итераций Ь, найдены такие значения этих показателей, при которых условие (4)

ТТТТТТ ( ^^ ПТ ГГТЛ ТТТТГГТ/'Ч'-Т"/*» ГГ ТТ Л1гттат ТЮи П1»|ТЛ ПЛ1<-Л«'Па "М\

шш ч-'у 1 п l'lVIVUlViV^v

По данным численного эксперимента установлено

Н?к=0,52-Н[л; (10)

КГЛ=0,87-^Л; (П)

НУК=0,48.М?Л) (12)

где - число равноудаленных формообразующих точек торцового

эвольвентного профиля зуба ЗИ, определенных по заданной его степени точно-

сти соответственно при линейном и круговом интерполировании; -

число неравноудаленных точек.

Поправочный коэффициент к, входящий в зависимости (4) и (5), учитывает влияние на точность эвольвентного профиля зуба ЗИ амплитуды А^ поперечных колебаний ЭИ в плоскости, перпендикулярной направлению его подачи, и шероховатости Итах обработанной поверхности. При использовании линейного интерполятора

а при использовании кругового интерполятора

где - погрешность профиля зуба ЗИ на участке, где погрешность аппроксимации при прочих равных условиях как при работе линейного ДЭл, так и при работе кругового Дак интерполяторов максимальна, мкм; Апих - максимальное

значение амплитуды поперечных колебаний ЭИ, мкм; И„их - наибольшее значение высоты неровностей профиля, мкм.

Исходя из необходимости выполнения условия {¡^й 1},

АТ = ^ - (А™х + К-тах) ; <7 = Ь - (Ащах + "щах)-Из зависимостей (4) и (5) видно, что при линейном интерполировании

(15)

а при круговом интерполировании

кк=Д^/Гг. (16)

Тогда после преобразований, в окончательном виде:

кл = кк = 1 - (Ащах + Ипих) / . (17)

Значения Итах и Ащах можно найти воспользовавшись данными работ По-пилова Л .Я. и Кобзаря В.А. соответственно.

С помощью предварительно составленной программы разработаны реко-

Л/А1ГТТОТТТ.»Т* (ъ ПТЛТе ГТПГ\/',-Т-1Л') ТТ^ТТ) (Ч1Х11-1V 1ТП\К* * ГТ/ТЗПЛГГСТЮТЖГТТА Й^Т/^ТПЛ ЛПГ1П 7ТО-

лить торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ 6-8 степени точности по известным модулю т и числу зубьев г. Одна из номограмм, в качестве примера, представлена на рис. 1. При необходимости, значения Ы^Ы}',, и >{}Е можно получить через по зависимостям (10), (11) и (12).

Точность цилиндрического ЗИ при электроэрозионном зубовырезании неправомерно оценивать только по погрешности профиля зуба , так как не

отражает всех особенностей геометрии ЗВ. Для более объективной оценки точности ЗИ следует учитывать и отклонение шага зацепления . Этот показа-

Рис. 1. Пространственная номограмма для установления N2, при обеспечении восьмой степени точности ЗИ (напряжение холостого хода генератора импульсов 11о = 42 В): обработка стальных заготовок; ширина ЗВ Ь= (2-35) мм; угол профиля а=20°; коэффициент высоты головки зуба Ьа*=1; коэффициент смещения исходного контура х=0; коэффициент уравнительного смещения Ду=0; диаметр ЭИ 4=(0,28-0,30) мм - проволока Л63, Л68, ГОСТ 1066-80; 4=(0,09-0,1) мм - проволока ВА-1-Т, ГОСТ 18903-73 и МЧ-1-Г, ГОСТ 18905-73; интерполяция - линейная; распределе-1,25 2 3 4- Ь 8 ММ 10 ние Точек - равноудаленное

тель определяет точность взаимного расположения боковых поверхностей зубьев ЗИ и объединен с ^ общим контрольным комплексом (ГОСТ 1643-81).

Математическую модель, связывающую ГрЬг с конструктивно-технологическими факторами, можно представить в кодированных показателях функцией

у =р(хьх2;хз;х4;х5;хб;х7;х8), (18)

где у - отклонение шага зацепления х,; х2 - соответственно ш и г ци-

линдрического ЗИ; Хз; Х4 - погрешность линейных перемещений инструментальной скобы элекгроэрозионного вырезного станка соответственно по X А\ и у Ду2;х5- дискретность Д системы ЧПУ станка; хб - число формообразующих точек N1 торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ; х7 - вариант задания координат формообразующих точек ЗВ цилиндрического ЗИ в УП; х8 - тип интерполятора.

Факторы XI, Х2, х<; являются варьируемыми; х3, Х4, х5 принимают для конкретной модели электроэрозионного вырезного станка фиксированные значения; Х7, х8 постоянны.

На основе разработанной нами моделирующей программы получены регрессионные зависимости для оценки величины fp4 при различных условиях элемроэрозионного зубовырезания на станках различных моделей Для примера, зависимость оценки f^, мкм, при электророзионном зубовырезании на станке СВЭИ-7 имеет следующий вид:

fpbr j = -2,483 + 9,944- m+4,509-10"2. z+3,780-10'2• N,-3,947- ](Г2х xm- z-0,324- m- N,-3,095-10~4- z-N,+1,850-10~3- m- z- Nb (Щ

где m = (1,25-10,00) мм; z = 20-80; число формообразующих точек N. = 7-30 задают по заданной степени точности ЗИ для условий линейного интерполирования и их равноудаленного распределения. Зависимость (19) можно использовать при задании в УП координат формообразующих точек ЗВ ЗИ в абсолютных величинах. wwi

Ilo полученным зависимостям были рассчитаны значения |гвал

рь,-

и по-

строены графики изменения в зависимости от модуля т при г=20; 40; 60; { Один из графиков, в качестве примера, представлен на рис. 2.

1.25 2.5 5 8 мм 10 m -—

Рис. 2. Зависимость отклонения шага зацепления ¡Т"Н от I рьг |

модуля ш при ъ - 40 при обеспечении восьмой степени точности ЗИ: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 -станок соответственно А01-ЕСЦТ 200, 90Р, СВЭИ-7, 4531ФЗ, 4735ф3, 4532ФЗ, 4732ф3; 8 - верхняя граница допустимых значений ^ шах1 в

I Р&Г I

соответствии с ГОСТ 1643-81; заготовки стальные

Установив границу 8 допустимых по ГОСТ 1643-81

значений |f_fх (ниЖе

I | 4

кривои 8 на рис. 2), с помощью этих графиков найдены диапазоны размеров (т вг) ЗИ, рекомендуемых для обработай на электроэрозионных вырезных стеках различных моделей, перечисленных на рис. 3 в порядке убывания их точш-

сти.

7,5 им

5

Ш

г. 5

-(,25

Степень . /г=2р-зр

шочностаЗК: шестой седьмая Восьмая

Рис. 3. Размеры (т и г) цилиндрических ЗИ, рекомендуемые для элекгро-эрозионной зубообработки, при условии обеспечения заданной точности по показателю ГрЬг: заготовки стальные

В третьей главе рассмотрены вопросы влияния качества УП на точность цилиндрических ЗИ, полученных электроэрозионным вырезанием на станках с ЧПУ.

При электроэрозионном зубовырезании последовательность управляющих гоздейстаий системы ЧПУ на исполнительные органы электроэрозионного вырезного станка должна быть такой, чтобы сформировался ЗВ с заданной точностью формы и взаимного расположения его исполнительных поверхностей. Так как управляющие воздействия инициируются с помощью УП, составной частью которой являются координаты точек траектории перемещения ЭИ, важно эбеспечить ее качество. При этом условия, определяющие качество УП, можно <лассифицировать следующим образом: правильно задать число точек траектории Эй; правильно определить координаты точек траектории ЭИ при формообразовании ЗВ; определить с достаточно высокой точностью координаты опор-шх точек траектории ЭИ; учесть радиус ЭИ ги и межэлектродный зазор 8мэз-Три невыполнении этих условий геометрия ЗВ цилиндрического ЗИ будет недопустимо искажена.

Были разработаны расчетные схемы, с помощью которых получены урав-«ния для расчета координат точек траектории перемещения ЭИ при формообразовании наружных и внутренних ЗВ цилиндрических ЗИ. Доказана правомерность использования этих уравнений.

20-80 •1-ЛЫЕСиТ 200 г-0\»/С 90 Р 3-С8ЭИ-7 4~4 551 <Р5

5-4755ФЗ

6-4532ФЗ

7-А732<РЗ

©

гл

©

1,0 -1,6 1,5

© © © ©

4,6"

©

3,9

3,0

©

г.ь

©

-2,2-

©

©

©

6,7

©

|Ч7

©

М 4,з

©

©

и

-2,5-

В четвертой главе изложена методика и результаты экспериментальных (технологических) исследований операции электроэрозионного вырезания цилиндрических ЗИ на станках с ЧПУ.

Экспериментальные исследования проведены в условиях действующего станкоинструментального производства (СИП) ОАО "УАЗ" (г. Ульяновск) с целью доказательства адекватности ряда математических зависимостей, предложенных во второй главе, а также оценки возможностей электроэрозионного вырезания по точности ЗИ и производительности обработки (на примере обработки ЗИ 7-8 степени точности).

Состав экспериментов был подразделен на два этапа (табл. 1).

1. Состав экспериментов

Номер эта- Техноло- Мсеуль Чисю Ширина Показа-

па исследо- Содержание гическая ш зубьев ЗВ тель точ-

ваний система мм г Ь, мм носш

Проверка правильности свэи-

назначения электрических -7 с ге-

режимов вырезания, при нера-

1 которых должна быть тором Ка, Кг,

обеспечена заданная ше- импуль- - - 7 ^шах

роховатость обработан- сов

ной поверхности при мак- ГКИ-

симальной производи- 300-

тельности С) 200А

Исследование точности СВЭИ- 1,5; Ч >^РЬГ'

изготовления цилиндри- -7 2,0; 20 7 f f

2 ческих ЗИ различных мо- 2,5;

дулей 3,0 Т? Р 'Рг'^Ч

Для решения задач первого этапа исследований на пяти наиболее стабильных и рекомендуемых для промышленного применения электрических режимах (табл. 2) на станке СВЭИ - 7 с генератором импульсов ГКИ-300-200А отрезали от образца в виде пластины (100 х 30 х 7 мм) из стали 20Х, ГОСТ 1577-70 по семь пластин (30x5 х 7 мм) на каждом режиме.

При этом контролировали с помощью универсальных средств (тахометра и секундомера типа "Агат") время Т-0 отрезки каждой пластины, а затем измеряли с помощью профилометра - профилографа РеЛ1юте1г Б5Р значения высотных параметров шероховатости 11а, Кщах и определяли производительность С>, мм3- мин"1, электроэрозионного вырезания.

2. Электрические режимы электроэрозионного вырезания на станке СВЭИ-7

Код Напряже- Напря- Сила Среднее Частота Длитель- Период Скваж

ре- ние холо- жение тока ко- значе- следо- ность повторе- ность

жима стого хода пробоя роткого ние си- вания импуль- ния им- q

Uo, В и„Р,в замыка- лы тока импуль- сов пульсов

ния 1„, А , 1ср, А сов Г, кГц т„, МКС Тпр, МКС

Черновой режим

1 130 70 1,8 1,4 22 3,2 45,4 14

2 160 80 2,2 1,6 22 3,2 45,4 14

Чистовой режим

3 150 75 0,8 0,6 44 2,5 22,7 9

4 175 90 1,1 0,8 44 2,5 22,7 9

5 190 100 0,9 0,7 44 2,5 22,7 9

Установлено, что наиболее предпочтительны черновой режим электроэрозионного вырезания под кодом 2 и чистовой режим под кодом 3: на этих режимах значения высотных параметров шероховатости 11а, Кг, Ища* обработанной поверхности пластины наиболее близки к допустимым для условий обработки ЗИ 7-8 степени точности (расхождение между действительными и допустимыми значениями не превышают 4,5 %). Кроме этого, на этих режимах досгагает-ся наибольшая производительность: для чернового режима - С> = 2,87 мм3- мин,1 а для чистового - <3 = 0,49 мм3 ■ мин"!.

Для решения задач второго этапа исследований из заготовок в виде пластин из стали 20Х, ГОСТ 1577-70 в соответствии с технологическим маршрутом обработки (рис. 4) была получена партия цилиндрических ЗИ с наружными ЗВ. Технические требования были назначены исходя из условий обеспечения 78 степени точности ЗИ.

10

Вырезка заготовки ЗИ (пластина)

3:

Термическая обработка заготовки ЗИ (сюггие внутренних напряжений)

15

Предварительное фрезерование установочных поверхностей и окончательное фрезерование по контуру боковых поверхностей заготовки ЗИ

20

Т

Предварительное сверление и зенкерование посадочного отверстия ЗИ в заготовке, снятие фасок в отверстии

25 Окончательное шлифование установочных поверхностей заготовки ЗИ

1

30 Окончательное растачивание посадочного отверстия ЗИ в заготовке

1

35 Электроэрозионное вырезание ЗВ цилиндрического ЗИ

1 г

40 Технический контроль показателей точности (см. табл. 1)

Рис. 4. Блок-схема технологического процесса изготовления цилиндрического ЗИ с наружным ЗВ

5

Операцию электроэрозионного зубовырезания (35-ю по рис. 4) выполняли на станке СВЭИ-7 с генератором импульсов ГКИ-300-200А и системой ЧПУ 2М43-55-06; размеры ЗИ из стали 20Х: m = 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм, z = 20, а = 20°, lia* = 1, х = 0, Ду = 0, ширина ЗВ - 7 мм; проволочный ЭИ - d„ = 0,192 мм из JI63, ГОСТ 1066-80; интерполяция в системе ЧПУ линейная; дискретность Д = 0,001 мм; число равноудаленных формообразующих точек Ni для ш = 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм соответственно - Ni = 11; 13; 14; 16; для вершины и впадины меду зубьями - N2 = N2 = 4.

Полученные ЗИ контролировали с помощью контрольно-измерительной аппаратуры центральной измерительной лаборатории (ЦИЛ) ОАО "УАЗ": погрешность профиля зуба ffr - на универсальном эвольвентомере VG450 фирмы

"CARL ZEISS"; отклонение шага зацепления f^ - на универсальном зубоиз-мерительном приборе УЗП-400 завода МИЗ; отклонение шага fptf, разности шагов fvptf и накопленной погрешности Fpr на оптической делительной головке РЗ фирмы "VINCO CORPORATION"; отклонение толщины зуба ECf на оптическом зубомере фирмы "CARL ZEISS". Установлено, что относительная погрешность показателей точности ЗИ не превышает 30 %.

С помощью корреляционно-регрессионного анализа доказана адекватность математических зависимостей (13) и (19) для расчета соответственно погрешности профиля зуба ffr и отклонение шага зацепления fpbf цилиндрического

ЗИ, полученного электроэрозионным вырезанием. Установлено, что экспериментальные значения погрешностей профиля зуба ffniax, отклонений шага заце-

пления ¡f^

а также отклонений шага jf р"14 J, разности шагов jf^j, накоп-

ленной погрешности шага Р™3* и отклонений толщины зуба для ЗИ за-

Рг сг

данной 8-й степени точности не превышают верхних допустимых значений, что подтвердило правильность определения условий электроэрозионного зубовырезания.

В пятой главе изложена методика и результаты исследования хйхнико-экономической эффективности электроэрозионного зубовырезания.

Технико-экономическую эффективность электроэрозионного зубовырезания оценивали в сравнении с эффективностью зубофрезерования по методу обката для условий действующего СИП ОАО "УАЗ" по коэффициенту Кс = Сэ/С, соотношения полных технологических себсстоимостей зубоформообразовани> альтернативным Сэ на станке СВЭИ-7 и традиционным Сл на станке 53А50 способами. Для выполнения условия предпочтительности зубовырезания перед зу-бофрезерованием Кс не должен быть больше единицы (Кс < 1). Сэ и Сл рассчи тывали для обработки эвольвентных ЗИ с наружными ЗВ с модулем т = (1,0

4,5) мм, числом зубьев г = 20-80, шириной ЗВ Ь = (2-15) мм, точность которых гарантированно обеспечивается как электроэрозионным зубовырезанием (см. рис. 3), так и зубофрезерованием.

Установлено, что при обработке ЗИ с наружными ЗВ с т = (1,0-4,5) мм, г = 20-80 и Ь = (2-6) мм полная технологическая себестоимость зубовырезания в 1,1-2,5 раза меньше себестоимости зубофрезерования для условий единичного и мелкосерийного производств.

3. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В результате выполненных исследований получены следующие научные выводы и практические результаты:

1. Установлено, что при равноудаленном распределении формообразующих точек траектории перемещения проволочного ЭИ отклонение действительной длины торцового эвольвентного профиля зуба цилиндрического ЗИ от теоретической значительно меньше, чем при их неравноудаленном распределении. Так как взаимодействие сопрягаемых профилей в передаче осуществляется не по всей длине дуг эвольвентных профилей, а только по их "активным" участкам, предложен вариант комбинированного распределения точек: формирование "активного" участка при равноудаленном распределении точек, а менее ответственных участков - при неравноудаленном их распределении.

2. Разработана методика определения необходимого числа формообразующих точек N1 торцового эвольвентаого профиля зуба ЗИ, исходя из заданной его степени точности. Предложены зависимости (10) - (12) для расчета N1 при зубовырезания на станках, оснащенных шггерполяционноыми системами ЧГТУ различных типов, и при различных вариантах распределения точек.

3. Разработаны рекомендации (см. пример на рис. 1) для определения N1 три различных условиях электроэрозионного зубовырезания ЗИ различной точности.

4. Получены аналитически и экспериментально подтверждены зависимости (13), (19) для расчета соответственно погрешности профиля зуба ^ и от-

слонения шага зацепления 1рЬг при элекгроэрозионном зубовырезании.

5. Разработаны рекомендации (см. рис. 3) по размерам ЗИ, при ЭЭО которых на станках с ЧПУ различных моделей обеспечивается заданная точность по юказателю ^.

6. Получены зависимости для расчета координат точек траектории пере-{ещения проволочного ЭИ при электроэрозионном вырезании ЗИ с наружными г внутренними ЗВ для подготовки УП и доказана правомерность та использо-»ания.

7. Установлено, что удельные энергозатраты на элсктроэрозионное зубо-вырезанне ЗИ 7-8 степени точности при определенных сочетаниях значений модуля т, числа зубьев г и диаметра ЭИ йи равны или меньше энергозатрат на нарезание зубьев лезвийными инструментами (зубофрезерование или зубо-долбление).

8. Показана экономическая эффективность электроэрозионного зубовыре-зания в сравнении с зубофрезерованием.

9. Разработаны и пиняты к промышленному использованию в СИП ОАО "УАЗ" (г. Ульяновск) технологические рекомендации по условиям электроэрозионного зубовырезания ЗИ, при которых гарантированно обеспечивается их заданная точность, и пакет программ автоматизированной подготовки процесса электроэрозионного зубовырезания.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Кравченко Д.В. Современные технологии электроэрозионной обработки зубчатых изделий (ЗИ) // Сборник тез. докл. 29-й научн.-техн. конф.. Часть 2. Ульяновск: УлГТУ, 1995. С. 33.

2. Рязанов С.И., Кравченко Д.В. Состояние, проблемы и перспективы электроэрозионной проволочной обработки зубчатых колес // Сборник тез. докл. 30-й научн.-техн. конф.. Часть 2. Ульяновск: УлГТУ, 1996. С. 13-14.

3. Рязанов С.И., Кравченко Д.В. Обеспечение выходных показателей качества эволь-вентных поверхностей зубьев шестерен, формируемых на операциях электроэрозионного вырезания // Сборник тез. докл. 30-й научн.-техн. конф.. Часть 2. Ульяновск: УлГТУ, 1996. С. 14-15.

4. Кравченко Д.В., Рязанов С.И., Беляев Е.А. Исследование эффективности процесса электроэрозионного зубовырезания по критерию энергозатрат // Сборник тез. докл. 31-й научн.-техн. конф.. Часть 3. Ульяновск: УлГТУ, 1997. С. 36-37.

5. Кравченко Д.В., Рязанов С.И. Повышение производительности процесса ЭЭО цилиндрических ЗИ при условии обеспечения их заданного качества // Сборник тез. докл. 31-й научн.-техн. конф.. Часть 3. Ульяновск: УлГТУ, 1997. С. 38-39.

6. Рязанов С.И., Кравченко Д.В. Электроэрозионная проволочная зубообработха ках альтернатива лезвийной II Наука - производству. Конверсия сегодня: Сборник тез. докл. на-учн.-практич. конф.. Часть 2. Ульяновск: УлГТУ, 1997. С. 46-48.

7. Патент 1Ш № 2093298 С1, МКИ В22С7/02, В22Ш7/22. Способ изготовления пресс-форм для получения выплавляемых моделей иекруглых зубчатых колес / С.И.Рязанов, Д.В .Кравченко. - 95105370/02; завл. 10.04.95; опубл. 20.10.97. - Бюл. Л» 29.

8. Худобин Л.В., Рязанов С-.И., Кравченко Д В. Контурное электроэрозионное вырезание - альтернативный способ формообразования зубьев зубчатых колес // Вестник машиностроения. М.: Машиностроение, 1998. № 3. С. 19-21.

9. Рязанов С.И., Кравченко Д.В., Рязанов В.М. Исследование технико-экономической эффективности процесса элекгроэрозконного зубовырезания // Сборник тез. докл. 32-й на-учн.-техн. кокф.. Часть 3. Ульяновск: УлГТУ, 1998. С. 4-5. .

10. Кравченко Д.В. Влияние качества управляющих программ на точность цилиндрических зубчатых изделий с наружными зубчатыми венцами, полученных электроэрозионным вырезанием на станках с ЧПУ // Вестник УлГТУ. Серия "Машиностроение, строительство" Ульяновск: УлГТУ, 1998. Вып. 2. С. 88-97.

КРАВЧЕНКО ДМИТРИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОПЕРАЦИЯХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ВЫРЕЗАНИЯ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ НА СТАНКАХ С ЧПУ Автореферат Подписано в печать 17.09.98 . Формат 60 х 84/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. 1,17. Уч.-изд. л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ 308. Бесплатно. Ульяновский государственный технический университет,

432027, Ульяновск, Сев. Венец, 32. Типография УлГТУ, 432027, Ульяновск, Сев. Венец, 32.

На правах рукописи

РОЖНЯТОВСКИЙ Александр Владимирович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ВЫСОКОПОРИСТЫМ ИНСТРУМЕНТОМ

Технология машиностроения Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05.02.0805.03.01 -

Самара - 1998

Работа выполнена в Самарском государственном техническом университете

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

НОСОВ Н.В.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

ДЕМИН Ф.И.

Кандидат технических наук, доцент ИВАЩЕНКО А.И.

Ведущее предприятие - ОАО «Нефтемаш», г.Сызрань

Защита состоится«3 » ¡998 г. в ^^ часов

на заседании диссертационного совета Д.063.16.02 в Самарском государственном техническом университете по адресу : 443010, г. Самара, ул. Галак-тионовская, 141.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета

Автореферат разослан « № » ехсЯЯЛрз 1998 г

Ученый секретарь диссертационного совета ■> д. т. н., профессор ,

КЛЕБАНОВ Я.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Основным требованием современного производст-1а является повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции. В связи с этим совершенствование финишных операций, где длифование занимает одно из ведущих мест, является весьма актуальной задачей, решение которой невозможно без комплексного подхода I использования опыта, накопленного в различных отраслях машиностроения.

Благодаря развитию технологий самораспространяющегося высо-ад-температурного синтеза (СВС) удается получать новые сверхтвердые материалы с регулируемыми физико-механическими свойствами. При производстве СВС-методом карбида хрома в качестве шлаковой |)азы образуется сложнолегированный оксид алюминия, названный СВС-корундом (СВС КР), который является новым абразивным материалом (АМ), отличающимся повышенной твердостью и прочностью. С целью повышения эффективности и безотходности СВС-производства необходимо было найти рациональную область применения этому материалу.

Наибольшее распространение в отечественной промышленности получил абразивный инструмент (АИ) на керамических связках. Существующая технология изготовления АИ на керамической связке не позволяет получать высококачественный инструмент из СВС-корунда, поэтому требуется новая технология изготовления шлифовальных кругов на керамической связке, учитывающая специфические свойства зерен СВС КР.

Для повышения эффективности использования АИ широко применяется оптимизация таких параметров процесса шлифования, как ско-эость и глубина резания, подача и др. В тоже время, большое значение имеют характеристики самого инструмента, оптимизация которых невозможна без построения математической модели структуры АИ.

Цель работы. Повышение эффективности процесса шлифования за счет применения высокопористых АИ из СВС-корунда и оптимизации их характеристик. Разработка технологии изготовления высококачественного АИ из зерен СВС КР.

Научная новизна. Исследованы физико-механические, геометрические, прочностные свойства и абразивная способность шлифзерен и шлифпорошков, полученных из СВС-корунда.

Разработана теоретическая модель структуры высокопористого АИ из СВС КР, на основании которой предложены технология изготовления и методика оптимизации характеристик шлифовальных кругов.

Проведены экспериментальные исследования эффективности использования и качества поверхности при шлифовании кругами из СВС КР сталей и сплавов различных групп обрабатываемости.

Методика исследования. В работе использован комплексный подход к проблеме повышения производительности процесса шлифования и улучшения качества обработанных доверхностей. При анализе математической модели сопоставлялись результаты теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования проводились на базе фундаментальных разработок в области технологии машиностроения, теории резания, технологии композиционных и порошковых материалов и др.

Экспериментальные исследования проводились по стандартным и оригинальным методикам в лабораторных и производственных условиях с применением методов дисперсионного и регрессионного анализа. Экспериментальные данные и аналитические формулы обрабатывались на персональном компьютере с помощью программ: Turbo Pascal 7.0, AutoCAD 10, Excel 7.0 и др.

Практическая ценность. Предложена новая технология изготовления высокопористого АИ из зерен СВС КР, приоритет на которую подтвержден положительным решением о выдаче патента. Разработана технология изготовления шлифзерна и шлифпорошка из СВС-корунда. Предполагаемая годовая прибыль от реализации АИ из СВС КР в количестве 165 т/год составит около 7 миллионов рублей.

Определена область эффективного применения СВС-корунда и выданы научно-обоснованные рекомендации об использовании АИ из СВС КР. Разработаны методики проектирования и оптимизации характеристик АИ, представленные в виде алгоритмов, номограмм и пакета прикладных программ. Экономический эффект от использования АИ из СВС-корунда на ряде предприятий городов Сызрани и Самары составил 22.623 тыс.руб.

Публикации. По материалам исследований, представленных в диссертации, опубликовано 30 работ, в том числе 5 статей в научно-ехнических сборниках и журналах, имеется 1 положительное решение > выдаче патента.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 4 *еждународных, 7 всероссийских: и 3 региональных научно-•ехнических конференциях и семинарах. Выступления автора на научно-технических конференциях отмечены дипломами и грамотами.

На защиту выносятся:

¡.Результаты экспериментальных исследований физико-геханических, геометрических и абразивных свойств шлифзерен и цлифпорошков СВС-корундов.

2.Математическая модель высокопористых АИ из СВС-корунда и шданная на ее основе методика расчета рецептуры шлифовальных ¡ругов.

3. Результаты теоретико-экспериментальных исследований свойств I характеристик АИ.

4. Результаты экспериментальных исследований производительно-;ти и качества процесса шлифования кругами из СВС-корунда.

5. Алгоритм и методика оптимизации характеристик АИ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из оглавления,

¡ведения, шести глав, списка литературы, включающего 132 наимено-¡ания, и приложений. Работа содержит 227 листов машинописного •екста, 25 таблиц, 40 рисунков, 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Процесс шлифования достаточно хорошо изучен современными 1сслед0вателями. Среди них наиболее известными являются работы ХБ.Ваксера, Н.И.Вольского, Г.М.Ипполитова, Б.А.Кравченко, В.Королева, С.Н.Корчака, Г.Б.Лурье, Е.Н.Маслова, М.С.Наермана, З.И.Островского, А.В.Подзея, С.А.Попова, Л.Н.Филимонова, \..Н.Филина, Л.В.Худобина, П.И.Ящерицына и др. В них представлен )громный теоретический и экспериментальный материал по исследо-!анию процесса шлифования. Однако, если вопросам изучения влия-

ния свойств обрабатываемого материала, режимов шлифования, состава СОТС, конструкции АИ уделялось достаточно много внимания, то исследованию физико-механических характеристик АМ и АИ и их влиянию на качественные и количественные параметры процесса отводилась незначительная роль и, как следствие этого, отсутствие теоретически обоснованных методик выбора и расчета их характеристик. Вместе с тем анализ литературных данных показал, что свойства АМ, твердость, структура и тип связки АИ оказывают большое влияние на производительность и качество абразивной обработки. Поэтому важной задачей современного производства является совершенствование завершающих операций обработки деталей машин путем использования на них новых АМ с заданными физико-механическими свойствами и оптимизации характеристик АИ, исходя из условий их эксплуатации.

Перспективным методом получения АМ с регулируемыми физико-механическими свойствами является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). В ИСМАНе под руководством А.Г.Мержанова, А.П.Амосова, В.И.Юхвида разработана промышленная технология получения легированных корундов методом СВС. Вместе с тем, литературный анализ показал, что до настоящего времени не проводилось комплексного исследования свойств СВС-корундов и не существует промышленно применимой технологии изготовления из них шлифзерна, шлифпорошков и АИ высокого качества. Не проводилось исследований работоспособности АИ из СВС-корунда и не существует методик назначения его характеристик. В связи с этим были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Разработать технологию изготовления шлифзерен и шлифпорошков из СВС-корунда и исследовать их физико-механические, геометрические и абразивные свойства.

2. Разработать математическую модель АИ из СВС КР на керамической связке и усовершенствовать технологию их изготовления,

3. Разработать методику и исследовать пористость, размеры пор и расстояние между зернами в шлифовальных кругах из СВС КР.

4. Исследовать процесс шлифования АИ из СВС-корунда различных материалов и выдать рекомендации о рациональной области их использования.

5. Исследовать влияния характеристик АИ из СВС-корунда на троизводительность и качество шлифования.

6. Разработать систему технических ограничений для оптимизации характеристик АИ из СВС-корунда при плоском шлифовании.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛИФЗЕРНА СВС-КОРУНДА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО

СВОЙСТВ

СВС-корунд представляет собой комплексное соединение ■ А1,Сг]гОз, поэтому его физико-механические свойства будут зависеть эт процентного содержания каждой из фаз. Исследованиями установ-тено, что с увеличением содержания Сг20з в СВС-корунде микротвер-^ость и прочность увеличиваются, а микрохрупкость материала снижается. При 6% содержании Сг203 микротвердость Н;; СВС-корунда :оставила 24 ГПа, что выше, чем у электрокорундов марок 14А, 24А, 33А, 37А, 91А, и близко к значению микротвердости монокорунда '44А). Микропрочность слитка СВС-корунда (стц=3,4 ГПа), также, зыше, чем у элекгрокорунда, а микрохрупкость (у=2,6) - ниже. Статическая прочность зерен СВС КР (Р5=29,8 Н) выше, чем зерен 14А, 24А, 33А, 37А, 91А, а разрушаемость, выражаемая в процентах, ниже. Определение этих стандартных характеристик АМ позволило установить, что СВС-корунд по физико-механическим свойствам превосходит электрокорунды и близок к монокорунду.

Продукт СВС-синтеза получается в виде слитка ^100... 130 мм, поэтому технология получения шлифзерна и шлифпорошка направлена на измельчение материала и выведение нежелательных примесей. От-пичительной особенностью разработанной технологии является наличие операции термической очистки зерен, предназначенной для удаления карбидных примесей и непрореагировавших компонентов СВС-эеакции. Данная технология может быть использована на абразивных заводах, так как позволяет выпускать порошок СВС-корунда на имеющемся там оборудовании.

Важной характеристикой абразивного зерна является его форма и геометрическое строение. У зерен СВС КР определялись такие параметры как среднестатистический размер зерна степень асимметрич-

ности аа и коэффициент формы Кф, насыпная масса, углы и радиусы закруглений при вершине. Установлено, что зерна СВС-корунда имеют изометрическую форму, размер ^ хорошо коррелирует с формулой с]0-К3' N. где N - номер зернистости по ГОСТ 3647-80, а К3- коэффициент, который для зерен СВС КР равен 10,6. Степень асимметричности зерен а» не зависит от их размера и находится в пределах от 1,23 до 1,29; коэффициент формы Кф увеличивается с уменьшением зернистости и изменяется от 0,85, для 40-й, до 0,91, для 6-й. Этим, а также исследованиями насыпной массы шлифпорошка (ГОСТ 28924-91), подтверждается факт, что зерна СВС КР по форме близки к зернам монокорунда (43А-45А).

Экспериментально установлено, что средний угол при вершине зерна СВС КР практически не зависит от зернистости и составляет бСр=104,75°, а радиусы закруглений вершин могут быть вычислены в зависимости от зернистости по формуле А.В.Королева.

Комплексным показателем, характеризующим физико-механические свойства абразивных порошков, является их абразивная способность. Абразивная способность зерен СВС-корунда, определяемая на приборе АСЗ-4 по методике ГОСТ 28924-91, составила 13,716,9%, что выше, чем хромотитанистого электрокорунда (11,0-12,7%) и монокорунда (11,4-13,5%), но ниже, чем у карбида кремния (16,721,1%). Абразивная способность зерен СВС КР увеличивалась при увеличении нагрузки на испытуемый образец и времени шлифования.

Комплекс проведенных исследований показал, что СВС-корунд является абразивным материалом, который благодаря своим свойствам может заменить имеющиеся марки электрокорундов и конкурировать с монокорундом.

МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ АИ ИЗ СВС-КОРУНДА

Анализ литературных источников показал, что в основу построения всех моделей АИ берется случайный характер распределения зерен и связки на поверхности и в объеме инструмента. Тем не менее, в своих работах Е.Н.Маслов, П.И.Ящерицын, И.П.Караим, Н.И.Богомолов наблюдали текстуру АИ, которую они связывали с направлением

прессования и температурного градиента. А.К.Байкалов обратил внимание на то, что от технологии изготовления зависит равномерность распределения зерен и связки. Все эти модели не совместимы между собой, так как не учитывают технологию изготовления АИ или рас-матривают лишь одну операцию. В тоже время в порошковой металлургии накоплен богатый опыт по разработке структурных моделей пористых композиционных материалов (КМ), представленный в работах Г.А.Ванина, П.А. Витязя, Р.Кристенсена, Л.А.Сараева, Т.А.Шермергора. Опираясь на эти исследования, Н.В.Носов предложил математическую модель, в которой АИ рассматривается как частный случай пористого КМ. При этом приняты следующие допущения:

1. Абразивное зерно характеризуется параметрами с!0 и а,. Объем зерна определяется как У]3=А^ <30, где А0-коэффициент, зависящий от формы зерна.

2. В результате смешивания шлифпорошков с пластификатором образуется гранула сферической формы диаметром с!г. Гранула имеет твердую сердцевину (зерно) и мягкую оболочку (пластификатор).

3. Восемь попарно-соприкасающихся гранул образуют структурный элемент, определяющий в целом структуру АИ. Структурный

элемент характеризуется углом ср и средним расстоянием между гранулами Ьк

При изготовлении высокопористого АИ в состав смеси вводится порообразователь, наличие которого не учитывается Н.В.Носовым, поэтому для моделирования структур высокопористого АИ приняты дополнительные допущения:

4. Структурный элемент высокопористого АИ состоит из семи гранул, образованных на основе зерен, и одной - на основе частицы порообразователя (рис.1).

Рис. 1 .Структурный элемент АИ : -абразивное зерно, 2 - пора, 3 - по-юобразователь, 4 - гранула

5. При выгорании порообразователя связка равномерно распределяется на семь оставшихся гранул.

Связь между структурными и технологическими параметрами высокопористого АИ будет характеризоваться следующими зависимостями:

С,=

с,

Сз =

A„-d

L3ki /1-3 eos3 <р + 2 eos3 <р

я-d3 -6А0 -d3

L3k\ /l~3cos3 tp + 2 eos3 <p

яг-d3

6L3kA/l-3cos3 <р + 2 eos3 <р

■ arccos

—-bcos 2

V

í

1

-arccosi 3 U8L6k(l-C3)

-1

4

H--71

3

(1) (2)

(3)

(4)

где Сь С2 и Сз - соответственно объемные концентрации зерен, связки и пор. Подобные зависимости получены и в работе Н.В.Носова, так как структура высокопористого АИ формируется на этапе прессования до термообработки.

Диаметр гранулы после термообработки ¿г' определяется по формуле

dr'=d03

'б-А„

п

С2

---+ 1

а-р)с, /

(5)

где р - объемная концентрация порообразователя в зерне.

Реальное расстояние между центрами контактирующих гранул будет

Ькр = <1г(1-аг1) + а1(<10 + ДшЬ1), (6)

где Ащщ - величина минимальновозможного сближения гранул в несжимаемой абсолютно вязкой среде, а.1 - коэффициент контактного взаимодействия.

Анализ математической модели показал, что важную роль в формировании структуры АИ играет величина аь определяемая по формуле

/

v

6(1 - С3)у1- Зсов2 <р + 2соб3 (р;

71

здесь 2Ь0 = с!г - с!0 - АтЬ.

Варьируя величинами а,1 и ф, можно регулировать пористость АИ независимо от его твердости. Экспериментальные исследования показали, что увеличивая количество клеяще-увлажняющих добавок, можно добиться увеличения пористости АИ при неизменной твердости. Также возможно увеличение твердости АИ не за счет увеличения количества связки С2, а за счет изменения условий контакта гранул (увеличив ос] в формуле 6).

Наиболее важным параметром АИ является расстояние между абразивными зернами. Разработанная математическая модель высокопористого АИ позволила уточнить известную формулу для расчета среднего расстояния между зернами на поверхности инструмента

Исследования показали, что на среднее расстояние между зернами 1ор3 в большей мере оказывают влияние размеры абразивных зерен с!0, количество порообразователя р и рецептурные соотношения компонентов АИ Сгп/С,; и в меньшей мере влияют структурный угол <р и форма зерна А0.

Для проектирования структуры АИ необходимо знать геометрические размеры пор, которые являются пространством для размещения отходов шлифования (стружка, обломки зерен и связки) и характеризуют способность АИ пропускать СОЖ. Исследованиями ПИ.Ящерицына установлено, что поры в АИ представляют собой некоторую систему сообщающихся пустот, поэтому понятие «размер пор» является условным. Благодаря разработанной структурной модели АИ удалось рассчитать размеры пор по следующим зависимостям: объем единичной поры

где

(9)

Vn = (dr - 2a,h0)^l - 3cos2 <p + 2 cos3 q> - - -ЩЪ^-- a^ ,

наибольший диаметр поры

dn - (— (dr - 2ctjh0)- 3cos2 cp + 2cos3 cp - d\--a\-h2(3dr -^h.), V 6 к

(И)

и наименьший диаметр цилиндрического канала

d KzaS^el^ (i2)

V л

Теоретические исследования показали, что наибольший диаметр поры всегда меньше диаметра гранулы и в зависимости от ср изменяется от 0,97dr до 0,7dr, а диаметр цилиндрического канала с изменением Ф меняется от 0,52dr до 0,35dr.

Предложенная структурная модель, учитывающая все стадии и специфику изготовления высокопористого АИ из СВС КР, позволила наметить пути управления пористостью за счет целенаправленного варьирования структурными параметрами и рецептурными соотношениями АИ и разработать методику их расчета.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ АИ ИЗ СВС-КОРУНДА

Эффективность применения АИ во многом зависит от технологии их изготовления, которая формирует необходимые физико-механические, теплофизические и режущие свойства. Появление новых AM требует разработки специальных технологий изготовления АИ, учитывающих их специфичность.

В зависимости от необходимых твердости и структуры АИ объемные концентрации зерна, связки и пор определяются по формулам (1), (2) и (3). Дня расчета рецепта изготовления высокопористого АИ используется номограмма (рис.2), являющаяся обобщенным результатом теоретических исследований структурной модели.

Ca;/ Cl

cxi

Рис.2. Номограмма для расчета рецепта высокопористого АИ

Данная номограмма, связывает рецептурное соотношение компонентов АИ CidC\ с проектируемой твердостью (квадрант -1) и коэффициентом контактного взаимодействия a.i (квадрант - IV), твердость АИ и структурный угол ср (квадрант II), а также коэффициент контактного взаимодействия сц со структурным углом и пористостью АИ (квадрант - III). Например, для изготовления АИ твердостью МЗ и с номером структуры 6 (точка 1) количество пластификатора составит CWC,=0,3, а a,i=0,2 (тт.2 и 3). Зная <хь находим структурный угол

13

Ф=78° (тт.4,5 в квадранте И). Точка 6, полученная на пересечении лучей 4-5 и 2-3, даст фактический рецепт АИ пористостью С3=0,42 и твердостью МЗ. Прямая, проведенная через точку 6 и начало координат, будет соответствовать традиционной технологии изготовления АИ. Увеличивая угол наклона (5, можно получать новые рецепты высокопористых АИ повышенной твердости. В данном примере показан АИ пористостью Сз=0,42 (тт. 7-8) и твердостью СМ1. Для получения АИ таких характеристик необходимо в рецепте выдержать соотношение С2п/С1=0,57. Объемную концентрации пластификатора С2п увеличивают введением в смесь 50% раствора декстрина.

По данной методике разработана программа и рассчитаны на ЭВМ рецепты изготовления высокопористых АИ из СВС-корунда различных характеристик.

С учетом особенностей зерен СВС-корунда разработана технология изготовления высокопористых АИ на керамических связках и даны рекомендации по устранению возможных причин брака. Контроль качества АИ из СВС КР, помимо традиционных методик (ГОСТ 242483, ГОСТ 19202-80, ГОСТ 18118-79, ГОСТ 25961-83, ГОСТ 3060-86, ГОСТ 12.3.028-820), осуществлялся по активной пористости, среднему размеру пор и среднему расстоянию между зернами. Установлено, что активная пористость П всегда больше рецептурной С3, причем экспериментальные значения П хорошо коррелируют с теоретическими, полученными при 04-0,3-0,6. Размеры пор АИ определялись по методике Пуазейля на специально сконструированной установке для фильтрации жидкости через поры круга. В качестве образцов использовались шлифовальные круги ПП 55x27x20 различных характеристик. Фильтрация производилась в двух взаимно перпендикулярных направлениях: от торца к торцу и от периферии к центру АИ. Проницаемость от торца к торцу всегда была меньше, чем от периферии к центру, что подтверждает предположение о наличии текстуры в АИ. Исследованиями установлено, что количество каналов, пропускающих жидкость, прямо пропорционально давлению, поэтому среднее значение радиуса пор зависит от давления жидкости. Для каждой зернистости АИ определена оптимальная величина давления жидкости, при которой разброс среднего радиуса пор минимален. Установлено, что при толщине образца СВС КР 16П СМ1 6К5 свыше 15 мм достигается равновесное

состояние фильтрационной системы и отсутствие краевого эффекта, что приводит к стабилизации максимального радиуса пор и доказывает регулярность структуры АИ. Исследованиями установлено, что размеры пор АИ из СВС КР, изготовленного по разработанной технологии, на 25-40% больше, чем у аналогичных инструментов из 24А.

Исследование среднего расстояния между зернами осуществлялось методом профилографирования и с помощью компьютерной модели. Компьютерным моделированием получено множество сечений поверхности АИ близких по форме и характеру изменения к профилям, записанным с помощью профилометра-профилографа с реальных инструментов из СВС КР. Экспериментальные результаты по определению среднего расстояния между зернами хорошо коррелируют с рассчитанными по формуле (8).

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ АИ ИЗ СВС-КОРУНДА

Известно, что режущая способность абразивных зерен зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, поэтому исследования производились при шлифовании материалов различных групп обрабатываемости. Исследование режущей способности зерен СВС-корунда производилось на образцах из сталей 45 (НКСЭ 15-30), 2ОХ (Н11СЭ 34-42), 16ХНЗМА (ШС, 58-62), 55СМФА (НЯС3 55-60), ШХ15 (НЯСЭ 62-65) и титанового сплава ВТ9. Обработка осуществлялась при скоростях Ук=4...20 м/с и силе нормального прижатия образца к кругу Ру=10...50 Н. Режущая способность зерен СВС-корунда (СВС КР) сравнивалась с зернами хромотитанистого электрокорунда (91А) и карбида кремния (63С).

При исследовании закономерностей изменения производительности шлифования зернами электрокорунда сталей различных марок С.Н.Корчак показал, что наиболее низкую обрабатываемость имеют быстрорежущие стали, несколько лучшую - хромоникелевые жаропрочные сплавы, затем идут углеродистые инструментальные, легированные и конструкционные стали. Аналогичные данные получены и в наших исследованиях. Максимальная производительность наблюдалась при обработке СВС-корундами стали 45, затем, в порядке убыва-

ния обрабатываемости идут стали 20Х, ШХ15, 16ХНЗМА и55СМФА. В тоже время при обработке сталей 1ДХ15, 16ХНЗМА и 55СМФА производительность шлифования зернами СВС-корунда была в' 1,1-1,3 раза выше, чем зернами 91А и в 1,5-2,5 раза выше, чем 63С.

Исследование работоспособности АИ из СВС КР производилось на операции внутреннего шлифования заготовок ф 72 мм с режимами Ук=28 м/с, Уд=50 м/мин, $П0П=О, 15-0,9 мм/мин, охлаждением эмульсией №5. При этом испытывадись шлифовальные круги из СВС-корунда, изготовленные без порообразователя, высокопористые АИ с содержанием порообразователя до 10%, и «смешанные» круги, изготовленные из смеси в равных количествах порошков СВС КР и 91А. Все круги подвергались периодической правке алмазным карандашом' ЦГ. «Смешанные» круги показали самую низкую работоспособность из-за большого их износа. Круги из СВС КР без порообразователя хорошо работали на черновых и чистовых режимах шлифования/ при этом удельная производительность обработки увеличилась за счет увеличения врезных подач в 1,2-1,4 раза по сравнению с АИ из электрокорунда марок 24А и 91 А. С увеличением врезной подачи АИ быстрее изнашиваются, поэтому удельная производительность обработки падает. Обратная зависимость наблюдалась при применении высокопористых АИ. Это объясняется тем, что при больших подачах износ АИ связан с эффектом «засаливания». Высокопористые АИ из СВС КР имеют поры размером в 1,2-1,4 раза больше, поэтому «засаливание» этих кругов не происходило. Применение высокопористых АИ из СВС КР при шлифовании сталей твердостью Н11СЭ>62 позволило повысить производительность обработки в 1,4-1,6 раза по сравнению с кругами из 24А и 91А при примерно одинаковой с ними шероховатости обработанных поверхностей.

Исследования тангенциальных остаточных напряжений в поверхностном слое заготовок, проводимые на кольцах из стали ШХ15 по методике Н.Н.Давиденкова, показали, что с увеличением зернистости высокопористого АИ из СВС КР при одинаковых режимах шлифования остаточные напряжения растяжения увеличиваются, а с уменьшением твердости АИ напряжения растяжения уменьшаются. При использовании АИ СВС КР 16 МЗ наблюдаются небольшие напряжения сжатия. Это явление объясняется тем, что у высокопористых АИ СВС

ЕСР превалирующим износом является не истирание зерен по задней товерхности, а их объемное разрушение и выкрашивание, вследствие даго силовое поле стружкообразования уменьшается.

ОПТИМИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК, ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АИ ИЗ СВС-

КОРУНДА

Выбор оптимальных характеристик АИ является важной задачей, зешение которой позволяет добиваться улучшения практически всех токазателей процесса шлифования. Абразивный инструмент, как объект проектирования, характеризуется целым рядом технологических тараметров (d0, Сь С2, С3), сочетание которых имеет бесчисленное множество вариантов. Задача проектирования сводится к выбору оптимальных зернистости, пористости, количества зерен и связки, т.е. ;озданию такой структуры АИ, которая гарантировала бы достижение тивысшей производительности при наименьшей себестоимости про-десса и заданных условиях шлифования.

Большая работа в этом направлении проделана Е.Н.Масловым, \.В.Королевым, В.И.Островским, Н.В.Носовым, Л.Н.Филимоновым, В,Якимовым и др. В представляемой работе разработана система технических ограничений для оптимизации характеристик высокопо-шстых АИ из СВС-корунда при плоском шлифовании периферией фуга. Задача решается методом дискретного нелинейного программи-)Ования в среде Excel по системе неравенств (13).

Целевой функцией является достижение максимальной стойкости Ш, которая зависит от зернистости d0, пористости Сз, твердости зависит от С2) и количества режущих зерен (Ci'np). Технические огра-тчения, описывающие кинематику процесса шлифования, включают условие контакта режущих зерен с обрабатываемой поверхностью 13.1) и условие достижения абразивным зерном критической глубины »езания (13.2). Неравенства (13.3) и (13.4) связаны с ограничением цероховатости обработанной поверхности. Условия размещения лружки в поровом пространстве АИ описываются ограничением 13.5). Группа неравенств (13.6) ограничивает область применимости «тематической модели и технические возможности изготовления АИ.

Р = с10 пР Сг С2 С3 ->тах

гГ1 (С + 18Г г-'/3 < ^"" Р)УРк 1

1.й0 пР (Ц + 1,8С2) С,, — ■

• соэ(^ср / 2)

, ,п 0,015-Кь««^ с/2)-Ул

2.а0 п;1 (с, +1,8С2) -С71/3<--ь03 д

<-

0,53

в

2,3 ■ / 2) • (1,24 - 0,0025Укр) • 0,75 5

--1

4.а0 'Пр2 ■ (С, + 1,8С2) ■ С^2/3 >-

7,7

^-ВД-Р)

Уд-Кк со^П))

5ЛТ ■ п^ - (С, + 1,8С2)1/3 ■ С^'3 ■ С3 > ' " «" ~ "" ™

- 1.8С? /1 / су?

С! /3 (1 + ^)3.Ао

0,16 < <10 <2; 0,01 < аР <;1; 0,38 < С^ < 0,62; 0,015 < С2 £0,48; 0,26 < С3 < 0,48; С, + С2 + С3 = 1

Для получения стандартных характеристик АИ (зернистости, твердости и др.), в систему (13) вводятся условия дискретного выбора из ряда, при этом значения целевой функции ухудшаются.

В результате оптимизации структуры АИ, используемого на операции плоского шлифования при скорости круга Ук=60 м/с, требуемых удельной производительности (2У=1200 мм2/мин и шероховатости 1^=5 мкм, получены следующие рецептурные соотношения компонентов АИ: С,=0,5, С2=0,123, С2п=0,222, С3=0,377, р=6%. После термообработки изготовленный круг будет иметь пористость С3=0,41 при твердости С1, структуру 8, то есть фактическую характеристику АИ: СВС КР 50 СМ1 8 К5.

Опытно-промышленная проверка кругов из СВС-корунда производилась на АО "СЗТМ" г.Самары, ОАО "Нефтемаш" и АО "Тяжмаш" г.Сызрани на операциях зачистки сварных швов, деталей из металло-

(13)

[роката и корпусных деталей. Применены были шлифовальные круги Ш 150x20x30 и ПП 110x20x30 характеристик СВС КР 25-100 СМЗ-12 6-8 К5, причем наилучшие результаты показали АИ с параметрами ыбранными по оптимизационной модели АИ. Опытно-[ромышленная проверка показала, что производительность шлифова-гия кругами из СВС-корунда в 1,2-1,8 раза выше, чем при обработке ругами из 14А. Стойкость абразивных кругов увеличилась в 1,5-2,5 аза и составила 4-8 часов непрерывной работы. Качество обработан-(ых поверхностей соответствовало всем техническим требованиям на [зделие.

По результатам опытно-промышленных проверок были проведены ■недрения, суммарный годовой экономический эффект от которых оставил 22.623 тыс.руб.

Технико-экономическое обоснование показало, что изготовление [щифпорошков и абразивных инструментов из нового материала вы-одно при объеме выпуска не менее 100 т/год. При объеме производства АИ из СВС-корунда 165,5 т/год прибыль составит 6935 тыс.руб/год, , срок окупаемости капиталовложений менее 1 года.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. В результате комплексных теоретико-экспериментальных ис-яедований решена актуальная научная задача, имеющая важное на-юдно-хозяйственное значение и заключающаяся в научном обосновали применения высокопористого АИ из СВС-корунда при обработке >азличных материалов.

2. Экспериментально установлено, что по ряду физико-1еханических параметров зерна СВС-корунда превосходят зерна элек-рокорундов марок 1А, 2А, ЗА, 9А и 4А. По абразивной способности ерна СВС КР превосходят все электрокорунды и монокорунд. Разработанная технология изготовления шлифматериалов из СВС-корунда юзволяет получать абразивное зерно СВС КР по геометрическим па-1аметрам близкое к зерну монокорунда. Исследования показали, что ^ВС-корунд, как новый абразивный материал, может применяться на

шлифовальных операциях наряду с уже известными марками электро-корундов.

3. Разработана математическая модель структуры высокопористых АИ из СВС-корунда, позволившая наметить пути совершенствования технологии их изготовления. Выявлены общие закономерности влияния технологических факторов и рецептурных соотношений компонентов АИ на структурные параметры инструмента, на основании которых разработана технология изготовления шлифовальных кругов на керамической связке повышенной пористости. Выведенные математические зависимости позволили рассчитать реальную пористость, среднее расстояние между зернами на рабочей поверхности и размеры пор проектируемого АИ.

4. Исследования среднего расстояния между зернами, размеров пор и пористости, доказали адекватность разработанной математической модели структуры высокопористого АИ и справедливость сделанных выводов. Экспериментально доказано, что пористость АИ, изготовленного по предложенной технологии, повысилась на 3-4% по сравнению с рецептурной, а средний размер пор увеличился в 1,25-1,4 раза.

5. Вскрыты и научно-обоснованы физико-технологические особенности процесса шлифования АИ СВС KP на керамической связке. Установлено, что областью эффективного применения АИ из СВС-корунда является шлифование закаленных сталей твердостью HRC3 5865, При этом производительность процесса может быть увеличена в 1,4-1,6 раза за счет применения более высоких подач, чем при обработке кругами из электрокорунда марок 24А и 91А.

6. Представлена система технических ограничений, позволяющая рассчитывать рецептурные соотношения компонентов АИ и оптимизировать структуру проектируемого инструмента под конкретные условия его использования. Предлагаемая методика расчета характеристик высокопористого АИ реализована в виде алгоритма и программы в среде Excel.

7. Технико-экономические расчеты показали, что производство Ш из СВС-корунда выгодно при объеме выпуска не менее 100 т/год. 1ри изготовлении шлифпорошка СВС-корунда в объеме 140 т/год (рибыль составит 6 млн.руб., а при изготовлении из того же порошка ^И годовая прибыль составит 7 млн.руб./год

8. Результаты представленных в работе исследований внедрены на 1ашиностроительных предприятиях АО "СЗТМ" (г.Самара), Ю"Тяжмаш" и ОАО "Нефтемаш" (г.Сызрань) с суммарным экономи-:еским эффектом 22.623 тыс.руб./год.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Разработка и освоение технологии производства абразивного :нструмента на основе порошков самораспространяющегося высоко-емпературного синтеза / Н.В.Носов, А.П.Амосов, Ю.А.Николаев, ¡.И.Юхвид, А.В.Рожнятовский //Проблемы современных материалов : технологий, производство наукоемкой продукции: Реферативный борник. - Пермь: Пермский гос.техн.ун-т, 1994. -С.55-56

2. Носов Н.В., Рожнятовский А.В. Физико-механические свойства бразивных инструментов //Отделочно-уггрочняющая технология в гашиностроении: тез.докл. международной научно-техн. конф,-4инск, 1994. -4.2. -С.48-49

3. Носов Н.В., Рожнятовский А.В. Математическая модель абра-ивных инструментов //Наукоемкие технологии в машиностроении и риборостроении: тез. докл. российской научно-техн. конф. -Рыбинск: АТИ, 1994. -С.101-102

4. Финишная обработка деталей машин СВС материалами / [.В.Носов, Ю.А.Николаев, В.А.Родионов, А.В.Рожнятовский // На-ежность машин и технологического оборудования: тез. докл. между-ар. научно-технич. конф. Ростов-на-Дону : ДГТУ, 1994. -С.21-22

5. Рожнятовский А.В. Моделирование физико-механических войств абразивных инструментов //Технология и оборудование со-ременного машиностроения: тез. докл. Всероссийской молодежной аучно-техн. конф. -Уфа : УГАТУ, 1994. -С.29-30

6. Рожнятовский A.B. Экспериментальное определение физико-механических свойств абразивных инструментов //Технология и оборудование современного машиностроения: тез. докл. Всероссийской молодежной научно-техн. конф. -Уфа : УГАТУ, 1994. -С.30

7. Рожнятовский A.B. Технология получения абразивных материалов методом СВС. //XXI Гагаринские чтения : тез. докл. мол. научн. конф. -М.: МГАТУ, 1995, -4.2. -С.127

8. Рожнятовский A.B. Обработка сверхтвердых и жаропрочных сталей кругами из СВС-корунда. //XXI Гагаринские чтения : тез. докл. мол. научн. конф. -М.: МГАТУ, М., 1995, -4.2. -С. 129

9. Рожнятовский A.B. Расчет прочностных характеристик трех-компонентного композиционного материала. //XXI Гагаринские чтения : тез. докл. мол. научн. конф. -М.: МГАТУ, 1995, -Ч.З. - С.86

10. Сараев Л.А., Носов Н.В , Рожнятовский A.B. Математическое моделирование микроструктур и механических свойств абразивных инструментов на керамических связках. //Актуальные проблемы математического моделирования и автоматизированного проектирования в машиностроении. Модель-проект 95. Материалы международной на-учно-технич. конф. - Казань, 1995. -С. 94-96.

11. Носов H B., Кузьмин Ю.Н., Рожнятовский A.B. Теория формирования пористой структуры абразивного инструмента из СВС корунда // Математическое моделирование и краевые задачи (Труды VI межвуз. конф.) -Самара, 1996. -4.1. -С.72-74.

12. Носов Н.В., Пидодня A.B., Рожнятовский A.B. Теоретическое прогнозирование прочности удержания абразивных зерен в связке // Математическое моделирование и краевые задачи (Труды VI межвуз. конф.) -Самара, 1996. -Ч.1.С.74-75.

13. Рожнятовский A.B. Прогнозирование качества поверхности при шлифовании кругами из СВС корунда // XXII Гагаринские чтения : тез. докл. мол. научн. конф. -М.: МГАТУ, 1996. -С.115-116

14. Рожнятовский A.B. Объемная модель абразивного инструмента // "Технология-96": научн. труды международной научно-технич. конф. - Новгород : НвГУ, 1996. - 4.1. - С.147.

15. Носов Н.В., Рожнятовский A.B. Теоретические основы получения СВС-корундов // Ученые Сызрани - науке и производству : сб.научн.тр. - Самара : СамГТУ, 1996. -С.48-59.

16. Исследование абразивной способности порошков, полученных методом СВС литья /Н.В.Носов, Ю.А.Николаев, В.А.Родионов, А.В.Рожнятовский // Вестник машиностроения, -1996, -N5. -С.31-32.

17. Технология получения абразивных СВС материалов / Н.В.Носов, В.И.Юхвид, В.А.Горшков, А.В.Рожнятовский. // Физические процессы при резании металлов: межвузовский сборник научн. трудов. Волгоград.гос.техн.ун-т, Волгоград. 1996. - С. 110-117.

18. Носов Н.В., Рожнятовский A.B. Исследование физико-механических свойств СВС-корунда // Физические процессы при резании металлов: межвузовский сборник научн. трудов. Волгоград.гос.техн.ун-т, Волгоград. 1996. - С. 117-121.

19. Носов В.В., Рожнятовский A.B., Шадыев Е.Р. Абразивный инструмент из СВС-корунда на керамических и бакелитовых связках // Автоматизация технологических процесов и производств. Точность, качество и надежность конструкций и технических систем : труды межвуз. научно-практич. сем.-выст. - Самара : СамГТУ, 1997. -С.95-97.

20. Положительное решение к заявке № 98836275/02 от 16.06.1997: Абразивная масса для изготовления высокопористого инструмента. Авторы: Носов Н.В., Амосов А.П., Рожнятовский A.B.

21. Рожнятовский A.B. Оптимизация характеристик АИ при внутреннем шлифовании // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы (шлифабразив-97) : тез. докл. научно-технич. конф. - Волжский : ВолжскИСИ, 1997. - С.94-96.

22. Рожнятовский A.B. Определение упругих констант АИ из СВС KP // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы (шлифабразив-97) : тез. докл. научно-технич. конф. - Волжский : ВолжскИСИ, 1997. - С.33-35.

Подписано в печать 19.10.98. Формат 60 х 84 1/16. Бумага писчая. Печать оперативная. Объем 1,5 усл.п.л. Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано в типографии Сызранского филиала СамГТУ. 446000, г.Сызрань, ул.Советская, 45.



МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУ ДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Кравченко Дмитрий Валерьевич

УДК 621.9.048.4

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОПЕРАЦИЯХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ВЫРЕЗАНИЯ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ НА СТАНКАХ С ЧПУ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Л.В.Худобин

Ульяновск -1998

СОДЕРЖАНИЕ

Список основных сокращений и символов...............................................6

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................10

1. ТЕХНОЛОГИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ВЫРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ...................12

1.1. Зубчатые изделия в современной технике и технологии................12

1.2. Современные технологические способы электроэрозионного зубоформообразования............................................................27

1.3. Факторы, влияющие на точность цилиндрических зубчатых изделий, полученных электроэрозионным вырезанием на станках с ЧПУ.......................................................................37

1.4. Выводы. Цель и задачи исследований........................................51

2. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТОЧНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОМ

ВЫРЕЗАНИИ............................... ............................................53

2.1. Моделирование формообразования боковых

поверхностей зубьев цилиндрических зубчатых

изделий при их электроэрозионном вырезании..........................53

2.1.1. Математические модели формообразования эвольвентных поверхностей зубьев цилиндрических зубчатых изделий с наружным зубчатым венцом....................54

2.1.2. Математические модели формообразования эвольвентных поверхностей зубьев цилиндрических зубчатых изделий с внутренним зубчатым венцом.................61

2.1.3. Определение промежуточных значений радиус-векторов при неравноудаленном распределении формообразующих точек торцового эвольвентного

профиля зуба...............................................................64

2.1.4. Определение промежуточных значений радиус-векторов при равноудаленном распределении формообразующих точек торцового эвольвентного

профиля зуба................................................................66

2.1.5. Определение промежуточных значений радиус-векторов при комбинированном распределении формообразующих точек торцового эвольвентного

профиля зуба................................................................79

2.2. Определение числа формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба цилиндрического зубчатого изделия по заданной его степени точности...............................82

2.2.1. Постановка задачи определения числа формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба.......................82

2.2.2. Определение числа формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба зубчатого изделия при его линейном интерполировании на операции электроэрозионного вырезания...................................................84

2.2.3. Определение числа формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба зубчатого изделия при его круговом интерполировании на операции электроэрозионного вырезания...................................................88

2.2.4. Определение поправочного (понижающего)

коэффициента К............................................................94

2.2.4.1. Определение высотных параметров шероховатости обработанной поверхности.............................97

2.2.4.2. Определение максимальной амплитуды поперечных колебаний проволочного электрода-инструмента Ашах.................................106

2.2.5. Практические рекомендации по определению необходимого числа формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба цилиндрического

зубчатого изделия.........................................................111

2.3. Точность шага зацепления при электроэрозионном зубовырезании....................................................................111

2.3.1. Определение величины действительного шага зацепления при электроэрозионном зубовырезании

на станках, оснащенных линейным интерполятором.............114

2.3.2. Определение величины действительного шага зацепления при электроэрозионном зубовырезании

на станках, оснащенных круговым интерполятором.............121

2.3.3. Экспериментальные исследования точности шага зацепления при электроэрозионном зубовырезании на станках различных моделей (численный

эксперимент)...............................................................128

2.4. Выводы.............................................................................140

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КАЧЕСТВА УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ НА ТОЧНОСТЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ

ИЗДЕЛИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ ВЫРЕЗАНИЕМ НА СТАНКАХ С ЧПУ.........................................142

3.1. Условия, определяющие качество управляющих программ.........142

3.2. Моделирование формообразования зубьев цилиндрического зубчатого изделия с наружным зубчатым венцом для подготовки управляющей программы электроэрозионного вырезания на станках с ЧПУ..................................................144

3.2.1. Формообразование поверхности вершины зуба цилиндрического зубчатого изделия с наружным

зубчатым венцом...........................................................144

3.2.2. Формообразование свертки эвольвентной поверности зуба цилиндрического зубчатого изделия с наружным зубчатым венцом...........................................................149

3.2.3. Формообразование поверхности впадины между зубьями цилиндрического зубчатого изделия с

наружным зубчатым венцом............................................151

3.3. Моделирование формообразования зубьев цилиндрического зубчатого изделия с внутренним зубчатым венцом для подготовки управляющей программы электроэрозионного вырезания на станках с ЧПУ............. ..............................157

3.3.1. Формообразование поверхности впадины между зубьями цилиндрического зубчатого изделия с

внутренним зубчатым венцом.........................................157

3.3.2. Формообразование свертки эвольвентной поверхности зуба цилиндрического зубчатого изделия с внутренним зубчатым венцом.........................................................160

3.3.3. Формообразование поверхности вершины зуба цилиндрического зубчатого изделия с внутренним

зубчатым венцом.........................................................162

3.4. Выводы............................................................................. 168

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ВЫРЕЗАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ.............................174

4.1. Методика экспериментальных исследований операции электроэрозионного вырезания цилиндрических зубчатых изделий на станках с ЧПУ......................................................174

4.1.1. Показатели точности и производительности изготовления цилиндрических зубчатых

изделий электроэрозионным вырезанием...........................174

4.1.2. Условия проведения иследований и техника

эксперимента..............................................................176

4.1.2.1. Экспериментальная установка...............................176

4.1.2.2. Инструмент для электроэрозионного зубовырезания...................................................176

4.1.2.3. Рабочая жидкость и техника ее подачи.....................177

4.1.2.4. Образцы...........................................................177

4.1.2.5. Технология изготовления цилиндрического зубчатого изделия с наружным зубчатым венцом.......178

4.1.2.6. Режимы электроэрозионного зубовырезания.............183

4.1.2.7. Методы и средства измерения контролируемых параметров качества цилиндрического зубчатого изделия...........................................................186

4.1.3. Планирование экспериментов, состав и количество

опытов......................................................................189

4.1.4. Метрологическая оценка показателей точности и производительности изготовления цилиндрического зубчатого изделия на операции электроэрозионного зубовырезания.............................................................190

4.2. Экспериментальные исследования точности и производительности обработки цилиндрических зубчатых изделий на операции электроэрозионного зубовырезания..........195

4.3. Выводы.............................................................................205

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ................................................... .........208

5.1. Использование результатов работы в промышленности............208

5.2. Источники и методика расчета экономической эффективности электроэрозионного зубовырезания..................208

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................... ...................................225

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................227

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................234

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ и символов

ш - генератор импульсов;

Д - дискретность;

зв - зубчатый венец;

зи - зубчатое изделие;

зк - зубчатое колесо;

зп - зубчатая передача;

зс - зубчатое соединение;

кпд - коэффициент полезного действия;

мэз - межэлектродный зазор;

мэп - межэлектродный промежуток;

нзк - некруглое зубчатое колесо;

РЖ -рабочая жидкость;

УП - управляющая программа;

ЧПУ - числовое программное управление;

эи - электрод-инструмент;

эхо - электорхимическая обработка;

ээо - электроэрозионная обработка;

Аи - амплитуда импульса, мм;

Ащах - максимальная амплитуда поперечных колебаний проволочного ЭИ в

плоскости, перпендикулярной направлению подачи, мкм;

ь - ширина ЗВ, мм;

с - емкость зарядного конденсатора, мкФ;

4,4, й - соответственно диаметр окружности выступов, основной окружности,

делительной окружности, мм;

- диаметр проволочного ЭИ, мм;

ЕСг - отклонение толщины зуба, мкм (ГОСТ 1643-81);

Ewr - отклонение длины общей нормали, мкм (ГОСТ 1643-81);

& - допуск на погрешность профиля зуба, мкм (ГОСТ 1643-81);

- погрешность профиля зуба, мкм (ГОСТ 1643-81);

- отклонение шага зацепления, мкм (ГОСТ 1643-81);

£рЬг - отклонение шага, мкм (ГОСТ 1643-81);

- разность шагов, мкм (ГОСТ 1643-81);

f ' - местная кинематическая погрешность ЗК, мкм (ГОСТ 1643-81);

Г-' 1 1Г - кинематическая погрешность ЗК, мкм (ГОСТ 1643-81);

Ъ" - колебание измерительного межосевого расстояния за оборот ЗК, мкм

(ГОСТ 1643-81);

Ррг - накопленная погрешность шага ЗК, мкм (ГОСТ 1643-81);

Ргг - радиальное биение ЗВ, мкм (ГОСТ 1643-81);

Ррг - погрешность направления зуба, мкм (ГОСТ 1643-81);

Б - сила натяжения проволочного ЭИ, Н;

- возмущающая сила импульса, Н;

£ - частота следования импульсов, кГц;

НВ; ШСЭ - соответственно твердость по Бриннелю и Роквеллу (шкала С);

Ъ*& - коэффициент высоты головки зуба (ГОСТ 13755-81);

Ьв - вогнутость боковой поверхности зуба, мкм;

Ьн, Ьд - соответственно номинальная и действительная высота зуба, мм;

1К з - сила тока короткого замыкания, А;

1ср - среднее значение силы тока, А;

к - поправочный (понижающий) коэффициент;

Ьэ - теоретическая длина торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ, мм;

1И - длина участка ЭИ между направляющими инструментальной скобы

станка, мм;

'х^у - длина, на которой задается соответственно Ах2 и Ау2 , мм;

ш - модуль ЗИ, мм;

пп - постоянная составляющая шага приращения к промежуточным

значениям радиус-векторов, мм;

пп™ах; пп™ах - максимально-допустимая составляющая шага приращения к промежуточным значениям радиус-векторов соответственно при линейном и круговом интерполировании, мм;

п1 - шаг между формообразующими точками торцового эвольвентного

профиля зуба, мм;

п1дах;п1™ах - максимально допустимый шаг между формообразующими точками торцового эвольвентного профиля зуба соответственно при линейном и круговом интерполировании, мм;

N1 - число формообразующих точек торцового эвольвентного профиля

зуба;

N1 ^ - число равноудаленных формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба ЗИ соответственно при линейном и круговом интерполировании;

N7 ^ - число неравноудаленных формообразующих точек торцового эвольвентного профиля зуба соответственно при линейном и круговом интерполировании;

N2; N3 - число формообразующих точек соответственно профиля вершины и впадины между зубьями;

п - номер гармоники колебаний проволочного ЭИ;

рьп;рьп " соответственно номинальное и действительное значение основного нормального шага, мм;

- соответственно номинальный и действительный шаг зацепления, мм;

О - производительность электроэрозионного вырезания, мм3 • мин"1;

q

Га; Гь; г Гн

Ия

и*

Яа

Кдаах

К-шах Ги 8Н;

ОН.сД

сн. сд

он. кд

Б

и0

Цр

уН.С.уВ.С

•э ' *э

уН.С . у В,

*Л ' ул

"л > У¥л

- скважность импульсов;

- соответственно радиус окружности выступов, основной окружности, делительной окружности, мм;

- радиус-вектор, определяющий положение точки N на торцовом эвольвентном профиле зуба, мм;

- среднее квадратическое отклонение профиля, мкм (ГОСТ 25142-82);

- среднее значение среднего квадратического отклонения профиля,

мкм;

- высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм (ГОСТ 2514282);

- среднее значение высоты неровностей профиля по десяти точкам, мкм;

- среднее арифметическое отклонение профиля, мкм (ГОСТ 25142-82);

- среднее значение среднего арифметического отклонения профиля, мкм;

- наибольшая высота неровностей профиля, мкм (ГОСТ 25142-82);

- среднее значение наибольшей высоты неровностей профиля, мкм;

- радиус проволочного ЭИ, мм;

- соответственно номинальная и действительная толщина зуба на делительной окружности, мм;

- соответственно номинальная и действительная толщина зуба на окружности радиуса га, мм;

- соответственно номинальная и действительная толщина зуба на окружности радиуса гь, мм;

- соответственно номинальная и действительная толщина зуба (по постоянной хорде), мм (ГОСТ 1643-81);

- площадь сечения проволочного ЭИ, мм2;

- напряжение холостого хода ГИ, В;

- среднее напряжение пробоя, В;

- суммарный объем металла, диспергируемого во впадинах между зубьями, при электроэрозионном зубовырезании цилиндрического ЗИ соответственно с наружным и внутренним ЗВ, см3;

- суммарный объем металла, диспергируемого во впадинах между зубьями, при зубонарезании лезвийным инструментом (зубофрезеровании или зубодолблении) цилиндрического ЗИ соответственно с наружным и внутренним ЗВ, см3;

- суммарные энергозтраты на электроэрозионное зубовырезание. цилиндрического ЗИ соответственно с наружным и внутренним ЗВ, Дж;

суммарные энергозатраты на зубонарезание лезвийным инструментом цилиндрического ЗИ соответственно с наружным и внутренним ЗВ, Дж;

\У - энергия импульсов, Дж;

Wэ - средний удельный расход энергии на диспергирование 1 см3 металла соответственно при нарезании зубьев лезвийным инструментом и электроэрозионном зубовырезании, Дж • см"3; х - коэффициент смещения исходного контура (ГОСТ 13755-81);

- координата сечения участка проволочного ЭИ, на уровне которого оценивается величина поперечных колебаний Атах, мм;

г - число зубьев ЗИ;

а - угол главного профиля для исходных контуров по ГОСТ 9587-70 и

ГОСТ 13755-81, град; а{ - угол профиля, град;

ак - конусность боковой поверхности зуба ЗИ, град;

Р - угол наклона зуба ЗИ, град;

- коэффициент перекрытия лунок;

Ау - коэффициент уравнительного смещения (ГОСТ 13755-81);

дхк. дуй - погрешность округления соответственно номинальных значений

координат х5 и у^, мм;

д^й.дуй - погрешность перемещения инструментальной скобы станка соответственно по X при отработке координаты х^ и по У при

отработке координаты у^, мм;

Ада;ДГ " соответственно действительная и допустимая погрешность аппроксимации, мкм;

дал'дак - соответственно погрешность аппроксимации при линейном и круговом интерполировании, мкм;

Д™*х;Да*х - максимальная погрешность аппроксимации соответственно при линейном и круговом интерполировании, мкм;

Ук - угол развернутости эвольвенты окружности в точке И, град;

р - плотность материала проволочного ЭИ, кг-м"3;

ат - предел текучести, МПа;

°ип - среднее квадратическое отклонение амплитуды случайных

поперечных колебаний в плоскости, перпендикулярной направлению подачи проволочного ЭИ, при п -ом номере гармоники колебаний, мкм;

ти - длительность импульсов, с;

Тпр - период повторения импульсов, с;

фн; фд - соответственно номинальный и действительный шаг (окружной) между зубьями ЗИ, град.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время трудно назвать отрасль машиностроения, в которой не нашли бы применения цилиндрические эвольвентные зубчатые изделия (ЗИ) с наружными и внутренними зубчатыми венцами (ЗВ). Из обширного спектра технологических способов зубоформообразования наибольшее распространение в последние десятилетия находили способы зубофрезерования и зубодолб-ления по методу обката. Присущая им простота реализации на серийно выпускаемых зубофрезерных и зубодолбежных станках при относительно высокой удельной производительности обработки и низких энергозатратах на формообразование ЗВ предопределила их предпочтительность для условий серийного и массового производств ЗИ. Однако, при неуклонно растущих требованиях к качеству ЗИ, в том числе из труднообрабатываемых материалов, свойственные традиционной технологии зубоформообразования недостатки, обсловленные необходимостью диспергирования больших объемов металла во впадинах между зубьями, высокой теплонапряженностью процесса, необходимостью последующей окончательной обработки зубьев, могут нарушить монопольные позиции этих способов зубонарезания.

Анализ тенденций развития машиностроения в последнее время свидетельствует о возрастающей роли электроэрозионной обработки (ЭЭО) ЗИ проволочным эле�