автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Обоснование параметров электродов-инструментов и условий электроэрозионного микроформообразования

На правах рукописи

ЕКАТЕРИНИЧЕВ Алексей Львович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ И УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО МИКРОФОРМООБРАЗОВАНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05 03 01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

ии^ит1Б13

Тула 2007

003071613

Работа выполнена на кафедре «Физико-химические процессы и технологии» в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, I

профессор Любимов Виктор Васильевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор,

Шадский Геннадий Викторович,

кандидат технических наук, Татаринов Владимир Николаевич

Ведущее предприятие ОАО "Тульский оружейный завод"

Защита диссертации состоится «29» мая 2007г в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212 271 01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г Тула, пр Ленина, 92-6, 9- 1011

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета

Автореферат разослан «27» апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

А Б Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время в промышленности все чаще возникают задачи получения сложнопрофильных отверстий, длинномерных узких пазов и прочих труднообрабатываемых элементов, особенно, если речь идет о микрообъектах Благодаря современным достижениям в области производства микроинструмента становится возможным решение ряда подобных задач с помощью механической обработки Однако изготовление микроинструментов довольно дорого, поэтому возникает вопрос о целесообразности их применения, особенно, когда приходится иметь дело с труднообрабатываемыми материалами, а при обработке инструментальных материалов и твердых сплавов их использование вообще невозможно Поэтому целесообразно использовать более эффективные методы обработки, в частности, электроэрозионную обработку

Применение электроэрозионной обработки в промышленном производстве за последние годы резко возросло Это связано, в первую очередь, с появлением на российских предприятиях современного электроэрозионного оборудования таких фирм, как Agie, Charmilles Technology, Fanuc, Mitsubishi, Elox, Sodick Кроме того, в последние годы значительно повышены технологические показатели электроэрозионной обработки - производительность, точность, качество поверхности Так, например, на станках фирмы Sodick отклонение от заданного контура составляет не более 4 мкм, шероховатость поверхности - 0,5 мкм Ra (8-й класс)

Однако, несмотря на это, все еще остается множество задач, связанных с обработкой микрообъектов, размеры которых зачастую составляют несколько десятков микрометров Одним из самых перспективных методов в этой области является электроэрозионное микровырезание непрофилированным электродом-инструментом (проволокой) Такие малые размеры обрабатываемых элементов накладывают свои ограничения на параметры процесса, в частности, становится невозможной обработка обычной проволокой диаметром 0,1 - 0,3 мм, так как ее применение не позволяет достичь требуемой точности при обработке в углах Это требует применения более тонких проволок, что, в свою очередь, создает новую проблему, связанную с подачей электрода-инструмента (ЭИ) в зону обработки, так как традиционные способы протягивания проволок создают слишком большие растягивающие усилия Применение электроэрозионного вырезания проволокой не всегда является целесообразным так, например, при обработке тонких пластинчатых заготовок предпочтительнее использовать электроэрозионное прошивание (ЭЭП) профилированным ЭИ, что позволяет значительно сократить время обработки, а также не требует прошивки предварительного отверстия при обработке замкнутых контуров, что исключает лишнюю операцию из технологического процесса Метод ЭЭП профилированным электродом-инструментом, в свою очередь, обладает серьезным недостатком при обработке узких пазов может возникнуть вибрация электрода-инструмента за счет сил, действующих на электрод-инструмент при возникновении разряда Кроме того, возникает проблема формообразования микроэлементов поверхности, размеры которых сопоставимы с размерами формообразующих инструментов Процессы, происходящие при обработке макроизделий (например, при электроэрозионной обработке матрицы), не оказывают существенного влияния на точность положения электрода-инструмента ввиду его достаточно большой жесткости При обработке микроотверстий такие факторы процесса как разряды, образующиеся газовые пузыри, частицы шлама могут оказывать существенное влияние на электрод-инструмент, поэтому его жесткость должна быть максимально возможной при заданных параметрах отверстия

На основании вышеизложенного актуальной задачей является выбор рациональных параметров электродов-инструментов для осуществления микроэлектроэрозионной обработки

Актуальность исследований подтверждается грантами Президента РФ № НШ -1523 2003 8 «Создание теории и технологических методов обработки на основе нано,- и микроэлектрофизических и электрохимических воздействий на материалы в электролитах, вакууме и других средах», Федерального агентства по образовании? -А04-3 18-828 «Электроэрозионное формообразование микрообъектов при обработке малотехнологичных деталей»,

Цель работы

Расширение области применения электроэрозионной обработки посредством обоснования условий и параметров микроэлектроэрозионного формообразования

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи

1 Теоретическое исследование поведения нежесткого электрода-инструмента в результате нагружения при электроэрозионном микроформообразовании

2 Разработка математических моделей поведения электродов-инструментов при воздействии внешней силы в процессе обработки для различных видов электродов-инструментов (проволочных, пластинчатых, трубчатых)

3 Разработка методики проведения экспериментальных исследований с целью оценки эксплуатационных параметров различных конструкций электрода-инструмента

4 Проведение комплексных экспериментальных исследований по оценке геометрических и физико-механических параметров электродов-инструментов с микрогеометрией

5 Разработка технологического обеспечения процессов электроэрозионного микроформообразования

Методы исследования.

Теоретические исследования напряженно-деформируемого состояния электрода-инструмента в данной работе выполнены с применением обобщенной гипотезы Кирхгоффа-Лява. Обработка результатов экспериментальных исследований проводилась с использованием методов математической статистики

Положения, выносимые на защиту:

1 Модели напряженно-деформированных состояний маложестких электродов-инструментов трех типов проволочных, трубчатых, пластинчатых

2 Результаты теоретических исследований влияния геометрических и физико-механических параметров электродов-инструментов на максимально допустимую силу нагружения до потери устойчивости ЭИ при электроэрозионной обработке

3 Результаты экспериментальных исследований влияния условий осуществления процесса электроэрозионного микроформообразования и технологических параметров электродов-инструментов на точность и качество получаемых микроэлементов поверхности

4 Рекомендации по выбору ЭИ для обработки микроэлементов поверхности с помощью электроэрозионного прошивания

Научная новизна

Заключается в определении функциональных зон устойчивости и параметров электродов-инструментов с учетом их устойчивости при электроэрозионном микроформообразовании

Практическая ценность работы

На основе выполненных исследований разработаны рекомендации по выбору условий и геометрических размеров электродов-инструментов для электроэрозионной

обработки микроэлементов деталей, а также по использованию различных схем микроэлектроэрозионной обработки в условиях затрудненной эвакуации продуктов эрозии

Практическая реализация работы

Предложенные технологии использовались для изготовления зацепов проводников тросовых пил, применяемых при хирургических операциях Изготовлены и испытаны образцы микроинструментария, имеющего сложные микропазы, для обеспечения операций на сосудах головного мозга Разработан процесс изготовления деталей с микропазами переменной ширины на примере аппаратуры, входящей в состав датчика по определению напора потока нефти при ее транспортировке Определены параметры электродов-инструментов при получении микроотверстий в труднообрабатываемых материалах

Апробация работы

Результаты исследований докладывались и обсуждались на региональных конференциях «Современная электротехнология в промышленности центра России» (Тула, 2003 - 2006 гг), Всероссийских научно-технических конференциях «Современная электротехнология в промышленности России» (Тула-2003, Тула-2005)

Публикации

Результаты исследований опубликованы в 10-ти печатных работах, в том числе 4 работы опубликовано в изданиях, входящих в Перечень рецензируемых научных журналов ВАК 2002-2006 гг Общий объем публикаций 2,8 п л

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, списка используемых источников из 99 наименований, и включает 142 страницы машинописного текста, содержит 83 рисунка и 14 таблиц Общий объем - 142 страницы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой в работе задачи, ее практическая значимость, приведены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе работы проведен анализ современного состояния вопроса, приведена систематизация различных геометрических микроэлементов, проведен сравнительный анализ способов получения микрообъектов (микроотверстий, микропазов и др ), определены цель и задачи исследования

Вопросы технологии электроэрозионного формообразования микроэлементов, а также процессы, происходящие при микрообработке, достаточно полно освещены в работах отечественных ученых В Ф Красникова, Е М Левинсона, а также в публикациях зарубежных авторов Yu Z , Т Masuzawa, М Fujrno, Н Obara, Т Ishizu, М Aulia, О Koch, Н Takezawa Однако не в достаточно полном объеме проводились исследования возможности микроформообразования электродами-инструментами малой жесткости (проволочные ЭИ d = 40-80 мкм, трубчатые ЭЙ d„ = 200-500 мкм d„ = 100-200 мкм, пластинчатые ЭИ толщиной 30-50 мкм)

На рис 1 приведена систематизация микроэлементов деталей по геометрическим признакам Подобные элементы наиболее часто применяются в деталях приборов, механизмов и т д

Рисунок 1 - Систематизация микроэлементов {Ь = 0,1...0,5 мм, () = 0,3...0,6 мм).

Выполнен анализ возможных методов и технологических схем получения микроэлементов. Показана малая перспективность применения механических методов из-за дороговизны инструментов и невозможности изготовления целого ряда микроэлементов, особенно при использовании труднообрабатываемых материалов Проанализирована возможность применения электрофизикохимическнх методов, достоинства и недостатки которых представлены в табл. I.

Таблица 1

Метод обработки Размеры получаемых микроэлементов, мм Точность размеров, мм Шероховатость поверхности, мкм Обрабатываемые материалы Недостатки метода

Механическая обработка 0Т1 -0,05 мм до 0,05мм На до 5 мкм Пластичные Внутренние напряжения, нагрев заготовки.

Эле ктрохнм ич еская обработка до 0,1 мм до 0,1 мм Яа - 0,32 -0,63 мкм Токопроводящис Малая точность обработки.

Лазерная обработка до 0,1 мм 0,01 мм до 0,16 мкм Металлы, керамика, стекло, полимеры, полупроводники Частичное заплашсиие отверстия; грат на обработанной поверхности, образование заусенцев и наплывов. Температурные деформации, .микротрещины.

Электр о нно-лучевая обработка 0,5 мм до 0,01 мм - Практически любые Наклонные стенки паза и отверстия. Сложность организации процесса (необходим вакуум)

Э деюроэрогно нная обработка до 0,005 мм Д£1 0,005мм Ка = 0,095 мкм То копро водя щне Малая производительность

Ультразвуковая обработка до 0,2 мм до 0,05 мм Хрупкие Малая производится ьность

Сравнительный анализ методов показал, что методы формообразования микроэлементов деталей с применением электроэрозионной обработки представляются наиболее перспективными.

Во второй главе приведены результаты теоретических исследований устойчивости маложестких электродов-инструментов различных поперечных сечений при электроэрозионной обработке.

Были рассмотрены электроды-инструменты, имеющие продольную плоскость симметрии, изготовленные из упругонластического изотропного материала имеющие постоянную длину 10. Массой электродов-инструментов пренебрегали. Механические свойства материала электрода-инструмента известиы.

Электроды-инструменты нагружены вертикальной силой Р, равномерно распределенной по рабочему торцу. Приложение силы к торцу обусловлено периодическим касанием электродов-инструментов обрабатываемой поверхности, а также силами, возникающими при электроэрозионном разряде. Процесс деформирования ЭИ считается квазистатическим, поэтому силы инерции не учитываются.

Полагается, что внешняя сила симметрична относительно срединной плоскости х5 = 0, сила на боковой поверхности электрода-инструмента равна нулю, компоненты векторов напряжений вдоль оси Ох) отсутствуют на торцах эле етрода-и негру мента. Поэтому в процессе нагружения ЭИ реализуется плоское напряженное состояние. В силу симметрии смещения точек срединной плоскости х3 = 0 в направлении х} отсутствуют.

При описании поля перемещений точек срединной плоскости воспользуемся обобщенной гипотезой К ирхгоффа—Лява, согласно которой материальные волокна в точках срединной линии Х| = 0 остаются

перпендикулярными. При этом материальные волокна, параллельные в неде формируемом состоянии оси хь остаются прямыми в процессе деформации (рис. 2).

Изгиб электрода-инструмента рассматринаелся без учета его обжатия, то есть предполагается, что длина срединной линии ЭИ не изменяется. Считается что напряжения и деформации в изотропном упругом теле связаны линейно.

Используем вариационное условие равновесия на основе принципа возможных перемещений Лагранжа.

Рассматривается случай, когда оба конца электрода-инструмента жестко защемлены, а вектор внешней силы Р направлен вдоль оси электрода-инструмента (хг)

В этом случае граничные условия имеют вид:

Рисунок 2 - Схема деформирования электрода- инструмента 1 - направляющая для ЭИ

х: = 0: Mj=0, ф = 0, и2- 0;

где u¡, и2 - компоненты вектора перемещений вдоль осей x¡ х2; ф - угол поворота осевого сечения электрода-инструмента; Р2 - проекция вектора внешней нагрузки на

ось хз-

Максимальные по модулю изгибающие моменты возникают в крайнем и среднем сечениях электрода-инструмента. Поэтому в этих сечениях могут начаться пластические деформации.

Рассмотрены три варианта электродов-инструментов:

1) проволочный (цилиндр);

2) трубчатый (полый цилиндр):

3) пластинчатый (пластина).

Установлены зависимости предельно допустимых значений нагружающей силы для рассмотренных типов электродов-инструментов:

8

i

п_ я*Е4\Ъсг) + 8Е2)

" 4120О2(ЯЕУ~(<УА)1)'

где Е - модуль Юнга, о, - предел текучести материала электрода-инструмента

4/^(3 2(я£)М<гЛ)г) ' где - наружный диаметр, /Л, - внутренний диаметр электрода-инструмента

з/02(32(л£)2-(^А)гГ

где b - ширина, а - толщина электрода-инструмента

На основе полученных зависимостей были построены зависимости Рпр= f(L), Fnp= Рцр= f(a) для электродов-инструмента в различных геометрических параметров и материалов. В качестве примера на рис. 3 приведены зависимости для цилиндрических эле ктро до в-и н струме егтов .

Согласно проведенным теоретическим исследованиям, предложены рекомендации по выбору оптимальных вылетов электро до в-инструментов для прошивании микроэлементов деталей.

Выделены зоны различного влияния вылетов электродов-инструмента в на их устойчивое состояние (при определенных геометрических параметрах):

• Зона I - зона рекомендуемых вылетов,

• Зона II - зона допустимых вылетов,

• Зона III - зона недопустимых вылетов I П Ш

WQ

ЗОО

700

600

X ЯМ

ё

Рч 400

300

200

100

0.

1, медь

латунь

\ % вольфрам

V \

ч

\ •ч

Ч

*--1__,

<о

30

П

Ш

40

s

ё 30

рт

20

\-- \ \ \ _ _ латунь

V V \ ----

\ v

t v

к _

30 « 50 ео ТО 80 90

Вылет злеирода-ккстружеша, ми

а)

100

30 40 JO 60 70 SO 3D Выпет мжкгрода-ннструиЕгга, их

5)

100

0 03

-0 06 е

л 0 04 0 02 0

п

ш

медь латунь вольфрам

\ \ * ч

V X \ N

Ч Ч

80 70 60 50

X

л 30 20 10

ш

п

медь латукь У

>

/ 1

✓

, —'' ■г

320 280 240 ^ 200

120 80 40 О

30 40 50 60 70 80 90 100 Выпйтапвктрова инструмента, мм

в)

Ш П I

01

02 03 04 05 06 07 02 09 1 Диаметр электрода инструмента, им

медь /

латунь У > >

волыЬвам /

--- / /

/

/ /

01

02 03 04 05 06 07 0« 09 1 Диаметр электрода инструмента, мм

01 02 03 04 05 Об 07 08 09 1 Диаметр электрода-инструмента, мм

Д) е)

Рисунок 3 - Зависимости предельной силы Рпр для проволочных электродов-инструментов а - от вылета (Р„р= при диаметре ЭИ <1 = 1,0 мм, б - от вылета (Р„р= Щ,)) при диаметре ЭИ Л = 0,5 мм, в - от вылета (Рпр= ДЬ)) при диаметре ЭИ (1 = 0,1 мм, г - от диаметра (Р„р= Г(<1)) при вылете ЭИ Ь = 100 мм, д - от диаметра (Рщ,= при вылете ЭИ Ь = 50 мм, е - от диаметра (Р„р= Г(с1)) при вылете ЭИ Ь = 10 мм

Вторая зона (зона И) - зона допустимых вылетов, здесь изменение величины предельной силы нагружения ЭИ незначительно Электрод-инструмент, вылет которого находится в пределах этой зоны, имеет меньшую жесткость и более неустойчив при воздействии внешних нагрузок Из-за пониженной жесткости электрода-инструмента изменение величины его вылета сказывается значительно меньше, чем в зоне I Это особенно заметно для менее прочных материалов (латунь, медь) Данный диапазон вылетов допустимо использовать в тех случаях, когда точность обработки не является главным условием

Зона III - зона недопустимых вылетов В этом диапазоне электрод-инструмент теряет устойчивость Величина вылета электрода-инструмента в этой зоне не имеет существенного значения, с ее увеличением жесткость будет уменьшаться незначительно Подобные зоны выделены и на других зависимостях (рис 3, б - е)

Выявлен характер максимально допустимых сил в зависимости от геометрических параметров электродов-инструментов Выделены три зоны характерного влияния

• Зона I - зона рекомендуемых поперечных сечений,

• Зона II - зона допустимых поперечных сечений,

• Зона III - зона недопустимых поперечных сечений

Зона I - зона рекомендуемого диаметра Соотношение 178 (где Б - поперечное сечение электрода-инструмента рекомендуется для использования при электроэрозионном прошивании

Зона II - зона допустимых диаметров при данной длине электрода-инструмента. Электрод-инструмент, параметры которого находятся в этой зоне, может применяться при прошивании микроотверстий малой глубины

Зона III - зона недопустимых диаметров При данной величине вылета предельная сила чрезвычайно мала, что может привести к потере устойчивости электрода-инструмента, сильной вибрации и быстрому износу

Аналогичные выводы сделаны для трубчатых и пластинчатых электродов-инструментов (рис 4-5) На графике показана зависимость величины предельной силы, испытываемой трубчатым электродом-инструментом, от вылета ЭИ Как видно из рисунка, кривая зависимости предельной нагрузки на электрод-инструмент ведет себя также как и в случае со стержнем, однако ввиду меньшей прочности трубчатого электрода-инструмента зона допустимых вылетов будет существенно меньше Зона рекомендуемых вылетов в данном случае невелика в отличие от зоны недопустимых вылетов - однако применение трубчатых электродов-инструментов при прошивании микроотверстий более оправдано

П

Ш

медь

латунь

вольфрам

10 20 30 40 J0 60 70 80 90 100 Выпет электрода-инструмента, мм

07 06 05

Ж 04 §

Рч 03 02 01

П

ш

медь ч>

\

латукь ч,

\

вольфрам

\

\

ч t

О 0 05 0 1 0 15 02 0 25 0 3 Внутренний диаметр электрода-инструмента, мм

п

ш

26

24

22

2

я 1 8 16

§ 14

1 2 1

08

Об

04

02

0

'ч

мвдь N

— \

латунь \

вольфрам

\ \ \

---в ч -V- \

Ч, V

О 005 0 1 0 15 0 2 0 25 0 3 Внутренний диаметр апеггрода инструмента, мм

70 60 50 а 40

cJ зо

П

Ш

медь

латунь \ \ s

вопыЬтэак \

--- > N *

»

XL \

О 005 01 0 15 02 025 03 Внутренний диаметр зпегпрода-инструмента, мм

В) г)

Рисунок 4 - Зависимости предельной силы Рпр для трубчатых электродов-инструментов а - от вылета ЭИ (Р„р= f(L)) d„ = 0,3 мм d„ = 0,2 мм, б - от внутреннего диаметра ЭИ (Рщ,= f(dB)) при L=100 мм, в - от внутреннего диаметра ЭИ (Р„р= f(dB)) при L=50 мм, г - от внутреннего диаметра ЭИ

(Р„р= f(d,)) при L=10 мм

и

Трубчатые электроды-инструменты перспективны с точки зрения улучшения условий удаления продуктов электрической эрозии из межэлектродного промежутка Трубчатый ЭИ имеет меньшую жесткость по сравнению с цилиндрическим электродом-инструментом того же наружного диаметра из-за наличия внутреннего канала Кроме величин наружного диаметра и вылета на максимально допустимую силу для трубчатого электрода-инструмента оказывает величина внутреннего диаметра На рис 4 (б-г) приведены зависимости величин максимально допустимой силы на трубчатый электрод-инструмент от его внутреннего диаметра Малая величина внутреннего диаметра не оказывает существенного воздействия на устойчивость ЭИ, однако в качестве канала для прокачки рабочей жидкости он практически бесполезен Более того, изготовление трубчатого электрода-инструмента с внутренним диаметром 0,05 - 0,1 мм весьма проблематично Поэтому эта зона внутренних диаметров не может рекомендоваться для применения Зона III показывает резкое уменьшение прочности электродов-инструментов при дальнейшем увеличении внутреннего диаметра вплоть до приближения его значения к наружному диаметру Таким образом, нецелесообразно применение трубчатых электродов-инструментов, с внутренним диаметром, составляющим более 85% от наружного диаметра

При расчете устойчивости пластинчатых электродов-инструментов наблюдается существенное снижение максимально допустимой силы уже при незначительном увеличении вылета

70 60 50 40

&

Л 30 20 10 0

П

ш

медь

1 латунь

1 ) вольфрам

\

\ >

10 20 30 40

50 60 1-э, мм

а)

70 80 90 100

& Л

25 2

и 1

05

медь латунь

вольф зам

_[ 1

07

Об

05

® 04 ё

РМ 03 02 0 1 0

70 60 50

Я 40 §

Рн 30 20 10 с

меда

латунь

вольфрам у

t

/ **

Ъз ММ б)

медь латунь

и-'

вольфрам

у

и-

1

1

2 3

Ъз мм

2 3 4 5

Ьэ мм

в) Г)

Рисунок 5 - Зависимости предельной силы Р„р для пластинчатых электродов-инструментов а - от вылета ЭИ (Рлр= Г(Ьэ)) Ьэ = 5 мм, б - от ширины ЭИ (Р„р= А^Ьэ)) Ьэ = 100 мм, в - от ширины ЭИ (Рпр= ¿(Ьэ)) Ьэ = 50 мм, г - от ширины ЭИ (Рпр= ((Ьэ)) Ьэ = 10 мм

Зона рекомендуемых вылетов ЭИ в данном случае невелика и составляет всего 20 мм при ширине электрода-инструмента 5мм При дальнейшем увеличении вылета отмечается нестабильное поведение пластинчатого электрода-инструмента Увеличение вылета более 40 мм при Ьэ=5мм для исследованной группы материалов электродов-инструментов фактически не влияет на величину максимально допустимой силы, имеющую малую величину (Р < 5Па)

Ширина пластинчатых электродов-инструментов линейно влияет на величину предельно допустимой силы (рис 5, а-г)

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований процессов микроэлектроэрозионного формообразования Необходимость экспериментальных исследований объясняется отсутствием учета при теоретических исследованиях влияния сопротивления рабочей жидкости, наличия направляющей втулки, вращения электрода-инструмента, а также его массы Экспериментально были изучены следующие методы

1 Прошивания микроотверстий (обработка вращающимся электродом-инструментом, прошивание трубчатым электродом-инструментом, прошивание микроотверстий с помощью профильного электрода-инструмента с вращением),

2 Прошивания пазов с использованием профилированного электрода-инструмента (обработка пазов переменной ширины, обработка пазов сложной формы, обработка пазов на цилиндрических поверхностях),

3 Обработки фасонных пазов непрофилированным электродом-инструментом, Для обеспечения устойчивого положения электрода-инструмента по оси х2 при

обработке и предотвращения его отклонения вследствие боковых разрядов, электрод-инструмент заправлялся в кондукторную втулку большего диаметра (зазор порядка 10-20 мкм), которая ограничивала его перемещение по координатам X и Y В качестве образцов использовались пластины из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т и из порошкового вольфрама Прошивание отверстий проводилось на доводочном режиме при следующих параметрах обработки напряжение U = 190 В, ток I = 1 А Измерения геометрических параметров микроотверстий (овальность и угол наклона стенки) проводились на микроскопе БМИ - 1Ц с устройством числовой индикации

При получении микроотверстий диаметром менее 1,0 мм применялись следующие схемы прошивания

1 Получение микроотверстий без вращения электрода-инструмента,

2 Получение микроотверстий с вращением,

3 Формообразование трубчатым электродом-инструментом,

4 Формообразование профильным электродом-инструментом

Результаты проведенных исследований электроэрозионного прошивания микроотверстий с применением различных технологических схем приведены в табл 2

Таблица 2

Условия проведения и результаты экспериментов Обработка электродом-инструментом проволокой Обработка трубчатым ЭИ Обработка профиль ны.ч ЭИ

без вращения ЭИ с ирлщенкем ЭИ

Материал образца сталь XI8Н9Т ьольфрам сталь Х18Н9Т вольфрам вольфрам вольфрам

Параметры обработки Диаметр ЭИ, с1м МКМ 250 250 250 250 800 350

Время обработки, час 1,5 8 2 3 1,25 8

Линейная скорость съема, м км/мин 22 8,3 33 11 53 10.5

Напряжение на электродах, В 190 190 190 190 190 190

X 1 X в И 8| |1 С ° г «в о. И С Глубина отверстия, мкм 2000 4000 4000 2000 4000 5000

Диаметр полученного отверстия, О,,,,, мкм 380 610 460 340 860 590

'Овальность, Д, мкм 30 128 12 15 - -

Вид полученного отверстия* |о I , . .* V;. •-Яу: ■ >. ■■ .. •V ** " ч Т. . ^ 1 | лрщ

С использованием технологий, описанных в главе 3, были изготовлены следующие детали:

1. Микрозацеп, С помощью разработанных режимов и технологических схем выполнена операция эле ктро эрозионной обработки сложно профильного паза Ь = П2мкм и с! = 250мкм электродом-про вол о кой с! = 80 мкм. Данная деталь имеет паз: параметры которого представлены на рис. 6.

Рисунок 6 - Микрозацеп а - параметры микрозацепа; б - внешний вид микрозацепа,

Обработка паза осуществлялась на экспериментальной установке для микроэлектроэрозионного вырезания (рис. 7):

Рисунок 7 - Схема экспериментальной установки для электроэроэионного вырезания микрообъектов. I - объектив микроскопа, 2 - катушка с отработанной проволокой, 3 - кронштейн, 4 - электрододсржатель, 5 - двигатель, 6 - направляющие ролики, 7 - ванна, 8 - керамические направляющие, 9 - координатный стол микроскопа, 10 - станина

микроскопа, 1 ] - механизм натяжения проволоки, 12 - электрод-инструмент, 13 - заготовка. 14 - рабочая жидкость, 15 - генератор импульсов, 16 - осциллограф.

Рисунок 8 - Экеперимент;шьная установка для электроэрозионного вырезания микрообъектов

Обработка проводилась при следующих режимах: f = 6 кГЦ, напряжение 50 В. длительность импульса 300 мс. Линейная скорость перемещения электрода-инструмента составляла 5 мкм/мин.

Микрозацеп используется в нейрохирургии при операциях на сосудах головного

мозга.

2. Проводник. На плоскости с помощью микроэлектроэрозионной обработки формировался сложный паз А.

б)

Рисунок 9 - Деталь "проводник" (а - параметры паза; б - разработанный вариант зацепа и промышленный вариант)

Требуемые параметры паза

Полученные параметры при Ь=10 мм

Как видно из рис. 11а, существенная потеря устойчивости имеет место в зоне его наименьшей жесткости (зона В). Этим обусловлено уменьшение точности получаемого паза и больший износ электрода-инструмента. Кроме того, такой характер износа усиливается в результате различного теплоотвода участка электрода-инструмента (в середине пластины теплоотвод лучше, чем на крайних участках). Так как износ в зоне наименьшей жесткости возрастает, необходимо увеличение жесткости электрода-инструмента, т.е. уменьшение его вылета или создание дополнительного элемента конструкции, обеспечивающего жесткость удаленных от зоны сгиба участков. При уменьшении вылета ЭИ до 5 мм были получены параметры паза, удовлетворяющие техническим условиям.

3. Фильтр. ГИ и кроэлектроэроз ионное получение комплекса микропазов на цилиндрической поверхности с использованием вращающегося дискового электрода-инструмента (рис, 12), В данном случае диаметр дискового электрода-инструмента принимается исходя из условий его устойчивости. Материал детали - вольфрам (ТУ 4819-57-90).

0,3 126 шт .А А_А

Рисунок 10 - Пример детали с микропазами на цилиндрической поверхности а) -деталь фильтр; б) - чергеж детали.

Подобные детали применяются в ряде областей машиностроения и промышленности для охлаждения и фильтрации. Вращение электрода-и нстру мента осуществлялось с помощью гибкого вала. Данная схема позволяет осуществлять

16

1

много контурную обработку микропазов, Компенсация износа электрода-инструмента при этом происходит за счет вращения электрода-инструмента.

4. Трубка пробоэаборная. Деталь применяется в нефтяной промышленности и входит в состав датчика для определения величины напора потока,

С помощью предложенных условий процесса выбран вылет пластинчатого электрода-инструмента Ь = 40 мм при получении паза А,

Деталь имеет фасонный паз переменной ширины, изготовление которого другими способами не представляется возможным (рис, 11):

б)

Рисунок И -Трубка пробозаборная: а - вид детали, б - параметры обработанного паза

Обработка паза переменной ширины проходила п два этапа:

1. Предварительная прошивка паза для обеспечения эвакуации продуктов эрозии (рис. 12, а).

2, Окончательная обработка паза контурным электродом-инструментом

а) б)

Рисунок 12 - Двустадийная обработка паза переменной ширины а - предварительная обработка паза, б - окончательная обработка паза

Наличие сквозного паза после первой стадии электроэрозионного прошивания обеспечило эффективное удаление шдама, циркуляцию рабочей жидкости, что существенно повысило точность копирования размеров, а также эффективность обработки. Для повышения эффективности первой стадии получения паза было предложено заменять схему единовременного формообразования (рис, 13, а) схемой последовательного формообразования (рис. 13,6).

а) б)

Рисунок 13 - Схема обработки паза а) единовременное микроформообразование, б) последовательное микроформообразование 1 - электрод-инструмент, 2 - заготовка, 3 - зона обработки, 4 -износ ЭЙ, а = 10-20°

Такая схема обработки позволила повысить точность обработки паза за счет эффективного удаления продуктов эрозии из межэлекгродного зазора, обеспечила увеличение производительности и снижение износа электрода-инструмента Точность обработки по схеме последовательного формообразования, повысилась более чем в 1,7 раза

Общие выводы

1 На основе анализа методов формообразования микроэлементов обосновано целесообразное применение метода электроэрозионного микроформообразования, как наиболее удовлетворяющего требованиям качества получаемых микроэлементов и производительности, особенно при обработке труднообрабатываемых металлов и сплавов (вольфрам, молибден, нержавеющая сталь и др )

2 Построены модели напряженно-деформированного состояния электродов-инструментов малой жесткости (цилиндрических, трубчатых и пластинчатых), построены зависимости максимально допустимых сил на основании анализа моделей для электродов-инструментов трех видов (из вольфрама, латуни и меди Проведен анализ допустимых вылетов и площадей поперечных сечений электродов-инструментов при обработке микроэлементов с помощью электроэрозионного прошивания

3 В результате экспериментальных исследований методов электроэрозионного прошивания микроотверстий и микропазов в условиях обработки маложесткими электродами-инструментами рекомендованы следующие условия, технологические схемы и геометрические параметры электродов-инструментов последовательное формообразование при обработке пазов, использование направляющей втулки, обработка с вращением, использование профильного ЭИ (пластина) при обработке с вращением

4 Установлено, что наиболее эффективными схемами электроэрозионного прошивания микроотверстий являются схемы с вращающимся профильным электродом-инструментом и с вращением трубчатого электрода-инструмента, так как обеспечивается эффективное удаление продуктов электроэрозии, препятствующих проникновению рабочей жидкости в зону обработки Обработка вращающимися трубчатыми и профильными электродами-инструментами более эффективна по сравнению с электроэрозионной обработкой цилиндрическим электродом-инструментом за счет дополнительного перемешивания рабочей жидкости в зоне обработки

5 Разработана схема двухстадийного электроэрозионного прошивания сложных элементов, обосновано преимущество схемы последовательного микроформообразования по сравнению со схемой единовременного формообразования Получены фасонные пазы на деталях хирургических инструментов, что позволило снизить травматизм при операциях за рчет уменьшения размеров вводимых внутрь инструментов

6 Разработаны методы электроэрозионного микроформообразования пазов на цилиндрических поверхностях полых тел с использованием вращающегося дискового электрода-инструмента, а также электроэрозионного формообразования фасонных микропазов (Ь = 50-1 Юмкм) на цилиндрических поверхностях с использованием оптического контроля обработки

7 Разработанные технологии применены при изготовлении ряда деталей с микроэлементами Представленные в работе детали внедрены в практику нейрохирургии, использованы в изделиях нефтяной и атомной промышленностей

8 Обоснован ряд технологических схем и геометрических параметров цилиндрических, трубчатых, пластинчатых электродов-инструментов, обеспечивающих устойчивое осуществление процессов микроэлектроэрозионного формообразования

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях

1 В К Сундуков, А Л Екатериничев / Электроэрозионная обработка длинномерных узких пазов // Известия ТулГУ Серия Электрофизикохимические воздействия на материалы -Тула ТулГУ 28 октября 2003 г 121 - 125 с

2 А JI Екатериничев / Электроэрозионное прошивание микропазов // Материалы региональной научно-технической конференции "Современная электротехнология в промышленности центра России ' - Тула ТулГУ 3 июня 2003 г 59 - 62 с

3 АЛ Екатериничев / Электроэрозионная обработка пазов в деталях из нержавеющей стали // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Современная электротехнология в промышленности центра России" - Тула ТулГУ 2003 г 290 - 292 с

4 АЛ Екатериничев / Электроэрозионное вырезание микрообъектов // Сборник материалов III Международный симпозиум "Аэрокосмические приборные технологии " - Санкт-Петербург, 2004г 74-80с

5 АЛ Екатериничев / Проектирование системы протягивания электрода-проволоки малого диаметра // Известия ТулГУ Серия Электрофизикохимические воздействия на материалы - Тула ТулГУ - 2004 г 169- 174 с

6 А Л Екатериничев / Влияние жесткости электрода-инструмента на параметры обработки при электроэрозионном прошивании // Материалы региональной научно-технической конференции "Современная электротехнология в промышленности центра России" - Тула ТулГУ 2 июня 2004 г 113 - 117 с

7 АЛ Екатериничев, А Г Чекмазов / Электроэрозионное прошивание микроотверстий // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Современная электротехнология в промышленности центра России" - Тула ТулГУ 2005 г 25-28 с

8 Получение микроотверстий в деталях из труднообрабатываемых материалов / В В Любимов, В К Сундуков, А Л Екатериничев, А Г Трифанова // Известия ТулГУ Серия Электрофизикохимические воздействия на материалы - Тула ТулГУ - 2005 г 44-49 с

9 АЛ Екатериничев, А Г Чекмазов / Применение электроэрозионной обработки при восстановлении медицинского инструментария // Материалы региональной научно-технической конференции "Современная электротехнология в промышленности центра России" - Тула ТулГУ 2 июня 2004 г 55-59 с

10 АЛ Екатериничев, А Г Чекмазов / Электроэрозионная обработка пазов вращающимся дисковым электродом-инструментом // Известия ТулГУ Серия Электрофизикохимические воздействия на материалы - Тула ТулГУ —2006 г 164-167 с

Подписано в печать 24 04 2007 Формат бумаги 60x84 1/16 Бумага типографская Офсетная печать Усл. печ л 1,1 Уел кр отт 1,1 Уч изд л 1,0 Тираж 90 экз

ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» 300600, г Тула, пр Ленина,92

Введение

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ объекта исследования

1.2. Систематизация микрообъектов

1.3. Анализ методов получения микроэлементов деталей

1.3.1. Механическая обработка

1.3.2. Лазерная обработка

1.3.3. Электронно-лучевая обработка

1.3.4. Ультразвуковая обработка

1.3.5. Электрохимическая обработка

1.3.6. Электроэрозионная обработка

1.4. Сравнительный анализ альтернативных методов обработки 44 Выводы. Цель работы и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРОДА-ИНСТРУМЕНТА ПРИ МИКРОЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКЕ

2.1. Теоретическое исследование поведения электрода-инструмента круглого сечения при электроэрозионной обработке

2.2. Теоретическое исследование поведения трубчатого электрода-инструмента при электроэрозионной обработке

2.3. Теоретическое исследование поведения пластинчатого электрода-инструмента при электроэрозионной обработке

2.4. Расчет максимальной силы тока для проволочных электродов-инструментов малого диаметра при электроэрозионном вырезании 73 Выводы по главе

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА

ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО МИКРОФОРМООБРАЗОВАНИЯ

3.1. Электроэрозионное получение микроотверстий

3.1.1. Разработка алгоритма проведения экспериментальных 77 исследований электроэрозионного получения микроотверстий

3.1.2. Электроэрозионное прошивание микроотверстий вращающимся электродом-инструментом круглого сечения

3.1.3. Электроэрозионное прошивание микроотверстий вращающимся профильным электродом-инструментом

3.1.4. Электроэрозионное прошивание микроотверстий трубчатым электродом-инструментом

3.1.5. Экспериментальное исследование потери устойчивости проволочных электродов-инструментов при воздействии технологической силы

3.2. Электроэрозионная обработка пазов профилированным электродом-инструментом

3.2.1. Разработка методики проведения экспериментальных исследований электроэрозионного получения пазов

3.2.2. Электроэрозионная обработка длинномерных пазов переменной ширины

3.2.3. Электроэрозионная обработка пазов сложной формы

3.2.4. Электроэрозионная обработка микропазов на цилиндрических поверхностях

3.3. Электроэрозионная обработка фасонных пазов электродом-проволокой 107 3.3.1. Проведение экспериментального исследования процесса обработки фасонных пазов проволочным электродом-инструментом

Выводы по главе

4. ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО МИКРОФОРМООБРАЗОВАНИЯ. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОДОВ-ИНСТРУМЕНТОВ

4.1. Вырезание фасонных пазов малой ширины

4.2. Система протягивания электрода-проволоки малого диаметра

4.3. Прошивание пазов сложной формы 125 Общие выводы 129 Библиографический список

В настоящее время в промышленности все чаще возникают задачи получения сложнопрофильных отверстий, длинномерных узких пазов и прочих труднообрабатываемых элементов, особенно, если речь идет о микрообъектах. Благодаря современным достижениям в области производства микроинструмента становится возможным решение ряда подобных задач с помощью механической обработки. Однако изготовление микроинструментов довольно дорого, поэтому возникает вопрос о целесообразности их применения, особенно, когда приходится иметь дело с труднообрабатываемыми материалами, а при обработке инструментальных материалов и твердых сплавов их использование вообще невозможно. Поэтому целесообразно использовать более эффективные методы обработки, в частности, электроэрозионную обработку.

Применение электроэрозионной обработки в промышленном производстве за последние годы резко возросло. Это связано, в первую очередь, с появлением на российских предприятиях современного электроэрозионного оборудования таких фирм, как Agie, Charmilles Technology, Fanuc, Mitsubishi, Elox, Sodick. Кроме того, в последние годы значительно повышены технологические показатели электроэрозионной обработки - производительность, точность, качество поверхности. Так, например, на станках фирмы Sodick отклонение от заданного контура составляет не более 4 мкм, шероховатость поверхности - 0,5 мкм Ra (8-й класс).

Однако, несмотря на это, все еще остается множество задач, связанных с обработкой микрообъектов, размеры которых зачастую составляют несколько десятков микрометров. Одним из самых перспективных методов в этой области является электроэрозионное микровырезание непрофилированным электродом-инструментом (проволокой). Такие малые размеры обрабатываемых элементов накладывают свои ограничения на параметры процесса, в частности, становится невозможной обработка обычной проволокой диаметром 0,1 - 0,3 мм, так как ее применение не позволяет достичь требуемой точности при обработке в углах. Это требует применения более тонких проволок, что, в свою очередь, создает новую проблему, связанную с подачей электрода-инструмента (ЭИ) в зону обработки, так как традиционные способы протягивания проволок создают слишком большие растягивающие усилия. Применение электроэрозионного вырезания проволокой не всегда является целесообразным: так, например, при обработке тонких пластинчатых заготовок предпочтительнее использовать электроэрозионное прошивание (ЭЭП) профилированным ЭИ, что позволяет значительно сократить время обработки, а также не требует прошивки предварительного отверстия при обработке замкнутых контуров, что исключает лишнюю операцию из технологического процесса. Метод ЭЭП профилированным электродом-инструментом, в свою очередь, обладает серьезным недостатком: при обработке узких пазов может возникнуть вибрация электрода-инструмента за счет сил, действующих на электрод-инструмент при возникновении разряда. Кроме того, возникает проблема формообразования микроэлементов поверхности, размеры которых сопоставимы с размерами формообразующих инструментов. Процессы, происходящие при обработке макроизделий (например, при электроэрозионной обработке матрицы), не оказывают существенного влияния на точность положения электрода-инструмента ввиду его достаточно большой жесткости. При обработке микроотверстий такие факторы процесса как разряды, образующиеся газовые пузыри, частицы шлама могут оказывать существенное влияние на электрод-инструмент, поэтому его жесткость должна быть максимально возможной при заданных параметрах отверстия.

На основании вышеизложенного актуальной задачей является выбор рациональных параметров электродов-инструментов для осуществления микроэлектроэрозионной обработки.

Актуальность исследований подтверждается грантами: Президента РФ № НШ - 1523.2003.8 «Создание теории и технологических методов обработки на основе нано- и микроэлектрофизических и электрохимических воздействий на материалы в электролитах, вакууме и других средах»; Федерального агентства по образованию - А04-3.18-828 «Электроэрозионное формообразование микрообъектов при обработке малотехнологичных деталей».

Целью данной работы является расширение области применения электроэрозионной обработки посредством обоснования условий и параметров микроэлектроэрозионного формообразования.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Теоретическое исследование поведения нежесткого электрода-инструмента в результате нагружения при электроэрозионном микроформообразовании.

2. Разработка математических моделей поведения электродов-инструментов при воздействии внешней силы в процессе обработки для различных видов электродов-инструментов (проволочных, пластинчатых, трубчатых).

3. Разработка методики проведения экспериментальных исследований с целью оценки эксплуатационных параметров различных конструкций электрода-инструмента.

4. Проведение комплексных экспериментальных исследований по оценке геометрических и физико-механических параметров электродов-инструментов с микрогеометрией.

5. Разработка технологического обеспечения процессов электроэрозионного микроформообразования.

Теоретические исследования напряженно-деформируемого состояния электрода-инструмента в данной работе выполнены с применением обобщенной гипотезы Кирхгоффа-Лява. Обработка результатов экспериментальных исследований проводилась с использованием методов математической статистики. Расчеты параметров электродов-инструментов проводились с использованием программных продуктов MathCAD и Excel.

Положения, выносимые на защиту:

1. Модели напряженно-деформированных состояний маложестких электродов-инструментов трех типов: проволочных, трубчатых, пластинчатых.

2. Результаты теоретических исследований влияния геометрических и физико-механических параметров электродов-инструментов на максимально допустимую силу нагружения до потери устойчивости ЭИ при электроэрозионной обработке.

3. Результаты экспериментальных исследований влияния условий осуществления процесса электроэрозионного микроформообразования и технологических параметров электродов-инструментов на точность и качество получаемых микроэлементов поверхности.

4. Рекомендации по выбору ЭИ для обработки микроэлементов поверхности с помощью электроэрозионного прошивания.

Научная новизна работы заключается в определении функциональных зон устойчивости и параметров электродов-инструментов с учетом их устойчивости при электроэрозионном микроформообразовании.

Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций по выбору условий и геометрических размеров электродов-инструментов для электроэрозионной обработки микроэлементов деталей, а также по использованию различных схем микроэлектроэрозионной обработки в условиях затрудненной эвакуации продуктов эрозии.

Предложенные в работе технологии использовались для изготовления зацепов проводников тросовых пил, применяемых при хирургических операциях. Изготовлены и испытаны образцы микроинструментария, имеющего сложные микропазы, для обеспечения операций на сосудах головного мозга. Разработан процесс изготовления деталей с микропазами определению напора потока нефти при ее транспортировке. Определены параметры электродов-инструментов при получении микроотверстий в труднообрабатываемых материалах.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных конференциях «Современная электротехнология в промышленности центра России» (Тула, 2003 - 2006 гг.), Всероссийских научно-технических конференциях «Современная электротехнология в промышленности России» (Тула-2003, Тула-2005).

Работа состоит из следующих основных частей: Анализ состояния вопроса; Теоретические исследования поведения электрода-инструмента при микроэлектроэрозионной обработке; Экспериментальные исследования процесса электроэрозионного микроформообразования; Примеры реализации электроэрозионного микроформообразования. Выбор технологических параметров электродов-инструментов.

Работа выполнена на кафедре «Физико-химических процессов и технологий».

Автор выражает благодарность научному руководителю, заведующему кафедрой ФХПТ член-корр. АТН РФ, д.т.н., профессору В.В. Любимову, д.т.н., профессору В.К. Сундукову, а также всем сотрудникам кафедры и лаборатории за помощь, поддержку и полезные замечания при выполнении работы.

Общие выводы.

1. На основе анализа методов формообразования микроэлементов обосновано целесообразное применение метода электроэрозионного микроформообразования, как наиболее удовлетворяющего требованиям качества получаемых микроэлементов и производительности, особенно при обработке труднообрабатываемых металлов и сплавов (вольфрам, молибден, нержавеющая сталь и др.)

2. Построены модели напряженно-деформированного состояния электродов-инструментов малой жесткости (цилиндрических, трубчатых и пластинчатых); построены зависимости максимально допустимых сил на основании анализа моделей для электродов-инструментов трех видов (из вольфрама, латуни и меди. Проведен анализ допустимых вылетов и площадей поперечных сечений электродов-инструментов при обработке микроэлементов с помощью электроэрозионного прошивания.

3. В результате экспериментальных исследований методов электроэрозионного прошивания микроотверстий и микропазов в условиях обработки маложесткими электродами-инструментами рекомендованы следующие условия, технологические схемы и геометрические параметры электродов-инструментов: последовательное формообразование при обработке пазов, использование направляющей втулки, обработка с вращением, использование профильного ЭИ (пластина) при обработке с вращением.

4. Установлено, что наиболее эффективными схемами электроэрозионного прошивания микроотверстий являются схемы с вращающимся профильным электродом-инструментом и с вращением трубчатого электрода-инструмента, так как обеспечивается эффективное удаление продуктов электроэрозии, препятствующих проникновению рабочей жидкости в зону обработки. Обработка вращающимися трубчатыми и профильными электродами-инструментами более эффективна по сравнению с электроэрозионной обработкой цилиндрическим электродом-инструментом за счет дополнительного перемешивания рабочей жидкости в зоне обработки.

5. Разработана схема двухстадийного электроэрозионного прошивания сложных элементов; обосновано преимущество схемы последовательного микроформообразования по сравнению со схемой единовременного формообразования. Получены фасонные пазы на деталях хирургических инструментов, что позволило снизить травматизм при операциях за счет уменьшения размеров вводимых внутрь инструментов.

6. Разработаны методы электроэрозионного микроформообразования пазов на цилиндрических поверхностях полых тел с использованием вращающегося дискового электрода-инструмента, а также электроэрозионного формообразования фасонных микропазов (Ь = 0,5-Ю, 11 мм) на цилиндрических поверхностях с использованием оптического контроля обработки.

7. Разработанные технологии применены при изготовлении ряда деталей с микроэлементами. Представленные в работе детали внедрены в практику нейрохирургии, использованы в изделиях нефтяной и атомной промышленностей.

8. Обоснован ряд технологических схем и геометрических параметров цилиндрических, трубчатых, пластинчатых электродов-инструментов, обеспечивающих устойчивое осуществление процессов микроэлектроэрозионного формообразования.

1. Анализ моделей процессов электрохимической и электроэрозионной обработки. Часть 2.: -М.:ВНИИПИД991 170 с.

2. Анализ моделей процессов электрохимической и электроэрозионной обработки. Часть 3. Новые технические решения по электрохимической и электроэрозионной обработки.-М.:ВНИИПИ,1991.163 с.

3. Артамонов, Б. А. Анализ моделей процессов электрохимической и электроэрозионной обработки / Б.А. Артамонов, Ю.С. Волков. Часть 2. ВНИИПИ НПО "ПОИСК" Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГНКТ СССР, Москва, 1991, 144с.

4. Бакуто, И. А. О начальной стадии процесса электрической обработки, в кн. Физические основы электроискровой обработки материалов. / И. А. Бакуто, И. Г. Некрашевич М.: Изд-во АН СССР, 1966.

5. Буткевич, Г. В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей / Г. В. Буткевич. М.: Энергия, 1973. - 263 с.

6. Витлин, В. Б. Электрофизические методы обработки в металлургическом производстве / В. Б. Витлин, А. С. Давыдов. -М.: Металлургия, 1979. 158 с.

7. Вишницкий, A. J1. Электрохимическая и электромеханическая обработка металлов / Вишницкий A. Л., Ясногородский И. 3., Григорчук И. П.-Л., 1971.

8. Вольмир, А.С. Устойчивость упругих систем. М., Физматгиз, 1963. -880 с.

9. Горский, Б. А. Снижение трудоемкости чистовой электроэрозионной обработки на вырезных станках / Б. А. Горский, Б. М. Бихман Электрофизические и электрохимические методы обработки - М.: НИИМАШ

10. Гуткин, В. Г. Электроимпульсная обработка металлов.: Электроразрядная обработка материалов / В. Г. Гуткин, А. Л. Лившиц. Л.: Машиностроение, 1971, вып. 2.

11. Дарков, А.В. Сопротивление материалов / А.В. Дарков, Г.С. Шпиро Учеб. для техн. вузов - М.: Высш. Шк., 1989. - 624с.

12. Действие излучения большой мощности на металлы / С.И. Анисимов, Я.А. Имас, Г.С. Романов, Ю.В. Ходыко М.: Наука, 1970.

13. Демидов, С.П. Теория упругости: Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1979.-432 с.

14. Евсеева, Н. В. Математическая модель процесса электроэрозионной обработки как объекта регулирования. / Н. В. Евсеева -Электрофизические и электрохимические методы обработки, вып. И М.: НИИМАШ, 1975.

15. Екатериничев, A.JI. Проектирование системы протягивания электрода-проволоки малого диаметра. Известия Тульского государственного университета, серия «Электрофизикохимические воздействия на материалы».

16. Екатериничев, А.Л. Электроэрозионное вырезание микрообъектов. -Сборник трудов. «Аэрокосмические приборы и технологии», Санкт-Петербург, 2004.

17. Екатериничев, А.Л. Электроэрозионное прошивание микропазов. Сборник трудов. "Современная электротехнология в промышленности центра России Шестая региональная научно-техническая конференция. Тула 2003.

18. Екатериничев, А.Л., Электроэрозионное прошивание микроотверстий. / А.Л. Екатериничев, А.Г Чекмазов Сборник трудов НТК "Современная электротехнология в промышленности центра России." - Тула, 2005.

19. Журавлев, Н. Н. Качество поверхностного слоя ферромагнитных материалов при электроэрозионной обработке / Н. Н. Журавлев, Никитина С. В., Ржевцев Ю. В. Электрофизические и электрохимические методы обработки, вып. 5, - М.: НИИМАШ, 1978.

20. Золотых, Б. Н. Физические основы электрофизических и электрохимических методов обработки / Б. Н. Золотых. Ч. 1. М.: МИЭМ, 1975-106 с.

21. Золотых, Б. Н. Физические основы электроэрозионной обработки. / Б. Н. Золотых, Р. Р. Мельдер. М.: Машиностроение, 1977. - 42 с.

22. Иоффе В.Ф. Автоматизированные электроэрозионные станки / В.Ф. Иоффе, М.В. Коренблюм, В.А. Шавырин. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1984. - 227 с.

23. Коваленко, B.C. Обработка материалов импульсным излучением лазеров Киев, 1987, -144с.

24. Кохановская, Т. С. Разработка математической модели бокового зазора для черновых и получистовых режимов ЭЭО / Т. С. Кохановская Электрофизические и электрохимические методы обработки, вып. 10-М., НИИМАШ, 1973.

25. Красников, В.Ф. Технология миниатюрных изделий. М., «Машиностроение», 1976.

26. Лазаренко, Б. Р. Физика электроискрового способа обработки металлов / Б. Р. Лазаренко, Н. И. Лазаренко. вып. 1. М., Госэнергоиздат, 1946.

27. Лазаренко, Б. Р. Электрические способы обработки металлов, и их применение в машиностроении. / Б. Р. Лазаренко М.:

28. Машиностроение, 1978. 40с.

29. Рыкалин, Н.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник / Н.Н. Рыкалин. М.: Машиностроение, 1985.-496 е., ил.

30. Левинсон, Е. М. Электроэрозионная обработка: Справочное пособие по электротехнологии / Б. М. Левинсон, В. С. Лев. Л.: Лениздат, 1972. - 326 с.

31. Левит, М. Л. Износ углеграфитовых электродов-инструментов при электроэрозионной обработке / М. Л. Левит, Н. М. Арнольди. -Электрофизические и электрохимические методы обработки М., НИИМАШ.

32. Лепунов, М. А. Электроэрозионная обработка металлов и сплавов. / М. А. Лепунов, Е. Л. Цента, Э. П. Юфа К.: Техника. 1965, -150 с.

33. Лившиц, А. Л. Роль скважности импульсов разрядного тока в процессе электроэрозионной обработки / А. Л. Лившиц, М. В. Коренблюм Электрофизические и электрохимические методы обработки, вып. 3 - М., НИИМАШ, 1972.

34. Лившиц, А. Л. Расчет размеров рабочей части электрода-инструмента при электроэрозионной обработке: Рекомендации./ А. Л. Лившиц, Т. С. Кохановская, А.Т. Кравец, Н.А. Донченко. М.: ЭНИМС, отдел электрофизикохимических методов обработки, 1975.

35. Лившиц, А.Л. Электроимпульсная обработка металлов / А.Л. Лившиц, А.Т. Кравец и др. Изд. "Машиностроение", М., 1967г.

36. Марков, А. И. Ультразвуковая обработка материалов.— М.: Машиностроение, 1980.—237 с.

37. Мелик-Огандженян, П. Б. Определение оптимальных режимов электроискровой обработки с помощью стандартного планирования эксперимента / П. Б. Мелик-Огандженян -Физические основы электроискровой обработки материалов. М.: Наука, 1966 г.

38. Намитоков, К. К. Влияние геометрии электродов на эрозию в различных средах при низковольтных импульсных разрядах / К. К. Намитоков, Е. В. Ковалева, А. А. Харисов Электрофизические и электрохимические методы обработки, вып. 8, - М., НИИМАШ, 1976.

39. Некрашевич, И. Г. Влияние взвешенных частиц металла на пробой жидких диэлектриков при низком напряжении. / И. Г. Некрашевич, И. А. Бакуто, М. К. Мицкевич сборник трудов ФТИ АН БССР, вып. 1, 1964.

40. Нелинейная теория упругости: Учеб. Пособие / А.А. Маркин: ТулГУ Тула, 2000. - 72 с.

41. Немилов, Е. Ф. Справочник по электроэрозионной обработке материалов / Е. Ф. Немилов. JL: Машиностроение, 1989. - 164 е.: ил. 3

42. Падогин, А. А. Особенности электроимпульсной обработки при круговом поступательном движении электрода-инструмента / А. А.

43. Падогин Станки и инструмент, № 9, 1967

44. Полоцкий, В. Е. Парообразование в рабочей зоне и его роль в процессе электроэрозионной обработки./ В. Е. Полоцкий -Электрофизические и электрохимические методы обработки, вып. 5 -М.:НИИМАШ, 1968.

45. Попилов, JI. Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник. / Л. Я. Попилов JL: Машиностроение. 1982, -400 с.

46. Размерная электрическая обработка металлов / Б.А. Артамонов, A.J1. Вишницкий, Ю.С. Волков, А.В. Глазков; Под ред. А.В. Глазкова. М.: Высш. школа, 1978. - 336 е., ил. материалов импульсным излучением лазеров., Киев, 1987, -144с.

47. Ривкин, Э. М. Методика расчета величины измененной зоны в приповерхностном слое деталей после электроэрозионной обработки./ Э. М. Ривкин, М. Ш. Отто, А. Т. Кравец -Электрофизические и электрохимические методы обработки, вып. 8, М.: НИИМАШ, 1977.

48. Рыкалин, Н. Н. Основы электронно-лучевой обработки материалов / Н. Н. Рыкалин, И. В. Зуев, А. А. Углов М., "Машиностроение" 1978г.

49. Седов, Л.И. Механика сплошной среды, в 2т. 4-е изд. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1983. -528 с.

50. Сергеев, А.П. Изготовление электродов-инструментов малого диаметра / А.П. Сергеев, В.П. Соломенцев, В.П. Фоменко ЭР и ЭХМО, №6, 1980.

51. Сливков, И. Н. Электрический пробой и разряд в вакууме / И. Н. Сливков, В. И. Михайлов, Н. И. Сидоров, И. А. Настюхина. М., 1966.

52. Сопротивление материалов / под ред. Писаренко Г.С. 5-е изд., перераб. и доп. - К.: Высш. шк. Головное изд-во, 1986. - 775с.

53. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Г. JI. Амитан, И. А. Байсупов, Ю. М. Барон и др.; Под общ. ред. В. А. Волосатова. JI.: Машиностроение., 1988. — 719 с.

54. Толоконников, JI.A. Механика деформируемого твердого тела: Учеб. пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1979. - 318 с.

55. Фотеев, Н. К. Технология электроэрозионной обработки Н. К. Фотеев. -М.: Машиностроение, 1980, 184 е.: ил.

56. Электроэрозионная и электрохимическая обработка: расчет, проектирование, изготовление и применение электродов-инструментов. Часть I: Электроэрозионная обработка. М.,1980. 44

57. Электроэрозионная обработка материалов М. К. Мицкевич, А. И. Бушик, И. А. Бакуто и др. - Минск. Наука и техника, 1988.

58. Электроэрозионный копировально-прошивочный станок повышенной точности модели 183. Инструкция. СССР. Министерство автомобильной промышленности, Карбюраторный завод им. Куйбышева В.В.

59. Электроэрозионный копировально-прошивочный станок повышенной точности модели 157. Инструкция. СССР, Карбюраторный завод им. Куйбышева.

60. ЭНИМС Исследование физического механизма устойчивости процесса и методов стабилизации параметров, определяющих точность электроэрозионной обработки ЭНИМС. -М., 1968г.

61. Wire Vibration, Bowing and Breakage in Wire EDM. Arunachalam, C., Aulia M., Bozkurl В., Eubank P.T. Texas/USA

62. Bernd, M. After 60 years of EDM the discharge process remains still disputed M. Bernd, Schumacher - Proceedings of International Symposium for Electromachining - ISEM XIV. 2004. P. 376-381

63. Chin-Teng, Lin Improvement of machining accuracy by fuzzy logic at corner parts for wire-EDM Chin-Teng Lin ,I-Fang Chung,Shih-Yu Huang.

64. Eubank, P. T. Theoretical Models of the Electrical Discharge Machining Process. Part III: The variable Mass, Cylindrical Plasma Model. / P. T. Eubank, M. R. Pat el, M. A. Barrufet, A. B. Bozkurt J. Appl. Phys., 73(11): 7900-7909(1993)

65. F. Klocke, D. Lung, D. Thomaidis, G. Antonoglou. Using ultra thin electrodes to produce micro-parts with Wire-EDM. Laboratory for machine tools and production engineering (WZL), RWTH Aachen, Germany

66. G. D Arrigo Advanced micromachining processes for micro-opto-lectromechanical components and devices. G. D Arrigo , S. Coff, C. Spinella - Sensors and Actuators A 99 (2002) 112-118

67. Harmen, S. J. EDM and ECM for Mass Production Philips DAP/ S. J. Harmen Proceedings of International Symposium for Electromachining -ISEMXIII. 2001.

68. J. Fleischer, T. Masuzawa, J. Schmidt, M. Knoll. New applications for Micro-EDM. 1.) Institute of Production Science, University of Karlsruhe, Germany 2.) Institute of Industrial Science, University of Tokyo, Japan

69. Katsushi Furutania, Accretion of titanium carbide by electrical discharge machining with powder suspended in working fluid / Katsushi Furutania, Akinori Saneto, Hideki Takezawa, Naotake Mohria, Hidetaka Miyakeb

70. KIocke, L. F. Innovation and performance in wire-EDM / L. F. Klocke -Proceedings of International Symposium for Electromachining ISEM XIII. 2001.

71. Kunieda, M. Clarifying mechanism of determining tool electrode wear ratio in EDM using spectroscopic measurement of vapor density/ M. Kunieda, T. Kobayashi Proceedings of International Symposium for Electromachining - ISEM XIV. 2004. P. 284 - 288

72. Kunieda, M. Study on wire electrode temperature in WEDM / M. Kunieda, S. Takeshita, K. Okumiya Proceedings of International Symposium for Electromachining - ISEM XII. 1998.

73. Liao, Y.S. The energy aspect of material property in WEDM and its application / Y.S. Liao, Y.P. Yu Proceedings of International Symposium for Electromachining ISEM XIV. 2004.

74. Obara, H. Simulation of wire EDM / H. Obara, T. Ishizu, T. Ohsumi, Y. Iwata Proceedings of International Symposium for Electromachining -ISEM XII. 1998. P. 99- 108.

75. Rehbein, W. Influence of selected groups of additives on breakdown in EDM sinking / W. Rehbein, H. P. Schulze, K. Mecke, G. Wollenberg, M. Storroelheld Proceedings of International Symposium for Electromachining - ISEM XIV. 2004. P. 58 - 64

76. Schulze, H.-P. Comparison of measured and simulated crater morphology for EDM / H.-P. Schulze, R. Herms, H. Juhrh, W. Schaeizing, G. Wollenberg Proceedings of International Symposium for Electromachining - ISEM XIV. 2004. P. 316 - 322

77. Schulze, Investigation of the pre-ignition stage in EDM / Schulze, Hans-Peter, Lauter Proceedings of International Symposium for Electromachining - ISEM XIII. 2001.

78. Tamura, T. Measurement of impulsive force and crater formation in impulse discharge / T. Tamura, Y. Kobayashi // Proceedings of International Symposium for Electromachining ISEM XIV. 2004.

79. Tsai, Yao-Yang / An Index to Evaluate the Wear Resistance of the Electrode in Micro-EDM. 1.) Dept. of Mechanical Engineering, National Taiwan University, Taipei, Taiwan. 2.) Institute of Industrial Science, University of Tokyo, Tokyo, Japan

80. Yu, Z Micro-EDM for Three-Dimensional Cavities Development of Uniform Wear Method. Annals of the CIRP / Yu Z., Y. Masuzawa Т., and Fujino, M., 1998, Vol. 47/1,169.

81. Yu, Z.Y Modeling and Simulation of Micro EDM Process / Yu Z.Y, Kozak J. and Rajurkar K,P., 2003,, Ann. CIRP.