автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Создание эффективной технологии и оборудования для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий

4855457

На правах рукописи

Бойко Анатолий Федорович

СОЗДАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ПРОШИВКИ ПРЕЦИЗИОННЫХ МИКРООТВЕРСТИЙ

Специальность:05.02.07 Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

- 6 ОКТ 2011

Белгород - 2011

4855457

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» ГОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Погонин Анатолий Алексеевич

Официальные оппоненты:

заслуженный машиностроитель РФ, лауреат Государственных премий, доктор технических наук, профессор Усов Сергей Вадимович

доктор технических наук, профессор Елисеев Юрий Сергеевич

доктор технических наук, профессор Сухочев Геннадий Алексеевич

Ведущая организация: филиал «Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей » ФГУП «Научно-производственный центр газотурбостроения «Салют», г.Москва

Защита состоится « Д » 11. 2011г. в «14.00 » часов на заседании диссертационного совета Д212.182.06 при ФГОУ ВПО «Госуниверситет -УНПК» по адресу: 302020, г. Орёл, Наугорское шоссе д.29

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК».

Автореферат разослан « 12 -»геНТЯБрЯ 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ю.В.Василенко

Общая характеристика работы Актуальность работы. В последние десятилетия в целом ряде отраслей промышленности (электронной, приборостроительной, медицинской, авиационной, аэрокосмической, инструментальной, автомобильной, электротехнической, оборонной и др.) существенно возросла потребность в высокопроизводительной обработке прецизионных микроотверстий диаметром 0,01-0,2 мм с точностью 1-5 мкм и шероховатостью обработанной поверхности Яа=0,1-0,5 мкм, в том числе глубоких отверстий с соотношением глубины к диаметру до 25-30.

Получение прецизионных микроотверстий особое значение приобрело в электронной промышленности при массовом производстве твердосплавного инструмента для микросварки и микропайки, который используется при изготовлении полупроводниковых приборов, твердых, интегральных и гибридных схем. Годовой объем производства такого инструмента превышает 1 млн. штук. Получение высокоточных малых отверстий также требуется при изготовлении деталей электронных приборов: анодные узлы электронно-оптических систем, детали магнитных блоков, волноводы, выводы электровакуумных приборов и др. В настоящее время освоено также массовое производство атравматических хирургических игл, в которых прошиваются микроотверстия. Объем производства игл превышает миллион штук в год. В аэрокосмической и оборонной отраслях микроотверстия прошиваются в деталях гидропневморегулирующей авиационной и ракетной техники, в распылителях топлива и окислителя жидкостных ракетных двигателе, в прецизионных датчиках расходомеров и др. В инструментальных производствах обрабатывают микроотверстия в фильерах, волоках, твердосплавных кондукторах, в кернах для навивки спиралей, в ювелирном инструменте и др. В производстве топливной аппаратуры - это форсунки, распылители, дроссели и др.

С развитием современной техники отмечается расширение номенклатуры и усложнение изделий с микроотверстиями, ужесточаются требования к точности и качеству поверхности отверстий, появилось множество изделий со сверхглубокими микроотверстиями, растут объемы производства таких изделий. Возникла потребность в более производительном оборудовании, с более широкими технологическими возможностями. Существующее отечественное и зарубежное оборудование уже не могло удовлетворять новым требованиям производства. Так как для обработки прецизионных микроотверстий наибольшее применение нашёл электроэрозионный метод, то правительством была поставлена задача по созданию новой более эффективной технологии и оборудования для электроэрозионной прошивки мшсроотверстий.

Возникла актуальная научная проблема, связанная с необходимостью создания новой высокоэффективной технологии и оборудования для данного метода обработки

Цель работы: создание теоретических основ и методологии проектирования высокоэффективной технологии и оборудования для электроэрозионной прошивки микроотверстий, обеспечивающих повышение производительности, точности, предельной глубины прошиваемых микроотверстий, экологичности и экономичности обработки. Задачи исследований и разработок:

1. Разработать теоретическую основу, модели и методики исследований процесса электроэрозионной прошивки мшсроотверстий.

2. Исследовать механизм электрической эрозии, динамику плазменного канала разряда и удельной мощности электрического разряда при использовании сверхкоротких импульсов тока, а также механизм естественной эвакуации продуктов эрозии при электроэрозионной прошивке микроотверстий с целью определения путей повышения эффективности процесса.

3. Создать, включая проектирование, расчёты и оптимизацию параметров, новые эффективные базовые компоненты оборудования нового поколения, в том числе независимый тип генератора сверхкоротких биполярных импульсов наносекундного диапазона; малоинерционную быстродействующую следящую систему управления подачей электрода-инструмента, обеспечивающую минимальные (микронные) перебеги; высокочастотный вибратор электрода-инструмента с адаптивным управлением.

4. Оптимизировать режимы электроэрозионной прошивки микроотверстий в воде с применением новых базовых компонентов, в том числе электрические режимы, параметры вибрации электрода-инструмента и его вылет с целью получения наибольшей производительности при выполнении требований по точности обработки и качеству обработанной поверхности.

5. Разработать промышленную технологию эффективной электроэрозионной прошивки микроотверстий, необходимое оборудование нового поколения, освоить его серийное производство и внедрить в промышленное производство.

Научная новизна работы заключается в раскрытии закономерностей и связей в технологическом процессе и средствах реализации процесса электроэрозионной прошивки в воде прецизионных отверстий. А также в создании теоретической основы проектирования высокоэффективной технология и оборудования нового поколения, в том числе новых компонентов оборудования: независимого генератора сверхкоротких импульсов, быстродействующей следящей системы, адаптивноуправляемого высокочастотного вибратора, а также методик оптимизации режимов обработки.

Научные положения, выносимые на защиту:

- теория дополнительного механического удаления слоя металла в твёрдой фазе с раскаленной поверхности эрозионной лунки взрывным газогидродинамическим потоком металлического перегретого пара в конце, сверхкороткого импульса разрядного тока, которая объяснила известное в науке расхождение расчётных и экспериментальных данных объёма единичной лунки;

- новая экспоненциальная математическая модель расширения плазменного канала разряда, которая позволяет с высокой точностью прогнозировать геометрические параметры лунок и оценивать удельную мощность разрядов;

- новая физическая и математическая модель процесса самоэвакуации продуктов эрозии из межэлектродного промежутка на базе теории двух встречно-параллельных потоков, которая показала направление интенсификации процесса;

- закономерная связь между показателем степени при энергии импульсов и формой эрозионных лунок в эмпирической зависимости шероховатости обработанной поверхности от энергии импульсов; при этом установленное в работе значение показателя степени равно 0,33-1,0 в отличие от известных в науке оценок 0,33-0,4;

- методы проектирования, расчётов и оптимизации параметров новых эффективных базовых компонентов оборудования: генератора сверхкоротких импульсов, малоинерционной следящей системы и адаптивно-управляемого высокочастотного вибратора электрода-инструмента;

- закономерные связи между входными и выходными технологическими параметрами процесса электроэрозионной прошивки микроотверстий и разработанные на их базе методики оптимизации режимов обработки с целью получения наибольшей производительности при соблюдении требований по качеству микроотверстий.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ и экспериментальное апробирование выбранных решений в лабораторных и производственных условиях.

В экспериментальных исследованиях используется метод математического планирования и статистической обработки результатов эксперимента, вероятностно-статистический метод сравнительного анализа измерений; при исследовании эродированной поверхности и продуктов эрозии - рентгеноструктурный анализ, при исследовании шероховатости обработанной поверхности - профилографирование, зондовое сканирование, стереоскопическое и интерферометрическое микроскопировзние.

При математическом моделировании используется регрессивный анализ, графоаналитический метод, метод средних, метод наименьших квадратов, методы экстраполяции и итерационных приближений, компьютерное моделирование.

Экспериментальные исследования проводились на электроэрозионных станках 04ЭП-20, 04ЭП-10, 04ЭП-10М, ЭИ-02 с использованием измерительных средств: интерфракционного микроскопа МИИ-4, измерительных микроскопов МИМ-8, ММИ-2, профилографов-профилометров мод.201, АБРИС ПМ-7.сканирующего зондового микроскопа «Наноэдьюкатор», стереоскопического микроскопа Альтам СМ П, дифракто-метра рентгеновского ДРОН-2, осциллографа двухлучевого С1 -96 и др.

Практическая ценность н внедрение результатов работы. По результатам исследований были разработаны типовой технологический процесс эффективной электроэрозионной прошивки микроотверстий, методика расчета оптимальных режимов обработки, обеспечивающие наибольшую производительность при одновременном выполнении требований по шероховатости поверхности и точности отверстий. Создан ряд моделей элекгроэрозионного оборудования нового поколения для прошивки прецизионных малых отверстий и выполнения других операций микрообработки. По разработкам изготовлено свыше 1000 единиц оборудования. Наибольшее применение нашел станок мод: 04ЭП-10М, которых изготовлено и внедрено свыше 500 единиц, суммарный годовой экономический эффект от их внедрения составил сотни миллионов рублей.

Научные и практические результаты работы использованы также при выполнении отраслевых комплексно-целевых программ «Технология 1-79-90», «Технология-2000».

Результаты работы внедрены также в учебный процесс БГТУ им. В.Г. Шухова при изучении дисциплин «Технология машиностроения», «Планирование и организация эксперимента», «Электрофизические, электрохимические и механические методы обработки поверхности».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях, совещаниях, заседаниях, в том числе: на научно-технической конференции «Прогрессивные технологии десятой пятилетки», г. Белгород, БТИСМ, 1975г.; на отраслевом техническом совещании «Опыт эксплуатации и модернизации электроэрозионного оборудования в инструментальном производстве», г. Москва, 11-е ГУМЭП, 1976г.; на третьей научно-технической конференции, посвященной 60-летию Великой Октябрьской социалистической революции, г. Белгород, БТИСМ, 1977г.; на научно-практической конференции «Прогрессивная технология изготовления и современные методы повышения стойкости инструмента», г. Белгород, ЦНТИ, 1977г.; на областной научно-практической конференции «Прогрессивная технология в инструментальном производстве», г. Белгород, ЦНТИ, 1979г.; на республиканской научно-технической конференции «Прогрессивные методы изготовления технологической оснастки», г. Рига, ЛатНИИНТИ, 1979г.; на заседании секции №10 НТС МЭП «Развитие производства инструмента для микросварки и микропайки», г. Чебоксары, завод «Контур», 1983г.; на республиканской научно-технической конференции «Электрофизические и электрохимические методы обработки», г. Харьков, Дом техники, 1987г.; на международ-

ной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии», г.Белгород, БГТУ, 2005г.; на международной научно-технической электронной интернет-конференции «Инструментальное и метрологическое обеспечение машиностроительных производств», г. Тула, ТГУ, 2005г.; на пятой межрегиональной научно-технической конференции с международным участием «Механики -ХХ1веку», г. Братск, БГУ, 2006г.; на пятой международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении», г. Брянск, БГИТА, 2006г.; на пятой международной научно-практической конференции «Наука на рубеже тысячелетий», г. Тамбов, ТГТУ 2008г.; на четвертой международной научно-практической конференции «Наука и устойчивое развитие общества», г. Тамбов, ТГТУ 2009г.; на шестой международной научно-практической конференции «Наука на рубеже тысячелетий», г. Тамбов, ТГТУ 2009г.;

Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 научных работы, в том числе 1 монография, 6 авторских свидетельств и патентов на изобретения, 18 публикаций в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов по работе, списка литературы из 171 наименований, приложений. Общий объём диссертации 336 страниц, содержит 111 рисунков, 61 таблицу.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы решаемая научная проблема, цель и задачи исследования, показана научная новизна, практическая ценность и реализация работы, приводятся данные об апробации работы, о публикациях, структуре и объёме диссертационной работы. Дается краткое содержание диссертации по главам.

В первой главе подробно анализируются особенности конструкций изделий с микроотверстиями и проблемы их изготовления. Первым массовым изделием с прецизионным микроотверстием был инструмент для микросварки и микропайки, используемый в электронной промышленности в производстве полупроводниковых приборов. Годовой объем производства микроинструмента к концу 80-х годов прошлого столетия достиг 2 млн, штук. На рис. 1 изображен один из распространённых, так называемых, капилляров с боковым отверстием типа КУТ-1, применяемых для ультразвуковой и термокомпрессионной сварки. В табл.! приведены основные технические характеристики инструмента типа КУТ-1 .., КУТ-10.

М.612А2Я

/

V

Рис. 1. Инструмент для микросварки с боковым отверстием типа КУТ-1

/-

Таблица 1

Обобщённые технические требования к инструменту и обрабатываемым

Показатели Значения

1 2

1. Материал ВКЗ-ТМ; ВК-6М

7 окончание табл. 1

1 2

2. Диаметр капиллярного отверстия (1. мм 0,022...0,55*°'из"вд'6

3. Угол заходного конуса «, град. 20...30°±1°

4. Общая глубина отверстия Н, мм 0,5...3,5

5. Относительная глубина отверстия Н/<1 5...25

6. Шероховатость Ка, мкм 0,4. ..0,2

7. Точность расположения капиллярного отверстия относительно сварочной площадки, мм 0,005...0,015

Следует отметить, что в базовой технологии трудоёмкость операций электроэрозионной обработки микроинструмента составляла значительную часть (около 50%), и процент выхода годных изделий не превышал 30%. Поэтому проблемными вопросами базовой электроэрозионной технологии обработки микроинструмента являлись: низкая производительность и качество инструмента из-за жёстких требований к точности микроотверстий (допуск от 0,003мм), к шероховатости обработанной поверхности (Ка=0,2-0,4мкм); невозможность обработки глубоких микроотверстий с соотношением глубины к диаметру до 25, жёсткие требования к точности относительного положения микроотверстий (0,005мм).

Вторым массовым изделием с микроотверстием являются атравматические хирургические иглы, объём производства которых превышает миллион штук в год. Атравма-тическая игла, состоит из игольчатого наконечника и шовной хирургической нити, завальцованной в микроотверстии на нерабочем торце иглы. Диапазон диаметров микроотверстий 0,033-0,6мм, допуск 0,01-0,07мм. Проблемными вопросами производства атравматических игл является: сложный в обработке материал - высоколегированная сталь ЗИ-90, склонная к шлакованию при электроэрозионной обработке и поэтому требующая тщательной оптимизации режимов обработки и состава рабочей среды; обработка глубоких отверстий глубиной до 16 диаметров. Жёсткие требования к соосности микроотверстия и наружного диаметра иглы (0,02мм) обязывают применять оптические средства контроля; ввиду массового характера производства требуется высокая производительность.

Третью группу изделий с микроотверстиями, относящихся к серийному типу производства, представляют детали электронных приборов: анодные узлы видиконов, иконоскопов, потенциалоскопов, супертиконов (рис.2), волноводы СВЧ, аноды электронно-оптических систем, выводы электровакуумных приборов, фокусирующие диафрагмы электронных пушек и другие.

Рис.2.Анодные узлы видиконов, иконоскопов, потенциалоскопов, супертиконов

В табл.2 дана обобщённая характеристика малых отверстий в деталях электронных приборов.

Таблищ 2

Общая характеристика малых отверстий в деталях электронных приборов

Материал деталей электронных приборов медь, ковар, никель, молибден, нержавеющая сталь, консгантан, вольфрам тантал и др.

1. Диаметр малых отверстий, мм

2. Общая глубина отверстий, мм 0,05. ..2,0

3. Относительна» глубина отверстий, НМ 1...15

4. Точность относительного расположения отверстий 0,01...0,05

5. Шероховатость поверхности в отверстии, Ла, мкм 0,8...0,2

По данным табл.2 видно, что главной особенностью этой группы деталей является большое многообразие материалов. Другие проблемные особенности: наибольшая глубина прошиваемых отверстий 15 диаметров; высокж требования по шероховатости поверхности отверстий (до Ra=0,2 мкм); в некоторых деталях обрабатывается множество микроотверстий с жёсткими требованиями к межцентровым расстояниям.

Во второй главе анализируются десять методов получения микроотверстий: механический, ионно-оптический, электронно-лучевой, лазерный, электрохимический, струйный электрохимический, метод литья, метод сборки, групповой способ вакуумного напыления, электроэрозионный.

По результатам сравнительного анализа десяти методов получения микроотверстий были сделаны следующие выводы: для получения прецизионных микроотверстий в иысокоточных изделиях целесообразным является применение электроэрозионного метода, который обеспечивает выполнение требований, предъявляемых к качеству микроотверстий, в том числе:

- по точности диаметра и формы отверстий для сквозных отверстий 1-3 мкм, глухих -S-Юмкм;

- по точности положения оси микроотверстия относительно базовых поверхностей изделия-до нескольких микрон;

- по шероховатости обработанной поверхности — до Ra=0,2-0,3wKM;

- по отсутствию дефектного поверхностного слоя в отверстии;

- по высокой повторяемости размеров получаемых отверстий, и как следствие, высокому проценту выхода годных изделий;

Промышленное применение метода электроэрозионной прошивки микроотверстий началось в 60-х годах прошлого столетия благодаря исследованиям и разработкам, проведенным Е.М. Ливенсоном, B.C. Львом, В.А. Петровым (автомобилестроение), К.И. Ставицким, Е.В. Холодновым (электронная промышленность). Дальнейшее совершенствование этого эффективного способа получения микроотверстий непосредственно связано с исследованиями и разработками автора диссертации, выполненных в ОКБТИ при заводе «Ритм» и БГТУ им. В .Г. Шухова (г. Белгород).

Электроэрозионные станки первого поколения для прошивки микроотверстий примерно в эти же годы были созданы в США (фирмы A. and M.Fell и KonekCorporation), в Швейцарии (фирма AGI), в Японии (фирма Matsushita). В 60-70-х годах прошлого столетия в связи с освоением массового производства инструмента для микросварки в России был разработан ряд моделей электроэрозионных станков для прошивки микро-отверстий:мод.А.207.43, А.207.59 (НИИ «Исток»),мод.ОТ-ЗОО (НИИТМ), мод.04ЭП-20 (ОКБТИ). Последняя модель разрабатывалась при непосредственном участии автора.

По результатам критического анализа предшествующих разработок были поставлены задачи исследований и разработок эффективной технологии и оборудования нового поколения.

Третья глава посвящена исследованиям и разработке новых эффективных базовых компонентов процесса и оборудования: независимого генератора сверхкоротких импульсов, быстродействующей следящей системы, адаптивно-управляемого высокочастотного вибратора электрода-инструмента. На первом этапе была тщательно исследована физическая сущность процесса электроэрозионной прошивки микроотверстий.

Большую роль в создании и развитии феноменологической теории электрической эрозии в жидкой диэлектрической среде сыграли работы Б.Р. Лазарешсо, Б.Н. Золотых,

A.И. Круглова, A.C. Зингермана, Л.С. Палатника, Б.И. Ставицкого, А.Л. Лившица,

B.П.Смоленцева, А.Т. Кравеца и других.

Учитывая тот факт, что при электроэрозионной обработке микроотверстий используют короткие импульсы тока длительности 0,05-0,5мкс с высокой крутизной фронта (до 100А/мкс), физические явления в межэлектродном промежутке имеют характерные особенности. Во-первых, при коротких импульсах и значительной удельной мощности (более 10 Вт/мм ), выделяемой после пробоя в месте контакта канала разряда с поверхностью электродов, 80-90% металла удаляется с поверхности электродов испарением в виде струй паров (факелов). Однако известно, что при коротких импульсах металл из эрозионной лунки удаляется не только испарением, но и в твердой фазе, что подтверждает дисперсный анализ продуктов эрозии. Б.Н. Золотых была разработана теория дополнительного хрупкого разрушения металла в окололуночном пространстве. Но механизм хрупкого разрушения не был обнаружен в исследуемом процессе, когда используются сверхмяпше режимы и на обработанной поверхности полностью отсутствует дефектный слой, микротрещины, следы хрупкого разрушения. Как же объяснить тот факт, что доля металла, входящего в объем единичной лунки, существенно превосходит то, которое могло быть удалено испарением?

В данной работе была предложена гипотеза струйного газогидродинамического механизма разрушения поверхности лунки, который возможен при коротких импульсах тока и больших значениях удельной мощности, реализуемой через канал разряда на электродах. Металлический пар взрывообразно вырывающийся из лунки со сверхзвуковой скоростью (1,5-2 км/с), имеющий температуру 3000-5000°С, обладает колоссальной удельной энергией, достаточной для разрушения поверхности лунки. Так как оформляющая поверхность лунки имеет температуру близкую к температуре плавления, то прочность ее крайне невысокая, поэтому газогидродинамический взрывной поток сильно перегретого металлического пара может механически разрушать, (слизывать) поверхность лунки и дополнительно выбрасывать в межэлектродный промежуток раскаленные твердые частицы, расширяя и увеличивая объём лунки.

Гипотеза была подтверждена экспериментом путем сравнения размеров эрозионных лунок, полученных от импульсов одинаковой энергии (Е=13,2мкДж) и длительности &,=0,2мкс) на двух родственных марках сталей аустенитного класса: 0Х18НЮТ и 36Х18Н25С2. По критерию Псщзгшш! отличие эрозионной обрабатываемости этих сталей несущественно. Существенно отличались стали по жаропрочности: при 700°С св=270 Н/мм и 726 Н/мм2 соответственно. При этом предполагалось, что у стали с большей прочностью при высокой температуре будет удаляться меньшее количество металла в твердой фазе с поверхности лунки и размер лунки будет меньше. Многократный эксперимент подтвердил эту версию: отличие объёма лунок составило около 1,5 раза.

Результаты эксперимента и необходимых расчетов приведены в табл.3.

Таблица 3

Геометрические параметры лунок и удельной эрозии для двух марок жаростойких сталей с различными показателями жаропрочности_

Энергия импульсов, мкДж Длительность импульсов, МКС Материал образца Диаметр лунки, мкм Глубина лунки, мкм Объем лунки, мм3 [<=</„/Й„ Удельная эрозия, мм3/мкДж Тип генератора импульсов

13,2 0,2 08Х18Н10Т 4 3,5 34-10'' 1,14 2.6-10"' транзисторный ВТГ-1

36Х18Н25С2 3,4 3,4 2310-' 1 1.7-10'9

40000 15 08Х18Н10Т 223 21 543-10"' 10,6 13.6-10"' тиристорный ИГ-1

36Х18Н25С2 231 20 555-10"6 11.5 13.9-10"'

Фотографии лунок, сделанные с помощью микроскопа МИМ-8 показаны на рис.3.

Из результата эксперимента видно, что прш электроэрозионной обработке короткими импульсами, лунки большего диаметра, объёма и с большей величиной удельной эрозии получаются на сталях имеющих меньшую жаропрочность, что подтверждает правильность гипотезы о дополнительном удалении металла с раскаленной поверхности лунки в твердой фазе взрывным потоком металлического перегретого пара, выбрасываемого из лунки после спада коротхсого импульса. При обработке на грубых режимах (см. рис.4 лунки 3 и 4) такого явления не наблюдается, что объясняется другим невзрывным характером процесса электрической эрозии, при котором основная масса расплавленного металла удаляется из лунки в жидкока-пельной фазе (см. работы Б.Н. Золотых). Процесс электроэрозионной обработки начинается с пробоя и формирования канала проводимости. Именно в начальный момент переходного процесса образования и расширения плазменного канала, когда происходит резкое увеличение тока короткого импульса с крутым передним фронта, а увеличивающийся диаметр канала еще мал, создается высокая удельная мощность. По данным Б.И. Ставицкого для прецизионной электроискровой обработки предпочтительными являются разряды высокой удельной мощности: РУд>10 Вт/см2. Представляет научный интерес дать количественную оценку удельной мощности при сверхкоротких разрядных импульсах тока, используемых в исследуемом процессе.

Мгновенное значение удельной мощности:

_ ОД-ц(с)

»

3 »-< 4

Рис.3. Вид в плане единичных электроэрозионных лунок: I и 2 - от действия импульсов Е=13,2мкДж, <„=0,2мкс; 3-4- от действия импульсов Е = 40 ОООмкДж, 1„ = 15мкс; (1,3 - сталь ОХ18ШОТ; 2,4 - сталь 36Х18Н25С2)

где ¿(/), и((), /■/,(/) - мгновенные значение соответственно тока, напряжения и радиуса канала разряда в межэлектродном промежутке. На основе экспериментальных данных и исследований переходных процессов в разрядном контуре были получены математические модели зависимости /((), и{1), гк((). При этом закон изменения тока /(/) для переднего и заднего фронтов будет описываться различными зависимостями; /„(О и ЦI) соответственно. Тогда для условий проведения эксперимента: станок 04ЭП-10М, режим обработки 7 (Е=50,47мкДж, ¡>„=0,36мкс), были получены расчетные формулы:

и(0 = 12е-с'°'оа + 18;

¡„(О = (14,07 - 0,127 • и(0) ■ ■ ¡тЬШ - 0Д64и(с) ■ V,

г3(0 = 0,146 • е~37'551 + е_2,975( (11,83 • сох490,2 ■ I + 5Д4ып490,2 ■ с) - 3.278 • г - 1,698; гк(г) = 130 ■ /0,37(1 -

Здесь I - текущее время в мкс.

Результаты расчета мгновенных значений параметров процесса приведены в табл.4

Таблица 4

t, мкс 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 0,173 0,2 0,23 0,27 0,32 0,35 0,363

НО, А 2,6 5,15 7,37 9,07 10,09 10,37 9,91 8,85 6,62 3,11 0,93 0,02

(Л0. в 26,25 23,67 21,9 20,68 19,84 19,38 18,98 18,68 18,41 18,22 18,15 18,13

г«(г), мкм 1,03 1,87 2,62 3,26 3,79 4,11 4,8 5,24 5,67 5,98 6,05 6,06

Рю(г), 20,48 11,1 7,48 5,62 4,44 3,79 2,6 1,92 1,21 0,504 0,15 0,003

передний фронт 1(т) задний фронт 1(0

т. «п 'Ж, Г.«

А о шм

10- Ж.

30 6

и

ш 5--

го 4 Х2

4 15 3 8

10 г ■

г 5 *

0 0 «

Для удобства анализа на рис.4 показаны совмещенные во времени графики зависимости /'(/), и((), гк (/), Руг1(/).

Таким образом, наибольшая удельная мощность получается в начальный момент разряда и достигает Руд = 20Вт/мкм2 = 2 ■ 109Вт/см2, что более чем на порядок превышает рекомендации Б.И. Ставицко-го. Но уже через 0,1 мкс Руд падает в 3 раза, несмотря на продолжающийся рост тока. Наиболее интенсивно радиус канала разряда увеличивается в первые 0,01 мкс, когда скорость его расширения достигает 100 мкм/мкс; далее скорость стабилизируется на уровне 20-25 мкм/мкс и в конце импульса падает до нуля. Следовательно, обеспечить пароструйный характер удаления металла из лунки, что является обязательным для эффективной обработки микроотверстий, возможно только при сверхкоротких импульсах длительностью 0,05 — 0,5 мкс, а получить такие импульсы возможно очевидно, только при решении проблемы крутых обоих фронтов импульсов.

Автором впервые была разработана основополагающая физическая модель естественной эвакуации продуктов эрозии из межэлектродного промежутка. Именно эффективность процесса самоэвакуации продуктов эрозии в основном определяет производительность прошивки микроотверстий. Так как твердые продукты эрозии представляют собой микрочастицы размерами от нескольких микрометров до нескольких на-

Рис. 4. Графики зависимости щ. и«). пМР,,д(»)

нометров, тхз в основе механизма их вывода из промежутка лежит флотационный способ, когда микрочастицы захватываются стенкой всплывающего в боковом зазоре газового пузыря, образованного после электрического разряда.

Было установлено, что парогазовые пузырьки за время цикла обработки одного отверстия выходят в одном и том же месте кольцевого бокового зазора. Была предложена модель процесса самоэвакуации, согласно которой в основе динамики процесса естественной эвакуации продуктов эрозии лежат два основных встречно-параллельных вертикальных потока А и Б (рис.5), диаметрально противолежащих относительно друг друга.

потока А так как последний при движении создает благодаря эффекту эжекции через поперечные кольцевые потоки В и Г разряжения в зоне потока Б, что вызывает засасывание жидкости с верхних слоев над отверстием в боковой зазор и формирование вертикального ниспадающего потока обновления Б. С учетом неразрывности потоков А и Б уравнение Бернулли будет иметь вид:

Рэ + \ръ ■ v} = Pas + ;Роб ■ Vct , где Р3 и Foc - статические давления соответственно эвакуационного и обновляющего потоков; р3 и рае - плотности потоков; v3 и v^ - скорости потоков.

Интенсивность самоэвакуации продуктов эрозии существенно зависит от эффекта эжекции, который определяется разностью АР статических или динамических давлений в потоках А и Б:

1 1 ДР = Рай - Рэ = -(p3vi - îw&) = jPo6V0t{k - 1)

где к — Рой/Pi - коэффициент, характеризующий степень насыщенности эвакуирующего потока пузырьками (к>1).

Видно, что эффект эжекции тем выше, чем больше коэффициент /с, то есть, чем меньше средне интегральная плотность р3 эвакуирующего потока, то есть чем больше его насыщенность парогазовыми пузырями.

Таким образом, оба потока А и Б существенно отличаются мгновенными значениями объёмного расхода из-за насыщенности потока А парогазовыми пузырьками, что и предопределяет различие в скоростях потоков и возникновение эффекта эжекции и второго потока - потока обновления Б. Эффективность самоэвакуации повышается с увеличением насыщенности эвакуирующего потока пузырьками, что следует учиты-

вать при выборе рабочей жидкости, а так же показывает направление совершенствования процесса обработки.

С момента изобретения электроэрозионного способа обработки история его развития во многом связана с созданием нового более эффективных генераторов импульсов. Технология и оборудования первого поколения для электроэрозионной прошивки микроотверстий базировалась на использовании в качестве источника технологического тока релаксационного КС-генератора импульсов, относящегося к так называемому зависимому типу генераторов, так как его параметры существенно зависят от состояния межэлектродного промежутка. Это были станки модели 04ЭП-20, 04ЭП-20М, разработанные при непосредственном участии автора. Дальнейшее совершенствование процесса было во многом связано с разработкой независимого типа генератора - транзисторного генератора коротких биполярных импульсов наносекундного диапазона. В данной главе изложены результаты исследования и разработки этого уникального генератора импульсов, защищенного авторским свидетельством на изобретение №884923.

Аналитически доказано, что даже в оптимальном режиме работы КС-генератора импульсов его средний рабочий ток не превышает 0,57-0,6 от допустимого тока короткого замыкания, который выбирают в зависимости от диаметра и материала электрода-инструмента. Для транзисторного генератора импульсов средний рабочий ток по экспериментальным данным составляют 0,8-0,9 от тока короткого замыкания. Таким образом, соотношение оптимальных средних рабочих токов для двух типов генераторов импульсов, составляющее 1,5-1,6 раза, и представляет собой резерв повышения производительности электроэрозионной прошивки микроотверстий путём использования независимых генераторов импульсов, в нашем случае транзисторного.

Из-за инерционности процессов отпирания и запирания транзисторного ключа задача получения коротких импульсов тока сводится к решению проблемы уменьшения длительности переднего ¿„ф и заднего фронтов импульсов тока.

Для уменьшения длительности переднего фронта импульса тока была предложена и разработана автором идея параллельного включения транзисторных ключей.

Установлена зависимость длительности переднего фронта Т^ и его крутизны в начальный момент нарастания 1^(0) от количества п транзисторных ключей:

Тй = Тр срШ^/м - 1);

4(0) = пВф/6Л„ ф;

где Тр ср- среднее значение времени жизни носителей в активном режиме транзисторов; я - коэффициент насыщения транзисторных ключей; /б- ток базы; Вср- средний статический коэффициент усиления транзистора по току в схеме с общим эммитером.

Видно, что при п -* °°,Тй 0, ¡'(0) -> оо, то есть с увеличением количества параллельных транзисторных ключей длительность переднего фронта тока коллектора уменьшается, а его крутизна увеличивается. Полученные зависимости были подтверждены экспериментально, а также смоделированы с помощью программного продукта Е1ес1гошсз\УогкЬепс11У. 5.12.

Для определения количества параллельных транзисторных ключей был разработан критерий оптимальной скорости включения комбинированного ключа: для исключения влияния переходных процессов включения транзисторного ключа на формирование переднего фронта импульса тока разрядного контура и, следовательно, получения высокой крутизны и малой длительности переднего фронта необходимо, чтобы в начальный момент времени (1=0) скорость роста суммарного коллекторного тока, определяемая физическими свойствами и количеством транзисторных ключей, была выше

скорости роста тока разрядного контура (р1 определяемой физическими свойствами разрядного контура при допущении мгновенного включения транзисторного ключа:

ф,

<й

Л'..

Л

Разработанный метод уменьшения длительности переднего фронта не решал проблемы уменьшения длительности заднего фронта импульса разрядного тока. Эта проблема была решена путем разработки оригинальной схемы транзисторного генератора коротких биполярных импульсов (а.с. №884923), упрощённая эквивалентная схема которого изображена на рис.6.

Генератор работает следующим образом. При закрытом транзисторном ключе ТК накопительный конденсатор С„ заряжается от источника Е„ постоянного напряжения через токоограничительный резистор Я, паразитную индуктивность Ь„, внутреннего монтажа генератора, индуктивность формирователя Ьф и параллельную ей цепь: резистор формирователь Иф - диод V. г При отпирании транзисторного ключа накопительный конденсатор С„ в зависимости от состоя-МЗП ния межэлектродного промежутка МЭП разряжается по цепи:

1) Вариант холостого хода (электроды разведены /мэп=0:

Св — ТК—Ьф — Ь„1 — с„;

2) Вариант пробоя МЭП или короткого замыкания:

Рис.6. Эквивалентная схема транзисторного генератора коротких биполярных импульсов

С„-ТК

МЭП-Ьй-

где - паразитная индуктивность внешнего монтажа (выходной кабель генератора).

Во втором варианте ток разряда конденсатора ¡рк протекает по двум параллельным цепям: через МЭП (ток /МЭп) и индуктивность формирователя (ток ;„ф). Ток коллектора /» транзистора складывается из двух составляющих: из тока разряда конденсатора ¡'рг и гока источника питаний ¿„. Так как £ц « Срк , то [к е ¡рк .

Изобретенная схема генератора обладает важным достоинством: исхшочает влияние переходных затяжных процессов запирания транзисторного ключа на формирование заднего фронта импульса тока разряда конденсатора, так как при малой емкости конденсатора, что соответствует прецизионным режимам прошивки микроотверстий, процесс разряда конденсатора завершается всегда раньше, чем начнутся затяжные переходные процессы запирания транзисторного ключа. Так была решена вторая проблема коротких импульсов, связанная с формированием крутых задних фронтов импульсов разрядного тока.

Были проведены всесторонние исследования работы транзисторного генератора на межэлектродный промежуток при трёх режимах, каждый из которых соответствует определенному состоянию промежутка: холостой ход (электроды разведены); короткое

замыкание (электроды замкнуты); электроэрознонная обработка (электроды находятся на расстоянии электрического пробоя).

Цель исследований режима холостого хода транзисторного генератора импульсов -определение условий, при которых обеспечивается оптимальная форма и параметры холостых импульсов напряжения на межэлектродном промежутке при электроэрозионной прошивке микроотверстий в воде:

- форма импульса напряжения на промежутке должна быть биполярной со средним значением напряжения близким к нулю;

- амплитуда отрицательного импульса должна быть не менее, чем в 2 раза меньше амплитуды положительного импульса;

- форма отрицательного импульса должна быть апериодической;

Биполярная форма импульсов со средним значением напряжения близким к нулю обеспечивается известным решением: подключением параллельно промежутку индуктивности формирователя Ьф (см. рнс.6).

Для выполнения второго требования параллельно индуктивности Ьф подключена цепочка Иф-У,которая позволяет без изменения параметров положительного импульса напряжения изменять с помощью резистора формирователя амплитуду отрицательного импульса, добиваясь выполнения второго требования (рис. 7).

Рис,7. Осциллограмма и эпюра холостого импульса напряжения на МЭП.

С,,=0,018 мкФ, Е* = 100В, =0,2 ыхГя, 1^=0,6 мкГн, Ьф=5,5 мкГн, 1Ц, Ом: 6(1); 8(2)

Однако как показали эксперименты, в зависимости от величины Иф отрицательный импульс может быть апериодическим или колебательным. Так как при апериодическом импульсе обеспечивается более высокая эффективность обработки, были определены условия получения такой формы импульсов. Установлено, что эпюра отрицательного импульса напряжения описывается уравнением:

Решение уравнения показало, что апериодический процесс возможен только при отрицательном определителе Кардано <3, что соответствует соотношению:

ив

юо

Осцилогратаи эщш холостого

импульса напряжения

наМЗП

Си-йОШ нкФ,

Еи-Ш

¡.т=0.2мкГн.

1т=в.6мкГн.

1ф*5,5мкГн

щсьтт

Дфйс3

где а = 4Сн2Ьф;Ь = Сн(2741-18£ф£П1-4); с = 4£П1£| .

Экспериментальной проверкой установлено, что из-за действия неучтенного нелинейного сопротивления диода V расхождение расчетных и экспериментальных значений Иф находится в пределах 13%, что вполне приемлемо для практических целей. На рис.7 показаны три варианта эгаор напряжения холостого хода: Лф<Лф„пт; Лф =Лф01ГГ (2 варианта); Дф>Дф.опт.

В режиме КЗ через транзисторный ключ протекает наибольший ток, поэтому режим является основным для расчета предельного амплитудного значения разрядного тока схемы, а так же количества транзисторов.

При выполнении требования оптимальной скорости включения комбинированного транзисторного ключа уравнение тока разрядного контура в режиме КЗ имеет вид:

d2tpK ^ Дтк^'рк | 'рк _ q dt2 Lo6dt Lo6C„ сак как, Rre = гк_э нас = const, то решением уравнения является:

где ¿об = ¿П1 + - общая индуктивность разряд контура;

'■Ф+1-П2

^ __л-

а>, = —--s /—- собственная циклическая частота разрядного кон-

\ Цбсн \2Loq/ у] ¿обси

тура в режиме к.з.;

ij — — коэффициент затухания разрядного контура в режиме к.з.

2LqC

При t = t„* = -—, имеем амплитудное значение разрядного тока: • 2<it\ '

U = Ус(0)

£й Lоб

Исходя из требования гарантированного предохранения всех транзисторов от перегрузки в режиме КЗ по допустимому импульсному току коллектора /к „ мах была получена расчетная формула количества параллельных транзисторов:

N > кр Лклн—1) + 1,

г Vкитах '

где к„ = г"~э "хт"х _ коэффициент разброса сопротивлений насыщенных трагаисто-

гк—у нас-пил

ров данного типа;

- максимальное значение амплитуды разрядного тока в режиме

'об

КЗ, соответствующее наибольшей ёмкости накопительного конденсатора Сн тах; Ус(0) = Е„ - начальное напряжение на накопительном конденсаторе. Исходя из требования критерия оптимальной скорости включения транзисторного ключа, была получена вторая формула количества транзисторов:

тС/с(0)

й'б^об

Таким образом, количество транзисторных ключей должно удовлетворять двум требованиям, то есть быть больше большого из двух значений.

В режиме ЭЭО были установлены закономерности переходных процессов формирования рабочих импульсов разрядного тока через межэлектродный промежуток, получены расчетные формулы параметров импульсов (амплитуды, длительности, энер-

гии импульсов), определено соответствие параметров импульсов тока требованием технологии ЭЭО микроотверстий.

При выполнении требования оптимальной скорости включения транзисторного ключа уравнение переднего фронта импульса разрядного тока в режиме ЭЭО имеет вид:

„ 1 (1 \исСоНф-ЦщпС'яг+'.ф) , „ 1 . „ „ V

где 1/мэп = 20 — 25В - напряжение на межэлектродном промежутке после его пробоя.

Отсюда, при С = Ггпф = —, была получена расчетная формула приближенного значения амплитуды тока через межэлектродный промежуток при ЭЭО:

ШОНф

---— - — I/____| . ■ - I -.1. -ч

2

Ь„2 + ¿й

об

Установлено, что отклонение расчетного значения 1а мэп, полученного по приближенной формуле, не превышает 6% от точного значения, полученным исследованием функции ¿мэп на экстремум.

Если форму заднего фронта импульса разрядного тока аппроксимировать синусоидой, то длительность £и и энергии ¥/„ импульса разрядного тока с погрешностью, не превышающей 15% могут быть определены по формулам:

\ЛГ„ = 211 к

¿о6С„

¿п2 + ¿об

— п4 Ьой Сн

-м^н

Расчетные формулы 1„ мэп, \У„ были подвергнуты экспериментальной проверке, результаты которой приведены в таблице 5.

Эксперимент подтвердил достоверность полученных расчётных формул. С другой стороны, расчёт и эксперимент показали, что разработанный транзисторный генератор импульсов обеспечивает генерирование импульсов разрядного тока, параметры которых отвечают требованиям технологии электроэрозионной прошивки микроотверстий.

Таблица 5

Расчётные и экспериментальные значения амплитуды, длительности и энергии импульсов разрядного тока через МЭП

Параметр 'Значении

Сн, мкф 0,68-10 10 2,210' 3,3-КГ1 4,7-10"3 0,01 0,018

мкдж расчёт 1,91 2,8 6,17 9,25 13,18 28,04 5,47

эксперим. 1,6-2,5 2,8-3,6 5,3-7,2 7,4-10,8 12,2-15 27,7-35 48-60

(я, МКС расчёт 0,07 0,085 0,127 0,155 0,185 0,27 0,362

эксперим. 0,06-0,08 0,08-0,11 0,12-0,14 0,15-0,17 0,2-0,23 0,28-0,32 0,37-0,4

1а МЭП, А расчёт 2,12 2,58 3,82 4,68 5,59 8,15 10,93

эксперим. 1,5-2,0 2,0-2,5 3,0-3,5 3,5-4,5 4,8-5,5 7,0-8,0 9,6-11

Исследованиями установлено, что в переходных процессах отпирания-запирания на коллекторе транзисторного ключа выделяется значительная импульсная мощность Рю, (рис.8), которая по амплитуде может значительно превышать допустимую.

Был установлен закон изменения мощности Р, переходных процессах, который для случая КЗ описывается уравнением:

Рк = Е ■ • 5 • [-5 ■ е~? + (25 - 1) • е"Г + (1 - 5)] —- где у -коэффициент насыщения транзисторного ключа; ' т - постоянная времени переходного процесса отпирания транзистор; /,- ток коллектора насыщенного транзистора; Е- напряжение источника постоянного тока; I - текущее время.

Отсюда, после исследования функции Рк{() на экс-__ тремум была определена импульсная мощность на кол' лекторе: Рки = 0.25 • Е • /к Рис. 8. Эпюры'коллекторного Установленный закон импульсной мощности, ус-тока (/„) и мощности (Р,), ловно названный автором «законом одной четверти», выделяемой на коллекторе показьгаает что р Не зависит от быстродействия и транзисторного ключа

других своиств-гранзисторного ключа, а находится в прямой пропорциональной зависимости от вольтамперной нагрузки транзистора. Для обеспечения надежной работы транзисторного ключа необходимо выполнение условия: Рки = 0.25-Е-1к<Рттах,

ГДе Ркитах - максимально допустимая импульсная рассеиваемая мощность коллектора транзистора (паспортная характеристика транзистора).

Так же была получена формула средней мощности, выделяемой на коллекторе транзистора в переходных процессах отпирания-запирания:

Ркср =2-/- ¡Рк№ = 2-/ т-Е-1к-к,

где / - частота следования импульсов;

кр = 5 - 0,5 — 5 • (5 — 1) ■ 1п - коэффициент рассеиваемой мощности. Видно, что для уменьшения выделяемой на коллекторе средней мощности и, следовательно, снижения температуры транзистора необходимо, при прочих равных условиях, увеличивать быстродействие транзисторных ключей (уменьшать т) и увеличивать коэффициент насыщения транзистора

Исследованиями установлено, что при обработке в воде условием всплытия расплющенного в боковом межэлектродном зазоре пузыря является:

Я > 9,45 • 10~6

о

где Л -усредненный радиус расплющенного пузыря; <5 -величина бокового зазора между электродами; К„ш - коэффициент коррекции поверхностного натяжения: (для мягких режимов с Ёи= 2 - ЮмкДж, Кти = (0,1 - 0,3)-10"3; для более грубых режимов с Е„= 10 - 50мкДж, 1<„ш = (0,3 - 1,0)-10"3. Установлено, что при движении расплющенных пузырей в щелевом канале Кют и, следовательно, радиус Л снижается в 1,2-1,8 раза, а также увеличивается скорость всплытия пузырей, если в щелевой канал ввести вибратор. Таким образом, вибрация электрода-инструмента повышает эффективность самоэвакуации продуктов эрозии из рабочей зоны благодаря трем положительным факторам: уменьшению диаметров па-

рогазовых пузырей, увеличению их количества и скорости движения в боковом межэлектродном зазоре.

Экспериментально также установлено, что применение вибрации электрода-инструмента не всегда является целесообразным. На рис.9 показан график зависимости производительности прошивки отверстия диаметром ЗОмкм в стали 0Х18Н10Т от глубины отверстия и амплитуды вибрации.

Видно, что на малых глубинах производительность выше при обработке без вибрации; с углублением электрода-инструмента целесообразнее амплитуду вибрации увеличивать.

На базе исследований автором была разработана система адаптивного управления вибрацией электрода-инструмента (патент РФ №63274), которая совместно с двухканальным следящим регулятором подачи позволила существенно повысить эффективность процесса.

Для достижения высокой стабильности и производительности процесса электроэрозионной прошивки мшсроотверстий, когда величина межэлектродного зазора составляет 3- бмкм, потребовалась разработка нового малоинерционного регулятора подачи, обеспечивающего минимальное перерегулирование (перебег) привода подачи в пределах 1 -Змкм. На первом этапе был разработан регулятор подачи (а. с. №952502), во многом решающий указанную проблему (рис. 10).

Рис.10. Структурная схема регулятора подачи: МЭП - межэлектродный промежуток;

П - потенциометр; ЗГ — задающий генератор; ТШ - триггер Шмитта; 1!У1, иу2, иуз - управляющие импульсы; ТУШ, ТУ„ - триггеры управляющий и управляемый; И(> И2, Из - схемы совпадений; УП, УО - усилители каналов подвода и отвода; Д - серводвигатель привода

Из работы схемы регулятора подачи видно, что среднее напряжение в цепи подвода оказывается строго пропорционально числу импульсов холостого хода, а среднее напряжение в цепи отвода — числу рабочих импульсов и импульсов КЗ:

^ср подвода ^имп. хх

"ср отвода ^раб. имп.^имо. КЗ

Именно такой баланс управляющих напряжений регулятора подачи для элехтроэро-зионной прошивки мшсроотверстий оказался оптимальным.

Другие отличительные достоинства разработанного регулятора подачи:

—^ \

___ —, 1 V 2~ / _

т № т ш яю а

Нткт.

Рис.9. График зависимости производительности от глубины обработки: / - без вибрации;

2 - амплитуда вибрации 4 мкм;

3 - амплитуда вибрации 12 мкм

- отсутствие сглаживающего фильтра на входе регулятора, что обеспечивает без задержки выработку управляющего сигнала на каждый импульс напряжения с межэлектродного промежутка;

- при переходе из режима холостого хода в рабочий режим схема обеспечивает ускоренное динамическое торможение двигателя привода, так как изменяется полярность напряжения на двигателе, в отличие от известных схем.

Достоинства нового регулятора подачи позволили уменьшить перебеги до 1-3 мкм, что соответствует требованиям процесса.

На втором этапе была в значительной мере решена проблема инерционности механической части регулятора подачи путем создания двухканального регулятора (патент РФ №63274), в котором так же решалась задача адаптивного управления вибрацией электрода-инструмента (рис.11).

Рис.11. Принципы автоматического управления подачей и вибрацией электрода-инструмента (ЭИ): XX - холостой ход; РХ - рабочий ход;

КЗ — короткое замыкание; МЭП -межэлекгродный промежуток; I - врем»; А, Б, В, Г, Д - состояния процесса обработаем, по тексту.)

а07

Новый регулятор подачи выполняет следующие функции:

- осуществляет рабочую подачу в следящем режиме с помощью электромеханического привода (зоны А, Б, Г, Д);

- осуществляет быстрый отвод-подвод электрода-инструмента на малые расстояния (0,02-0,04мм) при нарушении стабильности процесса с помощью электромагнитной системы вибратора (границы зон Б-В, В-Г);

- осуществляет автоматическое управление вибрацией электрода-инструмента при нарушении стабильности процесса (зона В);

Разработанный двухканальный регулятор подачи с адаптивным управлением вибрацией электрода позволил увеличить производительность на 17-55% и снизить износ

электрода-инструмента на 11-34%.

Глава четыре посвящена технологическим исследованиям и оптимизации параметров процесса элекгроэрозионной прошивки микроотверстий. С целью определения предельных возможностей процесса по глубже обработки был поставлен эксперимент. Прошивались 12 отверстий глубиной от 100 до 1200мкм, т.е. с шагом ЮОмкм. Измерялась производительность и износ электрода-инструмента для каждого отверстия. По разности показателей обработки текущего и предшествующего отверстий рассчитывались для каждого участка отверстия износ электрода и производительность. На рис. 12 представлены графики зависимости относительного линейного износа электрода-инструмента у в % от глубины его внедрения Н для трех диаметров электродов из вольфрама. Обрабатываемый материал - нержавеющая сталь 0Х18Н10Т. Режимы обработки: энергия импульсов 9,25мкДж, частота - 25кГц

у------ I. .

1

» 1 !

3 \ НЮ;

- с* .Т.™ |

Рис. 12. Графики износа электрода-инструмента на различных глубинах прошиваемого отверстия: 1 - для электрода-инструмента диаметром 20 мкм; 2-30 мкм; 3 -50 мкм (сплошные линии -экспериментальные, пунктирные - теоретические)

Н. [Икш

Получена в общем виде математическая модель зависимости у(с1,Н):

кг

у{й,Н) = К где /с, = 0,0033 - 0,433; кг = 0,43 - 55,6

н/гм.

\ \ V '••>

Л — \ V л * 1 - (

V.

1 ч \

\ N г "(V

¡¿»■212 _ 1,761 ' коэффициенты, зависящие от материалов электрода и обрабатываемой детали.

Установлено, что большой износ (свыше 100%) наблюдается на глубинах более 15(1.

На рис. 13 представлен график производительности (2 (мкм/с) на различных глубинах Н прошиваемого отверстия для трех диаметров электрода.

Обобщенная математическая модель зависимости имеет вид:

<1(с1,Ю = кг-й-И -Аг4 -Н +к5-й + к6, где к3 = (5,5 - 0,4) ■ 10"'; кц = 0,417 - 0,041; к5 = 2,678 - 0,193; к(<= 134,2 - 9,69 - коэффициенты, зависящие от материалов электрода и обрабатываемой детали.

По графику видно, что производительность при -углублении электрода монотонно снижается приблизительно по линейному закону. При этом легко определить предельные возможности процесса путем продления кривых до пересечения с осью Н. По нержавеющей стали Нтах = 20й .

Снижение производительности и увеличение износа электрода-инструмента на больших глубинах, очевидно, связаны с ухудшением условий эвакуации продуктов эрозии из межэлектродного промежутка.

Энергия импульсов является важнейшим параметром процесса электроэрозионной прошивки микроотверстий, определяющим производительность, качество поверхности, точность обработки. Установлено, что для докритического диапазона с увеличением энергии импульсов износ и производительности монотонно увеличиваются.

Получены обобщенные математические модели зависимости износа электрода-инструмента и производительности от диаметра электрода и энергии импульсов:

Рис.13 График зависимости производительности на различных глубинах прошиваемого отверстия; 1 -для электрода-инструмента диаметром 20мкм; 2- ЗОмкм. 3-50 мкм ( сплошные линии - экспериментальные, пунктирные - теоретические)

y(d, Я) = 0 „„3^-2 1 ' (l ~ ; Q(d. Я) = fe8(140 - d) ■ (l - e^wj ;

где k-i = 0,009 - 1,205; = 0,191 - 2,647 - экспериментально полученные поправочные коэффициенты для различных материалов.

Определение оптимальных значений энергии импульсов производилось по оперативной производительности Qon = И/Топ ,где Тои - оперативное время, которое кроме основного времени t0 включает вспомогательное tKa на стравливание ?тр медной оболочки с рабочего конца электрода для получения оптимального вылета / выл и его промера tnp, а также дополнительное вспомогательное время t' на установку и снятие детали: Ton(d,H,E) = t0{d.H,E) + tBcn(d,H,E) + t', где t„(d,H,E) = H/Q(d.H.E); txa(d,H.E) = (tTp + tnp)/W(d,H,E), .где N(d, H, E) = (!выл(й) — H) • 100/y(d, H, E) ■ H - количество прошитых отверстий одним травленным электродом.

Установлено, для нашего эксперимента:

Q(d.H.E) = (0.5И ■ (0,0009d - 0,093) + 0,435d + 21,8) • (2,03 - 2,03 • е-0-073Е)

На рис.14 представлен объемный график зависимости Q„„ (Н,Е) для трех диаметров электродов-инструментов

Видно, что для каждого диаметра и глубины отверстия существует оптимальное значение энергии импульсов Еопт, при котором оперативная производительность будет максимальной. В среде MathCAD 2000 были вычислены Е„т для прошивки микроотверстий диаметром 20-100мкм, глубиной Ю0-3000мкм Экспериментально установлено, что с увеличением частоты импульсов / растет износ электрода-инструмента у, особенно малого диаметра.

Для оптимизации частоты импульсов был применен метод аналогичный методу оптимизации энергии импульсов (см. раздел 4.2). Была получена математическая модель оперативного времени T,m(d, H.f), и для исследуемого диапазона режимов был построен график .зависимости оперативной производительности еоп=Я/Гоп от частоты импульсов и глубины прошиваемых отверстий. Установлено, что зависимость Q0„=(H, J) не имеет экстремальных оптимумов.

Был разработан метод определения одностороннего оптимума по графикам оперативного времени. На рис. 15 показан в качестве примера график зависимости оперативного времени от частоты импульсов для d = 20мкм и Н=800мкм.

На графике такого типа наглядно видно, что до частоты 30-40кГц идет существенное снижение времени обработки. При дальнейшем увеличении частоты снижение времени обработки практически не происходит, но увеличивается износ электрода-инструмента, что снижает точность обработки. Поэтому для данного диаметра и глубины отверстия оптимальным является частота 35кГц. Таким же методом были определены оптимальные, частоты для всего диапазона диаметров и глубин микроотверстий.

H,mkm

Рис.14 График зависимости оперативной производительности от энергии импульса и глубины прошиваемого отверстия: 1-для электрода-инструмента диаметром 20мкм; 2- ЗОмкм. 3-50 мкм

T.sec 540 4S0 420 360 iOO 240 ISO 120 60

Рис.15. Графики зависимости оперативного времени от частоты импульса для электрода-инструмента диаметром 50 мкм и глубины 800 мкм

20 40 60 SO 100 120 140 (kHz

Для каждого диаметра и глубины микроотверстия существует оптимальная мощность Рот=Еот_)от> обеспечивающая наибольшую производительность (определение Е„„т и/от - см. разделы 4.2 и 4.3).

Была получена и исследована зависимость удельной оптимальной мощности от диаметра и глубины микроотверстий.

Р 4Р 1

_ «ОПТ Т'0!1Т л

' ОПТ

F

ОПТ

nd2 ''

- + 186,9

if2(0.8817 + 0,387fi) d(50.85 - 26,65Я) После дифференцирования в частных производных выражение Руя nod и приравнивания к нулю получаем уравнение H(d) точек максимумов функции Рya (d):

0,1216

н = i-908.-775^29

Полученное выражение позволяет определить наиболее эффехстивное соотношение Hud, при котором в межэлектродном промежутке реализуется наибольшая удельная

d,MM 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1

Н, мм _ 0,146 0,37 0,54 0,68 0,79 0,89 0,97

H/d — — 3,65 7,4 9 9,7 9,9 9,9 9,7

Видно, что для отверстий <£>50мкм эффективным соотношением является НШ =10; для ¿=35-50мкм - Н/а =1-7; для с/<30мкм эффективных соотношений нет и, как показывает практика, прошивка таких отверстий весьма затруднительна. Таким образом, разработанная методика дает количественную оценку наиболее эффективных геометрических параметров процесса.

С целью установления степени влияния каждого из многочисленных факторов на выходные параметры процесса и определения реальной зависимости износа у электрода-инструмента и производительности Q от диаметра <1 и глубины Н прошиваемого микроотверстия, энергии Е и частоты/импульсов, частоты/, и амплитуды А вибрации электрода был проведен шестифакторный эксперимент.

Для получения адекватных математических моделей весь диапазон диаметров 20-ЮОмкм был разбит на два интервала варьирования: 20-50мкм и 50-100мкм. Соответственно были проведены две сер™ опытов и получены для каждого диапазона по две адекватные математические модели вида:

у = СГ сГ* ■ И«* • Еаз ■ ■ /"5 • Ля<* <2 = с2 • ^ • Н ^ ■ Е • • //5 ■ А <4

где Си С2, а1,аг,аз,а^а5,а6,р1,р2,1}з,р4,/}в'рб - коэффициенты моделей, численные значения которых были определены экспериментально для 13 марок обрабатываемых материалов в двух диапазонах диаметров (см. раздел 4.5).

В результате исследования шестифакторной зависимости установлено:

- с увеличением диаметра электрода его износ уменьшается, так как уменьшается удельная мощность и термическая нагрузка на электрод; при этом производительность увеличивается только в области закритической энергии импульсов (диаметры 20-50мкм), в докритической области (диаметры 50-100мкм) производительность падает, так как уменьшается удельная мощность;

- с увеличением глубины обработки растет износ электрода, уменьшается производительность, так как ухудшаются условия самоэвакуации продуктов эрозии из рабочей зоны;

- с увеличением энергии и частоты импульсов увеличивается и производительность и износ электрода, что объясняется, первое, увеличением удельной мощности, второе, увеличением термической нагрузки на электрод;

- с увеличением частоты и амплитуды вибрации растет и производительность и износ электрода, особенно для электродов большего диаметра, что объясняется интенсификацией процесса самоэвакуации продуктов эрозии и, следовательно, увеличением числа рабочих импульсов.

Первый опыт промышленного применения транзисторных генераторов коротких импульсов для электроэрозионной прошивки микроотверстий показал существенную зависимость производительности, процесса от величины вылета электрода-инструмента, образованного электрохимическим стравливанием медной оболочки с рабочего конца электрода. Как показали наблюдения, скорость прошивки с увеличением вылета до определенной величины заметно растет, далее становится мало изменяющейся и при больших вылетах процесс становится нестабильным, скорость прошивки падает. Таким образом, существует оптимальный диапазон вылета.

Была разработана теория, согласно которой с увеличением вылета электрода-инструмента снижается его поперечная жесткость, уменьшается надежность электрического контакта между электродами в боковом зазоре при КЗ, повышается вероятность электроэрозионного разрушения контакта от импульса тока без разведения электродов, что повышает стабильность и производительность процесса.

В соответствии с этой теорией получена расчетная формула минимального оптимального вылета (односторонний оптимум):

где и„ = 1,1В - напряжение сваривания; /, - амплитуда тока кз; р - удельное электрическое сопротивление; п - параметр площадки касания (здесь п= 1, т.к. контакт точечный); Е • модуль упругости; / -момент инерции сечения электрода-инструмента; /- прогиб электрода-инструмента при КЗ; ош - сопротивление контактного материала смятию.

Разработанный метод расчета оптимального вылета электрода-инструмента позволяет повысить производительность процесса на 30-60%, а полученная расчетная формула после преобразований позволяет прогнозировать разбивку микроотверстий по диаметру.

При электроэрозионной прошивке микроотверстий практическую значимость имеют три погрешности формы отверстия.

1.Наиболее существенной погрешностью формы является овальность, причиной которой является непараллельность осей электрода-инструмента направлению его подачи (рис. 16). Наибольшая овальность получается на входе отверстия и с учетом торцевого износа электрода определяется по формуле:

где Я - глубина отверстия; « - угол отклонения оси электрода от направления его подачи (среднее значение а, определенное по результатам большой выборки из 50 опытов, не превышает 0,04°); у - относительный линейный износ электрода -инструмента в %.

2. Локальная конусная разбивка боковой поверхности отверстия является следствием разрядов в боковом зазоре через продукты эрозии по тракту их движения с газовыми пузырями из промежутка. В поперечном сечении профиль разбивки имеет вид части эллипса; в продольном - экспоненциальной кривой. Размер эл-липсности определяется по формуле:

£0.3 . ¿0.8 . „0.5 . + _г_)0-5. (! _ е-"/шо),

«ПИТ

чЛЙ

■0-

; Лов

Рис. 16. Схема образовании погрешности типа овальность

д„,= а,7-ю-4

где (1 и Н-диаметр и глубина отверстия в мкм; £ - энергия импульсов в мкДж; у - относительный износ электрода-инструмента в %.

З.Погрешность вследствие износа боковой поверхности электрода-инструмента характерна для глухих отверстий. Величина этой погрешности составляет 30-100% от эллипсности. Для сквозных отверстий погрешность устраняется дополнительным калибрующим ходом электрода.

Так как для электроэрозионной прошивки микроотверстий был впервые разработан и применен транзисторный генератор сверхкоротких импульсов, возникла необходимость в изучении зависимости шероховатости обработанной поверхности Ла от параметров уникальных импульсов тока: энергии Е и частоты/ длительности пачек импульсов. Установлено, что длительность пачек импульсов несущественно влияет на шероховатость, поэтому полученная математическая зависимость имела вид:

Дв=С-Яв-/*

где С, а, р - параметры модели, зависящие от материала электродов, состава рабочей жидкости. При обработке в воде С=0,0248 -0,1838; а=0,526 -0,811; /? = -(0,177-0,36).

Установлено, что наибольшее влияние на шероховатость оказывает энергия импульсов, и что при равных условиях шероховатость при обработке в керосине больше на 15-23% по сравнению с обработкой в воде.

При исследования геометрических параметров и формы эрозионных лунок впервые установлено закономерная связь между числовым значением показателя степени а при энергии Е импульсов в уравнении регрессии вида Л„=С£" и формой получаемых лунок (табл. 6).

Таблица 6

Форма лунок Конус Параболоид вращения или шаровой сегмент Полуэллипсоид вращения Круговой цилиндр

а 1/3 1/2 2/3 1

В соответствии с новой теорией значения а может изменяться в широком диапазоне^,33 -1,0;в известных работах - а=0,33-0,4. При этом с уменьшением энергии и увеличением частоты импульсов снижается шероховатость, а форма лунок приближается к цилиндрической или полуэллипсоиду вращения с весьма малым соотношением диаметра к глубине лунки (до 1,5-2). Ранее минимальным соотношением считалось 45. Открытие новых закономерностей формирования микрошероховатости связано с применением нового транзисторного генератора сверхкоротких импульсов малых энергий.

В пятой главе представлены практические результаты работы: типовои технологический процесс, режимы обработки и оборудование для эффективной элекгроэрози-онной прошивки прецизионных микроотверстий.

Процесс осуществляется на электроэрозионных станках моделей 04ЭП-10, СЭП. МЭП-2-004; СЭП.Р-6,5-002.

В качестве электрода-инструмента используется:

- для диаметров 0,01 - 0,2 мм вольфрамовая проволока, гальванически покрытая

слоем меди до 0,4-0,5мм;

- дня диаметров более 0,2мм вольфрамовая, молибденовая, латунная, медная проволока без покрытия, как обладающая достаточной жесткостью.

Перед установкой в станок электроды рихтовались. После установки с рабочего конца омедненного электрода стравливалась медная оболочка в 50% растворе хромового ангидрида до оптимального вылета. В качестве рабочей жидкости используется водопроводная вода. Подробное описание технологического процесса дается в приложении к диссертации.

Для оптимизации режимов обработки были определены граничные условия процесса. Для обеспечения эффективного пароструйного характера процесса необходимо, чтобы наибольшее значение удельной мощности Руд разряда удовлетворяло ограниче-

ншо: Руд = ^>10*Вт/см2

Для обеспечения этого требования определены граничные значения параметров импульсов разрядного тока: амплитуды тока

г + = 2-25к,

'а мэп = £п2+£ф [ 1о5 МЭ,Л и 2 П

длительности импульса {„ = згуЬ^Сд = 0,05 — 0,5мкс,

Е = 2 ии

¿о6Сн [Ус(0)£ф

¿П2 + ¿Ф ¿об

= 2 - 150мкДж

три группы.

Группа 1- отверстия, для которых основным требованием является получение наибольшей производительности. При этом требования по точности и шероховатости поверхности не являются лимитирующими. Например, микроотверстия в атравматиче-ских иглах.

В этом случае оптимальные значения энергии Евт и частоты у0„т импульсов определяются исходя из обеспечения наибольшей оперативной производительности (см. глава 4) В табл 5 1 и 5.2 диссертации даны расчетные значения Еот и/опт в зависимости от а и Я микроотверстая. Для ¿=20-100мкм и Я=100-3000мкм граничные значения Яопт=0,6-41,5мкДж, /0П1= 1 -105 кГц

Группа 2: отверстия со средними требованиями по точности (Д=0,005 - 0,01мм) и шероховатости поверхности (Я„=0,32-0,64мкм). Для этого случая, как показывает практика, максимально возможная производительность ограничивается требованиями по шероховатости, а точность, как правило, обеспечивается автоматически выбранными режимами. К этой группе относятся микроотверстия в деталях электронных приборов с глубиной до 10 диаметров. Для отверстий этой группы оптимальное сочетание энергии Е и частоты / импульсов должно удовлетворять ограничению Иа = СЕ"^ < йазад. где Яазад- заданное значение шероховатости. Например, для стали Х18Н10Т Ло=0,085Е°'746/^'. Дискретные значения Яа для всего диапазона режимов станка 04ЭП-10М, рассчитанные по этой модели, приведены в табл.7

Таблица 7

Значения шероховатости поверхности микроотверстий, /?„, мкм, при обработке

Энергия импульсов, мкДж Частота импульсов, кГц

25(1) 33(2) 50 (3) 100(4)

1 2 3 4 5

1.91(1) 0,051 0,047 0,041 0,033

2,8 (2) 0,068 0,062 0,055 0,044

6,17(3) 0,122 0,112 0,098 0,079

9,25 (4) 0,165 0,152 0,133 0,107

13,18(5) . 0,215 0,197 0,173 0,14

28,04 (6) 0,378 0,347 0,305 0,246

50.47 (7) : 0,5 Мб 0,537 0,472 0,381

92,52 (8) 0,92 0,844 0,742 0,599

131,77(9) 1,198 1,099 0,966 ' 0,78

157(10) 1,365 1,253 1,101 0,888

Выбирая по таблице ближайшее меньшее значение /?„ относительно заданного, определяют требуемое оптимальное сочетание режимов обработай: энергию и частоту импульсов, при котором обеспечивается наибольшая производительность при заданном ограничении по шероховатости. Например, при Лй-,м=0,64м1см имеем £о1Г1=50,47мкДж, /0Ш.=25кГц (см.отмеченное в табл.7)

Группа 3:отверстия с жесткими требованиями по точности (Д< 0,005мм) и шероховатостью (Яа< 0,32мкм). Например, микроотверсткя в инструменте микросварки, волоках, изделиях электронной техники с соотношением Ш> 15-20. В этом случае требуется получить наибольшую производительность, выполнив требования двух ограничений: по шероховатости поверхности и точности обработки.

Расчет режимов обработки (£) и/0 по первому ограничению (Л„) производится по такой же методике, как для микроотверстий группы 2 (см.выше).Расчеты по второму ограничению (по точности Д) производятся в следующем порядке.

1.Так как основной погрешностью отверстия является овальность, зависящая от износа у электрода-инструмента, то ограничение по точности может быть выражено через допустимый относительный износ ухо„ электрода (см. глава 4):

где Н - глубина отверстия; а=0,04° - наибольший угол отклонения оси электрода от направления его подачи; Дот, - заданная точность отверстия.

2. Используя данные многофакторного эксперимента (см. глава 4) строят математическую модель вида у = С1£°1/''1 и таблицу зависимости у {Е,/) по принципу таблицы 7.

3. По таблице выбирают ближайшее меньшее значение износа у относительно улов и соответственно второе предельное сочетание режимов обработки Ег,/г-

Чтобы выполнить требования двух ограничений из двух предельных сочетаний режимов: E\,fi и E2Ji выбирают более мягкий режим.

Оборудование для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий представляет собой три поколения станков, в создании которых непосредственное участие принимал автор. Первое поколение станков представляет модель 04ЭП-20 являющаяся базовой, относительно нее сравнивались все последующие разработки. Было изготовлено около 150 станков. В отличие от предшествующих аналогов станок был оснащен прецизионным координатным столом, двумя оптическими головками, электронным усилителем следящей системы. Однако станок имел традиционный RC-генератор импульсов, в качестве рабочей жидкости использовался керосин, использовался низкочастотный (ЮОГц) вибратор. Поэтому нерешенными оставались проблемы производительности, износа электрода-инструмента, прошивки глубоких микроотверстий, проблема экологии вследствие использования керосина.

Базовой моделью станков второго поколения является электроэрозионный станок модели 04ЭП-10М (рис.17). Серийно изготовлялся заводом «Ритм» (г. Белгород). Изготовлено и внедрено в производство свыше 500 станков.

Основные отличительные конструктивные особенности нового станка: использование в качестве источника технологического тока транзисторного генератора коротких биполярных импульсов наносекундного диапазона (защищен а.с.№834923); применение быстродействующего регулятора подачи (защищен а.с. №952503); применение высокочастотного вибратора с адаптивным управлением (пат.РФ №63274); использование в качестве рабочей жидкости обычной воды; продуманное дизайнерское оформление станка (свидетельство на промышленный образец №13125).

Техническая характеристика станка модели 04ЭП-10М

Размеры координатного стола, мм........................................................................ ¡40x140

Ход координатных перемещений: х,у; мм........................................................................ 25

Установочное перемещение каретки, мм........................................................................80

Рабочее перемещение вибратора, мм...............................................................................40

Диаметры прошиваемых отверстий, мм............................................................... 0,015-0,5

Наибольшая глубина прошиваемых отверстий, диаметров электрода.............................15-30

Точность выполнения отверстий (разноразмериость для 0,04 мм),мм............................± 0,002

Скорость прошивки отверстий 0,015-0,1 мм в твердом сплаве ВК-6М,мм/мин.................0,5-1,5

Шероховатость обработанной поверхности, й„, мкм....................................................0,1-0,5

Минимальный относительный линейный износ электрода из вольфра ма при прошивке твердого

сплава ВК-6М, %.............................................................................................................1-8

Частота следования импульсов, кГц...................................................................44,66,100,200

Длительность импульсов тока, мкс......................................................................................0,05-0,5

Амплитуда импульсов тока, А.........................................................................................2-25

Частота колебаний электрода, Гц..............................................................................200-800

Потребляемая мощность, кВт ...........................................................................................0.25

Межэлектродная среда.:.....................................................................водопроводная вода

Расход воды, я/ч................................................................................................................. 4

Габаритные размеры, мм...................................................................................720x650x1400

Масса, кг........................................................................................................................160

К третьему поколению станков для электроэрозионной прошивки малых отверстий относят станки, оснащенные системами ЧПУ моделей 04ЭП-10МФ2, СЭП.МЕП-1-005, СЭП-85-001.

В шестой главе представлены технико-экономические показатели внедрения результатов работы Созданные новая технология и оборудование для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий имели следующие преимущества перед устаревшей технологией первого поколения: увеличение производительности в 2-10 раз (в зависимости от обрабатываемого материала и глубины отверстия); снижение износа электрода-инструмента и, как следствие, повышение точности обработки в 2-3 раза; увеличение предельной глубины прошиваемых отверстий в 1,5-2 раза; существенное улучшение условий труда рабочих и снижение пожароопасное™ оборудования вследствие замены рабочей жидкости керосина на воду.

При внедрении новой технологии и оборудования большинство расчетов экономического эффекта связаны с увеличением производительности процесса. Наибольший эффект достигается при прошивке микроотверстий глубиной свыше десяти диаметров, а так же при обработке труднообрабатываемых материалов: твердого сплава, хромони-келевых сталей, высоколегированных сплавов. Только электроэрозионных станков модели 04ЭП-10М было внедрено в различных отраслях промышленности свыше 500 штук (табл. 8).

Таблица 8

Объемы внедрения и применяемость электроэрозйонных станков

№ в/ п Типовые обрабатываемые изделия Отрасль промышленности Объем внедрения станков

шт %

1. Твердосплавный инструмент для микросварки и микропайки электронная 84 16,6

2. Детали электронных приборов (анодные узлы ЭОС, видико-нов, иконоскопов, супертиконов, погенциалоскопов, ЭЛТ, детали магнитных блоков, волноводы ЭВГО электронная 185 36,6

3. А травматические хирургические иглы медицинская 42 8,3

4. Детали пневмо- и гидрорегулирующей аппаратуры, распылители топлива и окислителя ЖРД, сопла дыхательных аппаратов подводников, космонавтов, охлаждающие каналы лопаток турбин турбореактивных двигателей авиационная, оборонная, азрокосмиче-ская 41 8,1

5. Твердосплавные кондукторы, направляющие втулки для заточки малых сверл, фильеры, ювелирный инструмент инструментальная 24 7,4

6. Дроссели, распылители, форсунки автомобильная 28 5,5

7. Детали техоснастки часового производства часовая 17 3,4

8. Керны для навивки спиралей, волоки, направляющие устройства дай намотки электротехническая 16 зд

9. Стерясни спец. печатающих устройств принтера, датчики расходомеров, дозаторы машиностроение 14 2,8

10. Прочие изделия 50 9,9

Наибольшее количество станков внедрено в электронную промышленность (более 50%) в производство деталей электронных приборов и инструмента для микросварки. Значительное количество станков эксплуатируется также в медицинской (атравмати-

ческие иглы), оборонной, аэрокосмической, авиационной, автомобильной, инструментальной промышленности.

Таким образом, реализация результатов исследования и разработок позволила создать в промышленных масштабах эффективную технологию и оборудование для электроэрозионной обработки прецизионных микроотверстий, внедрить свыше 500 станков только мод. 04ЭП-10М. Только от внедрения 15 станков на 10 оборонных предприятиях (см.приложение к диссертации) подтвержденный годовой экономический эффект в пересчете на текущий курс рубля составил 24.3 млн.руб.

Основные результаты и выводы по работе

1. Выполненный комплекс исследований и разработок по характеру результатов представляет собой совокупность научно обоснованных технических и технологических решений, внедрение которых внесло значительный вклад в развитие экономики страны и повышение её обороноспособности. Была решена актуальная научная проблема по созданию теоретических основ и методологии проектирования высокоэффективной технологии и оборудования нового поколения для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий.

2. Впервые разработана и экспериментально подтверждена теория дополнительного удаления металла с раскаленной поверхности лунки в твердой фазе взрывным газогидродинамическим потоком металлического перегретого пара, выбрасываемого из лунки после спада короткого импульса тока. Этот научный факт дополняет феноменологическую модель механизма электрической эрозии Б.Н. Золотых новым способом удале-ления металла с электрода.

3. Предложенная экспоненциальная модель расширения канала разряда хорошо коррелируется с дебаевским ограничением радиуса канала плазмы и позволяет с высокой точностью прогнозировать геометрические параметры лунок и, следовательно, характер шероховатости обрабатываемой поверхности.

4. Установлено, что в основе процесса естественной эвакуации продуктов эрозии из межэлектродного промежутка лежат обусловленные электрическим разрядом два встречно-параллельных потока: восходящий эвакуирующий, насыщенный парогазовыми пузырями, и нисходящий поток обновления, являющийся следствием первого потока;получены математические модели, показывающие, что интенсивность самоэвакуации повышается с увеличением насыщенности эвакуирующего потока пузырьками.

5. Изобретенный транзисторный генератор коротких биполярных импульсов нано-секундного диапазона (а.с. №884923) и методы оптимизации его параметров обеспечивают формирование импульсов тока и напряжения, параметры которых удовлетворяют требованиям процесса электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий в воде: длительность импульсов тока 0,05-0,5мкс, амплитуда тока 2-25А, энергия разрядных импульсов 2-150мкДж, частота импульсов 44-200кГц, форма импульсов биполярная с апериодическим обратным выбросом.

6. Требуемые параметры генератора импульсов и, следовательно, его высокая технологическая эффективность были получены благодаря новым научно-техническим разработкам автора:

- предложена и исследована идея применения комбинированного ключа из параллельно соединенных транзисторов, доказана ее эффективность для увеличения крутизны и уменьшения длительности переднего фронта импульса тока;

- на основе этой идеи сформулирован новый критерий оптимальной скорости включения комбинированного транзисторного ключа и получены расчетные формулы количества транзисторов в ключе;

- разработанная оригинальная схема генератора позволила полностью исключить влияние затяжных переходных процессов запирания транзисторного ключа на формирование заднего фронта импульсов разрядного тока и, следовательно, получить высокую крутизну и малую длительность заднего фронта импульса;

- установлено, что более эффективной является апериодическая форма холостых биполярных импульсов напряжения, для получения которых предложена схема индуктивного формирователя с резисторно-диодной цепочкой и необходимые дня оптимизации параметров схемы формирователя математические модели.

7. В исследованиях переходных процессов отпирания-запирания транзисторного ключа в генераторе импульсов для электроэрозионной обработки был открыт закон «одной четверти», согласно которому импульсная мощность, выделяемая на коллекторе транзистора в моменты его запирания и отпирания, составляет % от произведения амплитудных значений тока и напряжения, что следует учитывать при выборе типа транзистора.

8. Разработан новый быстродействующий двухканальный следящий регулятор подачи с динамическим торможением привода в переходных процессах (а.с. №952502, пат. РФ №63274), позволивший снизить перебеги в 2 раза и повысить стабильность и производительность процесса обработки.

9. Изучена физическая сущность положительного влияния вибрации на процесс: уменьшается размер пузырьков, увеличивается их количество и скорость всплытия. Установлено, что для каждой глубины обработки существует оптимальная амплитуда вибрации, соответствующая наибольшей производительности. Была разработана система адаптивного управления вибрацией (пат. РФ№63274). 10.В технологических исследованиях на новых базовых компонентах:

- установлена обратная линейная зависимость производительности процесса от глубины внедрения электрода-инструмента в обрабатываемую деталь, получен метод оценки предельной глубины прошиваемых отверстий;

- разработан метод расчета оптимального вылета электрода-инструмента, который позволяет повысить производительность процесса на 30-60%, а так же прогнозировать разбивку микроотверстий по диаметру;

- установлено, что основной погрешностью электроэрозионной обработки микроотверстий является погрешность формы типа овальность, на которую получены необходимые расчетные формулы; произведена оценка других погрешностей;

- установлена закономерная связь между показателями степени при энергии импульсов в уравнении регрессии Ra=f(EJj,Un) и формой эрозионных лунок; доказано, что этот показатель в зависимости от формы лунок принимает значения 0,33-1,0, в отличие от известных оценок - 0,33-0,4.

11,При реализации результатов исследований было разработано, серийно освоено и внедрено в основном в оборонные отрасли свыше 1000 единиц нового оборудования восьми моделей. Наибольшее применение нашел станок мод. 04ЭП-10М, который при обработке прецизионных микроотверстий обеспечил повышение производительности в 2-5 раз, снижение износа электрода-инструмента и повышение точности обработки в 2-3 раза, увеличение предельной глубины прошиваемых отверстий в 1,5-2 раза, существенное улучшение условий труда рабочих. Было изготовлено и внедрено свыше 500 станков этой модели, суммарный годовой экономический эффект от их внедрения составил сотни миллионов рублей. Высокий уровень исследования и разработок подтвержден авторскими свидетельствами и патентами на изобретение, свидетельствами на промышленный образец, медалями различных выставок и правительственными наградами. Внедрение результатов работы внесло значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

Основные положения диссертации отражены в работах Монография

1.Бойко А.Ф.Эффективная технология и оборудование для элеетроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий [Текст]: монография/А.Ф.Бойко.-Белгород: Изд-во БГТУ, 2010.-314с.

Статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ

2. Погонин A.A.Особенности расчёта по мощности силовых транзисторных ключей, используемых а генераторах импульсов станков электроэрозионной обработки[Текст]/ А.А.Погонин, А.Ф.Бойко,Б.В.Домашенко//СТИН.-2006.-№5.-С.ЗЗ-35.

3. Погонин А.А.Влияние пневмоструйной обработки на качество обрабатываемых изделий ма-шистроения[Текст]/А.А.ПогонинАФБ°йко,Т.А.Блинова//Технолошя машиномстроения.-2007-№4.-С.52-53.

4. Погонин A.A. Модернизация генератора импульсов тока для электроэрозионной прошивки капиллярных отверстий[Текст]/ A.A. Погонин, А.Г. Схиртладзе, А.Ф. Бойко, Б.В. Домашснко// Ремонт, восстановление, модернизация,- 2007.- № 8.- С. 28-33.

5. Бойко А.Ф. Оптимизация выпета электрода-инструмента при электроэрозионной прошивке михроотверстий[Текст]/ А.Ф. Бойко, A.A. Погонин, М.Н. Воронкова//Технология машиностроения,- 2008.- № 10.- С. 18-20.

6. Бойко А.Ф. Сравнительный анализ производительности электроэрозионной прошивки микроотверстий при использовании RC- и транзисторного генераторов импульсов[Текст] /А.Ф. Бойко, A.A. Погонин, М.Н. Воронкова// Электрика,- 2009.- № 10.- С. 19-23.

7. Бойко А.Ф. Технологические методы получения микроотверстий. Часть 1 [Текст]/А.Ф. Бойко// Ремонт, восстановление, модернизация.- 2009,- № 9.- С. 31-36.

8. Бойко А.Ф.Технологические методы получения мшсроотверстийЛасть 2[Текст]/А.Ф.Бойко //Ремонт, восстановление, модернизация.- 2009.- № 10.- С. 21-25.

9. Бойко А.Ф. Исследование переходных процессов наносекундного транзисторного генератора импульсов для электроэрозионной прошивки микроотвсрстий в режиме холостого хода к короткого замыкания [Текст] /А.Ф. Бойко, A.A. Погонин, М.Н. Воронкова, А.Г. Схиртладзе// Электрика,- 2010,-№.1.- С. 28-35. .

10. Погонин A.A. Совершенствование технологии процесса электроэрозионной обработки мик-микроотверстий[Текст] / A.A. Погонин, А.Ф. Бойко, Б.В. Домашенко, А.Г. Схиртладзе// Ремонт, восстановление, модернизация.- 2010,- № 1.- С. 5-7.

11.БойкоА.Ф.Электроэрозионная обработка микрорадиусов[Текст] /А.Ф.Бойко//Ремоят, восстановление, модернизация.-2010.-№5.-С.2-4.

12.ПогонинА.А.Дисперсный анализ продуктов электроэрозионной обработки/[Текст] А.А.Погонин,А.Ф.Бойко, Т.А.Блинова'/ Технология машиностроения.-2010.-№6.-С.26-28.

13. Погонин А.А.Определение оптимального метода установки электрода-инструмента относительно обрабатываемой детали [Текст] /А.А.Погонин,А.Ф.Бойко, Т.А.Блинова// Ремонт, восстановление,модернизация.-2010.-№7.С.36.

14. Блинова Т.А.Зависимость шероховатости поверхности малых отверстий от типа ра-бочей среды и режимов элекгроэрозионной обработки [Текст] Я.А.Блинова ,А.А.Пого-нин А.Ф.Бойко//Известия Самарского научного центра Российской академии наук.-Са-мара;Изд-во Самарского научного центра РАН.-2010.-Том 12(33)Д»11(2).-С.301-303.

15. Бойко А.Ф.Оптимизация мощности элекгроэрозионной прошивки микроотвер-стий[Текст]/А.Ф.Бойко//Ремоит, восстановление, модернизация.-2010.-№7.-С.43-47.

16. Бойко А.Ф.Анализ динамики удельной мощности электрических разрядов при электроэрозионной прецизионной обработке [Текст] /А.Ф.Бойко//Ремонт, восстановление, модернизация.-20И.-Л°3-С.44-47.

17.Бойко А.Ф.Особешюсти механизма электрической эрозии при использовании сверхкоротких импульсов тока[Текст]/А.Ф.БойкоАГехнология машиностроения. -2011.-№4.-С.23-25

18. Бойко А.Ф. Исследование механизма естественной эвакуации продуктов обработки при электроэрозионной прошивке микроотверстий[Текст] /А.Ф.Бойко//Ремонт, восстановление,модернизация.-20 II .-№4-С.4 9-51.

19. Бойко А.Ф. Исследование динамики изменения канала разряда при электроэрозионной обра-ботке[Текст]/А.Ф.Бойко//Технология машиностроения.-2011 ,-№5.-С. 17-19.

Публикации в других изданиях

20. Ноздрин И.А. Электроискровая обработка радиусов малых размеров[Текст]/ И.А. Ноздрин, А.Ф. Бойко// Электронная техника. Сер.7, Технология, организация производства и оборудование,- 1973. -№4(56).- С.27-31.

21. Ноздрин И.А. Технология получения сложных отверстий в твердосплавном инструменте для микросварки[Текст] / И.А. Ноздрин, А.Ф. Бойко// Электронная тех-ника.Сер.7, Технология, организация производства и оборудование.-1973.-№6(58).- С. 26-31.

22. Погонин A.A. Бесконтактная следящая система к копировальным сганкам[Текст] /A.A. Пого-нин, А.Ф. Бойко// Межотраслевые вопросы науки и техники,- 1975,- №10/2,- С.17-18

23.Бойко А.Ф.Высокопроизводительные методы электроэрозионной обработки деталей штампов и пресс-форм[Текст]/ А.Ф. Бойко// Научно-техн. конф.: тез.докл., Белгород, 4-6 февраля 1975г./ БТИСМ - Белгород, 1975,- С. 34-35.

24. Бойко А.Ф. Об опыте эксплуатации и модернизации электроэрозионного оборудования в инструментальном производстве[Текст] /А.Ф. Бойко// Техн. совещание: тез. докл., Москва, 16 февраля 1976Г./11-е Глав.упр-е МЭП.- Москва, 1976-С. 18-19.

25.Бойко А.Ф. Перспективы развития электроэрозионных методов обработки метал-лов[Текст]/А.Ф. Бойко// научно-техн. кон.: тез.докл., Белгород, 30 марта -6 апреля 1977г./ БТИСМ.-Белгород, 1977.- С. 47-48

26.Бойко А.Ф.Примснение высокопроизводительных методов изготовления инструмента методом электроэрозии[Текст] / А.Ф. Бойко// Прогрессивная технология изготовления и современные методы повышения стойкости режущего и специального инструмента и оснастки: тез. докл. научно-практ. конф., Белгород, 17-18 ноября 1977гУ ЦНТИ.- Белгород, 1977.- C.S6

27. Бойко А.Ф. Прогрессивная технология и оборудование для электрофизической размерной обработтот деталей штампов и пресс-форм[Текст]/ А.Ф. Бойко// Проп>ессивные методы изготовления технологической оснастки: тез.докл. Республ. научно-техн. конф., Рига,21-23 ноября 1979г. /ЛатНИИНТИ.- Рига, 1979.- С.31-33.

28.Бойко А.Ф.Высокоэффективные технологические процессы электроэрозионной обработки технологической оснаспш, инструмента и микроинструмента[Текст]/А.Ф. Бойко// Прогрессивная технология в инструментальном производстве: тез.докл. Обл. научно-практ. конф., Белгород, 12 июня 1919г./ Обл.правл. НТО Машпром, ЦНТИ.- Белгород, 1979.- С.24-25. ^

29. Бойко А.Ф. Высокочастотная элекгроэрозионная прошивка отверстий малого диамет-ра/[Текст]А.Ф. Бойко// Электронная обработка матсриалов.-1980,- № 1,- С.86-88.

30.Бойко А.Ф.Тиристорный генератор импульсов для высокопроизводительной электроэрозионной вырезки[Текст]/А.Ф. Бойко//Электронная обработка материалов.-1981.- № 2.- С.78-80. ^

31.Бойко А.Ф.Прецизионный станок 04ЭП-10М для высокочастотной электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра[Текст] / А.Ф. Бойко, Ю.М. Бративник, Ю.А. Хукаленхо// Электронная обработка материалов,- 1983,- № 3 - С. 76-78.

32. Бойко А.Ф. Техника и технология электроэрозионной обработки микросварочного инструмента из карбида вольфрама и перспективы ее развития[Текст]/А.Ф. Бойко// Развитие производства инструмента для микросварки и микропайки: тез.докл. Засед. секции №10 НТС МЭП, Чебоксары,18-19сентября 1983г./Завод «Контур».- Чебоксары, 1983.- С.6-8.

33.БойкоА.Ф.Электроэрозионное оборудование для размерной обработки микроинструмен-та[Текст]/ А.Ф. Бойко, Ю.М. Бративншс// Электронная техника. Сер. 7, Технология, организация производства и оборудование.- 1984.-№3,-С. 17-19.

34.Бойко А.Ф. Станок для электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра[Текст]/ А.Ф. Бойко// Станки и инструмент.- 1987.- № 12.- С. 24-25.

35.Бойко А.Ф.Электроэрозионная прошивка отверстий малого диаметра[Текст] /А.Ф.Бойко // Электрофизические и электрохимические методы обработки:тез.докл.Научно-техн.конф., Харьков, 1987.-С.28-29.

36.Бойко А.Ф.Расчет оптимального вылета электрода-инструмента при высокочастотной электроэрозионной прошивке отверстий малого диаметра[Текст]/ А.Ф. Бойко// Электронная техни-ка.Сер.7,Технология, организация производства и оборудование.-1988.- № 5.- С.85-87.

37. Бойко А.Ф. Сравнительный анализ роста производительности процесса при высокочастотной элекгроэрозионной прошивке отверстий малого диаметра[Текст]/А.Ф.Бойко// Электронная обработка материалов.-1989,- № 1.- С. 77-81.

38.Бойко А.Ф. Особенности расчета транзисторного генератора биполярных коротких импульсов для высокочастотной электроэрозионной прошивки в воде отверстий малого диаметра [Текст]/А.Ф. Бойко; Электронная обработка материалов.- Кишинев, 1988,- 21с,- Деп. в ВИНИТИ 26.10.88, №7683-В88.

39. Бойко А.Ф. Исследование переходных процессов транзисторного генератора коротких биполярных импульсов для электроэрозионной прошивки в воде отверстий малого диаметра[Тексг]

/А.Ф. Бойко;Электронная техника.Сер.7.Технология,организация производства и оборудование. -Н. Новгород, 1989.- 12с-Деп. в ЦНИИ Электроника, 1989,№Ц-5П9.

40. Бойко А.Ф. Станки для скоростной электроэрозионной прошивки малых отверстий/[Тскст] А.Ф. Бойко// Электронная промышленность.- 1990,- №11.- С. 4-5.

41.Бойко А.Ф.Станки для скоростной электроэрозионной прошивки малых отверстий[Текст] /А.Ф.Бойко//Электронная обработка материалов.-1991.-Л» 1.-С.72-73.

42.Погонин А.А.Исслсдование переходных процессов при параллельном соединение транзисторных ключей в генераторах импульсов элекгроэрозионных станков[Текст] /А.А.Погонин, А.Ф. Бойко,Б.В. Домашенко//Вестник БГТУ.-2005.- К» 11 (Спецвыпуск-.Материалы Международной науч.-пракг. конф.«Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии»).-С.368-376.

43 .Погонин A.A. Исследование производительности электроэрозионной прошивки капиллярных отверстий[Электронный ресурс]/А.А. Погонин, А.Ф. Бойко, Б.В. Домашенко// Инструментальное и метрологическое обеспечение машиностроительных производств 2005: тез.докл. Между-нар. науч.-техв. электронная интернет-конф., Тула, 2005г./ Тульский гос. ун-т,- Тула, 2005.- С. 17-23,- Режим доступа: http.7Avww.naukatula.ru

44 Поготга A.A. Оптимизация энергии импульса при электроэрозионной прошивке капиллярных отверстий [Текст] /A.A. Погонин, А.Ф.Бойко, Б.В. Домашенко//Механики - XXI веку:сб. докл.У межрегион.науч.-техн. конф. с междунар.участ.,Братск,1-3 марта 2006г./Братский гос. унт,- Братск, 2006,- С. 256-261.

45 .Погонин A.A. Влияние энергии и частота импульсов тока на производительность электроэрозионной обработки капиллярных отверстий[Текст]/А.А.Погонин, А.Ф. Бойко, Б.В. Домашенко// Новые материалы и технологии в машиностроении:сб. докл. Пятая междунар. науч.-техн. конф., Брянск, 2006г7 Брянская гос. инж.-технол. акад.- Брянск, 2006.- С.133-136.

46. Погонин А.А.Влияние энергии и частоты импульсов тока на качество поверхности капиллярных отверстий, полученных в результате электроэрозионной прошивки[Текст] / A.A. Погонин, А.Ф. Бойко, Т.А. Блинова// Науха на рубеже тысячелетий: сб. мат-ов 5-й междунар. науч.-пракг. конф., Тамбов, 26-27 окг. 2008г./ ТГТУ.- Тамбов, 2008.-C.1S7-159.

47. Погонин A.A. Влияние состава рабочей жидкости на форму эрозионных лунок[Текст] / A.A. Погонин А Ф.Бойко,Т.А.Блинова// Наука и устойчивое развитие общества:сб. мат-лов четвертой междунар. науч.-пракг. конф.,Тамбов,25-26 сент.2009г./ ТГТУ .-Тамбов,2009.-С.386.

48 Погонин A.A. Погрешность установки электрода-инструмента и ее влияние на форму обработанной поверхности[Техст]/А.А. Погонин,А.Ф. Бойко,Т.А. Блинова// Наука на рубеже тысячеле-тий:об.мат-лов шестой междунар.науч.-практ. конф.,Тамбов,26-27окт. 2009г. / Тамбов.гос. тех-нич. ун-т.- Тамбов,2009.-С.217-218.

49.Погонин А.А.Зависимость производительности и износа электрода-инструмента от его материала при электроэрозионной прошивке капиллярных отверстий[Текст]/ A.A. Погонин, А.Ф. Бойко, Т.А. Блинова//Наука на рубеже тысячелетий: сб. мат-лов шестой междунар. науч.-практ. конф.,'Тамбов, 26-27 окт. 2009г./ Тамбов.гос.технич.ун-т,- Тамбов, 2009.-С.218-219.

50.Блинова Т.А. Технологические проблемы повышения качества изделий с малыми отверстия-ми[Текст]ЛГ.А.Блинова, А.Ф.Бойко А-А-Погонин// Надежность и качество: труды межд.симп.:под ред.Н.К.Юркова.-Пенза:Изд-во ПГУ.-2010.-Т2.-С.444-446.

Авторские свидетельства и патенты

51 А с 884923 СССР.М.Кл3. В 23 Р 1/02.Транзисторный генератор импульсов для электроэрозионной обработки[Текст] /А.Ф. Бойко,С.А.,Шаповалов (СССР).-№2876113/25-08;заявл. 30.01.80;опубл.30.11.81,Бюл.№ 44,-Пс.

52 А с 952496 СССР.М.Кл3. В 23 Р 1/02.Генератор импульсов для элекгроэрозионной обработ-ки[Текст]/ А.Ф.Бойко,С.А.Шаповалов (СССР).- №2983236/25-08; заявл. 09.07.80; опубл.23.08.82, Бюл. № 31.- 22с.

53 А с 952503 СССР.М.Кл'.В 23 Р 1/14.Регулятор подачи электроэрозионного станка [Текст]/А.Ф.Бойко,С.А.Шаповалов,В.М. Коробцов (СССР).-№3228978/2508;заявл.31.12.80; опубл.23.08^82, Бюл. №31.-27с.

54.Свид. на пром. обр. 23441 СССР, М.Кл3. В 23 Р 1/02. Электроэрозионный прошивочный станок[Текст] /А.П.Явтушенко, Л.И. Явтушенко, Ю.А. Хухаленко, А.Ф.Бойко (СССР).-№40534/25-08; заяил.28.01.87;опубл.23.11.87, Бюл.№48.- 15с.

55.Паг. 63274 Российская Федерация, МПК В23Н1/00 Адаптивный электромеханический регулятор подачи электрода-инструмента электроэрозионного станка[Текст] / Погонин A.A., Бойко А.Ф., Домашенко Б.В.; заявитель и патентообладатель Белгор. гос. технол. ун-т. - > 2006146420/22; заявл. 25.12.06; опубл. 27.05.07, Бюл. № 15.- 23с.55.

56.Пат.100443РФ. Устройство для электроэрозионной обработки [Текст]/Т.А.Блинова,

А Ф Бойко, H.A. Архипова, А. А.Афанасьев,А. А.Погонин;заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО БГТУ 11м.В.Г.Шухова.-№2010121273;заявл.25.05.2010;опубл.20.12.2010, Бюл.№35.-17с.

Подписано в печать И9г>Я // Формат 60x84/16. Усл. печ.л. 2,0 Тираж 100 экз. Заказ № ХО?-Отпечатано Издательским центром Белгородского государственного технологического университета им. В.Г.Шухова 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

ВВЕДЕНИЕ.

1.КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗДЕЛИЙ С МИКРООТВЕРСТИЯМИ И ПРОБЛЕМЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ.'.

2.АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРООТВЕРСТИЙ.

2.1. Сравнительный анализ технологий получения микроотверстий.

2.2. Анализ предшествующих разработок оборудования для эрозионной прошивки микроотверстий. Постановка задач исследований и разработок.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ЭФФЕКТИВНЫХ БАЗОВЫХ КОМПОНЕНТОВ ПРОЦЕССА И ОБОРУДОВАНИЯ.

3.1.Физическая модель процесса электроэрозионной прошивки микроотверстий. Исследование механизма естественной эвакуации продуктов эрозии.

3.2.Создание нового транзисторного генератора импульсов наносе-кундногодиапазона для эффективной электроэрозионной прошивки микроотверстий в воде.

3.2.1 .Теоретическое обоснование преимущества транзисторного генератора перед RC-генератором импульсов для электроэрозионной прошивки микроотверстий.

3.2.2. Исследование проблемы получения сверкоротких импульсов на-носекундного диапазона с помощью транзисторного ключа. Разработка принципиальной схемы транзисторного генератора коротких импульсов.

3.2.3. Исследование и оптимизация параметров схемы транзисторного генератора коротких импульсов для электроэрозионной прошивки микроотверстий в различных режимах обработки.

3.2.4,Особенности расчета по мощности силовых транзисторных ключей, используемых в генераторах импульсов для электроэрозионной обработки.

3.3.Исследование и разработка высокочастотного вибратора электрода-инструмента с адаптивным управлением.

3.4. Исследование и разработка быстродействующего двухканального регулятора подачи электрода-инструмента.

4.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПА- , РАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ПРОШИВКИ МИКРООТВЕРСТИЙ.„.

4.1.Исследование зависимости производительности процесса и износа электрода-инструмента от глубины его внедрения вдеталь.

4.2. Исследование зависимости производительности процесса и износа электрода-инструмента от энергии импульсов. Оптимизация оперативной производительности и энергии импульсов.

4.3. Исследование зависимости производительности-процесса и износа электрода-инструмента от частоты импульсов. Оптимизация оперативной производительности и частоты импульсов.

4.4. Оптимизация-мощности, подводимой к межэлектродному промежутку.

4.5. Исследование многофакторной зависимости износа электрода-инструмента и производительности процесса электроэрозионной прошивки микроотверстий.

4.6. Оптимизация вылета электрода-инструмента.

4.7. Точность электроэрозионной прошивки микроотверстий.

4.8. Исследование качества обработанной поверхности микроотвестий

5 .ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

5.1.Типовой технологический процесс электроэрозионной прошивки микроотверстии.

5.2.Рекомендуемые оптимальные режимы обработки.

5.3. Оборудование для эффективной электроэрозионной обработки прецизионных микроотверстии.

6 .ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВНЕДРЕНИЯ

РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

Актуальность работы. В последние десятилетия в целом ряде отраслей промышленности (электронной, приборостроительной, медицинской, авиационной, аэрокосмической, инструментальной, автомобильной, электротехнической, оборонной и др.) существенно возросла потребность в высокопроизводительной обработке прецизионных микроотверстий диаметром-0,01-0,2 мм с точностью 1-5 мкм и шероховатостью обработанной поверхности Яа=0,1-0,5 мкм, в том числе глубоких отверстий с соотношением глубины к диаметру до 25-30.

Получение прецизионных микроотверстий особое значение приобрело в электронной промышленности при массовом производстве твердосплавного инструмента для микросварки и микропайки, который используется при изготовлении полупроводниковых приборов, твердых, интегральных и гибридных схем. Годовой объем производства такого инструмента превышает 1 млн. штук. Получение высокоточных малых отверстий также требуется при изготовлении деталей электронных приборов: анодные узлы электронно-оптических систем, детали магнитных* блоков, волноводы, выводы электровакуумных приборов и др. В* настоящее время освоено также массовое производство атравматических хирургических игл, в которых прошиваются-микроотверстия. Объем производства игл превышает миллион штук в год. В аэрокосмической и оборонной отраслях микроотверстия* прошиваются в деталях гидропневморегулирующей авиационной и ракетной техники, в распылителях топлива и окислителя жидкостных ракетных двигателе, в прецизионных датчиках расходомеров и др. В инструментальных производствах обрабатывают микроотверстия в фильерах, волоках, твердосплавных кондукторах, в кернах для навивки спиралей, в ювелирном инструменте и др. В1 производстве топливной аппаратуры - это форсунки, распылители, дроссели и др.

С развитием современной техники отмечается расширение номенклатуры и усложнение изделий с микроотверстиями, ужесточаются требования к точности и качеству поверхности отверстий, появилось множество изделий с сверхглубокими микроотверстиями, растут объемы производства таких изделий. Возникла потребность в более производительном оборудовании, с более широкими технологическими возможностями. Существующее отечественное и зарубежное оборудование уже не могло удовлетворять новым требованиям производства. Так как для обработки прецизионных микроотверстий наибольшее применение нашёл электроэрозионный метод, то правительством была поставлена задача по созданию новой более эффективной технологии и оборудования для электроэрозионной прошивки микроотверстий.

Возникла актуальная- научная проблема, связанная с необходимостью создания новой высокоэффективной технологии и оборудования для данного метода обработки

Цель работы: создание теоретических основ и методологии проектирования высокоэффективной технологии и оборудования для электроэрозионной прошивюг микроотверстий, обеспечивающих повышение производительности, точности, предельной'глубины прошиваемых микроотверстий, эколо-гичности и экономичности обработки.

Задачи исследований и разработок:

1. Разработать теоретическую основу, модели и методики исследований процесса электроэрозионной прошивки микроотверстий.

2. Исследовать механизм электрической эрозии, динамику плазменного канала разряда и удельной мощности электрического разряда при использовании сверхкоротких импульсов тока, а также механизм естественной эвакуации продуктов эрозии при электроэрозионной прошивке микроотверстий с целью определения путей повышения эффективности процесса.

3. Создать, включая проектирование, расчёты и оптимизацию параметров, новые эффективные базовые компоненты оборудования нового поколения, в том числе независимый тип генератора сверхкоротких биполярных импульсов наносекундного диапазона; малоинерционную быстродействующую следящую систему управления подачей электрода-инструмента, обеспечивающую минимальные (микронные) перебеги; высокочастотный вибратор электрода-инструмента с адаптивным управлением.

4. Оптимизировать режимы электроэрозионной прошивки микроотверстий в воде с применением новых базовых компонентов, в том числе электрические режимы, параметры вибрации электрода-инструмента и его вылет с целью получения наибольшей производительности при выполнении требований по точности обработки и качеству обработанной поверхности.

5. Разработать промышленную технологию эффективной электроэрозионной прошивки микроотверстий, необходимое оборудование нового поколения, освоить его серийное производство и внедрить в промышленное производство.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ и экспериментальное апробирование выбранных решений в лабораторных и производственных условиях.

В экспериментальных исследованиях используется метод математического планирования и статической обработки результатов эксперимента, вероятно-статический метод сравнительного анализа измерений; при исследовании эродированной поверхности и продуктов эрозии*— рентгеноструктурный анализ; при исследовании шероховатости обработанной поверхности - профило графирование, зондовое сканирование, стереоскопическое и интерфереметри-ческое микроскопирование.

При математическом моделировании используется регрессивный анализ, графоаналитический метод, метод средних, метод наименьших квадратов, метод экстраполяции и итерационных приближений, компьютерное моделирование.

Экспериментальные исследования проводились на электроэрозионных станках 04ЭП-20, 04ЭП-10, 04ЭП-10М, ЭИ-02 с использованием измерительных средств: интерфереционного микроскопа МИИ-4, измерительных микроскопов МИМ-8, ММИ-2, профилографов- профилометров мод.201, АБРИС ПМ-7, сканирующего зондового микроскопа «Наноэдьюкатор», стереоскопического микроскопа Альтам СМ II, дифрактометра рентгеновского ДРОН-2, осциллографа двухлучевого С1-96 и др.

Научная новизна работы заключается в раскрытии закономерностей и связей в технологическом процессе и средствах реализации процесса электроэрозионной прошивки в воде прецизионных отверстий; в создании теоретической основы проектирования высокоэффективной технологии и оборудования нового поколения, в том числе новых компонентов оборудования: независимого генератора сверхкоротких импульсов, быстродействующей следящей системы, адаптивноуправляемого высокочастотного вибратора, а также методик оптимизации режимов обработки.

Научные положения, выносимые на защиту:

- теория дополнительного механического удаления слоя металла в твёрдой фазе с раскаленной поверхности эрозионной лунки взрывным газогидродинамическим потоком металлического перегретого пара в конце сверхкороткого импульса разрядного тока, которая объяснила известное в науке расхождение расчётных и экспериментальных данных объёма единичной лунки;

- новая экспоненциальная математическая модель расширения плазменного канала разряда, которая позволяет с высокой точностью прогнозировать геометрические параметры лунок и оценивать удельную мощность разрядов;

- новую физическую и математическую модель процесса самоэвакуации продуктов эрозии из межэлектродного промежутка на базе теории двух встречно-параллельных потоков, которая показала направление интенсификации процесса;

- закономерная связь между показателем степени при энергии импульсов и формой эрозионных лунок в эмпирической зависимости шероховатости обработанной поверхности от энергии импульсов; при этом установленное в работе значение показателя степени равно 0,33-1,0 в отличие от известных в науке оценок 0,33-0,4;

- методы проектирования, расчётов и оптимизации параметров новых эффективных базовых компонентов оборудования: генератора сверхкоротких импульсов, малоинерционной следящей системы и адаптивно-управляемого высокочастотного вибратора электрода-инструмента;

- закономерные связи между входными и выходными технологическими параметрами процесса электроэрозионной прошивки микроотверстий и разработанные на их базе методики оптимизации режимов обработки с целью получения наибольшей производительности при соблюдении требований по качеству микроотверстий.

Практическая ценность и внедрение результатов работы. Диссертационная работа по характеру результатов представляет собой совокупность научно обоснованных технических и технологических решений, внедрение которых внесло значительный вклад в развитие экономики страны и повышение её обороноспособности. По результатам исследований были разработаны типовой технологический процесс эффективной электроэрозионной прошивки микроотверстий, методика расчета оптимальных режимов обработки, обеспечивающие наибольшую производительность при одновременном выполнении требований по шероховатости поверхности и точности отверстий. Создан ряд моделей электроэрозионного оборудования нового поколения'для прошивки прецизионных малых отверстий и выполнения других операций микрообработки. По разработкам изготовлено свыше 1000 единиц оборудования. Наибольшее применение нашел станок мод. 04ЭП-10М, которых изготовлено и внедрено свыше 500 единиц, суммарный годовой экономический эффект от их внедрения составил сотни миллионов рублей.

Научные и практические результаты работы использованы также при выполнении отраслевых комплексно-целевых программ «Технология 1-79-90», «Технология-2000».

Результаты работы внедрены также в учебный процесс БГТУ им. В.Г.

Шухова при изучении дисциплин «Технология машиностроения», «Планирование и организация эксперимента», «Электрофизические, электрохимические и механические методы обработки поверхности».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях, совещаниях, заседаниях, в том числе:

- на научно-технической конференции «Прогрессивные технологии десятой пятилетки», г. Белгород, БТИСМ, 1975г.;

- на отраслевом техническом совещании «Опыт эксплуатации и модернизации электроэрозионного оборудования в инструментальном производстве», г. Москва, 11-е ГУ МЭП, 1976г.;

- на третьей научно-технической конференции, посвященной 60-летию Великой Октябрьской социалистической революции, г. Белгород, БТИСМ, 1977г.;

- на научно-практической конференции «Прогрессивная технология изготовления и современные методы повышения стойкости инструмента», г. Белгород, ЦНТИ, 1977г.;

- на областной научно-практической конференции «Прогрессивная технология в инструментальном производстве», г. Белгород, ЦНТИ, 1979г.;

- на республиканской научно-технической конференции «Прогрессивные методы изготовления технологической оснастки», г. Рига, ЛатНИИНТИ, 1979г.;

- на заседании секции №10 НТС МЭП «Развитие производства инструмента для микросварки и микропайки», г. Чебоксары, завод «Контур», 1983г.;

- на республиканской научно-технической конференции «Электрофизи-ческие и электрохимические методы обработки», г. Харьков, Дом техники, 1987г.;

- на международной научно-практической конференции «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии», г. Белгород, БГТУ, 2005г.;

- на международной научно-практической электронной интернет-конференции «Инструментальное и метрологическое обеспечение машиностроительных производств», г. Тула, ТГУ, 2005г.;

- на пятой межрегиональной научно-технической конференции с международным участием «Механики — XXI веку», г. Братск, БГУ, 2006г.;

- на пятой международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении», г. Брянск, БГИТА, 2006г.;

- на пятой международной научно-практической конференции «Наука на рубеже тысячелетий», г. Тамбов, ТГТУ 2008г.;

- на четвертой международной научно-практической конференции «Наука и устойчивое развитие общества», г. Тамбов, ТГТУ 2009г.;

- на шестой международной научно-практической конференции «Наука на рубеже тысячелетий», г. Тамбов, ТГТУ 2009г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 научных работ, в том числе 1 монография, 6 авторских свидетельств и патентов на изобретения, 18 публикаций в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ^

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов по работе, списка литературы из 171 наименований, приложений. Общий объём диссертации 336 страницы, содержит 111 рисунков и фотографий, 61 таблицу.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Конструкторско-технологический анализ деталей и изделий с мик;i роотверстиями выявил следующие проблемы:

- большое многообразие применяемых материалов;

- допуски на прецизионные микроотверстия достигают несколько микрон;

- требования к шероховатости поверхности микроотверстий достигают Ra== 0,1 мкм;

- наибольшая глубина микроотверстий на некоторых изделиях достигает 2.530 диаметров отверстия;

- некоторые виды изделий с микроотверстиями начали производить в массовых объемах; стала актуальной проблема производительности;

- выход годных в производстве ряда изделий не превышал 30%.

Была поставлена актуальная задача по созданию более совершенной технологии и нового высокопроизводительного^ прецизионного оборудования для обработки микроотверстий'.

2. В* результате сравнительного анализа десяти методов получения микроотверстий было установлено что, для обработки* прецизионных микроотверстий целесообразным является применение электроэрозионного метода, так как он, в полной мере, обеспечивает выполнение требований, предъявляемых к качеству микроотверстий: по'точности диаметра и формы отверстий, ri0 точности положения оси микроотверстия относительно базовых поверхностей изделия, по шероховатости обработанной поверхности, по отсутствию дефектного поверхностного слоя в отверстии.

3. Из анализа предшествующих разработок оборудования для электроэрозионной прошивки микроотверстий было установлено:

- существующие технологии и оборудование базируется на использовании в качестве источника технологического тока релаксационного RC-генера-тора импульсов тока, который относится к типу зависимых генераторов и следовательно, не является перспективным техническим решением, так как частота и энергия импульсов такого генератора зависят от состояния межэлектродного промежутка, поэтому являются неуправляемыми факторами и не могут быть строго оптимизированы и рекомендованы; была поставлена задача по созданию транзисторного генератора импульсов наносекундного диапазона с энергией импульсов от единиц до ста микро джоулей и по оптимизации основных элементов его схемы;

- в существующей технологии в качестве рабочей жидкости использовался керосин, который был неэффективным средством самоэвакуации продуктов эрозии из микронных межэлектродных промежутков; была поставлена задача по разработке специальной схемы формирователя биполярных апериодических импульсов генератора и методики расчета ее оптимальных параметров, обеспечивающих эффективную электроэрозионную прошивку микроотверстий в воде;

- существующие следящие регуляторы подачи электроэрозионных станков не обеспечивают требуемого быстродействия при работе на микронных межэлектродных зазорах, что приводит к перебегам электрода-инструмента и нарушениям стабильности процесса; была поставлена задача по разработке нового малоинерционного регулятора подачи, в том числе двухканального типа;

- для повышения эффективности электроэрозионной прошивки микроотверстий на существующем оборудовании использовались только низкочастотные вибраторы (100Гц), отсутствовали рекомендации по оптимизации параметров вибрации (амплитуды, частоты); была поставлена задача по разработке высокочастотного вибратора, по оптимизации параметров вибрации, а также по созданию системы адаптивного управления вибрацией.

4. Разработана и экспериментально подтверждена теория дополнительного удаления металла с раскаленной поверхности лунки в твердой фазе взрывным газогидродинамическим потоком металлического перегретого пара выбрасываемого из лунки после спада импульса, что возможно только при сверхкоротких импульсах тока с крутизной фронтов до ЮОА/мкс2 и удельной мощности в канале разряда в десятки Вт/мкм2; новый научный факт следует учитывать при обработке материалов разношжаропрочности.

5. Экспериментально установлена экспоненциальная модель расширения канала разряда, которая хорошо коррелируется с дебаевским ограничением радиуса канала плазмы; новая модель, позволяет с высокой точностью прогнозировать геометрические параметры лунок и, следовательно, характер шероховатости обработанной поверхности.

6. Впервые подробно разработана-теория процесса естественной эвакуации продуктов эрозии из межэлектродного промежутка. Установлено, что в основе физики процесса самоэвакуации лежат обусловленные электрическим разрядом два встречно-параллельных потока: парогазогидравлический эвакуирующий поток, генерированный поднимающимися за счет архимедовой силы пузырьками,, и» поток обновления, являющийся' следствием первого потока в силу эффекта эжекции и диаметрально расположенный к нему; получены математические: модели, показывающие, что интенсивность самоэвакуации повышается с увеличением насыщенности эвакуирующего потока парогазовыми пузырьками, что- следует учитывать, при выборе рабочей; жидкости и режимов обработки.

7. Так как проблема получения коротких импульсов это проблема получение крутых фронтов импульса, обусловленная инерционностью транзистора, была предложена, исследована и разработана новая идея параллельного включения транзисторных ключей для увеличения крутизны и уменьшения, длительности переднего' фронта импульса тока. Был сформулирован новый критерий оптимальной скорости включения комбинированного транзисторного ключа, согласно которому для исключения влияния переходных процессов включения транзисторного-ключа на формирование переднего фронта импульса тока и, следовательно, для уменьшения его длительности, необходимо, чтобы в начальный момент отпирания транзисторного ключа скорость роста коллекторного тока, , определяемая физическими свойствами, транзисторов, была выше скорости роста тока разрядного контура, определяемой его физическими свойствами при допущении мгновенного включения транзисторного ключа; были получены расчетные формулы количества транзисторов в; комбинированном ключе.

8. Для уменьшения длительности заднего фронта импульса разрядного тока был разработан новый оригинальный транзисторный генератор импульсов, на который было получено авторское свидетельство на изобретение и который обладал важнейшим достоинством: полностью исключал влияния затяжных переходных процессов.запирания транзисторного ключа на формирование заднего фронт импульса разрядного тока;

9. Установлено, что предложенная: схема индуктивного формирователя' с. резисторно-диодной цепочкой обеспечивает оптимальную форму холостых биполярных: импульсов напряжения на. межэлектродном промежутке,; которой соответствует апериодический отрицательный-холостой импульс напряжения; для обеспечения последнего разработана расчетная математическая модель.

10. Разработанная схема транзисторного генератора коротких биполярных импульсов наносекундного диапазона (а.с.№884923) и методы расчета основных элементов его схемы обеспечивают формирование импульсов тока и напряжения, параметры которых удовлетворяют требованиям процесса электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий в воде:: длительность импульсов тока 0,05-0,5мкс, амплитуда тока 2-25А, энергия разрядных импульсов 2-150мкДж,частота импульсов 44-200кГц.

1 ¡.Исследованиями установлено, что в транзисторном генераторе импульсов значительная; импульсная и средняя^ рассеиваемая на коллекторе транзистора мощность выделяется в переходных процессах отпирания-запирания; установлено, что с точки зрения теплового режима транзистора лучше применять более быстродействующие транзисторы и создавать режим работы с более глубоким насыщением; при математическом моделировании переходных процессов было установлено, что импульсная мощность, выде-'>- ляемая на коллекторе'транзистора. в моменты его отпирания и запирания составляет 1/4 от произведения амплитудных значений тока и напряжения; доказано, что эта зависимость, условно названная законом одной четвери, присуща всем двухпараметрическим процессам, протекающим по законам встречных экспонент; это следует учитывать при выборе типа транзистора в качестве ключевого элемента схемы.

Экспериментально установлено, что вибрация электрода-инструмента уменьшает размеры всплывающих парогазовых пузырей, образованных электрическими разрядами, и увеличивает их количество, тем самым интенсифицирует процесс самоэвакуации продуктов, эрозии; также было установлено, что1 для - каждой,глубины; обработки существует оптимальная амплитуда, вибрации, при которой достигается наибольшая производительность; была разработана система адаптивного управления8 вибрациеЙ1(патент РФ №63274).,

13.Разработана автором электронная схема следящего регулятора подачи (а.с.№952502> в, отличие от известных обеспечивает динамическое торможение электродвигателя привода при переходе из режима холостого хода в рабочий режим, что уменьшает перебеги с 3-6 мкхм до: 1-3 мкм и повышает, стабильность процесса обработки; новым научно-техническим решением по совершенствованию регулятора подачи является авторская разработка, двухка-нального адаптивного регулятора (патент РФ №63274) с электромеханическим и электромагнитным' параллельно работающими приводами, которые повысили быстродействие регулятора,, стабильнрсть процесса прошивки глубоких микроотверстий, увеличили производительность в, 1,2-1,5 раза, снизили износ электрода-инструмента, в 1,1-1,3 раза, увеличили предельную глубину прошиваемых отверстий до 30-35 диаметров.

14.Во всех технологических исследованиях была установлена общая закономерность: с углублением электрода-инструмента в обрабатываемую деталь монотонно снижается приблизительно по линейному закону производительность и увеличивается износ электрода-инструмента; причем до глубины. 10 диаметров износ увеличивается незначительно, свыше 15-20 диаметров наблюдается резкий рост износа и достигает сотен процентов; это объясняется ухудшением'условий, эвакуации продуктов эрозии из рабочей зоны и связанным с этим ростом повторного непродуктивного диспергирования образовавшихся? в;межэлектродном промежутке частиц;, отсюда следует, что актуальным^ направлением дальнейшего' совершенствования процесса является улучшение технологических показателей прошивки глубоких отверстий.

15. Экспериментальными и аналитическими- исследованиями установлено, что для каждого диаметра и каждой глубины: прошиваемых отверстий существуют оптимальные значения- энергии и частоты импульсов, которые обеспечивают наибольшую оперативную производительность; с уменьшением диаметра: и: увеличением! глубины микроотверстий оптимальные значения энергии и частоты уменьшаются;:разработаны математические: модели расчета оптимальных значений энергии и частоты импульсов.

16. На: основе; решения? задачи оптимальной« удельной мощности:.процесса электроэрозионной: прошивки микроотверстий найдены наиболее техно логичные геометрические параметры-, микроотверстий и впервые дана количественная оценка причин сложности обработки микроотверстий нижнего-диапазона диаметров. : ' 17. В исследовании шестифакторной зависимости износа, электрода-инструмента й производительности процесса: от, диаметра и глубины отверстий, энергии и частоты импульсов; частоты и амплитуды вибрации электрода-инструмента было установлено: . ; > .

- с увеличением диаметра электрода его износ уменьшается во^ всем диапазоне диаметров; производительность, растет только в диапазоне малых диаметров. (20-50мкм); для которых используемая энергия импульсов оказалась,' закритической; в диапазоне диаметров 50-10 Ом км производительность. падает, т.к.в этом диапазоне энергия импульсов, докритическая и с. ростом: диаметра уменьшается, удельная мощность, подводимая к, промежутку, соответственно,, уменьшается термическая нагрузка на электрод и его износ;

-с увеличением глубины обработки увеличивается износ электрода и уменьшается производительность, так как ухудшаются условия самоэвакуации продуктов эрозии из рабочей зоны;

- с увеличением энергии и частоты импульсов увеличивается и производительность, и износ электрода, что объясняется, с одной стороны, увеличением удельной подводимой электрической мощности, с другой стороны, увеличением термической нагрузки на электрод;

- с увеличением частоты и амплитуды вибрации также растет и производительность, и износ электрода, что объясняется интенсификацией процесса самоэвакуации продуктов эрозии и, следовательно, увеличением числа рабочих импульсов; большая эффективность от увеличения частоты и амплитуды вибрации достигается для электродов большего диаметра.

18. Разработанный метод расчета оптимального вылета электрода-инструмента позволяет повысить производительность процесса на 30-60%,а также прогнозировать разбивку микроотверстий по диаметру.

19. В исследованиях точности установлено, что основной погрешностью при электроэрозионной прошивке микроотверстий является погрешность формы типа овальности, причиной которой является непараллельность оси электрода-инструмента направлению его подачи; получены необходимые расчетные формулы овальности; произведена оценка других погрешностей.

20. Регрессивным анализом установлена зависимость шероховатости обработанной поверхности микроотверстий от режима электроэрозионной обработки; впервые научно доказана корреляционная связь между показателем степени при энергии импульсов в уравнении регрессии и формой эрозионных лунок; доказано, что этот показатель в зависимости от формы лунок принимает значения 0,33 - 1,0, в отличие от известных оценок - 0,33-0,4.

21. При реализации результатов исследований было разработано, серийно освоено и внедрено в основном в оборонные отрасли свыше 1000 единиц нового оборудования восьми моделей. Наибольшее применение нашел станок мод. 04ЭП-10М, который при обработке прецизионных микроотверстий обеспечил повышение производительности в 2-5 раз, снижение износа электрода-инструмента и повышение точности обработки в 2-3 раза, увеличение предельной глубины прошиваемых отверстий в 1,5-2 раза, существенное улучшение условий труда рабочих. Было изготовлено и внедрено свыше 500 станков этой модели, суммарный годовой экономический эффект от их внедрения составил сотни миллионов рублей. Высокий уровень исследования и разработок подтвержден авторскими свидетельствами и патентами на изобретение, свидетельствами на промышленный образец, медалями различных выставок и правительственными наградами. Внедрение результатов работы внесло значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

22. Результаты выполненной работы открывают перспективу дальнейшего совершенствования процесса и оборудования, в том числе путем создания станков нового поколения с адаптивным и адаптивно-программным управлением, в том числе с автоматическим управлением разрядным током внутри^импуль-са, в том числе с малоизносными схемами обработки, в том числе с дополнительными устройствами интенсификации процесса эвакуации продуктов эрозии и стабилизации процесса обработки, что позволит дальше расширить технологические возможности процесса и оборудования, в полной мере решить проблему прошивки сверхглубоких микроотверстий, обеспечить дальнейшее снижение износа электрода-инструмента и, как следствие, повысить точность обработки и производительность процесса особенно при прошивке сверхглубоких микроотверстий.

1. A.c. 174934 СССР, МПК В 23Н 1/00(2006.01) Способ электроискрового изготовления прецизионных отверстий малого диаметра/ Е.В; Холоднов (СССР)- № 536164/25-08; заявл. 21.02.64; опубл. 12.06.65, Бюл. № 18.- 7с.

2. A.c. 884923 СССР, М.Кл3. В 23 Р .1/02. Транзисторный генератор импульсов для электроэрозионной обработки/А.Ф. Бойко, С.А. Шаповалов (СССР).- №2876113/25-08; заявл. 30.01.80; опубл. 30.11.81, Бюл. № 44.- 17с.

3. A.c. 952496 СССР, М.Кл3. В 23 Р 1/02. Генератор импульсов для электроэрозионной обработки/ А.Ф. Бойко, С.А. Шаповалов (СССР).- № 2983236/ 25-08; заявл. 09.07.80; опубл. 23:08.82, Бюл. № 3122с.

4. Ас. 952503 СССР-М;Кл3. В^23 Р 1/14. Регулятор подачи электроэрозионного станка/ А.Ф. Бойко, С.А. Шаповалов, В.М. Коробцов (СССР).- №: 3228978/25-08;-заявл. ЗТ: 12180; опубл. 23:08:82; Бюл. № 31.- 27с.

5. Адлер Ю.Г1. Планирование эксперимента-при поиске оптимальных условий/ ЮЛ. Адлер, Е.А. Маркова, Ю.В. Грановский^ Mi:;Наука, 1971.- 284с.

6. Алтынбаев А.К. Электроэрозионные методы обработки-глубоких прецизионных отверстий в деталях авиационной техники/ А.К. Алтынбаев, В.А. Гейкин// Металлообработка.:- 2003.- № 6.- С! 47-49;

7. Аренков А.Б. Основы- электрофизических методов обработки; материа-лов/А.Б. Аренков.- Л.: Машиностроение, 1967.- 372с.

8. Балыгин И.Е. Электрическая прочность жидких диэлектриков/ И.Е. Ба-лыгин.- М.: Энергия, 1964.- 232с.9; Библиотечка электротехнолога. Выпуск 2. Электроразрядная обработка материалов/ Е.М. Левинсон и др.- JL: Машиностроение, 1971.- 256 с.

9. И. Бойко А.Ф: Расчет оптимального вылета электрода-инструмента привысокочастотной электроэрозионной прошивке отверстий малого диаметра/ А.Ф. Бойко// Электронная техника. Сер. 7, Технология, организация производства и оборудование.-1988.-№5.-С. 85-87.

10. Бойко А.Ф. Высокочастотная электроэрозионная прошивка отверстий малого диаметра/ А.Ф. Бойко// Электронная обработка материалов.- 1980:- № 1,- С. 86-88.

11. Бойко, А.Ф; Исследование;переходных; процессов наносекундного транзисторного генератора импульсов для .электроэрозионной прошивки микроотверстий в режиме холостого хода и короткого замыкания/ А.Ф. Бойко,

12. А.А. Погонин, М:Н. Воронкова, А.Г. Схиртладзе// Электрика.- 2010,- № 1.- С. 28-35. ' '

13. Бойко А.Ф. Об опыте эксплуатации,и модернизации электроэрозионного оборудования в инструментальном производстве/А.Ф. Бойко// Техн. совещание: тез. докл., Москва, 16 февраля 1976г./ 11-е Глав.упр-е МЭП.- Москва, 1976.- С. 18-19.

14. Бойко А.Ф. Оптимизация вылета электрода-инструмента при электроэрозионной прошивке микроотверстий/ А.Ф. Бойко, A.A. Погонин, М.Н. Во-ронкова// Технология машиностроения,- 2008.- № 10.- С. 18-20.

15. Бойко А.Ф. Перспективы развития электроэрозионных методов обработки металлов/ А.Ф. Бойко// научно-техн. кон.: тез. докл., Белгород, 30 марта -6 апреля 1977г./ белгородский технологический институт строительных материалов.- Белгород, 1977.- С. 47-48.

16. Бойко А.Ф. Прецизионный станок 04ЭП-10М для высокочастотной электроэрозионной прошивки отверстий малого диаметра / А.Ф. Бойко, Ю.М. Бративник, Ю.А. Хукаленко// Электронная обработка материалов.- 1983.- № 3.- С. 76-78.

17. Бойко А.Ф. Сравнительный анализ производительности электроэрозионной прошивки микроотверстий при использовании RC- и транзисторного генераторов импульсов/ А.Ф. Бойко, A.A. Погонин, М.Н. Воронкова// Электрика.-2009.-№ 10.-С. 19-23.

18. Бойко А.Ф. Сравнительный анализ роста производительности процесса при высокочастотной; электроэрозионной прошивке отверстий малого диаметра/А.Ф. Бойко// Электронная обработка материалов.- 1989.- № 1.- С. 77-81.

19. Бойко А.Ф.Станки для,скоростной электроэрозионной прошивки малых отверстий/ А.Ф. Бойко// Электронная промышленность.- 1990.- № 11.- С. 4-5.

20. Бойко А.Ф. Станки для скоростной-электроэрозионной прошивки малых отверстий/ А.Ф. Бойко// Электронная обработка материалов.- 1991.- № 1.-С. 72-73.

21. Бойко; А.Ф. Станок для ¡электроэрозионной обработки отверстий малого диаметра/ А.Ф. Бойко// Станки и инструмент.- 1987.- № 12.- С. 24-25.

22. Бойко А.Ф. Технологические методы получения микроотверстий. Часть 1/ А.Ф. Бойко// Ремонт, восстановление, модернизация.- 2009:- № 9 С. 31-36.

23. Бойко А.Ф. Технологические методы получения микроотверстий. Часть 2/ А.Ф. Бойко// Ремонт, восстановление, модернизация.- 2009.- № 10.-С.21-25.

24. Бойко А.Ф. Тиристорный генератор импульсов для высокопроизводительной электроэрозионной вырезки/ А.Ф. Бойко// Электронная обработка материалов.- 1981.- № 2.- С. 78-80.

25. Бойко А.Ф. Электроэрозионная прошивка отверстий малого диаметра/

26. A.Ф. Бойко// Электрофизические и электрохимические методы обработки: тез. докл. научно-техн. конф., Харьков, 1987.- С. 28-29.

27. Бойко А.Ф. Электроэрозионное оборудование для размерной обработки микроинструмента/ А.Ф. Бойко, Ю.М. Бративник// Электронная техника. Сер. 7, Технология, организация производства и оборудование.- 1984.- № 3.-С. 17-19.

28. Борцов Ю.А. Автоматические системы с разрывным управлением/ Ю.А. Борцов, И.Б. Юнгер.- Л.: Энергоатомиздат,1986.- 167с.

29. Бронштейн И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов: 13£ изд., исправленное/ И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев.- М.: Наука, 1986.- 146с.

30. Вейко В.П. Лазерная обработка/ В.П. Вейко, М.П. Либенсон.- Л.: Лен-издат, 1985.- 166с.

31. Вейч В.Л. Динамика и моделирование электромеханических приводов/

32. B.Л Вейч, Г.В. Царев.- Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 1990.- 226с.

33. Виноградов A.M. Введение в геометрию нелинейных дифференциальных уравнений/ A.M. Виноградов, И.О. Красильников, Б.В. Лычагин.- М.: Наука, 1986.- 334с.

34. Воинова К.Н. Особенности изготовления капилляров в рубиновых и твердосплавных инструментах для микросварки/ К.Н. Воинова, Г.А. Проскуряков, В.М. Хватов//Электронная техника. Сер. 6, Микроэлектроника.- 1971.-№5.- С. 23-25.

35. Волков Ю.С. Особенности гидродинамического режима при струйном электрохимическом формообразовании/ Ю.С. Волков, О.П. Щедрин, A.B. Межерицкий//Электронная обработка материалов.- 1976.-№ 1.- С. 14-18.

36. Глембоцкий В.А. Флотационные методы обогащения: учебник для вузов/ В.А. Глембоцкий, В.И. Классен.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Недра, 1981.- 436с.

37. Глембоцкий В.А. Флотация/ В.А. Глембоцкий, В.И. Классен.- М.: Недра, 1973.-365с.

38. Горский В.Г. Планирование промышленных экспериментов/ В.Г. Горский, Ю.П. Адлер.- М.: Металлургия, 1974.- 264с.

39. Григорьев В.А. О движении одиночных пузырей в щелевых каналах/ В.А. Григорьев, Ю.И. Крохин// Теплофизика высоких температур.- 1971.- 9, №6.- С. 1237-1241.

40. Грудинский П.Г. Электротехнический справочник. В 2т. Т.1/ П.Г. Гру-динский.- М.: Энергия, 1974.- 732с.

41. Гуткин Б.Г. Автоматизация электроэрозионных станков/ Б.Г. Гуткин.-JL: Машиностроение, 1971.- 160с.

42. Гуткин Б.Г. Электроискровые станки для обработки деталей топливной аппаратуры/ Б.Г. Гуткин// Станки и инструмент,- 1967.- № 9.- С. 42-46.

43. Душинский В.В. Оптимизация-технологических процессов в машиностроении/ В.В. Душинский, Е.С. Духовский, Е.С. Радченко.- Киев: Техшка, 1977.- 176с.

44. Зенин В.В. Электрохимическая прошивка отверстий малых диаметров в твердосплавном инструменте для микросварки/ В.В. Зенин, В.П. Кондратьев, Ю.М. Водянов, Ф.Н. Рыжков// Электронная обработка материалов.- 1975.-№ 5.- С. 85-87.

45. Золотых Б.Н. О расчете технологических характеристик процесса раз- w мерной электроискровой обработки токопроводящих материалов/ Б.Н. Золотых// В кн.: Проблемы электрической обработки материалов.- М.: Изд-во АН СССР, I960.- С. 164-247.

46. Золотых Б.Н. О физической природе электроискровой обработки металлов.- В кн.: Электроискровая обработка металлов. Вып. 1/ Б.Н. Золотых.-М.: Изд-во АН СССР, 1957.- С. 38-69.

47. Золотых Б.Н. Основные вопросы теории электрической эрозии в импульсном разряде в жидкой диэлектрической среде: автореф. дис.докт. техн. наук: спец. 200: защищена 12.02.68; утв. 24.06.68/ Золотых Борис Николаевич; МИЭМ.- М., 1968.- 52с.

48. Золотых Б.Н. Тепловые процессы на поверхности электродов при электроискровой обработке металлов/ Б.Н. Золотых, А.И. Круглов// Сб.: Проблемы электрической обработки материалов.- М.: Изд-во АН СССР, I960.- С. 122-163.

49. Золотых Б.Н. Физические основы электроискровой обработки/ Б.Н. Золотых.- М.: Гостехиздат, 1953.- 97с.

50. Золотых Б.Н. Физические основы электроэрозионной обработки/ Б.Н. Золотых, P.P. Мельдер.- М.: Машиностроение, 1977.- 44с.

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

52. Ицхоки Я.С. Импульсные и цифровые устройства/ Я.С. Ицхоки, Н.И. Овчинников.- М.: Советское радио, 1972.- 592с.

53. Калинин Ю.И. Инструмент для ультразвуковой микросварки/ Ю.И. Калинин, Н.М. Ионина, О.Д. Ханжина// Обзоры по электронной технике. Сер. 7: Технология, организация производства и оборудование.- 1972.- №10(37).-С.3-42.

54. Кобоям Ш. Основы дифференциальной геометрии: в 2т./ Ш. Кобоям, К. Номидзу; пер. с анг.: Л.В. Саблина.- М.: Наука, 1981.- 364с.

55. Комбинированные методы обработки / Под. ред. В. П. Смоленцева. — Воронеж: ВГТУ, 1996.-168 с.

56. Коренблюм М.В. О связи величины шероховатости поверхности с длительностью и амплитудой импульсов разрядного тока при электроэрозионной обработке/ М.В. Коренблюм// Физика и химия обработки материалов.-1972.-№4.- С. 24-27.

57. Коренблюм М.В. Автоматизированные электроэрозионные станки за рубежом/ М.В. Коренблюм.- М.: Изд-во НИИмаш, 1981,- 92с.

58. Коренблюм М.В. Адаптивное управление электроэрозионными станками/ М.В. Коренблюм, М.Л. Левит, А.Л. Лившиц.- М.: Изд-во НИИмаш, 1977.- 80с.

59. Коренблюм М.В. Выбор режимов и эксплуатация транзисторных источников питания электроэрозионных станков/ М.В. Коренблюм, М.Ш. Отто.-М.: Изд-во НИИмаш, 1978.- 69с.

60. Коренблюм М.В. Высокочастотная электроэрозионная обработка/ М.В. Коренблюм, В.А. Винник// Станки и инструмент.- 1977.- № 9.- С. 19-20.

61. Коренблюм М.В. Расчет параметров импульсов при электроэрозионной обработке/ М.В. Коренблюм// Станки и инструмент.- 1975.- № 6.- С. 32-33.

62. Коренблюм М.В. Чистовая электроэрозионная обработка с малыми износом инструмента/ М.В. Коренблюм// Станки и инструмент.- 1980.- № 6.- С. 31-33.

63. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров/ Г. Корн, Т. Корн.- М.: Наука, 1970.- 720с.

64. Кочергин В.В. Следящие системы с двигателями постоянного тока/ В.В. Кочергин.- Л.: Энергоатомиздат, 1988.- 165с.

65. Красников В.Ф. Микротехнология/ В.Ф. Красников// Машиностроитель.- 1972.-№ П.-С. 41-43.

66. Краткий справочник для инженеров и студентов: Высшая математика. Физика. Теоретическая механика. Сопротивление материалов/ А.Д. Полянин и др.. М.: Международная программа образования, 1996.- 432с.

67. Крылов К.И. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении/ К.И. Крылов, В.Т. Прокопенко, A.C. Митрофанов.- Л.: Машиностроение, 1998.- 276с.

68. Кудрявцев И.А. Электронные ключи: учеб. пособие/ И.А. Кудрявцев, В.Д. Фалкин,- Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм, ун-та, 2002.- 24с.

69. Лазаренко Б.Р. Электроискровая обработка металлов/ Б.Р. Лазаренко.-М.: Машиностроение, 1950.- 164с.

70. Левинсон Е.М. Отверстия малых размеров/ Е.М. Левинсон.- Л.: Машиностроение, 1977,- 152 с.

71. Левинсон Е.М. Электроэрозионное оборудование/ Е.М. Левинсон, B.C. Лев.-М.-Д.: Машиностроение, 1965.- 164с.

72. Левинсон Е.М. Электроэрозионная обработка металлов: Справочное пособие по электротехнологии/ Е.М. Ливенсон, B.C. Лев.- Л.: Лениздат, 1972.-328с.

73. Лившиц А.Л. Генератор импульсов/ АЛ. Лившиц, И.С. Рогачев, М.Ш. Отто.- М.: Энергия, 1970.- 224с.

74. Лившиц А.Л. Исследование и расчет низковольтных генераторов импульсов: дис. . канд. техн. наук: защищена 12.02.1950/ Лившиц Абрам Лазаревич.- Харьков: ХПИ им. В.И. Ленина, 1950.- 324с.

75. Лившиц А.Л. Характеристики электроимпульсной обработки на высокой частоте.- Электроимпульсная обработка металлов/ А.Л. Лившиц, М.Н. Бурда.- М.: Изд-во ЦНИИТИмаш, I960.- 146с.

76. Марочник сталей и сплавов/ A.C. Зубченко и др.; под общ. ред. A.C. Зубченко.- 2-е изд., доп. и испр.- М.: Машиностроение, 2003.- 784с.- ISBN

77. Маталин A.A. Технология машиностроения/ A.A. Маталин.-Л.: Машиностроение, 1985.- 496с.

78. Намитоков К.К. Об агрегатном состоянии, составе и строении продуктов электрической эрозии.- Физические основы электроискровой обработки/ К.К. Намитоков.- М.: Наука, 1966.- 72с.

79. Ноздрин И.А. Технология получения сложных отверстий в твердосплавном инструменте для микросварки/ И.А. Ноздрин, А.Ф. Бойко, Ю.М. Бративник// Электронная техника. Сер.7, Технология, организация производства и оборудование.-1973.-№6(58).- С. 26-31.

80. Ноздрин И.А. Электроискровая обработка радиусов малых размеров/ И.А. Ноздрин, А.Ф. Бойко// Электронная техника. Сер.7, Технология, организация производства и оборудование.- 1973. №4(56).- С.27-31.

81. Оман В.Ю. Высокочастотная электроэрозионная обработка металлов и твердых сплавов/ В.Ю. Оман.- Л.: Изд-во ЛДНТП, 1963.- 26с.

82. Отто М.Ш. Принцип действия новой системы управления серийными копировально-прошивочными станками/ М.Ш. Отто// Электрофизические и электрохимические методы обработки.- 1981.- № 5.- С. 11-12.

83. Отто М.Ш. Схемы и конструкции транзисторных генераторов для питания электроэрозионных станков/ М.Ш. Отто, М.В. Коренблюм.- М.: Инфор-мэлектро, 1977.- 51с.

84. Очков В.Ф. MathCAD 7 Pro для студентов и инженеров/ В.Ф. Очков.-М.: Компьютер Пресс, 1998.- 384с.

85. Пат. 2027561 Российская Федерация, МПК7 В 23 Н 1/08. Рабочая среда для электроэрозионной обработки/ Т.С. Кохановская и др..- №1993114665 /22; заявл. 18.06.93; опубл. 27.01.95, Бюл. № 27.- 7с.

86. Пат. 2065342 Российская Федерация, МПК7 В 23 Н 1/02. Способ управления электрическими разрядами при электроэрозионной обработке и устройство для его осуществления/ Акпанбетов С.Б.- № 1995117363/22; заявл. 28.04.95; опубл. 20.08.96, Бюл № 15.- 37с.

87. Пат. 2074067 Российская Федерация, МПК7 В 23 Н 1/02. Способ управления технологическим током при электроэрозионной обработке/ М.Г. Ханна, Д.Я. Длугач, В.Б. Белицкий.- № 1995119432/22; заявл. 16.07.95; опубл. 27.02.97, Бюл. №33,- 12с.

88. Пат. 2076024 Российская Федерация, МПК7 В 23 Н 1/02. Генератор импульсов для электроэрозионной обработки/ Ролан Мартен.- № 199583746; заявл. 18.09.95; опубл. 27.03:97, Бюл. № 17.- 26с.

89. Пат. 2098212 Российская федерация, МПК7 В 21G 1/08. Способ изготовления атравматических игл/ В.И.Соколовский.- № 1996122326/14;~заявл. 11.05.96; опубл. 10.12.97, Бюл. № 11.- 26с.

90. Патент США, кл. 228-3, № 3472443, заявл. 12.04.66.

91. Патент США, кл. 29-423, № 3461538, заявл. 27.11.67.

92. Патент ФРГ, кл.210, 11/02, № 1230914, заявл. 22.12.66.

93. Петухов Ю.И. Сопротивление жидкости движению газового пузыря, сдавленного параллельными стенками/ Ю.И. Петухов, Н.Г. Скоробогатов, В.И. Сосунов// Журн. прикл. мат. и техн. физ,- 1970.- № 6.- С. 112-114.

94. Погонин A.A. Бесконтактная следящая система к копировальным станкам/А.А. Погонин, А.Ф. Бойко// Межотраслевые вопросы науки и техники.- 1975.-№10/2.-С.17-18.

95. Погонин A.A. Модернизация генератора импульсов тока для электроэрозионной прошивки капиллярных отверстий/ A.A. Погоним, А.Г.Схитрадзе, А.Ф.Бойко, Б.В. Домашенко //Ремонт, восстановление, модернизация.-2007.-№8.-С.28-33

96. Пономарёв К.К. Составление и решение дифференциальных уравнений инженерно-технических задач: пособие для физ.-мех. фак. пед. ин-тов/ К.К. Пономарёв.-М.: Учпедгиз, 1968.- 184с.

97. Попилов Л.Я. Электрофизическая-и электрохимическая обработка материалов/Л.Я. Попилов.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: машиностроение, 1982.- 159с.

98. Попилов Л.Электрофизическая и электрохимическая/обработка материалов/ Л.Я. Попилов.- М.: Машиностроение, 1969.- 297с.

99. Попов Д.Ю. Справочник по: численному решению дифференциальных уравнений в частных производных/ Д.Ю: Попов.- 5-е изд.- М.- Л:: Гостехиз-дат, 1951.- 183 с.

100. Проспект на станок 4Р222Ф2, НИИМАШ, 1990.

101. Проспекты фирмы Laser Inc. (США), 1999.

102. Пущинская A.A. Повышение стойкости инструмента при электроискровой обработке металлов/ A.A. Пущинская.- М.: Изд-во ЦИНТИ, 1963.- 28с.

103. Размерная электрическая обработка металлов/ Б.А. Артамонов и др..- М.: Высшая школа, 1978.- 336с.

104. Рачев JI.A. Движение пузыря в клиновидном щелевом канале с электрическим полем/ JI.A. Рачев, Ю.А. Стетюха// Электронная обработка материалов.- 1978.- № 6.- С. 41-43.

105. Самойленко A.M. Дифференциальные уравнения: примеры и задачи. Учеб. пособие.- 2-е изд., перераб./ A.M. Самойленко, С.А. Кривошея, H.A. Пе-рестюк.- М.: Высш. шк., 1989,- 383с.

106. Сарилов М.Ю. Исследование тепловых процессов при электроэрозионной обработке титанового сплава ОТ-4/ М.Ю. Сарилов// Машиностроитель.- 2007.- № 2.- С. 37-42.

107. Свид. на пром. обр. 23441 СССР, М.Кл3. В 23 Р 1/02. Электроэрозионный прошивочный станок/ А.П. Явтушенко, Л.И. Явтушенко, Ю.А. Хукаленко, А.Ф. Бойко (СССР).- № 40534/25-08; заявл. 28.01.87; опубл. 23.11.87, Бюл. №48.- 15с.

108. Смоленцев В.П.Изготовление инструмента непрофилированным электродом/В.П.Смоленцев.-М.:Машиностроение,1977.-122с.

109. Смоленцев В. П. Технология электрохимической обработки внутренних поверхностей / В. П. Смоленцев. М.: Машиностроение, 1978. — 186 с.

110. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов/ A.A. Спиридонов.- М.: Машиностроение, 1981.-184с.

111. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов/ Л.Я. Попилов.- Л.: Машиностроение, 1971.- 544с.

112. Ставицкая Н.Б. Изучение эрозионных лунок при электроискровой обработке материалов электродом-проволокой/ Н.Б. Ставицкая// Электронная обработка материалов.- 1980.- № 6.- С. 5-7.

113. Ставицкая Н.Б. Исследование форм и размеров эрозионных лунок, образованных на различных материалах искровыми разрядами/ Н.Б.Ставицкая, Б.И.Ставицкий// Электронная обработка материалов,-1980.- № 1.- С.9-13.

114. Ставицкая Н.Б. Основные особенности электроискровой прецизионной обработки материалов/ Н.Б. Ставицкая, Б.И. Ставицкий// Электронная обработка материалов.- 1979.- № 4.- С. 5-9.

115. Ставицкий Б.И. К вопросу об оптимальной форме холостых импульсов напряжения и рабочих импульсов тока при прецизионной электроискровой обработке в воде/ Б.И. Ставицкий, C.B. Конушин// Электронная обработка материалов.- 1979.- № 3.- С. 5-8.

116. Ставицкий Б.И. Электроискровое изготовление прецизионных деталей электровакуумных приборов.- В кн.: Электроискровая обработка металлов. Вып. 2./ Б.И. Ставицкий.- М.: Изд-во АН СССР,' I960.- С. 62-86.

117. Стекольников И.С. Исследование начальной стадии разряда при малых межэлектродных промежутках/ И.С. Стекольников// Изв. АН СССР, ОТН.- М., 1966.- Вып. 7.- С. 48-53.

118. Суслов А.Г. Научные основы технологии машиностроение/А.Г. Суслов, A.M. Дальский.- М.: Машиностроение, 2002.- 684с.- ISBN.

119. Терещук P.M. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя/ P.M. Терещук, K.M. Терещук, С.А. Седов.-Киев: Наук, думка, 1989.- 800с.

120. Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов/ Т.И. Трофимова.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1990.- 478с.- ISBN

121. Фатеев Н.К. Электроэрозионная обработка отверстий/ Н.К. Фатеев.-М.: Машиностроение, 1976.- 40с.

122. Фатеев Н.К. Технология электроэрозионной обработки/ Н.К. Фатеев.-М.: Машиностроение, 1980.- 184с.

123. Харизоменов И.В. Бесконтактный контроль размеров в станкостроении. (Фотоэлектрический метод)/ И.В. Харизоменов.- М.: Машиностроение, 1975.- 161с.

124. Холоднов Е.В. Прецизионная электроискровая обработка в безуглеродной среде.- Физические основы электроискровой обработки металлов/ Е.В. Холоднов.- М.: Наука, 1966.- 42с.

125. Холоднов Е.В. Электроискровое изготовление отверстий малого диаметра/ Е.В. Холоднов// Электрофизические и электрохимические методы обработки.- 1970.- № 3.- С. 24-25.

126. Холоднов Е.В. Электроискровое изготовление прецизионного инструмента.- В кн.: Электроискровая обработка металлов. Вып.2/ Е.В. Холоднов.-М.: Изд-во АН СССР, I960.- С. 152-171.

127. Чепелев В.Г. Высокочастотные электроэрозионные генераторы импульсов и полупроводниковые устройства, применяемые в практике электроискровой обработки/ В.Г. Чепелев.- Д.: Изд-во ЛДНТП, 1963.- 24с.

128. Электроимпульсная обработка металлов/ А.Л. Лившиц и др..- М.: Машиностроение, 1967.- 286с.

129. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов: в 2т./ Б.А. Артамонов и др.; под ред.В.П.Смоленцева- М.: Высш. школа, 1983.-Т. 1-2.

130. Электроэрозионная и электрохимическая обработка в 2т. Т.1. Электроэрозионная обработка/ А.Л. Лившиц и др.; под ред.А.Л. Лившица и А. Роша.- М.: НИИмаш, 1980.- 224с.

131. Электроэрозионная обработка материалов/ Е.М. Левонсон и др..- Л.: Машиностроение, 1971.- 265с.

132. Яворский Б.М. Справочник по физике: для инженеров и студентов вузов/ Б.М. Яворский, A.A. Детлаф.- 4-е изд., перераб.- М.: Наука, 1968.- 940с.

133. Ящерицин П.И. Планирование эксперимента в машиностроении / П.И. Ящерицын, Е.И. Махаринский.- Мн.: Вышэйша школа, 1985.- 286с.

134. Design and components in engineering. Vol. 15,1968, P.14.i j

135. Drill and weld with laser Tocl and Prod., 1983, 39, № 2, 47.

136. Electronic Packaging and Prodaction , 1983, № 10, 160-161.

137. Emerson Charles E.D., Ming Holes. Amer. Mach, Vol 115, № 49, 1971.

138. Lasers microdrilling Books intoreactorleaks. Ind. Res., 1993,15, № 9, 34.

139. Metalnorking thi laser. Metal. Progr., 1988, 103, № 5, 99-100.

140. New Laser Micro- driller. Mach and Prod. Eng. 1985, № 3277, 292.

141. Smolenzev V. Technologija kombinirovannych metodov obrabotki material ov / V. Smolenzev, G. Smolenzev // Materialy konferencyjne EM-90: Budgoszcz, Polska, 1990-C.217-229.

142. S. Reiner Laserais herkzeng in der Fertigung. Phys und Didakt, 1976, 4,№ 3, 205-223.

143. Wilson C.C. Analysis of EDM performance and no-wear in the coppers-teel system.- Por. Amer. Soc. Mech. End. 1970. Prod-12. 16p.•о } •л < У> $1. V. *з. зт