автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Технологические основы высокоэффективной финишной обработки деталей из особо труднообрабатываемых материалов

На правах рукописи

ДОЛГИХ Анатолий Михайлович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ОСОБО ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.03.01. - Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тула 2005

Работа выполнена в Технологическом институте Саратовского государственного технического университета

Научный консультант:

академик РАЕН, заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Королёв Альберт Викторович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Любимов Виктор Васильевич доктор физ.-мат. наук, профессор Клоков Владимир Васильевич доктор технических наук, профессор Степанов Юрий Сергеевич

Ведущая организация:

Государственное научно-производственное предприятие «Алмаз» (г. Саратов)

Защита состоится 5 апреля 2005 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 в Тульском государственном университете по адресу: 300600, г. Тула, ГСП, пр. Ленина, 92, ауд. 9-101

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТулГУ

Автореферат разослан февраля 2005 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

А.Б. Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышение требований к качеству и надежности работы изделий современного машино- и приборостроения вызвало необходимость широкого применения материалов с особыми физико-механическими свойствами. Это высокопрочные никельсодержащие и титановые сплавы в производстве авиационной техники, сложнолегированные стали - в точном машиностроении, легкие, тяжелые, тугоплавкие цветные металлы и сплавы на их основе, высокоэнергоемкие магнитные сплавы различных систем - электронной техники, а также инструментальная металлокерамика. Эта группа материалов относится к особо труднообрабатываемым, так как характеризуется, с одной стороны - высокой твердостью, различными параметрами теплопроводности, широким диапазоном температур рекристаллизации, гетерогенностью по объему, склонностью к трещинообразова-нию в результате экзотермических процессов в приповерхностном слое, с другой - повышенной вязкостью и адгезионным взаимодействием с контактной частью режущего инструмента. Особенность физико-механических свойств рассматриваемой группы материалов определяет и методы их механической обработки - это алмазно-абразивное формообразование. Однако традиционные технологические системы (ТС) на основе алмазно-абразивных методов формообразования сегодня уже не могут в полной мере удовлетворить требования практики по производительности и качеству. В связи с недостаточным освоением методов диагностики состояния ТС и средств автоматического управления интенсивностью обработки, с учетом физических свойств обрабатываемого материала, работы по совершенствованию этой технологии актуальны и имеют научную и прикладную значимость. Высокая трудоемкость обработки такой группы материалов диктует необходимость внедрения в производство наукоемкой технологии, в которой звеном, определяющим ее эффективность, остаются процессы на основе алмазно-абразивного формообразования, которые в последние десятилетия развиваются в направлении комбинации с методами электротехнологии, в частности, с электрохимическими процессами. Это методы комбинированного формообразования на основе электрохимических систем (КЭХФ), известные по принятой классификации как электроалмазное шлифование (ЭАШ), разрезание (ЭАР), доводка, суперфиниширование (ЭАС) и другие, отличающиеся высокими интегральными характеристиками и экономичностью при обработке деталей из особо труднообрабатываемых материалов. Сегодня направление развития методов КЭХФ, основанных на электрохимических системах, характерно спадом разработок по новым научным программам. Это обстоятельство обеспечило на международном рынке приоритет ряда ведущих зарубежных фирм, таких как: «Anocut» и «Jones & Shipman» (США), «Tripet», «Charmilles» (Швейцария), «Friz Wendt», «Elb Shlifï» (Германия), «Mitsubishi», «Hitachi», «Japax» (Япония) и ряд других. В то же время необ-

ходимо отметить, что в отечественном производстве авиационного и электронного приборостроения испытывается потребность в передовой технологии и средствах её обеспечения, в совершенствовании существующей. Дефицит этой техники в России компенсируется приобретениями за рубежом, что требует существенных материальных затрат, и отраслевыми разработками, которые не всегда достойно конкурируют с зарубежными аналогами.

Опыт эксплуатации отечественной и зарубежной техники позволил выявить ряд технологических ограничений, снижающих эффективность перспективной техники, основанной на электрохимических системах, из которых можно выделить следующие:

- традиционная электрохимическая система (электролизёр), представляющая собой основу технологической, содержит два разнополярных электрода (заготовку и рабочий инструмент), характеризуется несколькими видами проводимости в межэлектродном зазоре (МЭЗ), в том числе - смешанной и электронной;

- повышенное электрическое сопротивление при «несовершенной» базовой поверхности заготовки вызывает ее подтравливание, а также «электрохимический износ» технологической оснастки;

- совмещение в пространстве разных по технологическому воздействию (ТВ) механизмов разрушения материала может привести к фазовым изменениям, росту зерна, либо к ослаблению и даже разрушению межкристаллит-ных связей материалов с крупнозернистой или пластинчатой структурой, например вольфрам и молибден, магнитная металлокерамика, а также к снижению механических свойств;

- традиционным ТС на основе стандартных алмазно-абразивных инструментов на металлических связках характерна ограниченная контактная зона, в этих условиях, при формировании режимов обработки, как правило, имеют место пробой МЭЗ и разрушение электродов;

- адгезионное взаимодействие обрабатываемого материала с режущей частью электрода - инструмента (ЭИ) на основе алмазных кругов на металлической связке диктует необходимость планировать в технологическом цикле операцию правки;

- засаливание алмазной части ЭИ приводит к развитию теплонапряжен-ности в приповерхностном слое, и как следствие, к технологическим потерям по физическим и механическим характеристикам.

Показанные недостатки снижают эффективность технологии. Однако анализ особенностей методов КЭХФ позволяет утверждать, что возможности этой техники далеко не исчерпаны и дальнейшее ее развитие в направлении повышения качества и производительности связано, в том числе, и с использованием энергии явлений, протекающих в контактной зоне, в качестве «дополнительного инструмента» при технологическом воздействии на материал обрабатываемой заготовки.

По результатам исследований состояния технологии финишного формообразования рассматриваемой группы материалов определены направления в разработке ТС комбинированного электрохимического формообразования, обеспечивающих сочетание и комбинацию, а также концентрацию во времени и в пространстве физико-химических и механических явлений, протекающих в контактной зоне, с целью использования энергии этих явлений в качестве «дополнительного инструмента» в технологическом воздействии на материал обрабатываемой заготовки (рис.1).

Рис. 1. «Дополнительный инструмент» в процессах финишного формообразования на основе электрохимических систем

Цель работы состоит в разработке технологических основ высокоэффективной финишной обработки деталей из особо труднообрабатываемых материалов, создании конкурентоспособной технологии и средств её реализации.

Методы и средства исследования.Теоретические исследования выполнены на основе теории поля, теории колебаний, гидро- и газодинамики, теории вероятностей, методов математического анализа, с учетом достижений теории абразивной обработки и резания, технологии машиностроения, численных методов моделирования.

Экспериментальные исследования проводились на модернизированном профилёшлифовальном электрохимическом станке мод. ЗЭ70ВФ2, специальном электрохимическом станке мод. СВЭ-901 (модернизация станка мод. ЗА227П), специальном полуавтомате для электроалмазной резки ОММ.3.154.019СБ, полуавтоматической установке для электроалмазного шлифования плоских поверхностей постоянных магнитов ОММ.3.154.021СБ, установке для электрохимической обработки прецизионных деталей мод. СЭХО-901. Обработка результатов исследований выполнена на основе математического аппарата статистики и регрессионного анализа. При этом использовались современные средства измерения и контроля.

Автор защищает:

- технологические основы создания высокоэффективных процессов КЭХФ, базирующихся на сочетании, концентрации и комбинации энергии различных физико-химических и механических явлений, протекающих в контактной зоне, в качестве «дополнительного инструмента» в технологическом воздействии на обрабатываемый материал;

- высокоэффективные методы КЭХФ на основе сочетания: электроалмазного разрезания с газовой активацией контактной зоны; плоского шлифования с доводкой; комбинированного процесса обработки в условиях развитого инструментального контактирования; суперфиниширования, доводки и удаления заусенцев в электрическом поле по технологической схеме с биполярным электродом;

- режимы функционирования высокоэффективных ТС при технологическом воздействии на генерируемую поверхность из особо труднообрабатываемых материалов;

- конструктивные решения, реализованные при создании специального оборудования, оригинальных инструментов и технологической оснастки, обеспечивающие реализацию высокоэффективных методов КЭХФ и достижение повышенных интегральных характеристик обработки.

Научная новизна. По результатам комплекса теоретических и экспериментальных исследований обоснованы технологические условия рационального сочетания, комбинации и концентрации во времени электрофизико-химических воздействий, с использованием энергии электрического и магнитного полей в качестве «дополнительного инструмента» при обработке особо труднообрабатываемых материалов в условиях финишного формообразования.

Предложены и реализованы методы:

- электроалмазного разрезания магнитной металлокерамики, в состоянии остаточного намагничивания, в условиях газовой активации контактной зоны;

- электроалмазного шлифования, суперфиниширования, доводки и удаления заусенцев при управляемой концентрации технологического воздействия на генерируемую поверхность;

- электроабразивного шлифования прецизионных поверхностей в условиях развитого инструментального контактирования.

Разработаны модели нетрадиционных электрохимико-механических систем, обосновывающих:

- исключение электроконтактных явлений при обработке на сверхмалых межэлектродных зазорах в условиях граничного трения;

- эффективное управление процессом обработки в технологических системах с биполярным электродом;

- возможность расчета технологических параметров финишного формообразования в условиях развитого инструментального контактирования.

Практическая ценность иреализациярезультатовработы

1 На основании комплекса теоретических и экспериментальных исследований предложено новое конструкторско-технологическое направление совершенствования методов финишной обработки деталей из особо труднообрабатываемых материалов, обеспечивающее повышение интегральных характеристик процессов формообразования в условиях интенсивного технологического воздействия на обрабатываемую поверхность.

2. Разработана и внедрена в производство технологическая система для электроалмазного разрезания, обеспечивающая управление качеством формообразования деталей из магнитной металлокерамики в состоянии остаточного намагничивания.

3. Разработана и внедрена в производство технологическая система для врезного электроалмазного шлифования плоских поверхностей миниатюрных деталей постоянных магнитов из сплава SmCo5, обеспечивающая повышение производительности в 3,5...5 раз, качество поверхности по параметру Ra=l,0...0,63 мкм и снижение технологических потерь на 15...20% при формообразовании в состоянии остаточного намагничивания.

4 На основе практической реализации технологических систем с биполярным электродом разработаны и внедрены в производство технология и оборудование для электрохимического удаления заусенцев деталей со сложным профилем: процесс доводки прецизионных поверхностей в условиях граничного трения деталей электронной техники на основе технологических систем с биполярным электродом.

5 Разработаны и внедрены в производство новые конструкции инструмента и технологической оснастки для реализации технологий формообразования, обеспечивающих условия: возбуждения явлений кавитации; совмещения во времени чернового и доводочного шлифования; электрической изоляции обрабатываемой заготовки от массы станка; формирования напряжённого состояния в материале заготовки в зоне разделения.

6 Экспериментально определены условия и режимы формообразования прецизионных деталей машин и приборов из материалов с особыми физико-механическими свойствами, обеспечивающие повышение производи-

тельности более чем в 3 раза и снижение технологических потерь на 20.. .25% при доводке, например детали типа «волновод» из сплава НМ-40А.

7. Разработаны и внедрены в производство универсальные технологии обработки различных поверхностей постоянных магнитов бортовых авиационных систем и электронной техники.

По результатам работы разработано и изготовлено оборудование для формообразования отверстий в производстве ЗАО «НИТИ-ТЕСАР» (г.Саратов), внедрено в производстве ЗАО «Приборостроительный завод» (г.Тюмень), ЗАО «Завод электромеханизмов» (г.Москва). Разработано, изготовлено и внедрено в опытном производстве Федерального государственного унитарного предприятия «Алмаз» (г.Саратов) оборудование для разрезания и обработки плоских поверхностей миниатюрных магнитов.

Разработано, изготовлено и проходит опытно-промышленные испытания в производстве ЗАО «ТАНТАЛ-НАУКА» (г.Саратов) оборудование для финишной обработки прецизионных деталей электронной техники.

Внедрение результатов исследований на предприятиях авиационной и электронной промышленности позволило повысить качество изделий, снизить объем брака, энерго- и станкоемкость производства, существенно усовершенствовать его структуру и получить экономический эффект в ценах текущего года около 0,5 млн. руб.

Материалы исследований использованы в учебном процессе при чтении лекций по курсам: «Современные методы формообразования в машино-и приборостроении», «Технология и оборудование электрофизико-химических методов обработки»; при подготовке аспирантами кандидатских диссертаций по специальностям 05 03.01 и 05.02.08.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований представлялись, докладывались и обсуждались на: ВДНХ СССР - бронзовая медаль за промышленный образец технологического оборудования по а с. № 1189613 -Москва, 1986 г.; Всесоюзной научно-технической конференции «Нелинейные колебания механических систем» -Горький, 1987 г.; Международной научно-технической конференции «100 лет российскому автомобилю» - Москва, 1996 г ; Международной конференции «Композит - 98» - Саратов, 1998 г.; V Международной научно-технической конференции «Точность и надежность технологических и транспортных систем» - Пенза, 1999 г.; Международной научно-технической конференции «Современные технологии в образовании и науке» (Высшая школа - 99) -Энгельс, Сарат. обл., 1999 г.; Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении -2000» - Пенза, 2000 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» - Пенза, 2001 г.; Международной конференции «Композит-2001» -Саратов, 2001 г.; Международной научно-технической конференции «Современная электротехнология в машино- и приборостроении» - Тула, 2002 г.; Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в машино-

строении» -Пенза, 2002 г.; Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология-2003» - Орел, 2003 г.; IV Международном научно-практическом семинаре «Современные электрохимические технологии в машиностроении» - Иваново, 2003 г.; V Международной научно-практической интернет-конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология-2004» -Орел, 2004 г.; Международной конференции «Композит-2004» -Саратов, 2004 г.; VII Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем «ДТС-2004» -Саратов, 2004 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 80 работ, в том числе 5 авторских свидетельств на изобретение и 3 монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 230 наименований, приложения и содержит 270 страниц машинописного текста, 6 таблиц, 108 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Состояние технологии финишной обработки деталей из особо труднообрабатываемых материалов.

Цель и задачи исследований В настоящем разделе обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна, основные положения и результаты, выносимые на защиту. Проведён анализ современного состояния и тенденций развития технологии и оборудования для финишной обработки деталей из группы токопроводящих, особо труднообрабатываемых материалов, в том числе тугоплавких, магнитной и инструментальной металлокерамики, лёгких и тяжёлых цветных сплавов. Высокий уровень эффективности обработки таких материалов получен при алмазно-абразивной обработке в комбинации с электрохимическим воздействием на материал обрабатываемой поверхности. Поэтому методы КЭХФ сегодня достаточно востребованы в производстве и существенно влияют на его структуру. Большое значение в развитии этого направления имеют работы: Ф.В. Седыкина, В.П. Смоленце-ва, Б.П. Саушкина, В.В. Любимова, А.Д. Давыдова, А.Н. Зайцева, Э.Я. Грод-зинского, В.Д. Дорофеева, Е.М. Румянцева, А.В. Королева, А.Х. Каримова, В.В. Клокова и других. Из зарубежных исследователей это направление развивали в своих работах: С. Stroun, W. Backer, Н. Reinhart, G. Pahlitzsch, К. Marten и другие.

Работами различных научных школ доказано, что при эксплуатации традиционных ТС КЭХФ форсирование электрических и механических режимов вызывает «вскипание» объема электролита и электронную проводимость в МЭЗ, что приводит к технологическим потерям по физическим и механическим параметрам. Эти недостатки являются важными технологическими ограничениями.

Для реализации основной цели работы проведены исследования, связанные с рациональным использованием энергии физико-химических и механических явлений, протекающих в контактной зоне, в качестве «дополнительного инструмента» при технологическом воздействии на обрабатываемый материал. Сущность исследований сводится к оценке эффекта использования:

- явлений гидродинамической активации контактной зоны, в том числе и кавитации, интенсифицирующих электрохимические и механические процессы в МЭЗ, в сочетании с алмазным микрорезанием;

- индуцированных зарядов разных знаков на поверхности заготовки при КЭХФ с биполярным электродом;

- совмещения во времени стадии чернового (силового) шлифования с доводкой в условиях параметрической осцилляции доводочной части инструмента;

- форсирования выходных характеристик обработки за счёт развитого инструментального контактирования при электроабразивном шлифовании;

- повышения параметров качества обработки путем использования внутренней энергии материала как «дополнительного инструмента».

На основании выделенных положений для достижения цели, поставленной в работе, сформулированы следующие задачи:

- произвести моделирование процесса комбинированного силового шлифования, совмещенного во времени с доводкой, в условиях параметрической осцилляции доводочной части инструмента;

- разработать метод и модель интенсификации процесса электроалмазной резки с управлением параметрами качества обработки;

- разработать метод электроалмазной резки магнитов, обеспечивающий скачкообразный характер обработки;

- произвести моделирование процесса доводки прецизионных деталей в ТС с биполярным электродом с активацией контактной зоны «подпором» технологической среды, граничным трением и связанным абразивом;

- разработать метод электроабразивного шлифования монотонных сквозных отверстий в условиях развитого инструментального контактирования;

- разработать конструкции средств технологического обеспечения по направлениям исследований;

- разработать рекомендации по использованию результатов исследований. 2. Основы теории интенсификации технологического воздействия

на поверхность обработки в условиях использования энергии явлений, протекающих в контактной зоне

По физико-механическим свойствам группа особо труднообрабатываемых материалов характеризуется, с одной стороны - повышенной твёрдостью и склонностью к трещинообразованию, пониженными- теплопроводностью и границей необратимых фазовых изменений структуры приповерхностного слоя, с другой - повышенной вязкостью и склонностью к адгезионному

взаимодействию с режущей частью инструмента. В этих условиях эффективность технологии формообразования в целом будет обусловлена явлениями, интенсифицирующими технологическое воздействие на материал генерируемой поверхности. Опыт показывает, что интенсивность ТВ обеспечивается в условиях скачка давления явлениями кавитационной эрозии. Такая интенсивность ТВ имеет экстремальную зависимость, например от газонасыщения среды. Применительно к процессу электроалмазного разрезания аналитически определено влияние параметра газонасыщения на интенсивность ТВ, с учетом условий прокачки. В качестве эффективной схемы прокачки принята центробежная (рис.2).

Vcm |

¡ ш0

ПХ-í i

0

Ъ

Vr

ли

< I

фг

1П

Уж

Анализ схемы работы технологической системы (см. рис.2) показывает, что:

- в условиях преобладания расхода среды в исходном состоянии над расходом через тороидальную камеру газожидкостной смеси VCM процесс аэрации в технологической системе становится невозможным,

VCM< V*,

- в условиях состояние среды неопределённое;

- газонасыщение становится устойчивым в условиях

Рис 2 Схема процесса аэрации среды: шо- угловая скорость ЭИ,рад/с; Уг - расход газа, м3/с; У* - расход жидкости, м3/с, Усм - расход смеси, м3/с; г - параметр тороидальной камеры электрода-инструмента

Установлено, что с увеличением давления увеличивается и расход. Тогда критическое значение давления при котором газонасыщение прекращается, представится в виде:

Ркр= 0,5 К q (я n do)

(1)

где К - коэффициент, учитывающий особенности конструкции инструмента, - плотность газожидкостной смеси в полости технологической системы; п - частота вращения; - параметр сопла.

Из выражения (1) видно, что при постоянных значениях п, (1о газонасыщение среды будет зависеть от давления в тороидальной камере, а явления кавитационной эрозии как «дополнительного инструмента» обусловятся характером прокачки в контактной зоне газожидкостной смеси. Для инициирования кавитационной эрозии в контактной зоне разработан метод газонасыщения (аэрации) электролита путем центробежной прокачки через тороидальную камеру электрода-инструмента (ЭИ).

При формообразовании деталей с развитой поверхностью, например призматической формы из сплава системы Sm-Co. к параметрам качества поверхности предъявляют особые требования:

- уровень теплового насыщения не должен превышать критических зна-

чений в пределах 55О...6ОО°С, при котором происходят изменения в приповерхностном слое с образованием слабомагнитной фазы S1TI2 СОп;

- шероховатость поверхности по параметру Ra должен быть в пределах 1,25...0,63 мкм;

- микротрещины, сколы и выкрашивания допустимы не более чем на 10.. 15% поверхности обработки.

Опыт показывает, что указанные требования реализуются за счёт управления параметрами ТВ.

В работах С.Г. Редько показано, что качество обрабатываемой поверхности обусловлено характером ТВ, а выражение этой зависимости имеет вид периодической функции. На основании показанной теории разработана ТС, позволяющая сочетать силовое микрорезание в электрическом поле по технологической схеме «creep feed» (с полным съемом) с периодическим воздействием на генерируемую поверхность квазидискретной контактной частью инструмента. Результаты исследования согласуются с теоретическими предпосылками. При этом подтверждено, что параметры качества определяются характером ТВ на финишной стадии обработки.

Сегодня широко востребованы методы финишной обработки на основе традиционных электрохимических систем. Однако, несмотря на уникальные технологические возможности, такие системы характеризуются важным ограничением - не исключены электроконтактные явления в МЭЗ. Поэтому внимание исследователей в настоящее время привлекают методы формообразования на основе многоэлектродных электрохимических систем, при эксплуатации которых исключены показанные недостатки. В этой связи, в наших работах на базе профилешлифовального станка мод.ЗЭ70ВФ2 реализована ТС комбинированного формообразования с биполярным электродом (рис. 3). Технологическая система, представляющая собой в комплексе станок - инструмент-технологическую оснастку-блок очистки и подачи электролита-источник питания, обеспечивает обработку призматических деталей по однопроходной схеме «creep feed».

В показанных условиях электроконтактные явления исключены, так как электрическая цепь замыкается в катодной и анодной зонах Рис 3 Схема комбинированного шлифования обрабатываемой поверхности через с биполярньш электродов проводник второго рода. Анализ

1-ошовная режущая ч;ють (электрод-катод); параметра электрического поля с

2-доводочная часть; 3-элементы конструкции,,

биполярным электродом проводил-

обеспечивающие движение доводочной части;

4-электрод-анод; 5-притир; ся НН Миролюбовым и М.В. Кос-

6-изолятор' 7-заготовка тенко. Однако применительно к ТС

КЭХФ работ по расчету, например напряженности поля в зонах с соответствующими электродными реакциями, в исследованиях не выявлено. В этой связи, на основе показанной теории, решалась задача определения комплексного потенциала в электродных зонах электрохимической системы, а также напряженности поля в идеализированных условиях, то есть при значениях МЭЗ в анодной и катодной зонах равных h=COnst. В наших исследованиях решалась задача определения параметров электрического поля для количественной оценки электрохимической составляющей обработки. На основе аппарата теории функции комплексного переменного определён потенциал в анодной и катодной зонах обрабатываемой детали и напряженность поля в МЭЗ, применительно к рассматриваемой схеме КЭХФ. На схеме (см. рис. 3) выделено сечение А-А и найдено распределение электрического поля в МЭЗ биполярного электрода в области 1-8 (рис. 4), которой аппроксимирована контактная часть ЭИ.

Рассмотренная часть 1-2-3 (см. рис. 4) исследуемой области представлена параметром интеграла Шварца-Кристоффеля, задаю- , щего отображение на выделенную часть w, в виде:

Ч 4 < 6

k Ak ak ak

1,2 00 0 -0.5

3 ih -1 1.5

4,8 00 00 0

Интеграл имеет вид: h

Рис. 4. Конфигурация межэлектродного пространства: а - область изолятора; -и0 - электрод-катод; +11о- электрод-анод; U¡ - биполярный электрод (обрабатываемая деталь); Ь - величина

МЭЗ; 2Ь - линейный параметр (толщина) изолятора (4-5), I! - толщина изолятора (6-7)

я J-

С С л

w+1 2/г ,

-- —Arth

w п

W+1

+ih. (2)

Для рассматриваемой части w - комплексный потенциал

U0

определится: W(w)=- —Inw.

Напряженность поля в плоскости Ъ, с учетом отображающей функции, найдем:

¿[УМ 1 ЦО

\Ег\=

dw

U0

dz(w) KW

dw

^±11 w w

W W+1'

где тЛ' определяется на основании уравнения (2).

Аналогично найдем напряженность поля в части 3-4-5-6 в виде:

Е =-i!

. U0 ■ 712

dz ) h 2h/ V 2h 2h '

: ti,

(4)

В части 5-6-7 исследуемой области напряженность поля определится аналогично (4), с использованием обратной гиперболической функции вИ.

Полученные выражения позволяют рассчитать напряженность электрического поля в МЭЗ, в частности, распределение этого параметра по поверхности детали (рис. 5).

Выражения параметров поля показывают, что при равных значениях МЭЗ напряженность поля в анодной и катодной зонах будет одинаковой или симметрично расположенной относительно зоны с нулевым потенциалом (см. рис. 5). Следовательно, в рассматриваемых ТС с биполярным электродом в качестве «дополнитель-электрического пшя пихШрзабвшшавмш ного инструмента», интенсифици-поверхноети

рующего процесс комбинированного разрушения материала - технологического припуска, эффективно использовать значение МЭЗ в пределах вылета алмазного зерна из металлической связки электрода - инструмента. Такое решение будет способствовать повышению интенсивности технологического воздействия в анодной зоне.

Показанные методы интенсификации технологического воздействия на генерируемую поверхность имеют целью повышение эффективности различных вариантов механической обработки деталей на финишных операциях, условия выполнения которых известны. Сегодня в производстве востребованы технологические процессы (ТП), условия которых не всегда поддаются расчету. В этих случаях необходимы критерии с обобщающей оценкой технологии в целом. К таким критериям относятся энергетические, позволяющие разделить ТП на монотонные и скачкообразные.

Скачкообразные ТП характеризуются резким изменением свойств материала заготовки изделия во времени. А.В. Королевым доказано, что в условиях такого процесса управляющие параметры пропорциональны затраченной энергии А и характеризуются коэффициентом полезной работы (р:

где - скорость инструмента во времени - удельная нагрузка

на инструмент в пространстве с координатами X, у в момент времени I; (1х, - элементарные пространства; х1т1П, Х{таХ1 У ¡та» Ушп - границы области

воздействия инструмента на рабочее пространство; С - число работающих инструментов; - полезная работа.

Известно, что внутренняя энергия насыщения материала - это полезная работа, затраченная на единицу объема формообразования, и обусловлена способом изготовления изделия, его физическими и геометрическими параметрами. Чем выше Ец, тем выше качество изделия. На формообразование изделия затрачивается единовременная технологическая работа адекватная полезной работе единичного инструмента. Следовательно, с увеличением единовременной работы качество изделия будет снижаться.

На основании показанного правомерно заключить, что тенденции развития технологии финишной обработки деталей из материалов с особыми физико-механическими свойствами связаны с поиском эффективных методов интенсификации ТВ. Как показывает опыт, такие методы в процессах КЭХФ основываются на:

- физических явлениях, протекающих в контактной зоне инструмент-деталь;

- использовании внутренней энергии материала заготовки;

- динамическом разделении фаз нагрева и охлаждения в контактной зоне;

- локализации анодного растворения при обработке на сверхмалых зазорах.

3. Электроалмазное разрезание и профилирование в условиях активации контактной зоны

Комбинированное разрезание и профилирование - как методы формообразования широко востребованы в современном наукоёмком производстве. Эти методы применяют на операциях: заготовительных - с целью раскроя заготовок в состоянии поставок; профилирования пазов и перфораций, различных по точности; «разделения» кольцевых магнитов замедляющих систем. Опытом эксплуатации ЭАР выявлен ряд технологических ограничений, из которых наиболее существенны следующие:

- ограниченная поверхность контакта инструмента с заготовкой лимитирует технологический ток, следовательно, и производительность обработки;

- взаимодействие алмазоносного ЭИ с компонентами материала обрабатываемой заготовки - так называемой «пары трения» при температурах >300 °С приводит к «засаливанию» его режущей части, вызывает повышение температуры в зоне контакта за счёт трения, вскипание электролита на границе перехода, пробой МЭЗ, скачок технологического тока и развитие электроконтактных явлений;

- «засаливание» режущей части ЭИ вызывает необходимость планирования операции её регенерации.

Показанные ограничения требуют существенных доработок, совершенствования инструмента и оснастки, а также всей технологической системы и метода формообразования в целом. Доводка и внедрение процесса ЭАР в производстве позволили выявить наиболее приоритетные направления со-

Рис.6. Схема взаимодействия элемента режущей кромки алмазоносного электрода-инструмента с электродом-заготовкой

вершенствования этого метода формообразования. Одно из них связано с использованием явлений кавитации, активно протекающих на границе перехода каждого из электродов технологической системы, применяемой при ЭАР (рис. 6).

Анализ принципиальной схемы взаимодействия инструмента с заготовкой показывает, что генерируемая поверхность подвергается различного рода ТВ. Это прежде всего механическое, определяющее характер протекания электрохимического процесса. Механизм ТВ заключается в удалении окисной плёнки (аэх)> упругопластическом деформировании и срезании части обрабатываемого материала в исходном состоянии В результате механического воздействия изменяется величина МЭЗ до критического значения Это приводит к электроконтактным явлениям, которые и составляют основные технологические ограничения.

Опыт теоретических и экспериментальных исследований показывает, что эффективность ЭАР можно существенно повысить при возбуждении явлений кавитации, которые формируются в условиях аэрации среды при центробежной прокачке газожидкостной смеси при радиальной квазиосцилляции режущей кромки ЭИ и роторного перемешивания.

Такие условия реализованы разработкой конструкции ЭИ с ротором (рис. 7).

Из анализа схемы конструкции (см. рис. 7) видно, что ротор кинематически не Рис 7 Коюрущш элекгрода- связан с базовыми элементами ЭИ и в ди-инструмента с роторным намике вращения совершает вращательно-перемешиванием среды качательные движения. Качательное движе-

ние генерируется струей среды. В условиях нормального воздействия давления Р струи в момент времени I, движение ротора описывается дифференциальным уравнением:

Л Л

(7)

где в - угол отклонения ротора; т - масса ротора; I - длина «связи»; /- момент инерции ротора; 0)- частота вращения ЭИ; Ь — параметр динамического сопротивления среды.

При гармонической нагрузке амплитудное давление,

ротор совершает вынужденные колебания. Характер колебания ротора определяет интенсивность обогащения среды газовой фазой, режим перемешивания и, как следствие, явления кавитации.

Для выявления характера колебаний автономного звена исследовалось уравнение (7), с переходом к параметру т:

(8)

В результате получено: с1г9

, +23— + зт# = Р„зтОг йхг с/г

(9)

где

-

параметр, связанный с сопротивлением технологической

среды; - приведенная собственная частота колебаний ротора.

При решении уравнения (9) для оценки качественных зависимостей проводили численное моделирование, в результате которого получено следующее условие:

- при высоких частотах колебаний автономного звена (ротора), когда могут иметь место периодические колебания, незначительно отличающиеся от гармонических, в условиях произвольного изменения амплитуды внешнего воздействия Ро и параметра &,

- при - колебания ротора будут гармоническими;

- при возможно появление стохастических колебаний (рис. 8).

В рассматриваемой модели колебание ротора вызывает интенсивное перемешивание электролита с газовой фазой, образующейся в камере (см. рис. 7), а высокая скорость центробежной прокачки газожидкостной смеси - «схлопывание» газовой фазы

рйсс

О и 5 на характер колебания ротора При перепаде давлений в потоке среды формируются условия для проявления кави тации, что используется в рассматриваемой ТС в качестве «дополнительного инструмента» для повышения интенсивности ТВ на поверхность перехода каждого из электродов электрохимической системы. На основании этих процессов в МЭЗ выведено уравнение коэффициента кавитацион-ного ускорения, где учитывается взаимосвязь свойств технологической среды в условиях сжатия и разряжения элементов газовой фазы, вызванных высокой скоростью прокачки и амплитудного давления:

где у -показатель адиабаты газовой среды кавитационного пузырька; т - число «осколков» пузырька; Р - давление электролита; а, с - теплопроводность

17

и теплоёмкость электролита; Я - коэффициент теплопередачи; /Ид - частота собственных колебаний ротора.

Экспериментальные исследования интенсификации ТВ проводились при обработке бинарного магнитного сплава 8шСо5. Кинетику электрохимического растворения этого сплава, при разности значений стандартных равновесных потенциалов основных компонентов

-0,277 В по н.в.э.) определяет ионизация более электронейтрального компонента - кобальта. С учетом интенсивного растворения сплава по уровню предельной активности основного компонента и коэффициента кавитационного

ускорения Ку, выведено уравнение, определяющее допустимую скорость подачи Бц, в виде:

S. < К,

1П-2 ■ сг. I И ((1 — >(2«о +1)

10 2т]е„г + бОи.аДх,) —-—

(П)

где Т| - выход по току можно принять Г1=9'10' ; Ev - объёмный электрохимический эквивалент обрабатываемого материала, ММ3/А'МИН; для сплава типа SmCo5 £v=1,34-10"3 см3/А-мин; i - плотность тока, А/см2; i—40 А/см2;

vu - скорость вращения электрода-инструмента, м-с'1; принято Vu=20-25 М-С '; а? - толщина стружки, срезаемая зерном, в нашем случае az=5-(10'3- 10"2) мм; Хн - номинальный размер алмазного зерна, марки АСО зернистости 80/63 Хн=110,0-275,0 мкм; Ку - коэффициент ускорения или активации, Ку~2,0.

Исследования технологических возможностей процесса показали, что использование энергии гидродинамической активации в контактной зоне в качестве «дополнительного инструмента» при ТВ позволили повысить производительность в 1,5...2 раза при адекватных затратах мощности N и плотности тока i (рис. 9). При этом расход алмазов q снижается в 3.. .4 раза за счет снижения уровня напряжения регенерации с установившейся величиной продольной подачи

Однако рассмотренный метод формообразования, несмотря на уникальные технологические возможности, характеризуется монотонным изменением качества детали. Как правило, такое решение технологической задачи, например при разрезании деталей из материалов с низкой механической прочностью (а » 270...320 МПа; Рис. 9. Характер зависимости плотности тока (1) jj^q 65...69), закрепленных в оси затрачиваемой мощности (2)

„ настке нагрузкой, рассредоточен-

[ Л у

от уровня активации лу

ной по поверхности базирования, приводит к технологическим потерям в виде сколов на «выходе» инструмента. В этих условиях происходит так называемое «выдавливание» части высотой

что и составляет погрешность обработки. Здесь к - высота заготовки. Такой технологический процесс характеризуется количеством затраченной энергии в единицу времени. Следовательно, показателем качества при этом целесообразнее использовать критерий единовременной глубины формообразования /ге, который определится делением скорости объёмного единовременного формообразования на скорость образования поверхности

где Ц = скорость объёмного единовременного формообразования;

- единовременная технологическая мощность формообразования; - внутренняя энергия материала.

Параметр позволяет сравнивать эффективность монотонного и скачкообразного технологических процессов.

Для исключения показанного недостатка, характерного для монотонного разрезания заготовок из магнитной металлокерамики системы Sm - разработан способ, при котором заготовку закрепляют нагрузкой, меньшей предела прочности материала на изгиб, и разрезают алмазоносным инструментом, со скоростью, определяемой сопротивлением материала абразивному микрорезанию, до раскалывания, в момент которого снижают технологическое напряжение до поляризационного и повышают скорость подачи

>(2...3)8п.

Признаком, отражающим новизну способа, является использование нагрузки, обеспечивающей концентрацию напряжений в плоскости обработки. Техническое решение обеспечивает также возможность: рационально использовать внутреннюю энергию обрабатываемого материала реализовать процесс обработки управляемым и по характеру протекания - скачкообразным.

Внутреннюю энергию материала для скачкообразного процесса обработки раскалыванием найдем по формуле расчёта параметров испытания матер нала на изгиб:

где а, - предел прочности материала на изгиб; Е - модуль упругости материала; к - коэффициент концентрации напряжений.

Однако для оценки единовременного объема разрушения важно определить полезную работу изгиба, которая вызовет упругую деформацию объёма материала и опасные напряжения и„. так называемое условие Гриффитса:

где удельная поверхностная энергия материала; - критическая длина трещины, при которой её дальнейшее развитие энергетически выгодно;

Рис 10 Распределение напряжений в сечении при технологическом воздействии на поверхность заготовки в виде «надреза»

кш - коэффициент учитывающий вид деформации, для изгибающей деформации кш ~ 0,7. Для реализации метода раскалывания, эффективным приёмом оказалось создание в плоскости разделения номинального напряжения <ТН> меньшего предела прочности материала на изгиб <т„ Эти условия реализованы при базировании заготовки на опоре в центре, от фиксирующих нагрузок Р.

Технологическое воздействие - надрезание поверхности заготовки на глубину дисковым алмазоносным инструментом с профилем режущей кромки г, в сечении А-А с концентрацией напряжений вызовет их распределение по сечению (рис. 10).

Для определения характера протекания процесса обработки необходимо рассчитать условия раскалывания материала заготовки в опасном сечении, которое выразим коэффициентом концентрации напряжения к по зависимости, предложенной А В Александровым:

где параметр сечения образца, ослабленного надрезом; параметр профиля надреза.

С учетом коэффициента к , определяем величину напряжения разделяющего заготовку скачком в плоскости с предельной концентрацией напряжения С5тах , рассчитанного по зависимости:

С*™ =кан=к6Р1/4Ьа2. (16)

На основе уравнения (16) правомерно сделать вывод: чем меньше глубина , тем большую разрушающую нагрузку необходимо создать в контактной зоне. Это согласуется с выводом в теоретической части работы. Сравнительный анализ двух методов обработки, основанных на различных механизмах технологического воздействия на генерируемую поверхность, позволил

Рис 11 Влияние уровня напряжения (Ц на скорость разрезания при различных схемах закрепления заготовки на двух опорах, на одной опоре

выявить их технико-экономическую эффективность и область рационального использования (рис. 11).

По результатам исследований разработан типовой технологический процесс разделения постоянных магнитов из сплава КС37.

Из опыта исследований видно, что показанная технология будет развиваться в направлении оптимального использования физических явлений, сопровождающих электродные процессы в электролизёре. Из таких направлений приоритетно ЭАР с газовой активацией контактной зоны. Однако анализ результатов исследований комбинированного разрезания показывает, что совершенствование этой технологии перспективно в условиях использования внутренней энергии обрабатываемого материала в качестве «инструмента» в управлении качеством. Это позволяет изменять характер формирования качества обработки, преобразуя процесс из монотонного в скачкообразный. Показанное решение качественно повышает уровень технологии механической обработки деталей из материалов с особыми физико-механическими свойствами.

4. Комбинированное шлифование плоских поверхностей в сочетании с доводкой

Исследования процессов алмазного шлифования с механической и электрической активацией генерируемой поверхности предопределили направление развития технологии энергоёмких металлокерамических магнитов инструментом с квазидискретной доводочной частью. В настоящей работе показанное направление реализовано комбинацией и совмещением во времени предварительного (силового) и финишного шлифования, рассогласованных в пространстве. Такая схема формообразования стала возможной при разработке конструкции инструмента, обеспечивающего параметрическую осцилляцию его доводочной части на финишной стадии (рис. 12)

В показанной конструкции предусмотрена возможность изменения скорости микрорезания единичного режущего зерна доводочного кольца относительно основной режущей части за счёт изменения текущего радиуса в течение периода вращения. Анализ явлений протекающих в Рис 12 Принципиальная схема комбинированного шлифова-

зоне контакта, показыва- ния на основе мншвлскцядаш жирох—ских систем

1 - основная режущая часть - электрод-катод, ет, что основные харак- ~ -

' г 2 - доводочная часть; 3 - элементы конструкции,

теристики процесса оп- обеспечивающие крутильные колебания доводочной части, ртдедаются: 4 - электрод-анод, 5 - притир; 6 - изолятор; 7 - заготовка

- электродными процессами, протекающими в контактной зоне электрохимической системы,

- механизмом силового микрорезания в условиях анодного растворения материала приповерхностного слоя обрабатываемой заготовки.

Эти процессы обусловливают изменения выходных характеристик, к которым относятся сечение среза материала, срезаемого одним зерном; фактическая глубина врезания и скорость микрорезания.

Для расчёта показанных характеристик рассматривалась кинематика взаимодействия инструмента с заготовкой.

Известно, что предельная толщина слоя аг , снимаемого отдельными зёрнами, обусловливает их хрупкое разрушение. Управление этим параметром позволяет изменить характер распределения нагрузки и величину напряжений. При силовом микрорезании, в режиме так называемого «абразивного фрезерования» с подачами на оборот проявляется хрупкое разрушение При эксплуатации синтетических алмазов такое разрушение имеет место уже при а2 > 75 20 мкм Таким образом, выявление факторов, обусловливающих эффективность технологической схемы обработки в целом, актуально.

При шлифовании по технологической схеме с полным съёмом учитывалось следующее, при повороте инструмента на угол единичное режущее зерно, аппроксимированное точкой А, переместится в направлении продольной подачи на величину , которая соотносится с подачей на один оборот 5о по зависимости (рис. 13)

Рис 13 Схема взаимодействия силовой части инструмента с заготовкой

где |>„р - скорость продольной подачи, - угол пово-

рота инструмента, рад; - частота вращения инструмента мин"1.

Тогда, с учетом количества активно режущих зерен на длине контакта, получим зависимость для определения толщины слоя срезаемого одним зерном, в виде:

где ир - скорость резания в точке А, (см рис. 12); р, - текущий угол поворота точки окружная скорость инструмента.

Экспериментами установлено,что ' Дщах), где Дга1Х -предельный

вылет зерна из связки, обусловленный характеристикой алмазоносной части инструмента; 1ф - фактическая глубина внедрения зерна в обрабатываемый материал, обусловленная величиной подачи на оборот Бо, радиальной составляющей силы резания Ру и жёсткостью ] системы СПИД, 1ф=(8о-Ру/0, мм-

Определим параметры взаимодействия единичного зерна, а также инструмента в целом, с материалом обрабатываемой заготовки (рис. 14).

Для упрощения задачи примем некоторые допущения:

- силовая часть инструмента представляет собой кольцо со средним радиусом R, шириной режущей части и взаимодействует с заготовкой шириной В, симметрично, по неполной схеме при вращении с окружной скоростью ик;

- внедрение единичного режущего зерна на глубину в материал заготовки осуществляется при продольной подаче на оборот (ф< 8о<аг; срезаемого слоя при торцевом врезном шлифовании

- относительные движения инструмента и заготовки происходят в одной плоскости;

- технологический припуск Н удаляется за один проход за счет внешнего заборного конуса силовой части инструмента - развитого инструментального контактирования.

С учётом принятых допущений имеем, что фактическая подача на оборот в установившемся режиме находится в пределах и является функцией угла поворота ак инструмента.

На этом основании продольная подача на оборот может быть получена интегрированием выражения по углу взаимодействия силовой части с заготовкой:

где а = ЗГСБШ В/2Я - угол контакта силовой части инструмента с заготовкой; - фактическое расстояние между вершинами режущих зерен.

Из анализа схемы взаимодействия единичного режущего зерна с заготовкой (рис. 15) получено: 8о<аг<р(1-зтЕ/2), где р - радиус скругления вершины зерна, мм; - угол при вершине,

Генерируемая поверхность «перемещается» по нормали к катоду с постоянной скоростью иа, направление которой с нормалью к ней составляет угол у. При этом начальное значение МЭЗ должно быть в пределах ао<0.25аг. Тогда уравнение динамики МЭЗ примет вид:

da ка

-= -2--и cos у

dt а

где к0 = ( и

(20) Ли ) К X q -

Рис. 15. Схема зоны контакта единичного зерна с заготовкой

представляет собой технологическую характеристику режима электрохимического воздействия при обработке, ММ2 • мин"'; объемный электрохимический эквивалент обрабатываемого материала,

.3 ,/л ,„„ч___________________________/-...-1.....-1.

мм3 / (А-мин); х - удельная электропроводность электролита, Ом' • ММ ' f) - выход по току, г) = 0,7; и - напряжение источника питания, М; - сумма значений потенциалов в анодной и катодной зонах на поверхности заготовки, В; а - базисное значение МЭЗ в точке А (см. рис. 15).

При установившихся значениях параметров режима обработки da / dt — 0, скорость анодного растворения Dp будет равна скорости подачи UaCOsy, то есть ko/a = Dp = DaCOSy. Такие условия будут реализованы при установившемся ау МЭЗ. На основании показанного, выражение величины av примет вид:

ау= к0/v„cosy. (21)

Анализ кинематико-геометрических параметров контактной зоны позволяет принять: в качестве начальной величины МЭЗ - ад = аг/4; номинальной - а^-йу/ cosy. Тогда величина технологического припуска Z, снимаемого в результате электрохимического воздействия на обрабатываемую поверхность при ад< Оу, определится следующим образом:

ч

z = ау In

С учётом принятых допущений, получим: 0,25а

Z = -

= 0,25/7^1-

. £ sin— 2

(22)

(23)

cosy

где - угол между направлением подачи генерируемой поверхности и нормалью к ней.

Как было показано ранее, в комбинированном процессе каждое активно режущее зерно срезает слой металла, содержащий окисленную часть Z и часть металла в исходном состоянии h. Тогда, с учётом принятой концепции,

величину фактического врезания 1ф в комбинированном процессе можно представить соотношением:

1ф=0,755р(1-т-).

(24)

На этом основании уточненную интегральную характеристику процесса

Бпр получим в виде:

(7,0...7,6)10~'р 1 ■ е 1 - вш -

2

т4Ф

- агсзш В/2Я.

(25)

Зпр, мм/мин

Р„Н

80

50

25

40

30

20

Результаты исследований показывают, что при комбинированной обработке на силовой стадии снижение сил микрорезания обеспечивается почти в 2 раза за счёт развитого инструментального контактирования; продольная подача, как выходная характеристика, увеличивается на 30% (рис. 16).

Основная харак-

Рис. 16. Зависимость скорости продольной подачи а „о

теристика подтвер-

1 1 и нормальной составляющей силы микрорезания Ру

ждается осциллограм-,)т напряжения на электродах и в различных технологических

мами регистрации за- средах инструментом АСВ 125/100-МВ1 - 100:

висимости ** (рис. 17,а, б).

2 ч * 2

V \ * у V- *• 1

» у/ у '•Ч ч

л -

10

15

20

и, В

Ру=Г

(и)

1 - 10% №Юз + 2% ИаСОз + 1%№Ш2+ 3% С3Н803; 2. -12% КШ3 + 2% ИаСОз + 0,3% Ка1Ч02 + 2% эмульсол Э-2(б)

Однако установлено, что качество формообразования по физическим и механическим параметрам на финишной стадии определяется характером ТВ. Выдвинутая С.Г. Редько концепция о влиянии характера ТВ на качество приповерхностного слоя подтверждается и в условиях КЭХФ. Показанное решение в наших работах реализовано с помощью конструкции инструмента, режущая часть которого образована основным и доводочным алмазоносными

кольцами, установленными на корпусе (рис. 18).

Наличие основной (концентричной) и квазидискретной доводочной (с радиальным смещением) режущих кольцевых частей позволяет совместить во времени и рассогласовать по фазе два, разных по характеру, механизма разрушения металла. Из анализа кинематики (см. рис. 18) окружную скорость единичного абразивного контакта основной режущей части представим в виде:

где угловая скорость инструмента R - средний радиус основ-

ной режущей части; частота вращения инструмента.

Квазидискретная доводочная часть будет иметь окружную скорость, содержащую тангенциальную и радиальную составляющие, преобразование выражений которых в суперпозиции позволяет вывести выражение ее полной скорости

Поскольку выражение полной скорости квазидискретной доводочной части имеет периодический характер, правомерно утверждать, что тепловые импульсы на поверхности обработки не суммируются. В результате, температура в контактной зоне на доводочной стадии не достигнет критического уровня, так как доводочная часть, совершая так называемую «квазиосцилляцию» или параметрическую осцилляцию в некоторой области Н, ограниченной pi и р2 , «работает» в условиях адиабатического сдвига. При этом на генерируемой поверхности формируются фазы нагрева и охлаждения, равные по длительности. Этот параметр аппроксимирован выражением:

где - граничные значения текущего радиуса определяющие область

взаимодействия Н единичного зерна за период одного оборота.

Движение доводочной части инструмента носит гармонический характер ТВ на финишной стадии обработки (рис. 19). Однако характер работы доводочной части обусловливает формирование и параметров микрогеометрии контактной зоны. Если повторяемость следа режущего зерна будет минимальной при работе в режиме параметрической осцилляции, следовательно, контактных точек на генерируемой поверхности можно ожидать больше. В рассматриваемом методе КЭХФ использование инструмента с квазидискретной доводочной частью - один из приемов интенсификации технологического воздействия. Это техническое решение обеспечивает повышение эф-

фективности процесса в целом за счет использования инструмента с развитой контактной частью.

При исследовании получены линейные уравнения основных характеристик процесса - производительности Бпр и качества поверхности по параметру

8Пр = 3,833 + 1,064Укр -

0,22311 - 0,431 X; ^ = 0,044 + 1,917*+ 1,31711, где Укр-ок-

Рис 19 Моделирование движения основной (1) и доводочной (2) частей инструмента в условиях автоматического управления скоростью микрорезания на стадии доводки, а - в динамике; б - в статике

ружная скорость инструмента; U - напряжение на электродах электрохимической системы;

электропроводность среды.

По результатам работ можно сделать следующие выводы:

- регулирование скорости микрорезания позволяет управлять уровнем теплового насыщения на поверхности обработки в зоне, рассогласованной в пространстве с силовым шлифованием;

- подвод технологического тока на генерируемую поверхность через заряженную среду исключает электроконтактные явления в МЭЗ;

- комбинированное шлифование с развитым инструментальным контактированием обеспечивает повышение производительности и качества при обработке особо труднообрабатываемых материалов.

5. Финишная обработка прецизионных поверхностей в технологических системах с развитым инструментальным контактированием

Технологические затруднения в производстве функциональных узлов электронной техники достаточно часто испытываются на операциях доводки фасонных отверстий и полостей деталей со сложной формой поверхности обработки. Предварительная обработка, например полости анода из меди марки MB, производится электроискровым способом непрофилированным электродом-инструментам с шероховатостью мкм, дефектным

слоем мм и наличием на острых кромках так называемых «навалов»

(заусенцев). Показанные погрешности исключаются по техническим требованиям, а шероховатость поверхности должна быть в пределах Ra = 1,25...0,32 мкм. С учетом технических требований сформулирована задача - по заданной форме электрода - инструмента и параметрам технологического режима обработки определить закон изменения формы генерируемой поверхности как функцию времени.

Для решения поставленной задачи использовали метод локально- одномерного приближения, в рамках которого поверхности равного потенциала ЭИ в межэлектродном зазоре переходят в эквипотенциальные поверхности детали.

Для реализации операции финишной обработки полости волновода на малых, порядка 0,01мм, МЭЗ разработана технологическая система формообразования с биполярным электродом (рис. 20).

Рис. 20. Технологическая система доводки деталей типа «волновод» (а), схема рабочей зоны и представление о распределении плотности тока на генерируемой поверхности (б)

Количественная оценка эффекта на операции доводки получена при следующих допущениях:

- начальный межэлектродный зазор, скорость прокачки и давление технологической среды - величины, постоянные по периметру;

- распределение зарядов, следовательно, и плотность тока равномерны по периметру.

Тогда выражение объема V удаляемого металла с элементарной поверхности 80 (см. рис. 20) получим в виде:

где Ку - объемный электрохимический эквивалент обрабатываемого металла, СМ3/(А-МИН); I - технологический ток в электрической цепи электрохимической системы, А; I - время обработки, мин.

Используя параметр 80 , преобразуем (29) и получим:

где - характеристика режима обработки, выход

по току; С/, - напряжение на электродах электрохимической системы, В; Ли - сумма потенциалов в анодной и катодной зонах биполярного электрода, В; х - удельная электропроводность электролита в межэлектродном зазоре, величина МЭЗ в анодной зоне, см.

Интегрируя уравнение (30), получим конечный зазор ак как функцию времени I:

Таким образом, время на операцию доводки определяется:

/ = Ко( ак2 -а02) / 2 .

(32)

условиях обработка волновода из сплава НМ-40А Ку= 2,2-10'" см7(А мин), в водном растворе 10% №N03, / = 7,8-10'3 Ом"1-см"1,

при стабилизированном напряжении источника питания начальном

В реальных 1-3 „,з

МЭЗ в анодной зоне а0 = 0,01 см и выходе по току = 0,7, конечный зазор см получен за время обработки По разработанной методике рассчитаны выходные характеристики процесса по параметрам времени i и шероховатости поверхности Яа в функциях эффективного напряжения Ч!^ и начального МЭЗ в анодной зоне а0; проведено их сопоставление с результатами экспериментов, обработанных по методу наименьших квадратов (рис. 21).

По результатам экспериментов делаем вывод, что при реальных значениях параметров электрохимической системы с биполярным электродом и режима обработки имеет место линейная зависимость времени формообразования от эффективного на-пряження Ц ф и величины начального

МЭЗ а0. ......

Однако в рассматриваемом про- ^-^-^-■¿¿'а'10'1*

изводстве востребованы также ТП,

Рис 21. Характер зависимости времени

основанные на традиционных элек-

1 обработки I и качества поверхности

трохимических системах. Опыт показывает, что при обработке материалов

с низкой теплопроводностью традиционные схемы электроабразивной обработки наиболее эффективны.

В работах Ф.В. Седыкина, В.Н. Гостева, Э.Я. Гродзинского показывалось, что совмещение в пространстве электрической энергии и абразивного разрушения металла ограничивает технологические возможности процесса обработки вследствие повышения плотности тока и снижения «диэлектрической прочности» МЭЗ. С целью снижения влияния указанных факторов на интегральные характеристики, для обработки отверстия магнита типа «ротор» из сплава ЮНДК35Т5 в производстве бортовых электродвигателей, разработан ТП электроабразивного шлифования инструментом, содержащим электронейтральную абразивную часть в комбинации с катодными кольцами (рис. 22).

В таком инструменте абразивное микрорезание и анодное растворение - процессы, «разведенные» в пространстве. Анодное растворение - как часть в общем съёме металла, здесь характеризуется как основа. В этой связи, при расчёте основной

параметр - скорость анодного растворения на элементарной поверхности выразим уравнением:

где Рк - площадь контактной поверхности, см.

В соответствии со схемой обработки (см. рис. 21) параметр Б к выразится уравнением:

^=2/^Ла/^+Г,)2"^,

(34)

где /к - длина контакта, см; Г - радиус катодной поверхности, см; а - угол контакта, рад; -скорость вращения инструмента, - скорость вра-

щения детали, см-мин; Увп - скорость возвратно - поступательного движения инструмента относительно детали,

Для оценки угла контакта сделано следующее допущение: анодное растворение протекает активно в зоне со значением МЭЗ в пределах угла контакта а от 0 до л/2; а0< а < атах, где а0~ 0,02 см; атг11~ 0,05 см.

С изменением угла а от 0 до ^72 величина МЭЗ измеряется от О-в зоне КМ, до а^ = Я-(г + а0/2), здесь Я - радиус поверхности, см.

Значения МЭЗ в функции угла поворота а = /№> мости:

определим по зависи-

а = [К-(г + а0)]-75Ч^(г + аП/1 + 182(х-г. (35)

Тогда объем растворения получим в виде:

С

V.

эх

(36)

где А = 2г1ку(иэ -Ди)гал/(У2 -V,)2 -

Увп2Ау. -Режим обработки, см! 'мин С другой стороны, объем удаляемого металла может быть выражен в результате анализа изменений размеров обрабатываемого объекта:

У„ = лг[(Л + АЛ)2 - Я2 ]■ /0 = к ■ 10 (Д2 + 2Д ■ М + ДД2),

где длина обработки, см , - приращение радиуса обрабатываемого отверстия, ограниченного глубиной анодного растворения, см. Преобразованием уравнения (36) получим:

Отсюда глубину окисной пленки на генерируемой поверхности выразим через приращение радиуса ЛЯ за один ход инструмента:

дл =

2лЯ

тМ.

*о о

(38)

Интегрируя (38) по I от 0 ДО I - (¡кт + ¡аУ^'Увп > ^ - время взаимодействия инструмента с заготовкой в конце рабочего хода, получим:

Исследования показали, что при установившихся затратах мощности на шлифование с исходной глубиной врезания

определена возможность повышения поперечной подачи в 2...2,5 раза при обработке сплава ЮНДК35Т5 за счёт развитого инструментального контактирования (рис. 23). При этом исключены микротрещины и сколы кромок, а также растравливания по границам зерен.

Положительный опыт, приобретенный в ходе исследований, дает основания полагать, что применение метода КЭХФ с биполярным электродом снимает ряд технологических ограничений, главное из которых - электроконтактные явления в МЭЗ, например, на операциях

финишной обработки деталей рис 23 Влияние глубины врезания 1аг) на затраты узлов точного машинострое- мощности при обработке сплава ЮНДК35Т5 ния. Из анализа ТС с бипо- в условиях абразивного (А) и электроабразивного (•)

лярным электродом видно, что

благоприятные условия обработки создаются при минимальном значении МЭЗ в анодной зоне 5а (рис. 24).

При этом межэлектродный зазор в катодной зоне должен быть в пределах

С учетом показанного утверждаем, что интенсивность анодного растворения будет повышаться при изменении Тогда

управление процессом микрорезания можно свести к схеме то есть подача на «врезание» должна быть адекватной линейной скорости

- скачок потенциала на электродах электрохимической системы; % - удельная электропроводность технологической среды (электролита); £5=5а+8к - сумма зазоров в анодной 6а и в катодной 6к зонах.

Опыт исследований показывает, что поляризация биполярного электрода рассматриваемой системы вызывает перераспределение тока на обрабаты-

Рис. 24 Принципиальная схема управления ТС суперфиниширования с биполярным электродом

образования оксидной пленки

ваемой поверхности. В частности, будет снижать силу тока, проходящего через этот электрод. В рассматриваемых условиях расчет поля биполярного электрода сводится к оценке искажения однородности поля с напряженностью Е, в среде с удельной электропроводностью % и введенным в это поле биполярным электродом с электросопротивлением р. Отсюда, потенциал МЭЗ анодной зоны (см. рис. 24), определяемый параметрами электрода г и а, представим в виде: U - Ecosa(AP?/R-r) , где А=(р-х) I (р+х) - приведенная величина удельной электропроводности электрохимической системы; R-параметр электрода с учетом величины МЭЗ в анодной зоне 5а. В условиях, когда через поверхность биполяр-

ного электрода будет проходить предельный ток:

I = ExnRh{ 1 + A) Jcos ada = Ex sin алШ(\ + А) > (40)

где h - параметр обрабатываемой поверхности.

Разность потенциалов между точками А и В по границам перехода представили (см. рис. 24) в виде:

где {д<р/д})кл - соответственно поляризуемость катодной (К) и анодной (А) поверхности биполярного электрода; плотность тока; электрическое сопротивление материала заготовки.

Отсюда уравнение подачи электрода-катода определим в виде:

где S - контактная поверхность в анодной зоне.

Уравнение (42) является обобщением второго закона М.Фарадея и по структуре не отличается от классического. На этом основании анодную зону можно аппроксимировать двумя электродами, из которых один (катод) перемещается относительно заготовки со скоростью В этих условиях будет преобладать либо абразивное микрорезание, либо анодное растворение. Показанное решение можно оценивать по состоянию электропроводности среды % и использовать этот параметр в качестве «датчика обратной связи» в управлении многоэлектродной электрохимической системой.

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

- применение электрохимических систем с биполярным электродом позволяет снизить технологические потери на доводочных операциях прецизионных поверхностей деталей из любых токопроводящих материалов при обработке даже на сверхмалых зазорах;

- комбинированная обработка с развитым инструментальным контактированием позволяет развести в пространстве два, разных по технологическому воздействию, механизма разрушения материала, и за счёт этого повысить качество обрабатываемой поверхности.

- чередование в пространстве разных механизмов разрушения материала обеспечивает возможность форсировать режимы обработки материалов, склонных к трещинообразованию.

6. Практическая реализация результатов исследований

В основе исследований проведен поиск технических решений, обеспечивающих интенсификацию ТВ на материал обрабатываемой детали. Каждый материал из рассматриваемой группы отличался по физико-механическим свойствам. Этим обосновано направление разработок процессов формообразования с использованием энергии физических явлений, протекающих в контактной зоне, в качестве «дополнительного инструмента» при технологическом воздействии на материал. Каждый из прикладных разделов в работе характеризуется новым техническим решением. Показанные решения основаны на теоретических предпосылках и подчинены основной цели исследования -разработке и созданию методов эффективного формообразования прецизионных деталей из труднообрабатываемых материалов на финишных операциях.

При анализе, например, традиционных процессов ЭАР магнитной металлокерамики, определены технологические затруднения, которые обусловливают снижение производительности. Установлено, что эффективным «инструментом», интенсифицирующим ТВ в контактной зоне, является энергия гидродинамической активации, в том числе и явления кавитационной эрозии. Реализация этого явления осуществлялась несколькими приемами. Однако основной недостаток этих процессов в монотонном характере изменения качества изделия, что не исключает технологических потерь. Устранение показанного ограничения осуществлено путём использования насыщения обрабатываемого материала внутренней энергией. Техническое решение эффективно при обработке хрупких материалов. Это позволяет изменить характер реализации процесса обработки из монотонного в скачкообразный.

По результатам исследования разработаны технология, инструмент и полуавтоматическая установка, применяемые на операциях резки и профилирования пазов магнитов из номенклатуры электровакуумных приборов. Внедрение новой техники в производстве ГНПП «Алмаз» (г. Саратов), с использованием технических решений по а.с. СССР №1520755; №1425005, позволило повысить эффективность более, чем в три раза, снизить энергоемкость на 30% и технологические потери в 2 раза при обработке деталей из сплава БшСОз.

Метод электроабразивного шлифования с развитой контактной частью показал высокую эффективность при обработке деталей типа «кольцо», «цилиндр» Внедрение новой техники в производстве авиационной промышленности (г. Москва, г. Тюмень) позволило повысить производительность в 3 раза, снизить себестоимость в 1,5...2 раза на операциях обработки деталей магнитов типа «ротор» из сплава ЮНДК35Т5.

На основе исследований разработаны полуавтомат и технология для электроалмазного шлифования миниатюрных магнитов в форме таблеток, шайб, колец из сплава КС 37. Впервые показаны высокие возможности суб-трактивных систем формообразования на основе электрохимических систем с биполярным электродом при доводке сплава НМ-40А.

В точном машиностроении особо востребованы операции доводки и суперфиниша фасонных поверхностей. Использование традиционных электрохимических систем на операциях не исключает технологических потерь. Метод КЭХФ с биполярным электродом позволяет исключить технологические потери при обработке на сверхмалых МЭЗ. Условный экономический эффект от внедрения новой техники в промышленность в целом составил около 0,5 млн. рублей в ценах текущего года.

Внедрение новой технологии и специального оборудования, с использованием решений по а.с. СССР №1142238; №1189613; №1212720 в производстве ГНПП «Алмаз» и ЗАО «ТАНТАЛ-НАУКА» (г. Саратов) позволило показать качественно новый подход к решению задач повышения эффективности технологии формообразования деталей с поверхностью сложной формы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. По результатам исследований решена актуальная научно-техническая проблема повышения качества и производительности финишного формообразования деталей из особо труднообрабатываемых материалов, заключающаяся в разработке технологии и технологических систем, обеспечивающих использование энергии физических явлений, протекающих в контактной зоне, в качестве «дополнительного инструмента» в технологическом воздействии на обрабатываемый материал.

2. Разработаны математическая модель и на её основе технологическая система, показывающие возможность использования энергии гидродинамической активации контактной зоны и активации внутренней энергии обрабатываемого материала в качестве «дополнительного инструмента» в интенсификации технологического воздействия. Исследованиями доказано, что качество изделия повышается за счёт снижения удельной мощности на микрорезание и затрат единовременной технологической работы.

3. По результатам исследований разработана математическая модель, раскрывающая механизм повышения качества приповерхностного слоя обрабатываемой детали по физико-механическим параметрам за счёт использования технического решения - «шлифование с развитым инструментальным контактированием» в сочетании с доводкой, рассогласованных в пространстве, что исключает накопление тепловой напряжённости и фазовые изменения приповерхностного слоя при обработке прецизионных магнитных сплавов системы 8ш-Со.

4. Разработаны математическая модель и на её основе технологическая система, обосновывающие эффективность применения в качестве «дополнительного инструмента» техническое решение - «временное рассогласование» различных механизмов разрушения обрабатываемого материала. Экспериментами подтверждено, что «временное рассогласование» механизмов абразивного микрорезания и анодного растворения обеспечивает возможность форсировать режимы, например поперечной подачи в 2 раза, при сохранении условий бездефектной обработки сплавов со столбчатой структурой системы ЮНДКТ, склонных к трещинообразованию и выкрашиванию блоков зёрен.

5. Разработана технологическая система суперфиниширования с биполярным электродом, обеспечивающая «временное рассогласование» технологического воздействия механизмов абразивного микрорезания и анодного растворения на материал обрабатываемой заготовки в условиях полужидкостного или граничного трения. Исследованиями доказано, что суперфиниширование на основе многоэлектродных электрохимических систем исключает технологические потери по физическим дефектам функциональных поверхностей при обработке, например закалённых легированных сталей даже в условиях граничного трения.

6. Разработана технологическая система биполярной доводки, обеспечивающая повышенное качество обработки прецизионных деталей из тяжёлых и тугоплавких цветных сплавов за счёт использования технического решения - «локализация индуцированных зарядов» и энергии «гидродинамической активации» в качестве «дополнительных инструментов», интенсифицирующих технологическое воздействие при обработке на сверхмалых межэлектродных зазорах. Экспериментально установлена эффективность использования в качестве «дополнительных инструментов» технологического приема локализации индуцированных зарядов и гидродинамической активации контактной зоны в форме «подпора» технологической среды на выходе, что обеспечивает: гетерогенность среды по газовому составу и давлению в межэлектродном зазоре, снижение «струйности» и, как следствие, повышение параметров качества.

7. Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что гармонический характер механизмов технологического воздействия на материал обрабатываемой детали обеспечивает физико-механические свойства генерируемой поверхности, близкие к эксплуатационным.

8. По результатам исследований предложены технические решения, обеспечивающие интенсификацию технологического воздействия на материал обрабатываемой заготовки путем: гидродинамической активации за счёт «подпора» технологической среды в контактной зоне, а также возбуждения энергии кавитации; совмещения во времени силового шлифования с доводочным, рассогласованных в пространстве, в условиях параметрической осцилляции квазидискретной доводочной части инструмента; использования системы с развитым инструментальным контактированием; сочетания абра-

зивного микрорезания и анодного растворения в условиях граничного трения. Определены режимы обработки, исключающие тепловое насыщение приповерхностного слоя, вызывающего рекристаллизацию, рост зерна, фазовые превращения. Снижение мощности при формообразовании за счёт сочетания энергии физических явлений в качестве «дополнительного инструмента» при технологическом воздействии на обрабатываемый материал обеспечивает снижение уровня кинематической податливости технологической системы, следовательно, и снижение погрешности формообразования.

9. По результатам исследований разработаны средства технологического обеспечения: установка для разрезания с газовой активацией контактной зоны; установка для плоского врезного шлифования миниатюрных деталей; установка для доводки прецизионных деталей; рабочий инструмент: для разрезания с роторным перемешиванием среды; для плоского шлифования с параметрической осцилляцией доводочной части; для обработки отверстий с развитым инструментальным контактированием. Разработанное оборудование представляет собой основу технологической системы и обеспечивает совмещение и концентрацию, сочетание и комбинацию энергии физических и механических явлений, протекающих в контактной зоне, с целью использования в качестве «дополнительного инструмента» при обработке деталей из особо труднообрабатываемых материалов.

10. Разработаны и внедрены в производство авиационного и электронного приборостроения технологические процессы по операциям: электроалмазная резка на основе гидродинамической активации, в том числе и кавитации в контактной зоне; плоское электроалмазное шлифование миниатюрных деталей из высокоэнергоёмкой магнитной металлокерамики по технологической схеме с полным съёмом; электроабразивное шлифование отверстий в условиях совмещения во времени и рассогласованных в пространстве (по фазе) разных механизмов разрушения материала - механического микрорезания и анодного растворения; электрохимическая зачистка заусенцев и доводка прецизионных поверхностей деталей электронной техники и точного машиностроения в условиях полужидкостного трения в сочетании с технологическим воздействием связанным абразивом и гидродинамической активации контактной зоны путём «подпора» технологической среды. Внедрение новой техники в производство, например электронной техники, позволило снизить себестоимость продукции в 1,5...2 раза, что согласуется с целью, поставленной в работе.

По теме диссертации опубликовано 80 работ, в том числе следующие 45, раскрывающие её основное содержание:

1. Долгих A.M., Николаев В.Я., Боровиков Г.А. К расчету процесса электрохимического шлифования отверстий комбинированным электродом-инструментом // Чистовая обработка деталей машин: Сб. тр./ Сарат. политехи, ин-т. - Саратов, 1975. - С. 119-125.

2. Долгих A.M., Калинин Е.П. Электроабразивное шлифование отверстий в магнитотвердых сплавах типа ЮНДК на станке мод. СВЭ-901 // Технология авиа- и агрегатостроения: Сб. тр. - Саратов, 1976. - №4. - С. 10-12.

3. Долгих A.M. К расчету производительности электроалмазного шлифования сплава SmCo5 // Чистовая обработка деталей машин: Сб. тр. / Сарат. политехи, ин-т. - Саратов, 1982. -С. 81-86.

4. Долгих A.M. Некоторые тенденции развития технологии абразивного шлифования магнитотвердых сплавов // Чистовая обработка деталей машин: Сб.тр. / Сарат.политехн.ин-т. - Саратов, 1983. -С.72-76.

5. Долгих А. М. Однопроходное электроалмазное шлифование в среде смазочно-охлаждающей жидкости // Чистовая обработка деталей машин: Сб. тр. / Сарат. политехи, ин-т. -Саратов, 1984. -С.118-121.

6. А.с. 1142238 СССР МКМ4 В23Н 5/06. Способ шлифования электронейтральным абразивным инструментом / A.M. Долгих, С.Г. Редько // Открытия. Изобретения. -1985. -№ 8.

7. А.с. 1189613 СССР МКМ3 В23Н 5/10. Устройство для торцевого электроалмазного шлифования / A.M. Долгих // Сокрытия. Изобретения. -1985. -№41.

8. Долгих А. М. Особенности абразивно-алмазного шлифования магни-тотвердых сплавов в электрическом поле // Чистовая обработка деталей машин: Сб. тр. / Сарат. политехи, ин-т. - Саратов, 1985. -С.96-102.

9. Долгих A.M. Алмазное шлифование магнитотвердых сплавов в электрическом поле // Сверхтвердые материалы. - 1985. -№ 6. -С.60 - 64.

10. А.с. 1212720 СССР МКИ4 Б23Н 5/06 Устройство для электроалмазного шлифования / A.M. Долгих // Открытия. Изобретения. -1986. -№7.

11. Долгих A.M. Алмазное шлифование инструментом с дополнительной режущей поверхностью // Сверхтвердые материалы.-1986.-№6.-С.61 - 65.

12. Долгих A.M. Электроалмазное шлифование инструментом с дополнительной режущей кромкой // Чистовая обработка деталей машин: Сб. тр. / Сарат. политехи, ин-т. - Саратов, 1986. -С.30-36.

13. А.с. 1520755 СССР МКИ4 В23Н 7/12. Устройство для электрохимической резки / A.M. Долгих, А.Г. Лазерсон, В.В. Афанасьева // Открытия. Изобретения. -1987. -№35.

14. Долгих A.M., Мордехай В.М. Инструмент для однопроходного электроалмазного шлифования // Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента: Межвуз. сб. науч. тр. - Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1987. -С. 19-24.

15. А.с. 1425005 СССР МКИ4 В23Н 7/12. Устройство для электрохимической резки / A.M. Долгих // Открытия. Изобретения. -1988. -№35.

16. Долгих A.M., Балдин Г.К., Поляков И.И. Некоторые особенности процесса электроалмазного разрезания // Прогрессивные технологические процессы и оборудование ЭФХК обработки. - М.: МДНТП, 1989. - С. 93-97.

П.Долгих A.M. Разрезание постоянных магнитов инструментом из сверхтвёрдых материалов // Сверхтвёрдые материалы. -1989. - №2. -С. 56-59.

18. Долгих А. М. Разрезание кольцевых магнитов ультратонким инструментом из сверхтвёрдых материалов // Передовой производственно-технический опыт. Сер. Т.4. - М.: ВИМИ, 1989. - Вып. 1. - С. 23-27.

19. Долгих A.M. Биполярное электроалмазное шлифование при обработке магнитотвёрдых сплавов // Электронная обработка материалов. -1989. -№1.-С.74-77.

20. Долгих A.M. Совершенствование технологии электроалмазного (комбинированного) разрезания // Сверхтвёрдые материалы. -1989. -№6. -С. 51-54.

21. Долгих A.M., Боровиков ГА Некоторые аспекты повышения эффективности алмазного разрезания труднообрабатываемых материалов в электрическом поле // Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента: Межвуз. сб. науч. тр. - Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1992. - С. 3-6.

22. Долгих A.M., Королёв А.В. Тенденции развития технологии финишного формообразования деталей машин и приборов // Промышленность и высшая школа: Докл. Междунар. науч.-техн. конф. «100 лет российскому автомобилю». - М.: МАМИ, 1996. -С. 3-4.

23. Долгих A.M. Абразивная обработка деталей из магнитных сплавов в электрическом поле / Технол. ин-т. Сарат. гос. техн. ун-та. - Энгельс, 1998. -134 с. Деп. в ВИНИТИ 18.11.98. №3383-898.

24. Долгих A.M. Эффективность электроабразивной обработки в производстве постоянных магнитов. Исследования, технические решения и опыт применения. -Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999. - 120 с.

25. Козлов Д.В., Долгих A.M. Моделирование процессов комбинированного разрезания с ротационным газонасыщением среды в контактной зоне инструмент-деталь // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: Межвуз. науч. сб. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999. -С. 52-58.

26. Долгих A.M., Поволоцкий Е.Г. Новое направление в технологии механической обработки магнитных сплавов // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: Межвуз. науч. сб. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999. -С. 62-64.

27. Долгих A.M., Козлов Д.В. Новые технические решения в механической обработке магнитных сплавов // Точность и надежность технологических и транспортных систем: Сб. докл. V Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 1999.-С. 185-186.

28. Долгих A.M. Концепция повышения эффективности комбинированного алмазно-абразивного формообразования // Современные технологии в машиностроении - 2000: Часть II. Современное оборудование и средства технологического оснащения: Сб. материалов III Всерос. науч.-практ. конф. -Пенза: Пенз. гос. ун-т, 2000. -С. 108-111.

29. Козлов Д.В., Долгих A.M. Новое в технологии комбинированного абразивного формообразования // Современные технологии в машиностроении - 2000: Ч.П. Современное оборудование и средства технологического оснащения: Сб. докл. III. Всерос. науч.-практ. конф. - Пенза: Пенз. гос. ун-т, 2000. -С. 144.

30. Кондратьев П.П., Долгих A.M. К оценке некоторых аспектов повышения эффективности комбинированного разрезания // Материалы и технологии XXI века: Ч. III. Сб. докл. Всерос. науч.-техн. конф. - Пенза: Пенз. гос. ун-т,2001.-С. 26-28.

31. Козлов Д.В., Долгих A.M. Моделирование гидродинамической задачи при электроалмазном разрезании с центробежной подачей среды // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: Межвуз. науч. сб. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. -С. 55-61.

32. Долгих A.M., Серянов Ю.В. Повышение эффективности электроалмазной резки магнитов из кобальтсодержащих сплавов // Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология: Докл. Междунар. конф. «Композит - 2001». Саратов, 2001.-С. 231-234.

33. Долгих A.M. Новые технологии финишного формообразования в машино- и приборостроении // Инновации в машиностроении: Докл. II Всерос. науч.-практ. конф. - Пенза, 2002. -С. 153-155.

34. Долгих A.M. Многоэлектродные электрохимические системы в технологии комбинированного формообразования // Современная электротехнология в машиностроении: Сб. трудов Междунар. науч.-техн. конф. - Тула, 2002.- С. 274-276.

35. Долгих A.M. Повышение эффективности комбинированного формообразования // Известия вузов. Машиностроение. -2003. -№7. -С. 47-53.

36. Долгих A.M. Совершенствование технологии электроалмазного разрезания // Известия вузов. Машиностроение. -2003. -№9. -С.45-48.

37. Долгих A.M. Новое в технологии комбинированного формообразования // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения. Технология - 2003.: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. -Орел, 2003. -С. 176-179.

38. Долгих A.M. Методы эффективной обработки в приборостроении // Современные электрохимические технологии в машиностроении : Материалы Междунар. науч.-практ. семинара. - Иваново, 2003. - С. 22-24.

39. Бабанов А.Ж., Долгих A.M. Опыт промышленного применения электрохимической обработки в производстве деталей электровакуумных приборов // Современные электрохимические технологии в машиностроении: Материалы Междунар. науч.|-пракп. семинара. - Иваново, 2003. - С. 64 - 65.

ох с / - of. ¿>б

40. Долгих A.M. Комбинированные процессы формообразования в ма-шино- и приборостроении. Исследования, технические решения и опыт применения. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. -192 с.

41. Бабанов А.Ж., Долгих A.M. Моделирование явлений в контактной зоне при электроалмазном разрезании композиционных материалов // Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология: Докл. Междунар. конф. «Композит- 2004». Саратов, 2004. - С. 165-168.

42. Долгих A.M., Клинаев Ю.В., Мурашев Д.А. К расчету электрического поля электрохимической системы формообразования с биполярным электродом // Известия вузов. Машиностроение. - 2004. - №8.- С. 56-62.

43. Долгих A.M. Тенденции развития технологии финишной обработки деталей из материалов с экстремальными свойствами // Динамика технологических систем: Сб.трудов VIII Междунар. науч.-техн. конф. - Саратов, 2004. -С. 103-106.

44. Долгих A.M. К развитию технологии электроалмазного шлифования деталей призматической формы // Справочник. Инженерный журнал. - 2004. -№11.С.20-22.

45. Долгих A.M., Клинаев Ю.В., Мурашев Д.А. Моделирование физических процессов в контактной зоне при электроалмазной резке // Известия вузов. Машиностроение. - 2004. -№ 12. С. 46-54.

ДОЛГИХ Анатолий Михайлович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ОСОБО ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

Автореферат

Ответственный за выпуск д.т.н. А.А. Игнатьев Корректор О.А. Панина

Лицензия ИД № 06268 от 14.11.01

Подписано в печать 07.02.05 Формат 60x84 1/16

Бум. тип. Усл. печ.л. 2,0 Уч.-изд.л 2,0

Тираж 100 экз. Заказ 49 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77 ** ** ни /

Копипринтер СГТУ, 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77 / I

Введение.

Глава 1. Состояние технологии финишной обработки деталей из особо труднообрабатываемых материалов. Цель и задачи исследований

1.1. Физико-механические свойства группы труднообрабатываемых материалов и область их рационального применения.

1.2. Технологические возможности методов абразивной обработки применительно к рассматриваемым материалам.

1.3. Методы комбинированной обработки на основе электрохимических систем и их технологические возможности.

1.4. Технологические особенности реализации комбинированных методов финишной обработки: отечественный и зарубежный опыт.

1.5. Выводы. Цель и задачи исследований.

Глава 2. Основы теории интенсификации технологического воздействия на поверхность обработки в условиях использования энергии явлений, протекающих в контактной зоне.

2.1. Повышение интенсивности технологического воздействия путём газовой активации контактной зоны.

2.2. Внутренняя энергия обрабатываемого материала как критерий в управлении качеством обработки.

2.3. Аналитическая оценка характера технологического воздействия на параметры качества обработки.

2.4. Моделирование технологических систем электрохимической финишной обработки на сверхмалых межэлектродных зазорах.

2.5. Выводы.

• Глава 3. Электроалмазное разрезание и профилирование в условиях активации контактной зоны.

3.1. Оценка явлений активации в технологических процессах электроалмазного разрезания и профилирования.

3.2. Интенсификация технологического воздействия в контактной зоне при гидродинамической активации.

3.3. Явления кавитации как «дополнительный инструмент» в повышении эффективности обработки.

3.4. Особенности анодного поведения обрабатываемого материала в условиях активации контактной зоны. ф 3.5. Экспериментальная оценка технологических возможностей процесса обработки.

3.6. Внутренняя энергия материала обрабатываемой детали как «дополнительный инструмент» при технологическом воздействии.

3.7. Выводы.

Глава 4. Комбинированное шлифование плоских поверхностей в сочетании с доводкой.

4.1. Схематизация процесса.

4.2. Кинематика режущих частей инструмента и производительность процесса обработки

4.3. Аналитическая оценка влияния характера технологического воздействия на параметры качества обрабатываемой поверхности.

4.4. Экспериментальные исследования технологических возможностей процесса обработки.

4.5. Выводы.

Глава 5. Финишная обработка прецизионных поверхностей в технологических системах с развитым инструментальным контактированием.

5.1. Моделирование электроабразивной обработки отверстий комбинированным инструментом с развитой электроконтактной частью.

5.2. Схематизация электрохимической доводки полостей на сверхмалых межэлектродных зазорах.

5.3. Моделирование технологической системы суперфиниширования в условиях граничного трения.

5.4. Средства управления как "инструмент" обеспечения качества обрабатываемой поверхности.

5.5. Выводы.

Глава 6. Практическое использование результатов исследований.

6.1. Разработка установки и типовой технологии на операцию электроалмазного разрезания.

6.2. Реализация процесса комбинированного шлифования плоских поверхностей и опыт разработки технологии.

6.3. Опытно-промышленная оценка технологических возможностей процесса комбинированной обработки отверстий инструментом с развитой электроконтактной частью.

6.4. Технологические возможности систем финишной обработки с биполярным электродом.

6.5. Разработка средств управления технологической системой биполярного суперфиниширования.

6.6. Выводы.

Повышение требований к надежности и стабильности работы изделий современного машино- и приборостроения вызвало широкое применение в производстве материалов с особыми физико-механическими свойствами. Это высокопрочные никельсодержащие и титановые сплавы, материалы на основе вольфрама, молибдена и никеля в производстве авиаракетной техники, сложно-легированные стали в точном машиностроении, высокоэнергоемкие магнитные сплавы и композиционные материалы различных систем в электронном приборостроении, а также инструментальная металлокерамика. Основная часть указанных материалов характеризуется крайне низкой обрабатываемостью, высокими технологическими потерями и энергетическими затратами особенно на финишных операциях механической обработки.

Повышенная трудоемкость обработки показанной группы материалов обусловлена их экстремальными свойствами, то есть с одной стороны - твердыми и хрупкими, с другой — вязкими. Это вызывает необходимость модернизировать производство внедрением более эффективной наукоемкой технологии, в которой главным звеном, определяющим качество изделия, все еще остаются процессы финишной обработки.

В последнее десятилетие развитие финишной обработки в большей мере проявилось в комбинации алмазно-абразивного формообразования с методами электротехнологии, в частности, с электрохимическими процессами. Это методы комбинированного формообразования (КФ), известные по принятой классификации как электроалмазное шлифование (ЭАШ), разрезание (ЭАР), доводка, суперфиниширование (ЭАС) и другие, отличающиеся высокими интегральными характеристиками и экономичностью при обработке деталей из материалов с экстремальными свойствами. Сегодня направления развития методов КФ, основанных на электрохимических системах, характеризуются некоторым спадом разработок по новым научным программам. Это обеспечило на международном рынке приоритет ряда ведущих зарубежных фирм, таких как: «Anocut» и «Jones & Shipman» (США), «Tripet», «Charmilles» (Швейцария), «Friz Wendt», «Elb Shliff» (Германия), «Mitsubishi», «Hitachi», «Japax» (Япония) и ряд других. Вместе с тем, в производстве авиационного и электронного приборостроения испытывается потребность в передовой технологии и средствах её обеспечения, в совершенствовании методов формообразования в целом. Дефицит этой техники компенсируется приобретениями за рубежом, что требует существенных материальных затрат, и отраслевыми разработками, которые не всегда достойно конкурируют с зарубежными аналогами.

Однако опыт эксплуатации отечественной и зарубежной техники позволил выявить ряд общих технологических ограничений техники, основанной на электрохимических системах. В качестве таких ограничений можно выделить:

- традиционная электрохимическая система (электролизёр), представляющая собой основу технологической, содержащит два разнополярных электрода (заготовку и рабочий инструмент), характеризуется несколькими видами проводимости в межэлектродном зазоре (МЭЗ), в том числе - смешанной и электронной;

- повышенное электрическое сопротивление «несовершенной» базовой поверхности заготовки вызывает её «электрохимический износ»;

- электроконтактные явления в МЭЗ являются основными причинами высоких, более 30%, технологических потерь.

Показанные недостатки снижают эффективность перспективной технологии. Однако анализ особенностей методов КФ позволяет утверждать, что возможности этой техники далеко не исчерпаны и дальнейшее ее развитие связано с рациональным использованием электрической энергии в качестве «инструмента» при технологическом воздействии (ТВ) на материал обрабатываемой заготовки.

Цель работы состоит в разработке научных основ повышения эффективности финишной обработки деталей из материалов с экстремальными свойст

Цель работы состоит в разработке технологических основ высокоэффективной финишной обработки деталей из особо труднообрабатываемых материалов, создании конкурентоспособной технологии и средств её реализации.

Методы и средства исследования Теоретические исследования выполнены на основе теории поля, теории колебаний, гидро- и газодинамики, теории вероятности, методов математического анализа, с учетом достижений теории абразивной обработки, теории резания и технологии машиностроения, численных методов моделирования на ЭВМ.

Экспериментальные исследования проводились на модернизированном профилешлифовальном электрохимическом станке мод. ЗЭ70ВФ2, специальном электрохимическом станке мод. СВЭ-901 (модернизация станка мод. ЗА227П), специальном полуавтомате для электроалмазной резки ОММ.3.154.019СБ, полуавтоматической установке для электроалмазного шлифования плоских поверхностей постоянных магнитов ОММ.3.154.021СБ, установке для электрохимической обработки прецизионных деталей мод. СЭХО-901. Обработка результатов исследований выполнена на основе математического аппарата статистики и регрессионного анализа. При этом использовались современные средства измерения и контроля.

Автор защищает:

- технологические основы создания высокоэффективных процессов КЭХФ, базирующихся на сочетании, концентрации и комбинации энергии различных физико-химических и механических явлений, протекающих в контактной зоне, в качестве «дополнительного инструмента» в технологическом воздействии на обрабатываемый материал;

- высокоэффективные методы КЭХФ на основе сочетания: электроалмазного разрезания с газовой активацией контактной зоны; плоского шлифования с доводкой; комбинированного процесса обработки в условиях развитого инструментального контактирования; суперфиниширования, доводки и удаления заусенцев в электрическом поле по технологической схеме с биполярным электродом;

- режимы функционирования высокоэффективных ТС при технологическом воздействии на генерируемую поверхность из особо труднообрабатываемых материалов;

- конструктивные решения, реализованные при создании специального оборудования, оригинальных инструментов и технологической оснастки, обеспечивающие реализацию высокоэффективных методов КЭХФ и достижение повышенных интегральных характеристик обработки.

Научная новизна По результатам комплекса теоретических и экспериментальных исследований обоснованы технологические условия рационального сочетания, комбинации и концентрации во времени электрофизико-химических воздействий, с использованием энергии электрического и магнитного полей в качестве «дополнительного инструмента» при обработке особо труднообрабатываемых материалов в условиях финишного формообразования.

Предложены и реализованы методы:

- электроалмазного разрезания магнитной металлокерамики, в состоянии остаточного намагничивания, в условиях газовой активации контактной зоны;

- электроалмазного шлифования, суперфиниширования, доводки и удалее-ния заусенцев при управляемой концентрации технологического воздействия на генерируемую поверхность;

- электроабразивного шлифования прецизионных поверхностей в условии-ях развитого инструментального контактирования.

Разработаны модели нетрадиционных электрохимико-механических систем, обосновывающих:

- исключение электроконтактных явлений при обработке на сверхмалых межэлектродных зазорах в условиях граничного трения;

- эффективное управление процессом обработки в технологических системах с биполярным электродом;

- возможность расчета технологических параметров финишного формообразования в условиях развитого инструментального контактирования. Практическая ценность и реализация результатов работы 1. На основании комплекса теоретических и экспериментальных исследований предложено новое конструкторско-технологическое направление совершенствования методов финишной обработки деталей из особо труднообрабатываемых материалов, обеспечивающее повышение интегральных характеристик процессов формообразования в условиях интенсивного технологического воздействия на обрабатываемую поверхность.

2. Разработана и внедрена в производство технологическая схема для Электроалмазного разрезания, обеспечивающая управление качеством формообразования деталей из магнитной металлокерамики в состоянии остаточного намагничивания.

3. Разработана и внедрена в производство технологическая система для врезного электроалмазного шлифования плоских поверхностей миниатюрных деталей постоянных магнитов из сплава 8тСо5, обеспечивающая повышение производительности в 3,5. 5 раз, качество поверхности по параметру 11а=1,0.0,63 мкм и снижение технологических потерь на 15.20% при формообразовании в состоянии остаточного намагничивания.

4. На основе практической реализации технологических систем с биполярным электродом разработаны и внедрены в производство технология и оборудование для электрохимического удаления заусенцев деталей со сложным профилем: процесс доводки прецизионных поверхностей в условиях граничного трения деталей электронной техники на основе технологических систем с биполярным электродом.

5. Разработаны и внедрены в производство новые конструкции инструмента и технологической оснастки для реализации технологий формообразования, обеспечивающих условия: возбуждения явлений кавитации; совмещения во времени чернового и доводочного шлифования; электрической изоляции обрабатываемой заготовки от массы станка; формирования напряжённого состояния в материале заготовки в зоне разделения.

6. Экспериментально определены условия и режимы формообразования прецизионных деталей машин и приборов из материалов с особыми физико-механическими свойствами, обеспечивающие повышение производительности более чем в 3 раза и снижение технологических потерь на 20.25% при доводке, например детали типа «волновод» из сплава НМ-40А.

7. Разработаны и внедрены в производство универсальные технологии обработки различных поверхностей постоянных магнитов бортовых авиационных систем и электронной техники.

По результатам работы разработано и изготовлено оборудование для формообразования отверстий в производстве ЗАО "НИТИ-ТЕСАР" (г. Саратов), внедрено в производстве ЗАО "Приборостроительный завод" (г. Тюмень), ЗАО "Завод электромеханизмов" (г.Москва). Разработано, изготовлено и внедрено в опытном производстве Федерального государственного унитарного предприятия "Алмаз" (г. Саратов) оборудование для разрезания и обработки плоских поверхностей миниатюрных магнитов.

Разработано, изготовлено и проходит опытно-промышленные испытания в производстве ЗАО "ТАНТАЛ-НАУКА" (г. Саратов) оборудование для финишной обработки прецизионных деталей электронной техники.

Внедрение результатов исследований на предприятиях авиационной и электронной промышленности позволило повысить качество изделий, снизить объем брака, энерго- и станкоемкость производства, существенно усовершенствовать его структуру и получить экономический эффект в ценах текущего года около 0,5 млн. руб.

Материалы исследований использованы в учебном процессе при чтении лекций по курсам: «Современные методы формообразования в машино- и приборостроении», «Технология и оборудование электрофизико-химических методов обработки»; при подготовке аспирантами кандидатских диссертаций по специальностям 05.03.01 и 05.02.08.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты исследований представлялись, докладывались и обсуждались на:

ВДНХ СССР - бронзовая медаль за промышленный образец технологического оборудования по а.с. № 1189613 -Москва, 1986 г.; всесоюзной научно-технической конференции «Нелинейные колебания механических систем» — Горький, 1987 г.; международной научно-технической конференции «100 лет российскому автомобилю» - Москва, 1996 г.; международной конференции «Композит - 98» - Саратов, 1998 г.; V Международной научно-технической конференции «Точность и надежность технологических и транспортных систем», - Пенза, 1999 г.; международной научно-технической конференции «Современные технологии в образовании и науке» (Высшая школа - 99) - Энгельс, Сарат. обл., 1999 г.; всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении -2000», - Пенза, 2000 г.; всероссийской научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века», - Пенза, 2001 г.; международной конференции «Композит-2001» -Саратов, 2001 г.; международной научно-технической конференции «Современная электротехнология в машино- и приборостроении» - Тула, 2002 г.; всероссийской научно-практической конференции «Инновации в машиностроении» -Пенза, 2002 г.; международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология-2003» - Орел,

2003 г.; IV Международном научно-практическом семинаре «Современные электрохимические технологии в машиностроении» — Иваново, 2003 г.; V Международной научно-практической интернет-конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - Технология-2004» -Орел,

2004 г.; международной конференции «Композит-2004». -Саратов, 2004 г.; VII Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем «ДТС-2004» -Саратов, 2004 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 80 работ, в том числе 5 авторских свидетельств на изобретение и 3 монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 215 наименований, приложения и содержит 267 страниц машинописного текста, 6 таблиц, 108 рисунков.

6.6. Выводы

В основе проведенных исследований осуществлялся поиск технических решений обеспечивающих эффективность методов чистовой обработки деталей из материалов с экстремальными свойствами. Из рассматриваемой группы материалы отличаются по физико-механическим свойствам. Этим обосновано направление разработок методов формообразования с использованием электрической энергии в качестве «инструмента» как основного, так и в комбинации с другими видами ТВ.

Разработка методов формообразования обусловила разработку прикладных разделов, каждый из которых характерен новым техническим решением. Указанные решения основаны на теоретических предпосылках и подчинены главной цели исследований - разработке и созданию методов эффективного формообразования прецизионных деталей на финишных операциях. При анализе, например традиционных методов ЭАР магнитной металлокерамики определены технологические затруднения, которые обусловливают снижение производительности. Установлено, что приоритетным направлением интенсификации ТВ в контактной зоне является кавитационная эрозия. Реализация этого явления осуществлялась несколькими приемами. Однако основной недостаток этих процессов в монотонном характере изменения качества изделия, что не исключает технологических потерь. Устранение показанного ограничения может быть осуществлено путём использования критерия насыщения обрабатываемого материала внутренней энергией. Техническое решение эффективно при обработке хрупких материалов. Это позволяет реализовать процесс из монотонного в скачкообразный.

По результатам исследований разработана технология, инструмент и полуавтоматическая установка, применяемые на операциях резки и профилирования пазов магнитов из номенклатуры электровакуумных приборов. Внедрение новой техники в производстве ГНПП «Алмаз» (г. Саратов), с использованием технических решений по а.с. СССР №1520755; №1425005 позволило повысить эффективность более, чем в три раза, снизить энергоемкость на 30% и технологические потери в 2 раза.

Метод электроабразивного шлифования с развитой контактной частью показал высокую эффективность при обработке деталей типа «кольцо», «цилиндр». Внедрение новой техники в производстве авиационной промышленности (г. Москва, г. Тюмень) позволило повысить производительность в 3 раза, снизить себестоимость в 1,5.2 раза.

На основе исследований разработан полуавтомат и технология для электроалмазного шлифования миниатюрных магнитов в форме таблеток, шайб, колец. Впервые показаны высокие возможности субтрактивного формообразования на основе электрохимических систем с биполярным электродом. Условный экономический эффект от внедрения новой техники в целом составил около 1,0 млн. рублей в ценах текущего 2004 года.

В точном машиностроении особо востребованы операции доводки и суперфиниша фасонных поверхностей. Использование традиционных электрохимических систем на операциях не исключает технологических потерь. Предложенный в работе метод КФ с биполярным электродом позволяет исключить технологические потери при обработке на сверхмалых МЭЗ, даже в условиях граничного трения.

Внедрение новой технологии и специального оборудования, с использованием решений по а.с. СССР №1142238; №1189613; №1212720 в производстве ГНПП «Алмаз» и ЗАО «ТАНТАЛ-НАУКА» (г. Саратов) позволили показать качественно новый подход к решению задач повышения эффективности технологии формообразования деталей с поверхностью сложной формы. Положительный опыт, приобретенный в ходе исследований, дает основания полагать, что применение метода КФ с биполярным электродом поможет снять ряд технологических ограничений, главное из которых - электроконтактные явления в МЭЗ, например, на операциях финишной обработки деталей узлов точного машиностроения.

Из анализа ТС с биполярным электродом видно, что оптимальные условия обработки создаются при минимальном значении МЭЗ в анодной зоне 5а. При этом межэлектродный зазор в катодной зоне (5К) должен быть в пределах 5К = (15.20)5а. С учетом показанного утверждаем, что интенсивность анодного растворения будет возрастать при изменении зазора в анодной зоне в направлении

5а —> 0. Тогда управление процессом ми1форезания можно свести к схеме Ул = 8П, то есть подача на «врезание» 8П должна быть адекватна линейной скорости образования оксидной пленки Ул. При этом будет изменяться электрической сопротивление межэлектродного зазора, что в предложенной системе управления использовано в качестве "датчика обратной связи".

Заключение

1. По результатам исследований решена актуальная научно-техническая проблема повышения качества и производительности финишного формообразования деталей из особо труднообрабатываемых материалов, заключающаяся в разработке технологии и технологических систем, обеспечивающих использование энергии физических явлений, протекающих в контактной зоне, в качестве «дополнительного инструмента» в технологическом воздействии на обрабатываемый материал.

2. Разработаны математическая модель и на её основе технологическая система, показывающие возможность использования энергии гидродинамической активации контактной зоны и активации внутренней энергии обрабатываемого материала в качестве «дополнительного инструмента» в интенсификации технологического воздействия. Исследованиями доказано, что качество изделия повышается за счёт снижения удельной мощности на микрорезание и затрат единовременной технологической работы.

3. По результатам исследований разработана математическая модель, раскрывающая механизм повышения качества приповерхностного слоя обрабатываемой детали по физико-механическим параметрам за счёт использования технического решения - «шлифование с развитым инструментальным контактированием» в сочетании с доводкой, рассогласованных в пространстве, что исключает накопление тепловой напряжённости и фазовые изменения приповерхностного слоя при обработке прецизионных магнитных сплавов системы Бш-Со.

4. Разработаны математическая модель и на её основе технологическая система, обосновывающие эффективность применения в качестве «дополнительного инструмента» техническое решение - «временное рассогласование» различных механизмов разрушения обрабатываемого материала. Экспериментами подтверждено, что «временное рассогласование» механизмов абразивного микрорезания и анодного растворения обеспечивает возможность форсировать режимы, например поперечной подачи в 2 раза, при сохранении условий бездефектной обработки сплавов со столбчатой структурой системы ЮНДКТ, склонных к трещинообразованию и выкрашиванию блоков зёрен.

5. Разработана технологическая система суперфиниширования с бипо лярным электродом, обеспечивающая «временное рассогласование» технологического воздействия механизмов абразивного микрорезания и анодного растворения на материал обрабатываемой заготовки в условиях полужидкостного или граничного трения. Исследованиями доказано, что суперфиниширование на основе многоэлектродных электрохимических систем исключает технологические потери по физическим дефектам функциональных поверхностей при обработке, например закалённых легированных сталей даже в условиях граничного трения.

6. Разработана технологическая система биполярной доводки, обеспечивающая повышенное качество обработки прецизионных деталей из тяжёлых и тугоплавких цветных сплавов за счёт использования технического решения -«локализация индуцированных зарядов» и энергии «гидродинамической активации» в качестве «дополнительных инструментов», интенсифицирующих технологическое воздействие при обработке на сверхмалых межэлектродных зазорах. Экспериментально установлена эффективность использования в качестве «дополнительных инструментов» технологического приема локализации индуцированных зарядов и гидродинамической активации контактной зоны в форме «подпора» технологической среды на выходе, что обеспечивает: гетерогенность среды по газовому составу и давлению в межэлектродном зазоре, снижение «струйности» и, как следствие, повышение параметров качества.

7. Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что гармонический характер механизмов технологического воздействия на материал обрабатываемой детали обеспечивает физико-механические свойства генерируемой поверхности, близкие к эксплуатационным.

8. По результатам исследований предложены технические решения, обеспечивающие интенсификацию технологического воздействия на материал обрабатываемой заготовки путем: гидродинамической активации за счёт «подпора» технологической среды в контактной зоне, а также возбуждения энергии кавитации; совмещения во времени силового шлифования с доводочным, рассогласованных в пространстве, в условиях параметрической осцилляции квазидискретной доводочной части инструмента; использования системы с развитым инструментальным контактированием; сочетания абразивного микрорезания и анодного растворения в условиях граничного трения. Определены режимы обработки, исключающие тепловое насыщение приповерхностного слоя, вызывающего рекристаллизацию, рост зерна, фазовые превращения. Снижение мощности при формообразовании за счёт сочетания энергии физических явлений в качестве «дополнительного инструмента» при технологическом воздействии на обрабатываемый материал обеспечивает снижение уровня кинематической податливости технологической системы, следовательно, и снижение погрешности формообразования.

9. По результатам исследований разработаны средства технологического обеспечения: установка для разрезания с газовой активацией контактной зоны; установка для плоского врезного шлифования миниатюрных деталей; установка для доводки прецизионных деталей; рабочий инструмент: для разрезания с роторным перемешиванием среды; для плоского шлифования с параметрической осцилляцией доводочной части; для обработки отверстий с развитым инструментальным контактированием. Разработанное оборудование представляет собой основу технологической системы и обеспечивает совмещение и концентрацию, сочетание и комбинацию энергии физических и механических явлений, протекающих в контактной зоне, с целью использования в качестве «дополнительного инструмента» при обработке деталей из особо труднообрабатываемых материалов.

10. Разработаны и внедрены в производство авиационного и электронного приборостроения технологические процессы по операциям: электроалмазная резка на основе гидродинамической активации, в том числе и кавитации в контактной зоне; плоское электроалмазное шлифование миниатюрных деталей из высокоэнергоёмкой магнитной металлокерамики по технологической схеме с полным съёмом; электроабразивное шлифование отверстий в условиях совмещения во времени и рассогласованных в пространстве (по фазе) разных механизмов разрушения материала - механического микрорезания и анодного растворения; электрохимическая зачистка заусенцев и доводка прецизионных поверхностей деталей электронной техники и точного машиностроения в условиях полужидкостного трения в сочетании с технологическим воздействием связанным абразивом и гидродинамической активации контактной зоны путём «подпора» технологической среды. Внедрение новой техники в производство, например электронной техники, позволило снизить себестоимость продукции в 1,5.2 раза, что согласуется с целью, поставленной в работе.

На базе многоэлектродной электрохимической системы произведено моделирование процесса электроабразивного суперфиниширования прецизионных деталей узлов точного машино- и приборостроения, разработана система автоматического управления этим процессом.

При выполнении этого раздела выполнено следующее: разработана математическая модель процесса обработки с учетом динамики взаимодействия электродов, основу которой составляют дифференциальные уравнения, обеспечивающие возможность рассчитать по программам типа МаШСАБ 7.0 скорость электрохимического растворения и на основе этого параметра определить величину рациональной подачи инструмента из условий минимальной нагрузки на режущее зерно абразивного инструмента; разработаны целевые узлы для модернизации внутришлифовального станка мод. ЗА227П, в состав которых входили: изоляция шпинделя бабки изделия, инструментальной бабки; модернизация источника питания типа ВАКГ автоматической системой реверсирования технологического напряжения и тока по параметру «критическое значение тока или напряжения при коротком замыкании в МЭЗ»; центрифуги для очистки технологической среды; технологической оснастки и рабочего инструмента; разработана также методика экспериментальных исследований.

Разработана типовая технология технология комбинированного формообразования монотонных охватывающих поверхностей вращения деталей из номенклатуры бортовых электромеханизмов и внедрена в производство предприятий отрасли с преимуществом по производительности в 3.5 раз.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработаны и внедрены в производство: универсальные технологии формообразования деталей постоянных магнитов, специализированное оборудование с полуавтоматическим циклом работы и новые конструкции инструментов для комбинированной обработки, в том числе с использованием систем с биполярным электродом.

В качестве перспективы использования результатов исследований процессов формообразования на основе многоэлектродного электролизера разработана и проходит испытания в производстве технологическая система для электрохимической обработки прецизионных деталей электронной техники из тугоплавких металлов и псевдосплавов.

На основании проведённых работ правомерно утверждать, что технологические возможности процессов комбинированного абразивного формообразования далеко не исчерпаны. Использование научных основ показанных методов обработки обеспечивает создание эффективной и конкурентноспособной технологии в производстве деталей из труднообрабатываемых материалов.

1. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник / Под ред. А.Н. Резникова-М.: Машиностроение , 1977. - 391с.

2. Анализ дефектов, образующихся при шлифовании литых постоянных магнитов / Е.А. Кормилицина, Р.Я. Ларичкина // Тез. докл. VI Всесоюз. конф. по постоянным магнитам Владимир: Изд-во АН СССР, 1979. - С. 213-215.

3. A.c. 340504 СССР, МКИ2 В 23 Р 1/10. Способ электрохимико-механической правки алмазных и абразивных кругов на металлической связке / H.H. Щегольков // Открытия. Изобретения. 1972. -№18.

4. A.c. 390906 СССР, МКИ2 В 23 Р 1/04. Станок для электрохимического плоского шлифования / В.А. Чиркин, А.П. Семенов // Открытия.1. Изобретения. -1973.- №31.

5. A.c. 373117 СССР, МКИ2 В 23 Р 1/04. Электрохимический станок / В.А. Чиркин, А.П. Семенов, Ю.Н. Сулье и др // Открытия. Изобретения. 1976.1. Т -№39.

6. A.c. 814636 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ электрохимической ) обработки металлов / A.B. Баранов, М.П. Ерочкин // Открытия.1. Изобретения. 1981. - №11.

7. A.c. 891297 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ электрохимической обработки / Я.Н. Липкин, Л.Д Ронис, Е.С. Поляков и др // Открытия. Изобретения. 1981. - №47.

8. A.c. 1142238 СССР, МКИ4 В 23 Н 5/06. Способ шлифования электронейтральным абразивным инструментом / A.M. Долгих, С.Г. Редько и др // Открытия. Изобретения. 1985. - №8.

9. A.c. 1189613 СССР, МКИ3 В 23 Н 5/10. Устройство для торцевого электроалмазного шлифования / A.M. Долгих // Открытия. Изобретения. -1985.-№41.

10. A.c. 1425005 СССР, МКИ4 В 23 Н 7/12. Устройство для электрохимическойШрезки / A.M. Долгих // Открытия. Изобретения. 1988. - №35.

11. A.c. 1212720 СССР, МКИ4 В 23 Н 5/06. Устройство для электроалмазного шлифования / A.M. Долгих // Открытия. Изобретения. 1986. - №7.

12. A.c. 1520755 СССР, МКИ4 В 23 Н 7/12. Устройство для электромеханической резки / A.M. Долгих, П.И. Калмыков, В.В. Афанасьева и др. // Открытия. Изобретения. 1987. - ДСП.

13. A.c. 288964 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ электрохимической обработки металлов в проточном электролите / М.В. Щербак, Е.С. Семёнов, О.С. Ерин // Открытия. Изобретения. 1970. - № 1.

14. A.c. 645805 СССР, МКИ2 В 23 Р 1/04. Способ электрохимической обработки / A.B. Никифоров, В.В. Бородин, Ю.А. Белобрагин и др. // Открытия. Изобретения. 1979. -№ 5.

15. A.c. 676411 СССР, МКИ2 В 23 Р 1/04. Устройство для электрохимикоэрозионной резки металлов / Ю.И. Дамаскин, А.И. Котельников и Г.И. Мельников // Открытия. Изобретения. 1979. - № 28.

16. A.c. 712229 СССР, МКИ2 В 23 Р 1/04. Способ электрохимической обработки / И.Н. Гримпель, И.А. Васильев, JI.M. Шапиро // Открытия. Изобретения. 1980. - № 4.

17. A.c. 795841 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ размерной электрохимической обработки / Ю.А. Белобрагин, В.В. Бородин, И.Н. Сотов, A.B. Никифоров// Открытия. Изобретения. 1981. -№ 2.

18. A.c. 810423 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/12. Электрод-инструмент для размерной электрохимической обработки / Ю.А. Лебедков, М.В. Пилягин и В.М. Белоног // Открытия. Изобретения. 1981. - № 9.

19. A.c. 813053 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/10. Способ электрохимикомеханической доводки поверхностей металлов / В.И. Дружкин // Открытия. Изобретения. 1981.-№ 15.

20. A.c. 865582 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ размерной электрохимической обработки / Б.И. Чугунов, В.Ф. Орлов, И.И. Мороз и др. // Открытия. Изобретения. 1981. -№ 35.

21. A.c. 865585 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ размерной электрохимической обработки / В.И. Благодарский, В.И. Иванов, JI.M. Лапидес и др. // Открытия. Изобретения. 1981. - № 35.

22. У" 26. A.c. 878503 СССР, МКИ3 В 24 Р 1/00. Способ механической обработкидеталей / A.A. Горбунов, А.И. Марков, С.И. Петров и др. // Открытия.

23. Изобретения. 1981. - № 41.

24. A.c. 1000208 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ электрохимической резки / A.B. Аникин, И.В. Гурьянов // Открытия. Изобретения. 1983.-№8.

25. A.c. 1021551 СССР, МКИ3 В 23 PI/08. Способ алмазно-электрохимического шлифования / В.В. Бородин, И.Н. Сотов, Е.В Илющечкин и др. // Открытия. Изобретения. 1983. - №21.

26. A.c. 1114510 СССР, МКИ3 В 23 Р 1/04. Способ размерной электрохимической обработки / Г.Е. Шойхет, Г.А. Ганзбург, М.В. Каледин и B.C. Шехтман // Открытия. Изобретения. — 1984. № 35.

27. A.c. 1215904 СССР. МКИ4 В 24 Н 5/06. Способ электроабразивного шлифования / E.JI. Антонов, Ю.С. Волков, В.М. Мордехай // Открытия.v Изобретения. 1986. - № 9.

28. A.c. 1222505 СССР. МКИ4 В 24 В 1/00. Способ шлифования металлов и их сплавов / В.М. Плужников // Открытия. Изобретения. — 1986. № 13.

29. Абразивная обработка деталей из магнитных сплавов в электрическом поле / Долгих A.M.; Технол. ин-т Сарат. гос. техн. ун-та. Энгельс, 1998. -134с.: Деп. в ВИНИТИ № 3383 - В 98.

30. Алмазно-абразивное формообразование деталей машин и приборов в индуцированных электрических полях / Долгих A.M.; Технол. ин-т Сарат. гос. техн. ун-та. Энгельс, 1998. - 6с.: Деп. в ВИНИТИ № 3049 -В 98.

31. Алмазно-электроэрозионное шлифование магнитов / И.В. Голубев, Э.Я. ^ Гродзинский, А.Т. Маконовницкая // Электрофизические иэлектрохимические методы обработки. 1980. - Вып. 10. - С. 1-3.

32. Анализ факторов, определяющих производительность электрохимического Г шлифования пазов токопроводящими кругами / Ю.А. Сираж, A.B. Лавров,

33. J1.C. Попов // Повышение надёжности изделий авиастроения ) технологическими методами. Сб. тр. Куйбышев: КуАИ, 1980.1. С. 114-124.

34. Артамонов Б.А., Волков Ю.С. Анализ моделей процессов электрохимической и электроэрозионной обработки. Часть 1. Модель электрохимической обработки. М.: ВНИИПИ, 1991. - 170с.

35. Балалаев Ю.Н. Исследование влияния технологических факторов на структуру и свойства магнитов из сплава самария с кобальтом: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Саратов, 1972. - 23с.

36. Балашов Ю.А. Исследование процесса электроалмазного шлифования периферией круга: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1969. - 23с.

37. Богатин Я.Г., Поволоцкий Е.Г. Исследование причин снижения магнитных свойств прессмагнитов SmCo5 при однофазном спекании // Порошковая металлургия. 1977. - №6. - С. 56-58.

38. Брагинский JI.H., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчёта. JL: Химия,Ш1984.-336с.

39. Бурочкин Ю.П. Исследование физисеских особенностей и технологических показателей электроалмазного шлифования твёрдых сплавов торцом круга: Дис. . канд. техн. наук. Куйбышев, 1974.— 224с.

40. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1965.-608с.

41. Быков В.Я. О технологии электрохимического затачивания твердосплавных фрез с применением реверсирования постоянного технологического тока // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1983. - Вып.7. - С. 6-8.

42. Вишневский A.M. К расчёту электрического поля биполярных электродов У // Электричество. 1977. - № 7. - С. 87-89.

43. Влияние анионного состава электролита на выравнивание свойств }' электрохимической обработки с периодической абразивной депассивацией

44. В.В. Любимов, Ю.В. Китаев // Электронная обработка материалов. -1983.-№ 5.-С. 13-17.

45. Влияние структуры газоэлектролитной смеси на локализацию электрохимической размерной обработки / В.В. Зяблинцев, H.A. Денисов //

46. Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов:

47. Сб. науч. тр. Тула: ТПИ, 1986. - С. 24-27.

48. Выбор параметров регулирования процесса алмазного электрохимического шлифования / И.Н. Сотов, В.А. Шишенков, А.Э. Беккер и др. // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов: Сб. науч. тр. Тула: ТПИ, 1986. - С. 80-85.

49. Высокопроизводительное электроалмазное шлифование инструментальных материалов / М.Ф. Семко, А.И. Грабченко, В.А. Залога и др. Киев: Вища школа, 1979. - 232с.

50. Гаврилов В.П. Исследование физико-химических явлений при электроалмазном шлифовании: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Куйбышев, 1967.-21с.

51. Гдалевич А.И. Исследование процесса низкочастотного вибрационного шлифования быстрорежущей стали PI8 и твердого сплава Т15К6 торцом чашечного круга: Дис. канд. техн. наук. Минск, 1971.-138с.

52. Гостев В.В. Характер и степень анодной активации процесса ЭХО твердых сплавов алмазно-абразивным депассиватором // Новое в электрохимической размерной обработке металлов. Кишинев: Изд-во Штиинца, 1972.-С. 150-152.

53. Гостев В.В. Алмазно-электрохимическое шлифование твёрдых сплавов. — Киев: Виша школа, 1978. 128с.

54. Гродзинский ЭЛ., Кузнецов Б.В. Эффективная мощность и силы резания Т" при абразивной электрохимической обработке // Электрофизические иэлектрохимические методы обработки, 1973. Вып. 3. - С. 7-11.

55. Гродзинский Э.Я. Сравнительные характеристики электрохимической и алмазно-электрической обработки вращающимся инструментом // Синтетические алмазы в промышленности. Киев: Наук, думка, 1974. - С. 221-226.

56. Гурьвич P.A. Алмазно-электролитическое сверление отверстий в твёрдых сплавах. Киев: Наук, думка, 1977. - 264с.

57. Давиденко О.Ю. Теоретические основы технологического обеспечения повышенных показателей качества деталей опор качения на операциях многобрусковой обработки: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Саратов, 1997.-32с.1

58. Дагаев H.JI. Электроалмазное шлифование твердых сплавов периферией круга с наложением ультразвуковых колебаний на обрабатываемое изделие: Дис. . канд. техн. наук. Новосибирск, 1972. - 135с.

59. Довгалевский Я.М. Литые магниты из сплавов магнико. М.: Машиностроение, 1964. - 150с.

60. Долгих A.M., Николаев В .Я., Боровиков Г.А. К расчету процесса электрохимического шлифования отверстий комбинированным электродом-инструментом // Чистовая обработка деталей машин: Сб. тр / Сарат. политехи, ин-т. Саратов, 1975. - С. 119-125.ф

61. Долгих A.M., Калинин Е.П. Электроабразивное шлифование отверстий в магнитотвердых сплавах типа ЮНДК на станке мод. СВЭ-901 // Технология авиа- и агрегатостроения. — Саратов: НИТИ, 1976. №4.1. У С. 10-12.У

62. Долгих A.M. К расчету производительности электроалмазного ) шлифования сплава SmCo5 // Чистовая обработка деталей машин: Сб. тр

63. Сарат. политехи, ин-т. Саратов, 1982. - С. 81-86.

64. Долгих A.M. Однопроходное электроалмазное шлифование в среде смазочно-охлаждающей жидкости // Чистовая обработка деталей машин:

65. А Сб. тр / Сарат. политехи, ин-т. Саратов, 1984. - С. 118-121.

66. Долгих A.M. Алмазное шлифование магнитотвёрдых сплавов в электрическом поле // Сверхтвёрдые материалы. — 1985. №6. -С. 60-64.

67. Долгих A.M. Повышение производительности и качества обработки деталей из магнитных сплавов при однопроходном электроалмазном шлифовании, совмещённом с доводкой: Дис. . канд. техн. наук. -Саратов, 1985.- 163с.

68. Долгих A.M. Алмазное шлифование инструментом с дополнительной режущей поверхностью // Сверхтвёрдые материалы. 1986. - №6. - С. 61-65.Щ

69. Долгих A.M. Биполярное электроалмазное шлифование при обработке магнитотвёрдых сплавов // Электронная обработка материалов. 1989. -№1.-С. 74-77.

70. Долгих A.M. Совершенствование технологии электроалмазного (комбинированного) разрезания // Сверхтвёрдые материалы. 1989. - №6. -С. 51-54.

71. Долгих A.M., Бабанов А.Ж. и др. Повышение эффективности технологии комбинированного разрезания // Сарат. гос. техн. ун-т. Саратов, 1997. -9с: Деп. в ВИНИТИ 27.11.97, № 3457-В97. РЖ. Технол. Машиностроения.- 1998, -№ 4. -4Б177 Деп.

72. Долгих A.M. Эффективность электроабразивной обработки в производстве постоянных магнитов. Исследования, технические решения и опыт

73. У" применения. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999. -120с.

74. Долгих A.M. Особенности абразивно-алмазного шлифования магнитотвёрдых сплавов в электрическом поле // Чистовая обработка деталеё машин. Межвуз. науч. сб. Саратов, 1985. - С. 96-102.

75. Долгих A.M., Королёв A.B. Тенденция развития технологии финишного 1 формообразования деталей машин и приборов // Промышленность ивысшая школа: Тез. докл. Междунар. научно-техн. конф. «100 летш

76. Российскому автомобилю». -М.: МАМИ, 1996. С. 3-4.

77. Долгих A.M. разработка и внедрение технологии электроалмазного плоского шлифования деталей из самарий-кобальтового сплава // Научно-технич. отчёт ОКР, № ГР. Ф05159, 1978. 39с.

78. Долгих A.M. Разработка и внедрение технологии электрохимического удаления заусенцев на установке мод. СЭХО-901 // Научно-техн. отчёт ОКР, № ГР. УУ79452, 1981. 28с.

79. Долгих A.M. Разработка и внедрение базового технологического процесса электроалмазной обработки токарных и расточных резцов // Научно-техн.отчёт ОКР, № ГР. Ф14255, 1983. 35с.

80. Долгих A.M. Разработка и внедрение технологического процесса электроалмазной обработки инструмента, в том числе фрезерных головок

81. Y и зенкеров // Научно-техн. отчёт ОКР, № ГР. Ф166679,1984. 32с.

82. Долгих A.M. Разработка и внедрение технологии электроалмазной резки пазов шириной 0,25-0,30 мм в деталях из магнитотвёрдых сплавов // Научно-техн. отчёт ОКР, № ГР. Ф27318, 1988. 50с.

83. Долгих A.M. Разрезание кольцевых магнитов ультратонким инструментом из сверхтвёрдых материалов // Передовой производственно-технический опыт. Сер. Т4. М.: ВИМИ, 1989, - Вып. 1. - С. 23-27.

84. Долгих A.M. Некоторые тенденции развития технологии абразивного шлифования магнитотвёрдых сплавов // Чистовая обработка деталей машин. Межвуз. науч. сб. / Сарат. политехи, ин-т. Саратов, 1983. — С. 72-76.

85. Долгих A.M. Особенности абразивно-алмазного шлифования магнитотвёрдых сплавов в электрическом поле // Чистовая обработка деталей машин. Межвуз. науч. сб. / Сарат. политехи, ин-т. Саратов, 1985. С. 96-102.

86. Долгих A.M. Электроалмазное шлифование инструментом с дополнительной режущей кромкой // Чистовая обработка деталей машин. Межвуз. науч. сб. / Сарат. политехи, ин-т. Саратов, 1986. - С. 30-36.

87. Долгих A.M. Разработка и изготовление полуавтоматической установки и технологии плоского электроалмазного шлифования постоянных магнитов // Научно-техн. отчёт ОКР, № ГР. Ф34108/8000206, 1990. 40с.

88. Жуховицкий A.A., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлургия, 1976.-543с.

89. Захаренко И.П. Основы алмазной обработки твердосплавного инструмента. Киев: Наук, думка, 1978. - 224с.

90. Захаренко И.П., Савченко Ю.Я. Алмазно-электролитическая обработка инструмента. -Киев: Наук, думка, 1981. 300с.

91. Захаренко И.П. Эффективность обработки инструмента сверхтвердыми материалами. -М.: Машиностроение, 1982. — 224с.

92. Исследование цилиндрического и шарового биполярных электродов / В.П. Машовец, В.Г. Фомичёв // журнал физ. химии. 1960. - Т. XXXIV, № 8. -С.1795-1801.

93. Исследование работоспособности алмазных кругов с эксцентричным расположением рабочего слоя / А.И. Садыхов, В.З. Мовла-Заде, Э.А. Тагиев, И.П. Захаренко и др // Алмазы. 1969. - №6. - С. 10-13.

94. Исследование шероховатости поверхности при электроабразивной доводке желобов внутренних колец шарикоподшипников / В.Н. Давыдов, В.Т. Липовецкий // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1969. - Вып. 3. С. 26-31.

95. Исследование влияния состава и термической обработки на хрупкость сплавов ЮДНК / Б.Г. Лившиц, А.К. Изгородин, В.Н. Николаева, М.Я. Цвилинг // Матер. III Всесоюз. конф. по ферромагнитным сплавам. -Львов, 1971.-С. 17-22.

96. Исследование процесса электрохимического полирования деталей подшипников из стали 11Х18М. Влияние температуры. / A.M. Филиппенко, В.Д. Кащеев, Ю.С. Харитонов и др. // Электронная обработка материалов. 1979. - Вып. 2. - С. 29-31.

97. Инструмент для однопроходного электроалмазного шлифования / A.M. Долгих, В.М. Мордехай // Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1987.-С. 19-24.

98. Казимирчук А.Ф. Исследование электроалмазной заточки твердых сплавов // Тез. докл. «Эльфа-71». Л., 1971. - С. 52-54.

99. Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука, 1977. - 592с.

100. Кащеев В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. М.: Машиностроение, 1978. - 213с.

101. Коновалов Е.Г. Теоретические основы новых способов металлообработки: Дис. . канд. техн. наук. Минск, АН БССР, 1961.- 132с.

102. Козлов Г.А. Исследование процесса шлифования литых постоянных магнитов с наложением ультразвуковых колебаний: Автореф. дис. . канд. техн. наук.- Саратов, 1967. 26с.

103. Корн Г. и Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1968. -26с.

104. Королёв А.В., Новосёлов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки. Часть 2. Взаимодействие инструмента и заготовки при абразивной обработке. Саратов: Сарат. ун-т, 1989. 160с.

105. Корчагин Г.Н., Беляков С.М., Петров В.А. Исследование процесса круглого электроабразивного шлифования // Электронная обработка материалов.-1972. -Вып.2. С. 22-27.

106. Костин Г.Б. Исследование обрабатываемости при шлифовании безвольфрамовых твёрдых сплавов и керамики // Проблемы производства и применения твёрдых сплавов. М.: Цвет. мет. информация, 1977. -С. 78-79.

107. К вопросу о фазовых превращениях в соединениях 8тСо5 / Я.Г. Богатин, Е.Г. Поволоцкий, Ю.В. Исаичев, А.П. Алешин и др // Тез. докл. VI Всесоюз. конф. по постоянным магнитам Владимир: Изд-во АН СССР, 1979.-С. 25.

108. К вопросу аналитического расчёта параметров катодной защиты от растравливания необрабатываемых поверхностей при ЭХО / М.А. Беляев // Приложение к журналу : Авиационная промышленность, 1980. № 5.-С. 41-43.

109. Козырев С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. М.: Машиностроение, 1964. - 138с.

110. Королёв А.В. Исследование процессов образования поверхности инструмента и детали при абразивной обработке. — Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1975.-190с.

111. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1984. -208 с.

112. Куранов В.Г. Фрикционная непроводимость слаботочных контактов. -Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1996. 58 с.

113. Лившиц Б.Г., Львов B.C. Высококоэрцитивные сплавы на основе Fe-Ni-Al. М.: Маталлугиздат, 1960. - 230с.

114. Лоладзе Т.Н., Бакучева Г.В. Износ алмазов и алмазных кругов. М.: Машиностроение, 1967. - 113с.

115. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970. -892с.

116. Марков А.И., Устинов И.Д. Исследование ультразвукового алмазного сверления неметаллических материалов // Синтетические алмазы в промышленности. Киев: Наук.думка, 1974. - С. 266-271.

117. Маслов E.H. Теория шлифования материалов. — М.: Машиностроение, 1974. 320с.

118. Матвеев С.Е. Отношение составляющих силы резания при глубинном шлифовании // Абразивы: Экспресс-информация / НИИмаш. М., 1981. -Вып.9. - С. 9-10.

119. Машовец В.П., Фомичев В.Г. О распределении тока в электрохимических системах с биполярным электродом // Журнал физ. химии. — 1968. -T.XXXIV, №11.- С. 2587-2595.

120. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов. РДМУ 109-77: Метод. Указания. М.: Изд-во стандартов, 1978. - 63с.

121. Миролюбов H.H., Костенко М.В. и др. Методы расчёта электрических полей. М.: Высшая школа, 1963. - 415с.

122. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод / Л.Н. Брагинский, М.А. Евилевич, В.И. Бегачев и др. Л.: Химия, 1980. - 144 с.

123. Мордехай В.М. Разработка основ теории комбинированных электрофизических и электрохимических методов оюраюотки деталей агрегатов летательных аппаратов / Автореф. дис. . докт. техн. наук. — М., 1989.-40 с.

124. Мороз И.И., Орлов В.Ф., Чугунов Б.И. Биполярный метод электрохимической обработки и некоторые его технологические возможности // Электронная обработка материалов. 1980. - Вып.6. -С. 19-23.

125. Неймарк Ю.К., Ланда П.С. Стахостические и хаотические колебания. М.: Наука, 1987.-424 с.

126. Некоторые вопросы механизма съёма металла при абразивной электрохимической обработке / Э.Я. Гродзинский, Л.И. Ломоносов, М.В. Козлов, Л.С. Зубатова // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1973. - Вып. 3. - С. 11-14.

127. Некоторые закономерности формообразования при плоском глубинном абразивном электрохимическом шлифовании / Э.Я. Гродзинский, Б.В. Кузнецов // Электрофизические и электрохимические методы обработки. -1973.-Вып. 9.-С. 9-14.

128. Некоторые особенности процесса электроалмазного разрезания / A.M. Долгих, Г.К. Балдин, И.И. Поляков // Прогрессивные технологические процессы и оборудование ЭФХК обработки. М.: МДНТП, 1989. -С. 93-97.

129. Некоторые особенности технологии и оборудования для электроалмазного разрезания магнитотвёрдых сплавов / A.M. Долгих, H.A. Косолапов, В.Г. Муратов // Электронная техника, сер 7. М.: ТОПО, 1990. Вып. 4. -С. 17-22.

130. Нерубай М.С. Эффектность ультразвуковых методов механической обработки жаропрочных и титановых сплавов // Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М.: МДНТП, 1978. -С. 121-122.

131. Новые композиции твёрдых сплавов типа Т и эффективность их применения в металлообработке / Т.Н. Лоладзе, О.В. Кочиашвили, A.M. Миканадзе и др. // Проблемы производства и применения твёрдых сплавов. -М.: Цвет. мет. информация, 1977. С. 43-45.

132. Николаев В.Я., Долгих A.M. К расчету параметров электрохимического шлифования постоянных магнитов // Чистовая обработка деталей машин: Сб. тр. / Сарат. политехи, ин-т. Саратов, 1974. - С. 134-144.

133. Новое направление в технологии механической обработки магнитных сплавов / A.M. Долгих, Е.Г Поволоцкий // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: Межвуз. науч. сб. — Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999. С. 62-64.

134. Носов Н.В. Повышение эффективности и качества абразивных инструментов путём направленного регулирования их функциональных показателей: Автореф. дис. . докт. техн. наук. — Самара. 1997. — 46с.

135. Обработка резанием жаропрочных, высокопрочных и титановых сплавов / Н.И. Резников, Е.В. Бурмистров, И.Г. Жарков и др. М.: Машиностроение, 1972. -200с.

136. Обработка металлических поверхностей в электрическом поле порошковыми материалами/ С. А. Болотин, C.B. Гегин, З.В. Шелку нова // Электронная обработка материалов. — 1976. — Вып. 1. — С. 11-13.

137. Основы теории расчёта и моделирования электрических полей в электролитах / Н.П. Гнусин, Н.П. Поддубный, А.И. Маслий. -Новосибирск, Наука, 1972. 276с.

138. Основы теоретической электрохимии / Б.Б. Дамаскин, O.A. Петрий. М.: Высшая школа, 1978. - 416с.

139. Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов / М.В. Щербак, М.А. Толстая, А.П. Анисимов, В.Х. Постаногов. -М.: Машиностроение, 1981. -263с.

140. Оробинский В. М. Повышение эффективности процессов электрохимической абразивной обработки на основе применения новогоабразивного инструмента, получаемого прессованием ударной волной: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Волгоград, 1989. -45с.

141. Охтень В.Д. Экспериментально-теоретические основы механики процесса электроалмазного шлифования магнитотвердых сплавов: Дис. канд. техн. наук. Новосибирск, 1971. - 132с.

142. Подураев В.Н., Суворов A.A., Карпов В.И. Алмазное вибрационное хонингование отверстий в стальных закаленных деталях // Синтетические алмазы в промышленности.-Киев: Наук, думка, 1974. С. 167-172.

143. Попов С.А., Малевский Н.П., Терещенко Л.М. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов. — М.: Машиностроение, 1977.- 263с.

144. Постоянные магниты: Справочник / Под ред. Ю.М. Пятина. М.: Энергия, 1980.- 415с.

145. Расчёты электрических полей в многоэлектродных электрохими-ческих системах с биполярными электродами / В.Т. Иванов // Электрохимия, т. X, -Вып. 11.-М., 1974.-С. 1657-1662.

146. Разрезание постоянных магнитов инструментом из сверхтвёрдых материалов / A.M. Долгих // Сверхтвёрдые материалы. 1989. - № 2. -С. 56-59.

147. Расчёт скорости электролита в гармонически изменяющемся зазоре / В.М. Бурков, Е.М. Румянцев // Известия вузов. Химия и химическая технология.- 1984. -№ З.-С. 334-341.

148. Редько С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов. -Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. 1962. - 230с.

149. Резников А.Н. Теплофизика резания. М.: Машиностроение, 1969. - 288с.

150. Резников А.Н. Теплофизика алмазного шлифования // Синтетические алмазы в промышленности Киев: Наук, думка, 1974. - С. 111-119.

151. Румянцев Е.М., Давыдов А.Д. Технология электрохимической обработки металлов. М.: Высшая школа, 1984. - 159с.

152. Рыбицкий В.А. Алмазное шлифование твёрдых сплавов. Киев: Наук, думка, 1980.-224с.

153. Рязанов Г.А. Опыты и моделирование при изучении электромагнитного поля. М.: Наука, 1966. - 208с.

154. Савицкий Е.М. Терехова В.Ф. Металловедение редкоземельных металлов. -М.: Наука, 1975.-272с.

155. Сальников А.Н. Системный анализ процессов абразивной обработки (на примере шлифования): Автореф. дис. . докт. техн. наук. Челябинск, 1982.-39с.

156. Седыкин Ф.В. Особенности алмазно-электролитического шлифования металлокерамических твердых сплавов // Синтетические алмазы в промышленности. Киев: Наук, думка, 1974. - С. 209-212.

157. Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. -М.: Машиностроение, 1976. 302с.

158. Семенов А.П., Поздняков В.В. Адгезионное взаимодействие и контактное эвтектическое плавление алмаза и графита с металлами // Синтетические алмазы в промышленности. Киев: Наук, думка, 1974. - С. 57-60.

159. Сергеев В.В., Булыгина Т.И. Магнитотвердые материалы. М.: Энергия, 1980. - 342с.

160. Силы, действующие на проводящий шар, находящийся в плоском конденсаторе вблизи одной из пластин / М.Ю. Жевелюк // Электронная обработка материалов. 1972. - Вып. 2. - С. 58-63.

161. Сипайлов В.А. Тепловые процессы при шлифовании и управление качеством поверхности. -М.: Машиностроение, 1978. 167с.

162. Синьковский JI.K., Есаулов И.В. Алмазное шлифование твёрдых сплавов. — М.: Машиностроение, 1981. 58с.

163. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Г.Л. Амитон, И.А. Байсулов, Ю.М. Барон и др. Под. общ. ред. В.В. Волосатова. — JL: Машиностроение, 1988. 719с.

164. Суворов H.A. Обработка деталей из вольфрама и его сплавов. — М.: Машиностроение, 1978. 134с.

165. Температурные факторы при электроалмазном шлифовании торцевых поверхностей / Ф.В. Седыкин, В. А. Тормышев, Н.И. Иванов // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1972. — Вып. 2.-С. 6-10.

166. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под ред. P.A. Макарова. — М.: Машиностроение, 1975. 288с.

167. Теоритическое исследование процесса электрохимического абразивного шлифования металлов / A.M. Котляр, М.В. Щербак // Электронная обработка материалов, 1974. Вып. 1. - С. 18-21.

168. Трение и смазка при обработке металлов давлением / А.П. Груздев, Ю.В. Зильберг, В.Т. Тилик. Справ, изд. М.: Металлургия, 1982. -312с.

169. Третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спечённых твёрдых сплавов. М.: Металлургия, 1976. - 522с.

170. Федотов Л.А. Исследование некоторых особенностей электроалмазного шлифования и качества обработанной поверхности твёрдых сплавов вольфрамо-кобальтовой группы: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Воронеж, 1974.-26с.

171. Физико-химические основы электроэрозионно- электрохимической размерной обработки металлов / А.Д. Давыдов, Е. Козак // Электронная обработка материалов. 1991. - Вып. 3. - С. 3-13.

172. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Часть 1. М.: Машиностроение, 1974. - 472с.

173. Хрульков В.А. Механическая обработка изделий из магнитных материалов в приборостроении. М.: Машиностроение, 1966. - 163с.

174. Хрульков В.А., Головань А.Я. Размерное электрохимическое шлифование нетокопроводящими кругами // Технологическое обеспечение точности и надежности деталей машин и приборов М.: МДНТП, 1970. - С. 33^41.

175. Чачин В.Н. Вибрационное шлифование твердого сплава: Дис. канд. техн. наук. Минск, 1962. - 142с.

176. Чистяков A.M. Совершенствование технологии точного машиностроения на основе локализации технологической энергии и управления её параметрами: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Саратов, 1999. - 31с.

177. Шамин В.Ю. Исследование производительности процесса и износа кругов при электрохимическом шлифовании разных сталей: Дис. . канд. техн. наук. Челябинск, 1973. - 158с.

178. Шеин A.B. Повышение эффективности обработки сталей и сплавов при глубинно-силовом шлифовании кругами из сверзтвёрдых материалов: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Самара, 1995. - 37с.

179. Шлифование электрохимическое. Технологический процесс. РМ 11 054.229-77: Рук. материал. М.: Изд-во стандартов, 1977. -22с.

180. Штриков Б.Л. Повышение эффективности сборки путём применения ультразвука: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Самара, 1994. -32с.

181. Электрохимическое шлифование отверстий постоянных магнитов инструментом с катодными кольцами / A.M. Долгих, Е.П. Калинин // Труды Института, вып. 1 (15), (НИТИ), 1974. С. 34-41.

182. Электрохимическая размерная обработка беговой дорожки подшипников качения / A.B. Телевной, А.Н. Зинкин, Ю.Д. Поселягин и др. // Электронная обработка материалов. 1974. - Вып. 1.-С. 23-25.

183. Электроалмазное шлифование инструментальных материалов / М.Ф. Семко, А.И. Грабченко, Н.В. Левченко, А.Ф. Раб. Киев: Выша школа, 1974. - 120с.

184. Электрохимическая обработка путь повышения эффективности металлообработки и качества ИЭТ / O.A. Павлова, A.B. Аникин, Н.В. Гурьянов // Электронная техника. - 1980. - Вып. 2 (99). - С. 61-67.

185. Энергитические критерии эффективности технологических процессов / A.B. Королёв, A.M. Чистяков // Прогрессивные направления развития машиностроения: Межвуз. нуач. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999. - С. 4-8.

186. Якимов A.B. Технологические основы процесса шлифования кругами с прерывистой рабочей поверхностью: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М., 1970. 26с.

187. Якимов A.B. Абразивно-алмазная обработка фасонных поверхностей. М.: Машиностроение, 1984.-312с.

188. Яшин П.С., Смоленцев В.П. Исследование механизма эрозионной обработки // Электронная обработка материалов. 1974. - №3. -С. 15-17.

189. Ящерицин П.И., Дорофеев В.Д., Пахалин Ю.А. Электроэрозионная правка алмазно-абразивных инструментов. Минск: Наука и техника, 1981. -232с.

190. Buschow К., Van der Goot A. Intermetallic compounds in the system samarium cobalt//I. Less Common. Met. - 1968. -V. 14. - P. 323-327.

191. Colwell L. The effects of higg Fregnency Vibrations in Grinding // Trans ASME. - 1956. - №4.

192. Thalemaun. Erhöhte Wirtschafticheit und beiw Schleifen // Fertiqungstechnik und Betrieb. 1963. - V.18, №6.

193. Jacobs U., Rohde G. Bericht über das 2. Feinbearbeitungs kollogium in Braunschweig // VDI-Z. - 1979. - V.121, №8. - S. 379-388.

194. Lang I. Entwicklungsstand und Einsatzmoglichkeiten des Pendelschleif und des Vollschnitt - Schleifverfarens // Technische Mitteilunqen. - 1975. - V.68, №7/8.-S. 304-314.

195. Mildrum and Iden. Maquetic and Physical Properties of Commercially aviala ble Rare Earth Cobalt permanent magnets // Cold chmidt. - 1975. -des. - P. 54-62.

196. Mohr H. Nutenschleifen im Schleichgangverfaren // Verkstatt und Betrieb. -1978.- VIII, №3.-S. 185-186.

197. Pahlitzsch G., Marten K. Einfluß von stromdichte, Pressung, Hartmetallzusammex setzung und Diamont - konzentration beim ebekrolytischen Schleifen // Werk - stattstechnik. - 1964. - V.54, №4.

198. P. V. №906015. Classification internationale: В 24d // Bulletin official de la Prapriete industrielle. -1964. №11 de / a Paris.

199. Rohde G., Jacobs U. 2. Feinbearbeitungskollogium, Braunschweig // Technische Zeit metallbearbeit. 1979. - V.3, №9. - S. 40-46.

200. Rotary grinding wheel, for grinding steel material / С. Масатэру, Т. Токихико, К. Сэйдзабуро, К. Йосинао. Заявка 59-24964 (Япония). - МКИ В 24 D 7/14.-Опубл. 08.02.84.

201. Hamilton Robert N. Abrasives Industry Forecast' 85 // Cutt. Tool. Eng. 1985. -37.- №2. P. 16-17.254