автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Технологические системы электрохимической обработки монолитных роторов

ТУЛЬОКИИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОШЖХНИЧЕСКШ ИНСТИТУТ

На ггравах рукописи

. *

•Для служебного пользования

Экз. N

ШКИТОВ СЕРГЕИ АНДРЕЕВИЧ

уда 621.9.047.7

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МОНОЛИПШХ РОТОРОВ

Специальность 05.03,01 - Процессы мэхонической я физико-

технической: обработки, станки и инструмент

Автореферат диссертации на соискание ученей степени кандидата технических наук

Тула - 1992

•J

Работа выполнена на кафодро "Производство машин и аппаратов" и в лаборатории "Электрофизических и электрохимических методов обработки" им.Ф.В.Седакина Тульского ордена Трудового Красного Знамэш! политехнического института.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Любимов В.В.

Официальные ошюшнти /¿Г-

доктор технических, наук, и.о.профессора Волков Ю.С.

- кандидат технических наук, доцент Орлов А.Б.

Ведущая организация

Тульский машиностроительный завод им. РяСккова

Защита состоится декабря 1933 г. в 14 часов в 9-см

;;чебном корпусе, ауд.101,'на заседании специализированного со-тета к 063-47.01 Тульского ордена Трудового Красного Знамени г.с.татехш1ческого института (300600, г.Тула, нр.Ленина, 92).

С дно сорт аишй можно озигихи.итъса в библиотеке Тульского политехнического института.

Автореферат разослан " б " ноября 1992 г

Учений секретарь специализированного совета

Фэдин

к.т.н., доцент

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность задачи. В современных условиях использование в производства технологий, значительно повышающих выпуск и качество продукции металлообработки, надежность машин, является особенно актуальном.

•В газотурбинных двигателях (И'Д) транспортного типа необходимо использовать монолитные роторы (МР), изготавливаемые из жаропрочных, коррозионностойкмх сплавов, труднообрабатываемых традиционными мэтодвш. Задача производства этих технслоги-чесглвс объектов (ТО) усложняется труднодоступностыо обрабатываемых поверхностей, малой жесткостью, малки радиусами кромок и высокой точностью размера и формы лопаток МР. В настоящее время использование традиционных технологических методов обработки для получения указанных деталей малоэффективно.

В связи со сказанным, разработка ц рациональный выбор схем, методики расчета заготовок МР, и технологического оборудования для ЭХО МР является актуальной задачей, что подтверждается ее решением в рамках программы ГННТ СССР 0.16.05 (Задание 30.22.Т).

Автор защищает;

I'. Правило соответствия классов схем 3X0 МР классам Mr.

2. Методику анализа пространствеяно-гесштричосннх свойств поверхностей "мемопаточный канал - электрод-инструмент"' <"!Ж - ЭН1') н силгэза кинематической формулы технологических.' систем электрохимической обработки (ТС ЭХО) МР о целью минимизации суммы числа приводов-вращения и параллельного иэрепоса Эй.

3. Модель скорости .анодного растворения при им-.пульсно-циклической (Щ) ЭХО.

4.' Методику расчета минимального припуска и формы поверхности заготовки МР

Б. Машшшориантировзнную методику проектирования операции ЭХО МР, включающую в себя анализ простренствеипо-геоиэтрл-ческих свойств поверхностей "Ш1К - ЭИ" и синтез кинематической " формулы ТС 3X0 МР, а такие расчет минимального припуска' и формы поверхности заготовки МР.

в. Способа и устройство для 3X0 МР.

Цель работа: разработка и рациональный выбор схем, методики расчета заготовок HP и. технологического оборудования для ЭХО HP.

Общая мэтодатка исследований. Для оценки адекватности полиномиальных и нелинейных кодэлвй скорости' анодного p&cTBcpj -ния при ИЦ ЭХО использовали теорию планирования ¡»кипоряммпв.

Поиск параметров моделей веди квазиградиенттш методом о .использованием ЭВМ. Критерием адекватности являлась сумма квадратов отклонений экспериментальных значений скорости анодного растворения ИЦ ЭХО от шчнслэкних по моделям. Выявление новых значимых факторов п отсеивание незначимых вшюлнялп методом Плакетта-Беркана. оксиордаюнти по оцениванию параметров проводили на 1ш>гасшар&дл&лшой электрохимической лчейке (ЭХЯ) методом "стандартного Екснэржапта".

РачработааабЯ мвтодыш анализа пространственно-геометрических свойств поГ'ероюст&й "МЖ-311" и синтеза кинематической формулы ТО 3X0 МР, ир*дсг0Ьяад&й собой описание наименьшего количества яшглрсалышх приводов станка для ЭХО-МР, гас. распо.вд-ж&ниа относительно 10 при введении эй в ШН, в также щм ж-шшыою рабочего двиодмя, использована при колвтрукровшш оборудования длл 3X0 МР.

. ' Для расчета припуска, с целью расширения возиоулости ка-шшулировэни.ч Э11 в МЖ, разработана методика расчета минимального припуска и фарад! поверхиостл заготовки МР, приближенной к "форме детали и образованной инструментом и оборудованием с различными кянеиатшо-гэомвтричэсккла характеристиками, путем на-нахоздоннл формы и траектории этого инструмента, основанная на решении числешшда методами вариационной задачи о минимизации наибольшего одностороннего отклонения поверхности заготовки от поверхности лопарки в направлении, перпендикулярном поверхности лопатки ь данной точке, а такно на рэв&шш обратной задачи ЭХО при определении минимальной величины припуска.

Создана мамшщоориентированная методика проектирования •операции ЭХО МР, вхдояаюцая в себя анализ пространственно-геометрических свойств поверхностей "МЛК - ЗИ" и синтез.кинематической формулы ТС ЭХО МР, а также расчет минимального припуска и форш поверхности заготовки ЫР, ¡триблизанной гс форме детали, образуемых инструментом и оборудованием с различными юшемати-ко-геометриче сквми характеристикам:.

Научная ноьпзда■ Введено понятие обобщенного параметра, как критериальной оценки агрегата параметров, являющегося совокупность» температуры электролита, толщина диффузионного слоя и пк&эяности импульсов тока, характеризующего эти явления а нятюурнвиой овп&и и служащего аргументом полинома, которой является поправкой к модели скорости анодного растворения при ишгульсно-цпклической ЭХО, построенной на основе закона Фарадея.

Создана комбинированная теоретнко-фэрнальная модель ско-

рости анодного раот-ьорэЕия при книульстш-цшшиеской ЭХО, заключающаяся в комбинации закона Фарадея я поправки к нему в форме • полинома из'ортогоналышх функций, аргументом которых служи обобщенный параметр.

Практическая ценность и роалкзация результатов. Предложен способ двухсторонней одновременной ЭХО нежестких деталей типа компрессорных лопаток с использованием паузы в работе опережающего Э'А на промежуточной позиции, имеющий целью повышение ' точности ЭХО.

Предложен способ установки межэлектродшх зазоров ШЭЗ) при двухсторонней ЭХО нежестких деталей с поддерикой тела лопатки одним Эй й момент осуществления касания другим с целью повышения точности установки МЭЗ.

'Предложено устройство для ЭХО МР, позволяющее вчати двухстороннюю ЭХО на одинаковых МЭЗ, либо одностороннюю ЭХО.

Применение классификации МР и классификации схом ЭХО МР, основанных на технологических особенностях МР и -соответствующих им особенностях схом ЭХО МР, а также правила соответствия классов схем ЭХО МР классам МР, позволяет провести для конкретного МР рациональный выбор класса схем ЭХО.

Возможность проектирования кинематической формулы ТС ЭХО МР позволяет конструировать новое или шбирать имеющееся оборудование для ЭХО с наименьшим количеством универсальных приводов.

Основные результаты диссертационной работа прошли производственные испытания на машиностроительном заводе им. Рябико-ва, г. Тула, при проектировании операции и ТС ЭХО МР. Экономическая эффективность составила 19 тыс.руб. на один станок.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены на двух Всесоюзных конференциях по электрохимической обработке деталей машин, четырех областных, научно-технических конференциях по электрофизическим и -электрохимическим методам обработки в 1983-1989 гг.

Публикации. По результатам выполненных исследований и разработок автором опубликовано 9 работ, из которых 2 составляют авторские свидетельства но способы ЭХО и одно положительное решение ео заявке на изобретение устройства для двухсторон-■ ней ЭХО.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, пять глав,. вывода, изложенные на 176 страница--, машинописного текста, 44 рисунка, 32 таблицы, список использованных источников из 73 наименований, приложение.

г. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖА! ШЕ ДИССЕРТАЦИИ

2.1. Состояли» Еопроса и постановка задач исследования. .

В настоящее время для производства МР использувтся разнообразные i.iötoaH, как традиционные, так и влэктрофизикохши-чеекпе. Анализ показывает, что ЭХО, при условии решения ряда задач, является наиболее эффективной финишной операцией по производству МР.

Существует большое разнообразие способов ЭХО МР, ориентированных на различимо технологические особенности. Но в имеющихся ■ исследованиях отсутствуют рекомендации по применению cxw.i и способов ЭХО, что ватруднлет рациональный их выбор при прооптирувздыи операции ЭХО.

При ЭХО J.'P затру,цпел доступ Dil к обрзсатыьабыи.м поверхности что шзвзш Езэкмним расксложняом лопаток. Орты из путей оЗднгчеош отого доступа является (£ор,у.проБьние на ирода-дущаЬ елс-рациа *»шЪшаяьн«о припуска да спэрашю 3X0, Крем?) ¡•его, ста сооС&шк»сть ТО прнюдит и^есходиаозто кшотруиро-

ь£ть с'0];уд0я&11.п дли эло с нссколькн^; гтгл";г!еаг^1 д.-:;1

вшилулчрованяя ЭП в !.Ш{.

На основании анализа литературннх дашшх и ТУ внявланн ¡),лзнаги МР Kiiit тохнологоч'гского объекта, в производство которого тккШ'Ув э&Ь?ктпвшй (¡яахгтоЯ операцией является ЭХО. .

0r«94&ffo, что известная ил&стаЗДодфя ро'гороъ лооаточшх иглшн щ орк..-нтк$:ийиа ua погучошю MF i подэм ЭХО, что на даа-¿ч воомохнэсти ьпбрать ям&олоо ьфритяБнул схему ЭХО МР для

J'.OHKpHvriOI'O МР.

üoi.'aa'-nio, что кзпостние ьлнтадазациц количества

укиирсальних щмвэдов оборудования требум больших затрат ь;ен§ш, что ш з.озболчмт пользоваться кш при разработке .киш-м&тичосксЛ ¡¡ормули нового или выборе имеющегося оборудования для ЭХО МР.

Установлено, что существующие методики .расчета припуска и форш поверхности' перед операцией ЭХО могут привести к ¡завышению, либо к занижению значения минимального припуска на поверхности заготовки МР, следствием чего'может быть значительная погрешность уррш МР, либо ограничение возможности манипулирования ЗИ в шк. ■

Показано, что использование известных, моделей скорости' анодного растворения при ЭХО затрудняет адекватную оценку влияния гидродинамических условий течения электролита и параметров импульсного тока на скорость растворения, что -также визы-

вает сикбку в расчете минимального припуска на поверхности аа-готовки МР.

Анализ показывает, что существующее оборудовать может быть использовано для ЭХО МР простейших Форм. Применение механических преобраговатэлэй простого двикепил привода в олоулоо движэщю Э'Л привадит к снижению нсдешюсти процесса ЭХО, вира-гдающэооя в частом воаншпювенцн корой«»! окчнкпннй и бргжу.

В результата обзора состояния вопроса били сфсрмулировши сдйдущив задачи наследования.

1. Разработать классафпсавдю кр п схш ЭХО МР я установить правило соответствия классов ГЛР и классов схем ЭХО МР .

2. Разработать мзтодцку 'ткштаа тгрострвнствешю-геомлтр'л--юскнх свойств и синтеза кинематической форлулн ТС ЭХО 1!Р.

3. Разработать методику расчета гшпикошюго. припуска на поверхности заготовки МР, для чого следует рекить задачи:

а. о формировании поверхности заготовки МР инструментом С различными геометрическими и кинематическими характеристиками;

С. выбора оптимальной модели скорости анодного растворения при импульсно-циклической ЭХО.

4. Создать оборудование для ЭХО № на основании разработанной теории.

Во второй главе вводятся классификации МР и схем ЭХО МР. Предложено классифицировать множество МР по признакам, изменение которых приводит к изменении) схвк обработки. Такими признаками являются; кривизна и доступность поверхностей лопаток, жесткость лопаток, радауо кромок лопаток, точность изготовления. Эти признаки связана о параметрами МР. Для определения эквивалентности по некоторому признаку выбраны критерии.

Признаками, по которым проводятся классификация схем ЭХО МР, являются: направление подачи 8И относительно обр-эбагаваэ-мой поверхности, количество одновременно обрабатываемых поверхностей лопатки и компенсирование усилий, вызванных техно-1 логическим воздействием, направление потока и скорость электролита относительно кромок лопатки, количество ЭЧ, приходящихся на один канал систеын упрпплетя (СУ) и род тэхнолоппеско-го тока.

Констру'к'гиьно бОЯ9$ сдоэтио СХ_к-111 похут Сыть

для производства МР независимо от параметров конкретного МР, так как они рассчитаны на получение ТО с труднодостилвдшми параметрами. Но из соображений экономичности следует шбирать по возможности более простые, а потому - менее дорогие при реализации схемы- ЭХО МР. Тем самым между классами МР и классами схем ЭХО МР устанавливается взаимнооднозначное соответствие. Отсюда следует, что установление принадлежности MF к конкретному' классу позволяет определить класс схем ЭХО для его обработки. Причем, если обозначать подмножества классов МР и соответствующие им подмножества классов схем ЭХО UP одинаковыми индексами, то классы МР и классы схем для их обработки будут обозначаться одинаковым сочетанием индексов

v. .,s. .,, .

13kl IjVO.

Б соответствии с этим определение класса схем ЭХО МР кокет быть проведено таким образом: следует классифицировать МР, используя предложенные критерии и совокупность классов МР. Установление принадлелшостл МР к конкретному классу одновременно позволит олоэд&лить и класс схем ЭХО MF, поставленный во взаимнооднозначное соответствие данному классу МР.

В третьей главе изложена методика анализе пространственно-геометрических свойств ШК-ЗИ и синтеза кинематической формулы ТС ЭХО MF, целью которой является отыскание наименьшего числа универсальных, приводов для осуществления программного движения ЭИ в процессе ЭХО или" при введении его в ШПС перед операцией ЭХО. Она эквивалентна задаче опред&лония типа преобразования, описывающего движение ЭИ в криволинейном МЛН.

Данное преобразование должно иметь наименьшее число переменных параметров, что соответствует наименьшму числу приводов, перемещающих ЭИ. На искомое преобразование и на систему, координат накладываются ограничения, связанные с видами двика-ний, осуществляемых приводами, количество и взаишео положение которых отнекивается.' Это преобразования, описывающие параллельное, прямолинейное движение и вращение в декартовой системе координат

F(X)s Б- В ,

X - {Xi> , : - T7Wflln , где р(х) - преобразование, опиенвавдэе движение ЭИ в пространстве, х^ - независимые обобщенные координаты ЭИ.

Параметры преобразования р(X) отоидествляится о координат et,от конфигурационного пространства Н. Тогда точки области Qcr - описывают возкоязшэ положения ЭИ. В зависимости от числа-порокошмх параметров преобразования И = i + j могут быть построены различные области Qj.

Если точка TQii граница Q1 принадлежат связной области qJ, то для введения ЭИ в МЛН можно использовать столько приводов, сколько переменных параметров гмэет исследуемое преобразева- ■ кто. Выбор тргэктории 311 соответствует выбору лилии из Qj.co-одяшшцой Т it одну из точек т * Q, • Показало, что ртодольноя мяшмпзяция числа пэроменнчх параметров, относящиеся к сдвига?,i ' и вращения;!, но приводит к минимизации их суммы. Предложенная методика состоит в построен™ области сЦ и отис-калхи «згегдадьвого числа переменных параметров просбрапобатм

но осново анализа этой области, о ^

Анализом области Q^ является проверка соответствия коср-

дапат ее точек прпзнекзм, характерным для каждой области qVj. ' Стаикглзм евпзной области Q^j такой, что rr.t-n = min является рошешмм задачи минимизации числа перемешав параметров преобразования

. Признаки, характерные для каждого типа преобразования, ■ сведены в табл.Х.

Таким образом, получают кинематическую формулу ТС ЭХО HP, содержащую следующие дашше:

1. I I- J - минимальное число приводов Э!1.

2. I г число приводов вращения ЗИ. '

3. .Т - число приводов прямолинейного движения ЭИ,

4. 80jün - направляйте косинусы первой оси Ii прямоли-

нейного движения (если J < 2).

5. - направляющие кос.шусн второй'оси М прямоли-

нейного движения (если J = 2).

6. Jc^lfg - направляющие косинусы первой оси вращения s

(если 0 < х < 2).*

7. у - угол между nepBOfl-s и второй-о осями кр-»чения

(если I = а),.

Данная кишматическая формула позволяет проектировать схому расположения приводов оборудования для. ЭХО MP с наименьшим-числом универсальных приводов и устанавливает-их ориентацию, относительно ТО.

Таблица 1

Признаки траекторий с одним и двумя параметрами вращения и сдвига

Тип

траектории

Число переменных параметров

Признаки, характерные для преобразования

I Линейная

2 Плоская

3 Пространственная - \ Без вращения

5 С одной

осью вращения

6 С двумя

осями вращения

7 С трчмя осями

вращения

I = 1

1=3

J = о J = 1

J = 2 <! = 3

Х1

Хв

Х1 21

х» zm

ш ш ш

V-

У1 21 Х1

2т 2ш

= О

' "а

Ф =Ф , 6 =8 , Ш =Ф о ш* в ш' в т

'х!

С„

СУ1 •и

ов и <5

=0

С3 X = 0

х! СУ1

фе'0в'®в «

I

О

В третьей главе также изложена методика расчета минимального припуска на поверхности заготовки № перед ЭХО.

Минимизация припуска на заготовке МР производится с целью расширения возможности манипулирования ЭИ в МЛК путем приближении формы поверхности еаготовки к форме поверхности -лопатки и расчета величины минимального припуска на заготовке (рис.1).

Составляющие припуска на заготовке ИР

I - часть припуска, заключенная между поверхностью заготовки и эквидистантной к лопатке повврхно'тью; 2 - часть припуска, заключенная между поверхностью лопатки и эквидистантной к ней поверхностью; 3,6 -следа поверхностей заготовки МР; 4 - профиль лопатки МР.

Рис.1

Последний требует установления оптимальной модели скорости анодного растворения ИЦ ЭХО.

При решении рассматриваемой задачи отнекивается траектория и профиль плоского ЭИ, обеспечивающих форму припуска на заготовке с минимумом наибольшего одностороннего отклонения от заданной формы поверхности лопатки МР. ЭИ образует поверхность заготовки, состоящую из одинаковых профилей, перемещаясь вдоль оси 02, плоскость его при этом остается перпендикулярной этой оси. Он имеет возможность перемещаться в плоскостях, гтрпенди-кулярных оси лопатки вдоль взаимно перпендикулярных осей, а также вращаться вокруг фиксированной точки.

Предложена надевая функция для минимизации припуска путем .приближения формы поверхности заготовки к форме поверхности ' лопатки, сформированной плоским охватывающим или односторонним ЭИ. Целевой функцией является«

; Y={[N(P(Z))E(X)4-0(Z)]-b(Z,X).}max хл-► ЫХН, (2.1)

где Е(Х) - функция, опиенваицвя профиль ЭИ; N(F(Z)) - матрица вращения вокруг оси OZ на угол F (Z), G(z) - векторная функция, опиенвавдая смещение ЭИ в плоскости, • пэрпендшулярной оси oz; b(Z,X) - функция, описывающая профиль лопатки МР.

: Оптимиаэция формы поверхности может быть выполнена путем отыскания функций Е(Х), Q(Z), Р(2). Задача попса названиях функций является вариационной. Решения: Е(х) - tf.op.vñ ЭИ, T¡Z),

12 : о (Я) -траектория ЗИ, могут бить найдены нри использовании стандартных процедур многопараметрической оптимизации.

Полученные функции определяют поверхность заготовки. Ки-шмальчий припуск можно вычислить путем решения задачи Стефана до. момента наступления кваэистационарнох'о рекима.

У(5№ф) = о, <Ц,/<П = дЪ/ОЬ + + V) = о , (2.2)

0<р/ди|у- аГ1и(<|>), аф/аИ|Ь= £Г1Г(ф), . ар/ам|п; = аф/ои|п2= о, ь|4=0 - ьо , где ф -мантрический гхотенаяал, т -скорость подачи ЭП, и и X -катодная п анодная поляризациошшо кривце. В случае, когда ыеиз.пэктродный прскекуток имеет калую кривизну

У = А^р = (и - , (2.3)

где У - локальная скорость анодного растворения при 1Щ ЭХО.

йзпосредстшнкое -роияхию задачи даже ь тах;ом виде трудоемко, так как необходвло установить онредолягэдо соотноаэння для ¿9, I) и 5 ос факторов ШД 5X0. Е целях упроае.хша в качество У преддоюэзо • исполь&ешать оятклальну» фушщл», выбираемую ва ряда

) 1 , (2.4)

П (Х1)

Л ^

8 '

1 4

исрЕ(а,ь,1!0) к(а,'±у/Б , (2.7)

Г где Е(ч,Ь,Т0) = /1- А0Ехр[-ч(Т0/Т*) Л*/1х-]|. (2.8)

и

Г, и, т Ап{-тд(Т0/г ) 11 /1г] , (2.9)

П)=

где д. .-параметры моделей, в -МЭЗ, Н™- среднее по импульсу зна-чэниэ напряжения на ЭХЯ, скважность импульсов, т и ь ■ - характерные значения объэг^хой температуры к диффузионного слоя соответственно, ае - проводимость электролита, а - газонаполнение., Независимая переменная в (2.8,2.9) - обобщенней параметр. :'

Критерием оптимальности является |

о к » ■ о -

1=1-Л=1.

л/

где ^-измеренное значение скорости анодного растссроина й ¿-ом эксперименте, у^.-внчислоннсе значение скоросчи анодного растворения, соответствующее координате и эксперименту 1.

: В четвертой главв оттнсано протденив экспериментов н идентификация модэл! скорости анодного растворения.Параметр« модели определяли на основании датмх, полученных в результате проведения "стандартного эксперимента" на плоскопараллольной ЗХЯ (рис.2). В качестве физических параиэтрав щюцвсса иололь-зовани локальные значения^ МЗЗ -Зо, поверхностной температуры электродов -То, объе?лноЛ температуры электролита -тч, газсша-поллошя -а, скважности итлпульсов рабочего тока - а", скммю-сти рабочего периода - о, величина диффузионного слоя - ц.

Схема проведения "стандартного эксперимента" '

I-поверхность катода-инструионта, 2-стадионарная поверхность анода, З-коордшэтп точек МЭП, в которых производятся измерения, 4-измеряемые значения МЭЗ, Б-ноправление потока электролита.

Рис.2 ■

В качестве факторов плана приняты следующие из перечисленных параметров: МЭЗ, температура электролита но входе в МЭП, т.важность импульсов, скважность рабочего периода.

В результате оценки значимости параметров модели установлено, что скважность рабочего периода при изменении в практически используемом интервале значения является незначимым фактором.

В соответствии с известными рекомендациями был составлен и реализован план експеримента, результата которого обработаны квазиградиенгним методом 'для вышеприведенных моделей. Посла анализа результатов обработки было установлено, что оптимальной в смысле минимальности критерия г>ац является модель скорости: анодного растворения (2,7,2.91, адекватная для условий, при которых проводился эксперимент.

Возвращаясь теперь к задаче Стефана (2.2) , видим, что она преобразуется к следующему виду

оът = ?),•

Это дает существенное упрощение методики проведения экспериментов к обработки та результатов,-а такке , снижает воз- • ножную погрешность, возникающую в процессе вычислений в результате использования ряда экспериментальных зависимостей: выхода по току, электрохимического эквивалента, величины поляризации электродов.

В пятой главе выполнено проектирование операции и -кинематической формулы ТС ЭХО МР. •

Развитые теоретические положения использованы 'при разработке ТС ЭХО МР первой ступени осевого компрессора транспортного ГТД. Этот МР характеризуется следующими показателями: диаметр МР-193 мм, длина хорды лопагки-50 мм, длина лопатки -44 мм, радиус кратки лопатки-0,13 ил, диаметр наиб.вписанной в профиль лопатки окрумюсти-3,7 мм, диаметр наименьшей, вписанной в МЛК,' окружности-21 мм, число лопаток-18, угол поворота профиля пера лопатки-42°4Э'.

К МР предъявляются высокие требования по величине погрешности форда и погрешности размеров. Смещение межлопаточшх поверхностей друг относительно друга не более о,з мм. Смещение профиля пера от теоретического вдоль оси х не более 0,1 мм, вдоль ори У - не более 0,2 им, вдоль оси ъ - не более . 0,15 ми. Разворот профиля от номинального положения на более

г- 1

сгэо . ■

По предложенному классификатору . МР- отнесен к классу У2222' "'ГО 03Начаэ,Г" что с.хема принадлежит классу ?>гггг

То есть, МР должен обрабатываться после предварительной вырез-

ки МЖ, по'схеме с подачей ЭИ в исправлении средней нормали или под углом к поверхности, с двумя одновременно обрабатываемыми поверхностями лопаток, с электролитом, стекающим с кромок лопаток, с одним ЭИ на один канал управления.

Для ЭХО МР был модернизирован станок ЭХС-10М. Изменению подверглась СУ перемещением приводов обоих ЭИ. Предусмотрены редашы работы СУ при двухсторонней ЭХО с последовательно-параллельным управлением обоими приводами, и односторонней ЭХО с полным отключением огшозитного ЭИ и капала управления с целью обеспечения одновременности (тмипровьяия обоих ЭИ.

Пж'ран оптимальный роды 1.Ц ЭХО с использованием последовательного симплексного метода . планирования эксперимента с целью достижения наивысшей скорости аноднгго растворения при обеспечения тробоаашЯ по допустимой величине погрэаноотл обработки.

В результате проведения экспериментов для использования пр;г расчете припуска и последующей обработки КР внбрянч слоду-ШЛ0 параметры режима 3X0: й =0,05 мм, т =296 К, Р =0,33 КЛь, <1=1,3, которий обеспечивает наибольшую скорость анодного растворения - 0,07 мн/мин при выполнении требований по точности -погрешность формы ш более 0,1 мм.

Расчет припуска на поверхности заготовки МР проводился в два этапа. Ни гарьом этапе рассчитывали траекторию ЗИ-проволо-ки 'но программе ЕШ, разработанной для минимизации целевой функции вида (2.1)

Ра втором этапе рассчитывали мшшыалышй пропуск для перехода от полученной поверхности заготовки к требуемой поверхности лопатки по програкые етосз с использованием в качестве _ модели скорости анодного растворения в И! ЭХО функции (г.7, 2.9). Исходными данными для расчета является функция, описывающая полученную на первом этапе поверхность заготовки. Среднее для минимальных значений припуска в кввдом сечении лопатки составило 1,6 мм.

Для данной-поверхности заготовки и ЭИ была получена кинематическая формула ТС ЭХО МР с использованием программы ТИВЕХ.

На модернизированном станке ЭХС-ЮМ была проведена обработка заготовки МР первой ступени осевого компрессора ГТД.

Заготовки МР, МЯК которой рассчитаны в соответствии с предложенной методикой и получены на проволочном электроэроаи-онном станке, позволяют вводить оба ЭИ для ЭХО винтовым движением вокруг оси обрабатываемой лопатки. Обработка обеих поверхностей лопаток осуществлялась одновременно с исходных позиций ЭИ. Вследствие различия скорости анодного растворения в Ш ЭХО на противоположных поверхностях лопатки к финишной позиции ЭИ подходили неодновременно.

Для устранения описанного явления были предложены способ и устройство для двухсторонней ЭХО с применением остановки одного из Эй па промежуточной позиция, с целью повышения точности ЭХО путем выравнивания припусков на противоположных сторонах лопатки /6,7/.

Прэдложеннна способ и устройство позволили проводить 3X0 обеих сторон лопатки на практически одинаковых МЭЗ, а Попользован- е остановки одного из ЭИ на промежуточной позиции ттрквею к теку, что реальные финишные пЬзиции ЗИ отличались от рйсчетннх на величину порядка О,03...0,06 км. Это вполне допустимо по требованиям ТУ.

. Правильность расчета минимального припуска оценивалась по■ тому, достигается ли стацнсшаршШ розким ЭХО после съема припуска указанной величикн, Наступление стационарного режима устанавливалась но повторяемости {ерш лопатки МР после прекратила ЭХО на различных координатах ЭИ.

£кицры»адт показал, что погрешность расчета минимального припуска составляет 10...15 Я.

Величина радиуса округления острых кромок лопаток регистрировалась па металлографическом микроскопе ММР4 и составила величину О,Iв... 0,22 юл.

вывода

1. В производстве МР перспективным является использование операции 3X0, обеспечивающей допустимую погрешность и шероховатость получаемых криволинейных поверхностей при'малой каст- ' кости профиля лопаток. Однако, отсутствие метода синтеза ккне- : матической формулы станка для ЭХО МР, отсутствие методики расчета минимального припуска на операцию £Х0; а также классификации № и схем ЭХО № не позволяет в полной мере использо- | вить преимущества ЭХО,.

2. Разработана классификация МР и классификация схем ЭХО

МР, ооновашмб на тзхнологнчеекнх. особенностях МР и соответствующих им особенностях схем ЭХО МР, а такко пришило соответствия классов схем ЭХО МР классам МР, позволявшие шброть дЛя конкретного МР наиболее &ЭД»экгиг<ннй клысс схим 3X0.

3. Разработан штод шогавч щхюър>шсть&ш10~1ъск\>',1'я-чьшас свойств и сштоеэ юяк-ы'л-ич^оксй .^{/у.ч» то ЭХО мг, основанный на гдасш1«;шции точок' к&лфих'урайонного пространства "МЛК - З'Д" по яркзязкач,- г.сриктвряте для трич:торпй определенного типа, позбо.тяьщий определять при создыпщ нового или выборе пгак'огося оборудовании для ЭХО ц» пэдменьь^е колп-ч^стзо унпзорозлыих прчгодов, пх радиоле:; енш относительно технологического объекта, а такт у])б.<;«орт рябочэго 'л вспомогательного движения 511.

• 4. Создана ыэтодаса расчета мглямальког-.» припуска и Форли поверхности заготовки МР, приблимгшсй к формо детали; . основанная на релеш-я - численными и-зтодоют вариационно.! садачи о минимизации припуска ш поверхности заготовки МР, обраяовзняо.1 инструментом и оборудованием с различными юя»маткк0-гесм5тр?г-ческими характеристиками для нахождения .?ормч и траектории этого инструмента, а такке на реиешт обратной задачи ЭХО при определении кшпшалыюй величии! припуска, с цольп,раск»фонйк возможности манипулирования ЭЯ о иш.

5. .Предложена модель локальной скорости .анодного растворения при Щ ЭХО , предназначенная для использования при решении обратной Задачи ЭХО, позволяющая повисать точность расчет;1,

млншлальдого ьрипуска-на Б___ТО % по сравнению с нзвестнигв!

формальными моделями, отличающаяся учетом изменения поляризации электродов, га хода по току и электрохимического екпиьаяевтп от параметров ИД 3X0 путем комбмшровання ¡закона Фарядел и поправки в вид» ряда от обобщенного параметра, сияотладнцего температуру электролита, эньчоние диффузионного слоя и скшядаооть импульсов тока, в форме произведения степеней отнск^ииП дтпкгх параметров к параметрам модели, получаемых совместно с коэффициентами рядя иавостшпш методам! идентификации моделей но основании оксшримзнтальннх донних. - ,

в. Создана магатноориентирлвагаюя методика проектирования операции ЭХО МР, включающая в себя анализ 11рс>отр««тг><?и-но-геометрическах свойств и синтез киногмтпеской ^■^р^г/■'■¡^ Ю ЭХО МР, а также расчет мккамзльного припуск') на кн.--.г,'.

заготовки МР, позволяющая авгоматизирове ь трудоемкие этьт проектирования.

7. Создано оборудование для ЭХО MP первой ступени осевого компрессора ГТД, обеспечивающей требуемую точность и надежность процесса.

Публикации по работа

1.Расчет габаритов электрода-инструмента для размерной электрохимической обработки монолитных роторов./Бородин В.В., Егоров H.A..Токарев A.M., Шкитов С.А.//Электрохим.и электро-физ.методы обработки материалов.- Тула: ТулПИ, 1935.-С,86-92.

2.Егоров H.A., Шкитов,С.А.Расчет профиля заготовки лопаточной машина ш'ред ЗХ0.//Электрохш. и электрофиз. метода обра-Сотки материалов. - Тула: ТуЛ1И,198й. - С. 98-106.

3.Икптов С.А. Выбор тапи оборудования для ЭХО крнволше&гых каналоь//Здактрохнм. раам&раая обработка деталей машин. Тез. докл.VI ВсесОмЗ.науч.техн.конф. - Тула,1986. - 0.256-268. ,

'4. А. с. 1308441 СССР ИК!14 В23Н 3/00 , 9/00 Способ установки шж-электродннх зазоров при двусторонней электрохимической обработке/ Егоров H.A. .Болотов И.А.,,Шкитов O.A. заявл. 22.02.85, опубл. 07.Go.87.

Л

5.А.с. I420I98 СССР МКИ* В23Н 9/10 Способ размерной электрохимической обработки нежестких деталей/Любимов B.D.,Егоров H.A., Деренлнко В.В..Шкитов С.А. заявл. 03.07.86, опубл. 16.10.83.

6.А. с......... СССР MKU4 В23Н 3/02 Устройство для двухсторонней ЭХО/Егоров H.A.,КотенвБ C.B..Сальников B.C.,Шкитов O.A. Положительное рэкение от 24.04.91 по заявке N 4878570 от 29.10.90

7.Матвеев Е.А., Репин В.П., Шкитов O.A. Определение локальной поляризационной кривой в условиях ЭХ0//Электрохш. и электрофиз. метода обработки материалов. - Тула: ТулШ, 1933. - С. 15-22.

8.С&ИТ0В С.А. Метод анализа пространственно-геометрических свойств и синтеза кинематической формулы технологических систем ЭХО криволинейных йанадов//Электрохим. и &лектрог)лз, метода обработки материалов. - Тула: ТулШ, 1990, - С. 67-62.

9.Деревянно В.Е., ЕгсровК.А., Шкитов С.А. Выделение значимых . факторов импульсно-циклкческой ЭХО//Электрохим. и електрофиз. методы обработки материалов. - Тула: ТулШ!, 1991. - С. 48-51. отя. один окз. Допошгаельно размножено 100 экз. исп. Шкитов НЫ 2-101 по наряду N 16 от 27.10.92. 23.10. 1992 Г.

ЧЭр'ЛОВУшИ у ИЧТИйНЫ