автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Теоретические основы электрической обработки контактным непрерывным оплавлением, создание технологии и оборудования для его реализации

На правах рукописи УДК 621.9

ШАМСУТДИНОВ Фаиз-рахман Ахметсалимович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНТАКТНЫМ НЕПРЕРЫВНЫМ ОПЛАВЛЕНИЕМ, СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЕЕ РЕАЛИЗАЦИИ Специальность 05.03 01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Набережные Челны - 2006

003067950

Работа выполнена в Камском государственном политехническом институте

Научный консультант

доктор технических наук, профессор заслуженный деятель науки УР

Дементьев В Б

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Кугультинов С Д Неровный В Н. Федяев В Л

Ведущее предприятие- Институт прикладной механики Уральского отделения РАН, г Ижевск

Защита состоится « » " Г 2005-г на заседании диссертационного совета Д 212 065 02 при Ижевском государственном техническом университете по адресу 426069, Ижевск, Студенческая ул , д 7

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по указанному адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ижевского государственного технического университета

9 /2

Автореферат разостан «__» '

2006 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, гфофёсс!

■^^Беневоленский И Е

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы Тенденции современного развития и повышения технического уровня машин связаны с непрерывным улучшением эксплуатационных характеристик применяемых материалов - их прочности, твердости, ударной вязкости, жаропрочности, стойкости к коррозионным средам и т д

В свою очередь появление новых видов материалов, обладающих специфическими физико-механическими свойствами и, как следствие, характеризующихся трудностью их обработки традиционными методами, обуславливает актуальность создания и широкого внедрения в промышленность новых эффективных технологических процессов, основанных на фундаментальных достижениях современной науки и техники

Одним из приоритетных направлений, существенно расширяющих технологические возможности процесса обработки деталей, изготавливаемых из сталей и сплавов, обладающих высокими прочностными характеристиками, является использование локального термического воздействия непосредственно на физико-механические свойства обрабатываемого материала, включая изменение его структурных характеристик и агрегатного состояния, так что производительность обработки не зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, а определяется только его теплофизическими характеристиками

Видное место в этом, успешно развивающемся в последние годы, перспективном направлении занимают электрические способы обработки деталей, использующие разновидности термического воздействия электрического тока непосредственно в процессе удаления заданного на обработку слоя материала

В технологии размерной электрообработки возрастает роль электроэрозионных методов, которые находят все большее применение во всех отраслях машиностроения как наиболее эффективные, а зачастую, и как единственно возможные способы обработки деталей из современных высокопрочных и вязких конструкционных материалов

В этих условиях приобретает актуальность проблема широкого использования потенциальных возможностей электрических методов обработки, и создание на их базе новых эффективных технологических процессов, что и составляет содержание настоящей работы

Цель работы и задачи исследования. Создание теоретических основ энергоэффективного метода размерной электрической обработки контактным непрерывным оплавлением (ОКНО), физическую основу которого составляют использование в качестве источника электротепловой энергии взрывно-искрового процесса (ВИП) непрерывного оплавления, возникающего в межэлектродном промежутке (МЭП) в условиях непрерывно существующего неплотного электрического контакта между быстроперемещакмцейся рабочей поверхностью обрабатывающего инструмента (ОИ) и обрабатываемой поверхностью заготовки, обусловленного эффектом Джоуля-Ленца и целенаправленное управление процессами униполярного оплавления, заданного на обработку припуска материала обрабатываемой заготовки (ОЗ), совместно с процессами эвакуации продуктов диспергирования иА технологической зоны обработки, с целью обеспечения требуемых выходных параметров обработки и формирова-

ния необходимого качества обработанной поверхности Создание технологии и оборудования для его реализации

Достижение этой цели связано с решением следующих основных задач

- исследование рабочих процессов и анализ энергетической эффективности электроэрозионных и электротермических методов обработки, установление физических закономерностей технологической реализации и основных принципов технического осуществления ОКНО,

- установление физических закономерностей протекания рабочих процессов обработки и разработка обобщенных физико-математических моделей механизмов теплового и силового взаимодействия в технологической зоне обработки и процессов эвакуации продуктов диспергирования из МЭП, адекватно отражающих качественные и количественные характеристики процессов ОКНО в широком диапазоне условий обработки в их взаимосвязи с теплофизическими свойствами материалов ОИ и ОЗ, условиями теплового состояния ОИ и с конструктивно-технологическими и энергетическими параметрами процесса обработки,

- создание апробированных расчетно-аналитических методов проектирования технологии ОКНО, обеспечивающих рациональные параметры обработки в широком диапазоне режимов резания, путем комплексного регулирования конструктивно-технологическими параметрами процесса обработки в их взаимосвязи с энергетическими показателями источника технологического питания (ИП), с учетом теплофизических свойств материалов 03 и ОИ,

- создание опытно-промышленных моделей режущих установок, реализующих процессы ОКНО на операциях разделительной резки материалов

Научная новизна диссертационной работы

- впервые исследована возможность использования в технологических процессах размерной электрической обработки, электротеплового эффекта ВИП-непрерывного оплавления, в целях интенсификации и повышения энергетической эффективности процесса обработки и установлены физические закономерности его протекгния в условиях проведения ОКНО,

- установлены основные принципы технического осуществления и физические закономерности технологической реализации качественно нового энергоэффективного способа электрической обработки контактным непрерывным оплавлением,

- впервые разработана научно-обоснованная гидродинамическая теория рабочих процессов ОКНО, на основе которой установлены физические закономерности протекания механизма силового взаимодействия системы ОИ-прослойка жидкого металла (ПЖМ)-ОЗ в МЭП, процесса эвакуации продуктов диспергирования из технологической зоны обработки и механизмы формирования микрогеометрии обрабатываемой поверхности, образуемой ОКНО,

- разработаны обобщенные физико-математические модели механизмов теплового и силового взаимодействия в технологической зоне обработки и процессов эвакуации продуктов диспергирования из МЭП и получены аналитические зависимости, адекватно отражающие качественные и количественные характеристики рабочих процессов в широком диапазоне режимов обработки в их взаимосвязи с теплофизическими свойствами материалов ОИ и ОЗ, условиями 2

теплового состояния ОИ и с конструктивно-технологическими и энергетическими параметрами процесса обработки

Методы исследования. Теоретические исследования процесса ОКНО выполнены с использованием фундаментальных положений гидродинамики и теории пограничного слоя, теплопроводности и теплопередачи, теории сварочных процессов и теории регулярного теплового режима нагрева Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и промышленных условиях на созданных опытно-промышленных моделях технологического оборудования, реализующих процессы ОКНО на операциях разделительной резки различных материалов в широком диапазоне условий обработки

Достоверность результатов. Достоверность полученных в диссертационной работе результатов обоснована соответствующими доказательствами, базирующимися на фундаментальных физических законах, подтверждена хорошим совпадением результатов расчетных значений технологических и энергетических параметров процесса ОКНО с экспериментальными данными, а также положительным опытом промышленного внедрения созданных опытно-промышленных моделей режущих установок (РУ), реализующих процессы ОКНО

Практическая ценность работы. Разработанные автором апробированные расчетно-аналитические методы проектирования технологии ОКНО, обеспечивающие рациональные параметры обработки в широком диапазоне режимов резания, и методики расчета и проектирования основных элементов технологического оборудования, реализующих процессы ОКНО, создают широкие возможности их использования для эффективной и производительной обработки вязких конструкционных материалов и высокопрочных сталей и сплавов, труднообрабатываемых традиционными способами резания (лезвийная, абразивная, огневая и т д )

Результаты работы использованы в заготовительных производствах ряда предприятий на операциях мерной резки заготовок из различных материалов, в частности ОАО «РИАТ» г Набережные Челны, ОАО АЗ «УРАЛ» г Миасс, Станкостроительный завод ОАО ПО «ЕлАЗ» г Елабуга, ОАО «КамПРЗ» г Набережные Челны, ОАО «Агромаш Холдинг» г Москва

Отмечается среднее повышение производительности на 28 35 процентов, при снижении энергоемкости процесса резания на 32 48 процентов

Практическая ценность и новизна подтверждается также тем, что разработанные конструкции опытно-промышленной модели РУ и передаточные механизмы приводов, осуществляющих основные формообразующие движения ОИ, защищены авторскими свидетельствами и патентом РФ

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международных конференциях «Наукоемкие технологии размерной обработки в производстве деталей машин» (г Москва, 1992 г), «Научный потенциал Вузов — программе конверсия» (г Казань, 1993 г), «Механика машиностроения» (г Набережные Челны, 1995, 1996 гт ) В полном объеме работа была заслушена на выездном заседании головного совета «Машиностроение» Министерства образования Российской Федерации (г Набережные Челны, 2001, г), на научном техническом совете Камского политехнического института (г Набережные

Челны, 2006г), на кафедре «Производство машин и механизмов» Ижевского государственного технического университета (г. Ижевск, 2006г) и на 3 международной научно-практической конференции ИПМ УрО РАН по проблемам механики и материаловедения (г Ижевск, 2006г )

Публикации. Основной материал диссертации опубликован в 17 работах среди которых 1 монография, 2 авторских свидетельства и патент РФ на изобретения

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и двух приложений.

Работа изложена на 241 страницах машинописного текста, включает 54 рис , 4 таблицы и список использованной литературы из 187 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении дана общая характеристика работы и отмечена ее актуальность

Первая глава посвящена анализу состояния теории и практики электрической обработки и постановке задач исследования.

Отмечается, что электрические способы обработки, в зависимости от способов электротеплового воздействия на обрабатываемые материалы, разделяются на следующие разновидности

- Электроэрозионные (ЭЭО), использующие эрозионное действие тока К методам обработки, использующих для съема материала с заготовки явления электрической эрозии относятся, электроискровая, электроимпульсная, анодно-механическая и электроконтактная Физические основы, технологические особенности и области применения этих методов являются наиболее изученными и освещены в достаточно полном объеме в работах Аренкова А Б, Анни В А, Артамонова В А , Вишницкого А Л , Волкова Ю С , Глазкова А В , Бихмена Б М, Кравеца А Т , Веселовского А П, Фролова В Л, Долского А В , Витлина В Б , Давыдова А С , Гуткина Б Г , Головейко А Г, Золотых Б Н , Мельдера Р Р ,Лазаренко Б Р , Лифшица А Л , Мещерякова Г Н, Попилова Л Я, Красика Б А, Волосатова В А, Ушомирской Л А и др

- Электротермические (ЭТ), использующие преимущественно тепловое воздействие электрического тока Основное применение этих методов составляет широкая группа операционно-технологических процессов сварки

Разработке теоретических основ электротермического воздействия тока на обрабатываемые материалы и практического применения этих процессов посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых А А Алова, М Я Броуна, Г И Погодина-Алексеева, С А Думова, А А Ерохина, Н С Кабанова, А В Пискунова, Ф М Кислюка, Н Я Когановского, К А Кочергина, Л О Кульчинского, С И Кучук-Яценко, В К Лебедева, Г И Лескова, К В Любав-ского, В С Камалова, В Н Подураева, Н Н Рыкалина, К К Хренова, А И Пучина, И Я Рабиновича, А С Гельмана, Т Окамото, В Н Волченко, В В Шип и ДР

Отличительной особенностью ЭЭО и ЭТ, составляющей их специфику и сущность, является использование непосредственно для технологических целей различных электротепловых эффектов, обусловленных прохождением тока в 4

МЭП и основанных на принципиально различном энергетическом порядке превращения электрической энергии в полезное тепловыделение п юпе обрабо!ки При этом отмечается, что физическую основу рабочих процессов [УМ сосыв-ляет реализация в МЭП искровых, искро-дуговых, кошакшо-дуюиых и ду»о-вых разрядов, при этом в канале разряда прогекаю1 нагрев, раитлаплснис и испарение материала электродов, ионизация и распад технологической жидкоеш, в свою очередь, физической основой ЭТ процессов, используемых для электрошлаковой и стыковой сварки непрерывным оплавлением, япляеюя реализа ция в МЭП ВИП непрерывною оплавления, протекающею » условиях непрерывно существующего неплотного электрического контакта между мкж грядами и обусловленного эффектом Джоуля - Ленца

Систематизация многочисленных опытных данных, полученных авторами исследований технологических процессов ЭЭО и Э1, по их эпсргсшчсстсои эффективности выявляет следующую закономерность тепловой акшшюсш реализуемых в них источников элсктротспловой энергии (табл 1)

'1аблица 1

Технологический процесс Источник электротепловой энергии КПД процесса

Электроискровая обработка (ЭисО) Искровые разряды =0,0092

Электроимпульсная обработка (ЭимО) Импульсные искродуговые разряды =0,09

Электрокон гакшая обработка (ЭКО) контактно-дуговые, дуговые разряды =0,24

Элсктродуговая сварка открытым электродом ОДС) электрическая дуга 0,5 0,65

Электрогалаковая (ЭШ) и стыковая сварка непрерывным оплавлением (ССНО) непрерывный неплотный электрический контакт 0,75 0,89

Электрофрикционная обработка (ЭфО) и стыковая сварка сопротивлением (ССС) плотный электрический контакт 0,015 0,3

Отмечается, что невысокая эффективность электроэрозиоппмх исходов обработки, объясняется самой физической природой нрснскания се рабочих процессов, что органически обуславливает существенные по1ери элскфичсской энергии в технологической зоне обработки на процессы ее преобразования в канале разряда (плазмы) и рассеивание энерши на на! реи хсхноло! ичсской жидкости, являющейся обязательным элементом элеюгроэротошкмо ра(рутения

В свою очередь, анализ энергетических показателей сварочных процессов показывает высокую эффективность воздействия на обрабатываемые материалы ВИЛ непрерывного оплавления.

Таким образом, анализ энергетической эффективности рабочих процессов ЭЭО и ЭТ, показывает, что одним из направлений решения проблемы создания нового технологического процесса ОКНО, связанного с повышением энергетической эффективности и интенсификация рабочего процесса обработки, является реализация в МЭП ВИЛ непрерывного оплавления

Отмечается, что возможность использования ВИЛ - непрерывного оплавления, собственно, для размерной обработки материалов ранее не рассматривалась, в связи с чем возникает необходимость исследования его основных свойств, определяющих технологические условия реализации этого эффекта в процессах ОКНО

Во второй главе исследуются основные свойства ВИЛ непрерывного оплавления и, исходя из этого, устанавливаются основные принципы технического осуществления и физические закономерности технологической реализации процесса ОКНО

Отмечается, что физический процесс оплавления металлических электродов при прохождении тока через непрерывно поддерживаемый неплотный контакт, обусловленный эффектом Джоуля - Ленца, получивший название ВИЛ оплавления, нашел широкое применение как метод электрошлаковой (ЭШС) и стыковой сварки непрерывным оплавлением (ССНО)

Возникновение и основные свойства процесса ВИЛ непрерывного оплавления и технологические особенности их протекания, в настоящее время, являются достаточно изученными и изложены в работах авторов А А Алова, С А Думова, А А Ерохина, А В Пискунова, Я Ю Комнака, Э В Щербинина, Н Я Кочановского, К А Кочергина, А И Ахуна, А А Алексеева, Н.Н Рыка-лина, В В Фролова, А С Гельмана, Т Окамото, В Н Волченко и др

Авторами исследований установлено, что процесс ВИЛ осуществляется при таком сближении электродов, когда происходит непосредственное контактирование их поверхностей в отдельных физических точках От выделяемого тепла, обусловленного эффектом Джоуля - Ленца, развивается процесс нарастания температуры этих поверхностей, при этом наиболее нагретый металл оказывается в средней части элементарного контакта, именно здесь он начинает быстро плавиться, и переходит в жидкое состояние с образованием устойчивой ПЖМ и его развитием по всему объему в МЭП, отмечаемый авторами исследований как «эффект укрупнения», так что при определенных скоростях сближения электродов, процесс оплавления поверхностей электродов полностью стабилизируется, что определяет ионный, исключающий дуговой разряд, характер электрического тока в ПЖМ, заполняющего МЭП, отмечается, что процессы ВИЛ характеризуются следующими отличительными электрофизическими признаками

- процесс ВИЛ оплавления осуществляется в среде воздуха в условиях постоянно существующего неплотного контакта между электродами,

- основным источником полезного тепловыделения в МЭП при ВИЛ оплавлении является энергия, обусловленная эффектом Джоуля - Ленца,

6

- носителем энергии в МЭП является «активный объем» ПЖМ, образуемый на поверхностях электродов в МЭП, время развития и существования которого, в зависимости от площади контактирующих поверхностей и теплофи-зических свойств материала ПЖМ, ограничено временем

^=(0,001 0,007) с, (1)

- процессы ВИП оплавления протекают с одинаковыми технологическими результатами при использовании как постоянного, так и переменного тока,

- увеличение энергии источника питания выше необходимого для оплавления активного объема ПЖМ в МЭП, либо уменьшение скорости сближения электродов относительно скорости перемещения фронта оплавления ПЖМ в МЭП переводит процесс ВИП оплавления в режим электродугового оплавления, и наоборот, снижение энергии источника питания, ниже необходимого для оплавления объема ПЖМ в МЭП, либо увеличение скорости сближения электродов, относительно скорости перемещения фронта оплавления ПЖМ в МЭП, неизменно переводит процесс ВИП оплавления в режим короткого замыкания (плотный контакт)

Важным свойством процесса ВИП оплавления, определяющим его технологическую применимость в процессах ОКНО, является то, что перемещение одного электрода относительно другого неподвижного создает условия униполярного оплавления последнего, что, по мнению авторов исследований, объясняется задержкой термоэмиссионных процессов на «холодной» поверхности подвижного электрода и возникающим «эффектом Томпсона», заключающегося в активном тепломассопереносе в зоне тепловых полей с высоким температурным градиентом

Очевидно, что перечисленные свойства ВИП оплавления создают физические предпосылки его реализации в технологических процессах ОКНО, и в конечном счете, определяют способы технического осуществления и технологические особенности проведения процесса обработки

По определению, техническое осуществление процесса электрической обработки производится по принципу, когда ОИ и ОЗ являются составляющими звеньями последовательной электрической цепи с источником питания (ИП) постоянного или переменного рабочего тока, так что принципиальная схема ОКНО для наиболее распространенного ее варианта - процесса построчного резания ОЗ дисковым ОИ может быть представлена рис 1, при этом основными параметрами, характеризующими процесс обработки являются Геометрические параметры ОИ: диаметр - И; ширина - В Геометрические параметры МЭП: ширина - В (принимается в первом приближении равной ширине ОИ), длина - Ь I = 0,0087 й агссо$(1-2Кн) Площадь (контакта ОИ с ОЗ) -Ар = ВЬ Технологические и энергетические параметры: Глубина обработки (резания) - Нр Коэффициент глубины резания - Кн = Нг/0 Толщина съема (слоя эвакуации ПЖМ из МЭП) - Ис Глубина проплавления материала ОЗ в МЭП - кПР (толщина слоя проплавления)

Время цикла - - ии(

(время перссопряжения рабочих участков ОИ в МЭП) (2)

Скорое 1Ь сьема - и с - со Б/2

Проииюдигелглгосгьсьйма (объемная)- Ус = исксВ (Мороси, подачи ОИ и ОЗ - 11ц -"- и(кс/НР

Рш, - чжЪЛг,

где 1'цц погребная мощное 1Ь источника питания (ИП), Ус - производи-гелыгоегь (объемная), — общий кпд процесса, цж - энтальпия (объемная) расплава, эвакуируемою из МЭП (при температуре его диспергирования)

Фшичмлси очевидно, чю перечисленные выше свойства ВИП накладывают на организацию проведения процесса ОКНО принципиальные особенности

по условиям сохранения сплошности ПЖМ в МЭП, время цикла должно определяйся зависимостью

= (0,001. 0,007) с (3)

уменьшение времени цикла - 1„ против времени развития и существования 11ЖМ ^ (1) 1 с 1ц < ошачает переход процесса ВИП оплавления в электроду г оиои, и шюборо 1 1„ > 1ж, о тачает взрывной выброс ПЖМ из МЭП и переход процесса ВИП оплавления в режим короткого замыкания

организация процесса ОКНО должно подчиняться условиям плавного (докршическою, исключающего эффекты вскипания и взрывного выброса ПЖМ ш МЭП) режима нагрева и оплавления, заданного на обработку припуска магериала ОЗ, гак чю скорость резания, скорость подачи ОИ на ОЗ и необходимая мощность ИП, должны определяться с учетом условий эвакуации продуктов диспергирования из МЭП и скорости неремещеггия фроша оплавления магериала ОЗ, обусловленной его тенлофизическими свойствами, при этом обязательным условием должно являться равенство интенсивности оплавления гаданною обьема ПЖМ в МЭП и скорости его эвакуации из технологической зоны обработки

Последнее обсгоятельство обуславливает ггеобходимость исследовагтия и установлении закономерностей проIекании мехаггшмов эвакуации ггродуктов диспергирования иг гехнологической зоны обработки и теплообменных процессов в МЭП и условиях проведения ОКНО

Треп.» глашг посвящена исследованиго гидродинамических процессов ОКНО Методологической и теоретической основой исследовании явились фундамешанышс положения гидродинамики и теории пограничного слоя изложенные в рабогах отечестяеггггых и зарубежных авторов- Л Д Ландау, Е М Лифгница, '1 М Каппа, Б Б Некрасова, Л Г Лойцянского, А Н Леонтьева, С С Кугагсладге, И Л Повха, И К Рога, Г Шлихтингаидр

По ус копиям проведения ОКНО в МЭИ, образуется заполненный ПЖМ канал, ограниченный неподвижной поверхностью нерасплавленной части (фронтом крисгаллигагщи) ОЗ - с одной сторотгьг, и быстроперемегцаюгцейся нерифе-риинои рабочей поверхностно ОИ - с другой Обработка сопровождается эвакуацией из МЭП слоя сьема ПЖМ толгцинои /гс

Обя тельным условием непрерывности процесса обработки,при лом.являегся равенство ингепсивности образоваггия ПЖМ в МЭП скорости его »вакуагции из технологической зоны обработки 8

Для исследования закономерностей протекания гидродинамических процессов в МЭП накладываем на схему обработки следующие модельные условия

1 На жидкие металлы распространяются все свойства изотропных ньютоновских жидкостей

2 Принимаем течение расплава жидкого металла в МЭП как безградиентное, пренебрегаем гравитационным (массовым) силами, ввиду малости объема ПЖМ в МЭП

3 Принимаем давление по всему объему прослойки расплавленного металла в МЭП одинаковым

4 Пренебрегаем наличием электромагнитных сил (силы Лоренца), как ничтожно малых и не оказывающих влияния на динамику движения расплава в МЭП

5 Скорость вращения ОИ, его подача и глубина резания постоянны, вращение ОИ происходит без радиального и осевого биений

6 Обработка осуществляется при отсутствии устройств эвакуации диспергированного металла из МЭП.

7 Диаметр ОИ несоизмеримо превышает глубину резания - Нр, что позволяет рассматривать МЭП в прямолинейной плоскости

Из принятых условий 1 7, представим гидродинамическую модель процесса (рис 2) как плоское стационарное течение ПЖМ в пространстве между двумя твердыми плоскими поверхностями - подвижной 1, представляющую периферийную рабочую поверхность ОИ, перемещающуюся со скоростью IIс

и неподвижной поверхностью - 2, представляющую плоскость раздела жидкой и твердой фаз (фронт кристаллизации) материала 03 Расстояние между поверхностями Ис(у)

Данное течение между двумя плоскими стенками, движущимися одна относительно другой, известно как течение Куэтта, и является особенно простым с теоретической точки зрения Течение отличают постоянство касательных напряжений, как при ламинарном, так и при турбулентном движениях, характер движения ПЖМ определяется числом Рейнольдса, равным

о иЬ 11е = —,

V

где V - коэффициент кинематической вязкости жидкости

Возникающие при этом поверхностные силы трения между слоями движущейся жидкости определяются реологическим законом трения Ньютона как

(4)

дп

где р - плотность жидкости, АР- площадь МЭП, ди/дИ - градиент скорости в направлении, перпендикулярном движению жидкости

Рис. 1

Рис 2

В подавляющем большинстве вязкости жидких металлов малы (сопоставимы с вязкостью воды) и в основном потоке жидкости силы трения по условиям (4) незначительны и не определяют динамику движения ПЖМ в МЭП

В связи с этим значительный интерес для установления закономерностей динамики движения ПЖМ в МЭП представляет рассмотрение явлений, происходящих в непосредственной близости к рабочей поверхности ОИ

Известно, что вследствие органически присущего свойства адсорбции, "эффекта прилипания" жидкостей к твердой поверхности в непосредственной ее близости в тонком пристенном слое возникают значительные градиенты скорости и, следовательно, в соответствии с (4), силы трения в этом слое существенно возрастают даже при малых значениях вязкости

Постулировано, что в этом случае поток жидкости можно разделить на две зоны гидродинамический пограничный (тонкий пристенный) слой (ПС), где доминируют силы трения, и основной невозмущенный поток, силами трения в котором можно пренебречь При условиях 1—7 это означает, что динамика движения жидкого расплава в МЭП определяется только воздействием поверхностных сил трения, возникающих в ПС

На рис 2 представлен сценарий развития ПС, увлекаемого движущейся плоскостью 1 по длине х набегающего участка поверхности ОИ На начальном участке х = 0 увлекающее действие сил трения сказывается в тонком вязком "ламинарном" подслое 8В, далее по мере увеличения расстояния от передней кромки толщина ПС возрастает, развивается ламинарный ПС - 8Л (зона А), но на определенном расстоянии хкр) появляются отдельные проявления турбулентности (переходная зона Б) и на некотором расстоянии х^ движение ПС (зона В) приобретает развитый турбулентный характер, толщина которого возрастает до 5Т

Для установления количественных закономерностей эвакуирующего воздействия сил трения на ПЖМ в МЭП, определим параметры ПС Принятая гидродинамическая модель при условиях 1-7

г „ , ар ар Л ви ви ву ву

ЬР НР»пПР,— — = 0,-»- — —

с1х с1у Ву Вх дх Ву

представляет безграциентное плоское стационарное течение, для осред-ненного поля скоростей двумерного несжимаемого турбулентного ПС которого, уравнения Навье—Стокса имеют вид.

вп

Вх Ву Ву

ВЦ ^ ВУ _ Вх Ву

V ,

. ду\

(5)

Граничными условиями для составляющих скоростей течения на подвижной стенке 1 (рис 2) являются

у=о, и=ия, у-о,

У=К, С/=0 (6)

По условиям процесса, величина кс принимается так, чтобы слой У=ИС всюду находился вне пограничного слоя, что соответствует выполнению граничных условий "прилипания" на стенке и условиям перехода к внешнему течению

Интегральные толщины ПС из решения (5), (6) определяются известными соотношениями

- толщина вязкого "ламинарного" подслоя 6В = 73,72/, Яе^0,9 ;

- толщина потери импульса 8" = 0,03691 Яе^0'2 , (7)

- толщина вытеснения 8 = 0,04947, Ке^0'2 ,

- толщина слоя 5Т = 0,381/ Ие^0 2 , Отметим, что на неподвижной поверхности 2 (рис 2) при граничных условиях

Г=КР, и=о, У=0, (8)

учЬ1Р - к, гу=ич

по аналогичному сценарию развивается ПС "торможения", параметры которого также определяются зависимостями (7)

Следовательно, глубина слоя проплавления материала ОЗ в МЭП и толщина ПЖМ, эвакуируемого из технологической зоны обработки определяются интегральными толщинами ПС, которые зависят от вязкостных свойств расплава и конструктивно-технологических параметров обработки

Очевидно, что по условиям гидродинамической устойчивости процесса, (сохранение сплошности ПЖМ) центральной формулой, определяющей технологические параметры процесса ОКНО, является назначение толщины съема по зависимостям (7)

Ис =1(73,72 Яе"0'9 0,38 Не"0'2). (9)

Гидродинамические эффекты, сопровождающие ОКНО, в равной степени обуславливают силовое взаимодействие системы ОИ-ПЖМ-ОЗ в МЭП, для количественной оценки которого рассматривается модель (рис 1)

В установившемся режиме ОКНО уравнение моментов, действующих на ОИ выражается суммой

Тп=ТТр+Тт+Тсв, (10)

где Тп - полный момент внешних сил, действующих на ОИ, ТТР — момент сопротивления, вызываемый силами трения ПС по границе ее раздела с ПЖМ в МЭП, Т„у — момент сопротивления, вызываемый приращением момента количества движения объема ПЖМ, эвакуируемого из МЭП, Тсв - момент воздушного сопротивления вращению ОИ

Момент — Ттр, определяется как произведение сил полного сопротивления односторонне смоченной пластины с размерами В и ЬР, движущейся в плоскости резания (раздела эвакуируемого ПС ГОКМ толщиной - Ис) относительно неподвижного слоя ПЖМ на радиус, равный И/2 ТТР = 0,393С^и^ЬрВО ,

С, = -0,074 Re 2°'2

(11)

где С[ - полный коэффициент сопротивления

Момент Тт— определяется из основного закона вращательного движения

здесь Ус - объемная производительность обработки, определяется из (2) Момент воздушного сопротивления ОИ определяем как сопротивление диску, вращающегося в большом объеме воздуха, обтекающего его боковые поверхности, из обобщенного решения Кармана

Отмечается, что с достаточной для инженерных расчетов точностью момент полного сопротивления ОИ может определяться суммой Tn=TrF+Tmv, так как момент, обусловленный силами воздушного сопротивления вращению ОИ незначителен порядка (0,01 0,005) от Тп

Четвертая глава посвящена исследованию теплообменных процессов в технологической зоне обработки Исследования проводились с использованием методов теории теплопроводности и теплопередачи, теории регулярного теплового режима и теории сварочных процессов, широко освещенных в работах И М Беляева, А А Рядно, А И Вейника, А А Ерохина, Г М Кондратьева, Н Я Кочановского, К А Кочергина, С С Кутателадзе, А Н Леонтьева, В М Кэйса, Ю Б Зудина, Д А Лабунцова, А В Лыкова, М А Михеева, В П Исаченко, А С Сукамел, В А Осиповой, В С Зарубина, Н Н Рыкалина, И В Зуева, А А Углова, В Н Волченко и др

Для исследования теплообменных процессов в МЭП принимаем следующие допущения

1 Исходя из соотношения D»Нр hc, рассматриваем МЭП в

прямолинейной плоскости

2 Процесс обработки осуществляется в среде воздуха в установившемся режиме обработки так, что справедливы соотношения со Uc U„ Um Нр hc hnp = const

3 Считаем, что на жидкие металлы распространяются все свойства ньютоновских изотропных жидкостей

4 По плоскости сопряжения свободной поверхности ПЖМ с ОИ и на ее внутренней границе фазового перехода принимаем условия идеального теплового контакта (граничные условия четвертого рода)

5 Пренебрегаем тепловыми эффектами, возникающими в МЭП от сил трения и потерями тепла на теплоизлучение

6 Нагрев и оплавление материала ОЗ осуществляется от плоского источника тепла, действующего по плоскости контакта периферийной поверхности ОИ со свободной поверхностью ПЖМ в МЭП, обусловленного эффектом ВИП оплавления, теплопроводностью (граничные условия первого рода)

. 7 Принимаем обрабатываемую деталь как полубесконечное тело с постоянными теплофизическими параметрами, т е рассматриваем как массивное

Тш = 0,5DpxVcUq ,

(12)

(13)

тело с одной ограничивающей поверхностью (плоскость сопряжения с периферийной поверхностью ОИ) Остальные поверхности детали считаем достаточно удаленными от этой плоскости и не влияющими на распространение тепла

8 Обрабатывающий диск-инструмент принимаем как полубесконечную пластину толщиной - 5, ограниченную двумя параллельными плоскостями у = 0, у = 5, и плоскостью ее рабочей поверхности г = 0, при этом температура по толщине пластины распределена равномерно

9 Рассматриваем ПЖМ в МЭП как плоский слой, т е пластину, у которой температура точек по высоте не одинакова, а толщина слоя несоизмеримо мала по сравнению с ее остальными размерами

10 На теплообменные процессы в МЭП распространяются все положения гипотезы суммирования температур и тепловых потоков

11 Процесс протекает в условиях униполярного оплавления ОЗ, так что по условиям гидродинамической устойчивости процесса обработки в МЭП сохраняется ПЖМ толщиной Нпр = 2к

12 Принимаем термическое сопротивление ПЖМ при передаче теплоты в тело ОЗ по нормали к фронту кристаллизации постоянным

С учетом принятых допущений (1 12) рассмотрим механизм нагрева и плавления материала ОЗ в прямолинейной плоскости МЭП

В расчетной модели (рис 3) свободную поверхность ПЖМ в МЭП, (плоскость — Б) совместим с осью од

В этой плоскости, по условиям процесса обработки, на ПЖМ действует плоский источник тепла, обусловленный эффектом Джоуля - Ленца, мощностью, () = Ш

В установившемся режиме обработки в первоначальный момент времени т = 0, объем в МЭП заполнен ПЖМ толщиной - Ипр Процесс обработки сопровождается эвакуацией из МЭП слоя ПЖМ, толщиной - кс

Из схемы, очевидно, что устойчивость процесса обеспечивается только в том случае, когда скорость подачи ОИ на 03 (по нормали к плоскости Б) будет равной скорости перемещения границы фронта оплавления материала ОЗ

По гидродинамическим условиям процесса это означает, что за время цикла г = , должна производиться подача ОИ на ОЗ на величину Ис

Требования совместной устойчивости процессов эвакуации и оплавления ПЖМ в МЭП накладывают на схему процесса обработки следующие граничные условия

Для свободной поверхности ПЖМ — 8 У0 = 0 при т = О,

рит = /ц, (14)

Для границы раздела фаз

У0 = Ипр при т = О, УоОц + кс при Т = 'и,

Г. - Tr

Рис 4

i

Рис 5

Математическая модель рассматриваемой задачи в этом случае соответствует процессу оплавления полуограниченного массива ОЗ через наружную поверхность Б (вследствие одномерности задачи расчетная площадь поверхности Б принимается единичной)

Начиная с некоторого момента времени т = 0, на свободной поверхности ПЖМ в МЭП У„= 0 устанавливается, и в дальнейшем поддерживается температура Т„

Внутренняя поверхность ПЖМ с переменной координатой У0= Уц(х) является границей раздела жидкой и твердой фаз материала 03 и сохраняет постоянную температуру фазового перехода (плавления) Тф=Тт, на этой поверхности выделяется теплота фазового перехода (скрытая теплота плавления) - т

Продвижение границы раздела фаз в направлении оси Уд происходит по мере оплавления материала ОЗ, но на достаточном удалении У0 = оо температура тела ОЗ сохраняет начальное значение Т„

Обозначим теплофизические параметры ПЖМ индексом <1>, и нерасплавленной части ОЗ индексом <2>, и рассмотрим задачу теплопроводности слоя ПЖМ с фазовым переходом на внутренней границе

Согласно модельным условиям (1 12), и в соответствии с теорией ПС, составим дифференциальные уравнения переноса тепла для слоя ПЖМ

дгДхр.-Уо.г) }8Т1(х0,у0,т)_ д2Т^{х0,у0,т)

-т--й)\х0,у0 —--ах-—-

дт дх ду

при 0<Хо<Ьр

0<Уо<Уо(т) г> О, и дифференциальные уравнения теплопроводности для нерасплавленной части ОЗ

дТ2{хо>Уо>т) _ а (д2Т2(*о,Уо,т)д2Т2(х0,у0,г)4 дг \ а*2 су2 у

при 0 <Хо< Ьр,

Уо&) < Уо<оо, т> О Введем в расчетную схему рис 3, подвижную систему координат ХОУ, совместив ось X с перемещающейся свободной поверхностью ПЖМ - 51, для которой получим систему дифференциальных уравнений теплопроводности

1 ау2 +0п{у'т)'

при 0 < У< У (г), т > 0 (17)

дТ~2{у,т)_ 82Г2{у,т)

при У (г) < Г<00, т> О

При внешних граничных условиях

при У= 0, г > О, Т\ (0, т)= Тп =*сош, (18)

при У—* ОО, т > О, Т2 (оо, т) = Тн =СОП31,

(16)

(здесь О п (у, г) - тепловой поток, усредненный вдоль поверхности ПЖМ от подвижного источника)

Внутренние граничные условия (в плоскости раздела фаз) определяются условиями идеального теплового контакта совместно с условиями Стефана при>-

Т\ (у, х)= 7"2 (у, т;=Гт=сога?,

8Т\

= -л.

дТ2 ду

+ т

аг

(19)

Для решения сопряженной краевой задачи рассматриваем процесс нагрева и плавления материала ОЗ в МЭП как двухстадийный, включающий в себя нагрев всего объема ПЖМ до температуры плавления, включая теплоту фазового перехода, от воздействия постоянного источника теплоты - £2с, и локализованный подъем температуры поверхности ПЖМ на некоторое значение — АТ, от воздействия мгновенного плоского (подвижного) источника теплоты - £>//, так что температура поверхности ПЖМ (рис 3) определяется суммой Тц = Тт + АТ

При этом полный тепловой поток, поступающий по поверхности — 5, в тело ОЗ равен <2т = б// + Ос

Из совместного решения (17)(18)(19), составляющие тепловых потоков определяются зависимостями

Ли„

0П = ьтгисв^с,р^еа''",

& = 2р2ВЪсис[с2Т пл + т], где АТ = Тп - Тт , разность температуры по высоте ПЖМ в МЭП

ЛГ = Т„

ехр2,92(/^Д, ахУ

-1

(20) (21)

(22)

Таким образом, суммируя составляющие тепловых потоков, получим для теплового потока, расходуемого в МЭП на диспергирование материала 03

а

3= 2 исВ

+ ш

и?

_ О]

(23)

Далее рассмотриваются процессы нагрева ОИ и механизмы теплоотдачи от него в окружающую среду

Из схемы проведения ОКНО (рис 1) следует, что в установившемся режиме обработки, передача тепла на нагрев ОИ осуществляется по площади контакта участков его рабочей поверхности в условиях их периодического пересопряжения с ПЖМ в МЭП с частотой - со, так что процесс нагрева ОИ сопровождается кратковременными локализованными температурными вспышками участков рабочей поверхности ОИ в технологической зоне обработки с последующими ее понижениями вне рабочей зоны

То есть осуществляется режим периодического нагревания ОИ с изменением температуры рабочей поверхности по гармоническому закону

v„=Tn-Tn=; Ттп cos сот, (24)

где Тп - среднее значение температуры поверхности, Ттп - амплитуда изменения температуры на поверхности (общий интервал изменения температуры)

При этом для теплового потока, расходуемого на нагрев ОИ, справедливо равенство

Qon = Y Tm"AP cos^®f„ + ^j, (25)

где A = BLp - площадь контакта рабочей поверхности ОИ с ПЖМ в МЭП Таким образом, при известных теплофизических параметрах материала ОИ, и известных параметрах А и (й, определение теплового потока, расходуемого на нагрев ОИ сводится к отысканию амплитудного значения - Ттп, обусловленного аккумуляцией (стоком) тепла в тело ОИ

Заменим схему механического периодического контактирования (пересопряжения) периферийной рабочей поверхностью выделенного элемента ОИ с ПЖМ ОЗ в МЭП эквивалентной упрощенной электрической схемой рис 4, представляющую стационарное (неподвижное) состояние выделенного элемента ОИ поз 1, находящегося в постоянном контакте (сопряжении) с ПЖМ 03 -поз 2, в МЭП, с периодической подачей в зону сопряжения ОИ с ОЗ тока - 1С , напряжением - U , равными их рабочим значениям

Периодичность замыкания-размыкания контактов, обеспечивается задающим кулачковым механизмом - поз 4, так что время их включенного и выключенного состояния, соответствуют реальным условиям процесса рис 1 Время замкнутого состояния контактов (время нагрева) - /ц, Время разомкнутого состояния контактов (сток тепла в тело ОИ) - tc, равного периоду обращения ОИ, tc = 2п / со

Эквивалентная электрическая схема периодического нагрева в установившемся режиме, выделенного элемента ОИ (рис 4) для амплитудного значения -Ттп , имеет решение, в процессах ССНО в виде

Ттп ~ 0,4367^, (26)

где Тц - температура поверхности ПЖМ в МЭП, принимается равной температуре плавления материала 03 - Тпл

Таким образом, из совместного решения (25), (26) для теплового потока расходуемого на нагрев ОИ получаем

Qm =~0АШтАр^Л2с2р2со cos\а*ц (27)

Тепловой поток, обусловленный теплоотдачей тепла от боковых поверхностей дискового ОИ (рис 1) в окружающую среду, определяется по известному уравнению Ньютона - Рихмана

Qb=aff-Tm)dS, (28)

где Т - температура поверхности ОИ, Тохл - температура торможения воздуха (температура окружающей среды), ¿Б - элемент боковой поверхности ОИ

В условиях конвективного теплообмена при вынужденном течении воздуха по боковым поверхностям ОИ, для условий осесимметричного их протекания, что имеет место, в условиях проведения ОКНО, коэффициент теплоотдачи определяется известным соотношением

№Х

ам=-, (29)

г

где N4 - среднее значение числа Нуссельта, определяется соотношением

Ии = 0,0184Яе0'* Рг0'6 , (30)

здесь число Прандтля принимается, при Тохл = 20°С, равным, Рг « 0,71 Таким образом, для полного теплового потока, отводимого от боковых поверхностей ОИ, обтекающим воздухом

а* =7 ^~(тср-тохл){вг-^) (31)

I кср

Отмечается, что потери тепловой энергии, обусловленные теплоотдачей от ОИ в окружающую среду могут иметь некоторое значение лишь при значительных расходах воздуха, омывающего его боковые поверхности, т е при больших диаметрах ОИ и значительных скоростях вращения (при соотношениях,

^Уд > 10 и а>» 185с-1), что на настоящее время носит лишь перспективный

характер

Очевидно, что то приведенных составляющих тепловых потоков, реализуемых в МЭП, полезным тепловыделением следует считать только ту ее часть, которая затрачивается непосредственно на оплавление заданного на обработку слоя припуска материала ОЗ - Qc

Исходя из чего тепловой кпд процессов ОКНО, следуя типовому ее определению, будет равен

Чт=0с/0мэп, (32)

где Олап - полная электротепловая мощность, реализуемая в МЭП

Ямэп=вс+Яп+вои Кпд процесса ОКНО, с учётом электрического кпд - »/, технологического оборудования и термодинамического кпд- г]тд ВИП - оплавления определяется зависимостью

Ч = ЛоЛТЛтд (33)

Пятая глава посвящена разработке методик проектирования технологии ОКНО и изложению методов расчета шероховатости (качества) поверхности, образуемой ОКНО и расчетному определению объемного износа ОИ Отмечается, что метод ОКНО определяют следующие признаки 1 Вид энергии, подводимой в технологическую зону обработки электрическая При этом, по условиям реализации в МЭП, эффекта ВИП - оплавления, процессы ОКНО протекают с одинаковыми технологическими результатами

при использовании как постоянного, так и переменного тока (по условиям безопасности рабочее напряжение ИП принимается 25 . 65 В)

2 Способ подвода непосредственно в зону обработки по плоскости резания (плоскости непрерывного контакта сопряжения в МЭП рабочей поверхности ОИ с обрабатываемой поверхностью 03)

3 Источником полезного тепловыделения в МЭП является джоулева теплота, обусловленная эффектом ВИП непрерывного оплавления

4 Механизм резания нагрев и оплавление материала ОЗ в МЭП воздействием ВИП-непрерывного оплавления и эвакуация продуктов диспергирования из технологической зоны обработки поверхностными силами трения, возникающими в непосредственной близости к быстроперемещающейся рабочей поверхности ОИ, обусловленных реологическим законом трения Ньютона

5 Состояние припуска материала ОЗ при его удалении жидкое, при температуре диспергирования, несколько превышающем температуру плавления

6 Технологическая среда Обработка осуществляется в воздушной среде

На базе установленных закономерностей протекания рабочих процессов

разработаны расчетно-аналитические методы проектирования конструктивно-технологических и энергетических параметров ОКНО

При принятых параметрах ОКНО (2) методика проектирования технологии процесса обработки и расчета необходимой мощности источника питания определяются следующей последовательностью

1 Исходя из принятых размеров ОИ

диаметр - D,

ширина - В,

2 Назначаем глубину обработки (прохода) — Нр,

3 Определяем числовые значения (2)

а) коэффициента глубины резания - K,,=H/D,

б) длину рабочего контакта ОИ с 03 — Lp=0 0087D arceos(1-2Кf¡),

4 Принимаем по условиям сохранения сплошности ПЖМ в МЭП /,,=(0,001 0,007)с и задаем частоту вращения ОИ

со=0,0174arccos(l-2K„)/tí<

5 Из принятого <в и значения v обрабатываемого материала, (34) определяем число Рейнольдса

Re = 4,35 10~3coD2 arccos(l - 2КН) v"1

6 По условиям гидродинамической устойчивости процесса назначаем толщину съема припуска ОЗ

hc = ¿P(73,72 Re~0,9 0,38Re"°-2)

7 По принятым значениям со, h, Нр, D назначаем скорость подачи ОИ

U р = 0,5mDhcHp\

8 Определяем производительность процесса обработки (объемную)

Vc = 0,5 a>DhcB,

9 Определяем необходимую глубину проплавления материла ОЗ в МЭП-

ЪР=2ИС,

10 Определяем потребную эффективную мощность ИП

Рип~ - -

где (2с, Ооиг Оп - составляющие тепловых потоков, реализуемых в МЭП, определямые по ранее установленным зависимостям (21) (22) (23) (24) При этом полный кпд процесса определяется как произведение П = ПэЧтПтд.

где г\э,цт,г\тд — соответственно электрический, тепловой и термодинамический кпд процесса (32) (33)

Отмечается, что в целях повышения качества обработанной поверхности толщина съема Ьс определяется ее минимальным значением

кс = 85,6йГ0'9£Г0-8И-9[агссо5(1 - 2 Кн

Важным моментом в процессе проектирования технологии ОКНО является расчетное определение сил резания, что позволяет прогнозировать энергетические параметры механизмов группы Приводов и, помимо этого, точное определение сил резания может служить предметом активного контроля и автоматизации процесса обработки

При установившемся режиме обработки уравнение моментов сил резания, действующих на ОИ, определяется суммой тр =т„+тт3, что, исходя из (11) (12), выражается зависимостью Тр = 0,25/? ЮВ1/*(с/£„+ 2ке)

Одним из показателей, определяющих технологическую применимость ОКНО, является качество обработанной поверхности

Для выявления механизма формирования микрогеометрии поверхности обработки, рассматривается динамическая модель взаимодействия рабочей поверхности ОИ со свободной поверхностью ПЖМ в МЭП

Модель (рис 5) представляет собой вязкую стационарную колебательную систему, в которой объем замкнутого в МЭП ПЖМ под воздействием поверхностных сил трения в плоскости сопряжения с ОИ подвергается периодическому возбуждению поперечных колебаний с частотой возбуждения - со

Физически очевидно, что процесс периодического возбуждения поперечных колебаний, сопровождается в МЭП сдвиговыми возмущениями ПЖМ, с образованием на ее поверхности (поперечных, направлению движения ОИ) волновых гребней амплитудой - V (рис 5), которые вне зоны обработки сохраняют некоторую форму и размеры в связи с быстрым их остыванием и отвердением, высота и характер наложения которых и определяют микрорельеф поверхности обработки, образуемых ОКНО

Для гидродинамической модели рис 5, граничными условиями для составляющих скоростей вязкой жидкости являются и2=иу=0, их=ис, при 2=0

При этом скорость и колеблющейся поверхности есть функция времени вида и=Асо5(оЛ+а)

Уравнения движения для плоской одномерной задачи о распространении сдвига для поверхности сводятся к виду

ди , при 2>0 (35)

■ = V-

д1 дг*

из решения, которого для периодического по ъ и г в виде V = I], удовлетворяющее условию и=ис при г-0, для глубины проникновения сдвигового возмущения получена расчетная зависимость оценки качества поверхности (высота неровностей рельефа, шероховатости, поверхности)

V = л/2 у/а>, (36)

Расчетные значения высоты неровностей рельефа обработанной поверхности - V, сопоставлялись с экспериментальными - Яг, полученными на операциях разрезания Ниже (табл 2) приводятся характерные данные для материалов сталь 45, у=0,4 10"6 м/с2 и алюминиевого сплава АЛ-2, у=0,3 10"6 м/с2, для различных режимов обработки

Таблица 2

Сталь 45

V , мк 88 71 60 54 47

^г(п) -—,МК « 95 и 84 и 74 «68 «67 «54 «61 «51 «53 «45

АЛ-2

У,мк 73 59 57 48 38

-,мк «76 «62 «56 «53 «45

«70 «57 «47 «42 «34

ис, м/с 26,17 39,25 52,33 60,47 91,62

со, с'1 104,7 157,0 209,3 243,9 366,3

Достаточная, для инженерных расчетов сходимость расчетных значений V с опытными данными при попутном И2(п) и встречном Кг(в) резании, позволяют рекомендовать предлагаемую методику, для применения расчетной оценки качества обработанной поверхности на операциях разрезания

В результате теоретических исследований и анализа экспериментальных данных предложен принципиально новый подход, объясняющий эффект униполярного оплавления 03 в МЭП в условиях проведения ОКНО, с помощью теплообменного релаксационного критерия Фурье, и, позволяющий прогнозировать объемный износ ОИ на стадии проектирования технологии ОКНО

Как отмечалось ранее, экспериментальными исследованиями процесса ВИП оплавления установлено, что перемещение одного электрода относитель-

но другого - неподвижного создает условия униполярного оплавления последнего, что, по мнению авторов исследований, объясняется задержкой термоэмиссионных процессов на «холодной» поверхности ОИ и возникающим «эффектом Томпсона» на поверхности ОЗ, заключающегося в активном тепломассоперено-се в зоне тепловых полей с высоким температурным градиентом

Из схемы проведения ОКНО (рис 2), и основных параметров обработки (2) явствует, что время электротеплового воздействия рабочего тока в МЭП на участок рабочей поверхности ОИ, за полный период его обращения определяется временем цикла

Ь-Уи. (37)

В свою очередь время электротеплового воздействия рабочего тока в МЭП, на обрабатываемую поверхность ОЗ до повторного возвращения упомянутого участка рабочей поверхности ОИ, определяется периодом обращения ОИ, равного

Г = 2л7ю (38)

В приведенных условиях, процесс установления термодинамического равновесия в системе ОИ - ПЖМ — ОЗ справедливо должен оцениваться с помощью теплообменного релаксационного критерия Фурье

Р0 = ат 11?, (39)

характеризующего сходственные временные процессы, отсчитываемые собственным масштабом времени т = / а , где а - коэффициент температуропроводности, Ь - рассматриваемый характерный размер

Обозначим глубину проплавления рабочей поверхности ОИ - Ь| и глубину проплавления ОЗ - Ь2, тогда (39) преобразуется к виду

а\г\ а2т7 К \а2Т2

"Та ="7г ' (40)

А? К К \ а,г,

где индексы <1>, <2> соответственно относятся к ОИ и ОЗ объединяя (37) (38) (40) при известных (2) гц, Т, Ьр, ис, Кц( получаем зависимость

Ь- = Ы )У2 (о,051>гссоз(1 - 2К„ (41)

пх V / 1)

Соотношение (41) позволяет прогнозировать относительный износ (оплавление) ОИ, (по отношению к объему диспергированного материала ОЗ), с учетом теплофизических свойств материала ОИ и 03 в широком диапазоне режимов обработки

Оценка относительного объемного износа ОИ в процессе опытно-промышленной апробации ОКНО на операциях разделительной резки различных материалов, показала хорошую сходимость расчетных значений (41) с опытными данными, расхождение не превышало 7 12 процентов

Отмечается, что в условиях проведения ОКНО относительный износ ОИ несколько возрастает с увеличением глубины резания и уменьшается с ростом скорости резания и не превышает 4 6 процентов

Шестая глава посвящена созданию опытно-промышленных моделей режущих установок (РУ), реализующих процессы ОКНО на операциях разделительной резки и экспериментальной апробации ОКНО в лабораторно-промышленных условиях

Для реализации широкого диапазона режимов обработки ОКНО были созданы опытно-промышленные модели РУ горизонтального исполнения "РУСТ-1", рис 6 и вертикального исполнения "РУСТ-2", рис 7

Общая компоновка РУ осуществлялась по модульному принципу их построения из отдельных автономных узлов и механизмов, позволяющих производить их переналаживание на обработку заготовок разных форм и размеров в широком диапазоне условий обработки

Структурный состав и конструктивные особенности РУ определялись, исходя из принципиальной схемы проведения ОКНО, с учетом числа и характера основных и вспомогательных исполнительных движений

Основными факторами выбора компоновочных схем отдельных узлов и механизмов РУ и характера относительных движений 03 и ОИ явились удобство крепления и установки ОЗ, удобство смены ОИ, возможность переналаживания установки для разрезания деталей различных форм из разных материалов и возможность изменения в широком диапазоне режимов обработки

Выбранная таким образом компоновка РУ (рис 1) создает ряд преимуществ как удобство отвода и сбора продуктов диспергирования, удобство установки и крепления 03, особенно при разделительной резке крупногабаритных корпусных и рамных конструкций, например, в нуждах их утилизации, удобство налаживания РУ для различных операций связанных со сменой обрабатывающего инструмента, расположение ОИ снизу в большей степени соответствует требованиям безопасности производства

Состав базовой модели РУ горизонтального исполнения "РУСТ-1" представлен на рис 8 Показаны его основные элементы станина поз 1, рабочий стол для установки и крепления ОЗ поз 2, универсальная режущая головка поз 3, суппорт поз 4, механизм продольной подачи (МПП) суппорта поз 5, механизм вращения шпинделя (МВ) поз 6

В основе создания РУ подразумевалось широкое использование нормализованных узлов и деталей Приводятся практические рекомендации по штатной комплектации МПП и МВ, показано, что по специфическим условиям работы МПП и МВ, рациональными вариантами их штатной комплектации являются электродвигатель - редуктор на базе волновой зубчатой передачи (ВЗП) - передача винт-гайка качения для МПП и клиноременная передача для МВ, что в наибольшей степени отвечает требованиям обеспечения стабилизированного жесткого позиционирования движения ОИ относительно 03 в широком диапазоне режимов обработки и в необходимом диапазоне регулирования скоростей резания и подач

Показано что отличительной особенностью технологического оборудования, реализующего процессы ОКНО, являются высокие скорости резания при

малых скоростях подач, в соответствии с чем сформулированы основные требования к приводам механизмов формообразующих движений процесса и разработаны методы расчета и проектирования основных элементов технологического оборудования, реализующего рабочие процессы ОКНО и, обусловленных специфическими условиями проведения процесса обработки

Предложены, защищенные авторскими свидетельствами на изобретение конструкции ВЗП, повышающие устойчивость движения подачи Ml 111 (исключающие появления пульсации) в широком диапазоне режимов обработки, в том числе при переналаживании обрабатывающей системы для выполнения различных технологических операций и новая конструкция РУ, для реализации процесса ОКНО на операциях скоростной разделительной резки, защищенная патентом РФ на изобретение, превосходящая известные аналоги по показателям долговечности, безотказности работы, восстанавливаемости, ремонтопригодности и точности обработки

Полный комплекс экспериментальных исследований ОКНО, проводился на базовой модели РУ горизонтального исполнения "РУСТ - 1" с ОЗ - диском, размерами D=500 мм , В=2 мм , материал ОИ - сталь 12Х18Н9Т

Технологическое питание установки осуществлялось от понижающего трансформатора модели 6569М с выходной мощностью 36 кВА, и напряжением холостого хода Uxx=65 В, с жесткой характеристикой

Процессы обработки проводились при питании электродной группы (ОИ и 03) РУ как переменным, так и постоянным (выпрямленным) током

Опыты проводились на операциях разрезания заготовок произвольных размеров и форм, из различных материалов

Подготовка к работе и наладка РУ на операции разрезания, осуществлялась в последовательности, соответствующей условиям эксплуатации РУ в производственных условиях

В процессе обработки производился контроль технологических и энергетических параметров обработки глубина резания - Нр, частота вращения ОИ -ш, скорость подачи ОИ на 03 - U„=S/T, электрическая мощность, реализуемая в МЭП - Рип=ит1т, электрическая мощность, реализуемая в двигателе привода (вращения) ОИ - Рд=ид1д, весовая производительность процесса обработки — Q0=G/T, объемная производительность процесса обработки - V=Qo/p

При проведении опытов расчетные значения теплофизических параметров обрабатываемых материалов принимались по данным, Приложение 1 табл 1 1

Сопоставление экспериментальных данных с расчетными значениями технологических и энергетических параметров обработки показало их хорошую сходимость Расхождение по всем расчетным параметрам обработки не превышало 7 11 процентов

На графиках рис 9, рис 10, рис 11 приводятся данные технологических и энергетических параметров процесса обработки, полученных для различных режимов резания На графике рис 12 приведены результаты расчетных и экспериментальных значений моментов внешних сил резания, соответственно для

я Вт

'[Ъ-зкспериментачыше îHTiem - - расчетные значення

Рия-Вт

Стачь 4 S

-- 274 28 5 29,4 40 0

60 47 t'c,

26 17 39 25 52,34 65 42

«ц С, 0 0011

0 0O27 0 0013 0,0013 0,0010

ß Ol48 L'„

1 с JO ' м'с

0 0146 0 0142 0 0146 0 014)

Рис 9

Ч 600' 830» 8000 7700 7400 7100

Броям Бр( )Ф

14 2 20 0 20 5 21 0

60 97 Гс m

26 17 49 25 52 44 6^ 42

V, 0 ПОИ

0 0027 00014 U ООП ООЩО

,0 0,148 Г „ ID 1

0 0146 00142 00146 0ОИО

Рис 10

4600 4400 4200 4000 4800 4600

РпВт

- Алюмпнпевын став ЛЛ-2

- иг 211 1 1 1 I- , 22 0 22 6 24 1

60 97 Ь0. м t

26,17 49,25 52 34 65 42

1ц С, 0,0011

0 0027 0 0013 0 0014 0 0010

Р 0,14 8 U„ 10

0 0146 0 0142 0 0146 0 0150

Твн*

о - шт'рииеншспьньн' значения^ - -распитые значения

loo no 200 :w m w и с '

2б,Г >~2¿< бу-í с- « ''

Рис 11

Рис 12

I

стали 45 - линия 1, для БрОФ - линия - 2 и линия 3 для алюминиевого сплава АЛ-2

Сходимость расчетных значений с экспериментом подтверждает достоверность установленных закономерностей протекания рабочих процессов ОКНО и адекватность расчетных зависимостей, определяющих конструктивно-технологические и энергетические параметры процесса обработки

Испытания РУ в лабораторно-промышленных условиях показали их полную работоспособность и целесообразность их промышленного освоения

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1 Впервые разработаны теоретические основы качественно нового энергоэффективного процесса размерной электрической обработки материалов контактным непрерывным оплавлением, физическую основу которою составляют использование в качестве источника электротепловой энергии взрывно-искровош процесса непрерывного оплавления, возникающего п межэлектродном промежутке в условиях непрерывно существующего неплотного электрического контакта между быстроперемещающейся рабочей поверхностью обрабатывающего инструмента и обрабатываемой поверхностью ¡аготопки, обусловленного эффектом Джоуля-Ленца и целенаправленное управление процессами униполярного оплавления заданного на обработку припуска материала обрабатываемой заготовки совместно с процессами эвакуации продуктов дис-пер1 ирования из технологической зоны обработки для обеспечения требуемых параметров процесса обработки и формирования необходимого качества обработанной поверхности

Показано, что кпд ОКНО, основанного на использовании эффекта ВИП -оплавления, равен, г)=0,6 0,8, против т] = 0,009, т)=0,092 и Т)Ю,24 соответственно для электроискровой, электроимпульсной и электроконтактной обработки, основанных на использовании в качестве источников энергии искровых, искродуговых и дуговых электрических разрядов

2 Впервые разработана научно-обоснованная гидродинамическая теория рабочих процессов ОКНО на основе, которой

установлено, что доминирующим источником, определяющим динамику движения прослойки жидкого металла (ПЖМ) материала ОЗ в МЭП и силового взаимодействия в технологической зоне обработки, являются поверхностные силы трения, возникающие в тонком "пограничном" слое ПЖМ в непосредственной ее близости к быстроперемещающейся рабочей поверхности ОИ в МЭП, обусловленные реологическим законом трения Ньютона

Показано, что действие названных сил трения в МЭП выражается через посредство механизмов

механизма эвакуации продуктов расплава жидкою металла ОЗ из МЭП Установлено, что толщина съема - Ьс диспергируемого материала ОЗ из МЭП, а следовательно и производительность процесса, при прочих равных условиях обработки, определяется вязкостными свойствами расплава обрабатываемого материала При этом общая тенденция такова производительность процесса съема возрастает с рос том скорое ти съема - Ус и с увеличением глу-

бины резания и находится в обратной зависимости от кинематической вязкости - V, жидкого расплава материала обработки,

механизма силового взаимодействия системы. ОИ - ПЖМ - ОЗ Показано, что основными составляющими сил резания в технологической зоне обработки являются силы трения на внешней границе (в плоскости резания) слоя эвакуации жидкого расплава из МЭП, и силы, обусловленные приращением количества движения объема расплава жидкого металла эвакуируемого из технологической зоны обработки Установлено, что эти силы находятся в прямой зависимости от плотности жидкого расплава обрабатываемого материала и обратнопропорциональны их вязкости Силы резания также возрастают с ростом производительности съема и с увеличением глубины резания

3 Установлены закономерности теплового взаимодействия в МЭП Показано, что в условиях проведения ОКНО, нагрев и оплавление материала 03 в технологической зоне обработки осуществляется от источника тепла, обусловленного законом Джоуля-Ленца, теплопроводностью, а нагрев ОИ осуществляется в периодическом режиме нагрева, путем передачи тепла по площади контакта отдельных участков ее рабочей поверхности в условиях их периодического пересопряжения в МЭП со свободной поверхностью ПЖМ Показано, что условия работы ОИ определяются в первую очередь изменением тепловой, а не механической нагрузки, т е "тепловыми ударами" с периодом их воздействия Т = 2яг / СО, где и -частота вращения ОИ, с колебаниями температуры рабочей поверхности ОИ от максимального значения Ттах=Тп до минимального Ттт=0,564Тп, где Т„ -температура плавления материала ОЗ

4 Разработаны обобщенные физико-математические модели механизмов теплового и силового взаимодействия в технологической зоне обработки и процессов эвакуации продуктов диспергирования из МЭП и получены аналитические зависимости, адекватно отражающие качественные и количественные характеристики рабочих процессов в широком диапазоне режимов обработки в их взаимосвязи с теплофизическими свойствами материалов ОИ и ОЗ, условиями теплового состояния ОИ и с конструктивно-технологическими и энергетическими параметрами процесса обработки

5 На базе обобщения результатов,проведенных исследований основных составляющих механизма резания, произведена классификация качественно-нового энергоэффективного способа электрической обработки контактным непрерывным оплавлением по основным признакам его технического осуществления и систематизированы основные конструктивно-технологические параметры процесса обработки

6 Созданы апробированные расчетно-аналитические методы проектирования технологии ОКНО, обеспечивающие рациональные параметры обработки в широком диапазоне режимов резания, путем комплексного регулирования конструктивно-технологическими параметрами процесса обработки с энергетическими показателями источника технологического питания, с учетом теп-лофизических свойств материалов ОЗ и ОИ

7 Установлены механизмы формирования микрогеометрии обрабатываемой поверхности, образуемой ОКНО.

Показано, что микрогеометрия рельефа обработанной поверхности ОКНО определяется частичным или полным наложением поперечных волновых гребней, образованных сдвиговыми периодическими возмущениями под воздействием поверхностных сил, обусловленных реологическим законом трения Ньютона в МЭП, в режиме периодического воздействия рабочей поверхности ОИ на ПЖМ в плоскости резания с частотой возбуждения, равной частоте вращения ОИ

Получены и подтверждены экспериментально расчетные зависимости для оценки качества обработанной поверхности на операциях разрезания Выявлено, что качество поверхности снижается прямопропорционально вязкостным свойствам материала 03 и возрастает с увеличением скорости резания в степени /4

Показано, что при обработке на средних скоростях резания С/с=50 75 м/с, качество обработанной поверхности ОКНО сопоставимо с операциями чернового точения и фрезерования, Лг = (45 . 85) мкм

8 Предложен качественно новый подход к оценке «эффекта» униполярного оплавления материала ОЗ в МЭП, в широком диапазоне условий проведения ОКНО, основанный на анализе термодинамического равновесия системы ОИ — ПЖМ - ОЗ с помощью теплообменного релаксационного критерия Фурье

Показано, что описание термодинамического состояния системы ОИ — ОЗ с помощью теплообменного релаксационного критерия Фурье, позволяет прогнозировать на стадии проектирования технологии ОКНО, относительный износ, стойкость и долговечность ОИ

Подтверждено экспериментально униполярное электротепловое воздействие эффекта ВИП оплавления на обрабатываемую поверхность материала ОЗ, что подтверждается малым (до 4 6 процентов) относительным износом (определяемым оплавлением) ОИ в условиях проведения ОКНО, по сравнению с количеством диспергируемого материала ОЗ

9 Созданы опытно-промышленные модели режущих установок «РУСТ-1» горизонтального и «РУСТ-2» вертикального исполнений для операций разделительной резки, защищенные патентом РФ на изобретение

Общая компоновка режущих установок осуществлялась по модульному принципу их построения из отдельных конструктивных блоков — модулей, позволяющих производить их быстрое переналаживание по условиям производства в широком диапазоне режимов обработки

Разработаны методологические основы расчета и проектирования рациональных конструкций основных элементов технологического оборудования ОКНО, осуществляющих основные формообразующие движения ОИ - механизма продольной подачи (МИН) и механизма вращения ОИ (МВ), в наибольшей степени определяющих выходные параметры процесса обработки, в частности

- отмечено, что дальнейшее промышленное освоение технологии и оборудования ОКНО, подразумевает широкое использование в составе технологического оборудования нормализованных и стандартных узлов и деталей, выпускаемых отечественной промышленностью 30

- показано, что по специфическим условиям работы МПП и MB, рациональными вариантами их штатной комплектации являются электродвигатель -редуктор ВЗП - передача винт-гайка качения для МПП и клиноременная передача для MB, что в наибольшей степени отвечает требованиям обеспечения стабилизированного жесткого позиционирования движения ОИ относительно ОЗ в широком диапазоне режимов обработки и в необходимом диапазоне регулирования скоростей резания и подач

— предложены, защищенные авторскими свидетельствами на изобретение конструкции ВЗП, повышающие устойчивость движения подачи МПП (исключающие появления пульсации) в широком диапазоне режимов обработки, в том числе при переналаживании обрабатывающей системы для выполнения различных технологических операций

10 Создана и апробирована в лабораторных и промышленных условиях в составе режущей установки конструкция обрабатывающего инструмента, для реализации метода ОКНО на операциях скоростной разделительной резки, защищенная патентом РФ на изобретение превосходящая известные аналоги по показателям долговечности, безотказности работы, восстанавливаемости, ремонтопригодности и точности обработки

11 Созданные технология и опытно-промышленные модели режущих установок, реализующие процессы ОКНО на операциях разделительной резки прошли испытания в лабораторно-промышленных условиях и внедрены на ряде предприятий с показателями, существенно превышающими известные методы электрической обработки (ЭЭО и ЭКО) по производительности, и энергетической эффективности, при более высокой точности обработки и качества обработанной поверхности

Среднее повышение производительности составляет 25. 40 процентов при снижении энергоемкости процесса на 35 45 процентов

Качество обработанной поверхности, для стали 45, соответствовало следующим параметрам Rx=0,84 .0,45 мкм, при скорости резания соответственно Uc=21,17 и Uc=91,62 м/с, что сопоставимо с качеством поверхности, получаемой на операциях чернового фрезерования и существенно превышает качество обработанной поверхности, получаемых известными методами электрической обработки

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ:

1 Попов П К , Шамсутдинов Ф А Расчет динамических характеристик модулей приводов промышленных роботов на базе волновых зубчатых передач - В кн Проблемы разработки и внедрения гибких автоматизированных производств и САПР в машиностроении -Йошкар-Ола, 1984 - С 17-19

2 Попов П К , Шамсутдинов Ф.А Расчет моментов холостого хода ВЗП //Изв ВУЗов Машиностроение -1986 -№11 -С 19-23

3 Шамсутдинов Ф А Поперечная жесткость гибкого колеса ВЗП // Изв ВУЗов Машиностроение - 1984 -№2 -С 36-40.

4 Шамсутдинов Ф А Поперечная жесткость генератора ВЗП // Изв ВУЗов Машиностроение -1984 -№7 - С 44-47

5 Шамсутдинов Ф А Расчет энергетических и технологических характеристик машин для резания металлов на базе электроконтактных методов

// Механика машиностроения Тез докл Междун научно-техн конф - Набережные Челны,-1995 -С 147-151

6 Шамсутдинов Ф А Исследование характеристик рассеяния энергии при колебательных процессах элементов приводов на базе ВЗП // XV конференций по вопросам рассеяния энергии при колебаниях механических систем Тез докл -Киев Ин-т проблем прочности А H УССР - 1989 -С 132

7 Шамсутдинов Ф А Перспективы применения электрофизических методов обработки металлов в рамках программы "Конверсия" // Научный потенциал ВУЗов - программе "Конверсия" Тез докл. научно-техн. конф - Казань - 1993 - С 92

8 Шамсутдинов Ф А Создание и промышленное внедрение специализированного переналаживаемого оборудования и технологии для изготовления кольцевых деталей // Наукоемкие технологии размерной обработки в производстве деталей машин Тез докл Всесоюзного научно-технического семинара г Москва - 1992 -С 79

9 Шамсутдинов Ф А Опыт разработки технологии и оборудования для скоростной резки холодного металлопроката на базе электроконтактного метода обработки // Механика машиностроения Тез докл Междун научно-техн конф - Набережные Челны -1995 -С 161-162

10 Шамсутдинов Ф А , Насыров Д Г Расчет технологических параметров электроконтактной обработки материалов // Вестник Казан гос. техн ун-та им АН Туполева -2004 -№1 - С 14-19.

11 Шамсутдинов Ф А Технологические особенности и энергетические параметры электрической обработки материалов методом контактного непрерывного оплавления // Вестник Казан гос техн ун-та им А H Туполева — 2004.-№3 -С 12-18

12 Шамсутдинов ФА, Гайнетдинов ВШ Тепловые процессы электроконтактных методов обработки материалов оплавлением ii Изв ВУЗов Авиационная техника - 2005 - №2 - С 74-79

13 Шамсутдинов Ф А Основы электрической обработки контактным непрерывным оплавлением — Набережные Челны • Издательство Камского государственного политехнического института, 2005 - 113 с

14 Шамсутдинов Ф А, Дементьев В Б Размерная электрическая обработка материалов контактным непрерывным оплавлением (статья) Технологическое обеспечение надежности и долговечности машин //Сборник научных трудов ИПМ Ур О РАН - Ижевск - 2006 - С 90-96

15. Ас 1147878, МКИ5 F 16 H 1/00, F 16 H 55/00 Волновая зубчатая передача / Попов П К , Шамсутдинов Ф А (РФ) //Б И - 1985 -№12

16 Ас 1534230, МКИ5 F 16 H 1/00, F 16 H 55/00 Волновая зубчатая передача / Шамсутдинов Ф А (РФ) //Б И -1990 -№1

17 Пат 2207232 Российская Федерация МПК7 В 23 H 7/12, В 23 К 11/23 Устройство для электроконтактной резки металлов / Шамсутдинов Ф А, Та-липова И П (РФ) //Б И -2003 -№18

Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Печ л 2,0 Уел печ л 1,86 Уел кр -отт 1,91 Уч изд л 1,71 _Тираж 100 Заказ И188_

Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111, Казань, К Маркса, 10

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Общая характеристика электрической обработки. Основные закономерности электрофизических явлений в межэлектродном промежутке, обусловленные прохождением тока.

1.1.1. Основные закономерности электрофизических явлений в межэлектродном промежутке, обусловленных прохождением тока.

1.2. Физические процессы, обуславливающие разновидности электроэрозионных методов обработки.

1.3. Особенности физических процессов, характеризующие электроконтакгную обработку.

1.4. Анализ энергетической эффективности методов электрической обработки.40.

1.5. Выводы, цель и задачи исследования.

2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО МЕТОДА РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНТАКТНЫМ НЕПРЕРЫВНЫМ ОПЛАВЛЕНИЕМ.

2.1. Физические предпосылки и принципиальные особенности осуществления электрической обработки контактным непрерывным оплавлением.

2.2. Принципиальная схема технического осуществления электрической -обработки контактным непрерывным оплавлением.

2.3. Электрофизические процессы взрывно-искрового эффекта непрерывного оплавления металлов в межэлектродном пространстве.

-32.4. Технологические особенности процесса электрической обработки контактным непрерывным оплавлением.

2.5. Выводы.

3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЗОНЕ ОБРАБОТКИ.

3.1. Исходные положения гидродинамики и теории пограничного слоя несжимаемой жидкости.

3.2. Физические предпосылки силового взаимодействия и возникновения движения прослойки жидкого металла в технологической зоне обработки.

3.3. Моделирование процесса эвакуации продуктов расплава жидкого металла из технологической зоны обработки.

3.4. Моделирование процессов силового нагружения обрабатывающего инструмента в широком диапазоне условий обработки.

3.4.1. Физический механизм и количественная оценка момента сопротивления, обусловленные силами трения на внешней границе слоя эвакуации.

3.4.2. Количественная оценка момента сопротивления, обусловленного приращением количества движения эвакуируемого объема расплава жидкого металла из межэлектродного промежутка.

3.4.3. Количественная оценка аэродинамической составляющей момента сопротивления вращению обрабатывающего инструмента.

3.5. Выводы.

4. ТЕПЛООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЗОНЕ ОБРАБОТКИ.

4.1. Закономерности протекания теплообменных процессов в технологической зоне обработки. Разработка модельных условий.

-44.2. Моделирование процесса нагрева и плавления материала обрабатываемой заготовки в технологической зоне обработки.

4.3. Моделирование теплового состояния обрабатывающего инструмента и расчетное определение теплового потока, расходуемого на его нагрев и теплоотдачу в окружающую среду.

4.3.1. Расчет теплового потока, расходуемого на нагрев обрабатывающего инструмента.

4.3.2. Оценка потерь тепловой энергии, обусловленной теплоотдачей от обрабатывающего инструмента в окружающую среду.

4.4. Оценка энергетической эффективности Процесса электрической обработки контактным непрерывным оплавлением.

5. СОЗДАНИЕ РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНТАКТНЫМ НЕПРЕРЫВНЫМ ОПЛАВЛЕНИЕМ. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕСА ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ. ОЦЕНКА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЕХАНИЗМА УНИПОЛЯРНОГО ОПЛАВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ЗАГОТОВКИ.

5.1. Основные признаки и конструктивно-технологические параметры процесса электрической обработки контактным непрерывным оплавлением.

5.2. Создание апробированных расчетно-аналитических методов проектирования технологии электрической обработки контактным непрерывным оплавлением.

5.3. Моделирование процесса формирования качества обработанной поверхности, образованной электрической обработкой контактным непрерывным оплавлением.

5.4. Метод оценки количественных показателей механизма униполярного оплавления материала обрабатываемой заготовки в широком диапазоне режимов обработки.

5.5 Выводы.

6. СОЗДАНИЕ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ РЕЖУЩИХ УСТАНОВОК. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОНТАКТНЫМ НЕПРЕРЫВНЫМ ОПЛАВЛЕНИЕМ. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕОРЕТИКО -ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ РАБОТЫ.

6.1. Состав и основные технические характеристики опытно-промышленных моделей режущих установок.

6.1.1. Общая компоновка и конструктивные особенности, базовой модели режущей установки "РУСТ -1".

6.1.2. Особенности расчета основных технических характеристик режущих установок электрической обработки контактным непрерывным оплавлением.

6.2. Экспериментальная апробация опытных моделей режущих установок и метода электрической обработки контактным непрерывным оплавлением в лабораторно-промышленных условиях.

6.3. Методологические основы создания рациональных конструкций основных элементов технологического оборудования, реализующих процессы электрической обработки контактным непрерывным оплавлением.

Тенденции современного развития и повышения технического уровня машин связаны с непрерывным улучшением эксплутационных характеристик применяемых материалов - их прочности, твердости, ударной вязкости, жаропрочности, стойкости к коррозионным средам и т.д.

В свою очередь, появление новых видов материалов с высокими эксплуатационными свойствами, трудно обрабатываемых традиционными методами, требует широкого внедрения в промышленность новых эффективных технологических процессов, основанных на фундаментальных достижениях современной науки и техники.

Одним из направлений, существенно расширяющих технологические возможности процесса обработки деталей, изготавливаемых из сталей и сплавов, обладающих высокими прочностными характеристиками, является использование локального термического воздействия непосредственно на физико-механические свойства обрабатываемого материала, включая изменение его структурных характеристик и агрегатного состояния

Одним из npnopHteTHbix направлений, существенно расширяющих технологические возможности процесса обработки деталей, изготавливаемых из сталей и сплавов, обладающих высокими прочностными характеристиками, является использование локального термического воздействия непосредственно на физико-механические свойства обрабатываемого материала, вклю чая изменение его структурных характеристик и агрегатного состояния, так что производительность обработки не зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, а определяется только его теплофизиче-скими характеристиками

Видное место в этом, успешно развивающемся в последние годы, перспективном направлении занимают электрические способы обработки деталей, использующие разновидности термического воздействия электрического тока непосредственно в процессе удаления заданного на обработку слоя материала.

В технологии размерной электрообработки возрастает роль электроэрозионных методов, которые находят все большее применение во всех отраслях машиностроения как наиболее эффективные, а зачастую, и как единственно возможные способы обработки деталей из современных высокопрочных и вязких конструкционных материалов.

В этих условиях приобретает актуальность проблема широкого использования потенциальных возможностей электрических методов обработки, и создание на их базе новых эффективных технологических процессов, что и составляет содержание настоящей работы.

Электрические методы обработки, находят все более широкое применение, что объясняется особенностями, свойственными этим способам: высокой производительностью обработки, что связано с возможностью реализации в технологической зоне обработки значительных мощностей; малоотходным разделением заготовок; высокой технологичностью и простотой используемого оборудования; возможностями автоматизации процессов обработки простыми средствами. Данную разновидность процессов обработки отличают значительный арсенал освоенных операций, аналогичных по кинематике движения процессам механической обработки резанием.

Актуальность создания новых энергоэффективных процессов также связана с невысокой энергетической эффективностью известных способов размерной электрической обработки.

Целью настоящей работы является:

Создание теоретических основ качественно/ нового технологического процесса электрической обработки материалов контактным непрерывным оплавлением, создание технологии и оборудования для его реализации.

Для определения и решения широкого спектра задач, составляющих названную проблему, были проведены следующие исследования:

-10- по анализу современного состояния теории и практики известных способов электрической обработки материалов и оценке их энергетической эффективности;

- по анализу закономерностей протекания различных электротепловых эффектов, обусловленных прохождением тока в межэлектродном промежутке и установлению физических предпосылок технического осуществления и основных принципов технологической реализации качественно нового энергоэффективного процесса электрической обработки контактным непрерывным оплавлением, основанного на использовании термического воздействия тока на обрабатываемые материалы посредством взрывно-искрового процесса непрерывного оплавления, обусловленного эффектом Джоуля-Ленца.

- динамики движения расплава жидкого металла и силового взаимодействия в межэлектродном промежутке, характеризующих рабочие процессы электрической обработки контактным непрерывным оплавлением и обусловленных гидродинамическими процессами, протекающими в технологической зоне обработки, в условиях постоянно существующего контакта быс-троперемещающейся рабочей поверхности обрабатывающего инструмента со свободной поверхностью, униполярно оплавляемого, заданного на обработку припуска материала обрабатываемой заготовки;

- эффективности и динамической устойчивости протекания операци-онно - технологических процессов электрической обработки контактным непрерывным оплавлением, в значительной степени определяемых физической природой теплового взаимодействия в межэлектродном промежутке, обуславливающих закономерностями протекания процессов нагрева и оплавления материала обрабатываемой заготовки и процессами эвакуации продуктов диспергирования из технологической зоны обработки в их взаимосвязи с энергетическими характеристиками источника технологического питания и конструктивно - технологическими параметрами процесса обработки;

-11- по разработке обобщенных физико-математических моделей механизмов теплового и силового взаимодействий в технологической зоне обработки и процессов эвакуации продуктов диспергирования из межэлектродного промежутка, адекватно отражающих качественные и количественные характеристики рабочих процессов электрической обработки контактным непрерывным оплавлением в широком диапазоне режимов обработки в их взаимосвязи с теплофизическими свойствами материалов обрабатывающего инструмента и обрабатываемой заготовки и с конструктивно-технологическими и энергетическими параметрами процесса обработки;

- по созданию технологии и разработке опытно-промышленных образцов режущих установок модульного построения реализующих рабочие процессы электрической обработки контактным непрерывным оплавлением, их экспериментальной апробации в лабораторно-промышленных условиях в широком диапазоне условий обработки на операциях разрезания различных материалов.

В заключительной части диссертации изложены методологические основы расчета и проектирования основных элементов технологического оборудования, реализующих основные формообразующие движения обрабатывающего инструмента и обрабатываемой детали, направленные на обеспечение точности, равномерности и плавности их относительного перемещения с целью повышения надежности и точности обработки. Приведены данные экспериментальной апробации ОКНО в лабораторно-промышленных условиях и результаты практической реализации основных теоретико-экспериментальных положений работы.

В значительной степени содержание работы базируется на фундаментальных положениях теории физических процессов и технологии электрической обработки материалов, гидродинамики и теории пограничного слоя, теории теплопроводности, теории сварочных процессов, теплопередачи и регулярного теплового режима нагрева.

Разработанные в диссертации технология и режущие установки, реализующие процессы ОКНО и практические рекомендации по конструированию отдельных элементов РУ (Патент РФ №220732, А.С. №1147878; А.С. №1534230) прошли производственные испытания и используются на ряде предприятий на операциях мерной резки заготовок (Камский прессово-рамный завод ОАО "КамАЗ"; Завод "Урал" ОАО "УРАЛ"; Станкоинстру-ментальный завод ПО "ЕлАЗ" и др.)

Теоретические положения и области практического применения результатов работы обсуждались на многих международных и всесоюзных научно-практических конференциях и опубликованы в открытой печати, в том числе в журналах: ИВУЗ "Машиностроение", "Авиационная техника", "Вестник Казанского государственного университета" и др. Обобщенные результаты исследований электрической обработки контактным непрерывным оплавлением изложены в монографии объемом 113с.

В диссертации изложены материалы, полученные в результате исследований на кафедре "Основы конструирования машин" Камского государственного политехнического института.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту д.т.н., проф. Дементьеву В.Б., всем сотрудникам кафедры за оказанную помощь в выполнении настоящей работы.

Особую признательность и чувства глубокой благодарности автор приносит председателю головного совета "Машиностроение" при Министерстве образования РФ академику РАН Колесникову К.С., членам совета - д.т.н., проф.: Логинову В.П., Бойцову Б.В., Рыжкину А.А., Трифонову О.Н., Чернявскому О.Ф., Иващенко И.О., Рыбкину В.А., Жернакову B.C., Шаврину О.И. за проявленные ими внимание, и внесенные замечания при обсуждении настоящей работы на выездном заседании головного совета "Машиностроение" по проблеме "Совершенствование конструкции и технологии производства большегрузных автомобилей", состоявшегося в г. Набережные Челны 29. .31 января 2001г., что и определило логическое завершение диссертации.

Принципиально новыми положениями, выносимыми на защиту, являются:

1. Теоретические и технологические основы качественно нового энергоэффективного процесса электрической обработки материалов контактным непрерывным оплавлением;

2. Разработанная научно-обоснованная гидродинамическая теория рабочих процессов электрической обработки контактным непрерывным оплавлением и установленные на ее основе физические закономерности

- протекания процессов эвакуации продуктов диспергирования из технологической зоны обработки;

- механизмы протекания силового взаимодействия в межэлектродном промежутке;

- механизмы формирования микрогеометрии обрабатываемой поверхности, образуемой электрической обработкой контактным непрерывным оплавлением;

- закономерности протекания теплообменных процессов в технологической зоне обработки;

3. Обобщённые физико-математические модели механизмов теплового и силового взаимодействий в технологической зоне обработки и процессов эвакуации продуктов диспергирования из межэлектродного промежутка, адекватно отражающие качественные и количественные характеристики рабочих процессов в широком диапазоне режимов обработки в их взаимосвязи с теплофизическими свойствами материалов обрабатывающего инструмента и обрабатываемой заготовки и с конструктивно-технологическими и энергетическими параметрами процесса обработки;

4. Разработанный метод описания термодинамического состояния системы обрабатывающий инструмент - прослойка жидкого металла -обрабатываемая заготовка, позволяющий прогнозировать на базе теплооб-менного релаксационного критерия Фурье относительный износ, стойкость и долговечность обрабатывающего инструмента на стадии проектирования технологии ОКНО.

5. Созданные и апробированные в лабораторных и промышленных условиях расчетно-аналитические методы проектирования технологии, обеспечивающие рациональные параметры обработки в широком диапазоне режимов резания, интегрально учитывающие конструктивные и энергетические показатели процесса обработки и теплофизические свойства материала обрабатываемой заготовки и обрабатывающего инструмента;

6. Разработанные методологические основы расчета и проектирования основных исполнительных элементов технологического оборудования электрической обработки контактным непрерывным оплавлением, осуществляющие формообразующие движения обрабатывающего инструмента, направленные на повышение точности стабилизированного жесткого позиционирования движения обрабатывающего инструмента в широком диапазоне режимов обработки, в том числе при переналаживании обрабатывающей системы для различных технологических операций;

7. Результаты опытно-промышленных испытаний и практической реализации технологического процесса электрической обработки контактным непрерывным оплавлением и созданного технологического оборудования для его реализации на операциях разделительной резки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В результате выполненных исследований и разработок изложены научно обоснованные технические и технологические решения, заключающиеся в создании качественно нового технически и экономически эффективного технологического процесса размерной электрической обработки материалов контактным непрерывным оплавлением и разработке технологии и оборудования для его реализации, внедрение которых в области машиностроения вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

В работе впервые исследованы и научно обоснованы физико-технические аспекты реализации взрывно-искрового процесса непрерывного оплавления в технологических процессах для размерной электрической обработки металлов и сплавов с высокими физико-механическими свойствами, труднообрабатываемых традиционными способами (лезвийная, абразивная, огневая и т.д.).

Разработаны теоретические основы процесса электрической обработки контактным непрерывным оплавлением, содержание которых базируется на проведенных в работе комплексных исследованиях теории и технологии процессов электрической обработки, а также фундаментальных положениях гидродинамики и теории пограничного слоя, теории теплопроводности, теории сварочных процессов, теплопередачи и регулярного теплового режима нагрева.

Разработаны апробированные расчетно-аналитические методы проектирования технологии и методологические основы расчета и проектирования технологического оборудования для его реализации и созданы опытно-промышленные модели режущих установок, реализующих процессы ОКНО на операциях разделительной резки. Результаты лабораторных и промышленных испытаний предложенного технологического процесса ОКНО и созданных опытно-промышленных образцов режущих установок позволяют рекомендовать их для дальнейшего промышленного освоения.

Проведенный комплекс исследований и разработок по проблеме создания энергоэффективного метода обработки ОКНО, технологии и оборудования для его реализации позволяют сделать следующие выводы:

1. Впервые разработаны теоретические и технологические основы качественно нового энергоэффективного процесса размерной электрической обработки материалов контактным непрерывным оплавлением, физическую основу которого составляют использование в качестве источника электротепловой энергии взрывно-искрового процесса непрерывного оплавления возникающего в межэлектродном промежутке в условиях непрерывно существующего неплотного электрического контакта между быстроперемещающей-ся рабочей поверхностью обрабатывающего инструмента и обрабатываемой поверхностью заготовки, обусловленного эффектом Джоуля-Ленца, и целенаправленное управление процессами униполярного оплавления заданного на обработку припуска материала обрабатываемой заготовки совместно с процессами эвакуации продуктов диспергирования из технологической зоны обработки для обеспечения требуемых параметров процесса обработки и формирования необходимого качества обработаннбй поверхности.

1. Показано, что к.п.д. ОКНО, основанного на использовании электротеплового эффекта ВИП непрерывного оплавления, равен, т|=0,46.0,8, против т| = 0,009, т|=0,092 и т|=0,24 соответственно для электроискровой, электроимпульсной и электроконтактной обработки, основанных на использовании в качестве источников энергии искровых, искродуговых и дуговых электрических разрядов.

2. Впервые разработана научно-обоснованная гидродинамическая теория рабочих процессов ОКНО, на основе которой:

- установлено, что доминирующим источником, определяющим динамику движения прослойки жидкого металла (ПЖМ) материала 03 в МЭП и силового взаимодействия в технологической зоне обработки, являются поверхностные силы трения, возникающие в тонком "пограничном" слое ПЖМ

-220в непосредственной её близости к быстроперемещающейся рабочей поверхности ОИ в МЭП, обусловленные реологическим законом трения Ньютона.

Показано, что действие названных сил трения в МЭП выражается через посредство механизмов:

- механизма эвакуации продуктов расплаэа жидкого металла 03 из МЭП. Установлено, что толщина съема - he диспергируемого материала 03 из МЭП, а следовательно, и производительность процесса, при прочих равных условиях обработки, определяется вязкостными свойствами расплава обрабатываемого материала. При этом общая тенденция такова: производительность процесса съема возрастает с ростом скорости съема - Uc и с увеличением глубины резания находится в обратной зависимости от кинематической вязкости - v, жидкого расплава материала обработки;

- механизма силового взаимодействия системы: ОИ - ПЖМ - 03. Показано, что основными составляющими сил резания в технологической зоне обработки являются силы трения на внешней границе (в плоскости резания) слоя эвакуации жидкого расплава из МЭП и силы, обусловленные приращением количества движения объема расплава жидкого металла эвакуируемого из технологической зоны обработки. Установлено, что эти силы находятся в прямой зависимости от плотности жидкого расплава обрабатываемого материала и обратнопропорциональны их вязкости. Силы резания также возрастают с ростом производительности съема и с увеличением глубины резания.

3. Установлено, что в стационарном режиме проведения ОКНО, нагрев и оплавление материала 03 в технологической зоне обработки осуществляется от источника тепла, обусловленного законом Джоуля-Ленца, теплопроводностью, а нагрев ОИ осуществляется в периодическом режиме нагрева, путем передачи тепла на ОИ по площади контакта отдельных участков ее рабочей (периферийной) поверхности в условиях их периодического пересопряжения в МЭП со свободной поверхностью ПЖМ материла 03. Показано, что условия работы ОИ определяются в первую очередь изменением тепло вой, а не механической нагрузки, т.е. "тепловыми ударами" с периодом их воздействия Т = 2ж/со, где со -частота вращения ОИ, с колебаниями температуры рабочей поверхности ОИ от максимального значения Ттах=Тп до минимального Ттш=0,564Тп, где Тп -температура плавления материала ОЗ.

4. Разработаны обобщенные физико-математические модели механизмов теплового и силового взаимодействия в технологической зоне обработки и процессов эвакуации продуктов диспергирования из МЭП и получены аналитические зависимости, адекватно отражающие качественные и количественные характеристики рабочих процессов в широком диапазоне режимов обработки в их взаимосвязи с теплофизическими свойствами материалов ОИ и 03, условиями теплового состояния ОИ и с конструктивно-технологическими и энергетическими параметрами процесса обработки.

5. На базе обобщения результатов проведенных исследований основных составляющих механизма резания произведена классификация качественно-нового энергоэффективного способа электрической обработки контактным непрерывным оплавлением по основным признакам его технического осуществления и систематизированы основные конструктивно-технологические параметры процесса обработки.

6. Созданы апробированные расчетно-аналитические методы проектирования технологии ОКНО, обеспечивающие /рациональные параметры обработки в широком диапазоне режимов резания путем комплексного регулирования конструктивно-технологическими параметрами процесса обработки с энергетическими показателями источника технологического питания, с учетом теплофизических свойств материалов 03 и ОИ.

7. Установлены механизмы формирования микрогеометрии обрабатываемой поверхности, образуемой ОКНО.

Показано, что микрогеометрия рельефа обработанной поверхности ОКНО определяется частичным или полным наложением поперечных волновых гребней, образованных сдвиговыми периодическими возмущениями под воздействием поверхностных сил, обусловленных реологическим законом трения Ньютона в МЭП, в режиме периодического воздействия рабочей поверхности ОИ на ПЖМ в плоскости резания с частотой возбуждения, равной частоте вращения ОИ.

Получены и подтверждены экспериментально расчетные зависимости для оценки качества обработанной поверхности на операциях разрезания. Выявлено, что качество поверхности снижается прямопропорционально вязкостным свойствам материала 03 и возрастает с увеличением скорости резания в степени 1А.

Показано, что при обработке на средних скоростях резания UC=50.J5 м/с, качество обработанной поверхности ОКНО сопоставимо с операциями чернового точения и фрезерования, Rz = (45. .85) мкм.

8. Предложен качественно новый подход к оценке «эффекта» униполярного оплавления материала 03 в МЭП, в широком диапазоне условий проведения ОКНО, основанный на анализе термодинамического равновесия системы ОИ - ПЖМ - 03 с помощью теплообменного релаксационного критерия Фурье.

Показано, что описание термодинамического состояния системы ОИ i

03 с помощью теплообменного релаксационного критерия Фурье позволяет прогнозировать на стадии проектирования технологии ОКНО, относительный износ, стойкость и долговечность ОИ.

Подтверждено экспериментально униполярное электротепловое воздействие эффекта ВИП оплавления на обрабатываемую поверхность материала 03, что подтверждается малым (до 4 %) относительным износом (элемента оплавления) рабочей поверхности ОИ в условиях проведения ОКНО, по сравнению с количеством диспергируемого материала 03.

9. Созданы опытно-промышленные модели режущих установок «РУСТ-1» горизонтального и «РУСТ-2» вертикального исполнений для операций разделительной резки.

Общая компоновка режущих установок осуществлялась по модульному принципу их построения из отдельных конструктивных блоков - модулей, позволяющих производить их быстрое переналаживание по условиям производства в широком диапазоне режимов обработки.

Разработаны методологические основы расчета и проектирования рациональных конструкций основных элементов технологического оборудования ОКНО, осуществляющих основные формообразующие движения ОИ -механизма продольной подачи (Ml111) и механизма вращения ОИ (MB), в наибольшей степени определяющих выходные параметры процесса обработки, в частности:

- отмечено, что дальнейшее промышленное освоение технологии и оборудования ОКНО подразумевает широкое использование в составе технологического оборудования нормализованных и стандартных узлов и деталей, выпускаемых отечественной промышленностью.

- показано, что по специфическим условиям работы Mi 111 и MB, рациональными вариантами их штатной комплектации являются: электродви гатель - редуктор ВЗП - передача винт-гайка качения для Ml Ш и клиноре-менная передача для MB, что в наибольшей степени отвечает требованиям обеспечения стабилизированного жесткого позиционирования движения ОИ относительно 03 в широком диапазоне режимов обработки и в необходимом диапазоне регулирования скоростей резания и подач.

- предложены защищенные авторскими свидетельствами на изобретение (А.с. № 1147878 и А.с. № 1534230) конструкции ВЗП, повышающие устойчивость движения подачи Ml 111 (исключающие появления пульсации) в широком диапазоне режимов обработки, в том числе при переналаживании обрабатывающей системы для выполнения различных технологических операций.

10. Создана и апробирована в лабораторных и промышленных условиях в составе режущей установки конструкция обрабатывающего инструмента для реализации метода ОКНО на операциях скоростной разделительной резки, защищенная патентом РФ на изобретение (Патент РФ № 2207232), превосходящая известные аналоги по показателям долговечности, безотказности работы, восстанавливаемости, ремонтопригодности и точности обработки.

И. Созданные технология и опытно-промышленные модели режущих установок, реализующие процессы ОКНО на операциях разделительной резки, прошли испытания в лабораторно-промышленных условиях и внедрены на ряде предприятий с показателями, существенно превышающими известные методы электрической обработки (ЭЭО и ЭКО) по производительности и энергетической эффективности при более высокой точности обработки и качества обработанной поверхности.

Среднее повышение производительности составляет 25.40 процентов при снижении энергоемкости процесса на 35.45 процентов.

Качество обработанной поверхности для стали 45 соответствовало следующим параметрам: Rz=0,84.0,45 мкм, при скорости резания соответственно Uc=21,17 и Uc=91,62 м/с, что сопоставимо с качеством поверхности, получаемой на операциях чернового фрезерования, и существенно превышает качество обработанной поверхности, получаемой известными методами электрической обработки.

1. Алов А.А. Вопросы теории сварочных процессов. - М.: Машгиз. 1959. -160 с.

2. Андропов В.Н., Чекин Б.В., Нестеренко С.В. Жидкие металлы и шлаки.- М.: Металлургия. 1977. 200 с.

3. Анни В.А., Батурин А.И., Гусев А.Ф., и др. «Электрофизические и электрохимические методы обработки». М.: НИИМАШ. 1973. вы.П.С. 2529.

4. Аренков А.Б. Основы электрофизических методов обработки материалов. Л.: Машиностроение. 1967. - 372 с.

5. Арсентьев П.П., Колодов Л.А., Металлические расплавы и их свойства.- М.: Металлургия. 1976. 376 с.

6. Артамонов В.А., Вишницкий А.Л., Волков Ю.С., Глазков А.В. Размерная электрическая обработка материалов. М.: Высшая школа. 1976. - 176 с.

7. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. М.: 1966. - 189 с.

8. Беляев И.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. -М.:Высш. Школа. 1982. 320 с.

9. Бидерман В.Л. Механика тонкостенных конструкций. М.: Машиностроение. 1977. - 488 с.

10. Бирюков Б.Н. Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки. М.: Машиностроение, 1981.127с.

11. Бихман Б.М., Кравец А.Т. Исследование характеристик дуговых импульсов при электроконтактной обработке // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1968. №3. С.7.

12. Бихман Б.М., Кравец А.Т. В кн.: Новое в электрофизической и электрохимической обработке материалов. - Л.: Машиностроение. 1972. С.132 -138.

13. Бихман Б.М., Кравец А.Т., Меламед Л.Э. Электрофизические и электрохимические методы обработки. - М.: НИИМАШ. 1971. вып. 2. С. 1-4.-22614. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение. 1975. - 344 с.

14. Болотов А.В., Шенель Г.А. Электротехнологические установки. А А: Мектеб. 1983.-256 с.

15. Борисов Б.Я., Рябов И.В. «Электрофизические и электрохимические методы обработки». - М.: НИИМАШ. 1970. вып.6. С.24-26.

16. Брон А.Д. Движение электрической дуги в магнитном поле. «Госэнер-гоиздат». М.: 1944. С.25-29; 43-45; 77; 89; 98-104.

17. Броун М.Я., Погодин-Алексеев Г.И. Термическая теория электросварной дуги. М.: Машгиз. 1951. - 124 с.

18. Вейник А.И. Приближенный расчет процессов теплопроводности. М. - JL: Госэнергоиздат. 1959. - 165 с.

19. Веселовский А.П., Фролов B.JL, Долской А.В. Электродугоконтактная резка металлов. СПб: Энергоатомиздат. 1993. - 124 с.

20. Веселовский С.И. Резка материалов. -М.: Машиностроение. 1973. -359 с.

21. Витлин В.Б., Давыдов А.С. Электрофизические методы обработки в металлургическом производстве. М.: Металлургия. 1979. - 200 с.

22. Витлин В.Б., Гершаник Л.С. Действие сил резания и влияние напряжения на параметры чистовой электроконтактной резки металлов // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1975. вып. I. - С. 12-16.

23. Витлин В.Б. Модель процесса электроконтактно абразивной резки // Станки и инструмент. 1981. - №5. - С.23-25.

24. Витлин В.Б. Применение электрической обработки в металлургическом производстве. «Электрофизические и электрохимические методы обработки». М., НИИмаш. вып. I., 1959. - 132 с.

25. Глебов J1.B. и др. Расчет и конструирование машин контактной сварки-JL: Энергоиздат. 1981.-427 с.

26. Головейко А.Г. Диспергирование металлов при импульсном разряде в жидком диэлектрике // Физические основы электроискровой обработки материалов. М.: Наука. 1966. - С. 15-16.

27. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия. 1977. - 646 с.

28. Гуткин Б.Г., Григорчук И.П. Электроконтактная обработка металлов. -М.: Машгиз. 1960.-68 с.

29. Давыдов А.С. Конструирование и расчет станков для электроконтактной обработки металлов // Станки и инструмент. 1964. №6. - С.17-19.

30. Давыдов А.С. Состояние и перспективы применения электроконтактной размерной обработки деталей тракторов и сельскохозяйственных машин. М.: ЦНИИТЭИ Тракторсельхозмаш. 1979. - 52 с.

31. Давыдов А.С. Физические основы электроконтактной обработки дугой переменного тока в воздухе. «Материалы 4-ой Всесоюзной конференции по электроконтактной обработке труднообрабатываемых материалов». Запорожье. 1973. С.3-6.

32. Давыдов А.С. и др. Влияние напряжения холостого хода на изменение глубины закаленного слоя при электроконтактной обработке. «Материалы конференции «Применение электрохимических и электрофизических методов обработки». Пермь. 1976. С. 170-172.

33. Давыдов А.С., Костюшко H.JI. Полуавтомат АЭТ-2 для электроконтактной зачистки траков. Филиал ВИНИТИ, тема 8. м.57-313/6. 1957. - 156 с.

34. Давыдов В.Н., Теряев В.А. Электрохимические и электрофизические методы обработки. М.: НИИМАШ. 1976. вып. 7. С.11-13.-22838. Детали и механизмы металлорежущих станков, т. 1 М.: Машиностроение. 1972. - 664 с.

35. Дмитриева Ю.П., Ивашкин В.И. Электроэрозионное заготовительное разрезание. «Университет технического прогресса в машиностроении». М.: «Машиностроение». 1977. С. 15-17.

36. Донской А.В., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. JL: 1979. - 143 с.

37. Думпе В.Э. Электроэрозионная обработка деталей машин. Киев.: «Техника». 1975. - 142 с.

38. Думов С.А. Технология электрической сварки плавлением. М.: Машиностроение. 1978. - 365 с.

39. Ерохин А.А. Кинетика металлургических процессов дуговой сварки. -М.: Машиностроение. 1964. 256 с.

40. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. М.: Машиностроение. 1973. 448 с.

41. Ширицкий Г.С., Локой В.И., Максутова М.К., Стрункин В.А., Газовые турбины двигателей летательных аппаратов.- М.: Машиностроение: 1971619 с.

42. Золотых Б.Н. Физические основы электрофизических и электрохимических методов обработки. М.: МИЭМ. 1975. - 106 с.

43. Золотых Б.Н. Физические основы электроискровой обработки металлов. М.: ГИТТЛ. 1953. - 108 с.

44. Золотых Б.Н., Мельдер P.P. Физические основы электроэрозионной обработки. М.: 1977. - 42 с.

45. Кабанов Н.С., Пискунов А.В. Контактно дуговая резка оплавлением черных и цветных металлов // Автоматическая сварка. 1967. - №4. - С.21-26.

46. Кабанов Н.С., Слепак Э.П. Технология стыковой контактной сварки. -М.: Машиностроение. 1970. 384 с.

47. Калошин И.В., Ушомирская Л.А. Технологические возможности электроконтактной и электроконтактно абразивной резки сталей и сплавов //

48. Повышение эффективности использования режущих инструментов при обработке авиационных материалов. Куйбышев: - КуАИ. 1983. - С. 109-113.

49. Кислюк Ф.М. Электрическая контактная сварка. М.: Оборонгиз. 1960. -396 с.

50. Коваленко B.C. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Киев. Виша школа. 1975. - 165 с.

51. Коваленко B.C. Технология и оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки материалов. Киев: Вищ. шк.,1983.176 с.

52. Кононенко Ю.К., Давтян М.Д. Случайные механические процессы в оборудовании машин. М.: Машиностроение. 1988. - 272 с.

53. Компан Я.Ю., Щербинин Э.В. Электрошлаковые сварка и плавка с управляемыми МГД процессами. - М.: Машиностроение. 1989. - 271 с.

54. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: ГИТТЛ. 1954. 158 с.

55. Кочановский Н.Я. Сварка методом оплавления. «Автогенное дело». №7,8,9. 1940.-189 с.

56. Кочергин К.А. Вопросы теории контактной сварки. М.: Машгиз. 1950. -103 с.

57. Кочергин К.А. Контактная сварка. Л.: Машиностроение. 1987. - 187 с.

58. Корсаков B.C. Основы технологии машиностроения / Учебн. для вузов. М.: Высш. школа. 1974. - 335 с.

59. Кравец А.Т., Билик Н.И. Выбор параметров системы питания электроконтактных станков // Станки и инструмент. 1964. №11. С.30-33.

60. Красик Б. А. О физических процессах, лежащих в основе электрических методов обработки металлов. «Электрические методы обработки металлов». -М.: Машгиз. 1967. №1. С.21-28.

61. Крылов Н.Н., Ким Ю.Е. Резка металла в горячем состоянии // Труды ВНИИметмаш. 1966.-№18.-С. 10-20.

62. Кульчицкий Л.О. Энергетический баланс дуги при сварке металлическими электродами. Киев. Из-во АН УССР. 1941. 85 с.-23066. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука. 1970.-660 с.

63. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат. 1990. - 367 с.

64. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.Н. Тепло и массообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергоатомиздат. 1985. - 312 с.

65. Кучин В.Д., Шастова А.К. Магнитогидродинамическая теория электрического заряда. Материалы «4-ой Всесоюзной конференции по электроконтактной обработке труднообрабатываемых материалов. Запорожье. 1973. С.3-5.

66. Кучук Яценко С.И., Лебедев В.К. Контактная стыковая сварка непрерывным оплавлением. Киль.: изд. АН УССР. 1965. -138 с.

67. Кэйс В.М. Конвективный тепло и массообмен. Пер. с англ. М.: Энергия. 1972.-448 с.

68. Лабунцов Д.А., Зудин Ю.Б. Процессы теплообмена с периодической интенсивностью. М.: Энергоиздат. 1984. - 245 с.

69. Лазаренко Б.Р.j Лазаренко И.Н. Электроискровая обработка токопрово-дящих материалов. М.: Из-во АН СССР. 1958. - 361 с.

70. Лазаренко Б.Р. Электрические способы обработки металлов и их применение в машиностроении. М.: Машиностроение. 1978. - 316 с.

71. Лайцанский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука. 1987. - 840 с.

72. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука. 1988. - 731 с.

73. Левина З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость в машиностроении. -М.: Машиностроение. 1971. 264 с.

74. Лившиц А.Л., Отто М.Ш. Импульсная электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1983. 350 с.

75. Лесков Г.И. Электрические сварочные дуги. М.: Машиностроение. 1970.-335 с.

76. Лившиц А.Л., Юхвид М.Е. Электроконтактный метод удаления дефектного слоя у слитков // Станки и инструмент. 1959. №4. - С. 10-12.

77. Локай В.И., Бодунов М.Н., Шуйков В.В., Шукин А.В., Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение. 1993.-288 с.

78. Львовский Е.Н. Статические методы построения эмпирических формул. М.: Высш. школа. 1982. - 224 с.

79. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа. 1967. -599 с.

80. Лыков А.В. Тепломассообмен (справочник). М.: Энергия. 1971 -560 с.

81. Любавский К.В. Металлургия сварки плавлением. М.: Машгиз. 1960. Т.1.-150 с.

82. Ляпунов М.А., Цента Е.А., Юфа Э.П. Электрорезионная обработка металлов и сплавов. Киев, Техника, 1965.150 с.

83. Ляменков В.Т. «Электрофизические и электрохимические методы обработки». М.: НИИМАШ. 1975. вып. 2. С.9-11.

84. Мазель А.Г. Технологические свойства электросварочной дуги. М.: Машиностроение. 1969. - 187 с.

85. Мамет М.О., Стрелков Ю.Н., Карташев А.Г. "Электрофизические и электрохимические методы обработки". - М.: НИИМАШ, вып. II. С.15-18.

86. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учеб. для вузов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие, 1985. - 496 с. '

87. Методы расчёта сопряжённых задач теплообмена. / Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер и др. М.:Машгиз. 1983. - 305 с.

88. Мещеряков Г.Н., Тихонов Г.И. О проплавлении и эвакуации металла при ЭКО. "Физика и химия обработки материалов". - М.: Изд-во АН СССР, 1977, №3, С.145-146.

89. Мещеряков Г.Н. Высокопроизводительная размерная обработка дуговыми разрядами. М.: Машиностроение. 1991. - 40 с.

90. Муравьёв В.Ф., Киселёв С.Н. Работоспособность и устойчивость вращающегося инструмента установок для контактно-дуговой резки // Сварка. /Вопросы атомной науки и техники/. 1986. вып. 2. - С.56-59.

91. Муравьёв В.Ф., Киселёв С.Н. Разработка инструмента и оптимизация технологических параметров контактно-дуговой резки // Сварка /Вопросы атомной науки и техники/. 1985. вып.2. - С.31-38.

92. Муравьёв В.Ф., Малявин Б.Г., Васин В.А. Оборудование для электроконтактной резки // Станки и инструмент. 1986. №5. - С.29-30.

93. Невежин В.К. Электроискровая обработка металлов при низких напряжениях // Электричество. 1951. №11. - С.48-54.

94. Невежин В.К. Электроискровая разрезка металлов. М., Оборонгиз, 1954,-100 с.

95. Немилов Е.Ф. Электро-эрозионная обработка материалов. Л.: Машиностроение. 1983. -160 с.

96. Нестационарный теплообмен. Комкин В.К., Калинин Э.К. и др. М.: Машиностроение. 1973. - 168 с.

97. Новое в электрофизической и электрохимической обработке материалов. Под ред. Л .Я. Попилова. JL: Машиностроение. 1972. - 360 с.

98. Павличенко B.C. Способ воздушно-электроконтактной резки металлов / Тех. Листок. Куйбышев: ЦБТИ. 1967. - 12 с.

99. Пацкевич И.Р. Рябов В.Р., Деев Г.Ф. Поверхностные явления при сварке металлов. Киев. Наукова думка. 1991. - 240 с.

100. Петров Г.А., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов: Учебник для вузов. М.: Высш. школа. 1977. - 392 с.

101. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчёты теплового режима твёрдых тел. -Л.: Энергия. 1968. 303 с.

102. Повх И.Л. Техническая гидромеханика. М.: Машиностроение. 1976. -502 с.

103. Подураев В.Н., Камалов B.C. Физико-химические методы обработки. -М.: Машиностроение, 1976. 215 с.

104. Подураев В.Н. Технология физико-химических методов обработки. -М.: Машиностроение, 1985. 265 с.

105. Получистовая электроконтактная обработка металлов / Б.Я. Борисов, И.В. Рябов, М.К. Русев, Б.Н. Левченко // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1974. вып. II. С.26-30.

106. Попов П.К., Шамсутдинов Ф.А. Перспективы применения волновых зубчатых передач в приводах промышленных роботов. В кн.: Конструкция, расчёт и производство волновых зубчатых передач. - Свердловск, 1983, С.36-38.

107. Попов П.К., Шамсутдинов Ф.А. Расчёт моментов холостого хода ВЗП // Изв. ВУЗов Машиностроение. 1986. -№11-С.19-23.

108. Повх И.Л. Техническая гидромеханика. Л.: Машиностроение. 1976. -502 с.

109. Прохоров И.Н. Физические процессы в металлах при сварке. М.: Металлургия. т.1.1968. - 695 с.

110. Размерная электрическая обработка металлов / Под ред. А.В. Глазкова. М.: Высш. школа, - 1978. - 336 с.

111. Размерная электрическая обработка металлов // Артамонов Б.А., Виш-ницкий А.Л., Волков Ю.С. и др. М.: 1978. - 178 с.

112. Разработка и внедрение роботизированного комплекса по изготовлению обода опорного катка изделия "21". Отчёт по теме / СТИММП. Руководитель темы Ф.А. Шамсутдинов. ГР №01870005353, Инв. №02880052103 -Семипалатинск. 1987 - 197 с.

113. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение. 1989. - 496 с.

114. Рота И.К. Турбулентный пограничный слой в несжимаемой жидкости.- JL: Судостроение. 1967. 247 с.

115. Рыкалин Н.Н., Расчёты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз. 1951.-295 с.

116. Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электронно-лучевой обработки материалов. М.: 1978. - 239 с.

117. Рыкалин Н.Н Тепловые процессы при стыковой сварке//Сб. трудов лаборатории сварки металлов А.Н.СССР. 1959. С.7-52.

118. Русев М.К. Электроконтактная обработка цилиндрических и профильных деталей из труднообрабатываемых материалов // Дисс. канд. техн. наук.- Запорожье. 1970. 200 с.

119. Сварка и свариваемость материалов. Справочник. T.I /под общей редакцией В.Н. Волченко/- М.: Металлургия, 1981 527 с.

120. Справочник технолога-машиностроителя. T.I / Под редакцией А.Г. Косилова и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.

121. Селезнёва В.А., Попов П.К. Экспериментальное исследование неравномерности вращения суппорта станка попутного точения с волновой зубчатой передачей. В кн.: Новые приборы и механизмы. Конструирование и технология их изготовления. - JL, 1976, С.4-7.

122. Семёнов В.Н., Фатеев Н.К. О миграции электрических дуговых разрядов в межэлектродном промежутке при электроконтактной резке. // "Электронная резка материалов". №6.1983. С. 19-24.

123. Семёнов В.Н. и др. Электроконтактная резка листов из сплавов АМЦ. -Сварочное производство, 1968, №3, С.37-38.

124. Семёнов В.Н., Фотеев Н.К. Котов А.А. Электрофизические и электрохимические методы обработки. - М.: НИИмаш. 1975. вып. 9. С.6-8.-235132. Семёнов В.Н. и др. Способ электроконтактной резки металлов. Авт. свид. №217563. опубл. в БИ №16.1968. 182 с.

125. Семёнов В.Н., Фотеев Н.К. Воздействие электромагнитного поля на процесс электроконтактной резки. // "Электронная обработка материалов". №3. 1983. С.5-10.

126. Семёнов В.Н., Фотеев Н.К. Качество поверхности после элктроконтак-ной резки // Электронная обработка материалов. 1984. №1. - С.5-9.

127. Смоленцев В.П. Изготовление инструмента непрофилированным электродом. -М.: Машиностроение. 1977. 121 с.

128. Смоленцев В.П., Артамонов Б.А. Волков Ю.С. и другие. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов, т.1,2 //под ред. Смоленцева В.П. М.: Высшая школа. 1983, т.1. с. 246. т.2. - 208 с.

129. Соммервилл Дж.М. Электрическая дуга. Пер. с англ. Госэнергоиздат. 1962.-162 с.

130. Теоретические основы сварки / Под ред. В.В. Фролова. М.: Высшая школа. 1970. - 592 с.

131. Тепло и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник/под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина - М.: Энергоиздат. 1982. - 510 с.

132. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. П/р Патона Б.Е. - М.: Машиностроение. 1974. - 767 с.

133. Тарзиманов Г.А. Проектирование металлорежущих станков. М.: Машиностроение. 1980.-288 с.

134. Тихонов Г.И., Некрасов Б.П. Электроконтактная обработка особопроч-ного чугуна. В н.-т. реф. сб. " Электрофизические и электрохимические методы обработки". - М.: НИИмаш. 1971. №6. С.7-10.

135. Фотеев Н.К. Технология электроэрозионной обработки. М.: Машиностроение, 1980.180 с.

136. Цой П.В. Методы расчёта задач тепломассопереноса. М.: Энергоиз-дат. 1984.-416 с.

137. Шамсутдинов Ф.А. Поперечная жёсткость гибкого колеса ВЗП // Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1984. №2. С.36-40.

138. Шамсутдинов Ф.А. Поперечная жёсткость генератора ВЗП // Изв. ВУЗов. Машиностроение 1984. №7. с. 44-47.

139. Шамсутдинов Ф.А. Перспективы применения электрофизических методов обработки металлов в рамках программы "Конверсия" // Научный потенциал ВУЗов программе "Конверсия" : Тез. докл. научно-техн. конф. -Казань. 1993.-92 с.

140. Шамсутдинов Ф.А. Опыт разработки технологии и оборудования для скоростной резки холодного металлопроката на базе электроконтактного метода обработки // Механика машиностроения. Тез. докл. Междун. научно-техн. конф. Набережные Челны 1995. С.161-162.

141. Шамсутдинов Ф.А., Насыров Д.Г. Расчёт технологических параметров электроконтактной обработки материалов. // Вестник Казан, гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева. 2004. №1. С. 14-19.

142. Шамсутдинов Ф.А. Технологические особенности и энергетические параметры электрической обработки материалов методом контактного непрерывного оплавления // Вестник Казан, гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева. 2004. №3. С. 12-18.

143. Шамсутдинов Ф.А., Гайнетдинов В.Ш. Тепловые процессы электроконтактных методов обработки материалов оплавлением // Изв. ВУЗов. Авиационная техника. 2005. №2. С.74-79.

144. Шамсутдинов Ф.А. Основы электрической обработки контактным непрерывным оплавлением. Набережные Челны.: Издательство Камского государственного политехнического института. 2005. - 113 с.

145. Шамсутдинов Ф.А., Дементьев В.Б. Размерная электрическая обработка материалов контактным непрерывным оплавлением (статья). Технологическое обеспечение надежности и долговечности машин //Сборник научных трудов.: ИПМ.Ур О РАН Ижевск. 2006. - 242 с.

146. Шамсутдинов Ф.А., Дементьев В.Б. Опыт разработки технологического оборудования электрических методов обработки.// Проблемы механики и материаловедения. Тезисы докладов III Научно-практической конференции. -Ижевск. 2006. -С.64-65.

147. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука. 711 с.

148. Шнеэ Я.И., Канниос В.М., Котляр И.В. Газовые турбины. Киев. Высш. школа. 1976. - 295 с.

149. Шульман З.П. Конвективный тепломассообмен реологически сложных систем. М.: Энергия. 1975. - 168 с.

150. Электроимпульсная обработка металлов. // A.JI. Лившиц, А.Т. Кравец, И.С. Рогачёв, А.Б. Сосенко. М.: Машиностроение. 1967. - 296 с.

151. Электроэрозионная и электрохимическая обработка: Расчет, проектирование, изготовление и применение электродов-инструментов: Ч. 1. Электроэрозионная обработка // ЭНИМС, CETIMO-CEPMO (Фр.)/Под ред. А.Л. Лившица, А. Роша. М.: НИИмаш, 1980. 224 с.

152. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник / Под ред. Л.Я. Попилова. Л.: Машиностроение. Ленин, отд-ие. 1982.-420 с.

153. Энгель А., Штеенбек М. Физика и техника электрического разряда в газах. T.I и II. ОНТИ. 1935. 174 с.

154. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект. М. Л.: Машгиз. 1955. -52 с.

155. А.с. 1147878, МКИ5 F 16 Н 1/00; F 16 Н 55/00. Волновая зубчатая передача / Попов П.К., Шамсутдинов Ф.А. (РФ).

156. А.с. 1534230, МКИ5 F 16 Н 1/00; F 16 Н 55/00. Волновая зубчатая передача / Шамсутдинов Ф.А. (РФ).

157. Пат. 2207232 Российская Федерация МПК7 В 23 Н 7/12, В 23 К 11/23. Устройство для электроконтактной резки металлов / Шамсутдинов Ф.А., Та-липова И.П.; заявитель и патентообладатель Камский государственный политехнический институт.

158. Ber W., Нбскег К. Theorie des Anodenfalls Nat, 9a. 72. 1954.

159. Cobine J.D., Gallagher C.J. Current density of the arc cathode. Spot. Phys. Rev., 74,1948, №10,1524.

160. Finkelnburg W., Maecher H. Electrische Boger und thermisches Plasma. -Handbuch der Phusik, Bd. XXII, 1956, S. 254-444.

161. HeiderichR. -"Werkstattund Betrieb", №1955, Bd 88, H.l, S. 23.-239177. Weizel W., Rompe R. Theorie electrischer Licht bogen und Funken, Leipzig, 1949.

162. Machines a CNC d'usinage par electro erosion // Mach'pro. Hors - Serie. 4 Septembre 1989. P. 280-295.