Воронежский государственный

технический университет

УДК 621. 047. 08

Г.П. Смоленцев, М.Г. Смоленцев, И.Т. Коптев

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Сложившаяся в последние годы общая экономическая ситуация заставила выполнить всесторонний экономический анализ целесообразности применения новых технологий, в том числе электрохимической размерной обработки. Выяснилось, что нестационарные процессы, основанные на варианте с неподвижными (в направлении зазора электродами) в ряде случаев намного конкурентоспособнее, чем все другие способы формообразования, однако применять их крайне сложно, т.к. практически отсутствуют системные разработки и обобщения, учитывающие достижения последних лет в области физики, химии, технологии, теории управления процессами.

При нестационарном режиме (НР) достигаются многие показатели, которые отвечают современным запросам промышленности: высокая степень универсальности метода, когда можно без изменения кинематики оборудования приступать к обработке другой детали, простейшая конструктивная схема станков, где требуются только настроечные перемещения и установки, возможность широкого использования модульного принципа, где большая часть модулей строится на базе серийных комплектующих с незначительной доработкой, создание универсальных переносных и передвижных установок с локальными ваннами, где обрабатываемая деталь составляет часть технологической системы, что позволяет производить операцию без транспортировки детали, снижение затрат на подготовку обслуживающего персонала.

Анализ показал, что без крупных теоретических разработок обработка в нестационарном режиме длительное время будет оставаться одной из разновидностей полировки, где она конкурентоспособна только в отдельных приложениях.

Воронежский государственный

технический университет

УДК 621.923

В.Н.Старов

НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ШЛИФОВАНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Техническое переоснащение производства, необходимое для подъема экономики страны, связано с разработкой, созданием и внедрением новых материалов и эффективных технологий их обработки. Из-за своих уникальных свойств все большее применение находят неметаллические кристаллические, аморфные и получаемые по керамической технологии или горячим прессованием материалы. Область применения керамики, ситаллов, различных ферромагнитных материалов, органических и неорганических стекол простирается от космической техники, летательных аппаратов, радиоэлектроники, радиолакации, средств связи, автоматики, сверхвысокочастотной техники до отдельных приборов и деталей машин.

Низкая обрабатываемость заготовок из неметаллических материалов, обусловленная спецификой их свойств, например, повышенной твердостью и хрупкостью, малой теплопроводностью и доменной структурой, затрудняет получение из них высококачественных деталей. Основными операциями формообразования неметалличенских материалов является шлифование, а основным методом - алмазное шлифование.

Автором создана и реализована новая идеология высокоэффективной абразивной обработки связанным зерном хрупких неметаллических материалов, основанная на процессах контактного абразивного взаимодействия в системе деталь-инструмент-среда (ДИС), управление которыми осуществляют технологическими средствами, обеспечивающими разные уровни дискретности резания. Предложена концепция активного рабочего пространства (TS АРП ПШ), позволяющая исследовать процесс абразивной обработки, прогнозировать и планировать качество обработки.

Установлено влияние на качество обработки: подвижной системы в структуре ДИС; особой макротопологии выступов прерывистой рабочей поверхности шлифовальных инструментов; вида, состава и способа подачи технологических жидкостей; электрических потенциалов и физико-химических явлений, позволяющих целенаправленно управлять выходными показателями и параметрами процесса плоского шлифования неметаллов.

Определены физические, математические и функционально-структурные модели процессов дискретного шлифования, позволяющие осуществлять с ними многоплановые действия, включая оптимизацию режимов и условий абразивной обработки поликристаллических, получаемых по керамической технологии (горячим прессованием), а также аморфных материалов. Предложен показатель контактной обрабатываемости материалов шлифованием и обосновано его многоцелевое применение, основанное на учете скорости съема обрабатываемого материала и энергетики процесса.

Созданы и запатентованы комплекты средств технологического обеспечения процессов плоского и фасонного шлифования, включающие: способы абразивной обработки (с целью формирования заданной макротопологии рабочей поверхности шлифовального инструмента); различные конструкции абразивных шлифовальных инструментов на жесткой и упругой основах; составы технологических жидкостей (ТЖ) и способы их транспортировки в пространство контактного взаимодействия; сопла для активации ТЖ. Создан новый тип шлифовальных инструментов и способ обработки, реализующие принцип аддитивно-адаптивного удаление припуска. Разработанные на основе предложенных методик, структур, моделей технологические процессы с использованием высокоэффективных средств технологического обеспечения качества шлифовальных поверхностей хрупких неметаллических материалов апробированы в различных отраслях народного хозяйства, они внедрены и предназначены для широкого использования в промышленности.

Воронежский государственный

технический университет

УДК 621.049

В.П. Смоленцев, А.И.Болдырев, В.П.Кузовкин, А.В.Кузовкин

Научные основы автоматизации комбинированной обработки с применением наполнителя

Одним из наиболее перспективных методов, применяемых на финишных операциях, которые характеризуются широким применением ручного монотонного труда и высокими требованиями к качеству поверхностного слоя деталей, является комбинированная обработка с применением твердого наполнителя. Высокие показатели метода по технологическим и качественным характеристикам, его универсальность и простота применения позволили занять ему достойное место среди перспективных способов финишной обработки деталей машин.

Метод широко применяется в авиационной, ракетно-космической и других областях машиностроительной промышленности. При этом остро стоит проблема автоматизации процесса размерной комбинированной обработки гранулами сложнопрофильных и труднодоступных участков поверхности деталей. Автоматизация проектирования технологического процесса с использованием этого метода и непосредственная автоматизация его использования дают возможность значительно повысить качественные характеристики обработанной поверхности и увеличить ее точность по сравнению с традиционными методами формообразования сложнопрофильных поверхностей.

Определенные трудности при решении данной проблемы связаны с недостаточной проработкой вопроса построения математического описания процесса. Такое положение сложилось в связи со сложностью математического моделирования многофакторного и многовариантного процесса.

Первоначально данную проблему предполагалось решить путем управления отдельными составляющими комбинированной обработки. Однако это дает возможность повысить лишь некоторые показатели процесса, а комплексного повышения технологических характеристик добиться не удается. Основная идея исследования - это рассмотрение процесса обработки детали с применением сложной рабочей среды с позиций автоматизированного выбора оптимального сочетания параметров многофакторного процесса. При этом многофакторная оптимизация проводится из условия обеспечения заданных показателей качества получаемой детали.

В результате проведенных исследований, разработано программное обеспечение, зарегистрированное в Государственном фонде алгоритмов и программ Российской Федерации (рег. ном. 50980000030), позволяющее проводить выбор оптимальных режимов комбинированной обработки на этапе подготовки технологического процесса.

Воронежский государственный

технический университет

УДК 621. 047. 08

А.И. Болдырев, В.В. Бородкин, К.В. Бородкин, В.Б. Бочаров

ОБРАБОТКА ДЛИННОМЕРНЫХ КАНАЛОВ ВЫСОКОЙ ТОЧНОСТИ С ГАРАНТИРОВАННЫМ НАКЛЕПОМ

Изделия современного машиностроения содержат большое количество деталей, имеющих длиномерные каналы различного сечения, к которым предъявляются высокие эксплуатационные требования. Одним из путей обеспечения их качества, надежности и долговечности является поверхностный наклеп. За счет создания на поверхности детали оптимального наклепанного слоя удается улучшить механические показатели материалов, повысить усталостные характеристики изделий, снизить материалоемкость, что особенно важно для авиационной и ракетной техники. Однако на практике не всегда удается обеспечить расчетную степень наклепа из-за влияния остаточных напряжений, возникающих на предшествующих стадиях технологического процесса. Устранить такую наследственность позволяет предшествующая электрохимическая размерная обработка, так как после анодного растворения металлов практически отсутствуют следы изменения поверхностного слоя и на поверхности не образуется наклеп и остаточные напряжения сжатия. Ее сочетание с методами механического поверхностного упрочнения (виброэлектрохимическая обработка, обработка в электролите с наполнителем и др.) открывает принципиальную возможность управлять качеством поверхности, создавая в ней бездефектный слой с заданным наклепом.

Достижение заданного качества поверхности высокой точности формообразования возможно при взаимном регулировании процесса анодного растворения постоянным усилием деформирования и достижением стабильности исходной поверхности под наклеп за счет анодного растворения на глубину, превышающую глубину залегания остаточных напряжений. Комбинированный электрод-инструмент, выполненный из изолированных один от другого инструментов для электрохимической обработки и для протягивания, перемещают с такой скоростью, чтобы независимо от исходного припуска после обработки рабочей частью оставался незначительный припуск под протягивание, необходимый для обеспечения заданной величины наклепа. Для регулирования скорости перемещения комбинированного инструмента создают постоянное усилие его продольного перемещения. Такая электрохимикомеханическая обработка может быть реализована в самых общих случаях. Если имеется местное снижение диаметра канала заготовки, то эта схема обработки позволяет ускоренно удалять повышенный припуск непосредственно перед калибрующим элементом за счет задания инструменту для электрохимической обработки осциллирующего движения вдоль оси детали. При этом используется эффект производительного локального съема материала в месте повышенного наклепа, создаваемого ударными усилиями инструмента.