РАЗРАБОТКА СЛОЖНОПРОФИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА-ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТОДОМ БЫСТРОГО ПРОТОТИПИРОВАНИЯ

Аннотация: В статье описаны технология создания электрода-инструмента на основе технологии быстрого прототипирования с применением современных САПР и языков на примере проектирования и изготовления электрода-инструмента для методов электроэрозионной обработки.

Ключевые слова: САПР, среда программирования, быстрое прототипирование, формообразование, электроэрозионная обработка.

Современные изделия машиностроительного комплекса характеризуются наличием большого количества деталей (до нескольких десятков тысяч в одном готовом изделии), часть из которых в силу различных причин (конструктивные особенности, прочностные и массогабаритные характеристики, показатели эргономики и эстетики) имеют сложную форму рабочих поверхностей. Получение таких форм классическими методами формообразования затруднено. На это оказывают влияние сложность геометрии обрабатываемых поверхностей, высокие требования к точности и качеству поверхностного слоя, необходимость придания традиционному осевому и режущему инструменту сложной геометрии рабочего движения. Перспективным подходом, позволяющим решить данную проблему, представляется использование для формообразования таких поверхностей бесконтактных электрических методов обработки, когда применяемый электрод-инструмент (ЭИ) имеет рабочую поверхность, обратноэквидистантную обрабатываемой поверхности. Однако, в этом случае возникает проблема создания собственно рабочей поверхности ЭИ, которая также имеет сложную геометрию профиля, повторяющую профиль обрабатываемой детали с учетом изменения ее размеров на величину межэлектродного зазора (МЭЗ). Зачастую трудовые и экономические затраты на изготовление такого ЭИ сопоставимы, а иногда и превышают стоимость изготовления деталей с применением традиционных процессов резания. Решение этой проблемы возможно путем разработки и исследования метода создания комбинированного ЭИ на основе технологии быстрого прототипирования из нетокопроводящих материалов с последующим нанесением на его рабочую поверхность токопроводящего покрытия.

Укрупненно работа над созданием комбинированного ЭИ протекает в несколько этапов (рисунок 1)

Это открывает возможность применения комбинированных ЭИ для электроэрозионной обработки (ЭЭО).

При таком подходе решается один из основных недостатков ЭЭО, который связан с тем, что для обработки сложнопрофильной поверхности необходимо создать ЭИ с обратно эквидистантной сложнопрофильной поверхностью с учетом межэлектродного зазора (МЭЗ) на обработку, что приводит к существенному повышению экономической себестоимости метода.

Факторы, влияющие на технологические параметры обработки, определяются электроэрозионным оборудованием и процессами, происходящими в процессе обработки. Погрешности, возникающие за счет действия процессов электроэрозионной обработки существенно выше погрешностей, вносимых современным оборудованием. Поэтому наиболее важным является совершенствование методов расчета технологических и конструктивных параметров ЭИ (величина МЭЗ, допуск на размер рабочей части ЭИ, геометрия токоподводов и т.п.).

Одним из основных инструментов, позволяющих реализовать это являются системы автоматизированного проектирования (САПР).

Положительными особенностями использования информационных технологий являются:  Сокращение затрат;  Минимизация трудовых и экономических ресурсов;  Быстрая смена номенклатуры.

В качестве примера можно рассмотреть возможность финишной обработки замковой части лопаток рабочего колеса магистрального насоса, проектирование которого осуществляется в рамках проекта, выполняемого совместно ФГБОУ ВГТУ и ОАО «Турбонасос».

Конструкция основного рабочего органа (рабочего колеса) прорабатывается в наиболее популярной у инженеров проектировщиков подобного оборудования САПР ANSYS, позволяющей получать геометрию профиля пера лопатки и рабочего колеса в целом в зависимости от  требуемых технических параметров готового изделия. Полученная геометрия характеризуется значительной кривизной и может быть описана кривыми 2-го и 3-го порядка (Рисунок 2).