Электроэрозионная резка металла

<Тешетневс^ие чтения. 2016

Еще один тип установок - установки, работающие по принципу орбитальной абразивно-экструзионной обработки. Данные установки в основном применяются для обработки несквозных полостей, обработки штампов и пресс-форм. В орбитальной абразивно-экструзионной обработке обработка достигается за счет колебаний профильного пуансона (или самой заготовки) относительно заготовки в нескольких измерениях в медленно текущей вязкоупругой среде. Часть абразивной среды заполняет зазоры, что вместе с колебаниями пуансона позволяет повысить качество обрабатываемой поверхности [5].

Современные установки также зачастую оснащены продвинутыми системами управления ходом процесса, числовым программным управлением (ЧПУ). Данные системы помогают автоматизировать процесс обработки, упростить настройку и подбор оптимального режима, лучше следить за ходом процесса, что, в свою очередь, помогает добиться большей точности, лучшей производительности и качества обработанной поверхности.

В нашей стране разработан ряд конструкций установок для двунаправленной обработки [2; 5].

Проведенный обзор конструкций установок показал, что все они имеют вертикальную компоновку рабочих цилиндров. Такой подход существенно ограничивает технологические возможности по финишной обработке каналов большой длины, в частности трубных заготовок.

Решением данной проблемы является разработка модульной установки для абразивно-экструзионной обработки с горизонтальной компоновкой рабочих цилиндров. Установка представляет собой набор модулей, установленных оппозитно. Каждый модуль представляет собой конструкцию из двух цилиндров: гидравлического, который создает необходимое усилие для проталкивания среды, а также рабочего, который заполняется абразивной средой. Модули устанавливаются на специальную разборную опорную конструкцию, с возможностью увеличивать рабочую зону благодаря добавлению дополнительных секций. Также на опорную конструкцию возможна установка дополнительных опор для деталей большой длины, которые помогают избежать смещения и искривления детали в процессе обработки.

Установка обладает возможностью объединения большего количества модулей для одновременной обработки нескольких каналов у детали, а также установки дополнительных ультразвукового генератора или генератора магнитного поля для комбинированных методов обработки. Модульный принцип по-

УДК.621.96

строения установки дает возможность варьирования количества рабочих цилиндров и их взаимного расположения в горизонтальной плоскости, а также быстрого монтажа и переналадки установки, легкой транспортировки и мобильности.

Библиографические ссылки

1. Левко В. А. Научные основы абразивно-экструзионной обработки деталей : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. 222 с.

2. Сысоев С. К., Сысоев А. С. Экструзионное хо-нингование деталей летательных аппаратов: теория, исследования, практика : монография / Сиб. гос. аэро-космич. ун-т. Красноярск, 2005. 220 с.

3. Левко В. А. Особенности реологии рабочей среды при абразивно-экструзионной обработке // Вестник СибГАУ. 2005. Вып. 7. С. 96-100.

4. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка. Современный уровень, проблемы и направления развития // Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309, № 6. С. 125-129.

5. Левко В. А. Абразивно-экструзионная обработка: современный уровень и теоретические основы процесса : монография / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. 228 с.

References

1. Levko V. A. Nauchnye osnovy abrazivno-ekstruzionnoy obrabotki detaley: monografiya [Scientific bases abrasive flow machining: monograph]. Krasnoyarsk, SibGAU риЬ1., 2015, 222 p.

2. Sysoev S. K., Sysoev A. S. Ekstruzionnoe khoningovanie detaley letatel'nykh apparatov: teoriya, issledovaniya, praktika: monografiya [Extrusion honing parts of aircraft: Theory, Research, Practice: monograph]. Krasnoyarsk, SibGAU publ., 2005. 220 p.

3. Levko V. A. [Features rheology working medium at abrasive flow machining]. Vestnik SibGAU. 2005, No. 7, P. 96-100.

4. Levko V. A. [Abrasive flow machining: modern level, problems and development trends]. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2006. Vol. 309, № 6. P. 125-129.

5. Levko V. A. Abrazivno-ekstruzionnaya obrabotka: sovremennyy uroven' i teoreticheskie osnovy protsessa: monografiya [Abrasive flow machining: modern level and theoretical bases of the process: monograph]. Krasnoyarsk, SibGAU publ., 2007. 228 p.

© Логинов А. Н., Алексеев P. P., 2016

ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛА

А. А. Луканов, Д. В. Павлов, М. В. Кубриков

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: alex-lukan45@yandex.ru

Рассмотрен способ электроэрозионной обработки металла в промышленных технологиях.

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, электроэрозионная резка, электроэрозионные станки.

Технология и ме%атронщ& в машиностроении

ELECTROEROSIVE CUTTING OF METAL

A. A. Lukanov, D. V. Pavlov, M. V. Kubrikov

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: alex-lukan45@yandex.ru

The author determines a way of electroerosive metal working in industrial technologies.

Keywords: Electric erosion machining, electroerosive cutting, electroerosive machines.

Электроэрозионная обработка - один из способов изменения размеров и форм заготовок из металлов и сплавов. В основном с помощью такой обработки формируют сквозную или глухую перфорацию в теле заготовки.

Причем форма тела может быть буквально любой: от классического круга до сложного многоугольника. Также электроэрозионной обработкой можно ускорить процесс формирования пазов под шпонку, канавок любой формы, фасонных плоскостей и прочих элементов, которые крайне затруднительно (или невозможно) сформировать с помощью традиционной обработки резанием.

Словом, в некоторых обстоятельствах электроэрозионная обработка металлов является единственно возможной и наиболее точной технологией.

Суть электроэрозионного «резания» заключается в использовании разрушительной энергии дугового «пробоя» между катодом и анодом. Проскакивая между электродами, электрическая дуга буквально разъедает кристаллическую решетку обрабатываемой заготовки (отсюда и аналогии с эрозией). При этом частота такого «проскакивания» изменяется в пределах от 5 кГц до 0,5 МГц [1].

Причём процесс электрической «эрозии» полностью контролируется компьютерами, что позволяет гарантировать и высокую производительность, и высокую точность такой обработки, так как сама деталь является одним из электродов. Впрочем, качество и производительность процесса электроэрозионной обработки зависит от частоты и мощности импульсов, подаваемых на пару электродов.

Поэтому в процессе металлообработки задействуют несколько вариантов интересующего нас процесса, а именно:

1. Анодно-механическая разновидность электроэрозии, основанная на дуговом резании с параллельным удалением отходов процесса из рабочей зоны. С помощью данной технологии можно не только резать заготовку, но и шлифовать ее поверхность или затачивать кромки под нужным углом. Данный способ дуговой обработки используется в процессе производства классического металлорежущего инструмента.

2. Электроимпульсная разновидность дуговой эрозии. Это процесс, который характеризуется максимальной производительностью, но не гарантирует высокого качества обработанной поверхности. Поэтому электроимпульсное оборудование используют только для черновой обработки металлов.

3. Электроконтактный способ формирования нового рельефа детали, который реализуется в жидкой среде, что дает технологам дополнительные преимущества, связанные с возможностью контролировать температуру в зоне электроэрозионного разрушения.

4. Электроискровая методика, которая используется в процессе высокоточной эрозийной обработки самых мелких деталей из металлов.

Кроме того, все четыре способа обработки дают еще один положительный результат - они повышают поверхностную твердость обработанной заготовки, не меняя прочие характеристики металла [2].

В процессе электроэрозионной обработки участвуют два электрода - сама деталь и стержень из тугоплавкого материала, не подверженного процессу электрической эрозии. В большинстве случаев тугоплавкие электроды производят из вольфрама, сдобренного различными присадками, или из технически чистого графита. Впрочем, к работе допускаются и электроды из меди, латуни и даже алюминия.

Схема подключения полярности в паре «заготовка -режущий электрод» может быть прямой и обратной. В первом случае (прямая полярность) на заготовку подают положительный заряд, во втором случае - отрицательный.

Такая избирательность объясняется неравномерностью распределения энергии в паре анод-катод: на меньших частотах плавится анод, а на больших частотах - катод.

Регулируя схему подключения тока и частотные характеристики импульса, можно добиться большей производительности при достаточно высоком качестве обработанной поверхности.

Кроме того, обратная или прямая полярность позволяет сберечь материал «режущего» электрода, снижая себестоимость процесса электроэрозионной обработки [3].

Первые образцы электроэрозионных станков появились в середине 1940-х годов в СССР. Ну, а первый станок с числовым программным управлением создали вначале 60-х в Швейцарии.

Современные станки позволяют решать как массовые, так и мелкосерийные или единичные задачи как эстетического (шлифовка, декорирование и прочее), так и практического (перфорация сквозных и глухих отверстий, формирование пазов, заточка режущего инструмента) характера. Причем и с теми, и с другими целями электроэрозионные станки справляются с одинаковой эффективностью [4].

Решетневс^ие чтения. 2016

Себестоимость обработки на подобном оборудовании намного ниже аналогичного показателя, характерного для классических металлорежущих станков.

А качество поверхности иногда просто недостижимо для станков из обычной группы.

Поэтому аппараты электроэрозионной обработки используются для создания высокоточных деталей, применяемых в аэрокосмической отрасли, приборостроении, станкостроении, автомобилестроении и прочих отраслях, испытывающих потребность в подобных изделиях [5].

К сожалению, данная технология обработки металла редко используется в промышленных технологиях, помимо аэрокосмической отрасли, хотя она более точная и выгодная по себестоимости.

Библиографические ссылки

1. Левинсон Е. М., Лев В. С. Справочное пособие по электротехнологии. Электроэрозионная обработка металлов. Л. : Лениздат, 1972. 327 с.

2. Гусев В. Н. Анодно-механическая обработка металлов. М.-Л. : Машгиз, 1952.

3. Космачев И. Г. Обработка металлов анодно-механическим способом. М. ; Л. : Машгиз, 1961.

4. Металлорежущие станки : учебник. В 2 т. / В. В. Бушуев, А. В. Еремин, А. А. Какойло, В. М. Макаров Т. 2. М. : Машиностроение, 2011. 586 с.

5. Серебреницкий П. П. Современные электроэрозионные технологии и оборудование : учеб. пособие. 2-е изд., доп. и перераб. СПб. : Лань, 2013. 352 с.

References

1. Levinson E. M., Lev V. S. The Handbook on electrotechnology. Electroerosive processing of metals. L. : Lenizdat, 1972. 327 p.

2. Gusev V. N. Anode machining of metals. M. ; L., Mashgiz, 1952.

3. Kosmachev I. G. Processing of metals anode mechanically. L. : Mashgiz, 1961.

4. Bushuyev V. V., Eremin A. V., Kakoylo A. A., Makarov V. M. Metal-cutting machines: textbook. In two volumes. M. : Mechanical engineering, 2011. Vol. 2. 586 p.

5. Serebrenitsky P. P. Modern electroerosive technologies and equipment: Manual. 2nd prod., additional and reslave. SPb. : Lan publishing house, 2013. 352 p.

© Луканов А. А., Павлов Д. В., Кубриков М. В., 2016

УДК 004.93'1

СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ НА БАЗЕ МАНИПУЛЯТОРА

В. С. Мозговой

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: Kred.999@gmail.com

Система технического зрения имеет некоторые преимущества перед зрением человека, что является немало важным для технологии и мехатроники в машиностроении. Описаны основные задачи системы технического зрения и методы обработки изображения.

Ключевые слова: СТЗ, основные задачи СТЗ, методы обработки изображения.

VISION SYSTEM ON THE BASIS MANIPULATOR V. S. Mozgovoy

Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Kred.999@gmail.com

Vision system has some advantages over the human eye, which is not important enough for the technology and mechatronics in mechanical engineering. The paper describes basic problem of vision systems and image processing methods.

Keywords: STZ, STZ main tasks and image processing techniques.

Введение. Система технического зрения (СТЗ) -это применение компьютерного зрения для промышленности и производства. Областью интереса машинного зрения являются цифровые устройства вво-

да/вывода и компьютерные сети, предназначенные для контроля производственного оборудования (см. рисунок). Машинное зрение имеет некоторые преимущества перед зрением человека. Соответственно,