РОЗДІЛ 2
НАПРЯМКИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Обгрунтування напрямків і методів досліджень
Спосіб РОД реалізує різноманітні технологічні схеми формоутворення і дозволяє з високою продуктивністю порівняно з традиційними способами ЕЕО отримати різноманітної форми отвори, порожнини та стержні. Це обумовило його впровадження перш за все в інструментальному виробництві для отримання порожнин штампів гарячого об'ємного штампування, обробки глибоких отворів, очищення твердосплавних пресформ та в ремонтному виробництві для випалювання залишків зламаного металорізального інструменту.
Для обробки листового металу і отримання серійних листових деталей спосіб РОД раніше не застосовувався і не був об'єктом відповідних досліджень. Тому необхідні дослідження фізичного механізму електричної ерозії в умовах РОД листового металу, розробка технології та пристроїв, приклади реалізації конкретних технологій виготовлення серійних деталей, впровадження цих технологій у виробництво та визначення області раціонального практичного застосування процесу і його конкурентоспроможності порівняно з іншими способами виконання розділових операцій.
"Інструментом" обробки при РОД є стаціонарна електрична дуга в поперечному потоці робочої рідини. Нами виконано теоретичні та експериментальні дослідження фізичного механізму електричної ерозії в умовах обробки внутрішніх та зовнішніх контурів листових деталей, зокрема динаміки процесу електричної ерозії, можливості керування енергетичними характеристиками дуги для забезпечення якості поверхні при виході ЕІ. При цьому було використано сучасні методи досліджень, такі як осцилографування та металографічні дослідження.
Із попередніх досліджень відомо, що найкращу ерозійну стійкість мають ЕІ з графітизованих матеріалів при застосуванні робочої рідини із нафтопродуктів. Тому для досліджень використовувались ЕІ з матеріалу МПГ-7 та масло "Індустріальне-12" в якості робочої рідини. Зворотна полярність електродів забезпечує найкращу якість обробки. Міжелектродний зазор (бічний) коливається в межах 0,15...0,04 мм.
Для зазначених умов виконано дослідження впливу геометрії робочої кромки ЕІ на технологічні характеристики процесу. Встановлено, що при застосуванні уніфікованих ЕІ для визначених технологічних схем формоутворення основними факторами, що обумовлюють енергетичні та геометричні характеристики дуги, фізичний механізм процесу і технологічні характеристики РОД є сила технологічного струму І і статичний тиск робочої рідини на вході в міжелектродний зазор . При цьому статичний тиск можна через відомі коефіцієнти опору перевести в динамічний . Хоча параметр однозначно впливає на якісні показники процесу, проте статичний тиск більш зручний для поточного контролю та керування характеристиками процесу. Тому для конкретних технологічних схем формоутворення замість динамічного тиску доцільно користуватись статичним тиском робочої рідини на вході в міжелектродний зазор , який легко контролюється і опосередковано визначає динамічний тиск: , де - коефіцієнт втрат тиску (коефіцієнт опору), який може бути розрахований або визначений експериментально. Зокрема для калібрування і трепанації знаходиться в межах 1,6...2,5, а при обробці отворів змінного по висоті поперечного перерізу становить 6...7.
Для визначення технологічних характеристик процесу РОД розділових операцій використано математичні методи планування експерименту [12, 32, 55, 66], що дало можливість отримати деякі теоретичні уявлення про фізичний механізм процесу і оцінити теоретичні передумови кількісно.
При цьому відповідні теоретичні і експериментальні дослідження дозволили зробити висновок, що технологічні характеристики процесу можуть бути представлені у вигляді функціональної степеневої залежності від сили струму та статичного тиску потоку робочої рідини , що і було реалізовано нами при визначенні цих характеристик процесу.
РОД має широкі можливості здійснення різноманітних технологічних схем формоутворення, що були розроблені для реалізації РОД внутрішніх і зовнішніх контурів листових деталей при виконанні розділових операцій. Розроблено, експериментально досліджено і допрацьовано конструкції ЕІ. Експериментально досліджено технологічні характеристики процесу, такі як продуктивність, якість обробленої поверхні, що характеризується шорсткістю та глибиною зони термічного впливу, точність обробки, стійкість ЕІ.
Практична реалізація способу РОД вимагає створення різноманітного обладнання та пристроїв. Було розроблено пристрої для отримання серійних деталей с/г машин на універсальному копіювально-прошивному верстаті "Дуга-8" та ЕЕГ РОД АМН-1 до настільного свердлувального верстата. Останні впроваджено у виробництво.
2.2. Обладнання, пристрої, зразки, апаратура
Форма і розміри зразків цілком визначались класифікаторами типових деталей та отворів, представленими на рис. 1.11. Деталі отримували зі штаби та мірних заготовок, відходів штампування як поштучно, так і набраними в пакет. Матеріал зразків - переважно вуглецеві сталі, з яких отримують серійні деталі с/г машин, сталь 65Г, а також сталь У8. ЕІ виготовлялись із графітизованого матеріалу МПГ-7, який має високу ерозійну стійкість при обробці сталі.
Для дослідження фізичного механізму електричної ерозії і технологічних характеристик РОД застосовувались різноманітні ЕІ як простої, так і складної форми (рис. 2.1), а також різноманітні плоскі заготовки. Заготовки для обробки отворів кріпились за допомогою прихватів або набирались на оправку і затискались гайкою (рис. 2.2).
Дослідження технологічних характеристик процесу, фізичного механізму електричної ерозії та гідродинаміки процесу проводились безпосередньо при отриманні відповідних деталей класифікатора із використанням спеціальних пристроїв: відповідного електродотримача, в якому кріпився ЕІ та тримача для ЕЗ, що містились в герметизованій камері.
Експериментальні дослідження процесу РОД листових деталей, насамперед його технологічних хар