Текущая глава начинается с истории EDM и указывает на тенденции производства в процессах сверления и фрезерования электроэрозионных станков, а также внедрение в общее содержание диссертации. В 1938 году молодой научный сотрудник Всесоюзного электротехнического института (Москва) Борис Лазаренко и его жена Наталья Лазаренко открыли новый метод обработка металлов[1, стр. 322-327]. Они анализировали разрушение коллектора возгоранием электрического двигатели, чтобы смягчить его. Они думали, что охлаждение этого теплового эффекта маслом было бы правильным подходом, но оказалось, что разрушения увеличились в раз 100. Затем у Лазаренко повилась идея использовать это открытие для удаления материала. Авторское свидетельство № 70010 было получено пятью годами позже, 3-го Апреля 1943 г. «Способ обработки металлов и других электропроводящих материалов». Так началась история EDM. Лабораторная работа Б.А. Лазаренко и Н.И. Лазаренко (см. рис.1.), первое электроразрядное устройство (оно использовалось для обработки заготовок с помощью электроэрозии) и первый промышленный электроэрозионный станок.
Лабораторная работа Б.А. Лазаренко и Н.И. Лазаренко рис. 1:
1.3 Типы процессов электроэрозионной обработки

Различают несколько типов электроэрозионной обработки, каждый из которых имеет свои особенности. Один из них - искровая электроэрозия (ИЭЭ), при которой между электродом и поверхностью обрабатываемой детали возникает искровой разряд, в результате чего на поверхности образуются микрократеры и следы искр. Еще один тип - объемная электроэрозия (ОЭЭ), при которой металл удаляется из не только с поверхности детали, но и из ее объема. В результате происходит образование прожогов, отверстий и других объемных форм. Также существует фрезерование электроэрозионное (ФЭЭ), которое представляет собой процесс, в котором электродом является фреза, а обрабатываемой поверхностью - заготовка. В результате этого процесса на поверхности детали образуются канавки и пазы, а фреза может быть изготовлена из различных материалов, таких как графит и твердосплавный материал. Обработка каждого типа электроэрозионной обработки имеет свои особенности и может применяться в зависимости от требований к конечному продукту.
В настоящее время эффективность электроэрозионных процессов в производстве металлических изделий оценивается весьма высоко. Среди них наиболее распространены и хорошо изучены процессы травления искровым, лазерным и электроэрозионным методами.
Травление электроэрозионным методом, в отличие от других методов электроэрозии, не приводит к образованию отверстий или выступов в обрабатываемой поверхности, однако на поверхности детали образуются микроканавки и шероховатости. Это позволяет достичь требуемой гладкости и точности обработки.
Лазерная электроэрозия использует лазер в качестве источника разряда, что позволяет добиться высокой точности и скорости обработки в сравнении с искровым и травлением электроэрозионным методом.
В зависимости от требуемого результата и характеристик обрабатываемого материала, выбирается определенный тип электроэрозионного процесса. Каждый из этих методов обладает своими преимуществами и недостатками.
Искровая электроэрозия представляет собой процесс, при котором электрический ток пропускается через электрод, расположенный на небольшом расстоянии от обрабатываемой поверхности детали. Образующаяся искра раскалывает поверхность детали, отделяет микрочастицы материала, которые удаляются в жидкости.
Применение искровой электроэрозии позволяет создавать сложные детали с высокой точностью и поверхностной отделкой, а также обрабатывать материалы, которые трудно режущими инструментами обработать, такие как титан, сталь высокой прочности и керамика. Однако, несмотря на преимущества, такие как возможность изготовления сложных форм и деталей с малыми толщинами стенок, процесс ИЭЭ является достаточно медленным и может требовать много времени на обработку больших поверхностей. Для правильного выполнения процесса с использованием искры требуется специальная аппаратура и обученные специалисты.
В отличие от этого метода, объемная электроэрозия позволяет удалить материал изнутри детали, используя специальную электродную систему, состоящую из двух электродов, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Этот метод позволяет удалить материал не только с поверхности детали, но и в ее объеме, что расширяет возможности для создания сложных форм. Однако, как и в случае искровой электроэрозии, для управления этим процессом также требуются специальная аппаратура и квалифицированные специалисты.
Объемная электроэрозия (ОЭЭ) - метод обработки материалов, который широко применяется в авиационной, медицинской и электронной промышленности. Он позволяет создавать сложные геометрические формы и отверстия в материалах, таких как титан, сталь высокой прочности, керамика и другие труднорежущиеся материалы.
Основной принцип ОЭЭ заключается в прохождении электрического тока через электродную систему, что создает высокочастотные колебания. Именно они вызывают разрушение материала, при котором он начинает растрескиваться и отклеиваться от поверхности детали. Этот процесс приводит к формированию каналов и отверстий внутри материала.
Одним из основных преимуществ ОЭЭ является высокая точность и повторяемость процесса. Кроме того, этот метод позволяет создавать сложные геометрические формы и минимально деформировать материал.
Однако недостатком ОЭЭ является довольно высокая стоимость оборудования и длительное время обработки, особенно при работе с толстыми деталями.
Таким образом, объемная электроэрозия является эффективным методом обработки материалов, который позволяет создавать сложные геометрические формы и отверстия при минимальной деформации материала. Однако использование этого метода требует высокой стоимости оборудования и продолжительного времени выполнения процесса.
Фрезерование электроэрозионное является процессом, когда фрезерный электрод перемещается по заданной траектории и контактирует с поверхностью обрабатываемой детали. В результате прохождения электрического тока через фрезерный электрод и деталь, возникает электрический разряд, который приводит к стиранию материала с поверхности детали. Форма фрезерного электрода определяет форму, создаваемую внутри детали.
Фрезерование электроэрозионное активно применяется для изготовления сложных деталей из труднорежущихся материалов, таких как сталь высокой прочности, титан или никель. Этот метод позволяет производить детали с высокой точностью и повторяемостью, при этом минимизируя деформацию материала.
Существуют различные методы обработки материалов, одним из которых является фрезерование электроэрозионное. Этот метод отличается возможностью создания сложных геометрических форм, точностью и повторяемостью процесса, а также минимальной деформацией материала. Тем не менее, фрезерование электроэрозионное имеет недостатки, среди которых высокая стоимость оборудования и длительное время обработки, особенно при работе с толстыми деталями. Кроме того, процесс может привести к неравномерному стиранию материала, требующему дополнительной обработки.
Один из альтернативных методов обработки материалов – травление электроэрозионное. Этот процесс основывается на использовании электрического разряда между электродом и деталью. При прохождении тока через деталь происходит удаление материала с поверхности, образуя выемки или выступы определенной формы. Форма выемок или выступов зависит от формы электрода и условий процесса.

Использование травления электроэрозионного также имеет свои преимущества и недостатки. Среди преимуществ можно выделить возможность быстрой обработки материала с высокой точностью. Однако, как и в случае фрезерования электроэрозионного, оборудование для проведения процесса имеет высокую стоимость. Помимо этого, травление электроэрозионное может привести к повреждению поверхности детали и ограниченным возможностям создания деталей сложной геометрической формы.
Технология травления электроэрозионного имеет ряд преимуществ и недостатков, которые следует учитывать при ее применении. Главным преимуществом является возможность создания сложных профилей поверхности с высокой точностью. Это также дает возможность создавать детали из материалов, которые трудно режутся, например керамики и сапфира.
Однако следует учитывать, что процесс может быть весьма медленным, особенно при работе с толстыми деталями. Помимо этого, процесс может вызывать деформацию детали и повреждение поверхности. Важно отметить, что данный процесс требует специальной техники и квалификации оператора, что зачастую увеличивает стоимость производства.
Таким образом, травление электроэрозионное может использоваться для создания деталей с высокой точностью и сложными профилями поверхности, особенно из твердых материалов. Тем не менее, необходимо учитывать, что процесс имеет как плюсы, так и минусы, что делает его выбор вариативным в зависимости от конкретной задачи производства.
Лазерная электроэрозия представляет собой процесс удаления тонких слоев материала с поверхности детали с помощью лазерного луча. Процесс начинается с тщательной настройки оборудования на определенную заданную точку на поверхности детали. Лазерный луч сканирует поверхность детали, удаляя материал, пока не будет достигнут нужный профиль поверхности.

Лазерный луч может настраиваться на различные режимы работы с учетом типа и толщины материала, такие как импульсный или непрерывный режимы. Основными преимуществами лазерной электроэрозии являются ее способность обрабатывать сложные и тонкие детали и создавать высокоточные детали с гладкой поверхностью и малыми размерами отверстий и выемок. Этот процесс также характеризуется высокой скоростью обработки и позволяет снизить количество отходов материала, что может значительно уменьшить затраты на производство.
Тем не менее, как и любой процесс, лазерная электроэрозия также имеет свои недостатки, среди которых следует отметить высокую стоимость оборудования и необходимость наличия квалифицированного оператора, который способен правильно настроить оборудование на нужный режим работы. Кроме того, некорректная настройка оборудования или неправильный выбор режима работы может привести к деформации детали и повреждению поверхности, особенно если не учитываются свойства материала.



ГЛАВА 2 ОСНОВЫ МЕТОДА ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ТОЧЕНИЯ
2.1 Определение технологических параметров

Технологические параметры, необходимые для управления процессом, могут быть определены с трудом. Машины EDM обычно используют две широкие категории генераторов, известных как источники питания, включающие группу, использующую RC-схемы и группу, основанную на импульсах, управляемых транзистором.
В обеих категориях основными контролируемыми параметрами при настройке являются ток и частота поставки. В схемах RC может возникнуть контроль в течение времени разряда, который заслуживает внимания, поскольку вероятно будет зависеть от фактических условий искрового зазора, включая размер и загрязнение. Кроме того, напряжение разомкнутой цепи может быть распознано как напряжение установившегося состояния цепи RC.
Таким образом, при управлении процессом EDM и определении соответствующих технологических параметров следует учитывать как контролируемые параметры тока и частоты, так и детали схем RC и напряжения разомкнутой цепи.
В генераторах, основанных на транзисторном управлении, происходит доставка потока импульсов напряжения на электроды с возможностью контроля импульсов по форме, например, квазипрямоугольной. Амплитуда каждого импульса определяется напряжением разомкнутой цепи, а продолжительность каждого импульса может быть установлена. Максимальная продолжительность разряда равна длительности импульса напряжения, и ожидается, что между двумя последовательными импульсами тока не возникнет временной интервал, равный или превышающий время между ними. Данный процесс важен для правильного функционирования генератора и достижения требуемой точности в выходном сигнале. Таким образом, генераторы, работающие на транзисторном управлении, обладают более точным и контролируемым сигналом по сравнению с другими типами генераторов. Это делает их широко используемыми в различных областях, таких как физика, электроника, микроэлектроника и другие смежные области науки и техники. [4, стр. 8-13]
Параметры различных генераторов, используемых в машиностроении, могут быть установлены на конкретной машине в зависимости от их производителя. Контроль тока во время разряда, который генерируется, также может быть регулируемым. Однако детали генераторов и систем управления на машинах не всегда доступны для пользователя, что создает трудности при описании технологических параметров процесса EDM.
Кроме того, параметры, влияющие на явления, происходящие между инструментом и электродом, связаны с контроллером движения электродов. При этом следует учитывать, что различные факторы, такие как расстояние между инструментом и электродом, время выдержки, импульсы напряжения, а также количество разрядов, оказывают влияние на параметры EDM. Поэтому для оптимизации технологических параметров необходимо обратиться к различным источникам, предоставляющим информацию о характеристиках генераторов и других элементов системы. В результате можно достичь наилучшего результата при производстве изделий с помощью EDM-технологий.
В работе EDM (электроразрядном обработке материалов) решающую роль играют электрические параметры, такие как ток, напряжение, частота импульсов и др. Для измерения и оценки этих параметров Ferri предложил новую методику, позволяющую проводить измерения без остановки процесса и не ограничиваясь только поверхностью обрабатываемого материала.
Этот метод применим не только в области μ-EDM, но и в других операциях EDM. Использование данной методики позволит пользователям оценить реальные электрические параметры процесса различных материалов в режиме реального времени.
Такой подход укрепляет независимость пользователя от заявлений производителя машины и гарантирует более точные результаты при механической обработке материалов в равных условиях. Важным преимуществом методики является возможность прямого контроля за процессом обработки, что повышает эффективность обработки и дает больше свободы в выборе процессных параметров.

2.2 Механизм удаления материалов

Ван Дейк был первым, кто сделал попытку научно объяснить явления, которые происходят при обработке материала электрическим разрядом. Он разработал тепловую модель в сочетании с вычислительным моделированием, чтобы объяснить процессы, которые происходят между электродами во время обработки. Однако, он признал, что для преодоления недостатка экспериментальных данных, сделал довольно много предположений.
Дальнейшее изучение того, что происходит при обработке материала электрическим разрядом с точки зрения теплопередачи, привело к появлению трех научных работ в конце восьмидесятых - начале девяностых годов. Первая работа представляет тепловую модель удаления материала на катоде, вторая - модель тепловой эрозии, происходящей на аноде, а третья работа описывает плазменный канал, формируемый при прохождении разрядного тока через диэлектрическую жидкость. Валидность этих моделей подтверждается экспериментальными данными, предоставленными AGIE.
Последние исследования процессов ЭДМ указывают на тепловой характер этого процесса, который сопровождается динамикой давления и устраняет материал из двух электродов за счет плавления или испарения. В данном контексте модели, основанные на подводных взрывах или сбросах газов, могут обеспечить авторитетную поддержку данного утверждения. Однако, для ситуаций с низкой энергией разряда, модели данного типа оказываются неэффективными в объяснении экспериментальных данных.

С другой стороны, недавние исследования указывают на необходимость альтернативных моделей, которые могут более эффективно описывать процесс ЭДМ. Такие модели обычно обосновываются на основе современной литературы исследований. Например, некоторые из них предполагают учет процессов ядерного перепрыгивания в наноструктурах материала, находящихся на электродах. В целом, альтернативные модели процесса ЭДМ являются областью интенсивных исследований, которые приобретают все большую актуальность в науке.
Среди них модель Сингха и Гоша вновь соединяет удаление материала из электрода с присутствием электрической силы на поверхности электрода, которая могла бы механически удалять материал и создавать кратеры. Это было бы возможно, потому что материал на поверхности изменил механические свойства из-за повышенной температуры, вызванной прохождением электрического тока.[9] Моделирование авторов показало, как они могут объяснить EDM лучше, чем тепловая модель (плавление или испарение), особенно для небольших энергий разряда, которые обычно используются в μ-EDM и в отделочных операциях.[7]
Учитывая множество доступных моделей, представляется, что механизм удаления материала в EDM еще недостаточно изучен и что необходимы дальнейшие исследования для его прояснения, особенно учитывая отсутствие экспериментальных научных доказательств для построения и проверки текущих моделей EDM. Это объясняет увеличение текущих исследовательских усилий в связанных экспериментальных методах.
В данном исследовании рассмотрены различные модели электроразрядного обработки с использованием EDM (Электроискровой обработки) и их возможности в удалении материала из электрода. В частности, были рассмотрены модели Сингха и Гоша, которые предполагают удаление материала из электрода в результате присутствия электрической силы на его поверхности. По мнению авторов, такой механизм возможен благодаря изменению механических свойств материала на поверхности электрода в результате повышенной температуры, вызванной электрическим током.
Было показано, что данные модели могут лучше объяснить процесс EDM, особенно при небольших энергиях разряда, которые используются в μ-EDM и в отделочных операциях. Однако, учитывая доступность множества других моделей, механизм удаления материала в EDM по-прежнему не является достаточно изученным.
В связи с этим, возникает необходимость в дальнейших исследованиях на данную тему, особенно учитывая отсутствие экспериментальных доказательств, которые могли бы подтвердить текущие модели EDM. Таким образом, усилия в области связанных экспериментальных методов по текущей теме возрастают.
Операции электроэрозионной обработки являются важным процессом в производстве различных деталей и изделий. Существует несколько основных факторов, которые могут влиять на эффективность ЭОД, такие как скорость удаления материала (MRR), скорость износа инструмента (TWR), шероховатость поверхности (Ra) и твердость материала.
Наиболее значимым входным фактором, который влияет на скорость удаления материала (MRR), является искровой ток (I). Другие факторы, такие как ток разряда, время импульса, время выключения импульса, рабочий цикл и напряжение для EDM, также могут оказывать влияние на производительность.
Для скорости износа инструмента (TWR) также наиболее значимым фактором является искровой ток (I), который влияет на обработку заготовки с последующим временем искры и напряжением.
В области изготовления инновационная технология EDM непрерывно прогрессирует. Дополнительное внимание уделяется оптимизации метода за счет снижения количества электродов. Результаты обзора работ в этой области позволяют сделать первые выводы о том, какие факторы являются ключевыми в электроэрозионной обработке.
2.3 Быстрое сверление отверстий EDM
Метод быстрого сверления отверстий EDM является одним из наиболее оптимальных видов электроэрозионной обработки для создания небольших углублений в заготовке. С помощью этого метода за единицу времени специалисты могут вырезать отверстия глубиной в дюйм за несколько минут. Для реализации данной технологии используются электроэрозионные станки, работающие на основе вращения трубчатого электрода, который распыляет под высоким давлением диэлектрическую жидкость. Метод быстрого сверления отверстий EDM нашел широкое применение в авиакосмической и энергетической отраслях, где требуются качественные и точные отверстия любых размеров. Данный метод отличается высокой скоростью работы и одновременно позволяет сохранять точность созданных отверстий.
Сверление охлаждающих отверстий в различных компонентах авиационных и наземных турбин широко осуществляется с помощью EDM и лазерной обработки. Однако будущее поколение авиационных двигателей будет иметь большое количество охлаждающих отверстий, из-за чего возникнет огромное давление на поставщиков технологий для достижения высоких требований в производительности и качестве отверстий. Таким образом, перед нами возникает возможность улучшить процесс сверления скважин, чтобы соответствовать постоянно растущим требованиям заказчиков.
Для достижения этой цели необходимо изучение высокоскоростного сверления отверстий (диаметр 0,8 мм) из аэрокосмического сплава на основе никеля (толщиной 5-10 мм) с применением электроэрозионных и лазерных сверлильных станков. Эти технологии могут помочь улучшить производительность и качество отверстий в будущем поколении авиационных двигателей.
Разработан электроэрозионный станок, предназначенный для быстрого сверления малых, точных и глубоких отверстий. Он оснащен вращающейся трубкой-электродом, который транспортирует струю диэлектрической жидкости под давлением. С использованием данного типа сверления EDM возможны отверстия глубиной до 2 метров 54 см за 60 секунд. Эффективность сверления зависит от свойств материалов, диаметра обработки и технологических режимов.
Данный станок является превосходной альтернативой спиральному сверлению для материалов, слишком твердых для него. Он широко используется в аэрокосмической промышленности для создания охлаждающих отверстий в лопастях и других компонентах. А также электроэрозионный станок используется в промышленности газовых турбин, в формах и матрицах, а также в подшипниках.
Использование электроэрозионного сверления достигает превосходных результатов, уменьшая время и затраты на обработку материала. Это подчеркивает его значимость в индустрии, где время - это деньги.Применение данного типа сверления является рациональным и эффективным решением в создании мелких, точных и глубоких отверстий.
2.4 Изготовление штампов для чеканки

Создание штампов для производства украшений, значков и других предметов можно осуществить с помощью метода чеканки (штамповки).
Для начала процесса требуется изготовить положительный мастер, который может быть создан из стерлингового серебра. Этот метод выбирается из-за того, что при соответствующих настройках машины мастер значительно эродируется и используется только один раз.
Полученную матрицу после закалки можно использовать в капельном молотке для получения штампованных плоских заготовок из вырезанных листовых заготовок бронзы, серебра или низкопрочного золотого сплава. Для изготовления значков эти плоскости могут быть дополнительно сформированы до изогнутой поверхности другой матрицей.
Для получения готового продукта можно использовать метод EDM, который выполняется погруженным в диэлектрик на масляной основе.
В завершении процесса, объект может быть дополнительно очищен твердым (стекло) или мягким (краска) эмалированием, или гальванизирован чистым золотом или никелем. Однако, более мягкие материалы, такие как серебро, могут быть выгравированы вручную в качестве уточнения.
Данный процесс иллюстрируется на рисунке 6 в приложении 3.


Рисунок 2.2 - Панель управления EDM (машина Hansvedt). Машина может быть отрегулирована для получения очищенной поверхности (электрополия) в конце процесса.

2.5 Сверление небольших отверстий

Для сверления малых отверстий в промышленности и специфических производствах используется технология EDM. Эта технология может быть применена на станках с проволочным сверлением малых отверстий EDM, чтобы создать сквозное отверстие в заготовке, через которое проводится проволока для операций EDM с разрезанием проволоки. Головка EDM для сверления малых отверстий устанавливается на станке для резки проволоки и позволяет получать готовые детали из крупных закаленных пластин без предварительного сверления.
Эта технология активно используется в различных отраслях промышленности. К примеру, в производстве авиационных двигателей и других компонентов используется сверление малых отверстий EDM, чтобы создать калиброванные отверстия в горячекованых и жаропрочных материалах. В производстве микрочипов и электронных компонентов EDM используется для создания отверстий в металлической фольге и других материалах со сложной геометрией.
Однако, важно учитывать, что EDM может привести к микровибрациям и деформации материала в зоне сверления. Поэтому, перед использованием данной технологии необходимо провести тщательное тестирование и анализировать качество деталей, полученных с помощью EDM.
EDM используются для сверления рядов отверстий в передних и задних кромках лопаток турбин, используемых в реактивных двигателях. Поток газа через эти небольшие отверстия позволяет двигателям использовать более высокие температуры, чем это возможно в противном случае. Высокотемпературные, очень твердые, монокристаллические сплавы, используемые в этих лезвиях, делают обычную обработку этих отверстий с высоким соотношением сторон чрезвычайно сложной, если не невозможной.
Малое отверстие EDM также используется для создания микроскопических отверстий для компонентов топливной системы, спиннеретов для синтетических волокон, таких как вискоза и других.[13]
Автономные машины для сверления малых отверстий EDM с осью x-y, также известные как супер сверло или поппер для отверстий, могут быть использованы для обработки сквозных или слепых отверстий различных размеров. Они оснащены длинным трубчатым электродом из меди или латуни, который вращается в патроне и используется в качестве промывочного агента и диэлектрика.
Процесс сверления основан на электроэрозионном принципе и выполняется водой, протекающей через электрод для удаления образующихся частиц. Электродные трубки работают подобно проволоке в электроэрозионных станках и имеют искровой зазор и скорость износа. Некоторые сверлильные модули могут просверлить отверстия длиной до 100 мм в мягкой или закаленной стали менее чем за 10 секунд, с относительным износом от 50% до 80%.
Модули с малым отверстием могут обрабатывать отверстия диаметром от 0,3 мм до 6,1 мм. Латунные электроды обладают легкой обработкой, но не рекомендуются для операций по резанию проволоки из-за возможности эрозии частиц латуни, что вызывает обрыв проволоки «латунь на латуни». Рекомендуется использование медных электродов. Сверлильные модули с малым отверстием обеспечивают быстрое и точное сверление многочисленных отверстий, что делает их необходимыми в различных производственных процессах.

2.6 Обработка металла при разрушении и преимущества и недостатки

В производстве имеется несколько производителей машин EDM, которые предназначены для осуществления конкретных задач, таких как удаление сломанных режущих инструментов и крепежа с заготовок. В контексте этого приложения процесс получает название «обработка распада металла» или MDM.
При процессе распада металла удаляется лишь центр сломанного инструмента или крепежа, при этом отверстие остается нетронутым. Это позволяет восстановить деталь в исходном виде. [19, стр. 239-241]
Часто EDM сравнивают с электрохимической обработкой. Однако EDM обладает рядом преимуществ, среди которых можно выделить:Способность обрабатывать сложные формы, которые в противном случае было бы трудно изготовить с помощью обычных режущих инструментов.
EDM-технология обладает рядом преимуществ перед электрохимической обработкой. Она позволяет обрабатывать сложные формы, которые трудно было бы изготовить с помощью обычных режущих инструментов. Также EDM позволяет обрабатывать чрезвычайно твердый материал с очень близкими допусками и маленькие заготовки, для которых обычные режущие инструменты могут повредить деталь от избыточного давления. Еще одним преимуществом является отсутствие прямого контакта между инструментом и заготовкой, что позволяет обрабатывать деликатные участки и слабые материалы без ощутимых искажений.
EDM-технология также обладает возможностью получения хорошей отделки поверхности и тонких отверстий, а также конических отверстий. Внутренние контуры труб или контейнеров и внутренние углы до R.001" могут быть обработаны методом EDM.
Существует ряд недостатков в технологии электроэрозионной обработки (EDM), которые затрудняют и ограничивают ее применение в промышленности. Одной из проблем является трудность поиска высококвалифицированных сотрудников, способных работать с этой технологией. Кроме того, скорость удаления материала в этом процессе может быть медленной и ограничивает производительность.
Другим недостатком является потенциальная пожароопасность, связанная с использованием диэлектриков на основе горючих масел. Дополнительное время и затраты требуются на создание электродов для таранного/грузила EDM. Воспроизведение острых углов на заготовке также затруднено из-за износа электродов. Удельное энергопотребление заметно высокое, что может приводить к перерасходу электроэнергии.
Кроме того, обработка электропроводящих материалов возможна только при определенной настройке процесса. Еще одним недостатком является чрезмерный износ инструмента во время механической обработки. Образование «Переразреза» является еще одним фактором, ограничивающим производительность и качество обработки при использовании технологии EDM.
Обобщая вышесказанное, использование технологии EDM имеет свои недостатки и ограничения, которые рекомендуется учитывать при выборе оптимального метода обработки материалов. Важным аспектом является создание условий для исключения потенциальных проблем, связанных с трудностью поиска и обучения персонала, оптимизации процесса и минимизации затрат.

ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ТОЧЕНИЯ

На характер тока и результаты процесса электроэрозионного точения влияют различные факторы: физико-технические характеристики заготовки, материал электрода, полярность электрода, электрические и временные параметры напряжения и межэлектродного зазора (размер, частота, скважность импульсов и др.), конструкция и технические характеристики электрода, характеристики рабочей жидкости, параметры окружающей среды [4]. В результате исследований [4; 2] Получены расчетно-экспериментальная зависимость, которая позволяет выбирать режимы обработки в зависимости от качества и производительности и проектирования технологических процессов.
В связи с изменением условий процесса, изменением технической операции и переходом выходные характеристики процесса изменяются в широких пределах. Это касается как качества продукции, так и производительности процесса. Поэтому для достижения заданного (оптимального) результата необходимо контролировать ход технологического процесса.
Сложность управления ЭДМ заключается в том, что внешние воздействия и свойства контролируемого объекта могут неожиданно изменяться в широком диапазоне, а знания об их природе и характеристиках неполны. Кроме того, процесс EDM плохо формализован из-за сложного I и взаимодействия технических параметров и выходных величин [5].
В связи с этим разработка системы управления EDM и расчет параметров ее элементов требует создания соответствующей модели процесса, для чего необходимо знание зависимостей между различными параметрами процесса.
Задачами моделирования являются.
1. моделирование тепловых процессов в межэлектродном пространстве.
3. определение геометрии одной лунки с использованием данных о распределении температурного поля внутри исследуемого компонента.
3. расчет шероховатости обработанной поверхности с использованием данных о геометрии лунки и математических соотношений.
Теоретическое моделирование импульса эрозии проводилось в программном пакете MATLAB, который использует метод конечных элементов для решения задачи.
Метод конечных элементов - это численный метод, используемый для решения частных дифференциальных и интегральных уравнений, возникающих при решении задачи [6].
Пакет MATLAB может моделировать большинство физических процессов, включая процессы EDM. Пакет предоставляет возможность моделирования процессов передачи энергии с учетом кинетики химических реакций, движения жидкостей и газов, электромагнитных взаимодействий и процессов теплопередачи, а также возможность решения проектных задач в области микроэлектромеханики.

1. Моделирование тепловых процессов в межэлектродном промежутке

Для задания геометрии необходимо создать прямоугольную схему, имитирующую сечение электрода-детали (рис. 3.1, а).
Располагаем ось симметрии модели так, чтобы она проходила через центр разрядного канала. На рис. 3.1 (б) показаны точки в зоне разряда.
ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Применение исследования

Экономическая оценка метода электроэрозионного точения может быть проведена с учетом различных факторов, таких как стоимость оборудования и материалов, технологические параметры, энергетическая эффективность, скорость производства и качество обработки.
Первоначальные инвестиционные затраты на оборудование для ЭЭТ могут быть высокими, но затраты на операции могут быть ниже, чем при использовании традиционных методов. Это связанно с тем, что технология ЭЭТ обладает высокой точностью и эффективностью обработки, что позволяет сокращать затраты на материалы и временные затраты.
Кроме того, метод ЭЭТ позволяет достигать высокой повторяемости, что может существенно сократить затраты на доработку изделий и улучшить качество продукции. Также использование ЭЭТ может уменьшить количество отходов и снизить неблагоприятное влияние производственной деятельности на окружающую среду.
Таким образом, экономическая оценка метода ЭЭТ может показать, что этот метод эффективен и экономичен в использовании, если учитывать все факторы, включая первоначальные затраты на оборудование, стоимость материалов, скорость производства, качество и повторяемость продукции, а также неблагоприятное влияние на окружающую среду.

4.2. Расчет затрат, необходимых для реализации исследования


Первоначальные (капитальные) затраты приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Расчет первоначальных (капитальных) затрат, связанных с продуктом
Расчет стоимости оборудования приведен в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Расчет стоимости покупки оборудования

Расчет стоимости покупки ПО приведен в таблице 4.3.
Таблица 4.3- Расчет стоимости покупки ПО
Расчет инвестиций в оборотный капитал представлен в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Расчет инвестиций в оборотный капитал


4.3. Расчет текущих затрат, связанных с исследованием


Общая смета затрат на год представлена в таблице 4.5.

Таблица 4.5 - Общая смета затрат на исследование в расчете на год
Затраты на сырье не требуются.

Далее проводится расчет заработной платы, приведенный в таблице 4.6.

Таблица 4.6 -Расчет основной заработной платы на год

Расчет амортизации оборудования и нематериальных активов представлен в таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Расчет амортизации оборудования и нематериальных активов на год

4.4. Экономическая оценка эффективности проекта

Экономический эффект от предлагаемого решения – это повышение качества деталей при точении, а следовательно снижение их себестоимости. А при выявлении более точного линейного размера - экономия затрат на брак. В табл. 4.8 представлен расчет чистого дисконтированного дохода по проекту.


Таблица 4.8 -Расчет чистого дисконтированного дохода по проекту, в котором эффекты выражены в виде экономии затрат

Внедрение метода ЭЭТ является выгодным с финансовой точки зрения, так как общие затраты ниже выручки и приводят к положительной прибыли.
После проведения расчетов и анализа данных можно подвести следующие итоги, внедрение метода ЭЭТ позволит:
Снизить затраты на материалы и обработку компонентов;
Увеличить общую производственную мощность и количества готовой продукции;
Сэкономить материал и снизить брак.
После внедрения метода ЭЭТ необходимо проводить постоянный мониторинг эффективности процесса, а также обучение новых сотрудников и совершенствование технологических параметров.
Таким образом, внедрение метода ЭЭТ требует существенных усилий и инвестиций, но оно может улучшить качество и повысить эффективность производства, что в долгосрочной перспективе может окупить затраты и привести к увеличению прибыли.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы разработана методики обеспечения качества при обработке методом электроэрозионного точения.
Электроэрозионное точение является методом обработки материалов, при котором электрический разряд, примененный к металлическому изделию, образует искривление, что приводит к удалению материала от его поверхности. Этот метод имеет несколько преимуществ над традиционными методами обработки, включая возможность обработки сложной формы предмета, малых деталей и тугоплавких материалов.
Электроэрозионное точение в настоящее время находит применение в широком диапазоне отраслей, включая машиностроение, аэрокосмическую промышленность, медицинскую технику и другие. Он также широко используется в процессе производства инструментов и форм, качество которых может значительно повлиять на конечный продукт.
ЭЭТ также имеет технологические преимущества: скорость точения, возможность обработки тонких и сложных форм, отсутствие контакта, малое тепловое воздействие, что позволяет получить высококачественные поверхности изделий.
В целом, электроэрозионное точение представляет собой актуальный и важный метод обработки материалов для ряда отраслей, который обеспечивает высокое качество, точность и эффективность в производстве сложных деталей и поверхностей.
Посчитан экономический эффект от использования рассмотренного метода.




СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Богатырев А. Ю. Электроразведочное точение // Молодой учёный. — 2018. — № 18 (202). — С. 140-141.
2. Гуревич В. И., Парамонов А. Н. Электрозонное точение и его применение в производстве. - М.: Машиностроение, 2017. - 208 с.
3. Чертов А. Ю. Применение электрозонного точения при обработке высокопрочных материалов // Вестник машиностроения и технической кибернетики. — 2016. — Т. 5. — № 2. — С. 77-80.
4. Кузнецов М. А., Ларионов В. В., Железнов С. А. Исследование процесса электрозонного точения гладких поверхностей // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки. — 2017. — № 5 (146). — С. 74-89.
5. Васильев А. Н., Болдин О. Д. Обработка поверхностей методами электрофизической и химико-термической обработки // Ученые записки университета имени П. Ф. Лесгафта. — 2018. — Т. 162. — № 1. — С. 207-213.
6. Лапшин, А. А. Технологии и оборудование электрозонного точения / А. А. Лапшин. - М.: Издательский дом "Машиностроение", 2016. - 236 с.
7. Байкова, С. Н. Процессы и оборудование электрозонного технологического производства / С. Н. Байкова, И. В. Самохина. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. - 280 с.
8. Москаленко, О. В. Электрозонное напыление: технология и оборудование / О. В. Москаленко. - М.: Издательство "Техносфера", 2015. - 128 с.
9. Шевченко, А. П. Электрофизические методы обработки материалов / А. П. Шевченко, Н. Г. Кузнецова. - М.: Наука, 1985. - 232 с.
10. Клюев, М., Боккадоро, М., Перес, Р., Даль Бо, В., Стирниманн, Дж., Кустер, Ф. и Вегенер, К., 2016. Электроэрозионное сверление и формирование охлаждающих отверстий в турбине Inconel 718 Лезвия. Процедура Cirp, 42, стр. 322-327.
11. Клюев М., Марадиа У., Боккадоро М., Перес Р., Стирниманн Дж. И Вегенер К., 2016. Экспериментальное исследование электроэрозионного сверления и формовки SiSiC и SiC. Процедуры CIRP, 42, стр. 191-196.
12. Лазаренко, Б.Р.; Михайлов, В.В.; Гитлевич, А.Е.; Верхотуров А.Д.; Анфимов И.С. «Распределение элементов в поверхностных слоях при электроискровом легировании. (Распределение Элементов В Выставочных Слоях При Электроискровом Легировании)". Surf. Eng. Appl. Electrochem. (Электронная обработка материалов). 1977, 3: 28–33.
13. Лазаренко, Б.Р.; Дураджи, В.Н.; Брянцев И.В. «Влияние включения дополнительной индуктивности на характеристики анодных и катодных процессов. (О Влиянии Влюбления Дополнительной Интуиции На Характеристики Анонимного И Катодного Процесова)". Surf. Eng. Appl. Electrochem. (Электронная обработка материалов). 1979, 5: 8–13.
14. Лазаренко, Б.Р.; Лазаренко Н.И. "Электрическая искровая обработка металлов в воде и электролитах. (Электроискровая обработка Металлов в Воде и Электролитах)». Surf. Eng. Appl. Electrochem. (Электронная обработка материалов). 1980, 1: 5–8.
15. Крар, Стивен Ф.; Гилл, Артур Р. (2003). Изучение передовых производственных технологий (1-е изд.). Промышленная пресса. с. 6.2.1. ISBN 0831131500.
16. Dulebohn, "Tracer controlling machining by electrically induced erosion", U.S. Patent 3,614,372, поданный 4 декабря 1969 года, выданный 19 октября 1971 года.
17. Rogers, Barry (2018), "The Remarkable Abilities of Wire EDM", TechSpex, проверено 2018-05-21.
18. Мохри, Н.; Фукудзава, Ю.; Тани, Т.; Сайто, Н.; Фурутани, К. (1996). "Вспомогательный электродный метод для обработки изоляционной керамики". CIRP Annals - Технология производства. 45: 201–204. doi:10.1016/S0007-8506(07)63047-9.
19. Лю, Ю. Х.; Ли, Х..; Джи, Р. Дж.; Ю., Л. Л.; Чжан, Х. Ф.; Ли, К. Ю. (2008). "Влияние технологического параметра на производительность процесса электроразрядного фрезерования изоляционной керамики Al2O3". Журнал технологии обработки материалов. 208 (1–3): 245–250. doi:10.1016/j.jmatprotec.2007.12.143.
20. Морган, К. Дж.; Валланс, Р. Р.; Марш, Э. Р. (2004). "Микрообработка стекла с помощью поликристаллических алмазных инструментов, сформированных микроэлектроразрядной обработкой". Журнал микромеханики и микроинженерии. 14 (12): 1687. Бибкод:2004JMiMi.. 14.1687M. doi:10.1088/0960-1317/14/12/013. 2 S250921623CID.
21. Нарасимхан, Дж.; Ю., З.; Раджуркар, К.. (2005). "Компенсация износа инструмента и генерация траекторий в микро- и макроЭД". Журнал производственных процессов. 75–82. doi:10.1016/S1526-6125(05)70084-0.
22. Кёльш, Джеймс (октябрь 2009). «EDM: меняющееся конкурентное исчисление», Технология производства, Общество инженеров-технологов
23. Хан, Ф.; Чэнь, Л.; Ю., Д.; Чжоу, X. (2006). "Базовое исследование генератора импульсов для микро-ЭДМ". Международный журнал передовых производственных технологий. 33 (5–6): 474. doi:10.1007/s00170-006-0483-9. S2CID 110776709.
24. Jump up to:^{a b c d e} Ферри, К.; Иванов, А.; Петрелли, А. (2008). "Электрические измерения в μ-EDM" (PDF). Журнал микромеханики и микроинженерии. 18 (8): 085007. Бибкод:2008JMiMi.. 18h5007F. doi:10.1088/0960-1317/18/8/085007. 2 S110495415CID.
25. Ван Дейк, Франс (1973). Физико-математический анализ процесса электроразрядной обработки. Кандидатская диссертация Католический университет Лёвена.
26. Jump up to:^{a b} Дибитонто, Д. Д.; Юбэнк,. Т.; Патель, М. Р.; Барруфет, М. А. (1989). "Теоретические модели процесса электроразрядной обработки. I. Простая модель катодной эрозии». Журнал прикладной физики. 66 (9): 4095. Бибкод:1989JAP.... 66.4095D. doi:10.1063/1.343994.
27. Сингх, А.; Гош, А. (1999). "Термоэлектрическая модель удаления материала при электроразрядной обработке". Международный журнал станков и производства. 39 (4): 669. doi:10.1016/S0890-6955(98)00047-9.
28. Вишал Кумар Джайсвал (2018) Обзор литературы по электроразрядной обработке (EDM)». Международный журнал научных исследований и разработок 6.5 (2018): 239-241, IJSRD http://www.ijsrd.com/articles/IJSRDV6I50198.pdf
29. Бильштейн, Роджер Э. (1999). Этапы к Сатурну: технологическая история ракеты-носителя «Аполлон/Сатурн» (NASA-SP4206).. Издательство ДИАНА. С. 145. ISBN 9780788181863.
30. Тодд, Роберт Х.; Аллен, Делл К.; Алтинг, Лео (1994). Справочное руководство по производственным процессам. Industrial Press Inc. стр. 175–179. ISBN 0-8311-3049-0.
31. ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНАЯ ОБРАБОТКА (EDM). header.com
32. Кучуктурк, Г.; Коган, К. (2010). "Новый метод обработки электрически непроводящих заготовок с использованием электроразрядной обработки". Наука и техника механической обработки. 14 (2): 189. doi:10.1080/10910344.2010.500497. 2 S138552270CID. (2010).
33. Томпсон и. Бусти, «Лазерная обработка фигурных отверстий - история и будущее», IOP Conf. Ser. Mater. Нац., 2011, т. 26, с. 112-135,
34. F. J. Wos, «Лазерное формирование отверстий повышает эффективность турбины сгорания», 2010.