Расчет точности электрохимической размерной обработки с использованием активного контроля
В работе рассмотрено влияние на точность воздействия известных способов активного контроляпри механической обработке и электрохимической размерной обработке (ЭХО). Это направление исследований позволяет установить эффективные пути повышения точности при ЭХО.
Точность обработки можно рассматривать как степень соответствия результатов этой обработки с заданными размерами. Требуемую точность обеспечивает технологическая схема, которая позволяет получить требуемый размер детали, её координаты и форму при минимальных погрешностях. Для изучения вопросов точности ЭХО приразличных методах активного контроля были поставлены следующие задачиисследования [1]:
1. Теоретическое исследование точности ЭХО при различных методах активного контроля и разработка методик расчета точности.
2. Экспериментальные исследования точности ЭХО при различных способах активного контроля.
3. Разработка конструкций устройств для активного контроля ЭХО.
При пассивном контроле имеется возможность только регистрации брака. Сущность так называемого технологического или активного контроля заключается в непосредственном использовании измерений для регулирования инструмента или режимов обработки, определяющих размеры обрабатываемой детали в пределах допусков. Высшей формой активного контроля является автоматическое управление оборудованием по командам измерительных устройств. Виды активного контроля представленны на рис. 1.
Рис. 1. Методы активного контроля
Известно значительное количество методов активного контроля, которые осуществляются с помощью различных измерительных систем, где измерительные органы контрольных устройств по способам преобразования измерительного импульса могут быть подразделены на:
- механические;
- электрические;
- пневматические;
- электронные.
Анализируя способы обработки электрохимическим методом и различные контрольные устройства, можно сделать вывод, что известные измерительные системы, применяемые при механической обработке, могут быть использованы и при ЭХО.
Методы активного контроля при ЭХО.
Методы активного контроля связаны с управлением зазора и не достаточно изучены.Анализ структурной модели ЭХО показал, что величину межэлектродногозазора (МЭЗ) можно установить косвенным образом, замеряя параметры, закономерно связанные с величиной МЭЗ. Такими параметрами могут быть:
- рабочий ток;
- рабочее напряжение на электродах;
- электрическое сопротивление;
- электропроводность;
- давление электролита;
- плотность тока.
Для рассмотренных параметров может быть разработана классификация методов активного контроля. Для каждого способа имеются структурные зависимости для оценки точности обработки.
В работе показано, что от точности ЭХО зависит область применения и внедрения этих перспективных методов обработки. Оценка точности при ЭХО может быть выполнена по относительным и абсолютным показателям. Относительная точность является функцией постоянств условий при обработке партии заготовок одним электродом при стабильном технологическом режиме. Абсолютная точность - кроме условий обработки -зависит от выбранных размеров и форм электрода-инструмента.
С учетом проведенного анализа погрешностей ЭХО с использованием различных способов активного контроля разработана методика расчета суммарной погрешности для исследуемых способов активного контроля, чтопозволило найти суммарную погрешность обработки партии деталей на предварительно настроенном станке при различных методах активного контроля.
Достоверность методики была доказана экспериментально путем обработки партии образцов и построения кривых распределения размеров до и после обработки. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований дало положительный результат.
Особенности процесса ЭХО, влияющие на точность операции.
К таким особенностям относятся:
- отсутствие износа электрода-инструмента;
- практическое отсутствие тепловых деформаций (колебание температуры в рабочей зоне не превышет 20ºС);
-практическое отсутствие сил при обработке;
- имеют место погрешности, возникающие в результате деформации технологической системы под влиянием гидродинамических сил потока электролита и погрешности, вызванные неравномерностью распределения физико-технических и химических свойств структурных составляющих фаз обрабатываемой детали, хотя их следует учитывать только при ЭХО заготовок малой жесткости.
Суммарная погрешность при ЭХО включает [2]:
∆ЭХО
= f(∆y;
∆Ʒ; ∆Z;
∆H;
∆S;
∆устр.),
(1)
где∆y- погрешность установки заготовки;
∆Ʒ - исходная погрешность контролируемого размера заготовки;
∆Z - погрешность в величине удаляемого припуска на обработку;
∆H - погрешность настройки станка;
∆S – изменение в течение времени обработки межэлектродного зазора (S) под воздействием электрических и гидродинамически факторов;
∆устр.- отклонения, зависящие от конструкции устройства для активного контроля.
В зависимости от способа активного контроля суммарная погрешность в разной степени будет зависеть от параметров, приведены в формуле (1). Суммарная погрешность будет складываться из элементарных отклонений, которые свойственны каждой схеме. Рассмотрим типовые случаи контроля. Прямой контроль включает:
- способ «ощупывания»
∑∆ = f(∆y;∆устр.)(2)
При расчетах по «max – min»
∑∆ = ∆y + ∆устр.(3)
- ультразвуковой контроль
∑∆ = ∆устр.(4)
Косвенный контроль выполняется по величине удаляемого припуска
∑∆ =f(∆Ʒ; ∆Z; ∆устр.),(5)
где∆Ʒ - погрешность заготовки, принимаемая равной допуску на размер.
∆Z = ∆Zреж.обр.,(6)
где∆Zреж.обр. - погрешность, вызванная колебаниями режимов обработки.
При активном контроле управление процессом возможно по следующим параметрам:
- времени обработки
∑∆ =
∆Ʒ + Zmin∙(
)
+ ∆устр.(7)
- количеству электричества
∑∆ =
∆Ʒ + Zmin∙(
)
+ ∆устр.(8)
- величине рабочего тока
∆ = f(∆U; ∆χ; ∆τ; ∆η),(9)
где ∆χ - изменение электропроводности электролита;
∆τ - изменение времени протекания процесса;
∆η - изменение выхода по току.
Представленная методика расчета позволяет установить суммарную погрешность по методу «max – min» для методов активного контроля при ЭХО деталей на предварительно настроенном станке.
Литература
1. Смоленцев Е.В. Проектирование электрических и комбинированных методов обработки. М: Машиностроение, 2005 - 511с.
2. Наукоемкие технологии в машиностроении / Под ред. А.Г. Суслова. М: Машиностроение, 2012 - 526с.
Воронежский государственный технический университет
УДК 303.1
В.Н. Старов, Д.В.Старов