УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ по изучению дисциплины

«УТВЕРЖДАЮ»
Руководитель образовательного проекта,
проректор по учебной работе
_________________________ Н.К. Криони
«_____» _______________________ 2011 г.
Государственное
образовательное
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
учреждение высшего
ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
образовательной программы
профессионального образования
опережающей профессиональной переподготовки в
«Уфимский государственный
области технологии и оборудования для прецизионной
авиационный
электрохимической обработки наноматериалов и
технический университет»
нанометрического структурирования поверхности
Образовательный проект
ГК «Роснанотех» в области
технологии и оборудования для
прецизионной электрохимиче«Технология импульсной электрохимической
ской обработки наноматериалов
обработки вибрирующим электродоми нанометрического структуриинструментом»
рования поверхности
наименование дисциплины
Составители:
______________________
к.т.н., Т.Р. Идрисов
______________________
к.т.н., А.Р. Маннапов
______________________
к.т.н., М.С. Смирнов
Уфа 2011 г.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Уфимский государственный авиационный технический университет
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
по изучению дисциплины
«Технология импульсной электрохимической обработки
вибрирующим электродом-инструментом»
Уфа 2011
Содержание
1. Цели дисциплины ……………………………………………
4
2. Методические рекомендации по изучению
теоретического материала дисциплины ……………………
5
3. Методические рекомендации по выполнению
лабораторного практикума ………………………………….
17
4. Методические рекомендации по выполнению
практикума …………………………………………………...
25
Заключение …………………………………………………….
28
Литература………………………………………………………
29
3
1. ЦЕЛЬ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью изучения дисциплины является формирование у слушателей знаний и умений, соответствующих целевой компетенции модуля №2 «Технологическая подготовка электрохимического производства»: способность разработать технологию прецизионной ЭХО
вибрирующим ЭИ, реализуемую на станках серии «ЕТ», и подготовить организационно-технические документы, связанные с техническим перевооружением предприятия в интересах создания электрохимического производства прецизионных деталей.
Дисциплина «Технология импульсной электрохимической обработки вибрирующим электродом-инструментом» базируется на полученном ранее высшем техническом образовании в вузах, а также на
полученных знаниях и умениях по дисциплине «Теория процесса
электрохимического растворения в условиях прецизионного изготовления деталей из объёмных наноструктурных материалов».
В свою очередь, полученные при изучении данной дисциплины
знания и умения будут необходимы в дальнейшем обучении при изучении таких дисциплин как «Проектирование цехов и участков электрохимического производства», «Проектирование механической системы прецизионных копировально-прошивочных электрохимических станков», «Проектирование систем очистки и регенерации электролита», а также при подготовке выпускной квалификационной работы.
При изучении дисциплины предусматривается лекционное изложение курса, работа с презентациями лекционного курса, работа с
учебниками, учебными и методическими пособиями, а также материалами сети Интернет. Практические занятия и лабораторные работы
призваны закрепить теоретические знания, полученные при прослушивании лекционного курса и самостоятельной работе с учебниками
и учебными пособиями.
Важнейшей предпосылкой успешного освоения материала дисциплины является умение чётко организовать свой труд, ритмичность
и своевременность выполнения всех учебных заданий.
4
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО
МАТЕРИАЛА ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Основные понятия о методе ЭХО, классификация
технологических схем и способов ЭХО
Знания: Знает классификацию технологических схем и способов
ЭХО. Знает характеристику, преимущества и недостатки типовых
технологических схем ЭХО.
Умения: Дидактические единицы: Сущность метода ЭХО. Классификация технологических схем. Кинематика движения ЭИ и заготовки.
Объёмное копирование. Электрохимическая вырезка. Обработка непрофилированным ЭИ. Обработка ЭИ с управляемой формой.
На изучение материала данной темы отводится 2 часа лекционных занятий и 2 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 2 необходимо использовать:
 учебное пособие [3] (раздел 1.4);
 презентацию лекционного курса по теме 1;
 ГОСТ 25330-82;
 монографию [2] (разделы 1.2, 1.4);
 учебное пособие [4] (глава 3);
 учебное пособие [9] (раздел 2.2.1).
При изучении материалов темы 2 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 электрохимическое объёмное копирование,
 электрохимическое прошивание отверстия,
 электрохимическое точение,
 электрохимическая вырезка,
 многокоординатная ЭХО,
 электрохимическая отрезка,
 струйная ЭХО (STEM),
 электрохимическая маркировка,
 тонкая перфорированная пластина,
 непрофилированный электрод-инструмент,
5
 электрод-инструмент с управляемой формой.
Для самопроверки по теме 2 необходимо:
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце раздела 1.4 учебного пособия [3].
Тема 2. Особенности электрохимической обрабатываемости
различных групп материалов (коррозионностойких сталей, жаропрочных сплавов на основе никеля, титановых и алюминиевых сплавов, вольфрамокобальтовых сплавов, наноструктурных
материалов)
Знания: Знает диапазоны режимов ЭХО для различных групп
материалов.
Умения: Дидактические единицы: Механизм растворения сталей и жаропрочных сплавов. Влияние структуры и химического состава на
производительность обработки. Влияние анионного состава и концентрации электролита на потенциал активации. Влияние термообработки на обрабатываемость сталей. Растравливание по границам зёрен при обработке сплавов на основе никеля. Пассивность. Оксидные
плёнки. Влияние легирующих элементов. Потенциал пробоя. Питтингообразование. Наводораживание. Поляризационные кривые титана и
его сплавов. Синергетический эффект при обработке в бисолевых
растворах. Достижимые технологические показатели. Анодное растворение вольфрама. Анодное растворение кобальта. Управление
кислотностью межэлектродной среды. Достижимые технологические
показатели. Влияние величины зерна на основные технологические
показатели.
На изучение материала данной темы отводится 4 часа лекционных занятий и 4 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 2 необходимо использовать:
 учебное пособие [1];
 презентацию лекционного курса по теме 2.
При изучении материалов темы 2 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 механизм растворения,
 потенциал пробоя,
6






пассивность,
наводораживание,
поляризационные кривые,
анодное растворение,
растравливания по граница зёрен,
остаточные напряжения в поверхностном слое,
Тема 3. Технологическая схема ЭХО вибрирующим ЭИ биполярными импульсами микросекундной длительности
Знания: Знает характеристику, преимущества и недостатки типовых технологических схем ЭХО
Умения: Дидактические единицы: Особенности технологической схемы
ЭХО вибрирующим ЭИ биполярными импульсами микросекундной
длительности. Преимущества и недостатки ЭХО вибрирующим ЭИ
биполярными импульсами микросекундной длительности. ЭХО импульсами микросекундного диапазона длительностей. Принципиальная роль дополнительных импульсов тока прямой и обратной полярности. Основные технологические показатели.
На изучение материала данной темы отводится 2 часа лекционных занятий и 2 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 3 необходимо использовать:
 учебное пособие [3] (раздел 3.1);
 презентацию лекционного курса по теме 3;
 монографию [1] (разделы 1.2, 4.3, 4.4);
 монографию [2] (раздел 1.3);
 учебное пособие [9] (раздел 2.1.2.1).
При изучении материалов темы 3 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 осцилляция электрода-инструмента,
 движение подачи,
 группы импульсов,
 биполярная ЭХО,
 управление pH электролита.
Для самопроверки по теме 3 необходимо:
7
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце раздела 3.1 учебного пособия [3].
Тема 4. Формирование нанометрической шероховатости поверхности при ЭХО
Знания: Знает методику выбора режимов ЭХО для формирования нанометрической шероховатости поверхности
Умения: Дидактические единицы: Сверхвысокие плотности тока. Зависимость формы импульса от параметров режима обработки и геометрии МЭП. Фазовое запирание. Зависимость параметров шероховатости от амплитудно-временных характеристик. Энергетические ограничения импульса и достижение минимальной шероховатости.
На изучение материала данной темы отводится 2 часа лекционных занятий и 2 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 4 необходимо использовать:
 учебное пособие [3] (раздел 3.6);
 презентацию лекционного курса по теме 4;
 монографию [1] (раздел 4.2).
При изучении материалов темы 4 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 нанорельеф,
 нанометрическая шероховатость,
 минимальная шероховатость,
 семейство кривых равной шероховатости,
 механизм сглаживания микронеровностей.
Для самопроверки по теме 4 необходимо:
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце раздела 3.6 учебного пособия [3].
Тема 5. Формирования нанометрических поверхностных
слоёв, обогащённых хромом, при ЭХО хромсодержащих сталей и
сплавов
Знания: Знает методику выбора режимов ЭХО для создания
нанометрических поверхностных слоев, обогащённых хромом
Умения: 8
Дидактические единицы: Сущность формирования нанометрических поверхностных слоев с измененным химическим составом.
Информационный сигнал об изменении физико- химических свойств
поверхности при биполярной ЭХО.
На изучение материала данной темы отводится 2 часа лекционных занятий и 2 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 5 необходимо использовать:
 учебное пособие [3] (раздел 3.3);
 презентацию лекционного курса по теме 5;
 монографию [11] (раздел 3.1).
При изучении материалов темы 5 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 хромистая сталь,
 концентрация хрома,
 оксиды хрома,
 вторично-ионная масс-спектрометрия,
 микротвёрдость,
 потенциал начала растворения хрома,
 гистерезис на поляризационной кривой.
Для самопроверки по теме 5 необходимо:
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце раздела 3.3 учебного пособия [3].
Тема 6. Методы оценки степени локализации процесса ЭХО
и пути ее повышения для условий субмикронного копирования
Знания: Знает методику выбора режимов ЭХО, обеспечивающих высокую локализацию процесса.
Умения: Дидактические единицы: Коэффициент локализации процесса
ЭХО. Повышение локализации процесса ЭХО. Информативные параметры.
На изучение материала данной темы отводится 2 часа лекционных занятий и 2 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 6 необходимо использовать:
9






учебное пособие [3] (раздел 3.2);
презентацию лекционного курса по теме 6;
монографию [11] (глава 4);
учебное пособие [4] (раздел 2.3);
книгу [16] (параграф 5 главы 1);
книгу [17] (раздел 1.1.2).
При изучении материалов темы 6 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 погрешность обработки,
 локализация,
 коэффициент локализации,
 минимальный припуск,
 высота ступеньки,
 депассивация анода.
Для самопроверки по теме 6 необходимо:
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце раздела 3.2 учебного пособия [3].
Тема 7. Полуэмпирическая математическая модель импульсной ЭХО вибрирующим ЭИ в локально-одномерном приближении
Знания: Знает полуэмпирический подход при моделировании
импульсной ЭХО вибрирующим ЭИ.
Умения: Дидактические единицы: Допущения и ограничения модели в
локально-одномерной постановке. Эмпирическая зависимость коэффициента анодного выхода по току от амплитудной плотности тока.
Эмпирическая зависимость удельной электропроводности рабочей
среды от межэлектродного зазора в момент максимального сближения электродов.
На изучение материала данной темы отводится 2 часа лекционных занятий и 2 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 7 необходимо использовать:
 учебное пособие [3] (раздел 3.4);
 презентацию лекционного курса по теме 7.
10
При изучении материалов темы 7 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 полевая задача,
 гидродинамическая задача,
 электрическое поле,
 нестационарный режим ЭХО,
 гравиметрический метод,
 практический удельный съём,
 верификация.
Для самопроверки по теме 7 необходимо:
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце раздела 3.4 учебного пособия [3].
Тема 8. Основы технологии электрохимического формирования регулярных макро- и микрорельефов
Знания: Знает особенности технологии ЭХО типовых деталей
для различных отраслей промышленности.
Умения: Дидактические единицы: Шероховатость поверхности. Регулярный микрорельеф. Макрорельеф. Области применение макро- и
микрорельефов в медицине, авиадвигателестроении, общем машиностроении. Технологии получения макро- и микрорельефов. Технологическая схема вырезки выступов. Тонкая перфорированная пластина. Деформации ЭИ. Омическое сопротивление ЭИ. Технологическая
схема формирования микрорельефов.
На изучение материала данной темы отводится 2 часа лекционных занятий и 2 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 8 необходимо использовать:
 учебное пособие [3] (разделы 1.1, 1.2, 1.3, 3.7);
 презентацию лекционного курса по теме 8;
 ГОСТ 2789-73;
 ГОСТ 24773-81;
 материалы сайта http://users.i.com.ua/~ytyurin/Vibr-nakat.htm
 материалы сайта http://www.stomatologia.by/specialistam/statjispecialistam/implantologia/1550-poverkhnost-implantata-ee-rol-iznachenie-v.html
11
 материалы сайта http://www.nkj.ru/archive/articles/879/
При изучении материалов темы 8 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 шероховатость поверхности,
 регулярный микрорельеф (РМР),
 макрорельеф,
 параметры шероховатости,
 нанорельеф,
 элемент поверхности с РМР,
 регуляризация микрорельефа поверхности,
 формирование макрорельефа,
 вырезка выступов,
 тонкая перфорированная пластина,
 деформация перфорированной пластины,
 омическое сопротивление перфорированной пластины,
 неравномерность шероховатости,
 полуэмпирическая методика расчёта шероховатости.
Для самопроверки по теме 8 необходимо:
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце разделов 1.1, 1.2, 1.3 и 3.7 учебного пособия [3].
Тема 9. Влияние ЭХО на физико-механические и эксплуатационные свойства деталей
Знания: Знает влияние ЭХО на физико-механические и эксплуатационные свойства деталей.
Умения: Дидактические единицы: Специфика процесса ЭХО. Влияние
растравливания по граница зёрен. Влияние наводораживания. Влияние униполярной ЭХО на усталостую прочность. Влияние остаточных напряжений в поверхностном слое. Влияние импульсной биполярной ЭХО на усталостую прочность, коррозионную стойкость, износостойкость.
На изучение материала данной темы отводится 2 часа лекционных занятий и 2 часа самостоятельной работы.
12
При самостоятельной проработке материалов темы 8 необходимо использовать:
 учебное пособие [3];
 презентацию лекционного курса по теме 9;
При изучении материалов темы 9 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 растравливание по граница зёрен,
 наводораживание,
 усталостная прочность,
 остаточные напряжения,
 коррозионная стойкость,
 износостойкость.
Тема 10. Разработка технологии ЭХО деталей
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет заполнять технологические карты на операции ЭХО. Умеет составлять технические задания на проектирование электрохимических
станков.
Дидактические
единицы:
Особенности
копировальнопрошивочных операций. Торцевой и боковой межэлектродный зазор
- Начальный и установившийся торцевой зазор. Влияние режима обработки и свойств обрабатываемого материала на величину бокового
зазора. Повторяемость и точность копирования. Связь ожидаемой погрешности обработки и локализации анодного растворения. Организация потока рабочей жидкости, длина прокачки. Оценка достижимой
производительности. Оценка достижимого качества поверхности.
Операционный припуск. Выравнивание припуска. Определение минимального припуска. Упрощённая схема для расчёта гидравлического сопротивления. Рекомендуемые режимы обработки для типовых
групп материалов. Этапы составления технологических программ.
Режимы для обеспечения заданной геометрии обрабатываемой детали
и заданного качества поверхности. Технологическая карта на операцию ЭХО. Техническое задание на прецизионный электрохимический
станок.
13
На изучение материала данной темы отводится 6 часов лекционных занятий и 6 часов самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 10 необходимо использовать:
 учебное пособие [3] (раздел 4.1, 4.3, 4.5);
 презентацию лекционного курса по теме 10;
 учебное пособие [4] (главы 2, 6);
 учебное пособие [9] (раздел 2.2.4);
 книгу [18] (глава 2);
 книгу [16] (параграф 2 главы 1, параграф 1 главы 2, параграф
4 главы 2);
 книгу [20] (раздел 2.5.1, 2.5.2, 2.5.5, 3.6).
При изучении материалов темы 10 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 торцевой межэлектродный зазор,
 боковой межэлектродный зазор,
 повторяемость ЭХО,
 погрешность копирования,
 длина прокачки,
 начальный межэлектродный зазор,
 установившийся (стационарный) торцевой межэлектродный зазор,
 операционный припуск,
 минимальный припуск,
 режимы обработки,
 гидравлическое сопротивление,
 технологическая программа.
Для самопроверки по теме 10 необходимо:
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце разделов 4.1, 4.3, 4.5 учебного пособия [3].
Тема 11. Проектирование приспособлений и электродовинструментов для ЭХО
Знания: Знает технические требования, предъявляемые к технологической оснастке для ЭХО. Знает типовые конструкции приспо14
соблений. Знает типовые конструкции ЭИ и технологии их изготовления.
Умения: Дидактические единицы: Материалы для ЭИ и его изоляции.
Типовые элементы конструкции ЭИ (формообразующие части, держатели, протекторы, изоляторы). Проектирование формы и предварительный расчёт размеров. Типовые конструкции элементов приспособлений. Общие вопросы базирования. Статическая размерная
настройка. Зажим и токоподвод. Схемы прокачки электролита
На изучение материала данной темы отводится 4 часа лекционных занятий и 4 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 11 необходимо использовать:
 учебное пособие [3] (раздел 4.4);
 презентацию лекционного курса по теме 11;
 учебное пособие [4] (глава 4);
 книгу [8];
 книгу [10] (главу 6);
 книгу [16] (параграф 1 главы 3);
 книгу [20] (разделы 2.4, 2.5.4, 3.4, 3.5, 4.2, 4.4, 5.4).
При изучении материалов темы 11 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 изолятор,
 держатель,
 протектор,
 технологическая база,
 статическая размерная настройка,
 зажим,
 токоподвод.
Для самопроверки по теме 11 необходимо:
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце раздела 4.4 учебного пособия [3].
15
Тема 12. Технико-экономические аспекты технологии ЭХО
Знания: Знает методику расчёта технологической себестоимости ЭХО, срока окупаемости электрохимических станков и экономического эффекта от внедрения ЭХО
Умения: Дидактические единицы: Техническая норма времени. Технологическая себестоимость. Затраты на заработную плату. Амортизационные отчисления. Затраты на ремонт оборудования. Затраты на
энергоносители. Затраты на рабочую жидкость. Годовой экономический эффект. Срок окупаемости. Экспресс-методика оценки технологической себестоимости.
На изучение материала данной темы отводится 2 часа лекционных занятий и 2 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 12 необходимо использовать:
 учебное пособие [3] (раздел 4.2);
 презентацию лекционного курса по теме 13;
 книгу [13];
 книгу [17] (глава 7).
При изучении материалов темы 12 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 техническая норма времени,
 норма выработки,
 штучное время,
 штучно-калькуляционное время,
 технологическая себестоимость,
 затраты на заработную плату,
 амортизационные отчисления,
 затраты на ремонт оборудования,
 затраты на энергоносители,
 затраты на рабочую жидкость,
 годовой экономический эффект,
 срок окупаемости,
 экспресс-методика оценки технологической себестоимости.
Для самопроверки по теме 12 необходимо:
16
 выполнить контрольные вопросы, содержащиеся в конце раздела 4.2 учебного пособия [3].
Тема 13. Особенности технологии ЭХО типовых деталей для
различных отраслей промышленности
Знания: Знает особенности технологии ЭХО типовых деталей
для различных отраслей промышленности
Умения: Дидактические единицы: ЭХО лопаток ГТД. ЭХО отверстий.
ЭХО пальчиковых уплотнений. ЭХО скальпелей для микрохирургии.
ЭХО штампов и пресс-форм. ЭХО зубчатых колёс.
На изучение материала данной темы отводится 4 часа лекционных занятий и 4 часа самостоятельной работы.
При самостоятельной проработке материалов темы 13 необходимо использовать:
 учебное пособие [3];
 презентацию лекционного курса по теме 13;
 материалы сайта: http://www.indec-ecm.com
При изучении материалов темы 13 необходимо акцентировать
внимание на следующих понятиях:
 формирование пера лопатки,
 ЭХО замковой части,
 круговая ЭХО,
 базирование лопатки,
 ЭХО узких пазов,
 деформации тонкостенной заготовки,
 формирование острой кромки,
 формирование продольного и поперечного профиля зуба.
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА
Перед выполнением лабораторных работ необходимо:
 повторить материал соответствующих лекций;
 внимательно изучить описание лабораторной работы, изложенное в лабораторном практикуме;
17
 ответить на вопросы по содержанию лабораторной работы, задаваемые преподавателем на предварительном опросе перед выполнением лабораторной работы.
Все лабораторные работы предполагают работу на электрохимических станках, поэтому, перед началом лабораторной работы
необходимо пройти инструктаж по технике безопасности работы на
электрохимических станках.
По окончании лабораторных работ необходимо оформить отчёт
по работе с соблюдением всех необходимых требований, указанных в
лабораторном практикуме.
Выполнение всех лабораторных работ проводится Учебнонаучно-производственная лаборатории электрических методов обработки «Лаборатория электрофизических и электрохимических методов обработки» НИИ проблем теории и технологии электрохимической обработки (корпус 8, аудитория 028) и компьютерном классе
(корпус 1, аудитория 1-327).
На выполнение всех лабораторных работ отводится по 4 часа.
Лабораторная работа № 1. Ознакомление с работой электрохимических станков серии «ЕТ» в условиях биполярной ЭХО
микросекундными импульсами
Знания: Умения: Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение текстового материала лабораторного практикума по
лабораторной работе №1 отводится около 1 часа.
Во время проведения лабораторной работы нужно прослушать
краткий теоретический курс по конструкции электрохимической лабораторной установки мод. ЕТУ-200 и работе с её системой управления, задавая интересующие вопросы. Нужно научиться вводить в систему управления электрохимической лабораторной установки режимы обработки для кадра поиска контактов электродов, кадра позиционирования, кадра промывки, кадров электрохимической обработки
миллисекундными и микросекундными импульсами тока. В присутствии преподавателя необходимо попробовать ввести параметры как
минимум для одного кадра программы и запустить его.
18
Лабораторная работа № 2. Определение зависимости шероховатости поверхности стальных образцов от амплитудновременных параметров импульсов в условиях ЭХО
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение текстового материала лабораторного практикума по
лабораторной работе №2 отводится около 0,5 часа.
Нужно совместно с преподавателем подготовить и ввести технологическую программу для обработки стального образца электродом-инструментом с центральной прокачкой электролита в редакторе
технологических программ и выполнить проверку введенной программы. Затем нужно провести электрохимическую обработку, фиксируя последнее значение амплитуды тока в процессе обработки, и
записать его в таблицу. После этого нужно измерить шероховатость
обработанной поверхности при помощи профилометра и результаты
записать в таблицу. По полученным данным построить зависимости шероховатости обработанной поверхности от плотности тока при
фиксированной длительности импульса и зависимости шероховатости обработанной поверхности от длительности импульса при фиксированной плотности тока в программе MS Excel.
Лабораторная работа № 3. Определение зависимости локализации процесса растворения стальных образцов от амплитудно-временных параметров импульсов в условиях ЭХО
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение слушателями текстового материала лабораторного
практикума по лабораторной работе №3 отводится около 0,5 часа.
Сначала вместе с преподавателем нужно подготовить и ввести в
систему управления технологическую программу для обработки
стального образца электродом-инструментом, а также измерить глубину и ширину паза на электроде-инструменте для последующих вы19
числений. При проведении электрохимической обработки необходимо фиксировать последнее значение абсолютной координаты после
кадра ЭХО и измерять величину торцевого межэлектродного зазора.
После этого нужно измерить высоту и среднюю ширину выступа на
поверхности детали, вычислить значение коэффициента локализации
процесса и записать его в таблицу. По полученным данным построить графики зависимостей параметра локализации процесса ЭХО от
плотности тока и длительности импульса в программе MS Excel.
Лабораторная работа № 4. Разработка технологической программы ЭХО импульсами биполярного тока, обеспечивающей
формирование изменённого нанометрического слоя поверхности
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение слушателями текстового материала лабораторного
практикума по лабораторной работе №4 отводится около 0,5 часа.
Сначала под контролем преподавателя нужно подготовить и
ввести в систему управления технологические программы для ЭХО
униполярным током и ЭХО биполярным током для обработки образцов из хромоникелевой стали. При проведении электрохимической
обработки униполярным и биполярным током следует фиксировать
значение остаточной поляризации после импульса тока. Измерить параметры шероховатости обработанной поверхности при помощи
профилометра и записать их в таблицу. Построить графики зависимостей шероховатости поверхности и остаточной поляризации от амплитуды тока обратной полярности в программе MS Excel.
Лабораторная работа № 5. Разработка технологической программы импульсной ЭХО стального образца с достижением
нанометрической шероховатости поверхности
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
20
На изучение слушателями материала лабораторного практикума
по лабораторной работе №5 отводится около 0,5 часа.
Сначала под контролем преподавателя нужно подготовить и
ввести технологическую программу для ЭХО микросекундными импульсами сверхвысокого тока для обработки образца из хромоникелевой стали. При проведении электрохимической обработки нужно
постепенно увеличивая длительность импульса тока найти предельную для выбранного режима обработки длительность импульса, контролируя форму вершины импульса напряжения. Следует провести
серию экспериментов с различными длительностями импульсов и
амплитуды напряжения на межэлектродном промежутке из установленного диапазона длительностей. При помощи профилометра измерить шероховатость обработанной поверхности и записать в таблицу.
По полученным данным построить зависимости шероховатости поверхности от длительности импульса и плотности тока в программе
MS Excel.
Лабораторная работа № 6. Определение влияния состава
электролита на основные выходные технологические показатели
процесса импульсной ЭХО
Знания: Умения: Умеет осуществлять выбор оптимального состава и
концентрации электролита для импульсной ЭХО. Умеет производить
обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение слушателями текстового материала лабораторного
практикума по лабораторной работе №6 отводится около 0,5 часа.
Сначала нужно развести 4 % водный раствор NaNO3. После этого измерить при помощи штангенциркуля действительные диаметры
электрода-инструмента и заготовок и вычислить площадь обрабатываемой поверхности заготовок. Провести ЭХО стальных заготовок
при установившихся межэлектродных зазорах в 4% NaNO3. После
проведения экспериментов следует изменить состав электролита путём добавления соли и воды в рассчитанных пропорциях с последующим проведением ЭХО в электролитах: 8% NaNO3, 12% NaNO3,
12% NaNO3 + 2% NaCl. В каждом электролите следует проводить обработку на 4…5 режимах, соответствующих различным плотностям
тока в диапазоне 30…120 А/см2. При помощи профилометра произвести не менее 5 измерений шероховатости поверхности по параметру
21
Ra на заготовках, обработанной при различных режимах в среде различных электролитов и найти его среднеарифметическое значение.
По результатам исследований необходимо построить в программе MS
Excel точечные диаграммы зависимости экспериментально определённых коэффициента анодного выхода по току, практического
удельного съёма, энергоёмкости процесса, параметра шероховатости
Ra от амплитудной плотности тока для различных электролитов.
Лабораторная работа № 7. Определение влияния электрических параметров на основные выходные технологические показатели процесса импульсной ЭХО
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение слушателями текстового материала лабораторного
практикума по лабораторной работе №7 отводится около 0,5 часа.
Сначала следует измерить действительные диаметры электродаинструмента и заготовок при помощи штангенциркуля и вычислить
площадь обрабатываемой поверхности заготовок. По рекомендации
преподавателя нужно ввести в систему управления станка параметры
режима и провести ЭХО стальных заготовок, добившись установления стационарной ЭХО. Для каждого из заданных режимов следует
фиксировать установившийся амплитудный ток по показаниям из системы управления станка. Для каждого из указанных режимов необходимо вычислить практический удельный съём и энергоёмкость
процесса ЭХО, относительную и абсолютную погрешность их определения, учитывая размерность величин. Для каждого из заданных
режимов нужно вычислить амплитудную плотность тока и построить
в программе Excel точечные диаграммы зависимости экспериментально определённых практического удельного съёма и энергоёмкости процесса от длительности импульсов и напряжения в нижнем положении электрода-инструмента.
Лабораторная работа № 8. Исследование влияния величины
зерна на технологические показатели импульсной электрохимической обработки
22
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение слушателями текстового материала лабораторного
практикума по лабораторной работе №8 отводится около 0,5 часа.
Сначала следует измерить действительные диаметры электродаинструмента и заготовок при помощи штангенциркуля и вычислить
площадь обрабатываемой поверхности заготовок. По рекомендации
преподавателя нужно ввести в систему управления станка параметры
режима и провести ЭХО стальных заготовок с различной величиной
зерна, добившись установления стационарной ЭХО. Для каждого из
заданных режимов следует фиксировать установившийся амплитудный ток по показаниям из системы управления станка. Для каждого
из указанных режимов необходимо вычислить практический удельный съём и энергоёмкость процесса ЭХО, относительную и абсолютную погрешность их определения, учитывая размерность величин.
Для каждого из заданных режимов нужно вычислить амплитудную
плотность тока и построить в программе Excel точечные диаграммы
зависимости экспериментально определённых практического удельного съёма и энергоёмкости процесса амплитудной плотности тока
для каждого из образцов. Также нужно измерить шероховатость поверхности после ЭХО для каждого из режимов на всех исследуемых
образцах. После построения всех графиков для исследуемых образцов с различной величиной зернистости, необходимо сравнить их и
сделать выводы.
Лабораторная работа № 9. Обработка образцов методом импульсной ЭХО на нестационарных режимах
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение слушателями текстового материала лабораторного
практикума по лабораторной работе №9 отводится около 1 час.
23
Сначала при помощи штангенциркуля нужно измерить действительные диаметры электрода-инструмента и заготовок и вычислить
площадь обрабатываемой поверхности заготовок. Провести ЭХО
стальных заготовок на рекомендованных в лабораторном практикуме
режимах предельного формообразования. Для каждого из заданных
режимов следует производить периодическое измерение (не реже чем
каждые 10 с) амплитудного тока (из системы управления станка) до
достижения установившегося режима, определяемого по стабилизации тока. В результате должна быть получена зависимость j = j (t) для
каждого из заданных режимов. Для решения системы дифференциальных уравнений следует написать программу, которая определяет
зависимость j = j (t). Провести сравнение данной зависимости с зависимостью, полученной в ходе экспериментов. После этого можно переходить ко второй части работы, в ходе которой нужно провести
ЭХО стальных заготовок на рекомендованных в пособии режимах.
Для каждого из заданных режимов следует производить периодическое измерение (каждые 10…20 мкм, пройденных ЭИ) амплитудного
тока до достижения установившегося режима, определяемого по стабилизации тока. В результате должна быть получена зависимость j = j
(Zэи) для каждого из заданных режимов. Решение системы дифференциальных уравнений произвести при помощи написанной программы, рассчитывающей зависимость j = j (Zэи). Провести верификацию
путём сравнения данной зависимости с зависимостью, полученной в
ходе экспериментов.
Лабораторная работа № 10. Исследование систематической
и случайной составляющей погрешности операции электрохимической вырезки массива тонких близкорасположенных выступов
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение слушателями материала лабораторного практикума
по лабораторной работе №10 отводится около 1 часа.
Сначала при помощи оптического инструментального микроскопа нужно измерить действительные диаметры нескольких
(15…20) выбранных в центре и на периферии отверстий в электроде24
инструменте в виде тонкой неизолированной перфорированной пластине (ЭИ-ТНПП), выделив случайную и систематическую составляющую погрешности по приведённым в пособии формулам. Затем
нужно включить и подготовить электрохимический станок к работе.
Электрохимическую вырезку массивов малоразмерных выступов
провести на трёх заготовках при параметрах режима, рекомендованных преподавателем. При помощи оптического микроскопа нужно
измерить действительные поперечные размеры выступов у вершин,
соответствующих измеренным ранее отверстиями в ЭИ-ТНПП. По
приведённым формулам необходимо выделить систематическую и
случайную составляющую погрешности выступов.
Лабораторная работа № 11. Моделирование импульсной
ЭХО электродом-инструментом в виде тонкой неизолированной
перфорированной пластины
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Умеет производить обработку деталей на электрохимических станках.
На изучение слушателями материала лабораторного практикума
по лабораторной работе №11 отводится около 1,5 часа.
Выполнение данной лабораторной работы производится в разработанной ранее программе для моделирования импульсной ЭХО
электродом-инструментом в виде тонкой неизолированной перфорированной пластины. Запустив исполняемый файл данной программы
нужно провести предусмотренные в задании лабораторной работы
расчёты. Полученные зависимости аппроксимировать квадратичными
функциями методом наименьших квадратов с помощью мастера диаграмм MS Excel.
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИКУМА
Выполнение всех практических занятий производится в соответствии с описанием, изложенным в практикуме по дисциплине.
25
Перед выполнением практического занятия необходимо сформулировать его цели и задачи, а также успешно пройти краткий опрос
по теоретической части, связанной с практическим занятием.
Практическое занятие № 1. Анализ технологичности деталей
и выбор схемы обработки
Знания: Умения: Умеет заполнять технологические карты на операции
ЭХО.
Для ознакомления с теоретической частью практической работы
отводится 10...15 минут времени. Далее нужно получить у преподавателя задания в виде чертежей изделий. При анализе технологичности
деталей для ЭХО необходимо учитывать не только конструктивные
особенности изделий, но также заданные технико-экономические показатели обработки: серийность, сложность проектирования и изготовления приспособлений и т. д. Предварительно оцениваемые технологические параметры обработки нужно сравнивать с характеристиками оборудования для ЭХО.
Практическое занятие № 2. Расчёт технологической себестоимости операций ЭХО
Знания: Умения: Умеет подготавливать технико-экономическое обоснование применения ЭХО.
Задание на практическую работу может включать в себя как новые детали, так и детали, которые были выданы в качестве задания на
преследующую работу. При этом должны быть рассмотрены несколько вариантов реализации технологии изготовления детали (как
минимум два). Кроме конструктивных параметров изделия и технологических показателей электрохимической операции, в качестве исходных данных должны быть представлены требуемые техникоэкономические характеристики обработки: программа выпуска, размер партии, число рабочих смен и т. д. Результатом расчётов должна
быть оценка себестоимости электрохимической операции.
Практическое занятие № 3. Расчёт операционных припусков
и межэлектродных зазоров
Знания: 26
Умения: Умеет заполнять технологические карты на операции
ЭХО.
Для ознакомления с теоретической частью практической работы
отводится 10...15 минут времени. Исходные данные для расчётов
должны быть получены из заданий для предыдущих занятий. Для выбранной схемы обработки нужно провести оценочный расчёт межэлектродных зазоров и припусков на обработку. Необходимо обратить внимание на сильное упрощение расчётных схем по сравнению с
реальными условиями обработки. В ходе выполнения работ нужно
научиться работать со справочной и научной литературой, которая
служит источником данных по физическим свойствам электролитов,
физическим константам и т.д.
Практическое занятие № 4. Проектирование технологической оснастки для ЭХО
Знания: Умения: Умеет проектировать приспособления и электродыинструменты для ЭХО.
Для проектирования технологической оснастки в качестве исходных данных используются результаты проектирования и расчётов,
полученные на предыдущих занятиях. Конструкция и размеры электродов и приспособлений проверяются на соответствие требованиям
к токоподводу, гидродинамике, формообразования, базирования и
т. д. Результатом работы должен быть комплект конструкторской документации в виде эскизов общего вида, которые отражают основные
формы и размеры деталей и схем наладки.
Практическое занятие № 5. Выбор режимов обработки
Знания: Умения: Умеет назначать режимы ЭХО деталей из различных
материалов и корректировать их в процессе отработки технологии.
Предварительный выбор режимов обработке необходимо производить на основе данных, полученных на предыдущих занятиях с использованием рекомендаций, приведенных в методических указаниях. Кроме выбора электрических параметров обработки требуется
провести упрощённые гидродинамические расчеты для оценки гидравлического сопротивления межэлектродного промежутка и расхода
электролита.
27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполнение приведенных в данном учебно-методическом пособии рекомендаций позволит более качественно усвоить материал
дисциплины «Технология импульсной электрохимической обработки
вибрирующим электродом-инструментом», грамотно выполнить все
лабораторные работы и практические задания, успешно сдать экзамен
по дисциплине.
28
ЛИТЕРАТУРА
Основная литература
1. Зайцев, А.Н. Высокоскоростное анодное растворение в условиях
нестационарности электродных потенциалов /А.Н. Зайцев, В.П. Житников, Т.Р. Идрисов и др.; под ред. д-ра техн. наук, проф. А.Н. Зайцева. – Уфа: Гилем, 2005. – 220 с.
2. Житников, В.П. Импульсная электрохимическая размерная
обработка /В.П. Житников, А.Н. Зайцев. – М.: Машиностроение,
2008. – 413 с.
3. Идрисов, Т.Р., Маннапов, А.Р., Смирнов М.С. Технология электрохимического формирования макро- и микрорельефов на поверхностях деталей: Учебное пособие /Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. –
Уфа: УГАТУ, 2011. – 182 с.
Дополнительная литература и иные информационные источники
4. Амирханова, Н.А. Электрохимическая размерная обработка материалов в машиностроении: Учебное пособие /Н.А. Амирханова,
А.Н. Зайцев, Р.А. Зарипов. – Уфа: УГАТУ, 2004. – 258 с.
5. Амитан, Г.Л. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки /Г.Л. Амитан, И.А. Байсупов, Ю.М. Барон и др.; под общ. ред. В.А. Волосатова. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. – 719 с., ил.
6. Артамонов, Б.А. Размерная электрическая обработка металлов:
Учеб. Пособие для студентов вузов/ Б.А. Артамонов, А.Л. Вишницкий, Ю.С. Волков, А.В. Глазков; Под ред. А.В. Глазкова. – М.: Высш.
школа, 1978. – 336 с., ил.
7. Барр, А.Е. Электрохимическая обработка (пер. с англ.) /А.Е.
Барр, Д.А. Оливер. – М.: Машиностроение, 1973. – 184 с.
8. Головачев, В.А. Электрохимическая размерная обработка деталей сложной формы /В.А. Головачев и др. – М.: Машиностроение,
1969. – 198 с.
9. Елисеев, Ю.С. Физико-химические методы обработки в производстве газотурбинных двигателей: Учеб. пособие / Ю.С. Елисеев,
В.В. Крымов, А.А. Митрофанов и др.; под ред. Б.П. Саушкина. – М.:
Дрофа, 2002. – 656 с.: ил., 16 с. цв. вкл.
29
10. Зайдман, Г.Н. Формообразование при электрохимической размерной обработке металлов /Г.Н. Зайдман, Ю.Н. Петров. – Кишинёв:
Штиинца, 1990. – 205 с.
11. Зайцев, А.Н. Прецизионная электрохимическая обработка импульсным током /А.Н. Зайцев, И.Л. Агафонов, Н.А. Амирханова и
др.; под ред. д-ра техн. наук, проф. А.Н. Зайцева. – Уфа: Гилем. –
2003. – 196 с.
12. Левин, А.И. Теоретические основы электрохимии / А.И. Левин. –
М.: Металлургия, 1972. – 544 с.
13. Любимов, В.В., Полутин, Ю.В., Бородин, В.В. Технология и
экономика электрохимической обработки / Под ред. д-ра техн. наук,
проф. Седыкина Ф.В. – М.: Машиностроение, 1980. – 192 с., ил.
14. Мороз, И.И. Электрохимическая обработка металлов /И.И. Мороз, Г.А. Алексеев, О.А. Водяницкий и др. – М.: Машиностроение,
1969. – 209 с.
15. Орлов, В.Ф. Электрохимическое формообразование /Орлов В.Ф.,
Чугунов Б.И. – М.: Машиностроение, 1990. – 240 с., ил.
16. Петров, Ю.Н. Основы повышения точности электрохимического формообразования /Ю.Н. Петров, Г.Н. Корчагин, Г.Н. Зайдман и
др. – Кишинёв: Штиинца, 1977. – 152 с.
17. Румянцев, Е.М. Технология электрохимической обработки металлов: Учеб. пособие для техн. вузов /Румянцев Е.М., Давыдов А.Д.
– М.: Высш. шк., 1984. – 159 с., ил.
18. Седыкин, Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей
машин / Седыкин Ф.В. – М.: Машиностроение, 1976. – 302 с., ил.
19. Щербак, М.В. Основы теории и практики электрохимической
обработки металлов и сплавов /М.В. Щербак, М.А. Толстая, А.П.
Анисимов, В.Х. Постаногов. – М.: Машиностроение, 1981. – 263 с.,
ил.
20. Шманев, В.А. Технология электрохимической обработки деталей в авиадвигателестроении /В.А. Шманев, В.Г. Филимошин, А.Х.
Каримов и др. – М.: Машиностроение, 1986. – 168 с., ил.
21. Научно-исследовательский институт проблем теории и технологии электрохимической обработки [электронный ресурс]. – Режим
доступа: http://www.pecm.ru
22. “ТИТАН-ЕСМ”: Машины и технологии для прецизионной электрохимической обработки [электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.titanecm.ru
30