Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей
Приведены результаты использования системы математического моделирования, которая включает математическое моделирование, разработку конструктивно-технологических предложений, оптимизацию параметров оснастки, для повышения производительности процесса электроискрового упрочнения сложных поверхностей....
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2016
|
| Schriftenreihe: | Металл и литье Украины |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162916 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей / А.Г. Ясев, С.П. Лапшин, В.А. Мартыненко // Металл и литье Украины. — 2016. — № 1 (272). — С. 14-17. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-162916 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1629162025-02-09T16:57:27Z Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей Система створення технологічного оснащення для електроіскрового зміцнення поверхонь System of rigging creating for surfaces electrospark hardening Ясев, А.Г. Лапшин, С.П. Мартыненко, В.А. Приведены результаты использования системы математического моделирования, которая включает математическое моделирование, разработку конструктивно-технологических предложений, оптимизацию параметров оснастки, для повышения производительности процесса электроискрового упрочнения сложных поверхностей. Наведено результати використання системи математичного моделювання (яка включає математичне моделювання, розробку конструктивно-технологічних пропозицій, оптимізацію параметрів оснастки) для підвищення продуктивності процесу електроіскрового зміцнення складних поверхонь. Results of using system of mathematical modeling (which includes mathematical modeling, development constructivetechnological offers, optimization parameters of rigging) for the increase of the electrospark work-hardening process of difficult surfaces productivity are shown. 2016 Article Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей / А.Г. Ясев, С.П. Лапшин, В.А. Мартыненко // Металл и литье Украины. — 2016. — № 1 (272). — С. 14-17. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162916 669.02/09:519.28 ru Металл и литье Украины application/pdf Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Приведены результаты использования системы математического моделирования, которая включает математическое моделирование, разработку конструктивно-технологических предложений, оптимизацию параметров оснастки, для повышения производительности процесса электроискрового упрочнения сложных поверхностей. |
| format |
Article |
| author |
Ясев, А.Г. Лапшин, С.П. Мартыненко, В.А. |
| spellingShingle |
Ясев, А.Г. Лапшин, С.П. Мартыненко, В.А. Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей Металл и литье Украины |
| author_facet |
Ясев, А.Г. Лапшин, С.П. Мартыненко, В.А. |
| author_sort |
Ясев, А.Г. |
| title |
Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей |
| title_short |
Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей |
| title_full |
Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей |
| title_fullStr |
Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей |
| title_full_unstemmed |
Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей |
| title_sort |
система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162916 |
| citation_txt |
Система создания технологической оснастки для электроискрового упрочнения поверхностей / А.Г. Ясев, С.П. Лапшин, В.А. Мартыненко // Металл и литье Украины. — 2016. — № 1 (272). — С. 14-17. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT âsevag sistemasozdaniâtehnologičeskojosnastkidlâélektroiskrovogoupročneniâpoverhnostej AT lapšinsp sistemasozdaniâtehnologičeskojosnastkidlâélektroiskrovogoupročneniâpoverhnostej AT martynenkova sistemasozdaniâtehnologičeskojosnastkidlâélektroiskrovogoupročneniâpoverhnostej AT âsevag sistemastvorennâtehnologíčnogoosnaŝennâdlâelektroískrovogozmícnennâpoverhonʹ AT lapšinsp sistemastvorennâtehnologíčnogoosnaŝennâdlâelektroískrovogozmícnennâpoverhonʹ AT martynenkova sistemastvorennâtehnologíčnogoosnaŝennâdlâelektroískrovogozmícnennâpoverhonʹ AT âsevag systemofriggingcreatingforsurfaceselectrosparkhardening AT lapšinsp systemofriggingcreatingforsurfaceselectrosparkhardening AT martynenkova systemofriggingcreatingforsurfaceselectrosparkhardening |
| first_indexed |
2025-11-28T05:29:13Z |
| last_indexed |
2025-11-28T05:29:13Z |
| _version_ |
1850010792546533376 |
| fulltext |
14 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 1 (272) ’2016
– инструмент представляет собой многоэлектрод-
ную систему (в которой каждый электрод закреплён
на «роторе» через переходной элемент);
– для увеличения длительности пребывания элек-
трода в контактной зоне использованы упругие со-
единительные элементы с «ротором»;
– радиус кривизны поверхности, по которой про-
исходит контакт отдельного электрода и детали, за-
висит от углов скрещивания осей вращения инстру-
мента и обрабатываемой детали.
Формализация. Математическая модель (1) опи-
сывает изменение радиуса кривизны обрабатыва-
емой поверхности в сечении торцевой плоскостью
специального инструмента в зависимости от углов
скрещивания осей вращения инструмента и обра-
батываемой детали (выраженных через тригоно-
метрические функции углов поворота в системах
координат, связанных с обрабатываемой деталью и
инструментом).
При построении математической модели произ-
ведены последовательные повороты исходной си-
стемы координат вокруг осей для более удобного
описания зависимости радиуса кривизны обрабаты-
ваемой поверхности от конструктивных параметров
детали и оснастки.
В результате преобразования систем координат
было получено уравнение кривой, образованной пе-
ресечением поверхности зуба плоскостью, которая
является торцевой поверхностью инструмента (1).
Идентификация. В полученном выражении (1)
входные переменные (R, y) и параметры (α, β) описы-
вают: α (50÷90)° – проекция угла скрещивания осей
вращения инструмента и обрабатываемого колеса на
осевую плоскость колеса; β (60÷80)° – проекция угла
скрещивания осей вращения инструмента и обраба-
тываемого колеса на плоскость, перпендикулярную
П
овышение износостойкости нагруженных дета-
лей пар трения (например, элементов зубчатых
передач) металлургического оборудования яв-
ляется актуальной хозяйственной проблемой.
Упрочнение поверхностей, которые имеют сложную
форму (рабочие поверхности элементов зубчатых
передач) возможно путём их электроискровой обра-
ботки [1, 2]. Основным недостатком такого способа
является низкая производительность.
Для исследования возможностей повышения
производительности электроискрового упрочнения
сложных поверхностей целесообразно применить
систему создания специальной технологической ос-
настки [3], которая включает:
– математическое моделирование (целеполага-
ние, идеализация, формализация, идентификация,
проверка адекватности);
– разработку конструктивно-технологических
предложений;
– оптимизацию параметров конструктивно-техно-
логических предложений.
Рассмотрим решение такой задачи на приме-
ре технологической оснастки для электроискрового
упрочнения сложных поверхностей.
Математическое моделирование
Целеполагание. Разработать математические мо-
дели для описания особенностей электроискрового
упрочнения поверхностей зубчатых профилей. По-
грешность моделирования не более 15 %. Стоимость
моделирования не должна превышать 4,25 % стоимо-
сти продукции, для которой используется оснастка.
Идеализация. Примем:
– обработка осуществляется методом обкатки
(огибания), при котором имитируется процесс заце-
пления (при этом один из элементов «зубчатой» пе-
редачи является деталью, а другой – инструментом);
УДК 669.02/09:519.28
А. Г. Ясев, С. П. Лапшин, В. А. Мартыненко
Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск
Система создания технологической оснастки
для электроискрового упрочнения поверхностей
Приведены результаты использования системы математического моделирования, которая включает
математическое моделирование, разработку конструктивно-технологических предложений, оптимизацию
параметров оснастки, для повышения производительности процесса электроискрового упрочнения сложных
поверхностей.
Ключевые слова: система, создание, оснастка, электроискровое, упрочнение, поверхность
( )
( )
3
2 21
2 2 2 2 2
2 2 3
2 2 2 2
11 sin sin cos cos
cos
,
cos cos
cos
y R y
R R y
−
−
+ − β ⋅ α − ⋅ β ⋅ − ⋅ β α ρ =
β ⋅ − ⋅ β
α
(1)
15МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 1 (272) ’2016
с матрицей планирования для областей начальных
значений параметров (табл. 2) для конкретного вари-
анта инструмента.
Построенные линейные регрессионные модели
адекватны (при уровне значимости 5 %) и имеют зна-
чимые коэффициенты регрессии. В качестве исход-
ного варианта сочетаний факторов при оптимизации
осевой плоскости колеса и наклонённую к оси колеса
под углом α; R – радиус кривизны профиля впадины
обрабатываемой детали в торцевой плоскости; y –
координата рассматриваемой точки обрабатываемой
поверхности в торцевой плоскости детали.
Проверка адекватности. Проверка адекватности
выполнена для нескольких вариантов рабочих по-
верхностей зубьев дисков для рифления проволоки
по критерию проверки для малых выборок [6]. Значе-
ния выходной переменной математической модели
находятся в пределах граничных значений критерия
(табл. 1), что подтверждает наличие адекватности.
Разработка конструктивно-технологических
предложений. Математическая модель позволила
установить предельные значения конструктивных
параметров (углов) многоэлектродного инструмента,
при которых возможна эффективная обработка.
Для повышения износостойкости сложных профи-
лей рабочих поверхностей валков периодического и
сортового проката целесообразно использовать спе-
циальную технологическую оснастку в виде много-
электродных роторных вращающихся инструмен-
тов (рисунок), позволяющих (благодаря упругости
специальных переходных элементов конструкции,
которые соединяют отдельные электроды с ротором)
упрочнять поверхности с большими различиями раз-
меров [3] электроискровым способом.
Оптимизация параметров конструктивно-тех-
нологических предложений. Математическая мо-
дель (1) использована для определения оптималь-
ных значений углов, задающих взаимное положение
инструмента и обрабатываемой поверхности. В каче-
стве критерия оптимизации (2) выбрана средняя ве-
личина разностей Δ текущего значения радиуса кри-
визны ri и постоянного значения радиуса поворота
вершин электродов Rэ.
При этом количество текущих значений радиу-
сов кривизны определялось количеством шагов n
по переменной y в пределах выделенного диапазо-
на при принятой величине шага (Δy = 0,01 мм). Для
определения оптимальных значений углов исполь-
зован известный алгоритм оптимизации [7] с приме-
нением имитационных планируемых экспериментов
с математической моделью, реализованной в виде
программы для ЭВМ. Для построения регрессион-
ных полиномов проводились расчёты в соответствии
Таблица 1
Варианты
экспериментов
Выходная
переменная
модели
xmax xmin
1 92,731 92,753 89,647
2 81,308 83,471 80,929
3 89,275 89,688 86,712
4 77,852 79,355 76,512
Технологическая оснастка для электроискровой обработки
сложных поверхностей (многоэлектродный инструмент):
1 – электрод; 2 – упругий элемент; 3-7 – детали переходной
муфты; 8 – вал ротора; 9-11 – детали крепления электрода
( )
1
1 max.
n
i э
i
R
n =
∆ = ⋅ ρ − ⇒∑ (2)
Таблица 2
Критерии оптимизации
Уровни факторов α, о β, о Δ
Верхний 60 70
Нижний 50 60
Интервал варьирования 5 5
Матрица планирования
+ + -37,374
- + -51,613
+ - -42,207
- - -54,695
Коэффициенты регрессии 1,142 0,346
Шаг движения 5,712 1,728
Движение по градиенту
61,000 71,000 -34,160
66,712 72,728 -11,357
72,423 74,456 40,179
78,135 76,184 193,397
83,846 77,912 1023,340
89,558 79,641 1242,180
95,269 81,369 1989,990
16 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 1 (272) ’2016
выбрана строка табл. 2, соответствующая наиболь-
шему значению критерия.
Последовательная оптимизация проведена с
установленными шагами (табл. 2). Сочетание значе-
ний углов: α = 90о; β = 80о обеспечило наибольшее
значение критерия оптимизации.
Использование системы создания оснастки, кото-
рая включает: математическое моделирование (целе-
полагание, идеализацию, формализацию, идентифи-
кацию, проверку адекватности); разработку конструк-
тивно-технологических предложений; оптимизацию
параметров конструктивно-технологических предло-
жений, позволяет эффективно решать практические
задачи создания технологической оснастки для элек-
троискрового упрочнения сложных поверхностей, по-
вышения производительности и качества обработки.
1. Справочник технолога-машиностроителя / Под ред.. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – М.: Машиностроение,
1972. – Т. 1. – 694 с.
2. Справочник технолога-машиностроителя. / Под ред. А. Н. Малова – М.: Машиностроение, 1972. – Т. 2. – 568 с.
3. Ясев А. Г. Комплексный метод совершенствования технологической оснастки процессов обработки деталей метал-
лургических машин / А. Г. Ясев // Сучасні проблеми металургії. Наукові праці. Дніпропетровськ: Системні технології,
2007. – Т. 10. – С. 68-82
4. Механизация электроэрозионного упрочнения зубчатых профилей / В. Н. Морозенко, С. П. Лапшин, В. А. Мартыненко,
А. Г. Ясев // Электронная обработка материалов. – 1989. – № 4. – С. 84-87.
5. А.с. 1340953 СССР. Способ электроэрозионного упрочнения зубчатых колес / В. Н. Морозенко, В. А. Мартыненко,
С. П. Лапшин и др. – Опубл. 1987. Бюл. № 36.
6. Ясев А. Г. Соответствие математических моделей и технологических процессов в металлургии и машиностроении /
А. Г. Ясев. – Днепропетровск: Днепр-VAL, 2001. – 237 c.
7. Ясев А. Г. Применение методов оптимизации технологических процессов // Физико-математическая теория процес-
сов обработки материалов и технологии машиностроения / Под общей редакцией Ф. В. Новикова и А. В. Якимова.
В десяти томах: «Оптимизация технологических процессов в машиностроении» - Одесса: ОНПУ, 2004. – Т. 8. – 509 с.
1. Reference book of machine technologist-builder. / Under a release of A. G. Kosilova and R. K. Mesheriakova. – M.:
Engineering, 1972. – V. 1. – 694 s.
2. Reference book of machine technologist-builder. / Under a release of A.N. Malova. – M.: Engineering, 1972. – V. 2. – 568 s.
3. Yasev A. G. Complex method perfections of the technological rigging for processes of treatment details of metallurgical
machines // Modern problems of metallurgy. Scientific works. Volume 10. Dnepropetrovsk: System technologies, 2007. –
P. 68-82.
4. Mechanization of electro-erosive work-hardening toothed profiles / V. N. Morozenko, S. P. Lapshin, V. A. Martunenko,
A. G. Yasev // Electronic treatment of materials. 1989. – № 4. – P. 84-87.
5. A.s. 1340953 USSR. Method of electro-erosive work-hardening toothed wheels / V. N. Morozenko, V. A. Martunenko,
S. P. Lapshin and others. – Published 1987. Bul. № 36.
6. Yasev A. G. Accordance of mathematical models and technological processes in metallurgy and engineering / A. G. Yasev. –
Dnepropetrovsk: Dnepr-VAL. 2001. – 237 s.
7. Yasev A. G. Application methods of optimization technological processes / A. G. Yasev // Physical and mathematical theory of
processes treatment of materials and technology of engineering / Under a common release of F. V. Novikov and A. V. Yakimov.
In 10 volumes.: «Optimization of technological processes in engineering» – Odessa, ONPU, 2004. – V. 8. – 509 s.
ЛИТЕРАТУРА
REFERENCES
Наведено результати використання системи математичного моделювання (яка включає математичне моделювання,
розробку конструктивно-технологічних пропозицій, оптимізацію параметрів оснастки) для підвищення продуктивності
процесу електроіскрового зміцнення складних поверхонь.
Ясев А. Г., Лапшин С. П., Мартиненко В. А.
Система створення технологічного оснащення для електроіскрового
зміцнення поверхонь
Анотація
Ключові слова
cистема, створення, оснастка, електроіскрове, зміцнення, поверхонь
17МЕТАЛЛ И ЛИТЬЁ УКРАИНЫ № 1 (272) ’2016
Yasev A., Lapshyn S., Martynenko V.
System of rigging creating for surfaces electrospark hardeningSummary
Results of using system of mathematical modeling (which includes mathematical modeling, development constructive-
technological offers, optimization parameters of rigging) for the increase of the electrospark work-hardening process of
difficult surfaces productivity are shown.
system, creating, rigging, electrospark, work-hardening, surfaceKeywords
Поступила 11.11.2015
Оформление рукописи для опубликования
в журнале "Металл и литьё Украины":
Материалы для публикации необходимо
подавать в формате, поддерживаемом Microsoft Word,
размер страницы А4, книжная ориентация,
шрифт – Arial, 10, междустрочный интервал – 1,5.
Объём статьи – не более 10 стр., рисунков – не более 5.
Рукопись должна содержать:
– УДК;
– фамилии и инициалы всех авторов (на русском, украинском и английском языках);
– название статьи (на русском, украинском и английском языках);
– название учреждения(й), в котором(ых) работает(ют) автор(ы);
– аннотации (на русском, украинском и английском языках);
– ключевые слова (не менее шести) – на русском, украинском и английском языках;
– предлагаемая структура текста (Arial 10, прямой) научной статьи:
«Введение», «Материалы и методы», «Результаты и обсуждение», «Выводы».
– таблицы должны иметь порядковый номер (Arial 10, курсив) и заголовок (Arial 10, п/ж),
текст в таблице (Arial 9, прямой), примечания к таблицам размещаются непосредственно
под таблицей (Arial 8, курсивом).
– формулы (Arial 11, русские символы – прямым, английские – курсивом, греческие –
Symbol 12, прямым) должны иметь порядковый номер (Arial 10, прямой);
– рисунки, схемы, диаграммы и другие графические материалы должны быть чёрно-
белыми, чёткими, контрастными, обязательно иметь номер и подрисуночную подпись
(Arial 9, прямой); все громоздкие надписи на рисунке следует заменять цифровыми или
буквенными обозначениями, объяснение которых необходимо выносить в подрисуночную
подпись;
– список литературы (Arial 9);
– ссылки нумеруются в порядке их упоминания в тексте, где они обозначаются
порядковой цифрой в квадратных скобках (например - [1]).
|