ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical University10.21285/1814-3520-2021-5-559-567ipolytech-524Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEВлияние орбитального движения электрода на точность электроэрозионной обработкиImpact of orbiting electrode motion on the accuracy of electrical discharge machininghttps://orcid.org/0000-0001-9919-6194ТатановП. В.TatanovP. V.

Татанов Петр Владимирович, аспирант

428015, г. Чебоксары, Московский просп., 15

Petr V. Tatanov, Postgraduate Student

15, Moskovskiy pr., Cheboksary 428015

tatanov@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5744-8987ЯнюшкинА. Р.YanushkinA. R.

Янюшкин Андрей Романович, магистрант

428015, г. Чебоксары, Московский просп., 15

Andrey R. Yanushkin, Master’s Degree Student

15, Moskovskiy pr., Cheboksary 428015

andreyyayushkin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2426-3839ШнайдерД. А.SchneiderD. A.

Шнайдер Дмитрий Александрович, аспирант, инженер

428015, г. Чебоксары, Московский просп., 15

Dmitriy A. Schneider, Postgraduate Student, Engineer

15, Moskovskiy pr., Cheboksary 428015

dmitrij.schneider@hotmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1969-7840ЯнюшкинА. С.YanyushkinA. S.

Янюшкин Александр Сергеевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Технология машиностроения», главный научный сотрудник

428015, г. Чебоксары, Московский просп., 15

Alexander S. Yanyushkin, Dr. Sci. (Eng.) Professor, Professor of the Department of Machine-Building Technology, Chief Researcher

15, Moskovskiy pr., Cheboksary 428015

yanyushkinas@mail.ruЧувашский государственный университет им. И. Н. УльяноваРоссияI. N. Ulianov Chuvash State UniversityRussian Federation202109112021255559567Copyright © Татанов П.В., Янюшкин А.Р., Шнайдер Д.А., Янюшкин А.С., 20212021Татанов П.В., Янюшкин А.Р., Шнайдер Д.А., Янюшкин А.С.Tatanov P.V., Yanushkin A.R., Schneider D.A., Yanyushkin A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/524

Цель – изучение процессов, возникающих при электроэрозионной обработке инструментальных сталей, влияние орбитальных движений электрода на точность обработки, а также обоснование применения индивидуальных траекторий орбит и внедрение этих данных в производство. Для написания программы траектории в машинных кодах на станок Mitsubishi EA-28 использовался программный комплекс CIMCO EDIT. Выполнялись опытное изготовление и замеры пуансона и толкателя вырубного штампа. Обработка производилась на электроэрозионном прошивном станке Mitsubishi EA-28. Прожиг осуществлялся в среде диэлектрика Blasospark GT 250. Обработка совершалась до шероховатости Ra0.6 за 9 проходов с применением стандартного пакета режимов обработки. В ходе проведенных опытных работ было выявлено влияние геометрии электрода на обработку острых углов: формирование на обрабатываемой детали «паразитных радиусов». Установлено, что при засверливании углов отверстиями с малым диаметром (0,4–0,6 мм) данное явление исчезает. Также замечен эффект инверсии движения электрода в зависимости от обкатки по внутреннему или внешнему краю траектории. Осуществлена обработка производственной детали (пуансон вырубного штампа). Во время обработки использовалась новая орбита, адаптированная геометрии изделия. Установлено, что деталь является отвечающей требованиям и соответствует конструкторскому чертежу. Штамп собран и передан в основное производство. По результатам проведенных испытаний, изучения отечественного и зарубежного опыта выработаны рекомендации по применению индивидуальных орбит при электроэрозионной обработке инструментальных сталей, твердых сплавов и других труднообрабатываемых токопроводящих материалов. Метод орбитальных движений по специальной траектории был внедрен на АО «Чебоксарский электроаппаратный завод» (г. Чебоксары).

The present study is designed to study processes occurring during the electrical discharge machining (EDM) of tool steels, the influence of orbiting electrode motion on its accuracy, as well as to justify the application of individual orbiting trajectories and implement these data into production. To that end, a trajectory program was written in machine codes for a Mitsubishi EA-28 die-sinking electrical discharge machine using the CIMCO EDIT software package. Also, a prototype punch and ejector of the blanking die were produced and measured. The standard modes of Mitsubishi EA-28 were used to carry out machining in Blasospark GT 250 dielectric fluid to a roughness of Ra 0.6 in 9 passes. The experiments revealed the influence of electrode geometry on the machining of sharp corners, i.e., the formation of unwanted radii on the workpiece. However, this phenomenon is not observed when the corners are drilled with small diameter holes (0.4–0.6 mm). Depending on the machining process along the inner or outer trajectory, inverse electrode motion is also observed. The production part (punch of the blanking die) was machined using a new orbit adjusted to the geometry of the product. The part was found to be consistent with the requirements and the engineering drawing, thus allowing the assembled die to enter the main production. The results of the performed tests, as well as the study of domestic and foreign experience, were used to develop recommendations on the use of individual orbits in the EDM of tool steels, hard alloys, and other hard-to-machine conductive materials. The method of orbiting motion along a particular trajectory was implemented at Cheboksary Electrical Apparatus Plant (Cheboksary).

мультиосевая обработкаэлектроэрозияпроволочная вырезкаэлектродыорбитальное движение электродаиндивидуальная орбитаmulti-axis machiningelectroerosion (electrical discharge machining)wire cuttingelectrodeselectrode orbital motionindividual orbitReferencesWang Gang, Shan Yan. Compensation of electrode orbiting in electrical discharge machining based on nonuniform offsetting // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2005. Vol. 45. Iss. 14. P. 1628–1634. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.01.023.Wang Gang, Shan Yan. Compensation of electrode orbiting in electrical discharge machining based on nonuniform offsetting // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2005. Vol. 45. Iss. 14. P. 1628–1634. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.01.023.Sadollah Bamerni Z., El-Hofy H. Orbital electrochemical machining of electrodischarge machined surfaces // AMST’02 Advanced Manufacturing Systems and Technology. International Centre for Mechanical Sciences (Courses and Lectures) / eds. E. Kulianic. Vol. 437. Vienna: Springer, 2002. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-2555-7_51.Sadollah Bamerni Z., El-Hofy H. Orbital electrochemical machining of electrodischarge machined surfaces // AMST’02 Advanced Manufacturing Systems and Technology. International Centre for Mechanical Sciences (Courses and Lectures) / eds. E. Kulianic. Vol. 437. Vienna: Springer, 2002. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-2555-7_51.Hai Peng Huang, Guan Xin Chi, Zhen Long Wang. Multi-axis EDM CNC system based on RT-Linux // Key Engineering Materials / eds. Daizhong Su, Qingbin Zhang, Shifan Zhu. Vol. 419–420. Trans Tech Publications Ltd, 2009. Р. 809–812. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.419-420.809.Hai Peng Huang, Guan Xin Chi, Zhen Long Wang. Multi-axis EDM CNC system based on RT-Linux // Key Engineering Materials / eds. Daizhong Su, Qingbin Zhang, Shifan Zhu. Vol. 419–420. Trans Tech Publications Ltd, 2009. Р. 809–812. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.419-420.809.Ибрагимова Л. И., Еникеев Б. А., Акмаев О. К. Кинематический анализ электроэрозионного 5 осевого станка с параллельной кинематикой // Станкостроение и инновационное машиностроение. Проблемы и точки роста 2018.: матер. Всерос. науч.-техн. конф. (г. Уфа, 28 февраля – 1 марта 2018 г.). Уфа: Изд-во УГАТУ, 2018. С. 315–321.Ibragimova L. I., Yenikeev B. A., Akmaev O. K. Kinematic analysis of an electroerosion 5-axis machine tool with parallel kinematics. In: Stankostroenie i innovacionnoe mashinostroenie. Problemy i tochki rosta: materialy Vserossijskoj nauchnotehnicheskoj konferencii = Machine-Tool Building and Innovative Mechanical Engineering. Problems and Points of Growth 2018: materials of All-Russian scientific and technical conference. 28 February – 1 March, 2018, Ufa. Ufa: Ufa State Aviation Technical University; 2018, р. 315-321. (In Russ.).Кратюк Н. А. Определение оптимального метода получения глубоких отверстий малого диаметра в деталях ГТД и его экспериментальное исследование // Известия Московского государственного машиностроительного университета «МАМИ». 2014. Т. 2. № 4. С. 20–26.Kratyuk N. A. Determination of optimal method of making of small diameter deep holes in parts of gas-turbine engine and its experimental study. Izvestiya Moskovskogo gosudarstvennogo mashinostroitel'nogo universiteta «MAMI» = Izvestiya MGTU "MAMI”. 2014;2(4):20-26. (In Russ.).Сарилов М. Ю. Исследование процессов электроэрозионной обработки // Наука и образование. 2016. № 3. С. 76–82.Sarilov M. Yu. The study of electrical discharge machining process. Nauka i obrazovanie. 2016;3:76-82. (In Russ.).Смоленцев В. П., Коптев И. Т., Газизуллин К. М. Технологические возможности и перспективы развития электроэрозионной и электрохимической размерной обработки // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2012. № 2-2. С. 49–56.Smolentsev V. P., Koptev I. T., Gazizullin K. M. Technological possibilities and development prospect of electroerosion and electrochemical dimensional machining. Fundamental and applied problems of engineering and technology. 2012;2-2:49-56. (In Russ.).Chen Jiang Hua, Bernaerts D., Seo Jin Won, Van Tendeloo G., Kagi H. Voidites in polycrystalline natural diamond // Philosophical Magazine Letters. 1998. Vol. 77. Iss . 3. Р. 135–140. https://doi.org/10.1080/095008398178561.Chen Jiang Hua, Bernaerts D., Seo Jin Won, Van Tendeloo G., Kagi H. Voidites in polycrystalline natural diamond // Philosophical Magazine Letters. 1998. Vol. 77. Iss . 3. Р. 135–140. https://doi.org/10.1080/095008398178561.Михалѐв О. Н., Янюшкин А. С., Попов А. Ю. Современный подход к автоматизации технологической подготовки производства // Автоматизация и современные технологии. 2011. № 4. С. 39–43.Mikhalev О. N., Yanyushkin А. S., Popov А.Yu. Contemporary approach to technological preparation automation of the production. Avtomatizaciya i sovremennye tehnologii. 2011;4:39–43. (In Russ.).Янюшкин А. С., Лобанов Д. В., Рычков Д. А. Программные продукты для автоматизации подготовки инструментального производства на предприятиях // Ползуновский альманах. 2008. № 4. С. 214–216.Yanyushkin A. S., Lobanov D. V., Rychkov D. A. Software products to automate preparation of tool production at enterprises. Polzunovskij al'manah. 2008;4:214–216. (In Russ.).Татанов П. В., Янюшкин А. Р., Шнайдер Д. А., Янюшкин А.С. Опыт электроэрозионного фрезерования на АО «Чебоксарский электроаппаратный завод» // Актуальные проблемы в машиностроении. 2021. Т. 8. № 3-4. С. 57–62.Tatanov P. V., Yanyushkin A. R., Shnajder D. A., Yanyushkin A.S. Experience of electric erosion milling at JSC “Cheboksary Electrical Apparatus Plant”. Aktual'nye problemy v mashinostroenii = Actual Problems in Machine Building. 2021;8(3-4):57-62. (In Russ.).Янюшкин А. Р., Лобанов Д. В., Татанов П. В. Совершенствование процесса электроалмазного шлифования // Электрофизические методы обработки в современной промышленности: матер. IV Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов (г. Пермь, 14–15 декабря 2020 г.). Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2021. С. 144–148.Yanyushkin A. R., Lobanov D. V., Tatanov P. V. Improving the process of electro-diamond grinding. Elektrofizicheskie metody obrabotki v sovremennoj promyshlennosti: materialy IV Mezhdunarodnoj nauchnoprakticheskoj konferencii molodyh uchenyh, aspirantov i studentov = Electrophysical processing methods in modern industry: materials of IV International scientific and practical conference of young scientists, postgraduate students and students. 14–15 December 2020, Perm'. Perm': Perm National Research Polytechnic University; 2021, р. 144-148. (In Russ.).Татанов П. В., Янюшкин А. Р., Шеров К. Т., Янюшкин А. С. Использование вторичного ресурса твердосплавных сменных многогранных пластин в металлообработке // Наука и техника Казахстана. 2021. № 1. С. 85–96.Tatanov P. V., Yanyushkin A. R., Sherov K. T., Yanyushkin A. S. Use of the secondary resource of hardalloy replaceable multi-face plates in metalworking. Nauka i tehnika Kazahstana. 2021;1:85-96.Янюшкин А. С., Баранов А. Н., Лосев А. Б., Якимов С. А. Исследование возможности замены электролитов при электроалмазной обработке на обычные смазочно-охлаждающие технические среды // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2007. Т. 1. № 2. С. 25–30.Yanyushkin A. S., Baranov A. N., Losev A. B., Yakimov S. A. Investigating possibility to replace electrolytes during electro-diamond treatment with conventional lubricating and cooling technical media. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2007;1(2):25-30.Янюшкин А. С., Рычков Д. А., Лобанов Д. В., Петров Н. П. Методика формирования базы данных режущих инструментов // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2013. Т. 1. С. 143–146.Yanushkin A. S., Rychkov D. A., Lobanov D. V., Petrov N. P. Methods of cutting tool database formation. Trudy Bratskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennye i inzhenernye nauki. 2013;1:143-146. (In Russ.).Popov V. Yu., Yanyushkin A. S. Combined electrodiamond grinding of high speed steels // International Journal of Advances in Machining and Forming Operations. 2012. Vol. 4. No. 1. P. 91–102.Popov V. Yu., Yanyushkin A. S. Combined electrodiamond grinding of high speed steels // International Journal of Advances in Machining and Forming Operations. 2012. Vol. 4. No. 1. P. 91–102.Skeeba V. Yu., Ivancivsky V. V., Kutyshkin A. V., Parts K. A. Hybrid processing: the impact of mechanical and surface thermal treatment integration onto the machine parts quality // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2016. Vol. 126. P. 012016. https://doi.org/10.1088/1757-899X/126/1/012016.Skeeba V. Yu., Ivancivsky V. V., Kutyshkin A. V., Parts K. A. Hybrid processing: the impact of mechanical and surface thermal treatment integration onto the machine parts quality // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2016. Vol. 126. P. 012016. https://doi.org/10.1088/1757-899X/126/1/012016.Zamashchikov Y. I. Duality in metal cutting: impact to the surface layer residual stress // Materials and Manufacturing Processes. 2006. Vol. 21. Iss. 5. Р. 551–566. https://doi.org/10.1080/10426910500471706.Zamashchikov Y. I. Duality in metal cutting: impact to the surface layer residual stress // Materials and Manufacturing Processes. 2006. Vol. 21. Iss. 5. Р. 551–566. https://doi.org/10.1080/10426910500471706.Skeeba V., Pushnin V., Erohin I., Kornev D. Integration of production steps on a sin -gle equipment // Materials and Manufacturing Processes. 2015. Vol. 30. Iss. 12. P. 1408 –1411. https://doi.org/10.1080/10426914.2014.973595.Skeeba V., Pushnin V., Erohin I., Kornev D. Integration of production steps on a sin -gle equipment // Materials and Manufacturing Processes. 2015. Vol. 30. Iss. 12. P. 1408 –1411. https://doi.org/10.1080/10426914.2014.973595.Rowe W. B. Principles of modern grinding technology. 2nd ed. Oxford: Elsevier, 2014. 480 p.Rowe W. B. Principles of modern grinding technology. 2nd ed. Oxford: Elsevier, 2014. 480 p.Kim C. S., Massa T. R., Rohrer G. S. Modeling the relationship between microstructural features and the strength of WC–Co composites // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2006. Vol. 24. Iss. 1-2. Р. 89–100. https://doi.org/10.1016/J.IJRMHM.2005.04.011.Kim C. S., Massa T. R., Rohrer G. S. Modeling the relationship between microstructural features and the strength of WC–Co composites // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. 2006. Vol. 24. Iss. 1-2. Р. 89–100. https://doi.org/10.1016/J.IJRMHM.2005.04.011.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.