Изготовление электродов-инструментов с оптимизированной конфигурациейдля копировально-прошивной электроэрозионной обработки методом быстрого прототипирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. В работе представлены результаты получения сложнопрофильного электрода-инструмента (ЭИ) для копировально-прошивной электроэрозионной обработки по технологии литья. Данный способ заключается в использовании мастер-модели, полученной методом быстрого прототипирования. Цель работы: экспериментальное исследование обеспечения точности при изготовлении сложнопрофильных ЭИ методом литья с применением технологии быстрого прототипирования для копировально-прошивной электроэрозионной обработки. Методы исследования. Мастер-модель ЭИ изготавливали на установке Envisiontec Perfactory XEDE по технологии стереолитографии. В качестве исходного материала использовался фотополимер Si500. Промежуточные и окончательные измерения отклонения поверхностей выполнены на КИМ Contura Carl Zeiss G2. Расчет литниково-питательной системы выполнен в ПО ProCast. Получена отливка из литейной латуни ЛЦ40С. Исследование процесса копировально-прошивной электроэрозионной обработки электродом-инструментом, изготовленным литьем с применением технологии быстрого прототипирования, проводилось с помощью копировально-прошивного станка Smart CNC в среде трансформаторного масла. Рабочие параметры: время включения импульса Ton, мкс; напряжение U, В; сила тока I, А. Результаты и обсуждение. Разработана методика проектирования и изготовления сложнопрофильного ЭИ с применением технологии быстрого прототипирования для копировально-прошивной электроэрозионной обработки. Анализ отклонения формы показал, что при изготовлении мастер-модели методом стереолитографии происходит возникновение погрешностей. Экспериментальное исследование отклонения формы мастер-модели показало вогнутость поверхности в диапазоне от 0,03 до 0,07 мм в зависимости от расположения сторон. Показано, что оптимизированная мастер-модель имеет на 25 % меньше отклонений формы. Для изготовления ЭИ по технологии литья разработана литниково-питательная система (ЛПС). При оценивании пористости установлено, что поры сконцентрированы в ЛПС и прибыли, что положительно влияет на качество отливки. Изготовление электрода-инструмента с помощью технологии литья показало, что все параметры точности и шероховатости находятся в заданном допуске и соответствуют исходным данным чертежа. Проведено экспериментальное исследование процесса электроэрозионной обработки профильного паза ЭИ, который был изготовлен методом литья по выплавляемой модели, полученной с применением технологии быстрого прототипирования. Установлено, что размеры полученного паза удовлетворяют заявленным требованиям.

Об авторах

Т. Р. Абляз

Email: lowrider11-13-11@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6607-4692
канд. техн. наук, доцент, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский проспект, 29, г. Пермь, 614990, Россия, lowrider11-13-11@mail.ru

В. Б. Блохин

Email: warkk98@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-2693-6580
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский проспект, 29, г. Пермь, 614990, Россия, warkk98@mail.ru

Е. С. Шлыков

Email: Kruspert@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8076-0509
канд. техн. наук, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский проспект, 29, г. Пермь, 614990, Россия, Kruspert@mail.ru

К. Р. Муратов

Email: Karimur_80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7612-8025
доктор техн. наук, доцент, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский проспект, 29, г. Пермь, 614990, Россия, Karimur_80@mail.ru

И. В. Осинников

Email: ilyuhaosinnikov@bk.ru
ORCID iD: 0009-0006-4478-3803
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Комсомольский проспект, 29, г. Пермь, 614990, Россия, ilyuhaosinnikov@bk.ru

Список литературы

  1. Predictive model of milling force for complex profile milling / X. Su, G. Wang, J. Yu, F. Jiang, J. Li, Y. Rong // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2016. – Vol. 87. – P. 1653–1662. – doi: 10.1007/s00170-016-8589-1.
  2. Additive manufacturing of Nickel-based superalloy: optimization of surface roughness using integrated high-speed milling / D. Sommer, A. Safi, C. Esen, R. Hellmann // Proceedings of SPIE. – 2024. – Vol. 12876: Laser 3D Manufacturing XI. – doi: 10.1117/12.3000972.
  3. Influence of the sphero-cylindrical tool orientation angles on roughness under processing complex-profile surfaces / M.R. Gimadeev, A.V. Nikitenko, V.O. Berkun // Advanced Engineering Research. – 2023. – Vol. 23 (3). – P. 231–240. – doi: 10.23947/2687-1653-2023-23-3-231-240.
  4. Ho K.H., Newman S.T. State of the art electrical discharge machining (EDM) // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2003. – Vol. 43 (13). – P. 1287–1300. – doi: 10.1016/S0890-6955(03)00162-7.
  5. Porwal R.K., Yadava V., Ramkumar J. Micro electrical discharge machining of micro-hole // Advanced Science Engineering and Medicine. – 2020. – Vol. 12 (11). – P. 1335–1339. – doi: 10.1166/asem.2020.2586.
  6. Rajurkar K.P., Sundaram M.M., Malshe A.P. Review of electrochemical and electrodischarge machining // Procedia CIRP. – 2013. – Vol. 6 (2). – P. 13–26. – doi: 10.1016/j.procir.2013.03.002.
  7. Rathod R., Kamble D., Ambhore N. Performance evaluation of electric discharge machining of titanium alloy – a review // Journal of Engineering and Applied Science. – 2022. – Vol. 69 (1). – P. 1–19. – doi: 10.1186/s44147-022-00118-z.
  8. Melchels F.P.W., Feijen J., Grijpma D.W. A review on stereolithography and its applications in biomedical engineering // Biomaterials. – 2010. – Vol. 31. – P. 6121–6130. – doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.04.050.
  9. Continuous liquid interface production of 3D objects / J.R. Tumbleston, D. Shirvanyants, N. Ermoshkin, R. Janusziewicz, A.R. Johnson, D. Kelly, K. Chen, R. Pinschmidt, J.P. Rolland, A. Ermoshkin, E.T. Samulski, J.M. DeSimone // Science. – 2015. – Vol. 6228 (347). – P. 1349–1352. – doi: 10.1126/science.aaa2397.
  10. One-step volumetric additive manufacturing of complex polymer structures / M. Shusteff, A.E.M. Browar, B.E. Kelly, J. Henriksson, T.H. Weisgraber, R.M. Panas, N.X. Fang, C.M. Spadaccini // Science Advances. – 2017. – Vol. 3 (12). – P. 1–7. – doi: 10.1126/sciadv.aao5496.
  11. Layerless fabrication with continuous liquidinterface production / R. Janusziewicza, J.R. Tumblestonb, A.L. Quintanillac, S.J. Mechama, J.M. DeSimonea // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2016. – Vol. 113 (42). – P. 1–6. – doi: 10.1073/pnas.1605271113.
  12. Rapid multi-material 3D printing with projection micro-stereolithography using dynamic fluidic control / D. Han, C. Yang, N.X. Fangb, H. Lee // Additive Manufacturing. – 2019. – Vol. 27 (17). – P. 606–615. – doi: 10.1016/j.addma.2019.03.031.
  13. Jigang H., Qin Q., Jie W. A review of stereolithography: processes and systems // Processes. – 2020. – Vol. 8 (9). – P. 1–16. – doi: 10.3390/pr8091138.
  14. Polymers for 3D printing and customized additive manufacturing / S.C. Ligon, R. Liska, J. Stampfl, M. Gurr, R. Mu?lhaupt // Chemical Reviews. – 2017. – Vol. 117 (15). – doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00074.
  15. Stansbury J.W., Idacavage M.J. 3D printing with polymers: challenges among expanding options and opportunities // Dental Materials. – 2016. – Vol. 32 (1). – P. 54–64. – doi: 10.1016/j.dental.2015.09.018.
  16. D printing of polymer matrix composites: a review and prospective / X. Wang, M. Jiang, Z. Zhou, J. Gou, D. Hui // Composites, Part B: Engineering. – 2017. – Vol. 110. – P. 442–458. – doi: 10.1016/j.compositesb.2016.11.034.
  17. Golabczak A., Konstantynowicz A., Golabczak M. Mathematical modelling of the physical phenomena in the interelectrode gap of the EDM process by means of cellular automata and field distribution equations // Experimental and Numerical Investigation of Advanced Materials and Structures. – Cham: Springer, 2013. – P. 169–184. – doi: 10.1007/978-3-319-00506-5_11.
  18. Quantitative analysis of bubble size and electrodes gap at different dielectric conditions in powder mixed EDM process / A. Kumar, A. Mandal, A.R. Dixit, D.K. Mandal // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2020. – Vol. 4 (1). – P. 1–11. – doi: 10.1007/s00170-020-05189-x.
  19. Using rapid prototyping technologies for creating implants with cellular structure / P.N. Kilina, V.P. Vasilyuk, E.A. Morozov, A.M. Khanov, L.D. Sirotenko // Biosciences Biotechnology Research Asia. – 2015. – Vol. 12 (2). – P. 1691–1698. – doi: 10.13005/bbra/1832.
  20. Real-space wigner-seitz cells imaging of potassium on graphite via elastic atomic manipulation / F. Yin, P. Koskinen, S. Kulju, J. Akola, R.E. Palmer // Scientific Reports. – 2015. – Vol. 5 (1). – P. 1–5. – doi: 10.1038/srep08276.
  21. Cho Y., Lee I., Cho D.W. Laser scanning path generation considering photopolymer solidification in micro-stereolithography // Microsystem Technologies. – 2005. – Vol. 11 (2). – P. 158–167. – doi: 10.1007/s00542-004-0468-2.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).