Пароль на скачивание файлов высылается в течении нескольких минут на почтовый ящик. Это бесплатно! E-mail:

Деякі моделі робочих процесів

> > > Ознайомитись з програмою семінару по даній тематиці “Основи 3D імітаційного моделювання методом скінчених елементів процесів різання металів”

Розглянемо деякі моделі робочих процесів, що розроблені авторами та є актуальними в теперішній час.

Можливість дослідження впливу контактних процесів на характер стружкоутворення надає скінчено-елементна 2D модель ортогонального різання, що дозволяє спрогнозувати не тільки форму стружки, поля напружень, інтенсивності пластичних деформацій, швидкостей деформації й температури в умовах зливного стружкоутворення (рис.1), але й в умовах утворення стружки іншої форми, наприклад елементної стружки адіабатичного зсуву (рис.2). Проведені авторами дослідження показують, що на похибку прогнозування показників процесу різання впливають три основні групи факторів: (1) похибки опису геометрії леза, особливо величини радіусу округлення різальної кромки й фаски зносу на задній поверхні; (2) похибки опису термомеханічних властивостей оброблюваного матеріалу, у тому числі руйнування, а також зовнішнього тертя в парі лезо-заготовка; (3) параметри вирішувача, у тому числі відношення характерного розміру скінченого елемента до радіусу округлення різальної кромки, величина кроку інтегрування, контактний алгоритм. Розроблені рекомендації з вибору параметрів моделі дозволили авторам істотно зменшити похибку прогнозування одночасно обох проекцій сили різання й товщини стружки (табл.1).

Таблиця 1 – Приклад розрахунку показників процесу різання сталі 45 твердосплавним лезом WC-Co c гамма=5, альфа=10, ро=20мкм

Продовження таблиці 1

Рисунок 1 – Поля максимальних дотичних напружень (а), інтенсивність швидкостей деформацій (б), інтенсивність пластичної деформації (г) і температура (д) в умовах різання сталі 45 твердосплавним лезом WC-Co: V=200 м/хв, S=0.15 мм/об, гамма=5, ро=20мкм.

Рисунок 2 – Поля максимальних дотичних напружень (а), інтенсивність швидкостей деформацій (б), інтенсивність пластичної деформації (г) і адіабатична температура (д) в умовах різання: сталь 45, V=1000 м/хв, S=0.05 мм/об, гамма=5, ро=10мкм.

Інтерес також представляють 3D моделі процесів різання, що дозволяють спрогнозувати форму стружки при різанні інструментами з геометрично складною передньою поверхнею. Наприклад, 3D модель процесу різання пластиною KENNAMETAL A2040N00CR02 KC5025 дозволяє оцінити її ефективність до завивання стружки, що дуже важливо для інтенсифікації обробки глибоких канавок і відрізання. Наприклад, у результаті моделювання було встановлено, що як на першому, так і на наступних проходах ширина стружки на 0.1 мм менше, ніж ширина канавки, що разом із завиванням забезпечує її надійне видалення з оброблюваної канавки (рис. 3).

а)

б)

Рисунок 3 – Модель процесу прорізання канавки пластиною KENNAMETAL A2040N00CR02 KC5025 у сталі 45 (V=120 м/хв, S=0.1 мм/про, b=4.05 мм): а) перший прохід, б) другий прохід. Ширина стружки bc=3.95 мм.

Ефективність стружкоутворення може бути оцінена й при свердлінні. Наприклад, результати моделювання процесу свердління сталі 45 свердлом KASER D=25мм (рис. 4, а та б) дозволили встановити нерівномірний розподіл навантаження між пластинами на різальних лезах свердла (рис. 4в), а також коливання осьової сили під час врізання в маложорстку заготовку (рис.4г).

а)

б)

в)

г)

Рисунок 4 – Свердління плити товщиною 5 мм зі сталі 45 свердлом KASER D=25мм: а) і б) – стружка на четвертому оберті свердла, в) крутний момент, Нм, г) осьова сила, Н

За допомогою імітаційного моделювання може також бути оцінений вплив геометрії задньої поверхні свердла на заусенець, що утвориться на виході з отвору. Так, наприклад, моделювання свердління плити товщиною 5 мм зі сталі 45 цільним твердосплавним свердлом Guehring 5514 D=10 мм показало, що утворення фаски зносу на задній поверхні приводить при малій жорсткості заготовки до утворення значного заусенця внаслідок збільшення частки пластичної деформації заготовки (рис.5).

а)

б)

Рисунок 5 – Порівняння процесу свердління плити товщиною 5 мм зі сталі 45 свердлом Guehring 5514 D=10 мм. Гострий інструмент (а), зношений інструмент (б).

Корисну інформацію для оптимізації фрезерування маложорстких деталей можна також одержати за допомогою моделювання стружкоутворення в цьому процесі. Наприклад, у результаті реалізації моделі процесу фрезерування кінцевою фрезою Guehring 3677 стінки товщиною 4 мм зі сталі 45 було встановлено, що, наприклад, при ширині фрезерування 16 мм мінімальна товщина стінки, що забезпечує надійне стружко утворення, становить 3.1 мм (рис. 6).

а)

б)

в)

Рисунок 6 – Фрезерування стінки товщиною 5 мм із радіальною подачею. Фреза Guehring 3677, ширина фрезерування – 16 мм. а) поглиблення фрези – 0.8 мм, б) поглиблення фрези 2.5 мм, в) поглиблення фрези 4мм

Таким чином, за допомогою імітаційних моделей процесу різання без проведення натурних експериментів при зміні умов обробки в широкому діапазоні (властивостей оброблюваних і інструментальних матеріалів, конструкцій інструментів і геометричних параметрів лез, параметрів режиму різання тощо) може бути отримана інформація про динамічний стан елементів технологічної системи, якість обробленої поверхні, напружень у різальному інструменті, визначені сили та моменту різання, температурні поля в інструменті і заготовці тощо. Вся ця інформація може бути використана не тільки для визначення значень окремих характеристик процесу різання, але й для оптимізації вихідних показників технологічного процесу (наприклад, стійкості інструмента, його довговічності й надійності, собівартості обробки тощо), геометричних і конструктивних параметрів інструмента, конструктивних елементів пристосування й верстата.

Опубликовано 21.01.2010. Обновлено 09.11.2013

Дата последнего обновления сайта: 17.02.2021 @ 8:11 PM

Всего на сайте 379 страниц.