LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Прогнозування параметрів процесу контурної обробки кінцевими фрезами на основі моделювання процесу різання та точності обробки

напружене поле від втискування штампу-інструмента довільної форми в поверхню різання. Необхідно також зауважити, що вибраний математичний апарат (метод кінцевих елементів) для рішення даної задачі безпосередньо не дозволяє враховувати рух штампу в умовах тертя, тому для врахування даної особливості використано методику, запропоновану проф. Мазуром М.П.

Прийнятим критерієм зупинки процесу втискування "штампу-інструмента" в поверхню різання вважаємо перехід елементів ділянки пластичного контакту з пружного стану в пластичний. Розрахувавши початкову епюру напружень для ділянки пластичного контакту, відсутню частину добудовуємо виходячи із умови постійності інтенсивності зношування на ділянці. Отриманий таким чином закон зміни напружень qF2pm вводиться в термомеханічну модель для подальших розрахунків.

Наступною задачею, що вирішувалась в даному розділі, була розробка методики розрахунку температур контактних ділянок. Необхідно відмітити, що задача розрахунку контактних температур вирішувалась методом джерел тепла, на основі аналізу процесів теплообміну як зі сторони стружки, поверхні різання, так і зі сторони різального інструменту.

Особливість розрахунку температури контактних ділянок l1pm та l2pm, зі сторони зуба кінцевої фрези, полягає в тому, що на етапі поточного дискретного переміщення, крім миттєвої конфігурації теплових джерел, необхідно враховувати вплив аналогічних джерел теплоутворення із попередніх дискретних переміщень.

В загальному випадку, за умови невстановленого режиму теплообміну, залежність для визначення температури від дії джерела розмірам 2bl, розташованого на поверхні напівпростору, представлено подвійним інтегралом А.Н. Резнікова. Оскільки даний вираз містить функцію помилок, аналітичний розв'язок даного інтегралу отримати неможливо. Проте, за допомогою обчислювальної техніки, можливо змоделювати рішення даного інтегралу з необхідною точністю. За результатами чисельного інтегрування отримано емпіричну функцію M, яка на етапі невстановленого режиму теплообміну дозволяє розрахувати темп росту температури в довільній точці напівпростору в залежності від параметрів прямокутного джерела теплоутворення розмірами 2bl та місцеположення точки спостереження.

Рис. 10. Розподіл миттєвих температур на передній (l1) та задній (l2) поверхнях різального інструменту в період робочого ходу, в залежності від кута повороту j

(P6M5–Сталь45, 16мм, Z = 6, b = 12мм, t = 8,0мм, Sz = 0,015мм/зуб, V = 0,3м/с)

На підставі граничної умови 4-го роду, яка передбачає рівність контактних температур контактуючих тіл, системи рівнянь для розрахунку контактних температур, зі сторони стружки, оброблюваної поверхні та зі сторони різального інструменту можуть бути об'єднані в загальну систему, оскільки різальний інструмент знаходиться практично в беззазорному контакті як зі стружкою, так і з поверхнею різання. Розв'язок загальної системи лінійних рівнянь дозволяє отримати закони розподілу інтенсивності теплових джерел вздовж контактних ділянок l1pm, l2pm та відповідно розрахувати величини контактних температур на момент завершення поточного p-го дискретного переміщення (рис. 10).

Рис. 11. Розрахункова схема визначення складових сили різання на m-й ділянці різальної кромки зуба кінцевої фрези в момент p-го дискретного переміщення

Всі розглянуті вище розрахункові модулі по виз-наченню контактних напру-жень як на передній, так і на задній поверхнях різального інструменту з врахуванням методики розрахунку темпера-тур контактних ділянок, за умов нестаціонарного процесу різання та невстановленого режиму теплообміну, об'єд-нані в єдиному розрахунко-вому циклі, метою якого є визначення складових сили різання для кожної елементар-ної ділянки різальної кромки зуба кінцевої фрези.

В якості вхідних даних для розробки аналітичних залежностей, здатних об'єктивно оцінити стан силової взаємодії різального інструмента та заготовки на момент p-го дискретного переміщення, запропоновано використати закони розподілу нормальних sNpm та дотичних напружень тертя qFpm на передній і задній поверхнях m-ї ділянки різальної кромки зуба кінцевої фрези. Сили нормального тиску N1pm і N2pm та сили тертя F1pm і F2pm, що виникають на передній та задній поверхнях m-ї ділянки різальної кромки в наслідок процесу стружкоутворення (рис. 11), розраховуються шляхом інтегрування відповідних епюр нормальних та дотичних напружень.

Отримання об'єктивної оцінки результатів моделювання силової взаємодії різального інструмента та заготовки, в процесі механічної обробки, вимагає комплексної перевірки адекватності окремих складових даної підсистеми.

Рис.12. Змін складових сили різання протягом одного повного оберту кінцевої фрези при зустрічному фрезеруванні сталі ШХ15

(P6M5, 24мм, Z = 6,   20, t = 3мм,

b = 20мм, Sz = 0,026мм/зуб, V = 0,32м/с)


Необхідно відмітити, що розроб-ка експериментальних устано-вок та відповідних методик проведення досліджень для кожної окремої складової загальної системи моделювання силової взаємодії різального інструмента та заготовки є достатньо складним питанням. Альтернативним шляхом, що до вирішення даної проблеми є застосування комплексної перевір-ки кінцевого результату, тобто окремих складових сили різання, для різних умов процесу механічної обробки.

З метою виявлення впливу таких параметрів процесу різання як глибина різання t і подача різального інструменту Sz на величину складових Ph, Pv та перевірки адекватності результатів моделювання силової взаємодії різального інструмента та заготовки в процесі механічної обробки виконано ряд моделюючих та експериментальних дослідів. Аналіз отриманих результатів дозволив зробити висновок про якісний та кількісний збіг результатів експерименту та моделюючого досліду (рис. 12). Середня похибка відповідності даних, отриманих різними шляхами, знаходиться в межах 10%.

Учетвертомурозділі виконано обґрунтування критеріїв пошуку оптимальної подачі різального інструменту, висвітлено головні аспекти проектування та розробки системи прогнозуючого моделювання процесу контурної обробки кінцевими фрезами та представлено результати експериментальних та моделюючих дослідів.

Призначення раціональної подачі різального інструменту, в системі прогнозуючого моделювання процесу контурної обробки кінцевими фрезами, запропоновано здійснювати за наступними критеріями:

- величина максимальних напружень на поверхні різального інструменту не повинна перевищувати допустимої межі, встановленої користувачем;

- величина максимального відхилення вісі кінцевої фрези від заданої траєкторії руху в напрямку нормалі до оброблюваної поверхні не повинна перевищувати допустимого значення, встановленого користувачем.

Рис. 13. Структурна схема системи прогнозуючого моделювання

Рис. 14. Загальний вигляд інтерфейсу системи прогнозуючого

моделювання процесу контурної обробки кінцевою фрезою

В якості