Analiza za pomocą MES wpływu zużycia ostrza na temperaturę skrawania

• Autorzy: Znojkiewicz N. , Madajewski M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2017.54

Warianty tytułu

EN

FEM analysis of the influence of the tool wear on the machining temperature

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę metodą elementów skończonych wpływu stopnia zużycia powierzchni przyłożenia na temperaturę procesu, a także model formowania wióra. Symulację prowadzono dla modelu Johnsona-Cooka. Do analizy wybrano dwie płytki skrawające. Ostrza były zamodelowane jako bryły idealnie sztywne, dlatego nie definiowano dla nich opisu zachowania materiału w zakresie występowania odkształceń plastycznych. Badanie każdego z ostrzy zostało przeprowadzone dla stanów zużycia wynoszących VBB = 0,25 mm, VBB = 0,40 mm i dla przypadku nowego ostrza. Podczas symulacji ostrza zostały poddane operacji toczenia ortogonalnego. Przedmiot obrabiany jest definiowany jako warstwa wióra powierzchni nieobrobionej oraz powierzchni obrobionej. Wszystkie wartości temperatury zostały zapisane dla czasu symulacji t = 1,0 ms. W wyniku analizy zmierzono maksymalną wartość temperatury na przedmiocie obrabianym i na ostrzu. Dodatkowo, w analizie temperatury przyjęto arbitralne punkty referencyjne dla przedmiotu obrabianego i ostrza. Zamieszczono także wyniki symulacji dla zmiennej HFL, przedstawiającej gęstość strumienia ciepła i przedstawiono rozkłady pól temperatury.

EN

This paper presents the finite element analysis of the influence of tool wear on the process temperature and on chip formation model behavior. The simulation was conducted for the Johnson--Cook constitutive model. Two cutting inserts were selected for the analysis. In the FE simulation the tool was modeled as a perfectly rigid body, therefore the stress-strain analysis was excluded from its domain. The simulations were carried out for the tool with wear VBB = 0.25 mm, VBB = 0.40 mm and for a new insert geometry. In the simulation, inserts were subjected to an orthogonal turning. The workpiece is defined as a chip layer, as well as non-machined and machined surface. All temperature values were recorded for the simulation time t = 1.0 ms. The maximum temperature values on the workpiece and the tool were measured. In addition, arbitrary reference points for the workpiece and cutting edge were taken into account in the temperature analysis. The simulation results of variable heat flux (HFL) density distribution and the distribution of temperature fields are also presented.

Słowa kluczowe

PL

symulacja MES; węglik spiekany; model Johnsona-Cooka; zużycie ostrza; rozkład temperatury

EN

FEM simulation; cemented carbide; Johnson-Cook model; tool wear; temperature distribution

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 89 [295], nr 4
• Strony: 573--583
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Znojkiewicz N.

• Politechnika Poznańska, Piotrowo 3, 60-965 Poznań

autor

Madajewski M.

• Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Abouridouane M., Klocke F., Dobbeler B.: Analytical temperature prediction for cutting steel, CIRP Annals – Manuf. Technol., 65 (2016) 77-80.
• [2] Bell T., Srivastava A. K., Zhang X.: Investigations on turning Ti-6Al-4V titanium alloy using super-finished tool edge geometry generated by micro-machining proces (MMP), Penn State College of Engineering, University Park, PA 2011.
• [3] Cai Y.J., Dou T., Duan C.Z., Li Y.: Finite element simulation and experiment of chip formation process during high speed machining of AISI 1045 hardened steel, Int. J. Recent Trends Eng., 1 (2009) 46-50.
• [4] Dogu Y., Aslan E., Camuscu N.: A numerical model to determine temperature distribution in orthogonal metal cutting, J. Mat. Proc. Technol., 171 (2006) 1-9.
• [5] Komanduri R., Hou Z.B.: A review of the experimental techniques for the measurement of heat and temperatures generated in some manufacturing processes and tribology, Tribology Int., 34 (2001) 653-682.
• [6] Kosmol J., Mieszczak W.: Zastosowanie Metody Elementów Skończonych do modelowania procesu wiercenia, Modelowanie Inż., 37 (2009) 169-176.
• [7] Pantale O.: 2D and 3D numerical models of metal cutting with damage effects, Computer Methods Applied Mech. Eng., 193 (2004) 4383-4399.
• [8] Zhang Y., Outeiro J.C., Mabrouki T.: On the selection of Johnson-Cook constitutive model parameters for Ti-6Al-4V using three types of numerical models of orthogonal cutting, Procedia CIRP, 31 (2015) 112-117.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).