The influence of friction in FEM simulation of chip formation

• Autorzy: Kwiatkowska E.

Warianty tytułu

PL

Wpływ tarcia w symulacji metodą elementów skończonych procesu tworzenia wióra

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study a plane strain finite element program was used to simulate chip formation process in orthogonal cutting of C45 carbon steel using disposable grooved cutting tools with restricted contact length. In order to investigate the influence of friction on simulation results, constant and variable values of the friction coefficient were used. The variable coefficient values were calculated on the basis of the cutting forces measured during cutting tests. The ľ values calculated for each combination of cutting parameters were implemented in the FEM model. The results of simulations include variations of the chip thickness, the cutting and feed forces; the shear angle and the tool-chip interface temperature. They were compared with relevant experimental data obtained during machining tests. It should be noted that predicted values using variable friction coefficient correlate better with experimental data.

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu wartości współczynnika tarcia na wyniki symulacji metodą elementów skończonych procesu tworzenia wióra. Symulacje prowadzono dla skrawania ortogonalnego stali węglowej C45 płytkami wieloostrzowymi o profilowanej powierzchni natarcia i skróconej długości styku wiór-ostrze. Przyjęto stałą wartość współczynnika tarcia oraz wartości zmieniające się w zależności od parametrów obróbki, obliczonych na podstawie wartości sił skrawania określonych podczas pomiarów w próbie obróbkowej. Wartości współczynnika tarcia implementowano do modelu w programie symulacyjnym. W analizie uwzględniono składową główną i posuwową siły skrawania, grubość wióra, kąt poślizgu i temperaturę skrawania uzyskane w efekcie symulacji. Ocena wskazuje na możliwość zmniejszenia rozbieżności wyników symulacji z danymi doświadczalnymi dla przypadku uwzględnionego w symulacji obliczonych wartości współczynnika tarcia.

Słowa kluczowe

EN

finite element method; FEM; chip formation; friction coefficient

PL

metoda elementów skończonych; MES (metoda elementów skończonych); tworzenie wióra; współczynnik tarcia

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 32, nr 2
• Strony: 39--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Kwiatkowska E.

• Department of Manufacturing Engineering and Production Automation, University of Technology Opole, 45-271 Opole, Mikołajczyka 5 St,

Bibliografia

• [1] T. D. MARUSICH, C. J. BRANDT, J. D. THIELE: Methodology for simulation of chip breakage in a turning processes using an orthogonal finite element model, Proc. of 5th CIRP Inter. Workshop on Modelling of Machining Operations, 2002, 139-148.
• [2] G. PARAKKAL, Z. RIXIN, S. G. KAPOOR, R. E. DeVOR: Modelling of turning process cutting forces for grooved tools, J. Mach. Tools & Manuf., 42(2002), 179-191.
• [3] G. BOOTHROYD, W. A. KNIGHT: Fundamentals of machining and machine tools, Marcel Dekker, New York 1989.
• [4] H. A. KISHAWY, R. J. ROGERS, N. BALIHODZIC: A Numerical investigation of the chip interface in orthogonal machining. Proc. 5th CIRP International Workshop on Modelling of Machining Operations, West Lafayette (USA) 2002, 97-107.
• [5] T. ÖZEL: The Influence of friction models on finite element simulation of machining. J. Mach. Tools & Manuf. 46(2006), 518-530.
• [6] L. FILICE, F. MICARI, S. RIZZUTTI, D. UMBRELLO: A Critical analysis on the friction modelling in orthogonal machining. J. Mach. Tools & Manuf. 47(2007), 709-714.
• [7] G. SUTTER, A. MOLINARI: Analysis of the cutting force components and friction in high speed machining. J. Manuf. Science and Eng., 127(2005), 246-250.
• [8] S. PIENDL, J. C. AURICH, M. STEINICKE: 3D Finite Simulation of Chip Formation in Turning, Proc. 8th CIRP Inter. Workshop on Modelling of Machining Operations, Chemitz 2005, 225-233.