Numeryczne modelowanie rozpływu ciepła w strefie kontaktu z wykorzystaniem metody różnic skończonych

• Autorzy: Bartoszuk M.

Warianty tytułu

EN

Numerical modeling of heat distribution in the cutting zone using finite differences method

• Konferencja: II Konferencja Naukowo-Techniczna "Obrabiarki sterowane numerycznie i programowanie operacji w technikach wytwarzania", Radom-Jedlina Letnisko, 23-25 listopada 2011 r.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł niniejszy omawia dystrybucję ciepła w czasie skrawania ortogonalnego stali 1H18N9T ostrzem węglikowym bez powłok ochronnych. W badaniach modelowych, do wyznaczenia zmian rozkładu temperatury oraz wartości średniej i maksymalnej tempe-ratury kontaktu, zastosowano zmodyfikowaną metodę różnic skończonych. Symulacje roz-pływu ciepła prowadzono w oparciu o uproszczony model przepływu ciepła zakładający liniowe źródła ciepła o zmiennej intensywności wzdłuż całej swojej długości. Wyniki sy-mulacji porównywano z danymi literaturowymi oraz wynikami eksperymentalnymi uzyska-nymi na drodze pomiaru termoparą naturalną. Otrzymano akceptowalną dokładność śred-niej oraz maksymalnej temperatury kontaktu wiór – powierzchnia natarcia, potwierdzając tym samym poprawność modeli symulacyjnych.

EN

This paper discusses the heat distribution during the orthogonal cutting of steel 1H18N9T using cemented carbide tool without protective coatings. In studies of model, to determine changes in temperature distribution and the average and maximum temperature of contact, used the modified method of finite differences. Simulations of heat propagation was based on a simplified model of heat flow assuming a linear heat source with variable intensity along its entire length. The simulation results were compared with literature data and experimental results obtained by measuring the natural thermocouple. A acceptable accuracy of the average and maximum temperature of tool-chip contact was obtained, thus correctness of simulation models was confirming.

Słowa kluczowe

PL

skrawanie ortogonalne; temperatura kontaktu; dystrybucja ciepła; MRS; metoda różnic skończonych

EN

orthogonal cutting; contact temperature; heat distribution; FDM; finite difference method

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 85, nr 1CD
• Opis fizyczny: poz. I, 10 s., Bibliogr. 12 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Bartoszuk M.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, 45-271 Opole, ul. Mikołajczyka 5, tel: [phone],

Bibliografia

• [1] Smith A. J. R., Armarego E. J. A.: Temperature Prediction in Orthogonal Cutting with a Finite Difference Approach, Annals of the CIRP, 1981, s. 9-13.
• [2] Ulutan D., Lazoglu I., Dinc C.: Three-dimensional temperature predictions in machining process using finite difference method, Journal of Materials Processing Techno-logy, Vol. 209, 2009, s. 1111-1121.
• [3] Chan C. L., Chandra A.: A boundary Element Method Analysis of the Thermal Aspects of Metal Cutting Processes, Journal of Engineering for Industry, Vol. 113, 1991, s. 311-319.
• [4] Du E., Lovell M. R., Wu T., W.: Boundary element method analysis of temperature fields in coated cutting tools, International Journal of Solids and Structures, Vol. 38, 2001, s. 4557-4570.
• [5] Ko D. C., Ko S. L., Kim B. M.: Rigid-thermoviscoplastic finite element simulation of non-steady-state orthogonal cutting, Journal of materials Processing Technology, Vol. 130-131, 2002, s. 345-350.
• [6] Dogu Y., Aslan E., Camuscu N.: A numerical model to determine temperature distribution in orthogonal metal cutting, Journal of materials Processing Technology, Vol. 171, 2006, s. 1-9.
• [7] Ostafiev V., Kharkevich A,. Weinert K., Ostafiev S.: Tool Heat Transfer in Orthogonal Metal Cutting, Journal of manufacturing science and engineering, Vol. 121/4, 1999, s. 541-549.
• [8] Young, H. T., Chou, T. L.: Modelling of Tool-Chip Interface Temperature Distribution in Metal Cutting, International Journal of Mechanical Science, Vol. 36/10, 1994, s. 931-943.
• [9] Bartoszuk M., Grzesik, W.: Numerical prediction of the interface temperature using updated Finite Difference Approach, 13th CIRP International Workshop on Modeling of Machining Operations, Portugalia, 2011, s. 231-239.
• [10] Grzesik W., Bartoszuk M.: Investigation on temperature distribution at the tool-chip interface under variable heat transfer conditions, Advances in Manufacturing Science and Technology, vol. 32, No.3, 2008, s. 5-14.
• [11] Grzesik W., Bartoszuk M.: Prediction of temperature distribution in the cutting zone using finite difference approach, International Journal of Machining and Machinability of Materials, 2009, Vol. 6, No. 1/2, pp. 43-53.
• [12] Komanduri R., Hou Z. B.: Thermal modeling of the metal cutting process Part III: temperature rise distribution due to the combined effects of shear plane heat source and the tool-chip interface frictional heat source, International Journal of Mechanical Sciences 43, 2001, s. 89-107.