Using FEM in prediction of chip shape and cutting force when drilling materials with difficult machinability

• Autorzy: Roud P. , Sklenička J. , Kožmin P.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metody FEM w modelowaniu kształtu wióra oraz siły skrawania w procesie wiercenia materiałów trudno skrawalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper is focused on using finite element method (FEM) in process of cutting tool design. In this paper the FEM is employed on solid twist drill design. Especially on selection of a point angle. Therefore two models of solid twist drill with different point angles were created using CAD software CATIA V5. These models were analyzed using commercially available FEM code AdvantEdge FEM. The main observed parameters were a chip shape and a magnitude of cutting forces. In order to evaluate a performance of real solid twist drill prototype experimental measurement has been conducted. The chips produced by real twist drill prototype were collected and cutting forces were measured by 4-component piezoelectric dynamometer KISTLER type 9272. These data were compared with results from numerical analysis in order to evaluate the accuracy of numerical analysis.

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego procesu projektowania narzędzi skrawających z zastosowaniem metody elementów skończonych FEM. Stosowano metodę obliczeń FEM w projektowaniu wiertła krętego. Wykonano obliczenia dla określonych wartości kąta wierzchołkowego. Wyznaczono do obliczeń dwa modele wiertła krętego o różnych wartościach kąta wierzchołkowego, używając oprogramowania CAD CATIA V5. Przeprowadzono analizę modeli, przy zastosowaniu kodu FEM AdvantEdge. Głównymi parametrami procesu skrawania był kształt wióra oraz wartości siły skrawania. Przeprowadzono próbę wiercenia, ustalono wydajności wiertła w procesie skrawania. Dokonano oceny wiórów oraz przeprowadzono pomiar wartości siły skrawania z użyciem dynamometru piezoelektrycznego KISTLER 9272. Wyniki badań doświadczalnych były podstawą oceny jakości opracowanego modelu stosowanego w pozostałych obliczeniach.

Słowa kluczowe

EN

finite element method; FEM; twist drill; cutting tools design; numerical analysis

PL

metoda elementów skończonych; MES (metoda elementów skończonych); wiertło kręte; projektowanie narzędzi skrawających; analiza numeryczna

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 35, nr 3
• Strony: 19--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Roud P.

autor

Sklenička J.

autor

Kožmin P.

• Department of Machining Technology, University of West Bohemia, Univerzitní 8, 306 14 Pilsen,

Bibliografia

• [1] F. KLOCKE, T. BECK, S. HOPPE, T. KRIEG, N. MÜLLER, T. NOTHE, H.W. RAEH, K. SWEENY: Examples of FEM in manufacturing technology. Journal of Materials Processing Technology, 120(2002), 450-457.
• [2] E. CERRETI, M. FALLBÖHMER, W.T. WU, T. ALTAN: Application of 2D FEM in orthogonal metal cutting. Journal of Materials Processing Technology, 59(1996), 169-180.
• [3] Z. LIANGCHI: On the separation criteria in simulation of orthogonal metal cutting using finite element method. Journal of Materials Processing Technology, 89-90(1999), 273-278.
• [4] A. SHIH, R. LI: Finite element modeling of high throughput drilling of ТІ6Аl4V. Transaction of NAMRI/SME, 35(2007), 73-80.
• [5] J. KIM, V.M. MARINOV, D. KIM: Built-up edge analysis of orthogonal cutting by visco-plastic finite element method. Journal of Materials Processing Technology, 71(1997), 367-372.
• [6] T.D. MARUSICH, S. USUI, J. MA, D.A. STEPHENSON: Finite element modeling of drilling procesess with solid and indexable tooling in metal and stack-ups, www.thirdwavesys.com .
• [7] A. SHIH, R. LI: Finite element modeling of 3D turning of titanium. Inter. Journal of Advanced Manufacturing Technology, 29(2006), 253-261.