Tytuł artykułu
Autorzy
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
Wpływ geometrii ostrza na kształtowanie się reakcji materiału na skrawające narzędzie
Języki publikacji
Abstrakty
The article presents results of studies on the influence of the cutting wedge geometry on the parameters of the work material and the value of the coefficient of friction between the cutting wedge and work material on the formation of material reaction to the cutting wedge. The studies were carried out by means of FEA analysis with the application of the ALGOR system that was extended to cover the problems of the contact zone. As a result of the analyses carried out, it was found out that the radius of the cutting edge rounding, coefficient of friction of the cutting wedge against the work material, value of the rake angle and size of the cutting wedge wear band have a decisive influence on the level of material reaction to the cutting wedge. The value of Fp/Fc ratio, i.e. the ratio between the force of material reaction to the cutting wedge (Fp) to the force exciting wedge movement (Fc) in the case of sharp cutting wedges (rn = 0.01 mm, a[alfa]o = b[beta]o = 5°) ranged at the level of 0.3. Direction of reaction was such that the wedge was "pulled out" of the holder. An increase in the radius of the cutting edge rounding (rn) to 1.5 mm caused a rapid decrease in the analysed ratio up to about 0.03 (or lower, depending on the coefficient of friction). Similarly, a decrease in the rake angle of the cutting wedge (y[gamma]o = -7.5) caused a decrease in the studied ratio up to the level of 0.1. Also the direction of the Fp reaction changed. The wedge was pushed out from the work zone. The tendencies observed by the present authors agree with the other results (Ingraffea et al., eds.).
W artykule przedstawiono wyniki badan nad wpływem geometrii ostrza, parametrów skrawanego materiału oraz wielkości współczynnika tarcia ostrza o skrawany materiał na kształtowanie się reakcji materiału na ostrze. Jak wykazują badania (np. Jonak 1994), wartość proporcji składowych całkowitej siły skrawania, tj. stycznej (Fc) do odporowej (Fp), w przypadku skrawania naturalnych materiałów kruchych (skał) waha się w przedziale 0,3-0,6, zależnie od geometrii ostrza czy wlasciwości skrawanego materiału. W niektórych przypadkach może ona osiągać znacznie większe wartosci (1,0-3,5), np. dla stępionych ostrzy stożkowych, w trakcie skrawania np. piaskowców zerwonych, charakteryzujących się dużym współczynnikiem tarcia. Dla stali proporcja ta często waha się na poziomie 1,0-1,25 [3], zależnie od warunków skrawania i właściwości skrawanego materiału. Podobnie w procesie skrawania ceramiki technicznej, w szerokim zakresie parametrów skrawania, rodzaju i stanu ostrza oraz środowiska skrawania, występuje zależność Fp>Fc (Kawalec i in. 2000). Prezentowane badania prowadzono na drodze analiz MES, z wykorzystaniem systemu ALGOR, którego możliwości rozszerzono o zagadnienia kontaktowe. Analizę prowadzono dla płaskiego stanu odkształcenia, zakładając nieskończoną szerokość ostrza i pomijając wpływ oddziaływań bocznych powierzchni ostrza i skały. Przyjęto skrawany ośrodek skalny jako materiał dwuwarstwowy (pomiędzy ostrze a litą skałę wprowadzono warstwę pośrednią, symulującą zachowanie się warstwy miału, jaka powstaje pomiędzy ostrzem a skałą w rzeczywistym procesie skrawania). Analizę przeprowadzono dla różnych kombinacji stałych materiałowych charakteryzujących te warstwy oraz dla liniowej i nieliniowej charakterystyki materiału. W przypadku modelu nieliniowego przyjęto model ciała sprężysto-idealnieplastycznego Drackera-Pragera. W wyniku analizy stwierdzono, że na wartość reakcji materiału na ostrze, spośród jego parametrów geometrycznych, decydujące znaczenie ma promień zaokrąglenia krawędzi skrawającej, wartość kąta natarcia oraz wartość pasma zużycia ostrza. Ponadto, wartość tej proporcji zależy od parametrów charakteryzujących skałę, a w tym współczynnika tarcia ostrza o skrawany materiał, proporcji ich parametrów wytrzymałościowych (fc/ff), założonej sztywności warstw oraz ich liczby Poisssona. Wartość proporcji (Fp/Fc), tj. proporcji siły reakcji materiału na ostrze (Fp) do siły wymuszającej ruch ostrza (Fc), dla ostrza ostrego (rn = 0,01 mm, a[alfa]o = b[beta]o = 5°) wahała się na poziomie 0,3. Kierunek reakcji był taki, że nóż był "wyciągany" z uchwytu. Wzrost promienia zaokrąglenia krawędzi skrawającej (rn) do 1,5 mm powodował gwałtowne zmniejszenie się rozpatrywanej proporcji do wartości około 0,03 (i poniżej, zależnie od współczynnika tarcia). Podobnie, zmniejszanie kąta natarcia ostrza (g[gamma]o = -7,5°), powodowało zmniejszenie się rozpatrywanej proporcji do poziomu 0,1. Zmienił się też kierunek reakcji (Fp). Ostrze było „wypychane" ze strefy skrawania. Zaobserwowane tendencje są zgodne z wynikami innych badań (np. Ingraffea i in., w druku), niemniej niezbędne jest prowadzenie dalszych badań, celem doskonalenia proponowanej metody, zwłaszcza pod kątem opracowania procedur ułatwiających automatyzację niektórych czynności, zwiększenia precyzji obliczeń itd. Oczekuje się, że proponowana metoda stanie się wygodnym narzędziem projektowo - badawczym służącym do szybszego i bardziej efektywnego doboru narzędzi do skrawania określonych formacji skalnych itd.
Słowa kluczowe
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
199--207
Opis fizyczny
Bibliogr. 6 poz.
Twórcy
autor
autor
- Katedra Podstaw Inżynierii Produkcji, Politechnika Lubelska, 20-618 Lublin, ul. Nadbystrzycka 36
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BWA0-0003-0007
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.