Badanie zależności między stanem naprężenia w pakietach blach a siłą obciążającą belkę dociskową

• Autorzy: Kaczmarczyk J.
• Konferencja: Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych (XXVII; 26-30.01.2014; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach można zauważyć wzrost zapotrzebowania na blachy o wysokiej jakości ciętych powierzchni. Do ich wytworzenia używa się wysoce profesjonalnych gilotyn [12]. Analiza dotychczasowego stanu wiedzy wskazuje, iż na rynku znajduje się wiele pozycji literaturowych klasycznej obróbki skrawaniem [1, 2, 4, 5, 10], a znacznie mniej pozycji dotyczących procesu cięcia pakietów blach [6, 7]. W przemyśle można znaleźć maszyny z główną prowadnicą usytuowaną pod kątem prostym lub pod kątem 45° w odniesieniu do poziomej roboczej powierzchni stołu. Wspomniany kąt nazywany jest kątem ścinania. Proces cięcia realizowany jest w taki sposób, że pakiet blach układany jest na roboczej powierzchni stołu, a następnie obciążany belką dociskową i przecinany narzędziem tnącym o zdefiniowanej geometrii. Po przecięciu ostatniej blachy w pakiecie nóż wraca do swojej wyjściowej pozycji, belka dociskowa jest zwalniana, odcinany materiał jest usuwany ze stołu i proces cięcia powtarza się cyklicznie. Nóż w trakcie procesu cięcia porusza się pod pewnym kątem ścinania, a jego ostrze cały czas jest równoległe do poziomej roboczej powierzchni stołu. Proces cięcia realizowano na nowatorskim stanowisku badawczym umożliwiającym cięcie pod dowolnym kątem w zakresie od 30° do 90° [8]. Natomiast przeprowadzone badania eksperymentalne dotyczyły cięcia pod ustalonym kątem ścinania wynoszącym 35° z prędkością ostrza noża odpowiadającą częstości około 180 Hz. Wyniki przeprowadzonych badań eksperymentalnych wskazują, że wraz ze wzrostem siły obciążającej pakiet blach zmniejsza się maksymalna wartość siły cięcia niezbędna do rozdzielenia pakietu przy wcześniej wspomnianych nastawach gilotyny.Przykładowe przebiegi eksperymentalne siły cięcia można znaleźć w pracy [7]. Badania numeryczne, których wyniki zamieszczono w niniejszej pracy wykorzystując metodę elementów skończonych [3, 11] dotyczą analizy wstępnego stanu naprężenia w ciętych pakietach blach. W związku z powyższym dobór odpowiednich parametrów procesu cięcia może w istotny sposób wpływać na obniżenie wartości sił cięcia, liczbę losowo pojawiających się defektów [6, 9] i jednoczesne zwiększenie żywotności ostrza noża, co bezpośrednio wiąże się z obniżeniem kosztów prowadzenia procesu. Generowanie mniejszych sił w trakcie cięcia oznacza również zmniejszenie zapotrzebowania na energię elektryczną oraz zwiększenie żywotności podzespołów i części układu napędowego gilotyny.

EN

In this paper, the results of the analysis of a preliminary state of stress caused by loading the pressure beam in bundles of brass sheets have been presented. The elaborated physical models and corresponding to them mathematical models were subjected to numerical calculations using the finite element method and the professional computer system MSC. Patran with computational module called MSC.Marc. The results of calculations are presented in the form of contour maps of stress and courses of stress versus a height coordinate of the bundle along the cutting line.

Słowa kluczowe

PL

blacha; stan naprężenia; naprężenie; cięcie

EN

stress state; tension; cutting

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 103
• Strony: 87--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Kaczmarczyk J.

• Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Katedra Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej, ul. Konarskiego 18A/162, 44–100 Gliwice

Bibliografia

• ARRAZOLA P.J., ARRIOLA I., DAVIES M.A.: Analysis of the Influence of Tool Type, Coatings, and Machinability on the Thermal Fields in Orthogonal Machining of AISI 4140 Steels.CIRP Annals – Manufacturing Technology, Vol.58 (2009), pp.85–88.
• ATKINS T.: The Science and Engineering of Cutting, The Mechanics and Processes of Separating, Scratching and Puncturing Biomaterials, Materials and Non-metals, Elsevier Ltd (2009).
• BATHE K.J.: Finite Element Procedures, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 1998.
• BOUZAKIS K.D., GERARDIS S., KATIRTZOGLOU G., MAKRIMALLAKIS S., BOUZA¬KIS A., CREMER R., FUSS H.G.: Application in Milling of Coated Tools with Rounded Cutting Edges after the Film Deposition.CIRP Annals – Manufacturing Technology, Vol.58 (2009), pp.61–64.
• GRZESIK W.: Podstawy skrawania materiałów metalowych.WNT, Warszawa 1998.
• KACZMARCZYK J., GĄSIOREK D., MĘŻYK A., SKIBNIEWSKI A.: Connection Be¬tween the Defect Shape and Stresses which Cause it in the Bundle of Sheets Being Cut on Guillotines.Modelling and Optimization of Physical Sys-tems, Gliwice 2007, pp.81–84.
• KACZMARCZYK J.: Force Measurement in the Cutting Tool of a Prototypical Guillotine.National Instruments, In-Depth Solutions with Graphical System Design in Eastern Eu¬rope, 2012, pp.63–65.
• KACZMARCZYK J.: Gilotyna i sposób cięcia pakietów blach.Zgłoszenie patentowe nr P.400276, Politechnika Śląska, Gliwice 2012.
• KACZMARCZYK J.: Modelowanie uszkodzeń pojawiających się na nożu podczas cięcia na gilotynie.Modelowanie Inżynierskie, t.9, nr 40, Gliwice 2010, s.117–124.
• SHAW M.C.: Metal Cutting Principles.Oxford University Press 2005.
• ZIENKIEWICZ O.C., TAYLOR R.L.: The Finite Element Method, Butterworth-Heinemann, Oxford, Auckland, Boston, Johannesburg, New Delhi 2000.
• http://www.schneider-engineering.ch