Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Przegląd modeli zniszczenia materiału stosowanych dla modelowania procesu skrawania

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2012

|

nr 1

131--138

PL

Artykuł prezentuje zbiór modeli materiałowych stosowanych w modelowaniu zniszczenia materiału obrabianego w procesie skrawania. Omówiono modele: shear criterion, modele oparte o analizę stanu naprężeń, model Cockrofta-Lathama, model Brozzo, model Oyane, model Lemaitre, model Rice i Tracey'a oraz model Schifmanna.

EN

This paper presents a set of models used in the modeling of material damage of the workpiece material during the cutting process. Discusses models: shear criterion, models based on the analysis of the state of stress, the Cockroft-Latham model, Brozzo's model, Oyane's model, Lemaitre's model, Rice's and Tracey's model and Schifmann's model.

2

Modelowanie własności plastycznych materiału obrabianego w procesie tworzenia wióra

Mieszczak W.

Mechanik

|

2012

|

R. 85, nr 8-9CD (SOS)

199--206

3

Modelowanie MES zakłóceń przepływu ciepła przy pomiarach temperatury skrawania metodą termoelementu obcego

Mieszczak W.

Inżynieria Maszyn

|

2012

|

R. 17, z. 3

57-71

PL

Metoda termoelementu obcego wymaga wykonania otworu w narzędziu skrawającym. Jest to zatem metoda inwazyjna, która ma wpływ na postać narzędzia i tym samym na przepływ ciepła w ostrzu narzędzia. Artykuł przedstawia modelowanie MES, które celem jest sprawdzenie wpływu obecności tego otworu na wartości temperatur ostrza podczas skrawania.

EN

The method of the inserted thermocouple requires making the hole in the machining tool. And so it is the invading method which is affecting the form of the tool. The article is describing the FEM modeling used for checking out the influence of this hole on a temperature field within the tool area when cutting

4

Modelowanie sił skrawania aluminium metodą elementów skończonych

Mieszczak W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2011

|

Nr 16

159-165

PL

Prezentowany artykuł przedstawia wstępne badania, których celem jest zastosowania metody elementów skończonych w symulacji 2D procesu skrawania aluminium. W symulacji jako material obrabiany przyjęto stop aluminium PA38. Materiałem narzędzia jest stal szybkotnąca. W modelowaniu podjęto próbę uwzględnienia wszystkich najważniejszych dla procesu parametrów. W odniesieniu do warunków brzegowych, jest to podparcie przedmiotu obrabianego, natomiast dla narzędzia jest to prędkość skrawania vc. Modelem materiałowym dla stopu aluminium jest formuła J-C. Pozwala ona na uchwycenie zmian naprężenia płynięcia w funkcji odkształcenia, temperatury i prędkości odkształcenia. Obok równania na naprężenie płynięcia dla materiału obrabianego wprowadzono kryteria utraty spójności materiału. Zarówno dla materiału obrabianego jak i materiału ostrza wprowadzono właściwości cieplne: ciepło właściwe i przewodność cieplną. Główny nacisk został położony na wyznaczenie w symulacji składowych sił skrawania. Wyniki uzyskane w oparciu o symulacje zostały poddane weryfikacji eksperymentalnej.

EN

The presented paper shows preliminary researches focused on FEM modeling of cutting the aluminum alloy. The modeling is applied to two-dimensional case. In simulation 6060-AlMgSi aluminum alloy (PA38 according to PN) was modeled as a workpiece material and HSS steel in case of tool material. In modeling the tool is considered as a rigid body with heat transfer. In reference to boundary conditions, fixing of workpiece and cutting velocity vc for tool were applied. A contact modeling between tool and workpiece was accomplished by an eroding contact, because all machining allowance can potentially be in contact with tool surfaces. A basic issue in friction modeling is determining friction conditions and it is usually realized by friction coefficient. In presented paper the friction coefficient is described as a function of normal stress and relative velocities between surfaces being in contact. In simulation the Abaqus software was used. This software offers realization of thermo-mechanical analyses. Thus, this choice gives possibilities to compute conversion of mechanical energy to heat. It is important in context of cutting because generated heat due to plastic deformation influences material properties. Also, heat generated from friction force is taken into account. For workpiece Johnson-Cook material model was introduced. This model gives the opportunity of catching an influence of temperature and strain rate on material flow stress. Both, for workpiece and tool material basic thermal properties: specific heat and thermal conductivity were introduced. As results of conducted simulation mechanical and thermal quantities were obtained. A main goal in presented simulation was computing the cutting force components and its values were verified in a laboratory test. The result of this test can be considered promising in the light of FEM cutting modeling.

5

Modele tarcia w procesie skrawania

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2011

|

nr 2

37-44

PL

Proces tarcia jest jednym z podstawowych zagadnień w procesie skrawania. Tarcie ma duży wpływ na odkształcenia plastyczne w strefie tworzenia wióra, wartości sił składowych skrawania a poprzez te czynniki na temperaturę skrawania. Modelowanie zjawiska tarcia często jest sprowadzane do modelu Coulomba Model ten jest chętnie stosowany ze względu na prostotę, mimo, że mc odzwierciedla on dokładnie tarcia w przypadku skrawania. W niniejszym artykule przedstawiono kilka bardziej złożonych modeli tarcia stosowanych między innymi na potrzeby symulacji procesu skrawania metodą MES.

EN

The process of friction is one of essential issues in the process of the cutting. The g friction impacts considerable influence on plastic Strains in the zone of chip formation, cutting forces components and through these factors on the temperature of the cutting. The modeling of the phenomenon of friction often is being brought about Coulomb's friction model. This model willingly is applied due to its simplicity even though it isn't exactly reflecting the tribologic phenomena in case of the cutting process. The presented paper shows a few more compound models of friction in metal cutting.

6

Modelowanie własności plastycznych metali w procesie skrawania

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2010

|

nr 1

157-164

PL

W artykule przedstawiono kilka modeli materiałowych, które mogą być zastosowane w modelowaniu procesu skrawania. Zademonstrowane modele dotyczą własności plastycznych i mogą być zastosowane w odniesieniu do materiału obrabianego.

EN

Presented paper shows a few material models which can be used in modeling of chip formation process. Demonstrated models refer to plastic properties and may be applied for work materials.

7

Współczynnik tarcia w modelowaniu tworzenia się wióra metodą MES

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2009

|

nr 1

129-136

PL

W artykule przedstawiono modelowanie MES procesu tworzenia się wióra podczas skrawania stopu aluminium. W modelowaniu zastosowano, po czym porównano, trzy różne sposoby wprowadzenia wartości współczynnika tarcia na powierzchni natarcia. Sposoby te to kolejno: współczynnik tarcia jako funkcja naprężenia normalnego w kontakcie i prędkości poślizgu, współczynnik tarcia jako funkcja naprężenia normalnego i współczynnik tarcia jako stała.

EN

Presented paper shows FEM modeling of chip formation process while cutting aluminum alloy. There were used three models of friction at rake face: friction coefficient as function of normal stress and slip velocity, friction as function of normal stress, and the last -friction as a constant.

8

Zastosowanie metody elementów skończonych do modelowania procesu wiercenia

Kosmol J., Mieszczak W.

Modelowanie Inżynierskie

|

2009

|

T. 6, nr 37

169-176

PL

W artykule przedstawiono próbę modelowania procesu tworzenia wióra metodą elementów skończonych. Przedstawiono przyjęty model materiałowy Johnsona-Cooke'a, kryteria zniszczenia materiału, przyjęty model tarcia oraz przyjęte związki pomiędzy parametrami materiałowymi a temperaturą. Przedstawiono przykładowe wyniki symulacji w postaci rozkładu naprężeń oraz czasowe przebiegi siły osiowej i momentu skrawania, na których podstawie przeprowadzona zostanie weryfikacja opracowanego modelu.

EN

An attempt of chip formation process modeling using finite element method is shown in the paper. The material model of Johnson-Cook is presented. The criterion of material damage, model of friction and used relationships between materia's parameters and temperature are shown too. Some examples of simulation like axial force and cutting torque as function of time are presented. The axial and cutting torque will be used while verification of proposed model of chip formation.

9

Wyznaczanie współczynnika tarcia na powierzchni natarcia w obszarze krawędzi skrawającej wiertła dla modelowania tworzenia wióra metodą MES

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2008

|

nr 3

103-112

PL

W artykule przedstawiono sposób wyznaczanie współczynnika tarcia na powierzchni natarcia jako funkcję naprężenia normalnego w kontakcie między wiórem i powierzchnią natarcia oraz prędkości poślizgu między tymi elementami. W celu uzyskania danych potrzebnych do określenia współczynnika tarcia przeprowadzono testy skrawania oraz posłużono się zależnościami pozyskanymi z literatury.

EN

Presented paper shows a way of determining the friction coefficient at rake face as a function of normal stress and chip velocity. For the purpose of achieving necessary data several tests were carried out. The other information were gained from literature.

10

Trójwymiarowe modelowanie wiercenia otworu metodą elementów skończonych

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2007

|

nr 1

109-116

PL

Artykut przedstawia próbę trójwymiarowego modelowania wiercenia. Modelowanie ma charakter badań rozpoznawczych. Jest próbą utworzenia modelu obejmującego wszystkie najważniejsze elementy biorące udział tym złożonym procesie. Artykuł prezentuje model geometryczny, warunki brzegowe, własności materiałowe narzędzia i przedmiotu obrabianego oraz krótką informację na temat zastosowanego typu analizy, tj. analizy Explicit Dynamie.

EN

Paper presents an attempt of 3D modeling of drilling process. The modeling lias a character of preliminary researches. It is the attempt of making a model containing all important elements taking part in this complex process. The paper presents an geometric model, boundary conditions, material properties of workpiece and tool and short description of analysis type used in simulation, e.g. Explicit Dynamic analysis.

11

Współczesne techniki numerycznego modelowania efektów zniszczenia materiału w trakcie tworzenia wióra - wybrane zagadnienia

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2006

|

nr 2

59-66

PL

W trakcie procesu skrawania część materiału obrabianego (naddatek na obróbkę) zostaje usunięty w postaci wióra. Podczas tego procesu materiał ulega znacznym odkształceniom ze znacznymi prędkościami. Generowane jest ciepło w wyniku powstania odkształceń plastycznych i procesów tarcia, przy czym ciepło to przepływa do wióra, narzędzia, przedmiotu obrabianego i otoczenia. Uwzględnienie tych zjawisk w trakcie modelowania procesu tworzenia wióra to minimum jakie należy spełnić, aby uzyskać poprawność wyników modelowania potwierdzoną doświadczalnie. Mimo, iż w wielu zagadnieniach takie podejście jest satysfakcjonujące, to należy stwierdzić, że nie jest to pełny opis modelowy zjawiska tworzenia wióra. W trakcie skrawania obecne są efekty zniszczenia materiału obrabianego związane z oddzieleniem naddatku od materiału obrabianego, czy również zjawiska związane powstawaniem wiórów innych niż, najczęściej modelowanych, wiórów ciągłych. Prezentowany artykuł koncentruje się na zagadnieniach teoretycznych zwijanych z efektami zniszczenia materiału w trakcie tworzenia wióra. Rozważania przeprowadzono na podstawie [1].

EN

Cutting effects of material failure are presented and this paper shows theoretical considerations on these effects. The paper is focused on modelling of the onset of material failure and its evolution. Two models for ductile materials are presented. For initiation of material failure; ductile criterion and shear criterion and also for evolution of damage of material two models. First based on plastic displacement and second based on dissipation of fracture energy.

12

Model predykcyjny siły i momentu skrawania w procesie wiercenia

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2005

|

nr 1

5-145

PL

W pracy na wstępie przedstawiono przegląd literatury. Obejmuje on w pierwszej części ogólne informacje dotyczące procesu wiercenia, budowy wiertła, geometrii wierteł w układzie roboczym, parametrów procesu wiercenia oraz oporów skrawania przy wierceniu otworów. W drugiej części przeglądu literatury przedstawiono znane modele predykcyjne oraz dokonano ich oceny pod względem przydatności jako narzędzi do predykcji sił i momentów skrawania. Kolejna część pracy obejmuje koncepcję modelu predykcyjnego będącego podstawowym zagadnieniem pracy, a także etapy jego realizacji. Koncepcja zaproponowanego modelu predykcyjnego zakłada, iż prognozowanie sił skrawania może być oparta na założeniu, że proces skrawania całego ostrza wiertła może być zastąpiony praca wielu elementarnych ostrzy. Dla elementarnego ostrza opracowano model siły skrawania rozpatrywanego w płaszczyźnie normalnej. Po uwzględnieniu parametrów geometrycznych elementarnego ostrza i kinetyki procesu skrawania model pozwala na wyznaczenie sił i momentów skrawania w układzie narzędzia. Przekształcenie sił z płaszczyzny normalnej do układu narzędzia dokonano w oparciu o przekształcenie Eulera. Przedstawiono wszystkie możliwe konfiguracje kątów natarcia, przystawienia i pochylenia krawędzi skrawającej mogące wystąpić w geometrii ostrza wiertła. Siły skrawania w przekroju normalnym wyznaczono na drodze symulacji metodą MES. Model MES procesu skrawania obejmuje zjawiska mechaniczne i rozpływ ciepła. Przyjęto model materiałowy materiału obrabianego wg równania Johnsona-Cooka. Zmiennymi parametrami w modelowaniu MES są kąt natarcia, posuw i prędkość skrawania. Uzyskane w drodze symulacji MES siły skrawania pozwoliły na wyznaczenie rozkładu siły posuwowej i momentu skrawania wzdłuż krawędzi i ścina dla dwóch modelowanych wierteł. Narzędzia różniły się geometrią i średnicą. Również dla tych dwóch wierteł w oparciu o zaproponowany model predykcyjny wyznaczono całkowitą siłę posuwową i moment skrawania sumując siły działające na elementarne ostrza. W kolejnym etapie przeprowadzono badania weryfikacyjne. Pierwszy etap badań obejmował weryfikację wartości sił uzyskanych na drodze modelowania MES. W tym celu opracowano ortogonalny plan badań oraz przygotowano specjalne narzędzia i próbki testowe. Drugi etap badań weryfikacyjnych obejmował sprawdzenie poprawności zaproponowanego modelu predykcyjnego przez przeprowadzenie testów skrawania w pełnym materiale przy użyciu takich narzędzi, jakie zastosowano w badaniach modelowych. W końcowej części pracy wskazano na kierunki dalszych badań.

EN

At the beginning of the investigation a literature review is presented. In the first part information about drilling process, drill design, drill geometry and drill geometry in tool-in-use system, drilling parameters and cutting forces discussed. The second part of the literature review is devoted to predictive models for thrust and torque prediction in drilling. An analysis of these models from the point of view of usability in drilling thrust and torque is presented as well. The next part of the investigation presents an idea of predictive model for thrust and torque prediction for drilling being a basis of presented investigation and shows steps of its realization. Proposed idea predictive model assumes that the prediction of cutting forces may by treated as a cutting process of the whole drill lip substituted by cutting with many elementary cutting edges. For each elementary cutting edge a model of cutting forces is developed. In this model cutting forces are considered in normal plane and chip flow plane. After taking into account elementary edge geometrical; parameters and process kinematical parameters the model makes possibly to determine cutting forces coordinate system. A transformation from normal plane and chip flow plane where cutting forces act to tool-in-hand system is achieved using Euler's angles. All possible configurations of geometrical features parameters are considered. Each configuration includes different values of the rake angle, tool cutting edge angle and inclination angle. The cutting forces in normal plane were determined with the aid of finite element method (FEM). The FEM model includes mechanical phenomena and heat flow. A flow stress in used material model is based on Johnson - Cook's equation. Varied parameters in FEM simulation were: rake angle, feed and cutting speed. On the basis of FEM simulation and Euler's angles a distribution of cutting forces along the drill edges was determined for two modeled drills. For these two drills the cutting forces were determined for whole drills lip on the basis of proposed model as well. In the next part of the investigation verification tests were conducted. The first stage of verification tests includes checking of values of cutting forces obtained from FEM modeling. For these tests an orthogonal program of tests was worked out and special specimens and tools were prepared. The second stage of the tests were conducted to verify values of thrust and torque for whole drills lip with the same geometrical features which were used during modeling. At the end of the investigation some direction of further investigation were pointed out.

13

Modelowanie procesu skrawania metodą elementów skończonych

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2004

|

nr 1

143-152

PL

Prezentowany artykuł przedstawia model MES procesu skrawania. W artykule pokazano modelowanie sił skrawania w programie MSC.MARC oraz wyniki ich weryfikacji. Ponadto pokazano inne ważne wielkości charakteryzujące proces skrawania.

EN

The paper presents application of the Finite Element Method (FEM) as a tool in the chip formation process simulation. The simulation process is focused on the cutting forces. Modelling of the orthogonal cutting process is presented. The simulation process was made with the aid of MSC. Mare code offering capability of concurrent mechanical analysis and beat transfer analysis. The work material is modelled with the aid of quadrilateral, four-node elements, which are designed in MSC.Mare to simulate the plane strain stale. This type of element is used in ease of simulation incompressible materials for whole range of plastic strain and for the friction phenomena simulation. The cutting tool is modelled as a rigid body with beat transfer - no stresses are calculated for these elements and beat transfer analysis is conducted. Steel St3S was modelled in presented paper. To simualate the chip formation process Johnosona -Cooka flow stress model was used. Some veriyfication tests were carried out too.

14

Zastosowanie metody elementów skończonych w prognozowaniu sił skrawania

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2003

|

nr 1

119-134

PL

W prezentowanym opracowaniu przedstawiono wykorzystanie metody elementów skończonych (MES) jako narzędzia do symulacji tworzenia wióra ze szczególnym uwzględnieniem oporów skrawania.

EN

In the paper modeling of chip formation process with the aid of Finite Element Method (FEM) is shown. A main goal of the simulation is calculating cutting forces acting on the tool. The paper contains a complete procedure of cutting simulation: selection of the boundary conditions, material properties, material models etc. At the end of the paper are shown results of simulation as a graph of cutting forces.

15

Teoretyczne rozważania nad wpływem geometrii ostrza skrawającego na siły skrawania

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2002

|

nr 4

147-156

PL

W opracowaniu przedstawiono teoretyczne rozważania nad wpływem geometrii ostrza skrawającego na wartość sił skrawania. Pokazano ideę analizy wpływu geometrii ostrza poprzez zastąpienie ostrza pewną liczbą niewielkich, pojedynczych ostrzy.

EN

The paper presents a theoretical consideration on the influence of geometrical features of the tool on cutting force value. It has shown an idea of analysis of influence tool geometry based on substitution the whole cutting edge by number of norrow, single cutting edges.

16

Badania nad modelami predykcyjnymi dla wiercenia

Mieszczak W., Latocha R.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2001

|

nr 2

187-196

PL

W artykule przedstawiono badania mające na celu uzyskanie zależności matematycznych pomiędzy siłą posuwową i obwodową siłą skrawania a wybranymi cechami geometrycznymi klasycznego wiertła krętego oraz granicą wytrzymałości materiału obrabianego.

EN

The paper presents results of investigation on predictive models for drilling. The main goal of the investigation was to find mathematical dependences between thrust and circumferential cutting force and some geometrical futures of the twist drill and tensile breaking stress.

17

Wstępny model predykcyjny sił i momentów skrawania przy wierceniu

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2000

|

nr 1

189-206

PL

W artykule przedstawiono znane metody wyznaczania sił i momentów występujących przy wierceniu na podstawie wzorów empirycznych. Omówiono wstępne badania mające na celu uzyskanie zależności matematycznych pomiędzy siłą posuwową i momentem skrawania a wybranymi cechami geometrycznymi klasycznego wiertła krętego.

EN

Known methods for determining drilling thrust and torque based on empirical equations are presented in this paper. The paper presents preliminary research to receive mathematical dependences between thrust, torque and some general purpose twist drills geometrical futures. Conclusions: 1. There is a possibility of selection such coeffictions and form of predictive equatoins for which dependence between drilling thrust and torque and clearence angle and rake angle is linear or nonlinear. 2. The increase in clearence angle value causes increase in drilling thrust. 3. The increase in rake angle value causes decrease in drilling thrust. 4. The increase in clearence angle value causes increase in torque of drilling. 5. The increase in rake angle value causes decrease in drilling torque. 6. Proposed predictive method of drill burden can be utilized for thrust and torque prediction, because the research has shown that its extreme error is about 30% [10] (except verification of torque prediction based on formulas presented in [9]).