Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: drill design

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Model predykcyjny siły i momentu skrawania w procesie wiercenia

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

2005

nr 1

5-145

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.

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.