In this paper some rules of a multiscale modelling and numerical simulations of fundamental physical phenomena associated with the machining process, including mechanisms of plastic deformation, chip formation and interfacial friction are overviewed. Some representative examples of the modelling application to multiphase and composite materials, determination of constants in the material constitutive equations and simulation of nano- and micromachining processes using MD-FEM and SPH-FEM hybrid methods are given.
PL
W artykule omówiono zasady wieloskalowego modelowania i symulacji numerycznej podstawowych zjawisk fizycznych towarzyszących procesowi skrawania, w tym mechanizmów odkształcania materiału, tworzenia wióra i tarcia. Podano przykłady zastosowania modelowania materiałów wielofazowych i kompozytowych, wyznaczania stałych materiałowych w równaniu konstytutywnym oraz symulacji mikro- i nanoobróbki z użyciem hybrydowej metody MD-FEM i SPH-FEM.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents the possible influence of structured and textured cutting tools made of different cutting tool materials. Some recently published data concerning research works in the influence on the cutting mechanics (componential cutting forces and chip formation mechanism), heat generation and transfer, interface contact conditions and lubrication, interface friction and tool wear are discussed.
PL
W artykule przedstawiono możliwy wpływ strukturyzowanych i teksturyzowanych ostrzy skrawających wykonanych z różnych materiałów narzędziowych na przebieg procesu skrawania. Omówiono wnioski z ostatnio opublikowanych prac badawczych na temat czynników mających wpływ na mechanikę procesu (składowych siły skrawania i procesu tworzenia wiórów), generowania oraz rozpływu ciepła, warunków kontaktu i smarowania, tarcia i zużycia ostrza.
W pracy przedstawiono wyniki badań rodzaju i kształtu wióra austenitycznej chromowo-niklowej stali nierdzewnej AISI 630 w procesie toczenia wykończeniowego. Badania realizowano w warunkach obróbki na sucho i z chłodzeniem przy zmiennych prędkościach skrawania i posuwach oraz stałej głębokości skrawania. W badaniach zastosowano metodę planowania badań Parameter Space Investigation (PSI), umożliwiającą realizację eksperymentu przy minimalizacji punktów doświadczeń. Ustalono, iż na rodzaj i kształt wióra nie wpływają prędkość skrawania oraz warunki chłodzenia. Podczas toczenia z chłodzeniem zmniejszają się wartości współczynnika zgrubienia wióra, a także intensywność wpływu prędkości skrawania i posuwu. Celem badań była obserwacja procesu kształtowania się wióra podczas toczenia wykończeniowego stali nierdzewnej AISI 630.
EN
The paper presents the results of research on the type and chips shape of austenitic, chromium-nickel stainless steel AISI 630 in the finishing turning process. The tests were carried out under dry machining and cooling conditions at variable cutting speeds and feeds as well as constant depth of cut. The research method was used to plan the Parameter Space Investigation (PSI), enabling the experiment to be realized while minimizing experience points. It was found that the type and shape of the chip are not affected by the cutting speed and cooling conditions. During rolling with cooling, the coarseness coefficient values decrease, as well as the intensity of the cutting speed and feed influence. Observation of the process was carried out in order to get to know it better.
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.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: The complex mechanisms of tool wear in metal cutting have not been possible to investigate in detail by the experimental methods traditionally employed. However, as a result of both the continuous development of numerical methods, such as the Finite Element Method (FEM) and the development of ever more powerful computers, the evaluation of the chip formation process and the evolution of tool wear is now possible. Design/methodology/approach: In the work presented in this paper, numerical methods are employed to study the effect of a single embedded hard carbide particle on tool wear and tool tip deformation. An important advantage of this approach is that particle size and position can easily be changed, thus making it possible to investigate the influence of these parameters on tool wear. Findings: The results reveal that the position, and in particular the size of carbide particles, have a dramatic impact on tool wear. In particular, particles larger than a certain size (about 5μm) cause significant plastic deformation of the tool tip, when passing in sufficient proximity. Research limitations/implications: An effort has been made to obtain the corrected version of the stability polynomial, the corresponding stability region and the range of Re(z) for the RK-Butcher algorithm. Originality/value: The present article sheds some light on different numerical integration algorithms involved in robot arm model problem.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper deals with analysis of chip formation and related aspects of the chip formation as chip thickness, chip thickness ratio, shear angle and chip segmentation during turning hardened steel lOOCro. The paper draws a comparison of some aspects of the chip formation between turning roll bearing steel in the annealed and turning roll bearing steel in the hardened state. The results of the analysis show that there is the formation of a segmented chip in the case of hard turning. This process of the chip formation significantly affects all parameters related to the plastic deformation in the cutting zone. Moreover, the formation of the segmented chip causes the instability of a cutting process, the high intensity of tool wear and the generation a lot of heat in the cutting zone. That heat causes generation of a high temperature in the cutting zone (the thermal load of a cutting tool).
PL
Artykuł zawiera analizę tworzenia wióra, jego grubości, współczynnika zgrubienia, kąta ścinania i segmentacji podczas obróbki skrawaniem hartowanej stali lOOCró. Porównano wybrane aspekty tworzenia wióra podczas toczenia stali łożyskowej w stanie zahartowanym i wyżarzonym. Wyniki analizy wskazują na to, że podczas obróbki skrawaniem hartowanej stali tworzy się wiór ze zlokalizowanymi strefami ścinania. Na ten proces wyraźnie wpływają parametry związane z plastyczną deformacją w strefie obróbki. Powstawanie wióra segmentowego zmniejsza stabilność procesu skrawania, zwiększa intensywność zużycia narzędzia skrawającego i powoduje wzrost ilości ciepła w strefie skrawania, a więc występuje wysoka temperatura w strefie skrawania, powodująca termiczne obciążenie narzędzia skrawającego.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this study a plane strain finite element program was used to simulate chip formation process in orthogonal cutting of C45 carbon steel using disposable grooved cutting tools with restricted contact length. In order to investigate the influence of friction on simulation results, constant and variable values of the friction coefficient were used. The variable coefficient values were calculated on the basis of the cutting forces measured during cutting tests. The ľ values calculated for each combination of cutting parameters were implemented in the FEM model. The results of simulations include variations of the chip thickness, the cutting and feed forces; the shear angle and the tool-chip interface temperature. They were compared with relevant experimental data obtained during machining tests. It should be noted that predicted values using variable friction coefficient correlate better with experimental data.
PL
W artykule przedstawiono analizę wpływu wartości współczynnika tarcia na wyniki symulacji metodą elementów skończonych procesu tworzenia wióra. Symulacje prowadzono dla skrawania ortogonalnego stali węglowej C45 płytkami wieloostrzowymi o profilowanej powierzchni natarcia i skróconej długości styku wiór-ostrze. Przyjęto stałą wartość współczynnika tarcia oraz wartości zmieniające się w zależności od parametrów obróbki, obliczonych na podstawie wartości sił skrawania określonych podczas pomiarów w próbie obróbkowej. Wartości współczynnika tarcia implementowano do modelu w programie symulacyjnym. W analizie uwzględniono składową główną i posuwową siły skrawania, grubość wióra, kąt poślizgu i temperaturę skrawania uzyskane w efekcie symulacji. Ocena wskazuje na możliwość zmniejszenia rozbieżności wyników symulacji z danymi doświadczalnymi dla przypadku uwzględnionego w symulacji obliczonych wartości współczynnika tarcia.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
On the basis of the characteristics of the strained condition of technological surroundings, the different mechanisms of chip formation and the forming of superficial layer in the machine part and tool during the cutting process were examined.
PL
Na podstawie charakterystyki warunków obciążenia i technologicznego otoczenia przeprowadzono badania nad różnymi mechanizmami tworzenia wióra oraz warstwy powierzchniowej na elementach maszyn i narzędziach podczas skrawania.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.