Изследване на напрегнато-деформираното състояние на комбинирани инструменти за обработване на резбови отвори
Изтегляне 125.47 Kb.
|
- Навигация на страницата:
- 1. Въведение.
- 2. Изложение.
Abstract: The stress-strain state of various types combined tools is researched by the finite element method. The influence of certain factors on equivalent stresses and displacements of the instrument structure is determined by planned experiment and statistical analysis. Keywords: CUTTING TOOLS, INTERNAL THREADS, FINITE ELEMENTS METHOD. Резюме: Изследвано е напрегнато-деформираното състояние на разработени конструкции комбинирани инструменти по метода на крайните елементи. Чрез планиран експеримент и статистически анализ е определено влиянието на група фактори върху еквивалентните напрежения и преместванията на конструкцията на инструмента. Ключови думи: МЕТАЛОРЕЖЕЩИ ИНСТРУМЕНТИ, ВЪТРЕШНИ РЕЗБИ, МЕТОД НА КРАЙНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ. 1. Въведение.Комбинираните инструменти са предназначени за цялостна обработка на резбови отвори, като процесът включва преходите свредловане на отвор, формиране на фаска и формообразуване на вътрешна резба чрез фрезоване. Основното им приложение е за обработване на резбови отвори и формообразуване на вътрешни резби в корпусни детайли на обработващи центри с ЦПУ, с три и повече управляеми оси [2, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]. Чрез разработена методика за проектиране на комбинирани инструменти, са определени параметрите на отделните части от конструкцията на инструмента (свредлова, разстъргваща, фрезова, конична и съединителна част). Чрез CAD системата SolidWorks са разработени тримерни модели на инструментите. За определяне на якостното поведение на разработените инструменти е направено изследване на напрегнато-деформираното състояние на моделите на инструмента по метода на крайните елементи, като за целта е използвана системата CosmosWorks. 2. Изложение.2.1. Изследвани фактори. Факторите, които са изследвани и оказват влияние върху якостта на конструкцията на комбинираните инструменти са показани на фиг. 1. Това са: - ъгъл на наклона на стружковите канали ω0, °; - преден ъгъл на фрезовата част f10, °; - диаметър на сърцевината dc, mm. Влиянието на тези факторите е определно чрез числен експеримент, представляващ разширен пълен факторен експеримент от типа 23. Чрез експеримента се определят максималните еквивалентни напрежения σеквIV=f(ω0, f10, dc), определяни по IV якостна теория, преместванията на конструкцията u=f(ω0, f10, dc), и мястото, където се намира застрашеното сечение на конструкцията на инструмента. 2.2. Моделиране на силовото натоварване на инструмента. И 
Фиг. 1. Сили, действащи на фрезовата част на инструмента. зследва се комбиниран инструмент за обработване на резбови отвори и вътрешни резби М6х1. Дължината на фрезовата част е 1,5хD, т.е. lf0=9mm, където D е номинален външен диаметър на вътрешната резба. Разпределението на силите, действащи върху фрезовата част е съгласно схемата показана на фиг. 1, където: - Fcср е средна тангенциална сила в N; - Ffср - средна осова сила, N; - Fcz - тангенциална сила, действаща на един зъб от фрезовата част, N; - Fpz - радиална сила, действаща на един зъб от фрезовата част, N; - Ffz - осова сила, действаща на един зъб от фрезовата част, N. При известна стойност на Fcср=100N, определена аналитично, се определят и силите, действащи на всеки профилен зъб z0 при три различни стойности на ω0=5°, 15° и 25°. Броят на профилните зъби при дължина на фрезовата част 1,5хD е z0=8. Тогава стойностите на силите, действащи върху един профилен зъб се определят по зависимостите: (1.1) (1.2) (1.3) ( (1.5) (1.6) 2.3. Изследване по метода на крайните елементи. Изследването включва следните етапи [9]:
О  простяването на модела е свързано с премахване на затилованията на свредловата, фрезовата и коничната част, и намаляване дължината на съединителната част, което не влияе върху преките резултати.
Материалът, който е приет в CosmosWorks е инструментална стомана от типа AISI Type A2 Tool Steel. - задаване на закрепването – фиг. 3; З Зададени са съсредоточени сили (CosmosWorks ги преобразува в равномерно разпределен товар) във всеки зъб, действащи по режещия ръб и насочени в три направления – нормално на цилиндричната повърхнина, тангенциално на цилиндричната повърхнина и по надлъжната ос.
З   а дискретизиране на модела са използвани тетраедърни, изопараметрични крайни елементи. Направени са изчисления при две гъстоти на мрежата. При първата, големината на крайните елементи е 0,750 mm, а при втората 0,325 mm.
Резултатите, които се получават в CosmosWorks имат вида, показани на фиг. 6 и фиг. 7. На фиг. 6 е показано разпределението на еквивалентното напрежение σеквIV. Тук може да се определи кое е застрашеното сечение. Както се очаква, това е сечението между фрезовата и коничната част. На фиг. 7 е показанo разпределението на преместванията на конструкцията u. Максимални премествания се получават при върха на инструмента. В дясно на фигурите се намира цветова скала, по която става отчитането на стойностите на еквивалентните напрежения и преместванията. Местата от конструкцията, които са в по ярки цветове, съответстват на максимални напрежения или премествания. Получените резултати за σеквIV и u, от изследването по метода на крайните елементи са дадени в табл.1.
Чрез статистически анализ е определено влиянието на факторите върху еквивалентните напрежения и преместванията на конструкцията на инструмента. За описване на взаимното влияние на факторите, съгласно табл. 1 и за определяне на еквивалентните напрежения σеквIV и преместванията u се използват математични модели, получени чрез регресионен анализ [6]. Значимостта на коефициентите на моделите са определени по критерия на Стюдънт, а значимостта на самия модел е определена по критерия на Фишер. Статистическата обработка на данните е извършена с програмата STATGRAPHICS Centurion XV . Получени са следните математични модели за определяне на σеквIV и u:
Направено е изследване за определяне на фактора, влияещ най-силно върху изменението на еквивалентните напрежения и преместванията на конструкцията на инструмента, т.е. фактора с най-голяма остатъчна дисперсия Графична интерпретация на получените резултати след решаване на уравнения 1.7 и 1.8 е направена с програмата MATLAB, като получените диаграми са показани на фиг. 8 и фиг.9 [3, 4, 5].
В резултат на получените резултати, са направени следните изводи: 1. Установено е, че с намаляване на ъгъла на стружковите канали ω0 и увеличаване на диаметъра на сърцевината dc и предния ъгъл на фрезовата част f10, еквивалентните напрежения σеквIV и преместванията на конструкцията на инструмента u нарастват. 2. Определени са факторите, влияещи най-силно върху изменението на напреженията σеквIV и преместванията u на конструкцията на инструмента. Първи по значимост фактор е ъгълът на наклона на стружковите канали ω0, втори е диаметърът на сърцевината dc и трети е предният ъгъл на фрезовата част f10. 3. Изследването по метода на крайните елементи дава предварителна оценка на напрегнато-деформираното състояние на инструмента. Валидирането му е свързано с извършване на експерименти с комбинираните инструменти в реални условия на работа.
[1] Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике. Мир, Москва, 1975. [2] Иванов, В. Режещи инструменти. Русе, 1998. [3] Йорданов, Й. Приложение на Matlab в инженерните изследвания част Ι. Русе, 2004. [4] Йорданов, Й. Приложение на Matlab в инженерните изследвания част ΙI. Русе, 2004. [5] Йорданов, Й. Matlab 7. Преобразувания. Изчисления. Визуализация. Техника, София, 2009. [6] Митков, Ат., Д. Минков. Математични методи на инженерните изследвания. Русе, 1985. [7] Събчев, П. Металорежещи инструменти. Техника, София, 1982. [8] Стойчев, Ю. Съпротивление на материалите. Русе, 1986. [9] Хаджийски, В., Ст. Стефанов. Компютърен инженерен анализ на машинни елементи с CosmosWorks. Пловдив, 2007 [10] http://mt2.bmstu.ru. Комбинированные резьбообразующие инструменты. 2010. [11] www.vargus.com. HTC - Solid Carbide Thread Milling "Thriller" Tool, Thread Milling Handbook. 2010. [ [13] www.osg-global.jp. Thread Milling Cutter Series, NC Planet Cutter. 2010. [14] www.guehring.de. Thread milling cutters, Thread milling cutters with chamfer for countersinking. 2010. [15] www.jbo-usa.com. Solid carbide drill thread milling cutter for internal threads. 2010. [16] www.reime-noris.de. Thread milling, Thread milling technology. 2010. И The study was supported by contract № BG051PO001-3.3.04/28, "Support for the Scientific Staff Development in the Field of Engineering Research and Innovation”. The project is funded with support from the Operational Programme "Human Resources Development" 2007-2013, financed by the European Social Fund of the European Union. Каталог: files -> article article -> Характеристики на горивата за двигатели с вътрешно горене ic engines fuel characteristics article -> Утвърдил весела неделчева article -> Конкурс за проект, при реализирането на проекти, финансирани със средства от европейските фондове, по реда на зоп article -> Христо Смирненски article -> Информация по чл. 4, ал. 3 от Наредбата за овос article -> Алгоритми за настройване триточково осветление при наблюдение или заснемане на сценични обекти article -> Analysis of reliability of the chassis of light lorry during operation article -> A decision for plant- growing in large agricultural farms by spreadsheets article -> International Scientific Conference 18 – 19 November 2011, gabrovo Изтегляне 125.47 Kb. Сподели с приятели:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.4) 
акрепването е реализирано, чрез ограничаване на всички степени на свобода на напречната равнина, представляваща окръжност. Предпоставка за това е принципът на Сен-Венан [1, 8].
. Това е ъгълът на наклона на стружковите канали ω0.
12] www.kometgroup.com. 
зследванията са подкрепени по договор № BG051PO001-3.3.04/28, „Подкрепа за развитие на научните кадри в областта на инженерните научни изследвания и иновациите”. Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси” 2007-2013, съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз“.